Bài 10: Ứng dụng và triển vọng của công nghệ enzyme

Hướng dẫn giải

Người ta có thể tái sử dụng enzyme bằng cách cố định enzyme. Enzyme có thể được cố định trong các hạt vi nang hoặc được hấp phụ, gắn trên các giá thể bằng các liên kết khác nhau, nhờ đó, enzyme vẫn giữ được hoạt tính xúc tác nhưng thường không hòa tan vào dung dịch có chứa cơ chất giúp enzyme được tái sử dụng nhiều lần.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

- Ưu điểm của chế phẩm enzyme tự do: Các enzyme trong chế phẩm tự do tiếp xúc với cơ chất, không bị giới hạn không gian, do vậy, chúng thể hiện được đầy đủ hoạt tính của mình.

- Nhược điểm: Các enzyme tự do rất dễ bị biến tính bởi các điều kiện môi trường (nhiệt độ, pH, các chất ức chế,…).

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Một số chế phẩm enzyme được dùng trong công nghiệp chế biến thực phẩm:

- Chế phẩm enzyme alpha – amylase từ Bacillius stearothermophilus được sử dụng để thủy phân tinh bột ăn để sản xuất maltodextrin và chất ngọt carbohydrate dinh dưỡng.

- Chế phẩm enzyme urease từ Lactobacillus fermentum được sử dụng để sản xuất rượu vang.

- Chế phẩm protease được sử dụng để giảm thời gian trộn, giảm độ đặc và tạo độ đồng đều của bột, điều chỉnh độ bền gluten trong bánh mì và cải thiện kết cấu, hương vị trong các loại bánh mì, thực phẩm nướng, bánh quy giòn và bánh quế.

- Chế phẩm enzyme lipase từ Rhizopus niveus  được sử dụng để cải thiện hương vị, cấu trúc và độ mềm đặc trưng của phô mai.

- Chế phẩm protein thực vật như bromelain, ficin và papain được dùng để sản xuất bia.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

- Kĩ thuật cố định enzyme (a), (b) thuộc loại cố định trong vi nang.

- Kĩ thuật cố định enzyme (c), (d), (e) thuộc loại gắn trên giá thể bằng liên kết khác nhau.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

- Ưu điểm: Giảm chi phí tinh sạch enzyme, giảm thiểu sự biến tính của enzyme do tác động của môi trường.

- Hạn chế:

+ Cơ chất cần phải đi qua màng tế bào để vào bên trong tế bào và sản phẩm cần phải đi qua màng tế bào để ra ngoài môi trường dẫn đến tộc độ phản ứng enzyme bị chậm lại.

+ Việc duy trì sinh trưởng của tế bào trong môi trường cũng gặp khó khăn đối với các vi sinh vật sống trong điều kiện khắc nghiệt.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Các enzyme được sử dụng trong quy trình sản xuất syrup HFCS thực hiện xúc tác các phản ứng tương ứng trong quy trình là:

- Enzyme nhóm amylase xúc tác cho phản ứng thủy phân tinh bột ngô thành glucose.

- Enzyme glucose isomerase xúc tác cho phản ứng chuyển glucose thành fructose.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Bước trong quy trình tạo dòng DNA tái tổ hợp	Loại enzyme được sử dụng	Vai trò xúc tác của enzyme
Bước (1): Tách chiết hoặc tổng hợp DNA đích	Enzyme lysozyme, cellulase, protease	Có tác dụng phá vỡ thành, màng tế bào để thu vật liệu di truyền
	Enzyme DNA polymerase	Dùng để xúc tác quá trình lắp các nucleotide vào mạch DNA trong tổng hợp hóa học hoặc nhân DNA bằng PCR.
Bước (2): Cắt giới hạn vector (thể truyền) và DNA đích bằng cùng 1 loại enzyme	Enzyme cắt giới hạn restriction	Có tác dụng cắt DNA tại những đoạn trình tự nhất định mà chúng nhận biết
Bước (3): Ghép nối vector và đoạn DNA đích đã được cắt giới hạn bằng enzyme nối để tạo DNA tái tổ hợp	Enzyme nối ligase	Có tác dụng nối đoạn DNA đích vào vector chuyển gen để tạo DNA tái tổ hợp
Bước (5): Sàng lọc, tuyển chọn dòng tế bào chủ mang vector tái tổ hợp	Enzyme beta – galactosidase	Sàng lọc, tuyển chọn dòng tế bào chủ mang vector tái tổ hợp

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Ngành công nghệ enzyme trong tương lai sẽ tập trung vào các lĩnh vực như:

- Sử dụng công nghệ gene để cải biến các đặc tính của các enzyme cho phù hợp với các ứng dụng các nhau, nâng cao hiệu quả xúc tác của enzyme.

- Tìm kiếm các enzyme mới từ các vi sinh vật sống trong điều kiện khắc nghiệt nhờ công nghệ phân tích hệ gene.

- Phát triển kĩ thuật mới trong ứng dụng các loại chế phẩm enzyme nhằm loại bỏ các hạn chế của các loại chế phẩm enzyme hiện nay (enzyme tự do, enzyme cố định và enzyme trong tế bào).

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

Enzyme được dùng trong các ứng dụng của ngành y dược với những vai trò như:

- Dùng để sản xuất thuốc. Ví dụ: penicillin acylase dùng để sản xuất 6-amino penicillanic acid.

- Dùng để làm chất chỉ thị, chẩn đoán bệnh. Ví dụ: Creatine kinase dùng để chẩn đoán cơn đau tim,…

- Dùng để hỗ trợ tăng hiệu quả của thuốc. Ví dụ: Hyaluronidase được tăng tính dẫn thuốc, làm thuốc hấp thụ sâu vào mô cơ thể,…

- Dùng để làm thuốc trị liệu. Ví dụ: Trypsin được sử dụng để chống viêm, chống phù nề, sưng tấy,…

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)

Hướng dẫn giải

- Cơ chất A được chuyển hóa thành sản phẩm B nhờ các enzyme-1, enzyme-2 và enzyme-3 trong tế bào.

- Sự hỗ trợ từ tế bào đối với hoạt động của enzyme: Sự hoạt động của enzyme-2 cần có các tiền chất hoặc coenzyme từ chu trình trao đổi chất của tế bào.

(Trả lời bởi Nguyễn Quốc Đạt)