Ứng dụng enzyme trong y dược

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM

SEMINAR
Mơn: CƠNG NGHỆ ENZYME

ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ ENZYME TRONG Y DƯỢC

GVHD : TS Đỗ Việt Hà
Nhóm : 4
Lớp : DH18HT
Sinh viên thực hiện :
1. Nguyễn Thị Cẩm Phương

18139155

2. Trần Thị Thủy Tiên

18139195

3. Phùng Thị Mỹ Trinh

18139207

4. Nguyễn Hoàng Phương Trúc

18139210

5. Huỳnh Thị Thanh Tuyền

18139220

TP. Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2021


MỤC LỤC
MỤC LỤC HÌNH ẢNH...................................................................................................
ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .........................................................................................2
1.1. Định nghĩa enzyme .................................................................................................2
1.2. Nguồn thu nhận enzyme ........................................................................................2
1.2.1. Thu nhận enzyme từ nguồn thực vật .................................................................2
1.2.1.1. Thu nhận enzyme amylase ..............................................................................3
1.2.1.2. Thu nhận enzyme bromelain từ thực vật (E.C.3.4.4.24) .................................3
1.2.1.3. Thu nhận enzyme papain (E.C.3.4.4.10).........................................................3
1.2.2. Thu nhận enzyme từ nguồn động vật ................................................................3
1.2.2.1. Enzyme protease .............................................................................................3
1.2.2.2. Enzyme protease kiềm ....................................................................................3
1.2.3. Thu nhận enzyme từ vi sinh vật .........................................................................4
1.3. Cơng nghệ enzyme ..................................................................................................4
1.4. Ứng dụng và lợi ích chung .....................................................................................4
CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ ENZYME VÀ ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC...........6
2.1. Giới thiệu về enzyme trong y dược. ......................................................................6
2.2. Ứng dụng trong y học. ............................................................................................7
2.3. Ứng dụng trong sản xuất thuốc ...........................................................................11


CHƯƠNG 3: MỘT SỐ LOẠI ENZYME ĐIỂN HÌNH ĐƯỢC SỬ DỤNG
TRONG Y DƯỢC........................................................................................................14
3.1. Enzyme amylase ....................................................................................................14

3.1.1. Phân loại .............................................................................................................14
3.1.2. Vai trò của enzyme amylase trong y dược ......................................................16
3.2. Enzyme protease ...................................................................................................16
3.2.1. Khái niệm và đặc tính .......................................................................................16
3.2.2. Lịch sử ................................................................................................................17
3.2.3. Cấu tạo ................................................................................................................18
3.2.4. Phân loại .............................................................................................................19
3.2.5. Ứng dụng enzyme protease trong y dược ........................................................21
3.2.5.1. Cần thiết cho tiêu hóa ....................................................................................21
3.2.5.2. Cho phép hấp thụ acid amin ..........................................................................22
3.2.5.3. Tăng cường chức năng miễn dịch .................................................................22
3.2.5.4. Ngăn ngừa cục máu đông và xơ cứng động mạch ........................................22
3.2.5.5. Tăng tốc sửa chữa mô ...................................................................................23
3.2.5.6. Ngăn ngừa ung thư ruột kết ..........................................................................23
3.3. Bromelain ..............................................................................................................23
3.3.1. Khái niệm ...........................................................................................................24
3.3.2. Hoạt tính của bromelain ...................................................................................24
3.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt tính bromelain .............................................25
3.3.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ ................................................................................25
3.3.3.2. Ảnh hưởng của pH ........................................................................................25


3.3.3.3. Ảnh hưởng bởi các ion kim loại....................................................................25
3.3.4. Ứng dụng trong y dược .....................................................................................26
3.3.4.1. Ứng dụng điều trị các vấn đề về tiêu hóa ......................................................26
3.3.4.2. Ứng dụng chống viêm hiệu quả ....................................................................26
3.3.4.3. Ứng dụng cải thiện chứng đau thắt ngực ......................................................26
3.3.4.4. Ứng dụng điều trị hen suyễn .........................................................................26
3.3.4.5. Ứng dụng điều trị viêm xoang mãn tính .......................................................27
3.3.4.6. Ứng dụng trong việc ngăn ngừa ung thư ......................................................27

3.3.5. Phản ứng phụ của Bromelain ...........................................................................27
3.4. Enzyme trypsin .....................................................................................................28
3.4.1. Khái niệm ...........................................................................................................28
3.4.2. Tác dụng .............................................................................................................28
3.4.3. Ứng dụng trypsin vào điều trị bệnh .................................................................29
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ XU HƯỚNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ
ENZYME TRONG Y DƯỢC .....................................................................................34
4.1. Kết luận .................................................................................................................34
4.2. Xu hướng ...............................................................................................................34
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................36


MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Ứng dụng trong sản xuất thuốc chữa bệnh ....................................................12
Hình 3.1: Cấu tạo enzyme protease ...............................................................................18
Hình 3.2: Sơ đồ phân loại protease................................................................................20


ĐẶT VẤN ĐỀ
Công nghệ enzyme là một trong những lĩnh vực của cơng nghệ sinh học hiện đại,
đó là một ngành sản xuất ra các chế phẩm enzyme. Enzyme là chất xúc tác sinh học
khơng độc hại, có hoạt lực xúc tác mạnh và có bản chất là protein, enzyme rất phổ biến
trong tự nhiên, rất cần thiết cho nhiều q trình hóa học trong tế bào và sinh vật sống.
Sự hiểu biết về vai trò enzyme trong tất cả cơ thể sinh vật sống trên Trái Đất, là tiền đề
cơ bản cho sự phát triển khoa học về enzyme và công nghiệp sản xuất các chế phẩm
enzyme.
Sản xuất chế phẩm enzyme là một trong những phương hướng chính trong định
hướng phát triển công nghiệp vi sinh. Trong những năm qua sản lượng enzyme luôn
tăng về khối lượng, chủng loại và lĩnh vực ứng dụng. Các chế phẩm enzyme được sử
dụng trong các ngành như công nghiệp thực phẩm và công nghiệp nhẹ, mỹ phẩm, công

nghiệp tẩy rửa, nông nghiệp, các nghiên cứu phân tích, dược phẩm và bảo vệ sức khỏe.
Hầu như tất cả các nhà máy vi sinh đều xây dựng trên cơ sở sản xuất các chế phẩm
enzyme, do vậy nhu cầu về chuyên gia kỹ thuật nắm bắt công nghệ sản xuất enzyme
ngày càng tăng. Công nghiệp enzyme phát triển phụ thuộc rất nhiều không chỉ về kiến
thức chuyên sâu và những nghiên cứu trong sản xuất, mà còn phụ thuộc vào sự hiểu biết
và vận dụng khi giải quyết những vấn đề nghiên cứu công nghệ và phát triển sản phẩm
mới trong các lĩnh vực vi sinh vật, hóa lý, hóa sinh và hóa keo, di truyền và đặc biệt là
enzyme học – đây là khoa học, là tri thức cơ bản có tính nền móng trong sản xuất chế
phẩm enzyme.
Cơng nghệ enzyme rất quan trọng trong đời sống của con người trong nhiều lĩnh
vực khác nhau. Đặc biệt trong y dược thì enzyme có một vị trí rất quan trọng. Enzyme
được dùng làm thuốc chữa nhiều loại bệnh, dùng để định lượng các chất phục vụ cơng
việc xét nghiệm chẩn đốn bệnh,…Với những lợi ích to lớn mà enzyme đem lại cho y
dược nhóm chúng em xin được đi vào các ứng dụng của enzyme trong trong lĩnh vực
này.

1


Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Định nghĩa enzyme
Enzyme là chất xúc tác sinh học, do tế bào sống sản xuất ra, có tác dụng tăng tốc
độ và hiệu suất phản ứng hóa sinh, mà sau phản ứng vẫn cịn giữ ngun khả năng xúc
tác. Như vậy, enyzme có 2 đặc trưng cơ bản:
Enzyme là protein có hoạt tính xúc tác:
Người ta đã khám phá ra rằng, các enzyme đã xúc tác cho hầu hết các phản ứng
hóa học xảy ra trong cơ thể sống, đảm bảo cho các quá trình chuyển hóa các chất trong
cơ thể sống tiến hành với tốc độ nhịp nhàng, cân đối, theo những chiều hướng xác định.
Như vậy, enzyme đã đảm bảo cho sự trao đổi thường xun giữa cơ thể sống và mơi
trường bên ngồi, nghĩa là đảm bảo cho sự tồn tại của cơ thể sống.

Enzyme có hiệu suất xúc tác cực kỳ lớn:
Hiệu suất xúc tác của enzyme có thể gấp hàng trăm, hàng nghìn, hàng triệu lần
các chất xúc tác vơ cơ và hữu cơ khác. Ví dụ: trong phản ứng thủy phân saccarose, nếu
dùng enzyme saccarose làm chất xúc tác thì tốc độ phản ứng tăng nhanh gấp 2.1012 lần
so với khi dùng acid làm chất xúc tác.
Điều quan trọng nữa là enzyme có thể thực hiện hoạt động xúc tác trong điều
kiện nhẹ nhàng, ở áp suất và nhiệt độ bình thường của cơ thể, pH mơi trường gần pH
sinh lý. Hơn nữa enzyme lại có khả năng lựa chọn cao đối với kiểu phản ứng mà nó xúc
tác cũng như với các chất mà nó tác động.
Ví dụ: α - amylase chỉ có khả năng xúc tác việc phân cắt các mối liên kết α – 1,4
– glucozit ở bất kỳ chỗ nào trong phân tử tinh bột, còn glucoamylase lại có thể phân cắt
các mối liên kết α – 1,4 và α – 1,6 từ đầu không khử của phân tử tinh bột.
Do những đặc điểm trên, việc nghiên cứu và ứng dụng enzyme có ý nghĩa to lớn
về mặt lý thuyết cũng như về mặt thực tế áp dụng
1.2. Nguồn thu nhận enzyme
1.2.1. Thu nhận enzyme từ nguồn thực vật

2


Thực vật có nguồn enzyme đã được lồi người hiểu biết và ứng dụng từ rất lâu.
Cho đến nay người ta đã thu nhận enzyme từ thực vật để ứng dụng vào các ngành sản
xuất khác nhau chủ yếu là nhóm amylase và protease.
1.2.1.1. Thu nhận enzyme amylase
Amylase phân bố rộng rãi trong tự nhiên và là một trong những loại enzyme được
ứng dụng rộng rãi nhất trong công nghiệp, y tế và nhiều lĩnh vực kinh tế khác, đặc biệt
là trong các ngành công nghiệp thực phẩm để làm lỏng tinh bột. Amylase được thu nhận
từ hạt nảy mầm, nấm mốc, nấm men, vi khuẩn. Trong đó amylase được thu nhận từ malt
với số lượng nhiều nhất, chủ yếu dùng trong sản xuất bia.
1.2.1.2. Thu nhận enzyme bromelain từ thực vật (E.C.3.4.4.24)

Bromelain là tên gọi chung cho nhóm enzyme thực vật chứa nhóm sulfhydryl, có
khả năng phân giải protein được thu nhận từ họ Bromeliaceae, đặc biệt ở cây dứa (thân
và trái).
Bromelain có vai trị trong y học nên được nghiên cứu rất nhiều. Một trong những
lợi ích của nó được chú ý đến đó là một chất giúp cho tiêu hóa vì nó hoạt động ở mơi
trường aicd trong dạ dày và cả trong môi trường kiềm ở ruột non. Ngồi ra bromelain
cịn có tác dụng kháng viêm.
1.2.1.3. Thu nhận enzyme papain (E.C.3.4.4.10)
Được tách từ nhựa trái đu đủ xanh, papain thuộc nhóm enzyme thủy phân có
nguồn gốc thực vật được nghiên cứu nhiều nhất về tính chất và cơ chế hoạt động.
1.2.2. Thu nhận enzyme từ nguồn động vật
1.2.2.1. Enzyme protease
Hai protease acid quan trọng trong tuyến tiêu hóa ở người và động vật, có nhiều
ứng dụng và được quan tâm là pepsin và rennin, đặc biệt về khả năng đông tụ sữa. Hai
enzyme này được thu nhận chủ yếu từ dạ dày động vật (heo, dê, bị,...)
1.2.2.2. Enzyme protease kiềm
Pancreatin có ở trong tụy của động vật máu nóng và người ta thường trích
pancreatin từ tụy tạng của heo.
3


Trypsin có trong dịch tụy của người và động vật. Trong cơ thể sinh vật, trypsin
hoạt động trong môi trường kiềm ở ruột nên được gọi là protease kiềm tính. Vai trò của
trypsin là tiếp tục thủy phân các protein thức ăn còn lại sau khi đã bị thủy phân một phần
ở dạ dày. Ở trong máu cũng có một ít trypsin hoạt động.
Chymotrypsin là một protease được tiết ra từ tuyến tụy. Đây là một protease kiềm
tính quan trọng sau trypsin. Chymotrypsin được tụy tiết ra dưới dạng không hoạt động
đó là chymotrypsinogen, sau đó chymotrypsinogen được chuyển sang dạng hoạt động
là chymotrypsin nhờ tác dụng của trypsin.
1.2.3. Thu nhận enzyme từ vi sinh vật

Vi sinh vật có nhiều điểm khác với cơ thể động vật và thực vật. Điểm khác lớn
nhất ở cơ thể vi sinh vật là chúng thuộc cơ thể đơn bào. Chính vì vậy nên chúng có
những tính chất chun biệt. Ví dụ, sự trao đổi chất giữa tế bào vi sinh vật và môi trường
xung quanh là sự trao đổi trực tiếp. Do đó, vi sinh vật thường có khả năng thích ứng rất
nhanh với sự thay đổi của môi trường sống.
Enzyme được sản xuất từ vi sinh vật ngày càng nhiều. Điều quan trọng nhất là vi
sinh vật là giới sinh vật duy nhất được sử dụng như nguồn sản xuất enzyme theo quy
mơ cơng nghiệp. Do đó vi sinh vật đóng vai trị quyết định đến hình thái sản xuất enzyme
hiện nay.
Ví dụ: từ những nghiên cứu trên E.coli, nhiều nhà khoa học cho thấy rằng trong
vòng 24 giờ, vi khuẩn E.coli có thể chuyển hóa được khối lượng cơ chất lớn hơn một
ngàn lần khối lượng cơ thể chúng. Để chuyển hóa được khối lượng cơ chất lớn như vậy,
chúng phải tổng hợp ra được lượng enzyme rất lớn.
1.3. Công nghệ enzyme
Công nghệ enzyme là một trong những lĩnh vực của công nghệ sinh học hiện đại
sản xuất ra các chế phẩm enzyme. Công nghiệp enzyme phát triển gắn liền với những
nghiên cứu trong sản xuất, và kiến thức trong các lĩnh vực vi sinh vật, hóa sinh, hóa lý,
hóa keo, di truyền và đặc biệt là enzyme.
1.4. Ứng dụng và lợi ích chung
Hiện nay, việc sản xuất chế phẩm enzyme các loại đã và đang phát triển mạnh
mẽ trên qui mô công nghiệp, không ngừng tăng về khối lượng, chủng loại và lĩnh vực
4


ứng dụng. Thực tế đã có hàng nghìn chế phẩm enzyme bán trên thị trường thế giới, các
chế phẩm này đã được khai thác và tinh chế có mức độ tinh khiết theo tiêu chuẩn công
nghiệp và ứng dụng. Các chế phẩm enzyme được ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau
như y học, hoá học, thực phẩm, mỹ phẩm, nông nghiệp và các lĩnh vực khác.
Ứng dụng enzyme trong công nghiệp thực phẩm:
Trong sản xuất siro và các sản phẩm chứa đường. Hiện nay các nước Châu Âu

và Châu Mỹ sản xuất siro đường fructose từ bột bắp (ngô) bằng phương pháp enzyme
phát triển rất mạnh.
Ứng dụng enzyme trong cơng nghệ sản xuất bánh mì, bánh kẹo, bia,...
Ứng dụng enzyme pectinase sản xuất nước quả và rượu vang, trong chế biến thịt,
sữa, nước mắm, thủy phân protein, chất béo, cellulose, ....
Trong phân tích và trong y học: ứng dụng enzyme trong chữa bệnh, chẩn đốn
bệnh.
Trong kỹ thuật di truyền
Ngồi ra cịn có một số ứng dụng khác như: ứng dụng enzyme trong sản xuất
chất tẩy rửa, trong công nghiệp dệt, trong chế biến dầu, chất béo, trong công nghiệp da.

5


CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ ENZYME VÀ ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC
2.1. Giới thiệu về enzyme trong y dược.
Enzyme có một vị trí quan trọng trong y học. Đặc biệt là các phương pháp định
lượng và định tính enzyme trong hóa học lâm sàng và phịng thí nghiệm chẩn đốn. Ví
dụ như phân tích xác định nồng độ cơ chất như glucose, urea, cholesterol… với sự hỗ
trợ của enzyme, định lượng urea bằng enzyme urease.
Bên cạnh đó, enzyme cịn được dùng làm thuốc, chẳng hạn như sử dụng protease
làm thuốc tắc nghẽn tim mạch, tiêu mủ vết thương, làm thông đường hơ hấp, chống
viêm, làm thuốc tăng tiêu hóa protein; sử dụng amylase phối hợp với coenzyme A,
cytochrome C, ATP, carboxylase để chế thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh,
phối hợp với enzyme thủy phân để chữa bệnh thiếu enzyme tiêu hóa.
Tầm quan trọng của enzyme trong y học.
Enzyme là protein hoạt động như chất xúc tác, chúng tăng tốc độ phản ứng hóa
học, được tìm thấy ở khắp mọi nơi - từ đáy đại dương và thậm chí bên trong cơ thể của
chúng ta.
Enzyme được chiết xuất từ các sinh vật sống như vi khuẩn và nấm mốc. Chúng

là những chất xúc tác sinh học có khả năng tăng nhanh tốc độ của sự thay đổi hóa học
trong khi không sử dụng quá nhiều năng lượng và không thay đổi khi phản ứng hoàn
tất.
Sử dụng enzyme trong vệ sinh thiết bị y tế.
Chất tẩy rửa enzyme được thiết kế đặc biệt để làm sạch các thiết bị y tế có thể tái
sử dụng đã có từ nhiều thập kỷ trước. Trên thực tế, các nghiên cứu đã chứng minh hiệu
suất cải thiện của chúng so với chất tẩy rửa không chứa enzyme trong ứng dụng này.
Hai loại enzyme chính được sử dụng để làm sạch các thiết bị y tế hiện nay là
protease và lipase.

6


Protease được thiết kế để phá vỡ chất giàu protein như máu, trong khi lipase nhắm
mục tiêu đến chất béo như mô mỡ. Các enzyme khác thường được sử dụng trong ứng
dụng này là amylase và cellulase, chúng phân hủy tinh bột và các polymer cellulose để
tạo điều kiện loại bỏ chúng. Những loại chất mục tiêu này có thể được tìm thấy trong
chất thải của con người như phân.
Kết hợp nhiều enzyme với một chất tẩy rửa có cơng thức phù hợp có thể giúp
phân hủy nhiều loại đất và chất thải của con người.
2.2. Ứng dụng trong y học.
a. Ứng dụng trong chữa bệnh
Enzyme cũng như một số chất dùng trong chữa bệnh cho người có những đặc
tính không phù hợp chung như sau:
- Khối lượng phân tử lớn, khó qua màng tế bào.
- Dễ dàng bị phân hủy trong đường tiêu hóa.
- Dễ bị mất hoạt tính sinh học do hoạt động ức chế của các chất hiện diện trong
hệ dịch và trong mơ.
- Có thể biểu hiện như một kháng nguyên.
Tuy nhiên, enzyme có những đặc điểm riêng, được sử dụng như một loại thuốc

chữa bệnh có hiệu quả. Hiện nay, enzyme được sử dụng chủ yếu chữa các bệnh sau:
- Enzyme như chất cho thêm vào cơ chế để chữa bệnh kém tiêu hóa đối với người.
- Enzyme được sử dụng như chất làm sạch vết thương và làm lành vết thương.
- Enzyme được sử dụng trong các phản ứng miễn dịch.
Chất tăng tốc điều trị: Các enzyme thường được sử dụng làm thuốc để thay thế
sự thiếu hụt enzyme ở bệnh nhân như việc sử dụng các yếu tố đông máu để điều trị bệnh
chảy máu, hoặc ngược lại khi các protease quen làm phân hủy fibrin; để ngăn chặn sự
hình thành các cục máu đông nguy hiểm.
7


Theo cách bán điều trị, các enzyme được sử dụng để hỗ trợ tiêu hóa, để bổ sung
amylase, lipase và protease tự nhiên do tuyến tụy sản xuất. Những người không dung
nạp lactose bị mất enzyme lactase. Bổ sung lactase tạo điều kiện để tránh chướng bụng
cho những người này.
Vì các enzyme là chất xúc tác sinh học cụ thể, chúng phải tạo ra các tác nhân điều
trị hấp dẫn hàng đầu để điều trị các bệnh chuyển hóa.
Tuy nhiên, nhiều thứ làm giảm nghiêm trọng tiện ích tiềm năng này: Chúng rất
lớn để được phân phối đơn thuần giữa các tế bào của cơ thể. Đây là lý do quan trọng
nhất tại sao các enzyme mặc dù phát triển vượt bậc, vẫn chưa được ứng dụng vào nhiều
loại bệnh di truyền ở người. Một số cách đang được phát triển để đánh bại điều này bằng
cách nhắm mục tiêu các enzyme; ví dụ, các enzyme có gốc β-galactose bên ngồi được
kết nối cộng hóa trị được nhắm mục tiêu vào tế bào gan và các enzyme được kết hợp
cộng hóa trị với các kháng thể của sinh vật cụ thể đang được sử dụng để tránh các phản
ứng phụ khơng đặc hiệu. Có rất nhiều cơng dụng của enzyme trong y học.
Thường là các protein lạ đối với cơ thể, chúng là một chất và có thể gây ra phản
ứng miễn dịch ở mức độ liên quan có thể gây ra phản ứng dữ dội và nghiêm trọng, đặc
biệt là khi tiếp tục sử dụng. Trong một số trường hợp, nó đã được thử nghiệm có thể đạt
được để bỏ qua nhược điểm này hay không, bằng cách ngụy trang protein ở mức độ liên
kết dường như là phân tử khơng phải protein bằng cách sửa đổi hóa trị. Asparaginase,

được thay đổi bằng cách gắn hóa trị của glycol nhựa tổng hợp, đã được chứng minh là
giữ được kết quả chống khối u trong khi khơng có tính sinh miễn dịch. Rõ ràng là sự
hiện diện của chất độc, chất gây cháy và các vật liệu có hại thay thế trong một loại
protein điều trị sự phân ly là hoàn toàn khỏi. Về mặt hiệu quả, điều này khuyến khích
việc sử dụng các enzyme động vật, mặc dù chúng có giá trị cao, so với các enzyme có
nguồn gốc vi sinh vật.
Khoảng thời gian hiệu quả của chúng giữa các vịng tuần hồn cũng chỉ là vấn đề
vài phút. Điều này đã được thử nghiệm dễ dàng hơn so với nhược điểm miễn dịch để
chống lại, bằng cách ngụy trang sửa đổi giá trị nạn nhân hóa. Nhiều cách khác đã được
chứng minh là đạt được thành công, đặc biệt là những cách liên quan đến sự phân hủy
8


protein giữa các liposome nhân tạo, vi cầu nhân tạo. Tuy nhiên, mặc dù các phương
pháp này có hiệu quả trong việc kéo dài thời gian sống trong tuần hoàn của các enzyme,
nhưng chúng thường gây tăng phản ứng miễn dịch và ngồi ra có thể gây ra cục máu
đơng.
Enzyme được sử dụng để điều trị rối loạn:
Chúng được sử dụng trong ba trường hợp:
- Để phá vỡ các cục máu đông bên trong.
- Để làm tan sự xơ cứng của thành mạch máu.
- Để làm tan vết sưng tấy để thúc đẩy quá trình chữa lành.
Trong một số rối loạn như huyết áp thấp, chấn thương đầu hoặc cột sống, có khả
năng hình thành cục máu đơng. Các cục máu đơng này dẫn đến cản trở dịng chảy của
máu đến cơ quan đích. Điều này có thể đe dọa tính mạng nếu nó nằm trong não hoặc
tim, nơi cần cung cấp oxy và năng lượng liên tục. Cách duy nhất để thốt ra sau đó là
làm tan các cục máu đông. Các cục máu đông này thường được loại bỏ bằng cách hịa
tan bởi các enzyme có thể phá vỡ chúng.
Tương tự, khi bị xơ vữa động mạch, thành mạch máu bị xơ cứng và dày lên. Điều
này có thể dẫn đến các vấn đề về tim nếu không được điều trị. Cách tốt nhất để giải

quyết vấn đề tại ngã ba này là giảm lượng chất béo hấp thụ và đồng thời làm tan các
chất dày đã hình thành. Các enzyme như serratiopeptidase và các enzyme khác hoạt
động tốt.
Để chữa lành vết thương, vết sưng được hình thành có thể gây đau đớn và có xu
hướng tạo thành mủ. Các enzyme như trypsin, chymotrypsin, serratiopeptidase được sử
dụng để làm tan vết sưng tấy.
Enzyme được sử dụng để hỗ trợ quá trình trao đổi chất.
Ở những bệnh nhân lớn tuổi khả năng tiêu hóa kém do khơng tiết đủ men tiêu
hóa. Do đó hệ thống tiêu hóa của chúng khơng thể tiêu hóa thức ăn một cách hiệu quả.
9


Trong những trường hợp như vậy, họ có thể bị suy dinh dưỡng, táo bón, đầy hơi, ... Để
hỗ trợ tiêu hóa, các enzyme như papain được sử dụng bằng đường uống sau thức ăn để
tiêu hóa dễ dàng hơn.
Enzyme được sử dụng để hỗ trợ phân phối thuốc.
Một số loại thuốc buộc phải thâm nhập vào các mô sâu hơn để có tác dụng cao
hơn. Đối với điều này, một số enzyme được sử dụng cùng với thuốc ở dạng tiêm vào cơ
để giúp xâm nhập đúng cách vào các mô. Một trong những enzyme như vậy là
hyaluronidase.
b. Ứng dụng trong chẩn đoán bệnh
Hiện nay trong y học đã xuất hiện lĩnh vực mới gọi là chẩn đoán enzyme, có
nhiệm vụ:
- Phân tích xác định nồng độ cơ chất như glucose, cholesterol… với sự hỗ trợ của
enzyme.
- Xác định hoạt tính xúc tác của enzyme trong mẫu sinh vật.
- Xác định nồng độ cơ chất với sự hỗ trợ của thuốc thử enzyme đánh dấu.
- Dùng enzyme để định lượng các chất, phục vụ công việc xét nghiệm chẩn đốn
bệnh, ví dụ dùng để kiểm tra glucose nước tiểu rất nhạy.
- Dùng enzyme làm thuốc ví dụ protease làm thuốc tắc nghẽn tim mạch, tiêu mủ

vết thương, làm thông đường hơ hấp, chống viêm, làm thuốc tăng tiêu hóa protein, thành
phần của các loại thuốc dùng trong da liễu và mỹ phẩm…
Xét nghiệm phân tích: Bệnh nhân tiểu đường sử dụng các dải giấy được tẩm
enzyme aldohexose để quan sát lượng glucose của họ. Sự hiện diện của các enzyme ở
bất cứ nơi nào mà chúng không phải là quà tặng cũng có thể tạo điều kiện cho việc chẩn
đốn bệnh tật. Ví dụ, khi gan bị bệnh hoặc bị tổn thương, các enzyme sẽ rò rỉ vào máu.
Xét nghiệm máu để tìm các men này sẽ đảm bảo được tình trạng tổn thương gan.
Enzyme để chẩn đốn rối loạn
10


Các enzyme của gan, thận, cơ xương, tim,… rò rỉ vào máu trong các rối loạn liên
quan. Việc đo lượng protein tương ứng để biết sự hiện diện của người đó ở mức cao hay
thấp trong máu cho biết tình trạng rối loạn cụ thể. Đây là lý do tại sao điều quan trọng
là phải có các enzyme trong y học.
Ví dụ: Creatine kinase trị yếu cơ và chấn thương.
Tương tự, bằng cách sử dụng phản ứng chuỗi polymerase (PCR), chúng giúp
chẩn đoán các bệnh di truyền ở giai đoạn trước khi sinh cho các rối loạn như thiếu máu
hồng cầu hình liềm, bệnh Huntington, bệnh beta-thalassemia, v.v.
2.3. Ứng dụng trong sản xuất thuốc
Enzyme dược phẩm là chất xúc tác sinh học protein làm tăng tốc độ phản ứng
hóa học trong cơ thể sống. Enzyme dược phẩm có thể được sử dụng như một loại thuốc
với 2 đặc điểm quan trọng giúp chúng vượt trội so với tất cả các loại thuốc hóa học khác:
- Enzyme liên kết và hành động trên các mục tiêu của nó với ái lực và tính đặc
hiệu lớn.
- Enzyme là chất xúc tác và chuyển đổi nhiều phân tử mục tiêu thành các sản
phẩm mong muốn.
Hai tính năng này làm cho enzyme dược phẩm trở nên đặc biệt và mạnh hơn
thuốc bởi khả năng thực hiện hóa sinh trị liệu trong cơ thể mà các phân tử nhỏ không
thể:

- Amylase, Diastase and Pepsin: Dùng như chất hỗ trợ tiêu hóa.
- Beta Glucanase: Tiêu hóa chất xơ từ thực vật.
- Bromelain: Giảm sưng và đau.
- Papain: Enzyme Proteolytic được sử dụng như một chất chống viêm.
- Lactase: Được sử dụng để điều trị không dung nạp.
- Lactose Serratiopeptidase: Loại bỏ cục máu đông.
11


- Nattokinase: Hỗ trợ máu loãng hơn.
- Lysozyme: Tác nhân kháng khuẩn.
Enzyme có một vị trí quan trọng trong y dược. Đặc biệt là các phương pháp định
lượng và định tính enzyme trong hóa học lâm sàng và phịng thí nghiệm chẩn đốn. Ví
dụ như phân tích xác định nồng độ cơ chất như glucose, urea, cholesterol… với sự hỗ
trợ của enzyme, định lượng urea bằng enzyme urease. Bên cạnh đó, enzyme cịn được
dùng làm thuốc, chẳng hạn như sử dụng protease làm thuốc tắc nghẽn tim mạch, tiêu
mủ vết thương, làm thông đường hô hấp, chống viêm, làm thuốc tăng tiêu hóa protein,
thành phần của các loại thuốc dùng trong da liễu và mỹ phẩm.

Hình 2.1: Ứng dụng trong sản xuất thuốc chữa bệnh
Trong y học các protease cũng được dùng để sản xuất môi trường dinh dưỡng để
nuôi cấy vi sinh vật sản xuất ra kháng sinh, chất kháng độc… Ngồi ra người ta cịn
dùng enzyme protease để cô đặc và tinh chế các huyết thanh kháng độc để chữa bệnh.
Ngồi ra, có thể sử dụng amylase phối hợp với coenzyme A, cytochrome C, ATP,
carboxylase để chế thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh, phối hợp với enzyme
thủy phân để chữa bệnh thiếu enzyme tiêu hóa.
12


Enzyme dược phẩm còn giúp các nhà nghiên cứu phát triển các loại thuốc mới

như: thuốc trị bệnh Alzheimer, điều chế những loại thuốc chống dị ứng do thức ăn gây
nguy cơ chết người tiềm ẩn như đậu phộng, các loại hải sản hay một số phản ứng do
thuốc chống hoặc vết đốt của côn trùng.

13


CHƯƠNG 3: MỘT SỐ LOẠI ENZYME ĐIỂN HÌNH ĐƯỢC SỬ DỤNG
TRONG Y DƯỢC
3.1. Enzyme Amylase
Amylase là một loại enzyme rất cần thiết cho hệ tiêu hóa, thuộc nhóm enzyme
thủy phân. Alpha-amylase (α-amylase) là dạng chủ yếu của enzyme amylase, được tìm
thấy ở người và các động vật có vú khác, giúp thủy phân liên kết α của các
polysaccharide như tinh bột và glycogen, tạo ra những cơ chất đơn giản như glucose và
maltose. Alpha-amylase cũng có mặt trong các hạt thực vật sử dụng tinh bột như một
loại năng lượng dự trữ, trong vi khuẩn và trong chất tiết của một số loại nấm.
Ở người, enzyme amylase có trong nước bọt và trong dịch tiết của hệ tiêu hóa.
Amylase là một trong những enzyme có nhiều ứng dụng trong các ngành như công
nghiệp, nhiều lĩnh vực kinh tế khác, đặc biệt đối với ngành công nghiệp thực phẩm và y
dược.
3.1.1. Phân loại
a. α-Amylase
Các amylase (CAS 9014-71-5) (tên thay thế: 1,4-α- D -glucan glucanohydrolase;
glycogenase) là calci metalloenzymes. Trong sinh lý học của con người, cả amylase
nước bọt và tuyến tụy đều là α-amylase. Dạng α-amylase cũng được tìm thấy trong thực
vật, nấm (ascomycetes và basidiomycetes) và vi khuẩn (Bacillus).
Cơ chế tác dụng của α-Amylase: α-Amylase từ các nguồn khác nhau có nhiều
điềm rất giống nhau. α-Amylase có khả năng phân cắt các liên kết α-1,4-glucoside nằm
ở phía bên trong phân tử cơ chất (tinh bột hoặc glycogen) một cách ngẫu nhiên, không
theo một trật tự nào cả. α-Amylase không chỉ thủy phân hồ tinh bột mà nó thủy phân cả

hạt tinh bột nguyên song với tốc độ rất chậm. Quá trình thủy phân tinh bột bởi αAmylase là quá trình đa giai đoạn:
-

Ở giai đoạn đầu ( giai đoạn dextrin hóa ): Chỉ một số phân tử cơ chất bị thủy
phântạo thành một lượng lớn dextrin phân tử thấp (α-dextrin ), độ nhớt của hồ
tinh bột giảm nhanh( các amylose và amylopectin đều bị dịch hóa nhanh).
14


-

Sang giai đoạn 2 ( giai đoạn đường hóa ): Các dextrin phân tử thấp tạo thành bị
thủyphân tiếp tục tạo ra các tetra-trimaltose không cho màu với iodine.
Bằng cách hoạt động tại các vị trí ngẫu nhiên dọc theo chuỗi tinh bột, α-amylase

phá vỡ các saccharide chuỗi dài, cuối cùng thu được maltotriose và maltose từ amylose,
hoặc maltose, glucose và "giới hạn dextrin" từ amylopectin. Bởi vì nó có thể hoạt động
ở bất cứ đâu trên cơ chất, nên α-amylase có xu hướng hoạt động nhanh hơn beta và
gamma amylase. Ở động vật, nó là một enzyme tiêu hóa chính và độ pH tối ưu của nó
là 6,7 – 7. (Theo Effects of pH (Introduction to Enzymes)).
b. β-Amylase
Một dạng khác của amylase, β-amylase (tên thay thế: 1,4-α-D-glucan
maltohydrolase; glycogenase; saccharogen amylase) cũng được tổng hợp bởi vi khuẩn,
nấm và thực vật. Cả α-amylase và β-amylase đều có trong hạt; amylase hiện diện ở dạng
không hoạt động trước khi nảy mầm, trong khi đó α-amylase và protease xuất hiện khi
q trình nảy mầm bắt đầu. Nhiều vi khuẩn cũng sản xuất amylase để làm suy giảm tinh
bột ngoại bào. Các mô động vật khơng chứa - amylase, mặc dù nó có thể có trong các
vi sinh vật có trong đường tiêu hóa. Độ pH tối ưu cho-amylase là 4 - 5 (Theo Amylase,
Beta I.U.B.: 3.2.1.2 C.A.S.: 9000-91-3).
Cơ chế tác dụng của β-Amylase: β-Amylase là một enzyme ngoại bào

(exoenzyme). Tiến trình phân giải bắt đầu từ đầu không khử của các nhánh ngoài cùng
cơ chất. β-Amylase phân cắt các liên kết α-1,4glucoside nhưng khi gặp liên kết α-1,4
glucoside đứng kế cận liên kết α-1,6glucoside thì nó sẽ ngừng tác dụng. Phần
polysaccharide cịn lại là dextrin phân tử lớn có chứa rất nhiều liên kết α-1,6 glucoside
và được gọi là β-dextrin. Hoạt động từ đầu khơng khử, beta- amylase xúc tác q trình
thủy phân liên kết glycosid thứ hai, tách ra hai đơn vị glucose (maltose) tại một thời
điểm. Trong q trình chín của trái cây, beta- amylase phá vỡ tinh bột thành maltose,
dẫn đến hương vị ngọt ngào của trái cây chín.
c. γ-Amylase
γ-Amylase (tên thay thế: glucan 1,4-α-glucosidase; amyloglucosidase; exo -1,4α-glucosidase;

glucoamylase;

lysosomal
15

α-glucosidase;

1,4-α-

D

-glucan


glucohydrolase) có các liên kết glycosid, cũng như liên kết glycosidic cuối cùng ở đầu
không khử amylose và amylopectin, thu được glucose. γ-Amylase có độ pH tối ưu acid
nhất trong tất cả các amylase vì nó hoạt động mạnh nhất xung quanh pH=3.
Cơ chế tác dụng của γ-Amylase: γ-Amylase có thể giải phóng ra β-D-glucose
bằng cách thuỷ phân lặp lại nhiều lần các liên kết α-1,4 của mạch α-glucan từ đầu không

khử, chúng cũng thuỷ phân được các liên kết α-1,6 và α-1,3 nhưng rất chậm (10 - 30
lần).
3.1.2. Vai trị của enzyme Amylase trong y dược
Amylase cũng có các ứng dụng y tế trong việc sử dụng liệu pháp thay thế enzyme
tuyến tụy (PERT). Nó là một trong những thành phần trong Sollpura (liprotamase) để
giúp phân hủy saccharide thành các loại đường đơn giản (Theo “Sollpura”, Anthera
Pharmaceuticals).
Enzyme Amylase được sử dụng để phối hợp với coenzyme A, cytocrom C, ATP,
carboxylase để điều chế thuốc điều trị bệnh tim mạch, bệnh thần kinh. Mặt khác, amylase
phối hợp với enzyme thủy phân để chữa bệnh thiếu enzyme đường tiêu hóa. Amylase
của vi khuẩn cho đến nay có ưu điểm là bền hơn trong môi trường acid của dạ dày so
với amylase thu nhận từ động vật và vi nấm. Amylase lấy từ nguồn vi khuẩn Bacillus
subtilis được dùng để bào chế thuốc giúp tăng cường tiêu hóa trong trường hợp ăn khó
tiêu.
Việc bổ sung các enzyme tiêu hóa cho những người bị bệnh tiêu hóa mãn tính
khác nhau đã có từ rất lâu. Người bị xơ nang có thể dùng enzyme tuyến tụy để chuyển
hóa protein, chất béo, và các chất dinh dưỡng khác mà họ khơng thể tự tiêu hóa. Bệnh
nhân bị viêm tụy mãn tính có thể sử dụng enzyme để giúp tiêu hóa chất béo. Nhưng có
bằng chứng cho thấy cho thấy rằng ngay cả khi bạn không bị thiếu hụt enzyme cụ thể,
việc bổ sung với các enzyme tiêu hóa hữu ích cũng sẽ có ích đối với cơ thể.
3.2. Enzyme Protease
3.2.1. Khái niệm và đặc tính
16


Enzyme Protease là một loại enzyme có bản chất là protein được sinh vật tổng
hợp nên, tham gia vào các phản ứng hóa sinh học. Enzyme Protease có những đặc tính:
Được tạo ra trong tế bào sinh vật, khơng độc hại, thân thiện với môi trường.
Tham gia phản ứng cả trong tế bào sống và cả khi được tách khỏi tế bào sống.
Có thể tham gia xúc tác các phản ứng trong và ngoài cơ thể từ giai đoạn đầu đến

giai đoạn cuối giải phóng hồn tồn năng lượng dự trữ trong các hợp chất hóa học. Trong
chuỗi chuyển hóa hở hay chuỗi chuyển hóa khép kín, sản phẩm của phản ứng trước là
cơ chất cho phản ứng sau.
Có thể được thực hiện một phản ứng: xảy ra ngoài tế bào (như trong ống nghiệm).
Phản ứng enzyme tiêu hao năng lượng rất ít, hiệu suất và tốc độ cao.
Có tính chọn lọc cao.
Chịu sự điều khiển bởi gen và các điều kiện phản ứng.
Protease là chất xúc tác thủy phân protein tạo thành những phân tử thấp và các
amino acid. Chúng khơng chỉ có ý nghĩa cho q trình sinh trưởng, sinh sản của mọi
sinh vật mà cịn đóng vai trị rất quan trọng trong cơng nghệ chế biến thực phẩm, trong
y học, trong công nghệ gen và bảo vệ môi trường.
Protease là một trong những enzyme được ứng dụng rất nhiều trong mọi lĩnh vực.
Đặc biệt là công nghiệp thực phẩm, protease đã có những đóng góp rất to lớn trong việc
phục vụ và nâng cao đời sống của con người. Hiện nay trên thế giới, công nghệ thu nhận
protease từ vi sinh vật hiện còn đang phát triển, tìm tịi nghiên cứu về khả năng ứng
dụng vơ vàn của enzyme protease.
3.2.2. Lịch sử
Thế kỷ XVIII, nhà khoa học Pháp là Reaunur đã làm thí nghiệm rất đơn giản và
đã phát hiện dịch dạ dày của chim ăn thịt tiêu hóa được thịt.
Năm 1857, Corvisart tách trypsine từ dịch tụy là protease đầu tiên thu nhận được
dàng chế phẩm, trong chế phẩm còn lẫn nhiều protein.
17


Năm 1862, Danilevxki dùng phương pháp hấp phụ trên colondion tách được
trypsine với amylase tụy tạng. Phương pháp này có ý nghĩa rất lớn trong nghiên cứu tinh
chế enzyme và protein.
Năm 1872, Hommarsten đã tách được chế phẩm chymotrysine.
Năm 1874, Group-Besanez công bố đã nhận được protease từ hạt của một loại
đậu.

Năm 1889, Wurtz nêu lên rằng các phần khác nhau của cây đu đủ, có chứa
protease, khi dùng cồn để kết tủa sẽ thu nhận một chế phẩm không tinh khiết gọi là
papain.
3.2.3. Cấu tạo
Enzyme protease là enzyme thủy phân các liên kết peptide (-CO-NH-) trong phân
tử protein giải phóng các acid amin, pepton hoặc dittripepton.

Hình 3.1: Cấu tạo enzyme protease
Cấu trúc bậc bốn của phân tử protein ảnh hưởng đến quá trình phân giải cơ chất
dưới tác dụng của các protease. Dạng monomer và dimer của cơ chất dễ phân giải hơn
dạng tetramer.
18


Protease cần thiết cho các sinh vật sống, rất đa dạng về chức năng từ mức độ tế
bào, cơ quan đến cơ thể nên được phân bố rất rộng rãi trên nhiều đối tượng từ vi sinh
vật (vi khuẩn, nấm và virus) đến thực vật (đu đủ, dứa…) và động vật (gan, dạ dày bê…).
So với protease động vật và thực vật, protease vi sinh vật có những đặc điểm khác biệt.
Trước hết hệ protease vi sinh vật là một hệ thống rất phức tạp bao gồm nhiều enzyme
rất giống nhau về cấu trúc, khối lượng và hình dạng phân tử nên rất khó tách ra dưới
dạng tinh thể đồng nhất. Cũng do là phức hệ gồm nhiều enzyme khác nhau nên protease
vi sinh vật thường có tính đặc hiệu rộng rãi cho sản phẩm thuỷ phân triệt để và đa dạng.
Cơ chế hoạt động: Trung tâm hoạt động của các protease vi sinh vật có khác
nhau nhưng chúng đều xúc tác cho phản ứng thủy phân liên kết peptide theo cơ chế
chung như sau:
E + S → ES → ES’ + P1 → E + P2
Trong đó:
E: enzyme, S: cơ chất, ES: phức chất enzyme – cơ chất, ES’: phức chất trung
gian enzyme – cơ chất acyl hóa, P1: sản phẩm đầu tiên của chuỗi phản ứng ( nhóm amin
tự do mới được tạo thành), P2: sản phẩm thứ hai của chuỗi phản ứng ( nhóm carboxyl

tự do mới được tạo thành).
3.2.4. Phân loại
Protease (peptidase) thuộc phân lớp 4 của lớp thứ 3 (E.C.3.4)

19


Hình 2.2: Sơ đồ phân loại protease
Với enzyme protease thì có nhiều cách phân loại nhưng ta chỉ dựa vào hai đặc
điểm sau để phân loại chúng: Dựa vào vị trí tác dụng của protease lên các peptide trong
phân tử protein, người ta chia protease làm 2 nhóm chính:
a. Exopeptidase:
Dựa vào vị trí tác động trên mạch polypeptide, được phân thành 2 loại:
Amino peptidase: xúc tác thuỷ phân liên kết peptide ở đầu N tự do của chuỗi poly
peptide để giải phóng ra một amino acid, một dipeptide hoặc một tripeptide.
Carboxy peptidase: xúc tác thuỷ phân liên kết peptide ở đầu C của chuỗi poly
peptide và giải phóng ra một amino acid hoặc một dipeptide.
b. Endo peptidase:
Dựa vào động lực học của cơ chế xúc tác được chia thành 4 nhóm:
Serin proteinase: là những proteinase chứa nhóm –OH của gốc serine trong trung
tâm hoạt động và có vai trị đặc biệt quan trọng đối với hoạt động xúc tác của enzyme.
20