โปรตีน

โปรตีน

-โครงสร้าง-keratin,collagen
-ตัวเร่งปฎิกริยา- pepsin,Trypsin
-ฮอร์โมน - insulin,vasopressin
-ตัวส่งและเก็บ -ฮีโมโกลบิน
-ระบบภูมิคุ้มกัน - แอนติบอดี

-กรดอะมิโนเป็นไครัลคาร์บอน มี2Sterio Isomer
ยกเว้น ไกลซีน

กรดอะมิโนประกอบด้วย
-หมู่อะมิโน
-หมู่คาร์บอกซิลิก
-ไฮโดรเจน
-Side chain(หมู่R)

กรดอะมิโนสามารถแบ่งจากหมู่Rได้เป็น4กลุ่ม
1.ไม่มีขั้ว (อะลิฟาติก)
Glycine
Alanine
Proline
Valine
Leucine
Isoleucine
Methionine
2.อะโรมาติก
Phenylalanine[F]
Tyrosine[Y]
Trytophan[W]
3.มีขั้ว ไม่มีประจุ
Serine
Threonine
Cysteine
Asparagine
Glutamine
4.มีขั้ว มีประจุ แบ่งเป็นขั้วบวกและขั้วลบ
-ขั้วบวก
Lysine
Arginine
Histidine
-ขั้วลบ
Aspartate
Glutamate

กรดอะมิโนจำเป็น

valine
isoleucine
Threonine
Trytophan
Leucine
Methionine
Phenylalanine
Lysine
*Histidine-จำเป็นในเด็ก
*Arginine-จำเป็นในเด็ก

คุณสมบัติของกรดอะมิโน
-ดูดกลืนแสง - Tryptophan>Tyrosine>Phenylalanine
-บัพเฟอร์-Zwitterion-
PI[Isoelectric Point]=สมดุล
pH>pI =negative
pH<pI =positive
-ตอบสนองปฎิกริยาเคมี
นินไฮดริน-ทำกับหมู่อะมิโน
ไบยูเรต-ทำกับเปปไทด์
sanger-N-terminalได้สีเหลือง
Densyl Chloride=N-terminal
Disulfide-ของCysteine
-Tripeptide=3reciduce
Oligopeptideเปปไทด์สายสั้น
-Peptide bond แข็งเป็นแผ่น เรียกว่าamind plane
C-Nบิดไม่ได้แข็งมาก
ที่บิดได้คือN-C,C-C
เป็นรูปแบบTran

-ถึงต่างชนิดกันแต่ลำดับsequenceก็เหมือนกัน
-เปลี่ยนแปลงSequence ในโปรตีนก็เปลี่ยนหน้าที่โปรตีนได้ เช่นเกิด Sickle Cell anemia

-โปรตีนมี4โครงสร้าง
--Primary-อะมิโนที่ต่อด้วยเปปไทด์
--Secondaryแบ่งเป็น2ประเภท
1.อัลฟา-Helix-วนขวา-เป็นเกลียวเพราะพันธะไฮโดรเจน-เจอในโปรตีนเส้นใย กับ โปรตีนก้อนกลม
-อัลฟาhelixมากกว่าสอง เช่น myosin,fribin in blood clots,เคราตินในผม
2.เบต้า-pleated sheet-เชื่อมสายด้วยHbond
-antiparallel-เส้นตรง
-parallel-เส้นเอียง
--Tertiary-เป็นการเตรียมจากSecondary
แบ่งเป็นสองประเภทคือ 
1.non-covalent-พันธะไฮโดรเจน,ไอออนิก,วันเดอวาล,Hydrophobic interaction
2.Disulfide bond
มีทั้งโปรตีนเส้นใย(เช่น เคราติน คอลาเจน)และโปรตีนก้อนกลม(เช่น เอนไซม์,myoglobin)
-อัลฟาเคราติน เจอในผม ขน เล็บ นอ ชั้นนอกของผิว -วนขวา เตรียมโดยCoiled Coli
-คอลาเจน -เจอในเอน กระดูกอ่อน 
-myoglobin- oxygen จับโปรตีนในกล้ามเนื้อ -hydrophobic R-group
--Quaternary-Hemoglobin 4 polypeptide[2alpha,2beta][4heme]

พันธะระหว่างโปรตีน
1.Covalent
-peptide
-disulfide
2.non covalent
-H-bond
-ionic
-van der waals
-hydrophobic
เสียการจับตัวกันเรียกว่า Denaturation

โปรตีนเสียสภาพ
1.ความร้อน-ทำลายพันธะไฮโดรเจน และ Hydrophobic interaction
2.ตัวทำละลายอินทรีย์ เช่นแอลกอฮอล์ -ทำลายพันธะระหว่างโมเลกุลH-bondโดยการForming H-bond ระหว่างแอลกอฮอลและโปรตีน
3.กรดแก่-เบสแก่ ทำลายพันธะไอออนิก
4.เกลือโลหะหนัก-ทำลายพันธะไออนิกในโปรตีน ทำให้เกลือโลหะโปรตีนไม่ละลาย
-ทำลายdisulfide bond 
5.Reducing agent -แยกDisulfide bond
- เพิ่มไฮโดรเจนทำให้เกิด thiol group,-SH

สามารถทำให้กลับมาเหมือนเดิมได้เรียกRenaturation

-ตกตะกอนของโปรตีน-isoelectric point [pI] โปรตีนมีการละลายที่ต่ำมากในสารละลายที่pHถึงpI จะตกตะกอนออกมา
-ความเข้มข้นของเกลือ 
เกลือความเข้มข้นต่ำ[เพิ่มการละลาย]เรียก Salt in
เกลือความเข้มข้นสูง[ลดการละลาย]เรียก Salt out

โปรตีนสามารถแบ่งได้เป็น
1.Simple- มีเฉพาะreciduce ไม่มีสารเคมีอื่นเจือปน
2.Conjugated มี associated non-peptide เช่น lipoprotein ,glycoprotein

Enzyme

Enzyme
-เป็นตัวเร่งปฎิกริยาชีวภาพ
-เอนไซม์ส่วนใหญ่เป็นโปรตีน  บางชนิดเป็นไรโบโซมที่เร่งปฎิกริยาเคมีได้
-เอนไซม์ไม่ได้เปลี่ยนแปลงสมดุล แต่ลดEa
-ประเภทของเอนไซม์
1.Oxidoreductases - ออกซิเดชั่น รีดักชั่น เกี่ยวกับการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอน
2.Transferases - ย้ายหมู่ acetyl,methy,phosphate
3.Hydrolases -สลายพันธะด้วยน้ำ
4.Lyases - สลายพันธะ
5.Isomerases-Isomer ผลิตภัณฑ์กับสารตั้งต้นคล้ายกัน
6.Ligases - เชื่อมโมเลกุลสองอันเข้าด้วยกัน

-คุณสมบัติของเอนไซม์
-เพิ่มEa
-ประสิทธิภาพสูง ใช้น้อยได้งานเยอะ คงที่ ใช้บ่อยๆไม่เสื่อม
-เงื่อนไขการทำงานไม่รุนแรง อุณหภูมิ ความดันต่ำ
-มีความจำเพาะสูง
-Cofactor-คือสารช่วยทำงานถ้าไม่มีเอนไซม์ก็ทำงานไม่ได้ แบ่งเป็น
1.Coenzyme
2.Essential ion
-ถ้ายังไม่มีโคแฟกเตอร์ เอนไซม์ทำงานไม่ได้เรียก
Apoenzyme
-หากมีCofactor แล้วทำงานได้แล้วเรียก Holoenzyme
-แรงที่ใช้จับตรง active site
-ไฟฟ้าสถิตย์
-พันธะไฮโดรเจน
-วันเดอร์วาล
-Hydrophobic interaction

-ปัจจัยที่มีผลต่อการเร่งปฎิกริยา
1.ความเข้มข้นซับสเตรด
2.ทิศทาง
3.โครงสร้างบิดงอ -บิดงอแล้วง่ายต่อการทำปฎิกริยา
4.สารเคมีเร่งปฎิกริยา- กรดเบส,โควาเลน,metal ion

-Km ต่ำ Enzyme จับ Substrateได้ดี
-KcatสูงEnzyme จับSubstrateได้ดี

การจับของสับสเตรทสองตัว (Bisubstrate)

1.Random -แบบสุ่มจะเอาตัวไหนจับก่อนก็ได้
2.Order-แบบลำดับ มีลำดับไว้ว่าเอาตัวไหนจับก่อน
3.Ping Pong Reaction-เอาตัวแรกจับแล้วออกมาเป็นProductก่อน จากนั้นเอาตัวที่สองเข้าแล้วออกเป็นProductตาม

ปัจจัยที่มีผลต่อตัวเอนไซม์
1.Temperature -Optimal Temperature =อุณหภูมิที่เอนไซม์ทำงานได้ดีที่สุด ถ้าอุณหภูมิมากเกินไปจะเกิดDenaturation เอนไซม์เสียสภาพ ทำงานดีประมาณ37องศาเซลเซียส
บางกรณีสามารถลดอุณหภูมิเพื่อเกิดRenatureกลับเป็นเหมือนเดิมได้ แต่ประสิทธิภาพจะลดลง

2.pH -Optimal pH =pHที่ทำงานดีสุด ถ้าสูงหรือต่ำไปเอนไซม์จะอยู่ในสภาพ inactive คือไม่ทำงาน

3.สับสเตรดกับความเข้มข้นของเอนไซม์
-Substrateเกินแล้วค่อยๆเพิ่มเอนไซม์ จะเป็นกราฟเส้นตรงพุ่งขึ้น
-เอนไซม์เกินแล้วค่อยๆเพิ่มซับสเตรท กราฟจะพุ่งขึ้นเร็วตอนแรก และเข้าสู่สมดุลเส้นนอนตอนท้าย

4.ตัวยับยั้งเอนไซม์-ทำให้เอนไซม์ทำงานไม่ได้
-Reversible-ย้อนกลับได้-non Covalent หลุดได้ ทำลายinteractionได้
มี3แบบ
Competitive- แก้ไขด้วยเพิ่มSubstratเยอะๆ-Vmaxเท่า,Kmสูง
NonCompetitive(Mixed)-Vmaxลด,Kmเท่า
UnCompetitive - Vmaxลด,Kmลด
-Irreversible-ทำให้เอนไซม์ทำงานไม่ได้และไม่สามารถย้อนกลับมาทำงานได้ อาจทำให้โครงสร้างเอนไซม์เสีย เช่น เพนนิซิลิน ยั้งการสังเคราะห์ผนังเซลล์แบคทีเรีย

Enzyme activities Control
1.Feed back control-Product มากคุมการทำงานเอนไซม์ตัวแรกให้ลดลง
2.Allosteric Control-หน่วยย่อยประมาณ2subunit พอจับactive siteตัวนึงแล้วจะส่งเสริมให้มาจับกับตัวอื่นๆเป็นการเร่งปฎิกริยาทำงานเร็วขึ้น การทำงานร่วมกันนี้เรียกว่าCoorperation
3.Coverlent modification-เติมหมู่เคมีเพื่อเปลี่ยนแปลงการทำงานของเอนไซม์
เช่น
-Glycogen synthase สร้างไกลโคเจนเป็นการคุมเชิงลบ(ออกมาได้ฟอสเฟต)
-Glycogen phosphorylase-การสลายไกลโคเจนใช้ฟอสเฟส เป็นการควบคุมเชิงบวก

-Zymogen -ตอนเอนไซม์ถูกสร้างจะยังทำงานไม่ได้ จะทำงานได้เมื่อเติมตัวกระตุ้น
เช่น Pepsin สร้างมาจะยังทำงานไม่ได้ ต้องมีกรดHCl มากระตุ้นก่อนถึงย่อยโปรตีนได้
 

Supramolecular Assembly

Supramolecular Assembly
-Supra =ใหญ่
 Molecular= โมเลกุล
 Assembly= รวมกัน
 Supramolecular Assembly แปลว่า การรวมตัวของSupramolecular ของสิ่งมีชีวิต
-เป็นโครงสร้างที่เกิดจาก Macromoleculeชนิดเดียวหรือ หลายชนิดมารวมกันก็ได้
เช่น
โครโมโซม ประกอบด้วย DNA กับโปรตีน
ไรโบโซม ประกอบด้วย RNA กับ โปรตีน
Cell Membraneประกอบด้วย ลิปิด กับโปรตีน
ฟอสโฟลิปิด ประกอบด้วย กรดไขมัน+กลีเซอรอล+หมู่ฟอสเฟส

-Supramolecule เห็นได้ด้วยกล้อง จุลทรรศน์อิเล็กตรอน ขนาดไมครอน-นาโนเมตร

แยกย่อย

-Supramolecular Complex
มาจาก Macromolecules
มาจาก Monomeric unit
เช่น
-Cromosome มาจาก DNA มาจากNucleotides
-Plasma membrane มาจากProteinมาจากAmino Acid
-Cell Wall มาจาก Cellulose มาจาก Sugar

ประโยชน์ของหน่วยย่อย

-ลดข้อผิดพลาดในการสังเคราะห์โปรตีน ผิดพลาดเพียง ระดับไมโครเท่า

-ควบคุมคุณภาพ ป้องกันการเกิดความผิดปกติ

-ประหยัดDNA
-เพิ่มคุณสมบัติพิเศษ เช่นการรวมตัวของอัลฟา เบต้า
-ช่วยในการทำงานได้เร็ว

การรวมตัวเกิดจากการเพิ่มEntropy

-การเกิดขึ้นจะดำเนินไปได้เองเมื่อค่า เดลต้าGเป็นลบ
-Hydrophobic Interaction มีความสำคัญในการรวมตัว
-Hydrogen Bond ,Ionic Bondทำให้การรวมตัวจำเพราะ
-เดลต้าG=เดลต้าH - Tเดลต้าS
ดังนั้น เดลต้าHต้องเป็นลบ เดลต้าSต้องเป็นบวก
-Entropy ของน้ำมีค่ามากกว่ามหโมเลกุล
-หน่วยย่อยอาจอยู่ในรูปร่วมมือกันทำ Cooperatively เช่น Hemoglobin ช่วยกันจับก๊าซออกซิเจน

แรงทางพันธะทำให้เกิดการรวมตัวเกิดคุณสมบัติพิเศษขึ้นมี
1.Hydrogen Bond (EN)
2.Ionic Bond(IE)
3.van der waals เป็นขั้วชั่วคราว
4.Hydrophobic interaction

Non Covalent Bond

Ionic Bond
-เกิดจากสารที่มีประจุมาใกล้กัน
-หมู่อมิโน คาร์บอกซิล ฟอสเฟต=หมู่เคมีสำคัญที่มักเกิดพันธะไอออนิก

Hydrogen Bond

พันธะไฮโดรเจนเป็นพันธะที่เกิดจากแรงดึงดูดอะตอมค่าENสูง F,O,NกับอะตอมของH เท่านั้น


Hydrophobic interaction

เกิดจากสารที่ไม่ชอบน้ำถูกดันให้มารวมกันด้วยแรงvan der waals แล้วแยกตัวออกจากน้ำ

Van der waals

แรงวัลเดอร์วาล เป็นแรงดึงดูดที่ไม่จำเพาะ
เกิดได้กับหมู่เคมีที่มีขั้วหรือเหนี่ยวนำให้มีขั้วมาอยู่ใกล้กัน

1.Dipole-Dipole
2.Dipole-inducded Dipole
3.induced-induced (London)

Cromosome
มนุษย์มี2ชุด
โครโมโซมร่างกายมี23คู่
โครโมโซมเพศ1คู่XY  (X=แม่ ,Y=พ่อ)

Cromosome= ที่อยู่ของDNA ควบคุมและถ่ายทอดพันธุกรรม
 -ในยูคาริโอตจะมีโปรตีนเกาะอยู่กับDNA ช่วยให้จัดเรียงเป็นระเบียบ เรียกว่า DNA binding protein
พวกฮิสโตน

DNA
=โพลิเมอร์สายยาว ของนิวคลีโอไทด์

-นิวคลีโอไทดคือ น้ำตาลดีออกซี่ไรโบส+หมู่ฟอสเฟต+เบส

-เกลียวคู่ วนขวา (Double Helix )ของDNAสองสาย เรียงแนวตรงข้าม (antiparallel)

-1 loop มี10คู่เบส

-Aจับ2พันธะกับT
-Cจับ3พันธะกับG

-น้ำตาลกับหมู่ฟอสเฟตเชื่อมด้วย Phosphodiester Bond
-Back Bone =น้ำตาล+หมู่ฟอสเฟต
-ในธรรมชาติพบได้3รูปแบบ
1.B-พบได้ทั่วไป วนขวา
2.A
3.Z-วนซ้ายแบบซิกแซก

-นิวคลีโอโซม=โปรตีนฮิสโตน+DNA
-การรวมตัวของโครโมโซม เกิดจาก DNA จับฮิสโตน ขดตัวแน่นเป็นเกลียว เรียก โซลีนอยด์
ระยะต่อมาเรียกโครมาติน


-โปรตีนฮิสโตนประจุบวก

-DNA เป็นประจุลบ

-ไรโบโซม ประกอบด้วย(Macro Unit) โปรตีนและ rRNA โดยถอดรหัสจากmRNAซึ่งได้จากนิวเคลียส และtRNA จับกับกรดอมิโน

-โปรคาริโอต=30s+50s=70s
-ยูคาริโอต = 40s+60s=80s
-ไรโบโซมมีส่วนที่จับกับRNA คือ EPA
AจับกับtRNA ที่มีกรดอะมิโน
PจับกับtRNA ที่จับกับเปปไทด์ที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่
E จับกับtRNA อิสระก่อนจะออกจากไรโบโซม
-การสังเคราะห์โปรตีนเริ่มที่AUG ปลาย5'ของmRNA จับกับด้านPsite ของไรโบโซมก่อน


-ผนังเซลล์แบคทีเรียแกรมลบ มีเยื่อหุ้มเพิ่มอีกชั้นประกอบไปด้วย PhospholipidกับLipopolysaccharide(LPS)โดยจะหันออกภายนอก

-Lipopolysaccharide(LPS) เป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ประกอบด้วยไขมันและคาร์โบไฮเดรต เชื่อมด้วยโควาเลนท์

-แอลกอฮอล์100%ทำลายเชื้อโรคไม่ได้ แบคทีเรียจะสร้างเกาะป้องกันก่อนถ้าเจอแอลกอฮอล์เข้มข้นทันที ปกติใช้70%เพราะมีน้ำแทรกเข้าไปในเซลล์ทำให้พาเอาแอลกอฮอล์เข้าไปในเซลล์ได้

-โปรตีนที่อยู่ที่เซลล์เมมเบรนมี2ลักษณะ
1.Integral Protein=โปรตีนที่แทรกอยู่ในเซลล์ ใช้Detergent แรงในการกำจัด
2.Peripheral protein= โปรตีนที่ไม่ได้แทรกในเซลล์อยู่ข้างนอกหรือข้างใน กำจัดง่าย ใช้ detergent อ่อนๆหรือhigh saltก็ได้

-Glyophorin=คาร์โบไฮเดรต+โปรตีน ตัวส่งสัญญาณจำฮอร์โมน จำอะไรได้ อยู่ด้านนอก


-พันธะเชื่อม Lipid +Protein
1.Amide-linkd myristoyl anchors
2.Thioester-linked fatty acyl anchors
3.Thioether-linked prenyl anchors
4.Glycosyl phosphatidylinositol anchors

-ปลายN คืออะมิโน
-ปลายC คือ คาบอกซิลิก

-สารที่ละลายในไขมันที่ดีแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ดี พวกธาตุอาหาร เกลือ น้ำตาล ที่แพร่เข้าเซลล์ไม่ได้ จะขนส่งผ่านโปรตีนที่เยื่อหุ้มเซลล์


 --เยื่อหุ้มเซลล์จะมีโปรตีน ที่เป็นตัวรับสัญญาณจากนอกเซลล์ เช่นสัญญาณประสาท ถ่ายทอดจากฮอร์โมน การกระตุ้นการสังเคราะห์ภูมิคุ้มกัน

-Cytoskeleton
-เป็นโปรตีนขนาดเล็ก รวมตัวเป็นเส้นใย
-มีบทบาทในการเคลื่อนที่ รวมตัวของเซลล์เป็นเนื้อ-เยื่อ พบทั้งในยูคาริโอตและโปรคาริโอต ทำให้เซลล์แข็งแรง
-เคลื่อนไหวเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา
-จัดรูปแบบและจัดเรียงตำแหน่งของออร์แกเนล ให้เหมาะสม
-เกิด Endocytosis นำสารจากภายนอกเข้าเซลล์ เพื่อใช้ในการเจริญเติบโตและเคลื่อนไหว
-บทบาททำงานของกล้ามเนื้อ มีโปรตีนจำนวนมากในไซโตสเกลเลตอนที่ควบคุมโครงสร้างของเซลล์

-Cytoskeleton
1.Microtubules-รักษารูปร่าง พยุงเซลล์ เคลื่อนที่ของออแกเนลล์
ประกอบด้วย อัลฟา-Tubulin ,เบต้า - Tubulin
2.Microfilaments-ประกอบด้วย*Actin-หดตัวของเซลล์กล้ามเนื้อ-คอดตัวเป็นร่อง แบ่งเซลล์สัตว์-รักษารูปทรง -สองสายพันกัน
3.Intermediates-มัดใหญ่แข็งแรงสุดใน3ชนิดนี้ ทำให้ออแกเนลล์ประจำที่ รักษาโครงสร้างเซลล์ ให้เซลล์คงรูปร่าง

-Tobacco Mosaic Virus (TMV)
-ต้องอยู่คู่กันระหว่าง RNA+Proteinถึงจะทำงาน
-โปรตีนกันอันตรายให้RNA
*ประกอบด้วย
1.Nucleic acid (RNA)
2.Capsomer (Potomer)
3.Capsid

-หน่วยเล็กๆที่ประกอบเรียก 'A Protein'แยกส่วนจะไม่ทำงาน เกิดโรคไม่ได้
-เบสเป็นจาน Discs
-ลดpH เริ่มเป็นเกลียว
-pHต่ำเป็นเกลียวเลย
RNA เข้าไปบิดเป็นเกลียวแล้ว อาศัยด้วยกันได้