Bài giảng Kỹ thuật thu hồi và hoàn thiện sản phẩm: Chương 4.2 - Phương pháp kết tinh

Bài giảng "Kỹ thuật thu hồi hoàn thiện sản phẩm: Chương 4.2 - Phương pháp kết tinh" được biên soạn nhằm giúp các em sinh viên nắm được mục đích của tinh thể protein; Tính chất tạo tinh thể protein; Các giai đoạn của quá trình tinh thể hóa; Các phương pháp tinh thể hóa. Mời quý thầy cô và các em cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật thu hồi và hoàn thiện sản phẩm: Chương 4.2 - Phương pháp kết tinh4.2 Phương pháp kết tinh Crystallization Methods and Protein Crystal Properties 1 Tinh thể hóa protein1. Mục đích tạo tinh thể protein2. Tính chất của tinh thể protein3. Các giai đoạn của quá trình tinh thể hóa4. Các phương pháp tinh thể hóa 2 Khái niệm• Kết tinh ( tinh thể hóa) là dạng đặc biệt của quá trình kết tủa, khi mà các chất rắn không tan thu được ở dạng tinh thể. Sự hình thành các tinh thể diễn ra rất chậm• Kết tủa là quá trình phân tách chọn lọc thành phần các chất tan trong hỗn hợp các chất tạo thành dạng không tan bằng phương pháp vật lý hoặc hóa lý tương ứng 3 1. Mục đích• xác định cấu trúc protein• hiểu được sự liên kết của protein với các cấu tử/ cơ chất / thuốc• hiểu được cơ chế xúc tác enzym của protein• xác định vị trí đúng của nguyên tử trong phân tử proteinTinh thể học tia X ( vì 80% cấu trúc phân tử protein là được xác định bằng tia X• Không giới hạn về kích thước: tất cả virus và riboxôm đều được phân tích• Tinh thể dùng để khuếch đại tín hiệu (1 tinh thể chứa 109 – 1013 phân tử) 4Một tinh thể là tổ hợp ba chiều của các phân tử riêng biệt tự sắpxếp trong một trật tự nhắc lại của các phần tử giống nhau. Điềunày đúng cho phân tử nhỏ như phân tử muối và đại phân tửnhư proteinTinh thể học là khoa học thực nghiệm xác định sự sắp xếpnguyên tử trong chất rắn 52. Tính chất tinh thể protein Khác với các phân tử muối (sắp xếp chặt) các phân tử protein có đặc tính: -Lớn hơn (>1000 nguyên tử- so với 2-10 nguyên tử) -Hình dạng không đều -Có bề mặt dị thường. Vì vậy các tinh thể protein có diện tích tiếp xúc giữa các phân tử riêng biệt ít hơn - Mềm hơn và dề vỡ hơn -Một loại protein có thể phát triển thành các tinh thể có hình dạng khác nhau, sử dụng các vùng tiếp xúc giữa các phân tử khác nhau - Cần có điều kiện pH, nồng độ muối, nhiệt độ để giữ trạng thái ban đầu. -Chứa khoảng 50% nước hình thành các kênh - Khó tạo tinh thể hơn muối nhiều. 6 Lịch sử phát triển• Tinh thể protein đầu tiên là phycoerythrine-chất màu có bản chất protein trong tảo cyanobacteria) được mô tả chi tiêt từ 1894• Vào năm 1912, -bốn năm sau khi phát hiện ra tia X, Lần đầu tiên Max Von Laue và P. Knipping và W. Friedrich sử dụng tinh thể để tách tia X. Sau phát minh này, P.Ewald và W.H. Bragg và W.L.Bragg đã khởi đầu ngành tinh thể học X-ray• Perutz và Kendrew vào những năm cuối 1950 đã xác định cấu trúc phân tử protein đầu tiên là myoglobine• Ngày nay, có hơn 40 000 cấu trúc protein đã được mô tả và làm nguồn cơ sở dữ liệu ( bao gồm cả riboxôm và virut)• 1962, Max. Perutz đoạt giải Nobel hóa học về công trình nghiên cứu protein bằng X-ray 73. Các giai đoạn quá trình tinh thể hóa1. Thu nhận lượng lớn protein tinh khiết2. Chọn dung dịch đệm protein mà protein có thể tan tốt và bền vững3. Làm bão hòa dung dịch protein để có thể xảy ra quá trình tạo nhân tinh thể một cách tự phát4. Các tinh thể lớn dần 8 Tính tan Tính tan của protein tăng lên khi bổ sung muối vào dung dịch và sau đó giảm dần khi nồng độ đạt đến một giá trị làm kết tủaHbCO (carboxyhemoglobin) solubility as a function ofionic strength in the presence of several different typesof salts 9 Mầm tinh thể• Hiện tượng mà một nhân, chẳng hạn như hạt bụi, một hạt tinh thể nhỏ hay thường là dạng tinh thể protein, một khối kết tụ các hạt protein, và quá trình tinh thể hóa bắt đầuNhững khó khăn thường gặp phải1. Nếu độ bão hòa quá cao, quá nhiều dạng nhân vì vậy, quá thừa các tinh thể nhỏ2. Trong dung dịch quá bão hòa sẽ không có sự tạo nhân tự phát và sự lớn dần của tinh thể chỉ xảy ra khi có mặt ...