Bài giảng Công nghệ Enzym Protein

Bài giảng Công nghệ Enzym Protein

Công nghệ Enzym - Protein Đại cương  Công nghệ enzym: ứng dụng enzym hoặc xúc tác sinh học để tạo ra sản phẩm hay dịch vụ  Ứng dụng của enzym  Công nghiệp:  Thực phẩm: Làm bánh mì, rượu bia, các sản phẩm sữa  Tẩy rửa: protease, lipase  Xử lý tinh bột: các amylase, isomerase  Dệt-da: amylase, lipase, cellulase  Y Dược  Trợ tiêu hóa: amylase, protease  Chẩn đoán: Alcol dehydrogenase, Cholesterol esterase, Creatinase, Glucose oxidase, Uricase  Điều trị: Asparaginase, Lactamase, Urease, Uricase, Streptokinase  Hóa dược: Steroid, Ibuprofen, Salbutamol, Propanolol  Nghiên cứu: Endonuclease, RNase, DNase, Polymerase, Ligase Khái niệm xúc tác sinh học  Enzym là chất xúc tác của các quá trình sinh học,  Bản chất là protein  Giúp phản ứng đạt được điểm cân bằng nhanh hơn  Enzym không thể xúc tác phản ứng với sự thay đổi năng lượng tự do không thuận lợi trừ khi phản ứng đó có thể song hành với một phản ứng khác có sự thay đổi năng lượng tự do thuận lợi hơn  Giúp phản ứng xảy ra nhanh hơn trong điều kiện bình thường về áp suất, nhiệt độ, pH Công nghệ enzym hiện đại  Hóa học protein  Lý sinh phân tử  Sinh học phân tử  Cấu trúc, hoạt động của protein-enzym  Can thiệp để thay đổi phân tử protein-enzym Nhu cầu sử dụng enzym Chỉ tiêu Công nghiệp Phân tích Dược phẩm Lượng sử dụng Tấn Milligam  gam Milligam  gam Độ tinh khiết Không tinh khiết Tinh thể tinh khiết Tinh thể tinh khiết Nguồn gốc Vi sinh vật, thường ngoại bào Vi sinh vật, động vật, thực vật, thường nội bào Vi sinh vật, động vật, thực vật, thường nội bào Giá sản xuất Thấp Trung bình Cao Xúc tác sinh học  Tính chọn lọc cao  Chọn lọc theo vị trí nhóm hóa học  Chọn lọc không gian  Hoạt động trên cơ chất đa dạng  Hoạt động được trong môi trường không phải là nước  Khả năng đảm nhận lượng cơ chất cao  Có độ bền đủ cao  Tính kinh tế Tính chọn lọc theo vị trí N N N N O CH 3 NH 2 O OH HO HO N N N N O CH 3 NH 2 O OH HO O CH 3 O 5' vinyl acetat C. antarctica lipase Dẫn xuất Purine (Nelarabine) Sản phẩm acyl hóa Tính chọn lọc không gian COOCH 3 H 3 CO COOH H 3 CO COOCH 3 H 3 CO lipase H 2 O + (R,S)-naproxen methyl ester (S)-naproxen (R)-naproxen methyl ester Sản xuất enzym - Nguồn nguyên liệu  Chiết tách  Động vật  Thực vật  Lên men  Vi sinh vật  Nuôi cấy tế bào  Công nghệ gen Sản xuất enzym - Nguồn nguyên liệu  Chiết tách từ mô: lysozym, papain, bromelin, …  Lên men bề mặt: amylase, protease nấm mốc  Lên men chìm: các enzym dùng trong phân tích và y học  Qui mô lớn: enzym thô dùng trong công nghiệp  Qui mô nhỏ: enzym dùng trong y học  Chủng được chọn lọc thông qua biến đổi di truyền  Tăng hoạt tính  Tính ổn định  Nhiệt độ, pH tối ưu  Chuyển gen sản xuất enzym vào các ký chủ dễ nuôi cấy [...]... Taq polymerase tinh khiết Thẩm phân Enzym cố định  Ưu điểm       Enzym có thể được sử dụng lặp lại nhiều lần Chế phẩm bền hơn enzym tự do Enzym cố định có tốc độ phản ứng lớn, dễ tổ chức sản xuất ở mức độ tự động hóa cao Nhờ sự cố định mà enzym không lẫn vào sản phẩm cuối Enzym cố định bảo quản tốt hơn enzym tự do cùng loại Nhược điểm   Giảm hoạt tính của enzym so với ban đầu Cản trở về không... Liên kết chéo E E E E E E E E E Ứng dụng enzym trong ngành dược Liệu pháp enzym  Enzym trong sản xuất thuốc  Trị liệu bằng enzym     Thay thế enzym do bệnh di truyền Thay thế enzym do một bệnh mắc phải Cung cấp tác dụng sinh học đặc hiệu Dùng trong điều trị hỗ trợ khi phối hợp với các liệu pháp khác, hay để giải độc máu hay mô Liệu pháp enzym - Yêu cầu của enzym         Phải đến được vị... = Sắc ký Trao đổi Ion HIC = Sắc ký Tương tác kỵ nước RPC = Sắc ký Pha đảo Ví dụ tinh chế amylase bằng hấp phụ Dịch Enzym thô • Natri alginat Phức Enzym Alginat natri • Calcium chlorid • Lọc lấy tủa Dịch tạp chất Tủa Enzym Alginat Calci • Phản hấp phụ • Lọc lấy dịch Alginat Calci Dịch Enzym tinh • Cô đặc • Thẩm tích Sản phẩm amylase Ví dụ sản xuất Taq polymerase Thermus aquaticus hay E.coli tái tổ hợp... Gaulin, Frenchpress) Nghiền (máy nghiền bi) Siêu âm Làm khô (đông khô, dung môi hữu cơ) Ly giải: Vật lý: đông lạnh, sốc thẩm thấu  Hóa học: chất tẩy, kháng sinh  Enzym: lysozyme, kháng sinh  French-press Sản xuất enzym - Chiết tách  Tách dịch enzym ra khỏi các phần khác    Lắng Ly tâm liên tục Lọc     truyền thống lọc áp suất, lọc chân không lọc chảy qua (cross-flow filtration) Phương pháp kết... Loại chất béo và mô liên kết trước khi đông lạnh Bảo quản lạnh đến khi đủ mẫu để xử lý Nghiền trên máy nghiền thịt và enzym được chiết với dung dịch đệm Enzym để phá vỡ tế bào Thực vật có thể được nghiền và chiết với dung dịch đệm Tế bào cũng có thể được phá vỡ bằng cách xử lý với enzym Vi sinh vật   Ngoại bào: tách tế bào ra khỏi dung dịch lên men Nội bào: phá vỡ tế bào Các phương pháp phá vỡ tế... trên hoạt tính đặc hiệu của enzym được dùng Hiệu quả của liệu pháp phải được chứng minh An toàn đối với bệnh và chỉ định điều trị Dạng sử dụng thuận tiện Các vấn đề của thuốc protein  Không ổn định Sinh khả dụng Tính thấm tế bào Tính chất gây miễn dịch Phản ứng dị ứng Sản xuất và kiểm định  Lợi thế         Ít tác dụng phụ hơn Thời gian phát triển ngắn Tỷ lệ thành công khi xin cấp phép cao Thách... suất giới hạn Nhiễm virus Thực hiện được một số biến đổi hậu dịch mã Vi khuẩn   Năng suất cao Không thực hiện được biến đổi hậu dịch mã Sinh vật chuyển gen  Liệu pháp gen  Sản xuất thuốc bằng công nghệ enzym cnshduoc@gmail.com` Thuốc đối quang       Cấu trúc không gian của phân tử sinh học và thụ thể Chỉ một trong hai đồng phân có hoạt tính, Các đồng phân có hoạt tính khác nhau Dược động học... có kiểm soát  Bao bảo vệ  Cải tiến phân tử     Giảm tính miễn dịch Định hướng đặc hiệu Khả năng xuyên màng tế bào Nguồn enzym  Chiết xuất - Tinh chế:  Không phải người: nấm, vi khuẩn, động vật, thực vật     Người    Gây miễn dịch Dùng ngoài Yêu cầu thấp Giới hạn công suất, nguyên liệu hạn chế Nhiễm virus và các yếu tố gây bệnh khác Tái tổ hợp   Sử dụng gen người tái tổ hợp trong tế bào... kết với chất mang làm hạn chế sự tiếp xúc giữa enzym và cơ chất Vật liệu cố định      Chất mang phải rẻ tiền, dễ tìm hoặc dễ tổng hợp Chất mang phải có tính cơ lý ổn định Chất mang phải bền vững về mặt hóa học, không hòa tan trong môi trường phản ứng Chất mang phải có diện tích bề mặt lớn Có khả năng trương nở trong môi trường Các phương pháp cố định enzym Phương pháp liên kết với chất mang Đặc... trường Các phương pháp cố định enzym Phương pháp liên kết với chất mang Đặc tính Hấp phụ vật lý Liên kết ion Liên kết đồng hóa trị Phương pháp khác Liên kết chéo Bắt giữ Kỹ thuật Dễ Dễ Khó Khó Hoạt tính enzym Thấp Cao Cao Trung bình Cao Tính đặc hiệu cơ chất Không đổi Không đổi Thay đổi Thay đổi Không đổi Lực liên kết Yếu Trung bình Mạnh Mạnh Mạnh Khả năng tái cố định Có thể Có thể Không Không Khả năng . Công nghệ Enzym - Protein Đại cương  Công nghệ enzym: ứng dụng enzym hoặc xúc tác sinh học để tạo ra sản phẩm hay dịch vụ  Ứng dụng của enzym  Công nghiệp:  Thực phẩm:. pH Công nghệ enzym hiện đại  Hóa học protein  Lý sinh phân tử  Sinh học phân tử  Cấu trúc, hoạt động của protein -enzym  Can thiệp để thay đổi phân tử protein -enzym Nhu cầu sử dụng enzym. (R,S)-naproxen methyl ester (S)-naproxen (R)-naproxen methyl ester Sản xuất enzym - Nguồn nguyên liệu  Chiết tách  Động vật  Thực vật  Lên men  Vi sinh vật  Nuôi cấy tế bào  Công nghệ