Giải Chuyên đề Sinh học 10 Cánh diều Bài 9: Sản xuất enzyme tái tổ hợp

- Để khắc phục được sự hạn chế khi thu chế phẩm rennet từ dạ dày bê hoặc cừu non cần tìm ra một nguồn nguyên liệu sản xuất enzyme chymosin mới chứa lượng lớn enzyme này hơn, chi phí thấp hơn và không đối lập với nhu cầu khác của con người.

- Để bổ sung lượng enzyme chymosin cần cho sản xuất phô mai, công nghệ enzyme cần tạo ra một quy trình sản xuất mới cho hiệu quả sản xuất enzyme này cao hơn – quy trình sản xuất enzyme tái tổ hợp.

- Enzyme tái tổ hợp là enzyme được sinh tổng hợp từ phân tử DNA tái tổ hợp đã được chuyển vào tế bào sinh vật chủ.

- Người ta cần sản xuất enzyme tái tổ hợp nhằm tạo ra số lượng lớn enzyme với chi phí thấp hơn so với sản xuất enzyme tự nhiên để đáp ứng với nhu cầu sử dụng của con người.

Ưu thế khi sử dụng vi sinh vật là tế bào chủ để sản xuất enzyme tái tổ hợp so với tế bào động vật và thực vật:

- Hệ gene của vi sinh vật nhỏ, nghiên cứu kĩ, dễ điều khiển sinh tổng hợp protein đích.

- Vector chuyển gene ở vi sinh vật rất đa dạng, sẵn có và được nghiên cứu đầy đủ hơn.

- Vi sinh vật sinh trưởng nhanh trong môi trường nuôi cấy nhân tạo, không đòi hỏi nguồn dinh dưỡng đắt tiền nên hiệu suất tổng hợp protein enzyme cao.

- Giống nhau: Đều trải qua 4 giai đoạn: nuôi trồng và thu hoạch nguyên liệu sản xuất enzyme → Trích li enzyme từ nguyên liệu → Tinh sạch enzyme → Phối chế, đóng gói và bảo quản chế phẩm enzyme. Trong đó, các bước trích li enzyme từ nguyên liệu; tinh sạch enzyme; phối chế, đóng gói và bảo quản chế phẩm enzyme đều diễn ra tương tự nhau.

- Khác nhau:

+ Trong quy trình sản xuất enzyme tái tổ hợp, để tạo nguyên liệu sản xuất enzyme, cần có thêm bước tạo DNA tái tổ hợp mang gene mã hóa enzyme rồi chuyển DNA tái tổ hợp vào dòng tế bào chủ thích hợp.

+ Trong quy trình sản xuất enzyme tái tổ hợp, trước khi trích li, cần kích hoạt biểu hiện gene đích theo các phương pháp khác nhau tùy theo từng loại vector và tế bào chủ biểu hiện gene.

a) Đoạn DNA hay gene đích được lấy từ các nguồn khác nhau như:

- Tách chiết DNA có sẵn từ động vật, thực vật và vi sinh vật.

- Tổng hợp hóa học từ các nucleotide.

- Nhân DNA bằng phương pháp PCR.

Các cách thức dùng để kích hoạt dòng tế bào chủ biểu hiện gene tùy theo từng loại vector và tế bào chủ biểu hiện gene:

- Kích hoạt bằng các hóa chất khác nhau (đường lactose, ethanol, methanol,…).

- Thay đổi các điều kiện vật lí, hóa học (pH, nhiệt độ,…).

Những giai đoạn trong quy trình sản xuất chế phẩm phytase tái tổ hợp tương ứng với năm giai đoạn cơ bản của quy trình sản xuất enzyme tái tổ hợp là: