NHẬP MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC - CHƯƠNG 5 pps

CHƯƠNG V CÔNG NGHỆ PROTEIN VÀ ENZYME I. CẤU TRÚC PROTEIN II. CÁC PROTEIN TRỊ LIỆU III. CÁC ENZYME CÔNG NGHIỆP IV. CỐ ĐỊNH ENZYME VÀ TẾ BÀO V. BIOSENSOR (CẢM BIẾN SINH HỌC) Ca á u t ru ù c P rotein • Protein: chuỗi các amino acid nối với nhau bằng cầu nối peptide • Các Amino Acid: –Phân cực: có những vùng tích điện âm và dương –Nhóm C=O (carboxyl) tự do, chất nhận cầu nối hydro –Nhóm NH (amin) tự do, chất cho cầu nối hydro • Các Amino acid khác nhau ở gốc R có thể được chia làm 3 loại: –Kò nước: Alanine(A), Valine(V), phenylalanine (Y), Proline (P), Methionine (M), isoleucine (I) và Leucine(L) –Tích điện: partic acid (D), Glutamic Acid (E), Lysine (K), Arginine (R) –Phân cực: Serine (S), Theronine (T), Tyrosine (Y); Histidine (H), Cysteine (C), Asparagine (N), Glutamine (Q), Tryptophan (W) • Nhiều cấu hình có thể tạo ra do sự quay của các phân tử xung quanh Carbon alpha (C α ) • Cấu hình amino acid thay đổi sẽ dẫn đến sự thay đổi trong cấu trúc bậc ba của protein Ca á utru ù c P rotein • Cấutrúcbậcmột:trình tự các amino acid thành phần của chuỗi polypeptide • Cấutrúcbậchai: sự sắép xếp của các amino acid trong chuỗi polypeptide ở dạng mạch thẳng như: xoắn α và chuỗi β • Cấutrúcbậc3:sự sắp xếp trong không gian 3 chiều của các amino acid, tác động với nhau do sự phân cực và sự tương tác với các chuỗi bên. • Cấutrúcbậc4:là sự sắp xếp tổng thể trong không gian của các tiểu phần trong một protein mà cấu thành từ hai hay nhiều chuỗi polypeptide X oắn α Cầunốihydrượchìnhthànhgiữamỗi4 vòtríamino acid Một vòng xoắn tương đương với khoảng 3,6 amino acid. Chiều dài trung bình của một dải xoắn là 10 amino acid với khoảng 3 vòng xoắn. Chiều dài thay đổi từ 5 đến 40 amino acid •- Trên bề mặt của cá c lõi p rotei n - Mặt trong gồm cá c amino acid kò nư ơ ù c - Mặt ngòai là cá c amino acid ưa nước v a tương tác với mô trườ ng P hie á n β a) - Điểm đầu mũi tên chỉ hướng đầu tận cùng C của polypeptide, chia thành 3 lọai: Gồm các chuỗi β xếp lại với nhau với số lượng các cầu nối Hydro tối đa Cùng chiều: phiến parallel Ngược chiều: anti parallel Hỗn hợp. 2. Sự ổån đònh và gấp cuộn • Trình tự amino acid không đủ đảm bảo cho polypeptide tạo dạng hình có tính đặc hiệu cao để đáp ứng đúng chức năng của nó. • Nhóm các protein chaperone giúp các polypeptide gấp cuộn đúng dạng hình không gian ba chiều có đủ hoạt tính sinh học và một số enzyme như disulfide isomerase giúp tạo cầu nối disulfide. • Các protein gấp cuộn không đúng có thể gây ra bệnh như Alzheimer, chứng xơ nang, nhiều căn bệnh ung thư … là kết qủa của sự gấp nếp sai. • Các enzyme peptidyl prolyl isomerase và các enzyme protein disulfide isomerase cũng tham gia vào việc gấp cuộn chính xác và hữu hiệu của nhiều protein in vivo. 3 . Ca ù c bie á n đ o å i sau dòch mã • Sự cắt xén bởi protease Ví dụ, các enzyme tiêu hoá như trypsin, chymotrypsin và pepsin. • Glycosyl hóa : gắn thêm các gốc hoặc chuỗi đường. Thường gặp ở các protein màng hoặc các protein ngoại bào ở Eukaryotae. Glycosyl hoá có nhiều chức năng : trực tiếp làm trung gian cho các hiệu ứng sinh học của một số protein (hCG và erythropoetin), đònh hướng mục tiêu (các enzyme của lysosome), nhận biết (các thụ thể), ổn đònh cấu trúc, thay đổi độ hòa tan, tăng bán chu kì tồn tại của phân tử. • • – Phosphoryl ho ù a : g a é n thêm nho ù m phosphate vào protein, mà chất cho chủ yếu là ATP. Quá trình có thể thuận nghòch nhờ hệ thống 2 enzyme : kinase và phosphatase. Nó • làm thay đổi hoạt tính sinh học hoặc tính chất hóa lý của polypeptide. • Ngoài ra, có nhiều kiểu biến đổi sau dòch mã khác như acetyl hóa (acetylation), acyl hóa (acylation), amid hóa (amidation), sulfate hóa (sulfation), hydroxyl hóa (hydroxylation), tạo nối S-S, II. CÁC PROTEIN TRỊ LIỆU • 1.Các protein từ máu và sản phẩm • Hệ tuần hoàn chứa khoảng 5 – 6 lít máu, chiếm 8,5 – 9,0% tổng trọng lượng cơ thể người. Máu gồm các tế bào hồng cầu (99% tổng các tế bào máu), các bạch cầu và tiểu cầu,lơlữngtrongdòchhuyết tương. Khi máu đóng cục (clot), các tế bào bò nhốt trong mạng lưới các protein sợi fibrinogen, chất lỏng còn lại là huyết thanh. • Sử dụng chủ yếu ở các dạng : máu toàn phần, chất đông máu, chất chống đông máu và tác nhân làm tan máu. [...]... gây hoại tử khối u (– TNF) Interferon (IFN) - Phát hiện: 1 957 - Động vật có xương sống - Lồi hữu nhũ có ít nhất 3 loại: IFN-a, IFN-b, IFN-g - Ở người: 16 IFN-a, 1 IFN-b, 1 IFN-g Interleukin (IL) - Ít nhất 16 IL được mơ tả ở người - Hoạt động nhờ liên kết thụ quan chun biệt trên bề mặt các tế bào - Tính đa hiệu - Được sản xuất chủ yếu bởi các tế bào của hệ miễn dịch và chức năng chủ yếu là điều hòa... đôi) ; 5) Isomerase ; 6) Ligase 2 Thò trường các enzyme công nghiệp chủ yếu Loại enzyme Alpha-Amylase & Glucoamylase Rennin Pectinase Protease Glucoisomerase Các enzyme tinh Sản lượng (tấn/năm) ˜ 50 000 ˜ 10000 ˜ 50 00 ˜ 8000 ˜ 2000 < 0,100 Giá bán (kg) ˜ 2 − 3 USD/kg ˜ 3 − 4 USD/kg ˜ 5 USD/kg ˜ 10 USD/kg ˜ 30 USD/kg > 10000 USD/kg 3 Các enzyme biến đổi carbohydrate • – Alpha-amylase (1,4 α-D-glucan... gồm IFN-α, IFN-β, IFN-γ, IFN-ω và IFN-τ Các interferon tăng cường sự đề kháng không đặc hiệu như giúp tế bào đích chống virus, ức chế sự tăng sinh của nhiều loại tế bào và điều hoà sự biểu hiện của các kháng nguyên MHC lớp I Nhiều interferon sản xuất nhờ CN gen • – Các nhân tố kích thích tạo tập đoàn tiểu cầu • – Các nhân tố gây hoại tử khối u (– TNF) Interferon (IFN) - Phát hiện: 1 957 - Động vật có... sản sinh ra do các tế bào không tổ chức thành tuyến Chúng thường được tổng hợp bởi nhiều hơn một kiểu tế bào, tác động đến vài loại tế bào mục tiêu và kích hoạt nhiều phản ứng ở các tế bào này • Các nhóm chủ yếu gồm : • – Các interleukin (IL-1 – IL- 15) Interleukine-2 có vai trò trong phản ứng miễn dòch chống tế bào ung thư và nhiễm virus IL-2 trong liệu pháp miễn nhiễm • – Các interferon gồm IFN-α,... Glucoamylase còn gọi amyloglucosidase (exo -1 ,4 D-glucosidase) là exo-hydrolase cắt rời từng glucose từ đầu ngắn -1 ,4 mạch glucan của dextrin, nhờ đó phân hủy bột đến tận cùng thành glucose Chủng sản xuất là Aspergillies niger và Rhizopus sp (40 – 700C, pH = 6,0 – 6 ,5) , được chọn giống làm mất sự ức chế ngược của glucose • Các amylase được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp rượu bia, bánh mì, sản xuất... antisera bò cạp, antisera nhện,… • Từ 19 75, kháng thể đơn dòng III CÁC ENZYME CÔNG NGHIỆP • 1 Khái quát về enzyme • Nhờ có enzyme các phản ứng hoá học được thực hiện trong tế bào sống với sự hoàn hảo trong điều kiện đẳng nhiệt , đẳng áp và có các đặc điểm sau : phản ứng có hiệu quả cao, nhiều phản ứng xảy ra đồng thời theo dây chuyền, không phải tinh sạch sản phẩm ở từng công đoạn, các phản ứng chòu sự điều... khả năng ứng dụng chúng • – Phương pháp gắn cơ học hay hấp phụ : Sử dụng các vật liệu chất nền (matrix material) xốp có nhiều lỗ hỏng như chất trao đổi ion, nhựa resin, than hoạt tính, đất sét, oxide nhôm, sợi thủy tinh xốp, sành, sứ, có thể làm cho các enzyme hoặc tế bào gắn vào những khe và khi sử dụng enzyme không bò mất (hình 5. 5) Cơ chất gắn cơ học vào chất nền (a) và chất trao đổi ion (b) •... làm nguồn cung cấp các yếu tố máu: * Tế bào hồng cầu; * Tiểu cầu; * Các nhân tố đông máu; * Các immunoglobulin miễn dòch; * Các yếu tố khác trong huyết tương - Máu không có mầm bệnh : HIV, HBV, HCV - Huyết tương cung cấp protein trò liệu quan trọng - Dòch protein huyết thanh được sử dụng trong các trường hợp bệnh nhân bò sốc do giảm thể tích máu Các nhân tố đông máu Nhân tố I Fibrinogen Nhân tố II Prothrombin... oxidase dùng chống oxi hoá thực phẩm • – Các enzyme rất ít như DNA polymerase, restriction endonuclease, ligase 6 Các enzyme và protein cực đoan • – Các enzyme từ sinh vật chòu nhiệt cao là mục tiêu cần hướng tới trong các quy trình chế biến công nghiệp, vì thực hiện ở nhiệt độ cao sẽ giảm nhiễm bởi nhiều VSV khác và có phản ứng nhanh hơn Hiện DNA polymerase chòu nhiệt được sử dụng rộng rãi Ngoài ra,... chứa 2 – 3% rennin Rennin có 2 ưu điểm đặc biệt là đông tụ sữa nhanh và casein bò nó phân hủy tạo nên phômai có hương vò thơm ngon Các chủng mốc Mucor miehei và Mucor pusillus sản sinh protease có hoạt tính tương tự rennin • Công nghiệp sản xuất phômai phát triển mạnh với doanh số gần 30 tỉ USD, nên rennin có sản lượng lớn thứ hai sau các amylase • – Protease acid từ chủng Aspergillus sp Dùng thay thế . Interferon (IFN) - Phát hiện: 1 957 - Động vậtcóxương sống - Loài hữunhũ có ít nhất3 loại: IFN-a, IFN-b, IFN-g - Ở người: 16 IFN-a, 1 IFN-b, 1 IFN-g Interleukin (IL) - tnhất16 IL đượcmôtảởngười -Hoạt động. interleukin (IL-1 – IL- 15) . Interleukine-2 có vai trò trong phản ứng miễn dòch chống tế bào ung thư và nhiễm virus. IL-2 trong liệu pháp miễn nhiễm. • – Các interferon gồm IFN-α, IFN-β, IFN-γ, IFN-ω và IFN-τ CHƯƠNG V CÔNG NGHỆ PROTEIN VÀ ENZYME I. CẤU TRÚC PROTEIN II. CÁC PROTEIN TRỊ LIỆU III. CÁC ENZYME CÔNG NGHIỆP IV. CỐ ĐỊNH ENZYME VÀ TẾ BÀO V. BIOSENSOR (CẢM BIẾN SINH HỌC) Ca á u t ru ù c P rotein •