Bài giảng Công nghệ sinh học đại cương: Chương 6 - ThS. Vương Thị Thúy Hằng

Bài giảng "Công nghệ sinh học đại cương" Chương 6 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Giới thiệu về protein; công nghệ enzym; ứng dụng của công nghệ enzym; kỹ thuật gen và kỹ nghệ protein trong lĩnh vực công nghiệp enzym. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Công nghệ sinh học đại cương: Chương 6 - ThS. Vương Thị Thúy HằngCÔNG NGHỆ SINH HỌC ĐẠI CƯƠNG Giới thiệu về protein Công nghệ enzymNỘI DUNG Ứng dụng của công nghệ enzym Kỹ thuật gen và kỹ nghệ protein trong lĩnh vực công nghiệp enzym6.1.1. Vai trò của protein 6.1.2. Cấu trúc của protein Protein là một polymer gồm nhiều monomer (có tênchung là axit amin) tạo thành. Một sợi polymer gồm một số axit amin được gọi làpolypeptid. Cấu trúc không gian của protein rất phức tạp, gồm 4mức cấu trúc khác nhau: Cấu trúc bậc một: Các axit amin kết nối với nhau thành một sợi polypeptid thẳnggọi là cấu trúc bậc một. Ví dụ: Cấu trúc bậc hai: Hình thành do lực liên kết giữa các nguyên tử của các axitamin gần nhau trong sợi polypeptid mạch thẳng tạo thành. Cấu trúc bậc 2 thường có dạng sợi xoắn (α Helix) . Cấu trúc bậc 3: Các mạch polypeptid cấu trúc bậc một có thể gấpkhúc do các lực liên kết yếu tạo nên cấu trúc bậc 3.Minh họa cấu trúc bậc 3 của protein sợiMinh họa cấu trúc bậc 3 của protein cầu Cấu trúc bậc 4: Có 2 hoặc nhiều sợi polypeptid có cấu trúc bậc 3 liênkết lại tạo thành cấu trúc bấc 4. 6.2. CÔNG NGHỆ ENZYM 6.2.1. Vai trò sinh hoá học của enzym Enzym đóng vai trò quan trọng trong việc phá vỡ cácliên kết hoá học của các chất tham gia phản ứng và tạo racác liên kết hoá học mới ở các sản phẩm của phản ứng. Enzym làm tăng nhanh tốc độ của phản ứng bằngviệc làm giảm mức năng lượng tới hạn mà cơ chất phải đạtđến để phản ứng có thể xảy ra.6.2.2. Một số đặc tính quan trọng của enzym6.2.2.1. Tính đặc thù của enzymEnzym chỉ xúc tác phản ứng với các cơ chất đặc thù.Enzym có tính đặc thù không gianEnzym có tính đặc thù thời gian6.2.2.2. Một số các đặc tính quan trọng khác củaenzym - Với sự có mặt của enzym, tốc độ của phản ứnghóa học xảy ra rất cao. - Một lượng enzym nhỏ có thể chế biến mộtlượng cơ chất lớn. - Một số enzym chỉ hoạt hoá trong điều kiện cómặt của các yếu tố đồng thời. - Nhờ tính đặc thù của enzym, công nghiệpenzym có thể tạo ra các sản phẩm có chất lượng cao, độtinh khiết cao, ít sản phẩm phụ. 6.2.3. Trung tâm hoạt hóa của enzym Trong phản ứng, cơ chất và enzym tạo ra một tổ hợpenzym + cơ chất. Cơ chất được gắn vào một vùng xác định của enzymđược gọi là trung tâm hoạt hóa nhờ các liên kết yếu nhưliên kết hydro hoặc liên kết ion. Sau khi cơ chất được chuyển hóa thành sản phẩm, sảnphẩm sẽ rời trung tâm hoạt hóa nhường chỗ cho các phântử cơ chất mới . Hầu hết các phản ứng enzym là 2 chiều: phản ứng xuôi vàphản ứng ngược lại. Chiều của phản ứng phụ thuộc rất nhiều vàonồng độ tương đối của các cơ chất và sản phẩm. Tương tác giữa trung tâm hoạt hóa của enzym và cơ chấtgiống như tương tác giữa ổ khóa và chìa khóa, trong đó cấu trúckhông gian của enzym là đặc biệt quan trọng, trong đó trình tựcác axit amin của trung tâm hoạt hóa đóng vai trò quyết định đốivới tính đặc hiệu của enzym. 6.2.4. Các điều kiện hoạt hóa tối ưu của enzym 6.2.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ pH Enzym có thể hoạt hóa ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau từ0 – 1100C và ở các độ pH từ 2-14. Cấu trúc không gian bậc ba của protein rất cảm ứng với điềukiện môi trường. - Hầu hết các enzym có hoạt tính tối đa ở nhiệt độ tối ưu. 6.2.4.2. Cofactors Nhiều enzym cần đến sự trợ giúp của các phân tử không phảiprotein để hoạt động. Các phân tử này được gọi là các yếu tố đồngthời (cofactors). Về bản chất, cofactors có thể là chất vô cơ cũng có thể là cácchất hữu cơ (trong trường hợp này cofactors được gọi làcoenzym). Ví dụ: Chất vô cơ như ion kim loại (kẽm, sắt, đồng...), Chất hữu cơnhư các vitamin hay nucleotid. Các coenzym rất cần thiết cho sự hoạt động xúc tác củaenzym. 6.2.4.3. Các chất kìm hãm enzyme Các chất kìm hãm hoạt động của enzyme thường là các chất có mặttrong các phản ứng enzyme, làm giảm hoạt tính của enzyme nhưng lạikhông bị enzyme làm thay đổi tính chất hóa học, cấu tạo hóa học và tínhchất vật lý của chúng. Các chất gây kìm hãm hoạt động của các enzyme bao gồm các ion,các phân tử vô cơ, các chất hữu cơ và cả protein. Các chất kìm hãm có ýnghĩa rất lớn trong điều khiển các quá trình trao đổi ở tế bào sinh vật. ...