مستخدم:عبداللطيف الشيبي/ملعب
أوكسيديز الجلوكوز[عدل]
إنزيم الجلوكوز أوكسيديز (GOx أو GOD) المعروف أيضًا باسم notatin (رقم EC 1.1.3.4) هو اختزال أوكسيدو يحفز أكسدة الجلوكوز إلى بيروكسيد الهيدروجين و D-glucono-δ-lactone. يتم إنتاج هذا الإنزيم من قبل أنواع معينة من الفطريات والحشرات ويظهر نشاطًا مضادًا للبكتيريا عند وجود الأكسجين والجلوكوز.
يتم تحفيز التفاعل بواسطة أوكسيديز الجلوكوز
يستخدم أوكسيديز الجلوكوز على نطاق واسع لتحديد الجلوكوز الحر في سوائل الجسم (التشخيص) ، والمواد الخام النباتية ، وفي صناعة الأغذية. كما أن لديها العديد من التطبيقات في مجال التقنيات الحيوية ، وعادة ما تكون فحوصات الإنزيم للكيمياء الحيوية بما في ذلك أجهزة الاستشعار الحيوية في تقنيات النانو. [3] [4] تم عزلها لأول مرة بواسطة Detlev Müller في عام 1928 من Aspergillus niger.
وظيفة[عدل]
يتم تصنيع الجلوكوز أوكسيديز في عدة أنواع من الفطريات والحشرات حيث يتم استخدامه لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين الذي يقتل البكتيريا. [2]
النوتاتين ، المستخرج من مستنبتات البنسليوم نوتاتوم المضادة للبكتيريا ، كان يسمى في الأصل البنسلين أ ، ولكن تمت إعادة تسميته لتجنب الخلط مع البنسلين. أظهر النوتات أنه مطابق للبنسلين B وأكسيداز الجلوكوز ، وهي إنزيمات مستخرجة من قوالب أخرى إلى جانب P. notatum ؛ [7] وهي تُعرف الآن عمومًا باسم أوكسيديز الجلوكوز. [8]
أظهرت التجارب المبكرة أن notatin يظهر نشاطًا مضادًا للبكتيريا في المختبر (في وجود الجلوكوز) بسبب تكوين بيروكسيد الهيدروجين. [6] [9] أظهرت الاختبارات في الجسم الحي أن notatin لم يكن فعالًا في حماية القوارض من المكورات العقدية الحالة ، المكورات العنقودية الذهبية ، أو السالمونيلا ، وتسبب في تلف شديد للأنسجة في بعض الجرعات.
يتم إنتاج الجلوكوز أوكسيديز أيضًا بواسطة الغدد البلعومية لعاملات نحل العسل وتترسب في العسل حيث تعمل كمادة حافظة طبيعية. يقلل GOx على سطح العسل من O2 في الغلاف الجوي إلى بيروكسيد الهيدروجين (H2O2) ، والذي يعمل كحاجز مضاد للميكروبات.
بناء[عدل]
GOx هو بروتين ثنائي الأبعاد ، تم توضيح هيكله ثلاثي الأبعاد. الموقع النشط حيث يربط الجلوكوز في جيب عميق. الإنزيم ، مثل العديد من البروتينات التي تعمل خارج الخلايا ، مغطى بسلاسل الكربوهيدرات.
آلية
عند الأس الهيدروجيني 7 ، يوجد الجلوكوز في محلول في شكل نصف دائري مستقلب مثل 63.6٪ β-D-glucopyranose و36.4٪ α-D-glucopyranose ، وتكون نسبة الشكل الخطي والفورانزي ضئيلة. يرتبط أوكسيديز الجلوكوز بشكل خاص بـ β-D-glucopyranose ولا يعمل على α-D-glucose. إنه قادر على أكسدة كل الجلوكوز في المحلول لأن التوازن بين شذرات α و is مدفوع نحو الجانب as حيث يتم استهلاكه في التفاعل. [3]
يحفز الجلوكوز أوكسيديز أكسدة β-D-glucose إلى D-glucono-1،5-lactone ، والذي يتحلل بعد ذلك إلى حمض الجلوكونيك.
من أجل العمل كعامل حفاز ، يتطلب GOx عامل مساعد ، ثنائي النوكليوتيد فلافين الأدينين (FAD). FAD هو عنصر شائع في الحد من الأكسدة البيولوجية (تفاعلات الأكسدة والاختزال). تتضمن تفاعلات الأكسدة والاختزال اكتساب أو فقدان الإلكترونات من الجزيء. في تفاعلات الأكسدة والاختزال المحفزة بالحفاز GOx ، يعمل FAD كمستقبل إلكترون أولي ويتم اختزاله إلى FADH2. ثم يتم أكسدة FADH2 بواسطة مستقبل الإلكترون النهائي ، الأكسجين الجزيئي (O2) ، والذي يمكن أن يفعل ذلك لأنه يحتوي على إمكانية اختزال أعلى. ثم يتم اختزال O2 إلى بيروكسيد الهيدروجين (H2O2).
التطبيقات
مراقبة الجلوكوز
يستخدم أوكسيديز الجلوكوز على نطاق واسع إلى جانب تفاعل البيروكسيديز الذي يصور H2O2 المتشكل ، لتحديد الجلوكوز الحر في مصل الدم أو بلازما الدم للتشخيص ، باستخدام فحوصات القياس الطيفي يدويًا أو باستخدام إجراءات مؤتمتة ، وحتى نقاط الفحص السريع. [3] [8]
تسمح المقايسات المماثلة بمراقبة مستويات الجلوكوز في التخمير ، والمفاعلات الحيوية ، والتحكم في الجلوكوز في المواد الخام النباتية والمنتجات الغذائية. [بحاجة لمصدر] في فحص أوكسيديز الجلوكوز ، يتم أكسدة الجلوكوز أولاً ، ويتم تحفيزه بواسطة أوكسيديز الجلوكوز ، لإنتاج الغلوكونات وبيروكسيد الهيدروجين. ثم يقترن بيروكسيد الهيدروجين أكسديًا مع كروموجين لإنتاج مركب ملون يمكن قياسه طيفيًا. على سبيل المثال ، ينتج بيروكسيد الهيدروجين مع 4 أميني أنتيبيرين (4-أأب) والفينول في وجود البيروكسيديز صبغة حمراء من الكينوايمين يمكن قياسها عند 505 نانومتر. يتناسب الامتصاص عند 505 نانومتر مع تركيز الجلوكوز في العينة.
تستخدم أجهزة الاستشعار الحيوية للجلوكوز الإنزيمي قطبًا كهربائيًا بدلاً من O2 لامتصاص الإلكترونات اللازمة لأكسدة الجلوكوز وإنتاج تيار إلكتروني يتناسب مع تركيز الجلوكوز. [11] هذه هي التقنية الكامنة وراء شرائط أجهزة استشعار الجلوكوز التي تستخدم لمرة واحدة والتي يستخدمها مرضى السكر لمراقبة مستويات الجلوكوز في الدم. [12]
حفظ الأغذية
في التصنيع ، يستخدم GOx كمادة مضافة بفضل تأثيراته المؤكسدة: فهو يدفع إلى عجين أقوى في المخابز ، ويحل محل المؤكسدات مثل البرومات. منع البني.
علاج الجرح
تستخدم منتجات العناية بالجروح ، مثل "Flaminal Hydro" هيدروجيل ألجينات يحتوي على أوكسيديز الجلوكوز ومكونات أخرى كعامل أكسدة.
التجارب السريرية
خضع رذاذ الأنف من جهاز كيس على الصمام الذي يمزج الجلوكوز أوكسيديز مع الجلوكوز لتجارب سريرية في عام 2016 للوقاية من نزلات البرد وعلاجها.
المراجع[عدل]
1. ^ PDB: 1gpe; Goodsell D (May 2006). "Molecule of the Month: Glucose Oxidase". RCSB Protein Data Bank. doi:10.2210/rcsb_pdb/mom_2006_5.
2. ^ Jump up to:a b Wong CM, Wong KH, Chen XD (Apr 2008). "Glucose oxidase: natural occurrence, function, properties and industrial applications". Applied Microbiology and Biotechnology. 78 (6). doi:10.1007/s00253-008-1407-4. PMID 18330562.
3. ^ Jump up to:a b c "Glucose Oxidase Technical sheet" (PDF). Interchim.[permanent dead link]
4. ^ Ghoshdastider U, Xu R, Trzaskowski B, Mlynarczyk K, Miszta P, Viswanathan S, Renugopalakrishnan V, Filipek S (2015). "Molecular Effects of Encapsulation of Glucose Oxidase Dimer by Graphene". RSC Advances. 5: 13570–8. doi:10.1039/C4RA16852F.
5. ^ "Detlev Müller discovers glucose oxidase". Tacomed.com. Archived from the originalon 18 April 2018. Retrieved 13 June 2017.
6. ^ Jump up to:a b Coulthard CE, Michaelis R, Short WF, Sykes G (1945). "Notatin: an anti-bacterial glucose-aerodehydrogenase from Penicillium notatum Westling and Penicillium resticulosum sp. nov". The Biochemical Journal. 39 (1): 24–36. doi:10.1042/bj0390024. PMC 1258144. PMID 16747849.
7. ^ Keilin D, Hartree EF (Jan 1952). "Specificity of glucose oxidase (notatin)". The Biochemical Journal. 50 (3): 331–41. doi:10.1042/bj0500331. PMC 1197657. PMID 14915954.
8. ^ Jump up to:a b J ulio Raba J, Mottola HA (1995). "Glucose Oxidase as an Analytical Reagent"(PDF). Critical Reviews in Analytical Chemistry. 25 (1): 1–42. doi:10.1080/10408349508050556.
9. ^ Jump up to:a b Broom WA, Coulthard CE, Gurd MR, Sharpe ME (Dec 1946). "Some pharmacological and chemotherapeutic properties of notatin". British Journal of Pharmacology and Chemotherapy. 1 (4): 225–233. doi:10.1111/j.1476-5381.1946.tb00041.x. PMC 1509745. PMID 19108091.
10. ^ Bucekova M, Valachova I, Kohutova L, Prochazka E, Klaudiny J, Majtan J (Aug 2014). "Honeybee glucose oxidase--its expression in honeybee workers and comparative analyses of its content and H2O2-mediated antibacterial activity in natural honeys". Die Naturwissenschaften. 101 (8). doi:10.1007/s00114-014-1205-z. PMID 24969731.
11. ^ Blanford CF (Dec 2013). "The birth of protein electrochemistry". Chemical Communications. Royal Society of Chemistry. 49 (95): 11130–11132. doi:10.1039/C3CC46060F. PMID 24153438.
12. ^ Cass AE, Davis G, Francis GD, Hill HA, Aston WJ, Higgins IJ, Plotkin EV, Scott LD, Turner AP (Apr 1984). "Ferrocene-mediated enzyme electrode for amperometric determination of glucose". Analytical Chemistry. American Chemical Society. 56 (4): 667–671. doi:10.1021/ac00268a018. PMID 6721151.
13. ^ Clinical trial number NCT01883427 for "Nasal Spray With Glucose Oxidase Preventing Common Cold in Pre-school Children" at ClinicalTrials.gov
14. ^ Clinical trial number NCT01883440 for "Glucose Oxidase as Treatment Against Common Cold" at ClinicalTrials.gov
^ Clinical trial number NCT01883453 for "A Nasal Spray With Glucose Oxidase as a Treatment of Common Cold" at ClinicalTrials.gov
روابط خارجية[عدل]
• "إنزيم الجلوكوز أوكسيديز: إنزيم شائع الاستخدام ومحبوب جدًا في أجهزة الاستشعار الحيوية" في جامعة بيزلي
• الجلوكوز + أوكسيديز في المكتبة الوطنية الأمريكية لعناوين المواضيع الطبية (MeSH)