Nhập môn công nghệ sinh học - Chương 5

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:58

Thêm vào BST

Báo xấu

130
lượt xem 21
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 5. Công nghệ Protein và enzyme - Cấu trúc Protein: Cấu trúc bậc một trình tự các amino acid thành phần của chuỗi polypeptide; Cấu trúc bậc hai sự sắp xếp của các amino acid trong chuỗi polypeptide ở dạng mạch thẳng ngư xoắn α và chuỗi β; ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nhập môn công nghệ sinh học - Chương 5

CHÖÔNG V COÂNG NGHEÄ PROTEIN VAØ ENZYME I. CAÁU TRUÙC PROTEIN II. CAÙC PROTEIN TRÒ LIEÄU III. CAÙC ENZYME COÂNG NGHIEÄP IV. COÁ ÑÒNH ENZYME VAØ TEÁ BAØO V. BIOSENSOR (CAÛM BIEÁN SINH HOÏC)
Caáu truùc Protein • Protein: chuoãi caùc amino acid noái vôùi nhau baèng caàu noái peptide • Caùc Amino Acid: –Phaân cöïc: coù nhöõng vuøng tích ñieän aâm vaø döông –Nhoùm C=O (carboxyl) töï do, chaát nhaän caàu noái hydro –Nhoùm NH (amin) töï do, chaát cho caàu noái hydro • Caùc Amino acid khaùc nhau ôû goác R coù theå ñöôïc chia laøm 3 loaïi: –Kò nöôùc: Alanine(A), Valine(V), phenylalanine (Y), Proline (P), Methionine (M), isoleucine (I) vaø Leucine(L) –Tích ñieän: partic acid (D), Glutamic Acid (E), Lysine (K), Arginine (R) –Phaân cöïc: Serine (S), Theronine (T), Tyrosine (Y); Histidine (H), Cysteine (C), Asparagine (N), Glutamine (Q), Tryptophan (W) • Nhieàu caáu hình coù theå taïo ra do söï quay cuûa caùc phaân töû xung quanh Carbon alpha (Cα) • Caáu hình amino acid thay ñoåi seõ daãn ñeán söï thay ñoåi trong caáu truùc baäc ba cuûa protein
Caáu truùc Protein • Caáu truùc baäc moät: trình töï caùc amino acid thaønh phaàn cuûa chuoãi polypeptide • Caáu truùc baäc hai: söï saéép xeáp cuûa caùc amino acid trong chuoãi polypeptide ôû daïng maïch thaúng nhö: xoaén α vaø chuoãi β • Caáu truùc baäc 3: söï saép xeáp trong khoâng gian 3 chieàu cuûa caùc amino acid, taùc ñoäng vôùi nhau do söï phaân cöïc vaø söï töông taùc vôùi caùc chuoãi beân. • Caáu truùc baäc 4: laø söï saép xeáp toång theå trong khoâng gian cuûa caùc tieåu phaàn trong moät protein maø caáu thaønh töø hai hay nhieàu chuoãi polypeptide
Xoaén α •- Treân beà maët cuûa caùc loõi protein - Maët trong goàm caùc amino acid kò nöôùc - Maët ngoøai laø caùc amino acid öa nöôùc va töông taùc vôùi moâ tröôøng Caàu noái hydro ñöôïc hình thaønh giöõa moãi 4 vò trí amino acid Moät voøng xoaén töông ñöông vôùi khoaûng 3,6 amino acid. Chieàu daøi trung bình cuûa moät daûi xoaén laø 10 amino acid vôùi khoaûng 3 voøng xoaén. Chieàu daøi thay ñoåi töø 5 ñeán 40 amino acid
Phieán β a) - Ñieåm ñaàu muõi teân chæ höôùng ñaàu taän cuøng C cuûa polypeptide, chia thaønh 3 loïai: Goàm caùc chuoãi β xeáp laïi vôùi nhau vôùi soá löôïng caùc caàu noái Hydro toái ña Cuøng chieàu: phieán parallel Ngöôïc chieàu: anti parallel Hoãn hôïp.
2. Söï oåån ñònh vaø gaáp cuoän • Trình töï amino acid khoâng ñuû ñaûm baûo cho polypeptide taïo daïng hình coù tính ñaëc hieäu cao ñeå ñaùp öùng ñuùng chöùc naêng cuûa noù. • Nhoùm caùc protein chaperone giuùp caùc polypeptide gaáp cuoän ñuùng daïng hình khoâng gian ba chieàu coù ñuû hoaït tính sinh hoïc vaø moät soá enzyme nhö disulfide isomerase giuùp taïo caàu noái disulfide.
• Caùc protein gaáp cuoän khoâng ñuùng coù theå gaây ra beänh nhö Alzheimer, chöùng xô nang, nhieàu caên beänh ung thö … laø keát quûa cuûa söï gaáp neáp sai. • Caùc enzyme peptidyl prolyl isomerase vaø caùc enzyme protein disulfide isomerase cuõng tham gia vaøo vieäc gaáp cuoän chính xaùc vaø höõu hieäu cuûa nhieàu protein in vivo.
3. Caùc bieán ñoåi sau dòch maõ • Söï caét xeùn bôûi protease Ví duï, caùc enzyme tieâu hoaù nhö trypsin, chymotrypsin vaø pepsin. • Glycosyl hoùa : gaén theâm caùc goác hoaëc chuoãi ñöôøng. Thöôøng gaëp ôû caùc protein maøng hoaëc caùc protein ngoaïi baøo ôû Eukaryotae. Glycosyl hoaù coù nhieàu chöùc naêng : tröïc tieáp laøm trung gian cho caùc hieäu öùng sinh hoïc cuûa moät soá protein (hCG vaø erythropoetin), ñònh höôùng muïc tieâu (caùc enzyme cuûa lysosome), nhaän bieát (caùc thuï theå), oån ñònh caáu truùc, thay ñoåi ñoä hoøa tan, taêng baùn chu kì toàn taïi cuûa phaân töû. •
• – Phosphoryl hoùa : gaén theâm nhoùm phosphate vaøo protein, maø chaát cho chuû yeáu laø ATP. Quaù trình coù theå thuaän nghòch nhôø heä thoáng 2 enzyme : kinase vaø phosphatase. Noù • laøm thay ñoåi hoaït tính sinh hoïc hoaëc tính chaát hoùa lyù cuûa polypeptide. • Ngoaøi ra, coù nhieàu kieåu bieán ñoåi sau dòch maõ khaùc nhö acetyl hoùa (acetylation), acyl hoùa (acylation), amid hoùa (amidation), sulfate hoùa (sulfation), hydroxyl hoùa (hydroxylation), taïo noái S-S,...
II. CAÙC PROTEIN TRÒ LIEÄU • 1.Caùc protein töø maùu vaø saûn phaåm • Heä tuaàn hoaøn chöùa khoaûng 5 – 6 lít maùu, chieám 8,5 – 9,0% toång troïng löôïng cô theå ngöôøi. Maùu goàm caùc teá baøo hoàng caàu (99% toång caùc teá baøo maùu), caùc baïch caàu vaø tieåu caàu, lô löõng trong dòch huyeát töông. Khi maùu ñoùng cuïc (clot), caùc teá baøo bò nhoát trong maïng löôùi caùc protein sôïi fibrinogen, chaát loûng coøn laïi laø huyeát thanh. • Söû duïng chuû yeáu ôû caùc daïng : maùu toaøn phaàn, chaát ñoâng maùu, chaát choáng ñoâng maùu vaø taùc nhaân laøm tan maùu.
Maùu toaøn phaàn vaø huyeát töông • Maùu toaøn phaàn ñöôïc thu nhaän moät caùch voâ truøng töø ngöôøi cho maùu, ngay laäp töùc ñöôïc hoøa laãn vôùi chaát choáng ñoâng ñeå ngaên chaën söï ñoâng maùu • Caùc chaát choáng ñoâng coù heparin vaø sodium citrate • Maùu toaøn phaàn laøm nguoàn cung caáp caùc yeáu toá maùu: * Teá baøo hoàng caàu; * Tieåu caàu; * Caùc nhaân toá ñoâng maùu; * Caùc immunoglobulin mieãn dòch; * Caùc yeáu toá khaùc trong huyeát töông. - Maùu khoâng coù maàm beänh : HIV, HBV, HCV - Huyeát töông cung caáp protein trò lieäu quan troïng - Dòch protein huyeát thanh ñöôïc söû duïng trong caùc tröôøng hôïp beänh nhaân bò soác do giaûm theå tích maùu
Caùc nhaân toá ñoâng maùu Nhaân toá I Fibrinogen Nhaân toá II Prothrombin Nhaân toá III Thromboplastin (nhaân toá moâ) Nhaân toá IV Calcium Nhaân toá V Labile factor (proaccelerin) Nhaân toá VI * Nhaân toá VII Proconvertin Nhaân toá VIII Antihaemophilic factor Nhaân toá IX Christmas factor (thromboplastin huyeát töông) Nhaân toá X Stuart factor Nhaân toá XI Thromboplastin huyeát töông Nhaân toá XII Hageman factor Nhaân toá XIII Fibrin stabilizing factor (FSF-nhaân toá oån ñònh fibrin) Daïng hoaït hoùa ñöôïc kí hieäu “a” , ví duï VIIa laø nhaân toá VII hoaït hoùa • : Nhaân toá VI ñaõ ñöôïc xaùc ñònh chính laø nhaân toá Va
CAÙC CHAÁT CHOÁNG ÑOÂNG • Caùc chaát choáng ñoâng ñöôïc söû duïng cho ngöôøi beänh ñau tim, beänh ñoät quî, ngöôøi maéc chöùng ngheõn maïch • Chöùng ngheõn maïch lieân quan ñeán söï ñoâng keát cuïc maùu. Chöùng ngheõn maïch deã daøng xaûy ra ôû caùc maïch maùu coù beänh lyù. Söï thaønh laäp moät cuïc maùu ngheõn trong moät ñoäng maïch laøm taéc ngheõn doøng di chuyeån cuûa maùu ñeán moâ • Cuïc maùu (ngheõn ñoäng maïch vaønh) seõ laøm taéc ngheõn doøng maùu ñeán cô tim,gaây ra ñau tim, thöôøng gaây cheát, hoaëc nhoài maùu ôû moät phaàn cô tim. • Caùc cuïc maùu ngaên maùu leân naõo thöôøng gaây ñoät quî. • Nguy cô cao do phaåu thuaät, ít cöû ñoäng, cao tuoåi, coù thai
2. Hormone vaø caùc nhaân toá taêng tröôûng Một số hormone dùng trong trị liệu Insulin Glucagon Gonadotrophin (FSH, LH, hCG) Hormone tăng trưởng Erythropoietin
3. Caùc cytokine : interleukine vaø interferon • Caùc cytokine ñöôïc toång hôïp chuû yeáu do baïch caàu. Khaùc vôùi caùc hormone, caùc cytokine ñeàu laø polypeptide hoaëc glycoprotein vaø ñöôïc saûn sinh ra do caùc teá baøo khoâng toå chöùc thaønh tuyeán. Chuùng thöôøng ñöôïc toång hôïp bôûi nhieàu hôn moät kieåu teá baøo, taùc ñoäng ñeán vaøi loaïi teá baøo muïc tieâu vaø kích hoaït nhieàu phaûn öùng ôû caùc teá baøo naøy.
• Caùc nhoùm chuû yeáu goàm : • – Caùc interleukin (IL-1 – IL-15). Interleukine-2 coù vai troø trong phaûn öùng mieãn dòch choáng teá baøo ung thö vaø nhieãm virus. IL-2 trong lieäu phaùp mieãn nhieãm. • – Caùc interferon goàm IFN-α, IFN-β, IFN-γ, IFN-ω vaø IFN-τ. Caùc interferon taêng cöôøng söï ñeà khaùng khoâng ñaëc hieäu nhö giuùp teá baøo ñích choáng virus, öùc cheá söï taêng sinh cuûa nhieàu loaïi teá baøo vaø ñieàu hoaø söï bieåu hieän cuûa caùc khaùng nguyeân MHC lôùp I. Nhieàu interferon saûn xuaát nhôø CN gen. • – Caùc nhaân toá kích thích taïo taäp ñoaøn tieåu cầu • – Caùc nhaân toá gaây hoaïi töû khoái u (– TNF).
Interferon (IFN) - Phát hiện: 1957 - Động vật có xương sống - Loài hữu nhũ có ít nhất 3 loại: IFN-a, IFN-b, IFN-g - Ở người: 16 IFN-a, 1 IFN-b, 1 IFN-g
Interleukin (IL) - Ít nhất 16 IL được mô tả ở người - Hoạt động nhờ liên kết thụ quan chuyên biệt trên bề mặt các tế bào - Tính đa hiệu - Được sản xuất chủ yếu bởi các tế bào của hệ miễn dịch và chức năng chủ yếu là điều hòa miễn dịch
Caùc vaccine vaø khaùng theå • Vaccine laø moät cheá phaåm thaønh phaàn cuûa khaùng nguyeân thoâng thöôøng hoaëc laáy töø maàm beänh, hoaëc lieân quan tôùi maàm beänh. • Caùc khaùng theå ñöôïc söû duïng trong chaån ñoaùn in vitro. Caùc khaùng theå ña doøng chieát töø maùu ngöôøi vaø ñoäng vaät duøng chaån ñoaùn vaø trò lieäu, goàm : immunoglobulin uoán vaùn, khaùng ñoäc toá uoán vaùn, antitoxin botilin, khaùng huyeát thanh (antisera) noïc raén, antisera boø caïp, antisera nheän,… • Töø 1975, khaùng theå ñôn doøng.
III. CAÙC ENZYME COÂNG NGHIEÄP • 1. Khaùi quaùt veà enzyme • Nhôø coù enzyme caùc phaûn öùng hoaù hoïc ñöôïc thöïc hieän trong teá baøo soáng vôùi söï hoaøn haûo trong ñieàu kieän ñaúng nhieät , ñaúng aùp vaø coù caùc ñaëc ñieåm sau : phaûn öùng coù hieäu quaû cao, nhieàu phaûn öùng xaûy ra ñoàng thôøi theo daây chuyeàn, khoâng phaûi tinh saïch saûn phaåm ôû töøng coâng ñoaïn, caùc phaûn öùng chòu söï ñieàu hoøa hôïp lí vaø tieát kieäm nhaát, laïi ít tieâu toán naêng löôïng.