CÔNG NGHỆ ENZYME ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ENZYME TRONG PHÂN TÍCH HÓA HỌC 1 GVHD TS Đỗ Việt Hà TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM MÔN CÔNG NGHỆ ENZYME Nhóm 11 Bùi Xuân Mỹ Duyên 18139033 Nguyễn Minh Luân 18139089 Nguyễn Thị Duyên 18139036 Nguyễn Thị Mỹ Xuyên 18139230 Nguyễn Thị Kim Ngân 18139105 THÀNH VIÊN NHÓM NỘI DUNG BÁO CÁO GIỚI THIỆU VỀ ENZYME 01 MỘT SỐ ENZYME ĐỂ ĐỊNH LƯỢNG CÁC CHẤT CẢM BIẾN SINH HỌC DỰA TRÊN ENZYME ĐIỆN CỰC CÓ ENZYME CỐ ĐỊNH 03 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 02 0.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ ENZYME TRONG PHÂN TÍCH HĨA HỌC MƠN: CƠNG NGHỆ ENZYME GVHD: TS Đỗ Việt Hà Nhóm 11 THÀNH VIÊN NHĨM: ● Bùi Xuân Mỹ Duyên 18139033 ● Nguyễn Minh Luân 18139089 ● Nguyễn Thị Duyên 18139036 ● Nguyễn Thị Mỹ Xuyên 18139230 ● Nguyễn Thị Kim Ngân 18139105 NỘI DUNG BÁO CÁO 01 02 03 GIỚI THIỆU VỀ ENZYME HỆ THỐNG PHÁT QUANG SINH HỌC TỪ LUCIFERASE CẢM BIẾN SINH HỌC DỰA TRÊN ENZYME 04 05 06 MỘT SỐ ENZYME ĐỂ ĐỊNH LƯỢNG CÁC CHẤT ĐIỆN CỰC CÓ ENZYME CỐ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN 01 GIỚI THIỆU VỀ ENZYME GIỚI THIỆU VỀ ENZYME - Enzyme có chất protein nên có tất thuộc tính lý hóa protein Đa số enzyme có dạng hình cầu khơng qua màng bán thấm có kích thước lớn - Tan nước dung môi hữu phân cực khác, không tan ete dung môi không phân cực - Không bền tác dụng nhiệt độ, nhiệt độ cao enzyme bị biến tính Môt trường acid hay base làm enzyme khả hoạt động - Enzyme có tính lưỡng tính: tùy pH môi trường mà tồn dạng: cation, anion hay trung hòa điện Enzyme phân tích hóa học Rất hữu ích thuận tiện độ đặc hiệu cao độ nhạy chúng Có thể xác định chất đặc biệt với hàm lượng thấp bị lẫn với chất tương tự mặt hóa học Có thể sử dụng enzyme để định lượng chất, chất hoạt hóa, chất kiềm hãm Cho phép định lượng vật liệu thô chất không bền điều kiện phản ứng nhẹ nhàng, kiểm soát 02 SINH CẢM BIẾN HỌC DỰA TRÊN ENZYME Cảm biến sinh học dựa enzyme Cảm biến sinh học dựa vi chất lỏng liên tục Enzyme: Cholesterol oxidase (ChOx), Cholesterol esterase (ChEt) Ứng dụng: Kết hợp với thiết bị phân tích quang phổ, quang điện tử tia X kỹ thuật hiển vi điện tử quét để đo glucose oxidase Sơ đồ cảm biến sinh học dựa vi chất lỏng nanocompozit có chức lưỡng enzyme phát triển để phát cholesterol (Ali et al., 2013) Cảm biến sinh học dựa enzyme Cảm biến sinh học dựa vi lỏng giọt Enzyme ứng dụng: Glucose oxidase Ứng dung: Kết hợp với phổ điện hóa (EIS) phổ đo vôn theo chu kỳ (CV) đo glucose Sơ đồ: (A) cảm biến sinh học điện hóa dựa giọt để theo dõi lượng đường cách sử dụng glucose oxidase; (B) cảm biến điện hóa dựa giọt; (C) theo dõi glucose giọt (C) (Gu et al., 2014) 03 HỆ THỐNG PHÁT QUANG SINH HỌC TỪ LUCIFERASE Sulfite oxidase - Nguồn gốc: Có ty thể tất sinh vật nhân thực - Cấu trúc: Là homodimer, sulfite oxidase chứa hai tiểu đơn vị giống hệt với miền đầu cuối N miền đầu cuối C Hai miền nối với mười axit amin tạo thành mạch vòng Định lượng sulfite thực phẩm Sufite xác định enzyme năm 1983 Người ta dùng enzyme sulfite oxidase để xác định sulfite Cơ chế: Oxy hóa sulfite thành sulfate với có mặt sulfite oxidase giải phóng H2O2 thời điểm SO3 + O2 + H2O 2- H2O2 + NADH + H+ Sufite oxidase NADH-peroxidase SO42- + H2O2 H2O + NAD+ Khử H2O2 chuyển NADH thành NAD+ với có mặt enzyme NADH-peroxidase Việc chuyển đổi NADH thành NAD + được xác định quang phổ tỷ lệ với nồng độ sulfite Urease Nguồn gốc Urease tìm thấy nhiều loài vi khuẩn, thực vật, nấm tảo Helicobacter pylori Kebsiella aerogenes Đậu nành Định lượng urea máu nước tiểu Người ta dùng enzyme urease để định lượng urea Cơ chế: Xúc tác trình thủy phân urea thành amoniac carbon dioxide, thủy phân liên kế C-N Phản ứng xảy sau: Urea + H2O α-oxoglutarate + NADH + NH4+ Urease GLDH 2NH3 + CO2 L-glutamate + NAD+ + H2O Amoniac tác dụng với α-oxoglutarate NADH tác dụng enzyme Glutamate dehydrogenase (GLDH) tạo NAD + Sự giảm mật độ quang NADH theo thời gian tỉ lệ với nồng độ urea mẫu bệnh phẩm bước sóng 340 nm ĐIỆN 05 CỰC CÓ ENZYME CỐ ĐỊNH Các enzyme cố định ln có đóng góp quan trọng phân tích sinh hóa Một ví dụ điển hình điện cực có mang enzyme cố định Điện cực enzyme dùng để xác định nồng độ nhiều chất khác như: glucose, số acid hữu (acid acetic, acid pyruvic, acid lactic, acid fomic,…) amino acid, lipid, penicillin, alcohol, … số biosensor ứng dụng lâm sàng, glucose biosensor ứng dụng rộng rãi để xác định glucose máu Thành phần cấu tạo Enzyme lớp gel sinh học điện cực (enzyme không tan giữ enzyme, cố định bề mặt xung quanh cảm biến điện cực, đáp ứng điện hóa tiếp xúc với nồng độ chất, Nguyên Tắc Cấu Tạo Và Hoạt Động gel) mỏng bao với cảm biến nhờ màng thấm chọn lọc Cơ sản phẩm chất qua lớp gel hay màng chọn lọc, tiếp xúc phản ứng enzyme xúc tác với enzyme chuyển hóa thành sản phẩm Ví dụ: Điện cực urea Trong điện cực urea, urease cố định phân hủy urea thành ion mà mà dị nhờ kỹ thuật điện hóa học chuẩn - Điện cực urea có mang enzyme urease cố định lớp gel gắn kèm với điện cực thủy tinh 06 HƯỚNG PHÁT TRIỂN • • • Tạo nguồn enzyme có chất lượng cao theo quy mô công nghiệp Phát triển ngày nhiều enzyme giới vi sinh vật Hoàn thiện phương pháp thu nhận, tinh enzyme theo quy mô công nghiệp mở rộng ứng dụng nhiều lĩnh vực kĩ thuật tinh vi BẢNG TÓM TẮT ENZYME Tên enzyme Cholesterol oxidase Cholesterol esterase Glucose oxidase Nguồn gốc Cơ chế Vai trò Vi sinh vật: Xúc tác trình oxy hóa Cảm biến sinh học dựa Mycobacterium, cholesterol (cholest-5-en-3β-ol) vi chất lỏng liên tục đo Brevibacterium, thành cholestenone (cholest-4- cholesterol oleate Streptomyces, Bacillus en-3-one) Cholesterol esterase Thế nhóm –OH (hydroxyl) Cảm biến sinh học dựa ester cholesterol nhóm –O – alkyl gây vi chất lỏng liên tục đo biến đổi cholesterol cholesterol oleate Nấm Aspergillus niger, xúc tác trình oxy hóa β- d – Cảm biến sinh học dựa Nấm Penicillium glaucum glucose thành axit gluconic vi lỏng giọt đo lượng glucose máu Tên enzyme Luciferase Nguồn gốc Cơ chế Vai trị Đom đóm, , Gaussia Oxy hóa chất chúng tạo Cấy vào tế bào, giúp xét princeps, Renilla reniformis, phát quang sinh học nghiệm dựa phát Click beetle luciferase quang sinh học thể sống Malate Xuất hầu hết Oxy hóa L-malate thành Định lượng malic acid có dehydrogenase sinh vật bao gồm mơ oxaloacetate cách sử dụng nhiều nho, (MDH) động vật ,thực vật vi sinh làm chất điện tử rau, vật bị khử thành NADH Trong ti thể phân tử Isocitrate dehydrogenase (IDH) Oxy hóa isocitrate để tạo Vi khuẩn Escherichia coli α-Oxoglutarate với việc sản xuất đồng thời NADPH Định lượng isocitric acid nước trái Tên enzyme Nguồn gốc Cơ chế Vai trị Alcohol Gan động vật có vú Xúc tác phản ứng oxy hóa Ethanol dehydrogenase Nấm men thành Acetaldehyde, chuyển đổi (Saccharomyces) NAD+ thành dạng khử NADH Ty thể sinh vật nhân Oxy hóa sulfite thành sulfate giải thực phóng H2O2 Enterococcus faecalis Khử H2O2 chuyển NADH thành Tham gia trình định lượng NAD+ sulfite thực phẩm Phân hủy urea thành NH4+ HCO3- Enzyme cố định điện cực urea để xác định hàm lượng urea Xúc tác trình thủy phân urea thành amoniac carbon dioxide Định lượng urea máu nước tiểu Sufite oxidase NADH-peroxidase Urease Vi khuẩn (Bacillus pasteurii, Kebsiella aerogenes, Helicobacter pylori ) Thực vật (Đậu nành) Định lượng Ethanol máu Định lượng sulfite thực phẩm Glutamate dehydrogenase Chủ yếu gan, thận tim, với hàm lượng thấp não, xương bạch cầu Oxy hóa NADH thành NAD+ Tham gia trình định lượng urea máu nước tiểu TÀI LIỆU THAM KHẢO Aminoacyl-coenzyme A synthesis catalyzed by adenylation domains – Uwe Linne, Antje Schäfer, Milton T.Stubb, Mohamed A.Marahiel Adenylat cyclase at the US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH) Malate dehydrogenase_Wikipedia Malate dehydrogenase_ScienceDirect Function, kinetic properties, crystallization, and regulation of microbial malate dehydrogenase, PMC Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ Isocitrate Dehydrogenase_Wikipedia Structure of the Monomeric Isocitrate Dehydrogenase: Evidence of a Protein Monomerization by a Domain Duplication_ScienceDirect Structure, Kinetic, and Chemical Mechanism of Isocitrate Dehydrogenase from Mycobacterium tuberculosis, PMC Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ TÀI LIỆU THAM KHẢO Công nghệ Enzyme, Nguyễn Đức Lượng (chủ biên), Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh năm 2012 H.J Edenberg, W.F Bosron, Alcohol Dehydrogenases, Comprehensive Toxicology, Volume 10, 2018, Pages 126145 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9519-2:2016 (EN 1988-2:1998) Thực phẩm - Xác định sulfite – Phần 2: Phương pháp enzyme Wikipedia Tây Ban Nha Peroxidase(s) in Environment Protection, Neelam Bansal and Shamsher S Kanwar PGS.TS Đỗ Quý Hai , Công nghệ enzyme ứng dụng, Đại học Huế Tài liệu “Hướng dẫn quy trình kỹ thuật chuyên ngành Hóa sinh”, Bộ Y Tế, Năm 2014 Molecular Dynamics Study of Helicobacter pylori Urease, Mona S Minkara, Melek N Ucisik, and Kenneth M Merz, Jr THANKS! ... điện Enzyme phân tích hóa học Rất hữu ích thuận tiện độ đặc hiệu cao độ nhạy chúng Có thể xác định chất đặc biệt với hàm lượng thấp bị lẫn với chất tương tự mặt hóa học Có thể sử dụng enzyme. .. lưỡng enzyme phát triển để phát cholesterol (Ali et al., 2013) Cảm biến sinh học dựa enzyme Cảm biến sinh học dựa vi lỏng giọt Enzyme ứng dụng: Glucose oxidase Ứng dung: Kết hợp với phổ điện hóa. .. sóng 340 nm ĐIỆN 05 CỰC CĨ ENZYME CỐ ĐỊNH Các enzyme cố định ln có đóng góp quan trọng phân tích sinh hóa Một ví dụ điển hình điện cực có mang enzyme cố định Điện cực enzyme dùng để xác định nồng