Đang tải... (xem toàn văn)
ĐƠN VỊ HOẠT TÍNH ENZYME_ ỨNG DỤNG HOẠT TÍNH ENZYME TRONG PHÂN TÍCH VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM TIỂU LUẬN MÔM HÓA SINH,
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM TIỂU LUẬN HÓA SINH : ĐƠN VỊ HOẠT TÍNH ENZYME_ ỨNG DỤNG HOẠT TÍNH ENZYME TRONG PHÂN TÍCH VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM. GVHD : NGUYỄN THỊ MAI HƯƠNG SVTH : ĐHTP6ALT_NHÓM 24 DANH SÁCH SVTH : NGUYỄN THỊ THẢO QUYÊN 10323501 NGUYỄN THỊ THANH LỆ 10320701 PHẠM XUÂN TÍN 10323011 NGUYỄN THỊ MỸ THỎA 10377471 ĐINH THỊ BÍCH TUYỀN 10306811 PHẠM THỊ PHƯƠNG THẢO 10322281 TIỂU LUẬN HÓA SINH : ĐƠN VỊ HOẠT TÍNH ENZYME_ ỨNG DỤNG HOẠT TÍNH ENZYME TRONG PHÂN TÍCH VÀ CHẾ BIẾN THỰC PHẨM. 1 !"# $%&'(%$)*!+% ,-+' %.!'/!+(% -0"#12 %3!(14'%2 %.3!56'7(+8!(9'+: ';'$23!< =!>+?;'-0-42@ 'A'A(-0B0<)*+#1CD-0(-0 B02E#'A'A-$!#E+D-0!$ %F!$%'A'A+? )G 2 - Có nhiều enzyme không bị mất đi sau phản ứng. - Các quá trình hoá học xảy ra trong cơ thể sống là những phản ứng có hiệu quả cao nhất. Đó là nhờ tác dụng xúc tác của enzyme, enzyme là những chất xúc tác sinh học, có thể là protein hoặc acid nucleic, có đầy đủ tính chất của chất xúc tác, ngoài ra còn có những tính chất ưu việt hơn so với các chất xúc tác khác như: hiệu suất cao trong điều kiện nhiệt độ và áp suất bình thường, có tính chất đặc hiệu cao. Các tính chất này vẫn được giữ nguyên khi tách enzyme ra khỏi hệ thống sống, hoạt động trong điều kiện invitro (trong ống nghiệm). Vì vậy mà enzyme càng được sử dụng rộng rãi trong thực tế, trong công nghiệp… nên đã hình thành nên nhiều ngành lien quan đến enzyme như công nghệ sản xuất enzyme, công nghệ sản xuất các thiết bị có phẩn tử enzyme như biosensor (các thiết bị cảm biến sinh học)… để khai thác và sử dụng hiệu quả cần có kiến thức nhất định về enzyme. 3 1.2 Danh pháp - Cấu tạo - Phân loại: 1.2.1 Danh pháp: - Tên enzyme = tên cơ chất + ase Ví dụ: enzyme thuỷ giải protein: protease, enzyme phân huỷ nucleic : nuclease…, enzyme tổng hợp DNA : DNA-polymerase Bên cạnh đó còn có những tên thông thường,ví dụ như ligase(enzyme nối, trong quá trình tự sao DNA), amylase (enzyme thuỷ phân tinh bột,có trong dịch ruột)… 1.2.2 Cấu tạo: Enzyme là những protein có phân tử lượng từ 20.000 đến 1.000.000 dalton (có kích thước nhỏ nhất là Ribonuclease 12.700 dalton) Enzyme được cấu tạo từ các L – α – axitamin kết hợp với nhau bởi liên kết peptit. Dưới tác dụng của các peptithydrolase, axit hoặc kiềm các enzyme bị thủy phân hoàn toàn tạo thành các L – α – axitamin. Trong nhiều truờng hợp ngoài axit amin còn thu được những thành phần khác, người ta chia thành hai nhóm: - Nhóm enzyme đơn cấu tử (enzym đơn giản): enzyme chỉ được cấu tạo một thành phần hóa học duy nhất là protein. 4 - Nhóm enzyme đa cấu tử (enzym phức tạp): enzyme có hai thành phần: + Phần protein được gọi là feron hay apoenzyme. Apoenzyme thường quyết định tính đặc hiệu cao của enzyme và làm tăng hoạt tính xúc tác của coenzyme. + Phần không phải protein gọi là nhóm ngoại “agon”: như ion kim loại, vitamin, glutation dạng khử, nucleotide và dẫn xuất este phosphat của monosacaride, Trường hợp khi nhóm ngoại tách khỏi phần “apoenzyme” (khi cho thẩm tích qua màng bán thấm) và có thể tồn tại độc lập thì những agon đó còn có tên riêng là coenzyme. Phần agon quyết định kiểu phản ứng mà enzyme xúc tác, trực tiếp tham gia trong phản ứng và làm tăng độ bền của apoenzyme đối với các yếu tố gây biến tính. Đa số enzyme thuộc loại enzyme đa cấu tử. Hiện nay người ta cũng đã xác định được rằng phần lớn các enzyme trong tế bào là những protein có cấu trúc bậc bốn. Ở những điều kiện xác định, phân tử của chúng có thể phân ly thuận nghịch tạo thành các phần dưới đơn vị (protome), khi đó hoạt độ enzyme bị giảm hoặc bị mất hoàn toàn. Ở những điều kiện thích hợp các phần dưới đơn vị lại có thể kết hợp lại với nhau và hoạt độ xúc tác của enzyme được phục hồi. 5 1.2.3 Trung tâm hoạt động của enzym : Trung tâm hoạt động : chỉ có 1 phần rất nhỏ của enzyme tham gia phản ứng, phần này gọi là trung tâm hoạt động, số trung tâm hoạt động có thể lớn hơn 1. 1.2.4 Phân loại: Dựa vào tính đặc hiệu phản ứng của enzyme, từ năm 1960 Hội hoá sinh quốc tế (IUB) đã thống nhất phân loại enzyme thành 6 lớp, đánh số từ 1 đến 6. Các số thứ tự này là cố định cho mỗi lớp: - Oxydoreductasa: các enzyme xúc tác cho pảhn ứng oxy hoá – khử, có nghĩa là chúng vận chuyển các nguyên tử Hydro hoặc điện tử của chúng từ cơ chất của chúng sang các phần tử nhận. - Transpherasa: các enzyme xúc tác cho phản ứng chuyển vị - Hydrolasa: các enzyme xúc tác cho phản ứng thuỷ phân - Liasa: các enzyme xúc tác cho phản ứng phân cắt không cần nuớc, loại nuớc tạo thành liên kết đôi hoặc kết hợp phân tử nuớc vào liên kết đôi. - Izomerasa: các enzyme xúc tác cho phản ứng đồng phân hoá. - Ligasa: các enzyme xúc tác cho phản ứng tổng hợp có sử dụng liên kết giàu năng luợng ATP…, ligasa giúp cho sự tổng hợp nên Hydro carbon, protein và các đại phân tử khác. 6 2.1 Đơn vị họat tính là đơn vị để: - Đo lượng cơ chất bị mất đi hay lượng sản phẩm được tạo thành trong 1 thời gian nhất định ứng với 1 nồng độ enzyme xác định. - Đo thời gian cần thiết để thu được 1 lượng biến thiên nhất định của cơ chất hay sản phẩm tương ứng với 1 nồng độ enzyme xác định. Chọn nồng độ enzyme như thế nào để trong 1 thời gian nhất định thu được sự biến thiên nhất định về cơ chất hay sản phẩm. 2.2 Nguyên tắc chung của các phương pháp xác định hoạt độ enzyme: Phản ứng do enzyme có thể khái quát đơn giản hóa bằng phương trình phản ứng: Có thể xác định hoạt độ enzyme bằn gcách phân tích sự biến đổi theo thời gian trong điều kiện phàn ứng xác định của: cơ chất còn lại; hoặc sản phẩm tạo thành; hoặc cả cơ chất và sản phẩm. Tùy theo đặc trưng của phản ứng, sự tiện lợi của phương pháp, yêu cầu về độ chính xác, điều kiện của phòng thí nghiệm…mà chọn cách xác định phù hợp nhất. 7 2.3 Điều kiện phản ứng khi tiến hành xác định hoạt độ enzyme: Trong phản ứng xác định hoạt độ enzyme, cần sử dụng cơ chất và cofactor ở mức dư thừa (nếu enzyme cần cofactor) và thời gian xác định càng ngắn càng tốt. Cần phải chọn lựa các điê2u kiện sao cho có được sự biến đổi tuyến tính giữa nồng độ enzyme, thời gian phản ứng và mức độ chuyển hóa cơ chất (trong giới hạn nồng độ cơ chất đa lựa chọn). Một số enzyme bị ức chế bởi cơ chất ở nồng độ quá cao; hoặc bị giảm hoạt độ nhanh chóng theo thời gian ở nhiệt độ phân tích. Do đó phản ứng phân tích nên thực hiện trong khoảng thời gian nhất định và nồng độ enzyme lẫn cơ chất thích hợp. 8 2.4 Một số lưu ý khi xác định hoạt độ hay thực hiện phản ứng enzyme: • Khi xác định hoạt độ enzyme cần chọn điều kiện pH và nhiệt độ phân tích ở vùng thích hợp. • Các phân tích hoạt độ enzyme phải thực hiện ở một giá trị pH ổn định, nên phải dùng một loại đệm hay một hệ thống đệm thích hợp nào đó. Nồng độ đệm thường dùng là 20-50 nM. Tuy vậy các phản ứng sinh acid, base cần phải dùng đệm ở nồng độ cao hơn tránh thay đổi pH trong quá trình thí nghiệm. • Cơ chất và sản phẩm, đệm đều phải đạt cùng nhiệt độ phân tích khi tiếp xúc với nhau để bắt đầu phản ứng. Nếu phân tích nhiều mẫu, thời gian bắt đầu và kết thúc phản ứng phải duy trì như nhau. Luôn có mẫu kiểm tra thích hợp để tránh sai sót. • Phải lựa chọn phương pháp làm ngừng phản ứng thích hợp, tránh làm biến đổi cơ chất hay sản phẩm cần đo; hay can thiệp quá mạnh vào phép định lượng sản phẩm phản ứng [...]... phát hiện hay đánh giá hoạt độ enzyme qua vòng phân giải cơ chất 17 MỘT SỐ ĐƠN VỊ HOẠT ĐỘ CỦA ENZYME THƯỜNG DÙNG Khả năng xúc tác của enzyme thông qua đơn vị hoạt độ của enzyme Vì vậy trong phân tích thực phẩm người ta dựa vào hoạt độ của enzyme để phân tích một số thành phần trong thực phẩm Người ta biểu diễn hoạt độ của enzyme thông qua một số đơn vị sau: a Đơn vị hoạt độ quốc tế (UI): 1... quốc tế, đơn vị enzym là số lượng enzym có khả năng xúc tác phản ứng biến đổi 1 micro -phân tử gam trong 1 phút ( 1 ~l mollphút) ở những điều kiện cụ thể cho trước như to , pH 2.6 Cơ chế hoạt động của enzyme trong phân tích thực phẩm: Muốn cho phản ứng xảy ra thì enzyme phải gắn vào trung tâm hoạt động của enzyme tạo thành phức hợp enzyme – cơ chất (ES) Trung tâm hoạt động của enzyme có nhóm hóa học... µmol cơ chất (1 0-6 mol/ phút) b Katal (Kat): là lượng enzyme có khả năng xúc tác làm chuyển hóa được 1 mol cơ chất ở điều kiện tiêu chuẩn 1 Kat = 1 mol cơ chất/ giây c Hoạt độ riêng: Hoạt độ riêng của một chế phẩm enzyme là số đơn vị WI d Hoạt độ riêng của phân tử: là số phân tử cơ chất được chuyển hóa bởi 1 enzyme trong một đơn vị thời gian e MWU (đơn vị Wohlgemuth cải tiến) f SKB (đơn vị hoạt độ này... tiếp tham gia vào cơ chế xúc tác Dưới tác dụng của enzyme, hoạt tính hóa học tăng lên rõ rệt và do đó chỉ cần một năng lượng hoạt hóa nhỏ hơn nhiều cũng đủ làm cho phản ứng xảy ra tức thì để biến cơ chất thành sản phẩm Từ đó, ta xác định được lượng chất cần phân tích Tác dụng của enzyme khác những chất xúc tác khác là ở chỗ làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng làm tăng nhanh tốc độ phản ứng Một số... TÍNH ENZYME TRONG PHÂN TÍCH - Xác định họat tính của enzyme urease đậu nành Urease là enzyme thủy phân urea (NH2)2CO + H2O => (NH4)2CO3 - Sử dụng trong việc xác định mức tiêu hóa protein trong thức ăn của tôm sú - Đơn vị để định lượng đường khử - Là chỉ tiêu để đánh giá họat động hô hấp của cây Xác định hoạt tính enzym catalaza theo lượng oxy thải ra 3.3 ỨNG DỤNG CỦA HOẠT TÍNH ENZYME TRONG CHẾ... yếu tố dẫn đến sự hoạt hóa của enzyme trong phân tích thực phẩm: - Enzyme có thể kết hợp với cơ chất theo một cách thức sao cho liên kết cảm thụ của cơ chất được tiếp cận với các nhóm hoạt động của enzyme và được định hướng chính xác với các nhóm ấy Quá trình này có thể gây ra sự biến đổi cấu trúc và quỹ đạo điện tử của cơ chất là cho phức hợp ES rơi vào trạng thái hoạt hóa -Một số enzyme có thể kết... Kneen, Blish đưa ra): g GAU (đơn vị hoạt độ của glucoseamylase): h NU (đơn vị Nothrop): h NU (đơn vị Nothrop): XÁC ĐỊNH CARBOHYDRATE a Glucose D-glucose + ATP hexokinase ADP + glucose 6-phosphate Glucose-6-phosphate + NADP+ Glucose 6-phosphate-dehydrogenase D-gluconate -6 -phosphate + NADPH + H+ b Fructose hexokinase D- glucose + ATP Fructose 6- phos phat c Galactose: Glucose... phosphate isomerase D-galactonic acid + NADH + H+ d Manose: D-manose + ATP hexokinase Mannose- 6- phosphate ADP + Fructose -6 - phosphate Glucose-6-phosphate Galactose dehydrogenase D- galactose + NAD+ ADP + Mannose- 6- phosphate Phosphomanose isomeras Fuctose-6-phosphate e Saccharose Saccharose + H2O Maltose + H2O g Lactose: P- Fructosidase - Glucosidase D-glucose + D-fructose 2-D – glucose Lactose... enzyme có thể kết hợp với cơ chất bằng liên kết đồng hóa trị tạo ra một hợp chất trung gian có hoạt tính cao nhờ vậy năng lượng hoạt hóa của phản ứng hóa học sẽ giảm đi và cơ chất có thể dễ dàng tham gia phản ứng và tạo thành sản phẩm 2.7 Phưong pháp xác định hoạt tính enzyme 2.7.1 Phân tích liên tục: là phương pháp đo cơ chất bị biến đổi hay sản phẩm tạo thành một cách liên tục theo thời gian Tuy nhiên... Phương pháp phân cực kế: Sử dụng khi cơ chất và sản phẩm có khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực và có góc quay riêng khác nhau • Phương pháp đo áp suất hay áp kế: Dùng với các phản ứng enzyme có sự tiêu hao hay sinh khí, như các phản ứng oxy hóa, decarboxyl hoá, loại amin hóa Phản ứng sinh hay tiêu hao khí có thể trực tiếp hay gián tiếp 14 • Phương pháp quang phổ kế: Được sử dụng phổ biến hiện . của enzyme trong phân tích thực phẩm: Muốn cho phản ứng xảy ra thì enzyme phải gắn vào trung tâm hoạt động của enzyme tạo thành phức hợp enzyme – cơ chất (ES). Trung tâm hoạt động của enzyme. tác của enzyme được phục hồi. 5 1.2.3 Trung tâm hoạt động của enzym : Trung tâm hoạt động : chỉ có 1 phần rất nhỏ của enzyme tham gia phản ứng, phần này gọi là trung tâm hoạt động, số trung tâm. hoạt động trong điều kiện invitro (trong ống nghiệm). Vì vậy mà enzyme càng được sử dụng rộng rãi trong thực tế, trong công nghiệp… nên đã hình thành nên nhiều ngành lien quan đến enzyme như