GLUCOSE OXIDASE: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2025

Ang glucose oxidase , na kilala rin bilang β-D-glucose: oxygen 1-oxidoreductase, glucose-1-oxidase o simpleng glucose oxidase ay isang oxidoreductase enzyme na responsable para sa oksihenasyon ng glucose β-D-paggawa ng D-gluconolactone at hydrogen peroxide.

Ito ay natuklasan sa huli 1920s sa mga extract ng fungus Aspergillus niger. Ang pagkakaroon nito ay napatunayan sa fungi at mga insekto, kung saan ang permanenteng paggawa ng hydrogen peroxide, dahil sa pagkilos nito sa catalytic, ay may mahalagang pag-andar sa pagtatanggol laban sa mga pathogen fungi at bakterya.

Ang eskematiko ng istraktura ng enzyme na Glucose Oxidase (Pinagmulan Arcadian, sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Sa kasalukuyan, ang glucose oxidase ay nalinis mula sa maraming iba't ibang mga mapagkukunan ng fungal, lalo na mula sa genetika ng Aspergillus at Penicillium. Bagaman maaari itong gumamit ng iba pang mga substrate, medyo pumipili para sa oksihenasyon ng β-D-glucose.

Marami itong gamit sa pang-industriya at komersyal na konteksto, na kung saan ay dahil sa mababang gastos sa produksyon at mahusay na katatagan.

Sa kahulugan na ito, ang enzyme na ito ay ginagamit pareho sa industriya ng paggawa ng pagkain at kosmetolohiya, sa mga parmasyutiko at sa klinikal na diagnosis, hindi lamang bilang isang additive, ngunit bilang isang biosensor at / o analytical reagent para sa iba't ibang mga solusyon at likido sa katawan.

katangian

Ang glucose oxidase ay isang globular flavoprotein na gumagamit ng molekular na oxygen bilang isang elektronikong tumatanggap upang makabuo, mula sa glucose, D-glucono-δ-lactone at hydrogen peroxide.

Sa isang cellular system, ang hydrogen peroxide na ginawa ay maaaring natupok ng enzim catalase upang makagawa ng oxygen at tubig. Kaugnay nito, sa ilang mga organismo, ang D-gluconolactone ay hydrolyzed sa gluconic acid, na maaaring magsagawa ng iba't ibang mga pag-andar.

Ang mga glucose na oxidase enzymes na inilarawan hanggang ngayon ay may kakayahang mag-oxidizing monosaccharides at iba pang mga klase ng mga compound, gayunpaman, at tulad ng naunang napag-usapan, tiyak na tiyak sila para sa β anomalya ng D-glucose.

Nagtatrabaho sila sa acidic na mga saklaw ng pH, mula 3.5 hanggang 6.5, at depende sa microorganism, ang saklaw na ito ay maaaring magkakaiba-iba. Bukod dito, ang fungal glucose oxidases ay isa sa tatlong uri ng mga protina na nakasalalay sa orthophosphates.

Tulad ng iba pang mga biological catalysts, ang mga enzymes na ito ay maaaring mapigilan ng iba't ibang mga molekula, kasama ang mga pilak, tanso at mercury ion, hydrazine at hydroxylamine, phenylhydrazine, sodium bisulfate, bukod sa iba pa.

Istraktura

Ang Glucose oxidase ay isang dimeric na protina na may dalawang magkaparehong monomer na 80 kDa bawat isa, na naka-encode ng parehong gene, na covalently na nauugnay sa dalawang tulay ng disulfide at na ang dinamismo ay kasangkot sa catalytic mekanismo ng enzyme.

Nakasalalay sa organismo, ang average na bigat ng molekular ng homodimer ay nag-iiba sa pagitan ng 130 at 175 kDa at sa bawat monomer ay nakalakip, sa pamamagitan ng isang non-covalent bond, isang flavin adenine nucleotide (FAD), na isang coenzyme na gumaganap bilang isang transporter ng elektron sa panahon ng catalysis. .

Istraktura ng mga monomer

Ang pagsusuri ng mga monomer ng iba't ibang mga glucosas oxidases na matatagpuan sa kalikasan ay nagpapakita na nahahati sila sa dalawang magkakaibang mga rehiyon o domain: ang isa na nagbubuklod sa FAD at isa pa na nagbubuklod sa glucose.

Ang FAD-binding domain ay binubuo ng mga naka-tiklop na mga sheet, habang ang domain na nagbubuklod ng glucose ay binubuo ng 4 na alpha helice, na sumusuporta sa ilang mga antiparallel β-folded sheet.

Glycosylation

Ang mga unang pag-aaral na isinagawa gamit ang A. niger enzyme ay nagtatag na ang protina na ito ay may 20% ng sariwang timbang nito na binubuo ng mga amino sugars at na ang isa pang 16-19% ay tumutugma sa mga karbohidrat, kung saan higit sa 80% ang mga residu ng mannose nakakabit sa protina ng N- o O-glycosidic bond.

Bagaman ang mga karbohidrat na ito ay hindi mahalaga para sa catalysis, may mga ulat na ang pag-aalis o pag-alis ng mga nalalabi na mga natitirang asukal ay binabawasan ang katatagan ng istruktura ng protina. Maaaring sanhi ito ng solubility at paglaban sa mga proteases na ang "layer" na ito ng mga karbohidrat ay nakasasa dito.

Mga Tampok

Sa fungi at mga insekto, tulad ng tinalakay, ang glucose oxidase ay gumaganap ng isang mahalagang function ng pagtatanggol laban sa mga pathogen fungi at bakterya sa pamamagitan ng pagpapanatili ng isang palaging mapagkukunan ng oxidative stress sa pamamagitan ng permanenteng paggawa ng hydrogen peroxide.

Ang pakikipag-usap tungkol sa iba pang mga pangkalahatang pag-andar ng glucose oxidase enzyme ay hindi gaanong simple, dahil mayroon itong partikular na mga utility sa iba't ibang mga organismo na ipinahayag ito. Sa mga bubuyog, halimbawa, ang pagtatago nito mula sa mga glandula ng hypopharyngeal sa laway ay nag-aambag sa pagpapanatili ng pulot.

Sa iba pang mga insekto, depende sa yugto ng siklo ng buhay, gumagana ito sa pagdidisimpekta ng ingested na pagkain at sa pagsugpo ng mga sistema ng pagtatanggol ng mga halaman (pagdating sa mga insekto ng phytophagous, halimbawa).

Para sa maraming fungi, ito ay isang mahalagang enzyme para sa pagbuo ng hydrogen peroxide na nagtataguyod ng pagkasira ng lignin. Kaugnay nito, para sa iba pang mga uri ng fungi ay isa lamang itong antibacterial at antifungal defense system.

Mga function sa industriya

Sa larangan ng industriya, ang glucose oxidase ay sinamantala sa maraming paraan, na kung saan maaari naming tukuyin:

- Bilang isang additive sa panahon ng pagproseso ng pagkain, kung saan ito gumagana bilang isang antioxidant, preservative at stabilizer ng mga produktong pagkain.

- Sa pagpapanatili ng mga derivatives ng pagawaan, kung saan ito gumagana bilang isang ahente ng antimicrobial.

- Ginagamit ito sa panahon ng paggawa ng egg pulbos para sa pag-aalis ng glucose at ang paggawa ng hydrogen peroxide na pumipigil sa paglaki ng mga microorganism.

- Kapaki-pakinabang din ito sa paggawa ng mga mababang alak na alkohol. Ito ay dahil sa kakayahang ubusin ang glucose na naroroon sa mga juice na ginamit para sa pagbuburo.

- Ang asukal sa gluconic, isa sa pangalawang produkto ng reaksyon na napalaki ng glucose na oxidase, ay sinamantala din para sa pagtitina ng mga tela, paglilinis ng mga ibabaw ng metal, bilang isang additive ng pagkain, bilang isang additive sa mga detergents at maging sa mga gamot at pampaganda.

Mga sensor ng glucose

Mayroong iba't ibang mga pagsubok upang census ang glucose na konsentrasyon sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon na batay sa immobilization ng enzyme glucose oxidase sa isang tiyak na suporta.

Tatlong uri ng assays ay idinisenyo sa industriya na gumagamit ng enzyme na ito bilang isang biosensor at ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga ito ay nauugnay sa glucose at / o oxygen na pagkonsumo ng pagkonsumo ng oxygen o ang paggawa ng hydrogen peroxide.

Bilang karagdagan sa kanilang gamit sa industriya ng pagkain, ang mga biosensor ng glucose ay sinamantala upang matukoy ang dami ng glucose sa mga likido sa katawan tulad ng dugo at ihi. Kadalasan ito ang mga karaniwang pagsubok para sa pagtuklas ng mga pathological at iba pang mga kondisyon sa physiological.

Mga Sanggunian

1. Bankar, SB, Bule, M. V, Singhal, RS, & Ananthanarayan, L. (2009). Glucose oxidase - Isang pangkalahatang-ideya. Pagsulong ng Biotechnology, 27 (4), 489–501.
2. Haouz, A., Twist, C., Zentz, C., Tauc, P., & Alpert, B. (1998). Ang mga dinamikong at istruktura ng mga katangian ng glucose oxidase enzyme. Eur Biophys, 27, 19-25.
3. Raba, J., & Mottola, HA (1995). Glucose Oxidase bilang isang Analytical Reagent. Mga Kritikal na Review sa Analytical Chemistry, 25 (1), 1–42.
4. Wilson, R., & Turner, A. (1992). Glucose Oxidase: isang mainam na enzyme. Mga Biosensor at Bioelectronics, 7, 165-185.
5. Wong, CM, Wong, KH, & Chen, XD (2008). Glucose oxidase: natural na paglitaw, pag-andar, mga katangian at pang-industriya na aplikasyon. Appl Microbiol Biotechnol, 75, 927-938.