Chuong 4 protein

Trang 1

Chương 4

Proteins

Trang 2

Nội dung

• 4.1 Giới thiệu về Protein

• 4.2 Protein là sản phẩm công nghệ sinh học

• 4.3 Cấu trúc protein

• 4.4 Sản xuất protein

• 4.5 Các phương pháp tinh sạch protein

• 4.6 Kiểm tra

• 4.7 Bảo quản Protein

• 4.8 Tăng quy mô của quá trình tinh sạch protein

Trang 3

4.1 Giới thiệu protein là sản phẩm sinh học

• Các phân tử lớn cần thiết cho cấu trúc, chức năng

và điều hòa của tế bào sống

• 2000 NIH đưa ra Sáng kiến Cấu trúc Protein

– Nỗ lực xác định cấu trúc của protein người

Trang 4

4.2 Proteins là sản phẩm Công nghệ sinh học

• Sử dụng protein trong sản xuất là một công nghệ đã

được thời gian thử nghiệm

– Nấu bia và nấu rượu

Trang 5

• Chế tạo thuốc công nghệ sinh học

– Được sản xuất thông qua quá trình lên men vi sinh vật hoặc nuôi cấy tế bào động vật có vú

– Quá trình phức tạp và tốn thời gian

– Phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định của FDA ở tất cả các giai đoạn của quy trình

Trang 6

Trang 7

4.3 Cấu trúc Protein

• Protein

– Là các phân tử phức tạp được xây dựng từ các chuỗi

axit amin– Có điện tích khiến chúng tương tác với các nguyên tử và phân tử khác

• Ưa nước - ưa nước

• Kỵ nước - ghét nước

Trang 8

• Các vòng xoắn alpha và trang tính beta

– Cấu trúc bậc ba được hình thành khi các cấu trúc thứ cấp kết hợp và gắn kết với nhau

– Cấu trúc bậc bốn là các phức hợp ba chiều, hình cầu, độc

nhất được xây dựng từ một số polypeptit

Trang 9

4.3 Protein Structures

Trang 10

– 1951, hai cấu trúc thông thường đã được mô tả

• Các vòng xoắn alpha và trang tính beta

• Cấu trúc dễ vỡ; liên kết hydro dễ bị phá vỡ

Trang 11

• Glycosyl hóa - biến đổi sau dịch mã, trong đó các

đơn vị carbohydrate được thêm vào các vị trí cụ thể trên protein

• Hơn 100 sửa đổi sau dịch mã xảy ra

Trang 12

• Kỹ thuật Protein

– Giới thiệu những thay đổi cụ thể, xác định trước trong trình tự axit amin thông qua một quy trình được gọi là công nghệ tiến hóa phân tử có định hướng

– Tạo các phân tử protein hoàn toàn mới

Trang 13

4.4 Protein Production

• Protein có giá trị

• Protein là sản phẩm phức tạp và dễ hỏng

• Sản xuất protein là một quá trình lâu dài và vất vả

– Quá trình xử lý ngược dòng bao gồm biểu hiện thực tế của protein trong tế bào

– Quá trình xử lý hạ nguồn liên quan đến việc tinh sạch

protein và xác định chức năng; một phương tiện ổn định

để bảo quản protein cũng được yêu cầu

Trang 14

4.4 Sản xuất Protein

• Sự biểu hiện protein:

– Giai đoạn đầu tiên trong quá trình xử lý protein– Chọn tế bào được sử dụng làm nguồn protein

Trang 15

4.5 Phương pháp tinh sạch protein

• Protein phải được thu hoạch

– Toàn bộ tế bào được thu hoạch nếu protein là nội bào

• Yêu cầu ly giải tế bào để giải phóng protein

• Giải phóng toàn bộ thành phần của tế bào

– Môi trường nuôi cấy được thu thập nếu protein là ngoại bào

Trang 16

Trang 17

• Tách các thành phần trong dịch chiết

• Quá trình lọc và thẩm tách dựa trên khái niệm cân bằng hóa học

Trang 18

Trang 19

– Sắc ký

• Size exclusion chromatography (SEC) – sử dụng hạt gel

với lỗ – Các protein lớn hơn di chuyển xung quanh các hạt và các protein nhỏ hơn trượt qua các lỗ và do đó di

chuyển chậm hơn qua các hạt

Trang 20

Trang 21

– Sắc ký

• Ion exchange chromatography – phụ thuộc vào điện tích

của protein – Resin được tích điện – Các protein tích điện trái dấu sẽ dính vào các hạt nhựa – Có thể rửa giải bằng cách thay đổi điện tích bằng các muối có nồng độ tăng dần

Trang 22

Trang 23

– Sắc ký

• Affinity chromatography dựa vào khả năng của các

protein liên kết đặc biệt và thuận nghịch với các hợp chất

có hình dạng độc đáo được gọi là phối tử

Trang 24

– Sắc ký

• Hydrophobic interaction chromatography (HIC)

• Sắc ký tương tác kỵ nước (HIC) sắp xếp các protein trên

cơ sở lực đẩy nước của chúng

Trang 25

Trang 26

– Iso-electric focusing Tập trung đẳng điện được sử

dụng trong QC để xác định hai loại protein giống nhau

mà khó phân tách bằng bất kỳ phương tiện nào khác

• Mỗi protein có một số lượng axit amin tích điện cụ thể trên

bề mặt của nó ở những vị trí cụ thể

• Tạo ra một ký hiệu điện duy nhất được gọi là điểm đẳng điện (IEP) nơi các điện tích trên protein phù hợp với độ pH của dung dịc

Trang 27

• Tách các thành phần trong phần trích xuất

– Phương pháp phân tích

• Sắc ký lỏng hiệu suất cao (HPLC) - sử dụng áp suất cao

để ép chất chiết qua cột trong thời gian ngắn hơn

• Khối phổ - phương pháp có độ nhạy cao được sử dụng để phát hiện các nguyên tố vi lượng

– Được sử dụng để chỉ ra kích thước và đặc điểm nhận dạng của hầu hết các đoạn protein

Trang 29

4.7 Bảo quản Protein

• Đông khô (đông khô)

– Protein, thường là một sản phẩm lỏng, đầu tiên được

đông lạnh– Chân không được sử dụng để đẩy nhanh sự bay hơi của nước từ chất lỏng

– Sẽ duy trì cấu trúc protein và có thể được bảo quản ở

nhiệt độ phòng trong thời gian dài

Trang 30

4.8 Tăng quy mô tinh sạch protein

• Các quy trình thường được thiết kế trong phòng thí nghiệm ở quy mô nhỏ

• Phải mở rộng quy mô sản xuất

• Quy trình được FDA phê duyệt vì vậy phải đảm

bảo quy trình trong phòng thí nghiệm có thể được

mở rộng

Trang 31

4.9 Phương pháp phân tích sau tinh sạch

• Giải trình tự protein

– Xác định cấu trúc sơ cấp, trình tự amino acids

• X-ray Crystallography

– Sử dụng để xác định cấu trúc phức tạp cấp 3 và cấp 4

Trang 32

4.10 Proteomics

• Một chuyên ngành khoa học mới dành riêng cho

việc tìm hiểu mối quan hệ phức tạp của bệnh tật và

sự biểu hiện của protein

– Sử dụng các vi phân tử protein để kiểm tra sự thay đổi trong biểu hiện protein giữa trạng thái khỏe mạnh và bệnh tật

Tiêu đề	Chương 4 Protein
Trường học	Pearson Education, Inc.
Chuyên ngành	Sinh học
Thể loại	Chương
Năm xuất bản	2009

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	1,05 MB