Protein và nucleic acid

Protein được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là amino acid. Mỗi amino acid gồm một carbon trung tâm liên kết với nhóm amino, nhóm carboxyl, một nguyên tử hydrogen và nhóm R. Các amino acid khác nhau chủ yếu ở nhóm R. Các amino acid nối với nhau bằng liên kết peptide tạo thành chuỗi polypeptide. Số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp amino acid làm cho protein rất đa dạng và đặc thù.

Protein có thể có bốn bậc cấu trúc: | Bậc | Đặc điểm | |---|---| | 1 | Trình tự amino acid trong chuỗi polypeptide | | 2 | Một số đoạn của chuỗi xoắn hoặc gấp nếp nhờ liên kết hydrogen | | 3 | Chuỗi polypeptide tiếp tục cuộn lại thành cấu trúc không gian ba chiều | | 4 | Hai hay nhiều chuỗi polypeptide liên kết với nhau | Cấu trúc không gian của protein được duy trì nhờ nhiều liên kết và tương tác. Không phải protein nào cũng có cấu trúc bậc 4.

Cấu trúc không gian phù hợp giúp protein thực hiện chức năng. Protein có thể tham gia cấu tạo tế bào và mô, xúc tác phản ứng, vận chuyển chất, tiếp nhận tín hiệu, vận động, bảo vệ và điều hoà hoạt động sống. Khi nhiệt độ, pH hoặc một số điều kiện môi trường thay đổi mạnh, các liên kết duy trì cấu trúc không gian có thể bị phá vỡ. Protein khi đó bị biến tính và thường mất chức năng sinh học. Hiện tượng lòng trắng trứng đông lại khi đun nóng là một ví dụ quen thuộc.

Nucleic acid gồm hai loại là DNA và RNA, đều được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân. Mỗi nucleotide gồm ba thành phần: đường năm carbon, nhóm phosphate và một base nitrogen. Các nucleotide nối với nhau bằng liên kết phosphodiester tạo thành chuỗi polynucleotide.

| Đặc điểm | DNA | RNA | |---|---|---| | Đường | Deoxyribose | Ribose | | Base | A, T, G, C | A, U, G, C | | Cấu trúc thường gặp trong tế bào | Hai mạch song song, ngược chiều và bổ sung | Một mạch, có thể gấp cuộn | | Chức năng chính | Mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền | Tham gia biểu hiện và điều hoà thông tin di truyền | Trong DNA mạch kép, A liên kết với T bằng hai liên kết hydrogen, G liên kết với C bằng ba liên kết hydrogen. Nguyên tắc bổ sung giúp mỗi mạch có thể làm khuôn để tổng hợp mạch mới. Hai mạch DNA bổ sung và ngược chiều: | Mạch | Trình tự | |---|---| | Trên | $5′\text{–}ATGC\text{–}3′$ | | Dưới | $3′\text{–}TACG\text{–}5′$ | Nếu viết riêng mạch dưới theo chiều $5′\rightarrow3′$, phải đảo thứ tự thành $5′\text{–}GCAT\text{–}3′$. Với DNA mạch kép có tổng 200 nucleotide trên cả hai mạch và $A=60$: $T=60$, phần còn lại là $200-120=80$, nên $G=C=80/2=40$. Tổng nucleotide khác với số cặp base.

Mỗi loại RNA có cấu trúc phù hợp với chức năng: - **mRNA** làm khuôn để tổng hợp protein ở ribosome. - **tRNA** vận chuyển amino acid đến ribosome và tham gia nhận biết bộ ba trên mRNA. - **rRNA** cùng protein cấu tạo nên ribosome. RNA thường chỉ có một mạch, nhưng các đoạn trên cùng mạch có thể bắt cặp bổ sung và gấp cuộn thành cấu trúc không gian đặc trưng.