Tài liệu Sinh tong hop aa

Đề tài: SINH TỔNG HỢP AXIT AMIN Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Bích Lam Sinh viên thực hiện: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Phạm Anh Khoa Nguyễn Thanh Lợi Nguyễn Lê Thành Minh Nguyễn Văn Phụng Nguyễn Đăng Trường Bùuøi Thanh Nhöït Nguyeãn Thanh Huy Thời gian thực hiện: 10 ngày Lớp: HC07TP 60701149 60701390 60701466 60701855 60702715 60701738 60701968 1-Khái niệm: Axit amin là cấu tử thành phần cấu tạo nên phân tử protein. Khoảng 20 axit amin tham gia trong cấu tạo protein. Axit amin là chất mả cơ thể hấp thu dễ dàng trực tiếp Cơ thể cũng có thể tổng hợp axit amin. Nhưng các loại axit amin “không thay thế” thì ko thể tổng hợp được. Hoặc được nhưng rất ít Con người phải sử dụng axit amin từ thức ăn giàu protein có nguồn gốc động vật. Ở thực vật protein không thay thế ít hơn Thiếu 1 số axit amin hay 1 số axit amin nào đó cũng có thể dẫn đến trạng thái bệnh cho cơ thể, suy giảm tình trạng sức khoẻ Do nhu cầu bổ sung cho khẩu phần ăn thiếu axit amin nào đó đặc biệt không thay thế. dùng trong trị bệnh, chăn nuôi, trong kỹ thuật - phân tích tổng hợp. Con người đã sản xuất hàng loạt axit amin với các phương pháp: + Bằng con đưởng tổng hợp hoá học + Sinh tổng hợp + Phương pháp thủy phân protein thực vật * Phương pháp thuỷ phân protit động thực vật: Thuỷ phân protit động vật như phế liệu lò mổ, hay từ thực vật: đậu, gluten bột mì… Phương pháp này lâu đời, hiệu suất ko cao nên ít sử dụng hiện nay * Phương pháp tổng hợp hoá học: Bằng phương pháp này người ta đã sản xuất ra khá nhiều axit amin. Các phản ứng xảy ra phức tạp, điều kiện nghiêm ngặt Đây là phươg pháp có hiệu suất, có thể dùng nguyên liệu không phải là protein. Nhưng thiết bị phức tạp tốn kém, sản phẩm tạo ra dạng D và L. Tách dạng L rất khó nên giá thành cũng cao * Phương pháp sinh tổng hợp nhờ vi sinh vật: Là phương pháp mới được áp dụng gần đây nhưng có tính ưu viêt, hiệu quả cao nên ngày nay nó là phương pháp được áp dụng hiệu quả đầy triển vọng và rộng khắp, đặc biệt ở các nước: Nhật, Tây Đức, Mỹ, Trung Quốc… Ngày nay phương pháp sinh tổng hợp axit amin là phương pháp chủ yếu sản xuất axit amin trên thế giới, sản lượng tăng rất nhanh Tính ưu việt của phương pháp này là: + Sử dụng nguồn nguyên liệu phi đạm + Thiết bị, quá trình khá đơn giản, rẻ tiền + Có thể áp dụng trong điều kiện kinh tế khác nhau giữa các nước + Giá thành rè, độ tinh khiết cao +Tổng hợp dạng L- axit amin có giá trị sinh học Có nhiều axit amin được tổng hợp bằng phương pháp này: aspactic, izoloxin, fenylalanin, tryptophan, hemoxerin… Ngưởi ta còn áp dụng phương pháp phối hợp “hoá tổng hợp và sinh tổng hợp” để sản xuất L. xetoaxit và các chất tiền thân khác của axit amin bằng hoá hợp rồi sau đó chuyển các chất này thành axit amin tương ứng nhờ vi sinh vật nhất định Với phương pháp phối hợp này người ta sản xuất ra hàng loạt axit amin: Lizin, tryptophan, valin, glutamic, axit asparaginic… Đây cũng là phương pháp có nhiều triển vọng bởi vì sản phẩm có độ tinh khiết cao, tốc độ sản xuất nhanh Ngày nay người ta có thể sinh tổng hợp nhiều loại axit amin trong các thùng men công nghiệp như lên men axit glutamic để sản xuất mì chính, lên men lizin… Nhiều vi sinh vật có khả năng tổng hợp axit amin nhưng đáng chú ý hơn cả là 1 số lớn loài vi khuẩn có khả năng tổng hợp lượng khá cao các axit amin sau đây: Mycobacterium, corynebacterium, micrococus Cơ sở khoa học sinh tổng hợp axit amin: Đa số các vi sinh vật có khả năng tổng hợp 20 a.a tạo nên protein. Khung Cacbon được tạo thành từ sản phẩm trung gian của sự chuyển đổi chất như: pyruvat, α-Xetoglutrat, oxaloacetat, fumarat… Các nhóm amin được gắn vào khung đó nhờ phản ứng amin hoá trực tiếp hoặc chuyển amin Việc chuyển Nitơ vô cơ thành hợp chất hữu cơ luôn luôn xảy ra qua amoniac, nitrat, nitric, nitơ phân tử bị khử thành amoniac sau đó mới được gắn vào khung cacbon: Hình 1a: sự chuyển Nitơ vô cơ thành hữu cơ NO3 khử nitrat NH4 + α -cetoglutarat + NADP. H2 piruvat + NAD.H2 fumarat N2 L.glutarat Tổng hợp axit amin phức tạp có mối quan hệ với nhiều quá trình : Tổng hợp axit amin ở vi sinh vật theo 3 cách: *Bằng phản ứng amin hoá trực tiếp: R-C-COOH + NH3 R-CH-COOH + H2O II O R-C-COOH + NAD.H2 II I NH2 R-CH-COOH + NAD I L.glutamat L.alanin L.aspactat L.glutamin O NH2 Cách này thường được tiến hành trong sinh tổng hợp: axit glutamic, alanin, axit aspactic *Bằng phản ứng chuyển amin: R1-CH-COOH + R2-C-COOH I NH2 axit amin 1 II O cetoaxit 2 enzym R1-C-COOH + R2-CH-COOH II O cetoaxit 1 I NH2 axit amin 2 Enzym xúc tác là aminotransferase có nhóm ngoại là dẫn xuất vitamin B6 Để amin hoá nhóm =C=O khi có NH 3 thành nhóm –CH–NH2, người ta dùng nhiều loại vi sinh vật khác nhau, đặc biệt là nấm mốc vi khuẩn có khả năng hoàn thành 1 lúc 2 quá trình trên *Bằng cách chuyển axit amin này thành axit amin khác nhờ vi sinh vật Đây là con đường quan trọng để thu nhận axit amin trong công nghiệp. Vi sinh vật có thể hấp thu axit amin trong công nghiệp. Vi sinh vật có thể hấp thu axit amin môi trường ngoài làm nguồn Nitơ và Cacbon 1 cách chọn lọc đồng thời có thể chuyển axit amin này thành axit khác Trong điều kiện bình thường, lượng axit amin do vi sinh vật tổng hợp thường đủ đáp ứng nhu cầu sinh lý của bản thân nó. Nhưng khi môi trường thay đổi đột biến, vi sinh vật sẽ có thể tổng hợp 1 lượng lớn axit amin vượt nhu cầu nó tích lũy trong tế bào hay thoát ra môi trường. Hiện tượng này gọi là “siêu tổng hợp” axit amin Ngày nay ngoài hiện tượng siêu tổng hợp người ta còn tách chúng, lai ghép gen, tạo biến chủng đột biến. Đặc biệt siêu tổng hợp “axit amin không thay thế”. Người ta tìm ra nhiều chủng có khả năng tổng hợp số lượng lớn axit amin và được áp dụng trong qui mô công nghiệp