BÀI ĐI U KI N CHUYÊN Đ ENZYM VI SINH V TỀ Ệ Ề Ậ
Câu 1. Các enzyme VSV th ng là các enzyme c m ng, hãy gi i thích c ch c a hi nườ ả ứ ả ơ ế ủ ệ
t ng trên.ượ
Tr l iả ờ
Enzym c m ng là enzyme sinh ra nh các ch t c m ng. Enzym do vi sinh v tả ứ ờ ấ ả ứ ậ
ti t ra có s phân gi i tri t đ đ n các axitamin t do. T các axitmin này phân giế ự ả ệ ể ế ự ừ ả
thành các nhóm amin ho c imin…, nó s là ngu n nguyên li u cho quá trình sinh t ngặ ẽ ồ ệ ổ
h p các ch t.ợ ấ
Ta bi t r ng enzyme có b n ch t là protein. C ch t ng h p enzyme là c chế ằ ả ấ ơ ế ổ ợ ơ ế
sinh t ng h p protein, protein đ c t ng h p khi có tín hi u t bên trong ho c bên ngoàiổ ợ ượ ổ ợ ệ ừ ặ
c th .ơ ể
Ng i ta th y r ng n u trong đi u ki n môi tr ng dinh d ng thông th ng thìườ ấ ằ ế ề ệ ườ ưỡ ườ
vi sinh v t ch t ng h p m t l ng enzym v a đ cho quá trinh sinh tr ng c a chúng.ậ ỉ ổ ợ ộ ượ ừ ủ ưở ủ
Nh ng n u tăng hàm l ng m t s ch t nào đó thì l ng enzym t ng h p ra tăng m nh.ư ế ượ ộ ố ấ ượ ổ ợ ạ
Hi n t ng này đ c g i là hi n t ng c m ng t ng h p enzym, các ch t c m ngệ ượ ượ ọ ệ ượ ả ứ ổ ợ ấ ả ứ
th ng là c ch t c a enzym và enzym đó đ c g i là enzym c m ng.ườ ơ ấ ủ ượ ọ ả ứ
C ch c a hi n t ng trên gi ng nh c ch đi u hoà ho t đ ng c a gen, ơ ế ủ ệ ượ ố ư ơ ế ề ạ ộ ủ khi có
m t các ch t c m ng thì ch t đó hay s n ph m phân gi i c a nó s kìm hãm ho c làmặ ấ ả ứ ấ ả ẩ ả ủ ẽ ặ
y u tác d ng kìm to c a ch t kìm hãm nh m b o đ m kh năng sinh t ng h p enzymeế ụ ả ủ ấ ằ ả ả ả ổ ợ
đã cho không b c n tr . Ch t c m ng t ng h p enzyme cho thêm vào môi tr ng nuôiị ả ở ấ ả ứ ổ ợ ườ
th ng là c ch t t ng ng c a enzyme c n t ng h p.ườ ơ ấ ươ ứ ủ ầ ổ ợ
Thành ph n dinh d ng có nh h ng tr c ti p đ n s sinh tr ng và t ng h pầ ưỡ ả ưở ự ế ế ự ưở ổ ợ
enzyme c a vi sinh v t. Môi tr ng ph i ch a đ các h p ch t ch a các nguyên t đaủ ậ ườ ả ứ ủ ợ ấ ứ ố
l ng nh C, H, N, O và các ch t khoáng nh Mg, Ca, K, S, Fe, Cu, Co, Zn,… vitamin…ượ ư ấ ư
Ngu n cung c p cacbon t t nh t là gluxit (đ ng đ n ho c đ ng đôi) sau đó là ch tồ ấ ố ấ ườ ơ ặ ườ ấ
béo, axit h u c , r u,…Ngu n N đ a vào môi tr ng d ng mu i nitrat, nitrit, amon,ữ ơ ượ ồ ư ườ ạ ố
ch t h u c ch a nit , …Ngu n P d ng mu i photphat. đ c bi t đ tăng t ng h pấ ữ ơ ứ ơ ồ ở ạ ố ặ ệ ể ổ ợ
enzyme ng i ta còn cho vào môi tr ng ch t c m ng t ng h p enzyme - th ng là cườ ườ ấ ả ứ ổ ợ ườ ơ
ch t t ng ng c a enzyme c n t ng h pấ ươ ứ ủ ầ ổ ợ
Câu 2. Hãy gi i thích t i sao trong thiên nhiên s phân gi i các phân t sinh h cả ạ ự ả ử ọ
(VD: protein) l i x y ra tri t đ (cellulose có th b khoáng hóa hoàn toàn) mà trongạ ả ệ ể ể ị
phòng thí nghi m đi u này không x y ra.ệ ề ả
Tr l iả ờ
Enzym là s n ph m c a c th s ng, chúng có b n ch t protein và không n đ nh.ả ẩ ủ ơ ể ố ả ấ ổ ị
Ho t tính c a enzym ph thu c vào nhi u y u t , đ c bi t là nhi t đ , pH, các kim lo iạ ủ ụ ộ ề ế ố ặ ệ ệ ộ ạ
n ng, các ch t c m ng…. ặ ấ ả ứ
S phân gi i các phân t sinh h c nh protein, cellulose ngoài t nhiên đ c th cự ả ử ọ ư ự ượ ự
hi n nh nhi u nhóm vi sinh v t cùng ho t đ ng, l ng enzyme do các nhóm vi sinh v tệ ờ ề ậ ạ ộ ượ ậ
này đa d ng, s l ng vi sinh v t nhi u nên hàm l ng enzyme l n. Các enzyme có tinhạ ố ượ ậ ề ượ ớ
c nh tranh. H n n a th i gian phân gi i các phân t sinh h c lâu. V i nh ng lý do trênạ ơ ữ ờ ả ử ọ ớ ữ
nên các phân t sinh h c nh protein b phân gi i tri t đ còn cellulose b khoáng hoáử ọ ư ị ả ệ ẻ ị
hoàn toàn trong t nhiên.ự
Trong phòng thí nghi m th ng ch có m t vài ch ng th c hi n nhi m v phânệ ườ ỉ ộ ủ ự ệ ệ ụ
gi , l ng enzyme sinh ra nhi u nh ng không đa d ng v ch ng lo i. H n th n a đi uả ượ ề ư ạ ề ủ ạ ơ ế ữ ề
ki n trong phòng thí nghi m th ng ch làm cho vi sinh v t s n sinh ra m t lo i enzymeệ ệ ườ ỉ ậ ả ộ ạ
u th nào đó. Các enzyme sinh ra kh năng c nh tranh kém h n so v i trong t nhiên.ư ế ả ạ ơ ớ ự
Do đó mà hi u su t phân gi i các phân t u sinh h c trong phòng thí nghi m th ngệ ấ ả ử ọ ệ ườ
không đ t 100%ạ
Câu 3. Đ th y phân các phân t sinh h c thu các s n ph m th y phân ng i taể ủ ử ọ ả ẩ ủ ườ
không s d ng tr c ti p vi sinh v t sinh enzyme mà ph i dùng enzyme c a nó, còn đử ụ ự ế ậ ả ủ ể
phân gi i các phân t sinh h c trong t nhiên làm s ch môi tr ng ng i ta th ng sả ử ọ ự ạ ườ ườ ườ ử
d ng vi sinh v t sinh enzyme nhi u h n là dùng ch ph m enzyme. Hãy gi i thích.ụ ậ ề ơ ế ẩ ả
Tr l iả ờ
Enzim là ch t xúc tác có ho t tính cao. Đ thu phân các phân t sinh h c thu s nấ ạ ể ỷ ử ọ ả
ph m thu phân ng i ta không s d ng tr c ti p vi sinh v t sinh enzyme mà ph i dùngẩ ỷ ườ ử ụ ự ế ậ ả
enzyme c a nó. Vì n u s d ng tr c ti p vi sinh v t khi thu s n ph m s không tinhủ ế ử ụ ự ế ậ ả ẩ ẽ
khi t và đ ng nh t mà có l n sinh kh i c a vi sinh v t. H n th n a khi ta đ a vi sinhế ồ ấ ẫ ố ủ ậ ơ ế ữ ư
v t vào thì th i gian th phân s kéo dài vì vi sinh v t ph i có th i gian sinh tr ng vàậ ờ ỷ ẽ ậ ả ờ ưở
ti t ra enzyme. Đ c bi t m t ch ng vi sinh v t nào đó không ph i ch sinh ra m t lo iế ặ ệ ộ ủ ậ ả ỉ ộ ạ
enzyme duy nh t nên trong s n ph m thu phân thu đ c s có th l n các s n ph mấ ả ẩ ỷ ượ ẽ ể ẫ ả ẩ
khác không mong mu nố
Tuy nhiên trong tr ng h p đ phân gi i các phân t sinh h c trong t nhiên làmườ ợ ể ả ử ọ ự
s ch môi tr ng ng i ta l i s d ng vi sinh v t sinh enzyme nhi u h n là ch ph mạ ườ ườ ạ ử ụ ậ ề ơ ế ẩ
enzyme. Vì m c đích c a ta đây là phân gi i tri t đ các phân t sinh h c mà khôngụ ủ ở ả ệ ể ử ọ
thu ch ph m nên l ng enzyme đây có th đa d ng. H n n a vi sinh v t có kh năngế ẩ ượ ở ể ạ ơ ữ ậ ả
phân gi i tri t đ h n ch ph m enzyme, th i gian sinh enzyme kéo dài vì vi sinh v tả ệ ể ơ ế ẩ ờ ậ
sinh tr ng trong đi u ki n trên. Enzym do vi sinh v t sinh ra đ c s d ng ngay đưở ề ệ ậ ượ ử ụ ể
phân gi i các ch t l i cung c p nguyên li u cho vi sinh v t sinh tr ng. N u ta s d ngả ấ ạ ấ ệ ậ ưở ế ử ụ
ch ph m enzyme thì l ng enzyme c n ph i l n, giá thành l i cao, khi phân gi i trongế ẩ ượ ầ ả ớ ạ ả
th i gian dài enzyme s b m t d n ho t tính làm gi m hi u qu phân gi i lúc đó ta ph iờ ẽ ị ấ ầ ạ ả ệ ả ả ả
th ng xuyên b sung ch ph m enzyme.ườ ổ ế ẩ
Câu 4. T i sao trong m t s môi tr ng nuôi c y vi sinh v t sinh các enzyme phânạ ộ ố ườ ấ ậ
gi i cacbohydrat n u b sung các lo i đ ng đ n vào thì quá trình sinh t ng h pả ế ổ ạ ườ ơ ổ ợ
enzyme b gi m thi u.ị ả ể
Tr l iả ờ
Hi n t ng này đ c lý gi i là s ch t c ch dinh d ng c a các đ ng đ n.ệ ượ ượ ả ự ấ ứ ế ưỡ ủ ườ ơ
Khi có m t đ ng đ n, đ c bi t glucose, hi u qu c a các ch t c m ng b kìm hãm.ặ ườ ơ ặ ệ ệ ả ủ ấ ả ứ ị
S hựi n di n c a glucose mà trong đó carbohydrate này có th làm ng ng s n xu t cácệ ệ ủ ể ừ ả ấ
enzyme c n thi t cho s chuy n hóa c a các h p ch t liên quan và không liên quanầ ế ự ể ủ ợ ấ
(hi u ng glucose). S c ch d hóa glucose có th là r t m nh và th ng kìm hãmệ ứ ự ứ ế ị ể ấ ạ ườ
hi u qu c a ch t c m ng. V n đ này có th đ c gi i quy t v m t di truy n b ngệ ả ủ ấ ả ứ ấ ề ể ượ ả ế ề ặ ề ằ
cách ch n l c các th đ t bi n ch ng l i hi n t ng này. Các đ t bi n có th ch n l cọ ọ ể ộ ế ố ạ ệ ượ ộ ế ể ọ ọ
d dàng t môi tr ng nuôi c y ch a glucose và c ch t c a enzyme c n thi t, ví d :ễ ừ ườ ấ ứ ơ ấ ủ ầ ế ụ
h n h p glucose/aspartate cho phép ch n l c các dòng s n xu t aspartate không b cỗ ợ ọ ọ ả ấ ị ứ
ch glucose (aspartate đ c cung c p đây ch là ngu n nitrogen). S n xu t penicillin Gế ượ ấ ở ỉ ồ ả ấ
amidase trong E. coli đ c tăng lên nhi u l n b ng cách ch n l c các đ t bi n có khượ ề ầ ằ ọ ọ ộ ế ả
năng sinh tr ng trên amide nh là m t ngu n nitrogen duy nh t trong s hi n di n c aưở ư ộ ồ ấ ự ệ ệ ủ
glucose. K t qu t o ra các dòng vi khu n có kh năng s n xu t m nh và không d bế ả ạ ẩ ả ả ấ ạ ễ ị
c ch b i glucose. S d ng d ng đ ng đ ng c a glucose, 2- deoxyglucose, cũng là m tứ ế ở ử ụ ạ ồ ẳ ủ ộ
ph ng th c hi u qu đ ch n l c các đ t bi n không có c ch glucose. ươ ứ ệ ả ể ọ ọ ộ ế ứ ế
Câu 5. Ng i ta th y n u n u chín tinh b t thì nó d b phân gi i h n, nh ng n uườ ấ ế ấ ộ ễ ị ả ơ ư ế
n u chín th t thì th t l i khó b phân gi i h n.ấ ị ị ạ ị ả ơ
Tr l iả ờ
S phân gi i các phân t protein và cacbohiđrat đ c th c hi n d dàng nh cácự ả ử ượ ự ệ ễ ờ
enzyme phân gi i. Tuy nhiên s phân gi i này di n ra nhanh hay ch m d hay khó làả ự ả ễ ậ ễ
nh s ti p xúc c a các phân t enzyme v i c ch t đ th c hi n quá trình phân c t. ờ ự ế ủ ử ớ ơ ấ ể ự ệ ắ
Khi tinh b t đ c n u chín hay ta còn g i là h hoá tinh b t các liên k t glucozitộ ượ ấ ọ ồ ộ ế
ch a b đ t nh ng đ c kéo căng ra, lúc đó n u ta đ a enzyme phân gi i nh amylaseư ị ứ ư ượ ế ư ả ư
vào thì amylase s nhanh chóng ti p xúc v i các phân t tinh b t và c t đ t liên k t m tẽ ế ớ ử ộ ắ ứ ế ộ
cách d dàng.ễ
Tuy nhiên đ i v i protein thì ng c l i, khi ta n u chín lên thì protein b k t t a,ố ớ ượ ạ ấ ị ế ủ
lúc đó th t s quánh l i. Khi đ a enzyme ho c vi sinh v t sinh enzyme phân gi i proteinị ẽ ạ ư ặ ậ ả
vào thì chúng s ti p xúc ít v i các phân t protein. Vì v y mà s phân gi i s di n raẽ ế ớ ử ậ ự ả ẽ ễ
khó h n.ơ
Câu 6. Khi c i t o ch ng b ng ph ng pháp đ t bi n ch ng đ nâng cao ho tả ạ ủ ằ ươ ộ ế ủ ể ạ
tính enzyme, đôi khi ng i ta th y có s đ t bi n chính gen mã hóa protein enzyme,ườ ấ ự ộ ế ở
nh ng đa ph n ng i ta không th y s thay đ i này nh ng ho t tính enzyme v n đ cư ầ ườ ấ ự ổ ư ạ ẫ ượ
c i thi n. Hãy gi i thích.ả ệ ả
Tr l iả ờ
Đ ch n gi ng vi sinh v t có kh năng sinh t ng h p enzyme cao ng i ta có thể ọ ố ậ ả ổ ợ ườ ể
phân l p t môi tr ng t nhiên ho c có th dung các tác nhân gây đ t bi n tác đ ng lênậ ừ ườ ự ặ ể ộ ế ộ
b máy di truy n ho c làm thay đ i đ c tinh di truy n đ t o nên các bi n ch ng cóộ ề ặ ổ ặ ề ể ạ ế ủ
kh năng t ng h p h u hi u m t lo i enzyme nào đó cao h n h n ch ng g c ban đ uả ổ ợ ữ ệ ộ ạ ơ ẳ ủ ố ầ
Đ t bi n là ph ng pháp hay đ c dùng nh t nh m đ nâng cao ho t tính enzym. Cộ ế ươ ượ ấ ằ ể ạ ơ
ch nâng ho t tính do đ t bi n là:ế ạ ộ ế
- T o nh ng đ t bi n b gi m kh năng sinh t ng h p repressor ho c t ng h p repressorạ ữ ộ ế ị ả ả ổ ợ ặ ổ ợ
có ái l c th p v i gene opertor.ự ấ ớ
- T o nh ng đ t bi n t ng h p enzyme có c u trúc b c 1 thay đ i do đó có th gi m đạ ữ ộ ế ổ ợ ấ ậ ổ ể ả ộ
thay đ i v i ki u kìm hãm theo c ch liên h ng c.ổ ớ ể ơ ế ệ ượ
N u s thay đ i c u trúc b c 1 x y ra vùng trung tâm ho t đ ng ho c g n đó thì cóế ự ổ ấ ậ ả ở ạ ộ ặ ở ầ
th làm thay đ i rõ r t ho t tính c a enzyme.ể ổ ệ ạ ủ
- Gây đ t bi n đo n gene ho t hóa promotor đ làm tăng áp l c c a nó đ i v i ARN-ộ ế ở ạ ạ ể ự ủ ố ớ
polymerase do đó làm tăng t c đ sao chép mã…ố ộ
Hi n t ng đ t bi n th ng liên h v i s thay đ i m t gene, ch ng h n b “l i” m tệ ượ ộ ế ườ ệ ớ ự ổ ộ ẳ ạ ị ồ ộ
bazo khi tái t o phân t ADN.ạ ử
Đ t o m t đ t bi n gene có th dùng tác nhân v t lý (tia t ngo i, tia phóng x ) hayể ạ ộ ộ ế ể ậ ử ạ ạ
hóa h c (các hóa ch t) tác d ng lên t bào sinh v t.ọ ấ ụ ế ậ
Do đó, đôi khi các đ t bi n không tr c ti p làm bi n đ i gen mã hoá protein enzymộ ế ự ế ế ổ
nh ng ho t tính enzym v n đ c nâng cao.ư ạ ẫ ượ