công nghệ enzyme - tổng quan về enzyme

1
CHÖÔNG 2
2
Tài liệu tham khảo
1. Hóa sinh công nghiệp- Lê Ngọc Tú
2. Công nghệ enzyme- Đặng Thị Thu
3. Công nghệ enzyme- Nguyễn Trọng Cẩn
4. Các tài liệu hóa sinh
5. Động học các quá trình xúc tác sinh học- Trần
Đình Toại
6. Food enzymes- Dominic .W.S. Wong
7. Biotechnology, volume 9- G.Reed and T.W.
Nagodawithana
8. Food biotecnology- R.D. King and P.S.J.
Cheetham
3
Đề tài seminar
•
Protease và ứng dụng
•
Amylase và ứng dụng
•
Cellulase, pectinase và ứng dụng
•
Lipase
•
Enzyme trong ngành bánh kẹo
•
Enzyme trong chế biến rau quả
•
Enzyme trong ngành rượu bia

•
Enzyme trong ngành bột, đường
•
Enzyme trong ngành thịt, cá
•
Enzyme trong ngành sữa
Ngày báo cáo:
Chủ nhật, 30/08/2008
Chủ nhật, 30/08/2008
4
CHẤT XÚC TÁC
CHẤT XÚC TÁC
-
Thay đổi tốc độ phản ứng: dương, âm
-
Giúp chuyển hóa lượng lớn chất phản ứng
-
Tỉ lệ chất phản ứng: chất xúc tác lớn
-
Sau phản ứng: không đi vào sản phẩm cuối,
không biến đổi, không thay đổi số lượng
H
H
2
2
+ O
+ O
2
2





H
H
2
2
O
O
platine
platine
Đường bốc cháy, không
Đường bốc cháy, không
caramel hóa, khi rắc lên
caramel hóa, khi rắc lên
1 ít tàn thuốc lá (một số
1 ít tàn thuốc lá (một số
muối, oxit vô cơ)
muối, oxit vô cơ)
5
ENZYME- Khái niệm
ENZYME- Khái niệm
•
Chất xúc tác sinh học
Chất xúc tác sinh học
-
Do sinh vật tổng hợp
Do sinh vật tổng hợp
-
Xúc tác phản ứng trong cơ thể

Xúc tác phản ứng trong cơ thể
•
Đặc tính
Đặc tính
:
:
-
Cường lực cao: 1g pepsin, 5kg protein trứng
Cường lực cao: 1g pepsin, 5kg protein trứng
(2h), 1
(2h), 1
β
β
-amylase, 4000
-amylase, 4000
glucoside
glucoside
-
Đặc hiệu
Đặc hiệu
-
Xúc tác mềm= điều kiện bình thường: 30-50
Xúc tác mềm= điều kiện bình thường: 30-50
0
0
C,
C,
pH trung tính, áp suất thường. . . .
pH trung tính, áp suất thường. . . .
•

Bản chất
Bản chất
:
:
chủ yếu là protein
chủ yếu là protein
6
Amylase
Amylase
7
Back
Back
8
TÍNH ĐẶC HIỆU
TÍNH ĐẶC HIỆU
Chuyển hóa
Chuyển hóa
1 hoặc 1 số ít cơ chất
1 hoặc 1 số ít cơ chất


không tạo
không tạo
sản phẩm phụ
sản phẩm phụ
Tuyệt đối: 1 cơ chất nhất đònh, vd urease
Tương đối= đặc hiệu liên kết hóa học: lipase:
liên kết ester
Đặc hiệu nhóm= đặc hiệu liên kết + điều kiện
Carboxypeptidase: peptide gần –COOH tự do

Đặc hiệu quang học: 1 trong 2 đồng phân, L
hoặc D, cis hoặc trans
Đặc hiệu môi trường: chymoptrypsin, trypsin
9
BẢN CHẤT ENZYME-
BẢN CHẤT ENZYME- Protein
phân tử lượng lớn: 20-1000kDa  không qua được
màng bán thấm
•
Cầu tan trong nước
•
Có cấu trúc bậc 4 Dễ bò biến tính mất hoạt
tính: nhiệt, acid, kiềm, kim loại năng. . .
•
Lưỡng tính: âm, dương, trung hòa tùy pH
Catalase
Catalase
10
Enzyme
ENZYME 2 CẤU TỬ
ENZYME 2 CẤU TỬ
= ENZYME PHỨC TẠP
= PROTEIN + PHI
PROTEIN (Coenzyme:
kim loại, vitamine. . .)
ENZYME 1 CẤU TỬ
ENZYME 1 CẤU TỬ
= ENZYME ĐƠN GIẢN
= CHỈ CÓ PROTEIN
amylase

amylase
11
GỌI TÊN
GỌI TÊN
•
TÊN THÔNG THƯỜNG: amylase, bromelin
•
TÊN THƯƠNG MẠI: vd: neutrase là emzyme
dùng trong sx bia của hãng Novo Đan Mạch
•
THEO QUI ƯỚC QUỐC TẾ
-
Phần 1: tên cơ chất đặc hiệu
-
Phần 2: kiểu phản ứng enzyme xúc tác
-
Phần 3: đuôi “ase”
Vd: alcohol dehydrogenase= enzyme xúc tác
phản ứng làm mất H của rượu
12
PHÂN LOẠI
PHÂN LOẠI
LỚP
LỚP
(
(
class
class
)
)

LỚP PHỤ
LỚP PHỤ
(subclass)
(subclass)
NHÓM
NHÓM
(section)
(section)
cùng tính chất đặc trưng
cho phản ứng do enzyme
xúc tác. 6 lớp
cùng lớp nhưng tác động
lên nhóm chức hoặc liên
kết khác
cùng lớp phụ, cơ chất khác
13
6 LỚP ENZYME
6 LỚP ENZYME
•
EC 1: Oxyreductase: oxi hóa khử
•
EC 2: Transferase: chuyển nhóm chức
•
EC 3: Hydrolase: thủy phân
•
EC 4: Lyase: tách nhóm chức không cần
nước
•
EC 5: isomerase: đồng phân hóa
•

EC 6: ligase: tạo liên kết có ATP tham gia
14
OXYREDUCTASE: oxi hóa khử
Có 4 nhóm
•
Dehydrogenase:
Dehydrogenase:
-
Tách H trực tiếp từ cơ chất
-
Có các coenzyme: NAD
+
, NADP
+
, . . .
-
Có vai trò trong sinh tổng hợp
-
Vd: alcohol dehydrogenase, chuyển rượu thành
aldehyd
CH
3
CH
2
OH + NAD
+
 CH
3
CHO + H
+

Oxidase
Oxidase
-
Chuyển e
-
đến Oxi oxi có khả năng kết hợp với
proton
-
Vd: Cytocrom C oxydase xúc tác
4 ferrocytocrom C + O
2
+ 4H
+
 4 ferrocytocrom C + H
2
O
15
Oxygenase
Oxygenase
-
Xúc tác phản ứng kết hợp oxi vào hợp chất hữu
cơ
-
Gồm oxygenase (kết hợp O
2
)

và hydroxylase
(kết hợp OH)
Peroxydase

Peroxydase
-
Xúc tác oxi hóa các chất hữu cơ khi có H
2
O
2
-
Điển hình là catalase, giải độc H
2
O
2
cho cơ thể
-
Vd: catalase
H
2
O
2
+ H
2
O
2
 O
2
+ 2H
2
O
OXYREDUCTASE: oxi hóa khử
16
Xúc tác chuyển các gốc, nhóm từ chất này

sang chất khác. Tùy bản chất nhóm
•
Acyl-transferase:
Acyl-transferase: chuyển nhóm acyl, quan
trọng trong trao đổi chất
•
Glucozyl-transferase:
Glucozyl-transferase: chuyển gốc đường
•
Amino-transferase:
Amino-transferase: chuyển amin từ acid
amin sang α-ketoacid acid amin mới
•
Phospho-transferase (kinase):
Phospho-transferase (kinase): chuyển gốc
phosphat từ ATP đến –OH của alcohol hoặc
đường
TRANSFERASE
17
Xúc tác phản ứng thủy phân, luôn có nước
tham gia
Không cần coenzyme
Quan trọng trong quá trình tiêu hóa
-
Peptihydrolase: thủy phân liên kết peptide
-
Lipase (esterase): thủy phân liên kết ester
trong dầu mỡ
-
Glycoside hydrolase: thủy phân glucoside

trong tinh bột, cellulose
HYDROLASE
18
Lyase
•
Tách nhóm chức không cần nước
•
Ví dụ: pyruvat-decarboxylase, loại CO
2
khỏi
pyruvat  Acetaldehyd
-
Xảy ra trong quá trình lên men rượu
CH
3
COCOO
-
 CH
3
CHO + CO
2
isomerase
Đồng phân hóa hình học, quang học,
chuyển vò nội phân
Ví dụ: Glucoisomerase chuyển glucose
thành fructose
19
Ligase
Xúc tác tổng hợp các
chất hữu cơ

Ví dụ:
Pyruvat-carboxylase
chuyển C đến acid
pyruvic và tạo thành
oxaloacetic
Trong chu trình krebs
quan trong trong trao
đổi chất
20
CƠ CHẾ PHẢN ỨNG
Làm giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng
Ví dụ:
H
2
O
2
 H
2
O + O
2
- Năng lượng hoạt hóa: 18 kcal/mol
- Có xúc tác hóa học platin: 11,7 kcal/mol
-
Có enzyme: 5,5 kcal/mol
Năng lượng hoạt hóa giảm

tốc độ phản ứng
tăng lên
21
22

3 giai đoạn
CƠ CHẾ PHẢN ỨNG
E + S ES P + E
Giai đoạn 1:
- Enzyme kết hợp
với cơ chất bằng
liên kết yếu
- Tạo phức
enzyme-cơ chất
(ES)
- Xảy ra nhanh, cần
ít năng lượng
Giai đoạn 2:
-
Biến đổi cơ chất
-
Kéo căng
 đứt liên kết
đồng hóa trò
Giai đoạn 3:
-
Tạo sản phẩm
(P)
-
Giải phóng E
tự do
23
TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG
TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG
•

Là một phần rất nhỏ của phân tử enzyme
•
Gồm:
-
Tâm xúc tác
Tâm xúc tác: tham gia vào hoạt động
xúc
xúc
tác
tác
-
Miền xúc tác
Miền xúc tác: tham gia tạo liên kết với cơ
chất
24
TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG
TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG
•
Tâm hoạt động có thể là:
- Các nhóm chức của phần protein
- Các nhóm ngoại
•
Các nhóm tạo tâm hoạt động xa nhau trong
mạch peptide nhưng gần về không gian. Đủ
gần để tương tác
25