Ứng dụng enzyme trong phân tích hóa học_1.pptx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM TP HCM
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM

ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ
ENZYME TRONG PHÂN
TÍCH HĨA HỌC 1
MƠN: CƠNG NGHỆ ENZYME
GVHD: TS. Đỗ Việt Hà
Nhóm 11


THÀNH
VIÊN NHÓM:

● Bùi Xuân Mỹ Duyên

18139033

● Nguyễn Minh Luân

18139089

● Nguyễn Thị Duyên

18139036

● Nguyễn Thị Mỹ Xuyên

18139230

● Nguyễn Thị Kim Ngân

18139105


NỘI DUNG BÁO CÁO
01

02

03

GIỚI THIỆU VỀ
ENZYME
HỆ THỐNG PHÁT
QUANG SINH
HỌC TỪ
LUCIFERASE
CẢM BIẾN SINH
HỌC DỰA TRÊN
ENZYME

04

05

06

MỘT SỐ ENZYME
ĐỂ ĐỊNH LƯỢNG
CÁC CHẤT

ĐIỆN CỰC CÓ
ENZYME CỐ ĐỊNH

HƯỚNG PHÁT
TRIỂN


01
GIỚI THIỆU VỀ
ENZYME


GIỚI THIỆU VỀ ENZYME
-

Enzyme có bản chất là protein nên có tất cả thuộc tính lý hóa của protein. Đa số enzyme có dạng
hình cầu và khơng đi qua màng bán thấm do có kích thước lớn.

-

Tan trong nước và các dung môi hữu cơ phân cực khác, không tan trong ete và các dung môi
không phân cực.

-

Không bền dưới tác dụng của nhiệt độ, nhiệt độ cao thì enzyme bị biến tính. Mơt trường acid hay
base cũng làm enzyme mất khả năng hoạt động.

-

Enzyme có tính lưỡng tính: tùy pH của môi trường mà tồn tại ở các dạng: cation, anion hay trung
hòa điện.


Enzyme trong phân tích hóa học
Rất hữu ích và thuận
tiện vì độ đặc hiệu cao
và độ nhạy của chúng

Có thể xác định các
chất đặc biệt với hàm
lượng rất thấp và bị lẫn
với các chất tương tự
về mặt hóa học

Có thể sử dụng
enzyme để định lượng
cơ chất, các chất hoạt
hóa, chất kiềm hãm

Cho phép định lượng
trên vật liệu thô và các
chất khơng bền trong
điều kiện phản ứng
nhẹ nhàng, được kiểm
sốt


02 SINH
CẢM BIẾN

HỌC DỰA TRÊN
ENZYME


2. Cảm biến sinh học dựa trên enzyme
 Cảm biến sinh học dựa trên vi chất lỏng liên tục

Enzyme: Cholesterol oxidase (ChOx), Cholesterol esterase (ChEt)
Ứng dụng: Kết hợp với thiết bị phân tích quang phổ, quang điện tử tia X và kỹ thuật hiển vi điện
tử quét để đo glucose oxidase

Sơ đồ cảm biến sinh học dựa trên vi chất lỏng nanocompozit có chức năng lưỡng enzyme
được phát triển để phát hiện cholesterol (Ali et al., 2013)


2. Cảm biến sinh học dựa trên enzyme
 Cảm biến sinh học dựa trên vi lỏng giọt
Enzyme được ứng dụng: Glucose oxidase
Ứng dung: Kết hợp với phổ điện hóa (EIS) và phổ đo vôn theo chu kỳ (CV) đo glucose

Sơ đồ: (A) một cảm biến sinh học điện hóa dựa trên giọt để theo dõi lượng đường bằng
cách sử dụng glucose oxidase; (B) cảm biến điện hóa dựa trên giọt; và (C) theo dõi
glucose trong giọt (C). (Gu et al., 2014)


03
HỆ THỐNG PHÁT
QUANG SINH HỌC
TỪ LUCIFERASE

3. Hệ thống phát quang sinh học từ Luciferase
Enzyme: Luciferase
Ứng dụng: Luciferase với tư cách là “gene reporter” trong cơ thể
sống

Các bước trong tạo ảnh phát quang sinh học trong cơ thể sống (Doyle et al., 2004)


3. Hệ thống phát quang sinh học từ Luciferase
Thực nghiệm: Luciferase được cấy vào tế bào beta từ nguồn gốc acinar
(Baeyens et al., 2009)


04
MỘT SỐ ENZYME
ĐỂ ĐỊNH LƯỢNG
CÁC CHẤT


Malate dehydrogenase (MDH)
Người ta dùng enzyme malate dehydrogenase và NAD+ để xác định
malicacid (có nhiều trong nho, rau, quả)

Nguồn gốc
01

02

Xuất hiện trong hầu hết các sinh

vật bao gồm các mô động vật,
thực vật và trong vi sinh vật.

Là một thành phần của chu trình
axit citric, nó được tìm thấy với
một lượng lớn trong ti thể và các
phân tử.


Cấu trúc
 MDH là một enzyme đa phân tử bao gồm
các tiểu đơn vị giống hệt nhau thường
được sắp xếp dưới dạng dimer hoặc
tetramer.
 Trọng lượng phân tử của mỗi tiểu đơn vị
khoảng 30–40 kDa. Mỗi tiểu đơn vị thực
hiện phản ứng xúc tác của nó một cách
độc lập.
 Cấu trúc thứ cấp của một đơn vị con chứa
một đường trục song song 9 tấm beta
được bao bọc bởi 9 vòng xoắn alpha lớn.


Cơ chế
● MDH xúc tác thuận nghịch q trình oxy
hóa
L-malate thành oxaloacetate
●  
bằng cách sử dụng làm chất điện tử.
● nhận ion hydride và bị khử thành NADH.

L-malate +

MDH

Oxaloacetate + NADH +


Isocitrate dehydrogenase (IDH)
Người ta sử dụng enzyme isocitrate
dehydrogenase để xác định isocitric acid.

Nguồn gốc

Vi khuẩn Escherichia coli


Cấu trúc
 IDH được phân loại là cấu trúc alpha
beta.
 Thành phần thứ cấp của nó chủ yếu
bao gồm các xoắn alpha và các tấm
beta được sắp xếp thành cấu trúc
bánh sandwich alpha beta alpha ba
lớp.
 Toàn bộ protein bao gồm hai cấu
trúc bánh sandwich cạnh nhau quay
về hướng ngược nhau. Sau đó, làm
cho hai vị trí hoạt động của protein
đối mặt với nhau.

 Trong isocitrate dehydrogenase của
con người có 4 tiểu đơn vị.


Cơ chế
●

Isocitrate dehydrogenase (IDH) là các
phân tử phụ thuộc NADP xúc tác q trình
khử carboxyl oxy hóa isocitrate để tạo ra
α-Oxoglutarate và với việc sản xuất đồng
●  
thời NADPH.
● Bằng cách sử dụng cation kim loại hóa trị
hai (Mg2+ hoặc Mn2+) trong chu trình axit
tricacboxylic.
D-isocitrate +

IDH

α-Oxoglutarate + NADPH + +


Alcohol dehydrogenase (ADH)
Cấu trúc

- Là một homodimer
- Mỗi monomer đều có hai miền:
• Miền liên kết NAD+ (có trang beta trung tâm gồm 6 sợi
bao quanh bởi các vòng xoắn alpha)

• Miền xúc tác
- Dimer hình thành với hai miền liên kết đóng gói với
nhau sao cho 2 trang beta trung tâm của chúng kết hợp
với nhau để tạo thành một trang beta 12 sợi. Các miền
xúc tác nằm ở hai đầu đối diện
Cấu trúc của
enzyme ADH


Nguồn gốc của alcohol dehydrogenase

Gan của động
vật có vú

Nấm men
(Saccharomyces)


Định lượng Ethanol trong máu
bằng enzyme Acohol dehydrogenase
(ADH)

Phản ứng xảy ra như sau:
 Ethanol + NAD

ADH
+

Acetaldehyde + NADH + H+

Cơ chế:
Enzyme ADH xúc tác phản ứng oxy hóa Ethanol thành Acetaldehyde, chuyển đổi
NAD+ thành dạng khử NADH


Sulfite oxidase

-

Nguồn gốc: Có trong ty thể của tất cả các sinh vật nhân thực

-

Cấu trúc: Là một homodimer, sulfite oxidase chứa hai tiểu đơn vị giống hệt
nhau với miền đầu cuối N và miền đầu cuối C. Hai miền này được nối với
nhau bằng mười axit amin tạo thành một mạch vòng.


Định lượng sulfite trong thực phẩm
Sufite được xác định bằng enzyme bắt đầu từ năm 1983. Người ta dùng enzyme
sulfite oxidase để xác định sulfite.
Cơ chế:
Oxy hóa sulfite thành sulfate với sự có mặt của sulfite oxidase và giải phóng H2O2 tại
cùng thời điểm.

SO3 + O2 + H2O
2-

H2O2 + NADH + H+

Sufite oxidase

NADH-peroxidase

SO42- + H2O2
2 H2O + NAD+

Khử H2O2 và chuyển NADH thành NAD+ với sự có mặt của enzyme NADH-peroxidase
Việc chuyển đổi NADH thành NAD + được xác định bằng quang phổ và tỷ lệ với nồng
độ của sulfite


Urease
Nguồn gốc
Urease được tìm thấy trong nhiều lồi vi khuẩn, thực vật, nấm và tảo

Helicobacter pylori

Kebsiella aerogenes
Đậu nành