Tổng quan về enzyme ngoại bào Bacillus subtilis 03

Tổng quan về enzyme ngoại bào Bacillus subtilis

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến Th.S Trịnh Thị Lan Anh đã động viên, giúp đỡ hướng dẫn tôi hoàn thành bản khóa luận tốt nghiệp này

Tôi cũng xin cảm ơn cô Bùi Thị Việt Hà (Khoa Sinh trường đại học khoa học tự nhiên Hà Nội), cô Nguyễn Hoàng Mỹ, đã giúp đỡ và cung cấp những tài liệu, kiến thức bổ ích giúp tôi thực hiện tốt các nhiệm vụ được giao

Tôi cũng xin cảm ơn Quý Thầy Cô khoa Môi trường & Công nghệ Sinh học đã tận tình dạy dỗ tôi trong những năm học tại trường

Bên cạnh đó, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và những người thân đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập để tôi có được kết quả như ngày hôm nay

Với tấm lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ quý báu đó!

Tp.HCM, ngày 28 tháng 06 năm 2010

Sinh viên thực hiện Tống Ngọc Triêm

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ENZYME NGOẠI BÀO CỦA VI SINH VẬT 3

1.1 Khái niệm enzyme ngoại bào 3

1.1.1 Định nghĩa 3

1.1.2 Phân loại 3

1.1.3 Đặc điểm - tính chất 4

1.2 Một số enzyme ngoại bào của vi sinh vật 8

1.2.1 Enzyme amylase 8

1.2.1.1 Đặc tính và cơ chế xúc tác của α-amylase 9

1.2.1.2 Đặc tính và cơ chế xúc tác của β-mylase 12

1.2.1.3 Đặc tính và cơ chế xúc tác của glucoamylase 14

1.2.1.4 Đặc tính và cơ chế xúc tác của pullulanase 17

1.2.1.5 Đặc tính và cơ chế xúc tác của oligo-1,6-glucosidase 17

1.2.1.6 Đặc tính và cơ chế xúc tác của transglucosyldase 18

1.2.2 Enzyme protease 20

1.2.2.1 Phân loại và đặc tính của protease vi sinh vật 21

1.2.2.2 Cơ chế xúc tác của protease vi sinh vật 24

1.2.3 Enzyme pectinase 25

1.2.3.1 Đặc điểm và tính chất của pectinase vi sinh vật 25

1.2.3.2 Phân loại và cơ chế xúc tác của pectinase ngoại bào 26

1.2.4 Enzyme cellulase 30

1.2.4.1 Phân loại và đặc điểm của cellulase vi sinh vật 30

1.2.4.2 Cơ chế xúc tác của cellulase vi sinh vật 31

1.3 Ưu điểm - nhược điểm của enzyme ngoại bào so với enzyme nội bào của vi sinh vật 33

1.3.1 Ưu điểm 33

1.3.2 Nhược điểm 33

CHƯƠNG 2: ENZYME NGOẠI BÀO CỦA BACILLUS SUBTILIS 35

2.1 Tổng quan về Bacillus subtilis 35

2.1.1 Lịch sử phát hiện 35

2.1.2 Phân loại 35

2.1.3 Đặc điểm của Bacillus subtilis 36

2.1.3.1 Đặc điểm sinh thái học và phân bố trong tự nhiên 36

2.1.3.2 Đặc điểm hình thái 37

2.1.3.3 Đặc điểm sinh hóa 37

2.1.3.4 Đặc điểm nuôi cấy 38

2.1.3.5 Bộ gen của Bacillus subtilis 39

2.1.3.6 Bào tử và khả năng tạo bào tử 39

2.2 Hệ enzyme của Bacillus subtilis 40

2.2.1 Các enzyme nội bào Bacillus subtilis 40

2.2.2 Các enzyme ngoại bào của Bacillus subtilis 41

2.2.2.1 Enzyme amylase: α-amylase (1,4-α-glucan-glucanhydrolase) 41

2.2.2.2 Enzyme protease 50

2.2.3 Thu nhận và tách chiết các enzyme ngoại bào của Bacillus subtilis 58

2.2.3.1 Thu nhận và tách chiết các enzyme α-amylase của Bacillus subtilis 59

2.2.3.2 Thu nhận và tách chiết các enzyme protease của Bacillus subtilis 63

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA ENZYME NGOẠI BÀO BACILLUS SUBTILIS 65

3.1 Ứng dụng trong thực phẩm 65

3.1.1 Trong công nghệ sản xuất bia 65

3.1.2 Trong công nghệ chế biến thủy sản 67

3.2 Ứng dụng trong công nghiệp thuộc da 68

3.3 Ứng dụng trong công nghiệp dệt 69

3.4 Ứng dụng trong công nghiệp sản xuất các chất tẩy rửa 69

3.5 Ứng dụng trong môi trường 70

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72

4.1 Kết luận 72

4.2 Kiến nghị 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Các chữ viết tắt Các chữ viết đầy đủ

Ala Alanine

Asp Aspartic

CHLB Cộng Hòa Liên Bang

Cys Cysteine

Da Dalton

DEAE - cellulose Diethylamino - ethyl - cellulose

Glu Glutamic

Gly glycine

His Histidine

Leu Leucine

Met Methionine

PCMB p-chloromercuribenzoate Phe Phenylalanine

Ser Serine

Thr Threonine

Trp Trytophan

Tyr Tyrosine

Val Valine

DANH MỤC CÁC BẢNG Trang

Bảng 1.1 Một số nguồn thực phẩm giàu protein 24

Bảng 2.1 Phản ứng sinh hóa của vi khuẩn Bacillus subtilis 38

Bảng 2.2 Một số loại enzyme do Bacillus subtilis sinh tổng hợp, đặc

tính và phản ứng thủy phân 41

Bảng 2.3 Ảnh hưởng của Ca2+ lên hoạt tính của amylase từ Bacillus

subtilis 42

Bảng 2.4 Hoạt tính protease của chủng Bacillus subtilis 61 khi thay đổi

các nguồn carbon trong môi trường nuôi cấy 56

Bảng 2.5 Hoạt tính protease của chủng Bacillus subtilis 61 khi phối hợp

nguồn nitrogen khác nhau trong môi trường nuôi cấy 57

Bảng 2.6 Ảnh hưởng của tỷ lệ cồn 96% lên khả năng tủa α-amylase 61

Bảng 2.7 Ảnh hưởng của (NH4)2SO4 lên khả năng tủa α-amylase 62

DANH MỤC CÁC HÌNH Trang

Hình 1.1: Cấu trúc không gian của α-amylase 10

Hình 1.2 Sơ đồ quá trình thủy phân tinh bột bởi α-amylase 11

Hình 1.3 Cấu trúc không gian của β-amylase 13

Hình 1.4 Cấu trúc không gian của glucoamylase 15

Hình 1.5 Cấu trúc không gian của enzyme pullulanase 17

Hình 1.6 Cấu trúc không gian của oligo-1,6-glucosidase 18

Hình 1.7 Quá trình thủy phân tinh bột dưới sự xúc tác của một số loại enzyme amylase 20

Hình 1.8 Mô hình enzyme protease xúc tác quá trình thủy phân protein 20

Hình 1.9 Cấu trúc không gian của enzyme protease 21

Hình 1.10 Cấu trúc không gian của pectinase 26

Hình 1.11 Sơ đồ tác dụng pectinesterase lên hợp chất pectin 26

Hình 1.12 Sơ đồ tác dụng của Endo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu I lên hợp chất pectin 28

Hình 1.13 Sơ đồ tác dụng của Exo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu III lên hợp chất pectin 29

Hình 1.14 Sơ đồ tác dụng của Endo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu II lên hợp chất pectin 29

Hình 1.15 Sơ đồ tác dụng của Exo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu IV lên hợp chất pectin 29

Hình 1.16 Cơ chế chuyển hóa cellullose dưới xúc tác của hệ enzyme

cellulase 32

Hình 2.1 Tế bào vi khuẩn Bacillus subtilis quan sát dưới kính hiển vi 37

Hình 2.2 Cấu trúc của phân tử amylose và amylopectin 44