Chuyên đề enzym vi sinh vật

Bài điều kiện môn enzym vi sinh vật – HV. Nguyễn Thị Hồng. k180391
BÀI ĐIỀU KIỆN CHUYÊN ĐỀ ENZYM VI SINH VẬT
Câu 1. Các enzyme VSV thường là các enzyme cảm ứng, hãy giải
thích cơ chế của hiện tượng trên.
Trả lời
Người ta thấy rằng nếu trong điều kiện môi trường dinh dưỡng thông thường
thì vi sinh vật chỉ tổng hợp một lượng enzym vừa đủ cho quá trinh sinh trưởng của
chúng. Nhưng nếu tăng hàm lượng một số chất nào đó thì lượng enzym tổng hợp ra
tăng mạnh. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng cảm ứng tổng hợp enzym, các
chất cảm ứng thường là cơ chất của enzym và enzym đó được gọi là enzym cảm
ứng.
Cơ chế của hiện tượng trên là: khi có mặt các chất cảm ứng thì chất đó hay sản
phẩm phân giải của nó sẽ kìm hãm hoặc làm yếu tác dụng kìm toả của chất kìm
hãm nhằm bảo đảm khả năng sinh tổng hợp enzyme đã cho không bị cản trở. Chất
cảm ứng tổng hợp enzyme cho thêm vào môi trường nuôi thường là cơ chất tương
ứng của enzyme cần tổng hợp.
Câu 2. Hãy giải thích tại sao trong thiên nhiên sự phân giải các phân tử sinh
học (VD: protein) lại xảy ra triệt để (cellulose có thể bị khoáng hóa hoàn toàn)
mà trong phòng thí nghiệm điều này không xảy ra.
Trả lời
Enzym là sản phẩm của cơ thể sống, chúng có bản chất protein và không ổn định.
Hoạt tính của enzym phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là nhiệt độ, pH, các kim
loại nặng, các chất cảm ứng…. Ngoài tự nhiên, quá trình phân giải các chất như
protein, cellulozo… nhờ enzym vi sinh vật diễn ra một cách triệt để là do các điều
kiện nhiệt độ, pH, hàm lượng các chất dinh dưỡng đều tối ưu cho hoạt động sinh
enzym và hoạt động phân giải của enzym. Còn trong phòng thí nghiệm, khó có thể
tạo môi trường dinh dưỡng có đủ thành phần và hàm lượng như môi trường tự
nhiên, khó có thể điều chỉnh các yếu tố nhiệt độ, pH thích hợp cho hoạt động của vi
1
Bài điều kiện môn enzym vi sinh vật – HV. Nguyễn Thị Hồng. k180391
sinh vật và hoạt động của enzym. Chính vì vậy, quá trình phân giải trong điều kiện

phòng thí nghiệm là không hoàn toàn.
Câu 3. Để thủy phân các phân tử sinh học thu các sản phẩm thủy phân người
ta không sử dụng trực tiếp vi sinh vật sinh enzyme mà phải dùng enzyme của nó,
còn để phân giải các phân tử sinh học trong tự nhiên làm sạch môi trường người ta
thường sử dụng vi sinh vật sinh enzyme nhiều hơn là dùng chế phẩm enzyme. Hãy
giải thích.
Trả lời
- Enzim là chất xúc tác có hoạt tính cao nên khi phân giải các phân tử sinh học thì
sử dụng. Tuy nhiên, ta không nên dùng vsv sinh enzim trong trường hợp này vì nếu
dùng thì chúng cần một lượng chất dinh dưỡng phù hợp để nuôi chúng, mà các
phản ứng trên thường diễn ra nhanh , chỉ là phản ứng nhỏ trong các phòng thí
nghiệm (hoặc trong môi trường công nghiệp thì cũng vẫn nhỏ hơn trong mội trường
sống nói chung ) ,hơn nữa, trong môi trường không thích hợp nên vsv sẽ
chết( trong môi trường có thể có axit HCl...)
- Trong xử lí môi trường thì cần làm lâu dài và trên qui mô lớn nên nếu sử dụng vsv
thì chúng có mt sống thích hợp với từng loại có thể sinh ra enzim cũng như tự sinh
sản tạo thế hệ saùcon nếu sử dụng trực tiếp enzim thì không đủ đáp ứng nhu cầu và
khi có phát sinh rác mới thì không thể sử lí được.
- Mỗi loại chất thì sẽ có một loại enzim riêng xúc tác, ta có thể thả nhiều loại vsv
chứ không thể cùng lúc tách chiết đủ lượng enzim
Câu 4. Tại sao trong một số môi trường nuôi cấy vi sinh vật sinh các enzyme
phân giải cacbohydrat nếu bổ sung các loại đường đơn vào thì quá trình sinh
tổng hợp enzyme bị giảm thiểu.
Trả lời
Hiện tượng này được lý giải là sự chất ức chế dinh dưỡng của các đường đơn. khi
có mặt đường đơn, đặc biệt glucozo, hiệu quả của các chất cảm ứng bị kìm hãm.
2
Bài điều kiện môn enzym vi sinh vật – HV. Nguyễn Thị Hồng. k180391
hiện diện của glucose mà trong đó carbohydrate này có thể làm ngừng sản xuất các
enzyme cần thiết cho sự chuyển hóa của các hợp chất liên quan và không liên quan

(hiệu ứng glucose). Sự ức chế dị hóa glucose có thể là rất mạnh và thường kìm hãm
hiệu quả của chất cảm ứng. Vấn đề này có thể được giải quyết về mặt di truyền
bằng cách chọn lọc các thể đột biến chống lại hiện tượng này. Các đột biến có thể
chọn lọc dễ dàng từ môi trường nuôi cấy chứa glucose và cơ chất của enzyme cần
thiết, ví dụ: hỗn hợp glucose/aspartate cho phép chọn lọc các dòng sản xuất
aspartate không bị ức chế glucose (aspartate được cung cấp ở đây chỉ là nguồn
nitrogen). Sản xuất penicillin G amidase trong E. coli được tăng lên nhiều lần bằng
cách chọn lọc các đột biến có khả năng sinh trưởng trên amide như là một nguồn
nitrogen duy nhất trong sự hiện diện của glucose. Kết quả tạo ra các dòng vi khuẩn
có khả năng sản xuất mạnh và không dễ bị ức chế bởi glucose. Sử dụng dạng đồng
đẳng của glucose, 2- deoxyglucose, cũng là một phương thức hiệu quả để chọn lọc
các đột biến không có ức chế glucose.
Câu 5. Người ta thấy nếu nấu chín tinh bột thì nó dễ bị phân giải hơn, nhưng
nếu nấu chín thịt thì thịt lại khó bị phân giải hơn.
Trả lời
Khi nấu chín tinh bột nó dễ bị phân giải hơn vì: bình thường tinh bột sống ở
dạng hạt, các mạch bện chặt với nhau, hơn nữa hạt tinh bột sống không ngậm nước.
Khi nấu chín, hạt tinh bột trương nở, ngậm nước, các mạch tinh bột duỗi thẳng. Tạo
điều kiện thuận lợi cho enzym hoạt động phân giải.
Protein khi nấu chín, hàm lượng nước bị giảm, protein bị đông tụ, khó phân
giải. hơn nữa dưới tác động của nhiệt độ, protein cũng dễ bị thuỷ phân để tạo ra
lượng nhỏ axit amin, chính những aa này gây ức chế dinh dưỡng cho các enzym
phân giải, và làm cho quá trình phân giải protein chín trở nên khó khăn. Đồng thời
khi nếu chín protein, lượng lớn các vi sinh vật phân giải protein nằm trong khối
protein đó bị chết, đây cũng là yếu tố làm chậm quá trình phân giải.
3
Bài điều kiện môn enzym vi sinh vật – HV. Nguyễn Thị Hồng. k180391
Câu 6. Khi cải tạo chủng bằng phương pháp đột biến chủng để nâng cao
hoạt tính enzyme, đôi khi người ta thấy có sự đột biến ở chính gen mã hóa protein
enzyme, nhưng đa phần người ta không thấy sự thay đổi này nhưng hoạt tính

enzyme vẫn được cải thiện. Hãy giải thích.
Trả lời
Đột biến là phương pháp hay được dùng nhất nhằm để nâng cao hoạt tính enzym.
Cơ chế nâng hoạt tính do đột biến là:
-Tạo những đột biến bị giảm khả năng sinh tổng hợp repressor hoặc tổng hợp
repressor có ái lực thấp với gene opertor.
-Tạo những đột biến tổng hợp enzyme có cấu trúc bậc 1 thay đổi do đó có thể giảm
độ thay đổi với kiểu kìm hãm theo cơ chế liên hệ ngược.
Nếu sự thay đổi cấu trúc bậc 1 xảy ra ở vùng trung tâm hoạt động hoặc ở gần đó thì
có thể làm thay đổi rõ rệt hoạt tính của enzyme.
-Gây đột biến ở đoạn gene hoạt hóa promotor để làm tăng áp lực của nó đối với
ARN-polymerase do đó làm tăng tốc độ sao chép mã…
Hiện tượng đột biến thường liên hệ với sự thay đổi một gene, chẳng hạn bị “lồi”
một bazo khi tái tạo phân tử ADN.
Để tạo một đột biến gene có thể dùng tác nhân vật lý (tia tử ngoại, tia phóng xạ)
hay hóa học (các hóa chất) tác dụng lên tế bào sinh vật.
Do đó, đôi khi các đột biến không trực tiếp làm biến đổi gen mã hoá protein enzym
nhưng hoạt tính enzym vẫn được nâng cao.
4