6. Wykorzystanie tyrozynazy otrzymywanej z pieczarki dwuzarodnikowej (Agaricus Bisporus) do produkcji L-DOPA



Podobne dokumenty
Laboratorium 8. Badanie stresu oksydacyjnego jako efektu działania czynników toksycznych

ĆWICZENIE 5 Barwniki roślinne. Ekstrakcja barwników asymilacyjnych. Rozpuszczalność chlorofilu

KINETYKA HYDROLIZY SACHAROZY

Laboratorium 3 Toksykologia żywności

ĆWICZENIE 4. Oczyszczanie ścieków ze związków fosforu

BADANIE WŁASNOŚCI KOENZYMÓW OKSYDOREDUKTAZ

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY

CEL ĆWICZENIA: Zapoznanie się z przykładową procedurą odsalania oczyszczanych preparatów enzymatycznych w procesie klasycznej filtracji żelowej.

ĆWICZENIE B: Oznaczenie zawartości chlorków i chromu (VI) w spoiwach mineralnych

Ćwiczenie II Roztwory Buforowe

ĆWICZENIE NR 3 BADANIE MIKROBIOLOGICZNEGO UTLENIENIA AMONIAKU DO AZOTYNÓW ZA POMOCĄ BAKTERII NITROSOMONAS sp.

Pracownia analizy ilościowej dla studentów II roku Chemii specjalność Chemia podstawowa i stosowana. Argentometryczne oznaczanie chlorków w mydłach

1. Oznaczanie aktywności lipazy trzustkowej i jej zależności od stężenia enzymu oraz żółci jako modulatora reakcji enzymatycznej.

ĆWICZENIE 5 MECHANIZMY PROMUJĄCE WZROST ROŚLIN

Recykling surowcowy odpadowego PET (politereftalanu etylenu)

OZNACZANIE STĘŻENIA GLUKOZY WE KRWI METODĄ ENZYMATYCZNĄ-OXY

KINETYKA HYDROLIZY SACHAROZY (REAKCJA ENZYMATYCZNA I CHEMICZNA)

Laboratorium 5. Wpływ temperatury na aktywność enzymów. Inaktywacja termiczna

ĆWICZENIE 1. Aminokwasy

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Oznaczanie mocznika w płynach ustrojowych metodą hydrolizy enzymatycznej

ĆWICZENIE 3. Cukry mono i disacharydy

CHEMIA ŚRODKÓW BIOAKTYWNYCH I KOSMETYKÓW PRACOWNIA CHEMII ANALITYCZNEJ. Ćwiczenie 9

ĆWICZENIE 2 KONDUKTOMETRIA

Spektrofotometryczne wyznaczanie stałej dysocjacji czerwieni fenolowej

Badanie aktywności enzymów z klasy oksydoreduktaz. Oznaczenie witaminy C

3. Badanie kinetyki enzymów

HODOWLA PERIODYCZNA DROBNOUSTROJÓW

Zakład Chemii Organicznej, Wydział Chemii UMCS Strona 1

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ŚRODOWISKA 1)

Ćwiczenie 1. Technika ważenia oraz wyznaczanie błędów pomiarowych. Ćwiczenie 2. Sprawdzanie pojemności pipety

Oznaczanie żelaza i miedzi metodą miareczkowania spektrofotometrycznego

Oznaczanie SO 2 w powietrzu atmosferycznym

III A. Roztwory i reakcje zachodzące w roztworach wodnych

data ĆWICZENIE 7 DYSTRYBUCJA TKANKOWA AMIDOHYDROLAZ

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI MANGANU W GLEBIE

HYDROLIZA SOLI. ROZTWORY BUFOROWE

Otrzymany w pkt. 8 osad, zawieszony w 2 ml wody destylowanej rozpipetować do 4 szklanych probówek po ok. 0.5 ml do każdej.

1. PRZYGOTOWANIE ROZTWORÓW KOMPLEKSUJĄCYCH

ĆWICZENIE 2. Usuwanie chromu (VI) z zastosowaniem wymieniaczy jonowych

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

Oznaczanie aktywności proteolitycznej trypsyny metodą Ansona

Otrzymywanie siarczanu(vi) amonu i żelaza(ii) soli Mohra (NH 4 ) 2 Fe(SO 4 ) 2 6H 2 O

Adsorpcja błękitu metylenowego na węglu aktywnym w obecności acetonu

ANALIZA TŁUSZCZÓW WŁAŚCIWYCH CZ II

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZEŃ Z HIGIENY, TOKSYKOLOGII I BEZPIECZEŃSTWA ŻYWNOŚCI

Ćwiczenie 8 Wyznaczanie stałej szybkości reakcji utleniania jonów tiosiarczanowych

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

ĆWICZENIE 5. KOPOLIMERYZACJA STYRENU Z BEZWODNIKIEM MALEINOWYM (polimeryzacja w roztworze)

ANALIZA INSTRUMENTALNA

UWAGA NA WRZĄCY OLEJ!!!!

K05 Instrukcja wykonania ćwiczenia

Otrzymanie ekstraktu zawierającego tyrozynazę.

ĆWICZENIE II Kinetyka reakcji akwatacji kompleksu [Co III Cl(NH 3 ) 5 ]Cl 2 Wpływ wybranych czynników na kinetykę reakcji akwatacji

UKŁAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW, WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE PIERWIASTKÓW 3 OKRESU

Techniki molekularne ćw. 1 1 z 6

Ćwiczenie 5. Badanie właściwości chemicznych aldehydów, ketonów i kwasów karboksylowych. Synteza kwasu sulfanilowego.

CHEMIA ŚRODKÓW BIOAKTYWNYCH I KOSMETYKÓW PRACOWNIA CHEMII ANALITYCZNEJ. Ćwiczenie 7

OZNACZANIE ŻELAZA METODĄ SPEKTROFOTOMETRII UV/VIS

Wyznaczanie krzywej progresji reakcji i obliczenie szybkości początkowej reakcji katalizowanej przez β-fruktofuranozydazy

Nazwa kwalifikacji: Obsługa maszyn i urządzeń przemysłu chemicznego Oznaczenie kwalifikacji: A.06 Numer zadania: 01

ĆWICZENIE 1. Aminokwasy

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Jod. Numer CAS:

Oranż β-naftolu; C 16 H 10 N 2 Na 2 O 4 S, M = 372,32 g/mol; proszek lub

OTRZYMYWANIE EMULSJI I BADANIE ICH WŁAŚCIWOŚCI

Ćwiczenia laboratoryjne 2

II. ODŻELAZIANIE LITERATURA. Zakres wiadomości obowiązujących do zaliczenia przed przystąpieniem do wykonania. ćwiczenia:

CHARAKTERYSTYKI SPEKTRALNE UTLENIONEJ I ZREDUKOWANEJ FORMY CYTOCHROMU C

Wykrywanie obecności enzymów.

data ĆWICZENIE 12 BIOCHEMIA MOCZU Doświadczenie 1

CHEMIA ŚRODKÓW BIOAKTYWNYCH I KOSMETYKÓW PRACOWNIA CHEMII ANALITYCZNEJ. Ćwiczenie 5

ĆWICZENIE I - BIAŁKA. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z właściwościami fizykochemicznymi białek i ich reakcjami charakterystycznymi.

Ćwiczenie 3: Ocena fizykochemiczna nawozów stałych fosforowych różne formy P 2 O 5

WŁASNOŚCI SPEKTRALNE NUKLEOTYDÓW PIRYDYNOWYCH (NAD +, NADP + ) OZNACZANIE AKTYWNOŚCI TRANSAMINAZY ALANINOWEJ

RSM ROZTWÓR SALETRZANO-MOCZNIKOWY

13. TERMODYNAMIKA WYZNACZANIE ENTALPII REAKCJI ZOBOJĘTNIANIA MOCNEJ ZASADY MOCNYMI KWASAMI I ENTALPII PROCESU ROZPUSZCZANIA SOLI

KATALITYCZNE OZNACZANIE ŚLADÓW MIEDZI

GRAWITACYJNE ZAGĘSZCZANIE OSADÓW

Szkoła Letnia STC Łódź 2013 Oznaczanie zabarwienia cukru białego, cukrów surowych i specjalnych w roztworze wodnym i metodą MOPS przy ph 7,0

Instrukcje do ćwiczeń oraz zakres materiału realizowanego na wykładach z przedmiotu Inżynieria bioprocesowa na kierunku biotechnologia

Sporządzanie roztworów buforowych i badanie ich właściwości

d[a] = dt gdzie: [A] - stężenie aspiryny [OH - ] - stężenie jonów hydroksylowych - ] K[A][OH

Protokół: Reakcje charakterystyczne cukrowców

OTRZYMYWANIE ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH: PREPARATYKA TLENKÓW MIEDZI

Otrzymywanie siarczanu(vi) amonu i żelaza(ii) woda (1/6) soli Mohra (NH4)2Fe(SO4)2 6H2O

Właściwości kinetyczne fosfatazy kwaśnej z ziemniaka

Recykling surowcowy odpadowego PET (politereftalanu etylenu)

Imię i nazwisko studenta:...

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 ZASADY OCENIANIA

STĘŻENIE JONÓW WODOROWYCH. DYSOCJACJA JONOWA. REAKTYWNOŚĆ METALI

Homogenizacja. Instrukcja do ćwiczeń opracowana w Katedrze Chemii Środowiska Uniwersytetu Łódzkiego.

RÓWNOWAGI REAKCJI KOMPLEKSOWANIA

ODWADNIANIE OSADÓW PRZY POMOCY WIRÓWKI SEDYMENTACYJNEJ

KREW: 1. Oznaczenie stężenia Hb. Metoda cyjanmethemoglobinowa: Zasada metody:

Biochemia Ćwiczenie 4

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 ZASADY OCENIANIA

PRAWO DZIAŁANIA MAS I REGUŁA PRZEKORY

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 ZASADY OCENIANIA

Transkrypt:

6. Wykorzystanie tyrozynazy otrzymywanej z pieczarki dwuzarodnikowej (Agaricus Bisporus) do produkcji L-DOPA L-DOPA (L-3,4-dihydroksyfenyloalanina) jest naturalnym prekursorem dopaminy, jednego z najważniejszych neurotransmiterów wykorzystywanych przez neurony ssaków, a także adrenaliny i noradrenaliny, syntetyzowanych zarówno w ośrodkowym układzie nerwowym jak i w tkankach obwodowych. W większości komórek zdolnych do syntezy amin katecholowych, L-DOPA jest wytwarzana z tyrozyny w reakcji katalizowanej przez hydroksylazę tyrozynową (HT, rys. 1), a następnie przekształcana w dopaminę przez dekarboksylazę DOPA (AADC). Dopamina może być następnie wykorzystana do syntezy noradrenaliny i adrenaliny w reakcjach katalizowanych przez hydroksylazę dopaminową (DBH) oraz N-metylotransferazę fenyloetanoloaminową (PNMT). Rys. 1. Schemat biosyntezy amin katecholowych w organizmie ludzkim. L-DOPA jest podstawowym i najbardziej skutecznym środkiem stosowanym w terapii choroby Parkinsona schorzenia zwyrodnieniowego układu nerwowego, na które cierpi około 1,5 % osób w wieku powyżej 65 lat. Przyczyny choroby Parkinsona nie zostały dotychczas w pełni wyjaśnione, aczkolwiek wiadomo, że obserwowane objawy: drżenie rak, ramion, żuchwy i twarzy, sztywność kończyn i tułowia, spowolnienie ruchów, upośledzenie koordynacji ruchowej i równowagi są wynikiem obumierania neuronów istoty czarnej mózgu (tzw. neuronów dopaminergicznych) odpowiedzialnych za produkcję dopaminy. Podstawową metodą produkcji L-DOPA w przemyśle farmaceutycznym jest synteza chemiczna. W latach 90-tych minionego wieku zintensyfikowały się badania nad wykorzystaniem mikroorganizmów lub preparatów enzymatycznych w produkcji tego leku. Jednak biosynteza L-DOPA z użyciem bakterii lub grzybów okazała się dość kosztowna, głównie ze względu na konieczność usuwania dużych ilości zanieczyszczeń powstających w procesie produkcyjnym, a przez to niekonkurencyjna w porównaniu z syntezą chemiczną. Z drugiej

strony prace nad wykorzystaniem enzymu tyrozynazy, jako biokatalizatora reakcji przekształcenia aminokwasu tyrozyny w L-DOPA wskazały na wyraźną opłacalność ekonomiczną takiego podejścia, szczególnie w świetle dużej trwałości enzymu i łatwości jego oddzielenia od mieszaniny reakcyjnej. Tyrozynaza (EC 1.14.18.1) jest enzymem szeroko rozpowszechnionym w organizmach żywych. Obecność tego enzymu stwierdza się zarówno w mikroorganizmach, jak i komórkach roślinnych. Natomiast w organizmach ssaków największą aktywność tyrozynazy wykrywa się w melanocytach, gdzie jest ona kluczowym enzymem szlaku syntezy melaniny, barwnika nadającego charakterystyczne zabarwienie skóry. Tyrozynaza może katalizować dwie różne reakcje chemiczne: Spośród różnorodnych związków chemicznych o charakterze monofenoli, tyrozyna wydaje się być najważniejszym substratem tyrozynazy. Enzym ten wydajnie hydroksyluje tyrozynę do L-DOPA (odifenol), a następnie umożliwia przekształcenie cząsteczek L-DOPA do dopachinonów (o-chinon). Proces powstawania dopachinonów można zablokować przez dostarczenie do środowiska reakcji związków chemicznych o właściwościach silnie redukujących np. askorbinianu lub NADH, co sprawia, że jedynym produktem reakcji katalizowanej przez tyrozynazę jest L-DOPA. Możliwość tę wykorzystuje się w procesie enzymatycznej produkcji L-DOPA, a pomiar ilości powstającej L- DOPA w czasie pozwala określić aktywność użytej tyrozynazy. Powszechnie stosowaną, czułą i prostą metodą detekcji oraz ilościowego oznaczania L-DOPA w próbach nie zawierających innych o-difenoli (np. adrenaliny, 2,3-dihydroksybenzoesanu) jest chemiczne przekształcenie tego aminokwasu do dinitrochinonu. Ponieważ powstały związek charakteryzuje się intensywnym, czerwono-pomarańczowym zabarwieniem możliwe jest oznaczenie jego zawartości metodami spektrofotometrycznymi (λ = 460 nm). Proces derywatyzacji L-DOPA do dinitrochinonu przebiega w dwóch kolejnych reakcjach chemicznych: a) nitrowania L-DOPA do nitropochodnej o charakterystycznym żółtym zabarwieniu:

b) utleniania dinitropochodnej L-DOPA do nitrochinonu w obecności jonów wodorotlenowych: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z enzymatyczną metodą produkcji L-DOPA z wykorzystaniem tyrozynazy uzyskanej z pieczarki dwuzarodnikowej (Agaricus Bisporus). Odczynniki i sprzęt: 1. 200 g Świeżych pieczarek, mrożonych w temperaturze ok. -20ºC przez 12 godzin 2. Lejek Büchnera o średnicy około 20 cm oraz krążek bibuły filtracyjnej dopasowany rozmiarem do lejka 3. Homogenizator 4. Wirówka 5. Spektrofotometr UV-VIS 6. Kuwety 7. 1000 ml Acetonu schłodzonego do temperatury około -20 ºC 8. 1500 ml 0,1 M buforu sodowo fosforanowego o ph 7,0 schłodzonego do temperatury około +4 ºC 9. 80 ml Mieszaniny reakcyjnej do oznaczania aktywności tyrozynazy zawierającej: 0,1 M bufor sodowo fosforanowy ph 7,0, 7,5 mm askorbinianu sodu, 2,5 mm L-tyrozyny 10. 35 ml 2 M NaOH 11. 30 ml 2 M HCl 12. 20 ml 15 % (w/v) Roztworu molibdenianu (II) sodu zmieszanego z 20 ml 15 % (w/v) roztworu azotanu (III) sodu (NaNO 2 ) 13. 10 mm Roztwór wzorcowy L-DOPA. Naważkę L-DOPA odważyć bardzo dokładnie. Tuż przed użyciem, rozpuścić w 5 ml ogrzanej do temperatury około 60 ºC mieszaninie reakcyjnej do oznaczania aktywności tyrozynazy Wykonanie doświadczenia: A. Otrzymywanie enzymu z pieczarki dwuzarodnikowej Pokroić 250 g pieczarek na drobne kawałki i umieścić w zamrażalniku lodówki na czas 12 godzin. Ekstrakcja białek acetonem Wszystkie następne czynności wykonywać w temperaturze 2 4ºC (w łaźni lodowej). Pokrojone i mrożone pieczarki umieścić w homogenizatorze, a następnie dodać 300 ml acetonu schłodzonego do temperatury około -20ºC. Uzyskany homogenat przesączyć przez bibułę filtracyjną umieszczoną w lejku Büchnera. Osiadły na bibule osad zebrać i przenieść ponownie do homogenizatora dodając kolejną porcję 300 ml schłodzonego acetonu i homogenizować, a następnie powstały homogenat przesączyć na lejku Büchnera. Osad zebrać z bibuły i umieścić w

homogenizatorze i dodać 220 ml 30% (v/v) roztworu acetonu w schłodzonej, destylowanej wodzie. Homogenizować 2 minuty. Homogenat przenieść do próbówek wirówkowych. Wszystkie próbówki zrównoważyć i wirować przez 25 minut przy 6000 RPM. Z próbówek pobrać do cylindra miarowego otrzymany supernatant, zanotować objętość i przelać do zlewki o odpowiedniej objętości. Następnie dodać, ciągle mieszając, 1,5 objętości acetonu schłodzonego do temperatury około -20 ºC i umieścić tak sporządzony roztwór w zamrażalce do czasu utworzenia się wyraźnego osadu (40 minut). Powstałą zawiesinę białka odwirować. Supernatant odrzucić, a osad rozpuścić w 18 ml 0,1 M buforu sodowo fosforanowego (ph 7,0) schłodzonego do temperatury około +4 ºC. B. Oznaczanie aktywności tyrozynazy poprzez pomiar syntezy L-DOPA Wyznaczanie krzywej wzorcowej do oznaczeń L-DOPA Do 7 jednorazowych, plastikowych i ponumerowanych próbówek odmierzyć następujące ilości roztworów (w µl): Próbówka 0 1 2 3 4 5 6 10mM L-DOPA [µl] 0 10 20 40 60 80 100 *mieszanina [µl] 1000 990 980 960 940 920 900 * mieszanina reakcyjna do oznaczania aktywności tyrozynazy Przy użyciu pipety automatycznej dodać do każdej próbówki po: 500 µl 2 M HCl oraz 1000 µl mieszaniny 15% molibdenianu sodu z 15% azotanem (III) sodu. Następnie zawartość próbówek zmieszać używając vortexu, dodać po 1000 µl 2 M NaOH i ponownie zamieszać. Po 5 minutach zmierzyć wartość absorbancji przy λ = 460 nm względem próby odniesienia (próbówka 0 ). Na podstawie uzyskanych wyników wykreślić krzywą wzorcową, odkładając na osi rzędnych wartość absorpcji (A), a na osi odciętych zawartość L-DOPA w próbie (w µmol). Oznaczanie aktywności tyrozynazy Do zlewki o objętości 100 ml dodać 15 ml mieszaniny reakcyjnej do oznaczania aktywności tyrozynazy. W zlewce umieścić mieszadełko magnetyczne, zapewnić regularne i jak najwolniejsze jego obroty. Następnie dodać 10 ml ekstraktu z etapu A. Przygotować zestaw 6 próbówek wg poniższego schematu i odpipetować do każdej próbówki po 500 µl 2 M HCl. Reakcję rozpoczyna się dodaniem preparatów enzymów: Zestaw próbówek dla prób pobieranych ze zlewki X 0 X 5 X 10 X 15 X 20 X 25 X 0... X 25 czas pobrania próbki W celu oznaczenia syntezy L-DOPA pobierać co 5 minut po 1000 µl próby ze zlewki i przenosić do uprzednio przygotowanych próbówek zawierających 2 M HCl. Po zakończeniu reakcji dodać po 1000 µl mieszaniny 15% molibdenianu amonu z 15% azotanem (III) sodu. Zawartość próbówek dokładnie wymieszać i do każdej dodać po 1000 µl 2 M NaOH i ponownie zamieszać. Po 5 minutach zmierzyć wartość absorbancji przy λ = 460 nm względem odpowiedniej próby pobranej w czasie 0.

Na podstawie uzyskanych wyników narysować wykres zależności aktywności enzymu w czasie. Ponadto sprawozdanie powinno zawierać opis funkcji i mechanizmu działania enzymów oksydacyjnych (oksydaz) w organizmach żywych, ilustrowany odpowiednimi przykładami reakcji.