Sinh tổng hợp acid amin

SINH TỔNG HỢP ACID AMIN 1-Khái niệm: 2- Cơ sở khoa học sinh tổng hợp axit amin: KHÁI NIỆM ACID AMIN • Acid amin dẫn xuất acid cacboxylic –H thay nhóm Amin – NH2ở vị trí α, β • Các acid amin khác gốc R • 22 loại α - acid amin / 100 loại acid amin PHÂN LOẠI THEO CẤU TẠO NHĨM TÊN SỐ AA TÊN AA Monoamino monocarboxylic Glycin, alanin, Leucin, valin, Isoleucin,serin Diamino monocarboxylic Lysin, arginin Monoamino dicarboxylic Aspartic, glutamic Amid aa dicarboxylic Asparagin, glutamin Acid amin chứa S Cystein, cystin, methionin Acid amin dị vòng Prolin, oxiprolin, tryptophan, histidin Acid amin nhân thơm Phenylalanin, tyrosin TÍNH CHẤT VẬT LÍ • • • • • Tinh thể màu trắng , bền 20 – 25oC Đa số có vị Tan tốt nước Phổ hấp thu tử ngoại : 240 – 280nm Tính hoạt quang : có dạng đồng phân quang học L D ( trừ glycin) • Trong mơi trường acid khơng xảy tượng racemic hóa • Trong mơi trường base bị racemic hóa giá trị dinh dưỡng • Điểm đẳng điện pI TÍNH CHẤT HĨA HỌC T/d acid , base T/d với HNO2 T/d với HCHO P/ư Desamin hóa P/ư Decarboxyl hóa Chuyển acid amin Chuyển hóa gốc R P/ư Nihydrin Tạo phức với kim loại nặng 10 Phản ứng tạo ester NGUỒN GỐC & ỨNG DỤNG CỦA ACID AMIN Trong CNTP : TRONG CHĂN NI: TRONG Y HỌC: ⇒ Phương pháp thuỷ phân protit động thực vật: Thuỷ phân protit động vật phế liệu lò mổ, hay từ thực vật: đậu, gluten bột mì… Phương pháp lâu đời, hiệu suất ko cao nên sử dụng ⇒ Phương pháp tổng hợp hố học: Bằng phương pháp người ta sản xuất nhiều axit amin Các phản ứng xảy phức tạp, điều kiện nghiêm ngặt Đây phươg pháp có hiệu suất, dùng ngun liệu khơng phải protein Nhưng thiết bị phức tạp tốn kém, sản phẩm tạo dạng D L Tách dạng L khó nên giá thành cao • Do nhu cầu bổ sung cho phần ăn thiếu axit amin đặc biệt khơng thay dùng trị bệnh, chăn ni, kỹ thuật - phân tích tổng hợp • Con người sản xuất hàng loạt axit amin với phương pháp: + Bằng đưởng tổng hợp hố học + Sinh tổng hợp + Phương pháp thủy phân protein thực vật SINH TỔNG HP GLUTAMIC I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GLUTAMIC II CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN III PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN IV QUY TRÌNH LÊN MEN GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GLUTAMIC • Glutamic acid 20 loại acid amin cấu tạo nên protein Glutamic C6H9CO4 , M= 147,13 • Công thức cấu tạo : • Công thức phân tử : CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH LÊN MEN • Vi khuẩn sử dụng đường , nhờ enzym xúc tác có sẵn chuyển hoá qua nhiều phản ứng khác tạo glutamic nhiều sản phẩm phụ khác • Đầu tiên đường chuyển hoá theo sơ đồ EmbdenMayerhoff tao ceton sau qua chu trình Kreb tạo xitrat α - xetoglutaric acid L-glutamic glucose Hexo – mono(p) Xeto acid α-cetoglutaric :COOH-C-(CH2)2-COOH O Amin hóa Chuyển amin a L-glutamic • AMIN HÓA: COOH COOH C=O CH- NH2 Glutamat dehydrogenase + NH3 + NADH2 (CH2)2 (CH2)2 COOH COOH (α- cetoglutaric) (a.L-glutamic) + H2O + NADP • CHUYỂN AMIN HOÁ : COOH C=O (CH2)2 COOH (α- cetoglutaric) COOH COOH + CH- NH2 Transaminase CH- NH2 (CH2)2 R COOH (acid amin) (a.L-glutamic) COOH + C=O R (cetoacid) PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN • Sử dụng vi sinh vật lên men glucose thành a glutamic • 1956 Kinosita tìm vi khuẩn Corynebacteriumglutamicium (trực khuẩn hiếu khí) có khả dùng tinh bột tạo glutamic • Trong môi trường lên men cần bổ sung muối amon , bioti , vit H cần cho phát triển vi khuẩn, kháng sinh để tránh nhiễm vi khuẩn lạ QUY TRÌNH LÊN MEN Chuẩn bò dòch lên men Cấy chủng vi khuẩn lên men glutamic Lên men : nuôi vi khuẩn 32 – 37 o C, thoáng khí sau 38 – 40h kết thúc lên men, ta có dòch lên men có 5060g a.glutamic 1l dòch lên men Tinh dòch a.glutamic Chuẩn bò dòch lên men • Nguyên liệu lên men axit glutamic dòch có đường sẵn nguyên liệu có bột qua đường hoá Các chất dinh dưỡng cần cho vi khuẩn muối amon , phosphat , sunfat , biotin , vitamin B… • Thông thường tỉ lệ phối chế môi trường sau : • Đường 10 – 13 % ( thường dùng glucon) • cao từ bắp 0,7% ( nước chiết từ bắp cô đặc ) • K2HPO4 0,15% • MgSO4 0,075% • Urê cho ban đầu 2,2% , cho bổ dung lên men 1,2% • MnSO4 2% • Vitamin H ( biotin) – mg/ lit • Ph =6,7 - Cấy chủng vi khuẩn lên men • Chủng có khả tạo acid glutamic cao , sinh sản nhanh, ổn đònh , chòu nồng dộ acid cao thời gian dài, môi trường nuôi cấy đơn giản , dể chế tạo , rẻ tiền : - corynebacterium glutamicum - micrococcus glutamicus - brevi – bacterium devaricatum - brevi – bacterium lactofermentus • Vi khuẩn khiết cấy chuyền nhân giống môi trường lỏng có dung tích lớn dần lên • Môi trường nuôi dòch đường có bổ sung thức ăn cho vi khuẩn Cấy chủng vi khuẩn lên men Lên men • Tiến hành điều kiện hiếu khí nhiệt độ từ 32 – 37oC , thời gian lên men 38 – 40h • Để giữ ổn đònh Ph cho dòch lên men bổ sung thêm nguồn amon cho vi khuẩn ta cho thêm Ure , NH4Cl, (NH4)2SO4…(nếu mối trường acid kéo dài tạo nhiều sản phẩm phụ) • Điều kiện thoáng khí quan trọng vi khẩn lên men loại ưa khí • Quá nhiều oxi tạo acid α ceto –glutaric Lên men  NHÓM THỰC HIỆN: MSSV: PHẠM ANH KHOA 60701149 NGUYỄN THANH LI 60701390 NGUYỄN LÊ THÀNH MINH 60701466 NGUYỄN VĂN PHỤNG 60701855 NGUYỄN ĐĂNG TRƯỜNG 60702715 BÙI THANH NHỰT 60701738 NGUYỄN THANH HUY 60701968 [...]... tinh khiết cao +Tổng hợp dạng L- axit amin có giá trị sinh học Có nhiều axit amin được tổng hợp bằngphương pháp này: aspactic,izoloxin, fenylalanin, tryptophan, hemoxerin… Ngưởi ta còn áp dụng phương pháp phối hợp “hố tổng hợp và sinh tổng hợp để sản xuất L xetoaxit và các chất tiền thân khác của axit amin bằng hố hợp rồi sau đó chuyển các chất này thành axit amin tương ứng nhờ vi sinh vật nhất định... amin Trong cơng nghiệp Vi sinh vật có thể hấp thu axit amin mơi trường ngồi làm nguồn Nitơ và Cacbon 1 cách chọn lọc đồng thời có thể chuyển axit amin này thành axit amin khác Trong điều kiện bình thường, lượng axit amin do vi sinh vật tổng hợp thường đủ đáp ứng nhu cầu sinh lý của bản thânnó Nhưng khi mơi trường thay đổi đột biến, vi sinh vật sẽ có thể tổng hợp 1 lượng lớn axit amin vượt nhu cầu nó tích... tượng này gọi là “siêu tổng hợp axit amin Ngày nay ngồi hiện tượng siêu tổng hợp người ta còn táchchúng, lai ghép gen, tạo biến chủng đột biến Đặc biệt siêu tổng hợp “axit amin ko thay thế” Người ta tìm ra nhiều chủng có khả năng tổng hợp số lượng lớn axit amin và được áp dụng trong qui mơ cơng nghiệp Axit amin là cấu tử thành phần cấu tạo nên phân tử protein Khoảng 20 axit amin tham gia trong cấu... axit amin nhưng đáng chú ý hơn cả là 1 số lớn lồi vi khuẩn có khả năng tổng hợp lượng khá cao các axit amin sau đây: Mycobacterium, corynebacterium, micrococus 2- Cơ sở khoa học sinh tổng hợp axit amin: Đa số các vi sinh vật có khả năng tổng hợp 20 a.a tạo nên protein Khung Cacbon được tạo thành từ sản phẩm trung gian của sự chuyển đổi chất như: pyruvat, α-Xetoglutrat, oxaloacetat, fumarat… Các nhóm amin. .. tình trạng sức khoẻ • Do nhu cầu bổ sung cho khẩu phần ăn thiếu axit amin nào đó đặc biệt khơng thay thế dùng trong trị bệnh, chăn ni, trong kỹ thuật - phân tích tổng hợp • Con người đã sản xuất hàng loạt axit amin với các phương pháp: + Bằng con đưởng tổng hợp hố học + Sinh tổng hợp + Phương pháp thủy phân protein thực vật SINH TỔNG HP GLUTAMIC I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ GLUTAMIC II CƠ CHẾ CỦA QUÁ TRÌNH... là aminotransferase có nhóm ngoại là dẫn xuất vitamin B6 Để amin hố nhóm =C=O khi có NH3 thành nhóm –CH– NH2, người ta dùng nhiều loại vi sinh vật khác nhau, đặc biệt là nấm mốc vi khuẩn có khả năng hồn thành 1 lúc 2 q trình trên Bằng cách chuyển axit amin này thành axit amin khác nhờ vi sinh vật: Đây là con đường quan trọng để thu nhận axit amin trong cơng nghiệp Vi sinh vật có thể hấp thu axit amin. .. gia trong cấu tạo protein  Axit amin là chất mà cơ thể hấp thu dễ dàng trực tiếp  Cơ thể cũng có thể tổng hợp axit amin Nhưng các loại axit amin “khơng thay thế” thì ko thể tổng hợp được Hoặc được nhưng rất ít Con người phải sử dụng axit amin từ thức ăn giàu protein có nguồn gốc động vật Ở thực vật protein khơng thay thế ít hơn Thiếu 1 số axit amin hay 1 số axit amin nào đó cũng có thể dẫn đến... sinh vật theo 3 cách: Bằng phản ứng amin hố trực tiếp Bằng phản ứng chuyển amin Bằng cách chuyển axit amin này thành axit amin khác nhờ vi sinh vật Bằng phản ứng amin hố trực tiếp: R-C-COOH +NH3 R-CH-COOH + H2O NH2 R-C-COOH + NAD.H2 R-CH-COOH + NAD NH2 Cách này thường được tiến hành trong sinh tổng hợp: axit glutamic, alanin, axit aspactic Bằng phản ứng chuyển amin: R1-CH-COOH+ R2-C-COOH enzym R1-C-COOH+R2-CH-COOH... phối hợp này người ta sản xuất ra hàng loạt axit amin: Lizin, tryptophan, valin, glutamic,axitasparaginic… Đây cũng là phương pháp có nhiều triển vọng bởi vì sản phẩm có độ tinh khiết cao, tốc độ sản xuất nhanh  Ngày nay người ta có thể sinh tổng hợp nhiều loại axit amin trong các thùng men cơng nghiệp như lên men axit glutamic để sản xuất mì chính, lên men lizin… Nhiều vi sinh vật có khả năng tổng hợp. ..⇒ Phương pháp sinh tổng hợp nhờ vi sinh vật: Là phương pháp mới được áp dụng gần đây nhưng có tính ưu viêt, hiệu quả cao nên ngày nay nó là phương pháp được áp dụng hiệu quả đầy triển vọng và rộng khắp, đặc biệt ở các nước: Nhật, Tây Đức, Mỹ, Trung Quốc… Ngày nay phương pháp sinh tổng hợp axit amin là phương pháp chủ yếu sản xuất axit amin trên thế giới, sản lượng tăng rất