Ứng dụng của enzyme và protein

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌCBỘ MÔN KHOA HỌC SỰ SỐNGTIỂU LUẬN:ỨNG DỤNG CỦA ENZYME VÀ PROTEINNhóm 5: 	Dương Thị Kim Thư	 	Nguyễn Thị Thu	Nguyễn Thị Huyền Trang	Đỗ Quốc Việt	Nguyễn Quốc NamThái Nguyên, tháng 11 năm 2009 ỨNG DỤNG CỦA ENZYMEỨng dụng của enzim amylase 1. Ứng dụng enzym amylase trong sản xuất chất tẩy rửa	Chất tẩy rửa bao gồm những chất kiềm, sodium silicate, sodium bicarbonate, sodium tripolyphosphate 	Enzyme -amylase của vi khuẩn là một trong những enzyme thường được ứng dụng trong công nghiệp sản xuất chất tẩy rửa*Vai trò của enzyme amylase trong tiêu hóa 	  amylaseTinh bột	 	Dextrin + maltose +glucose	 Thủy phân -1,4 của amylose 	  -1,6 glucosidaseDextrin	Maltose + glucose	Thủy phân -1,6 của amylospectin 	  glucosidase (maltase)Maltose	2 glucose 	 glucosidase (lactase)Lactose	Glucose + galactose 	  fructofuranisidase (sucrase)Suctose	Glucose + fructose2.Ứng dụng của enzyme amylase trong y học và dược phẩm3. Ứng dung enzyme amylase trong chuẩn đoán viêm tủy cấp ở trẻ em	*Ðối tượng: - enzyme s-amylase 	 - p- amylase 	 - Lipre	 - S-amylase và Lipre	 - P-amylase và Lipre	Theo nghiên cứu người ta nhận thấy:	Với điểm cắt: S-AM =400 u\ l; P-AM=150 u\ l thì giá trị của enzyme S-amylase, P- amylase, lipre máu trong chuẩn đoán viêm tụy cấp ở trẻ em đáng tin cậy và đạt giá trị cao nhất.	4. Ứng dụng của enzyme amylase trong sản xuất công nghiệpTrong cnsx mì chính	- Nguyên liệu sử dụng chủ yếu : Tinh bột sắn, rỉ đường mía 	 	A-amylase	Tinh bột	Dextrin + maltose + glucose	 	Thuỷ phân A-1,4 amylose	 	B-amylase	Tinh bột	Maltose + B dextrin	(glucogen)Trong sản xuất glucoza và mật	Từ tinh bột có thể thu được các sản phẩm đường khác nhau khi thủy phân tinh bột bằng Enzym amylase sẽ thu được mật. 	Trong cnxs biaCác chủng vi sinh vật sử dụng :	-Saccharomyces cerevisizae ( lên men nổi)	-Saccharomyces cerevisidae (Lên men chìm)Trong công nghệ sản xuất bia, người ta thường sử dụng emzyme amylase có trong mầm đại mạch. Trong sản xuất siro Quá trình chuyển hóa tinh bột thành siro fructose Trong sản xuất bánh kẹoMục đích	+ Làm tăng mùi và vị bánh, khi chế biến bột thành các loại bánh quy các Enzyme protease và amylase của bột hoạt động làm tăng hàm lượng các amino acid tự do và làm tăng lượng đường khử.	+ Đường khử và các amino acid tự do có trong khối bột sẽ cùng tham gia vào các phản ứng oxy - hóa khử và kết quả tạo cho bánh quy có mùi, vị màu hấp dẫn.II. Ứng dụng của enzyme trong y học1.Ứng dụng của enzyme trong chữa bệnh:Enzym như chất cho thêm vào cơ thể để chữa bệnh kém tiêu hóa đối với một số người . Enzym được sử dụng như chất làm sạch vết thương và làm lành vết thương .Enzym được sử dụng trong các phản ứng miễn dịch .1.1 Enzyme cố định	 Người ta có ý tưởng làm thận nhân tạo .Trong thiết bị nhân tạo này , urease và hạt resin hấp thụ hay than chì được kết thành nang với nhau .Khi đó urea sẽ bị urease phân hủy tạo thành ammonia , ammonia sẽ được hấp thụ trong các vi nang :	 khuếch tán urease hấp thụ lên seri UREA UREA HCO-3 + NH4 Vào vi nang hay than chì 	Ngòai ra còn có một số ứng dụng : -Vi tiểu cầu chứa catalaza đã có thể thay thế một cách hiệu quả các catalaza còn thiếu ở trong cơ. - Đưa vi tiểu cầu có gắn enzyme L-asparaginaza vào cơ thể , có khả năng ức chế sự phát triển của một số u ác tính bởi sự phát triển của các u này phụ thuộc vào sự có mặt của L-asparagin.1.2 Enzyme từ nguồn thực vật:a/ Bromelin :-	Vai trò hỗ trợ tiêu hóa.Làm lành vết thươngGiảm đau nhức cơChống rối loạn tim mạch.b/ Papain và Chymopapain:-	Có khả năng giảm độc đối với toxin và toxanpunin.-	Nhựa papain thô dùng để điều trị rối loạn tiêu hóa do thiếu men, giúp tiêu hóa tốt chất đạm trong thức ăn,làm thuốc tẩy nhiều loại giun.-	Có tác dụng ngừa thai và gây sẩy thai do hoạt tính của nó đối với progesteron của thai phụ.-	Chiết xuất papain được dùng trong phẫu thuật cột sống như là một loại “dao phẫu thuật tự nhiên” để mở đĩa đệm cột sống.-	Được dùng để điều trị lở loét , làm tiêu giải trong bệnh bạch hầu, chống kết dính sau phẫu thuật.	1.3 Enzyme từ nguồn động vật:a Pepsin:Được ứng dụng để chữa bệnh kém tiiêu hóa . Pepsin phân hủy cơ chất , làm giảm độ acid trong dạ dày .Nhờ họat động phân hủy protein , khối lượng thức ăn giảm và khả năng tiêu hóa protein tăng lên .b Trypsin va Chymotrypsin : Tuy nhiên vai trò chính của enzyme này trong cơ thể là thủy phân liên kết peptide trong suốt quá trình tiêu hóa protein ở ruột non. Trypsin cũng được ứng dụng để chữa bệnh kém tiêu hóa .2.Ứng dụng của enzyme trong chẩn đoán bệnh2.1 Ứng dụng enzym trong xác định nồng độ cơ chấta/Phương pháp xác định điểm cuối+Phương pháp xác định urea	Urea bị thủy phân bởi urease ở 0,7 UI/ml. Và amoniac được tạo thành khi cho enzym glutamate dehydrogenase có hoạt tính 6,2 UI/ml tác động.	 Urea + H2O 2NH3 + CO2	2-Cetoglutarate + 2NH4+ + 2NADH 2L-glutamate + 2NAD+ +2H2O+Phương pháp xác định glucose với glucose-oxidase Glucose bị oxy hóa bởi glucose oxidase, tạo thành peroxide hydro theo phương trình sau: 	 Glucose-oxidase 10 UI/ml	Glucose + O2 + H2O gluconate + H2O2 Peroxide hydro, dưới tác dụng của enzym horse-radish peroxidase sẽ tạo màu theo phản ứng sau:	H2O2 + chromogen màu + H2O	 horse radish peroxidase	b. Phuơng pháp động học 	+ Phương pháp xác định glucose : phản ứng xảy ra trong phương pháp này như sau:	 D-glucose + ATP 	 D-glucose-6-phosphate + ADP 	D-glucose -6-phosphate +NADP D-glucose-δ- lactone - 6-phosphate + NADPH + H	 + Xác định triglyceride : 	. 	Triglyceride + 3 H2O 	 glycerol + 3 acide béo 	Glycerol + ATP glycerol-3-phosphate + ADP 	ADP + phosphor enol pyruvate 	 ATP+ pyruvate 	Pyruvate + NADH + H+	 L-lactate +NAD+	2.2 Thực hành miễn dịch :	Enzyme được sử dụng ở đây để xác định hỗn hợp kháng nguyên – kháng thể , tạo thành trong phản ứng miễn dịch . Ta có thể sử dụng máy so màu quang điện , hùynh quang để xác định phản ứng .	III. Ứng dụng Enzyme trong phân tích thực phẩm1.Xác định carbohydrate *GlucoseGlucose được xác định bằng phương pháp Enzymehexokinase. Phản ứng của quá trình đó xảy ra như sau :	 	 HexokinaseD-glucose + ATP ADP + glucose 6-phosphate  	 Glucose 6-phosphate-dehydrogenaseGlucose-6-phosphate + NADP D-gluconate -6-phosphate + NADPH + H* FructoseEnzyme hexokinase cũng tác động lên fructose. Ta có thể xác định fructose sau khi xác định glucose.	D- glucose + ATP ===== > ADP + Fructose -6- phosphate Glucose-phosphate -isomeraseFructose 6- phosphate 	glucose-6-phosphate* Galactose D-galactonic acid + NADH + H+ 	 D- galactose + NAD+* Manose hexokinase D-manose + ATP ADP + Mannose-6- phosphatePhosphonase-isomerase Mannose-6- phosphate Fuctose-6-phosphate*Saccharose	Saccharose thường không có trong tế bào động vật. Xác định saccharose theo phương trình sau : 	Saccharose + H2O 	D-glucose + D-fructose*Maltose	 Xác định theo phương trình sau :	 Maltose + H2O 2-D – glucose*Lactose	 Lactose thường có trong sữa. Xác định lactose theo phương trình phản ứng sau :	 Lactose + H2O D- galactose + D-glucose*Rafinose	 Rafinose có trong củ cải đường. Xác định rafinose theo phương trình phản ứng sau : 	Rafinose + H2O D-galactose + saccharose*Tinh bột	Tinh bột có nhiều trong thực vật và có cả ở một số loài vsv. Xác định tinh bột theo phản ứng sau :	Tinh bột + ( n – 1 ) H2O n – D-glucose2. Xác định trong acid hữu cơ 	Acid hữu cơ và muối của chúng có nhiều nguyên liệu và sản phẩm thực phẩm. Chúng đóng vai trò rất quan trọng trong sinh lý người , động vật , thực vật và vsv. Chúng còn được tạo ra do quá trình lên men. *Acetic acid 	 Người ta thường sử dụng enzyme để xác định acetic acid. Phản ứng trong phương pháp này được trình bày như sau : 	Acetyl-CoA.synthetase	Acetate + ATP + CoA Acetyl-CoA + AMP + Pyrophosphate	 Citrate-dehydrogenaseAcetyl-CoA + Oxaloacetate + H2O citrate +CoA	 	L-malete dehydrogenaseL-malate + NAD+ oxaloacetate + NADH + H+	 	*Ascorbic acid	 Người ta sử dụng enzyme để xác định ascorbic acid theo phương trình sau:	L – ascorbic acid ( XH2 ) + MTT dehydro ascorbic acid ( X) + fomazan + H+ 	MTT : 3 – ( 4.5 dimethylthiazolyl -2 )-2.5-diphenyltetrazolium bromide	Ascobacte được oxy hoá tiếp :	L-ascorbic acid + ½ đehydro ascorbic acid + H2O Dehydro ascorbic acid + dithiothreitol L-ascorbic acid + dithiothreitol*Aspartic acid	Dược xác định theo phản ứng sau:	L-Aspartate + A- oxoglutarate Oxaloacetate + L-glutamate	Oxaloacetate + NADH + H+ 	L-malate + NAD+ *Citric acid	Xác định citric acid theo phương trình sau:	Citrate Oxaloacetate + acetate *Formic acid 	Người ta xác định nồng độ lượng acid formic theo phương trình sau : 	Formate + NAD+ + H2O Hydrogencarbonate + NADH + H+*Glucomic acid 	Người ta thường sử dụng enzyme gluconate kinase để xác định acid glucomic, phản ứng xảy ra như sau :	 Gluconate-kinase	D-gluconate + ATP D-gluconate 6-phosphate + ADP	 6.PGDH	D-gluconate-6-phosphate+NADP+ D-ribulose-5-phosphate + NADPH+ + H+ + CO2 3.Xác định alcohol đường 	 Sorbitol-dehydrogenase	D – Sorbitol + NAD+ 	D-fructose + NADH + H+	Tương tự , người ta cũng xác định xylitol bằng enzyme sorbitol dehydrogenase	 Sorbitol-dehydrogenase	Xylitol + NAD+ 	xylulose + NADH + H+ 4.Xác định các thành phần khác*Xác định cholesterol 	Cholesterol + O2 Cholestenone + H2O2	Cholesterol-oxidase	H2O2 + methanol Formaldehyde + 2H2OFormaldehyde + NH4++ 	 2acetylacetone Lutidine + 3H2O Cholesterol-oxidase*Xác định Amoniac 	Đây là chất chứa nitrogen đơn giản nhất. Người ta sử dụng enzyme glutamate dehydrogenase để xác định amoniac. Phản ứng xảy ra như sau: Glutanate dehydrogenaseOxoglutarate + NADH + H+ + NH4 	 L-glutamate + NAD+ + H2O IV.ỨNG DỤNG CỦA HỆ PROTEASE1. Làm mềm thịt	*Các phương pháp làm mềm thịt bằng enzyme:	-Ngâm thịt vào chế phẩm enzyme.	-Trộn bột có enzyme với thịt. 	-Tiêm dung dịch chế phẩm enzyme vào hệ tuần hoàn của động vật trước khi giết mổ. 	-Tiêm chế phẩm enzyme vào thịt sau khi giết mổ.2. Công nghiệp daEnzyme thường dùng là các protease kiềm của vi khuẩn, nấm sợi.Lượng enzyme cho vào khoảng 50-200g protease có hoạt tính 100.000 để tách một tấn lông.Thời gian ngâm kéo dài khoảng 6-12 giờ. Cách tiến hành: 500% nước có nhiệt độ 280C; 0,5% surfactant; 0,6% enzyme từ Bacillus Subtilis, nấm sợi Aspergillus Sojae, Pacreatic, có tổng hoạt tính là 4000; 1,5-2% soda; thời gian 12-18 giờ; pH 9,3-9,6; nhiệt độ 27-280C.ỨNG DỤNG CỦA PROTEIN1.Ứng dụng kỹ thuật điện di protein SDS-PAGE cải thiện và nâng cao phẩm chất các giống lúa Điện di protein SDS-PAGE (Sodium Dodecyl Sulfate PolyAcrylamide) là kỹ thuật phổ biến trong lĩnh vực công nghệ sinh học, có thể ứng dụng trên thực vật, động vật, vi sinh vật. Trong chọn tạo giống lúa, kỹ thuật này giúp phát hiện nhanh những tính chất nổi bật như mùi thơm, protein, amylose... để các nhà khoa học chọn lọc được những dòng, giống có phẩm chất tốt. Một số giống lúa đặc sản được cải thiện phẩm chất thành công và nhiều giống lúa triển vọng ra đời bằng kỹ thuật này. 	2. Protein có thể được dùng để lưu trữ dữ liệu sốGiáo sư Tetsuro Majima cho biết Protein còn có thể được sử dụng để lưu trữ dữ liệu máy tính điện tử. Không những thế khả năng lưu trữ dữ liệu của Protein còn vượt qua mọi công nghệ lưu trữ từ tính và quang học hiện đang được ứng dụng rộng rãi.Lưu trữ dữ liệu bằng Protein không chỉ có độ ổn định cao đáp ứng tốt yêu cầu của các sản phẩm ứng dụng thương mại mà còn có thể giúp tăng cường hiệu suất vận hành của ứng dụng lên tương đối cao.Ngoài ra thiết bị ứng dụng công nghệ lưu trữ bằng Protein còn hoàn toàn “miễn dịch” trước ảnh hưởng của từ tính.Minh chứng cho kết quả nghiên cứu của mình, các nhà khoa học Nhật Bản đã sử dụng một loại Protein huỳnh quang (fluorescent protein) đặc biệt để “in” dữ liệu lên một mặt kính - ở đây được gọi là “protein patterns”. Quá trình “in dữ liệu” kéo dài trong khoảng một phút. Sử dụng kết hợp ánh sáng và các hoá chất các chuyên gia nghiên cứu có thể dễ dàng đọc lại hoặc xoá bỏ “các dữ liệu” đó - tương tự như chức năng của các loại bộ nhớ hiện nay.3. Sử dụng protein đánh bật HIV khỏi nơi ẩn nấp	Các chuyên gia vừa phát hiện ra một loại protein có tên interleukin-7) có khả năng đánh bật một số dạng HIV ra khỏi nơi ẩn nấp. 	4. Sử dụng protein để chống di căn ung thư	Có thể ngăn chặn sự phát triển và lan rộng của các tế bào ung thư trên chuột, bằng cách sử dụng một protein có trong cơ thể người (đã thay đổi cấu trúc) khiến cho các tế bào ung thư không có khả năng bám dính.	Protein nói trên có tên là galectin-3. Bình thường, nó đóng vai trò quan trọng giúp các tế bào ung thư bám dính. Nhờ đó, các tế bào ung thư có thể tách ra từ một khối u, bám vào các cơ quan khác và lại phát triển thành các khối u ác tính trong cơ thể. Tuy nhiên, sau khi được thay đổi cấu trúc, các tế bào ung thư này không còn khả năng bám vào và phát triển ở các cơ quan khác sau khi tách ra khỏi khối u gốc vì không có sự trợ giúp của galectin-3. 	5. Sử dụng protein phát quang xanh lục làm dấu trong việc giám sát vi khuẩn hữu ích Bacillus S11 ở tôm sú, Penaeus monodon.	-Từ thời xa xưa, dưỡng chất Placenta được Để giám sát vi khuẩn hữu ích Bacillus S11 (BS11) trong cơ thể sống, các tế bào gốc chưa thuần được cấy vào protein phát quang xanh lục biểu hiện trong huyết tương ký hiệu là pAD44-12, protein này mang một đọan gen với tên gfpmut3a chứa đọan gen họat hóa UW85 cấu thành vi khuẩn Bacillus cereus và huyết tương bình thường không được cấy protein phát quang của loại vi khuẩn này. Các tế bào được biến đổi pAD44-12 (BS11-GFP) và không biến đổi (đối chứng, BS11-pAD) biểu hiện khả năng phát quang nhưng với mức độ không cao6. Protein Placenta: Dưỡng chất kỳ diệu cho làn da 	Ngày nay, chúng ta đã nghe đến nhiều ứng dụng của Protein Placenta trong ngành y học trong việc chữa trị bệnh viêm gan, xơ gan, rối loạn kinh nguyệt, triệu chứng dị ứng hoặc bệnh da liễu như mũi đỏ, chứng da bị sừng hóa, chứng viêm da, mụn và tàn nhang	 Placenta có khả năng ngăn chặn sự hình thành hắc sắc tố trên da (melanine) bằng cách ngăn chặn hoạt động của tyrosine – enzyme sản xuất melanine. Bên cạnh đó, nó có khả năng ngăn chặn quá trình oxy hóa khiến da lão hóa sớm. Placenta giúp kích thích trao đổi chất, tăng vòng luân chuyển của da, loại bỏ những tế bào cũ và chuẩn bị cho lớp sừng chuyển hóa thành da. Với lượng axit amino tự nhiên khổng lồ, Placenta có thể cung cấp một lượng ẩm tối đa ngay cả làn da mất nước trầm trọng nhấtEnzyme amylaseEnzyme proteaseEnzyme pectinaseEnzyme maltaseEnzyme papainxin chân thành cảm ơnxin chân thành cảm ơn