B.1.2 · Protein

Tài liệu này bao gồm các chủ đề SL đã chọn cho khóa học lần đầu đánh giá trong 2025; đây không phải là toàn bộ chương trình.

Tiền đề: cấu trúc axit amin và phản ứng ngưng tụ từ B.1.1 (carbohydrate và lipid), và đơn vị kính hiển vi từ B.1.

Các ví dụ là gốc và hư cấu: chúng không phải là số đo thực tế hay các cuộc điều tra của học sinh thực tế.

Giải thích hiện tượng này là gì?

• Lòng trắng trứng chuyển từ chất lỏng trong suốt, loãng sang chất rắn trắng cứng khi đun nóng — và làm lạnh không bao giờ biến nó trở lại. Protein của nó đã xảy ra điều gì?

Xây dựng mô hình

• Protein là chuỗi các axit amin liên kết bởi liên kết peptid trong phản ứng ngưng tụ; mỗi liên kết hình thành kèm theo sự mất đi một phân tử nước. Thứ tự chuỗi là cấu trúc sơ cấp, gấp cuộn thành các xoắn helix và lớp lá cục bộ (cấu trúc thứ cấp), sau đó tạo thành hình dạng ba chiều hoạt động (cấu trúc bậc ba), đôi khi với nhiều chuỗi kết hợp cùng nhau (cấu trúc bậc bốn).
• Hai mươi nhóm R khác nhau về điện tích và độ phân cực, do đó trình tự quyết định cách gấp cuộn. Nhiệt độ cao hoặc pH cực đoan phá vỡ các liên kết yếu giữ cấu trúc gấp — biến tính — trong khi các liên kết peptid vẫn bền; protein bị mở rộng và mất chức năng, đó là lý do lòng trắng trứng không trở lại trạng thái lỏng khi làm lạnh.
• Liên kết peptid: Liên kết cộng hóa trị giữa hai axit amin, hình thành qua sự mất đi một phân tử nước; Cấu trúc sơ cấp: Trình tự các axit amin trong chuỗi protein; Biến tính: Sự mất đi hình dạng hoạt động của protein khi các liên kết cấu trúc yếu bị phá vỡ.

Chọn bằng chứng để kiểm định mô hình

• Test Biuret xác định liên kết peptid: dung dịch chuyển từ màu xanh lam sang màu tím khi gặp protein nhưng không đổi màu với axit amin tự do. Sử dụng test này để kiểm tra xem mẫu có chứa liên kết peptid hay không.
• So sánh hoạt tính của enzyme trước và sau khi đun nóng, giữ nguyên nồng độ cơ chất và pH: sự mất hoạt tính vĩnh viễn sau khi làm lạnh hỗ trợ giả thuyết biến tính vĩnh viễn, chứ không chỉ là sự tạm dừng thuận nghịch.

Bắt đầu từ các đại lượng đã biết

• Đã biết: một chuỗi peptid chứa 35 dư lượng axit amin được nối trong một chuỗi không phân nhánh. Mỗi liên kết giữa hai lân cận là một liên kết peptid, nên số liên kết = số dư lượng − 1 = 35 − 1 = 34. Mỗi liên kết hình thành qua phản ứng ngưng tụ giải phóng một phân tử nước, nên 34 phân tử nước đã được giải phóng khi chuỗi này hình thành.

Ví dụ:

Một chuỗi khác chứa 120 dư lượng amino acid. Tìm số liên kết peptide và số phân tử nước được giải phóng trong quá trình hình thành, sử dụng cùng quy trình: đại lượng đã biết → mô hình → hệ thức → thay thế → đơn vị và diễn giải. (Đáp án: liên kết = 120 − 1 = 119; nước giải phóng = 119. Thủy phân trở lại thành các amino acid đơn lẻ sẽ cần 119 phân tử nước.)

Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó

• Số lượng liên kết giả định một chuỗi đơn không phân nhánh; protein thực tế có thể có nhánh hoặc liên kết chéo bằng cầu disulfide, những liên kết này không phải là liên kết peptid. Biến tính thường không thể đảo ngược trong thực phẩm, nhưng một số protein nhỏ có thể gấp lại đúng cách trong điều kiện phòng thí nghiệm cẩn thận.

Cảnh báo:

Đun nóng biến tính protein bằng cách phá vỡ các liên kết peptid. Tuyên bố này sai: biến tính phá vỡ các liên kết hydro và tương tác yếu hơn giữ cấu trúc gấp; các liên kết peptid của cấu trúc sơ cấp vẫn bền, đó là lý do trình tự axit amin không thay đổi trong trứng đã nấu chín.

Tóm tắt:

Protein: các axit amin liên kết bằng liên kết peptid qua phản ứng ngưng tụ, giải phóng một phân tử nước cho mỗi liên kết (n dư lượng → n−1 liên kết). Trình tự gấp cuộn qua cấu trúc thứ cấp và bậc ba để tạo hình dạng hoạt động; biến tính phá hủy cấu trúc gấp, chứ không phá hủy chuỗi.