- ลักษณะเฉพาะ
- โครงสร้าง
- โครงสร้างของโมโนเมอร์
- glycosylation
- คุณสมบัติ
- หน้าที่ในอุตสาหกรรม
- เซ็นเซอร์กลูโคส
- อ้างอิง
oxidase กลูโคสยังเป็นที่รู้จักβ-D-กลูโคส: ออกซิเจน 1 oxidoreductase กลูโคส-1-oxidase หรือ oxidase กลูโคสเพียงเป็นเอนไซม์ oxidoreductase รับผิดชอบในการเกิดออกซิเดชันของกลูโคสβ-D-ผลิต D-gluconolactone และ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์.
ค้นพบในช่วงปลายทศวรรษ 1920 ในสารสกัดจากเชื้อรา Aspergillus niger การปรากฏตัวของมันได้รับการพิสูจน์แล้วในเชื้อราและแมลงซึ่งการผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์อย่างถาวรเนื่องจากการเร่งปฏิกิริยามีหน้าที่สำคัญในการป้องกันเชื้อราและแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรค
แผนผังโครงสร้างของเอนไซม์กลูโคสออกซิเดส (ที่มาอาร์คาเดียน, วิกิมีเดียคอมมอนส์)
ปัจจุบันกลูโคสออกซิเดสได้รับการทำให้บริสุทธิ์จากแหล่งเชื้อราต่างๆโดยเฉพาะจากสกุล Aspergillus และ Penicillium แม้ว่าจะสามารถใช้สารตั้งต้นอื่น ๆ ได้ แต่ก็ค่อนข้างเลือกสำหรับการออกซิเดชั่นของβ-D-glucose
มีการใช้งานหลายอย่างในบริบทอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ซึ่งเกิดจากต้นทุนการผลิตที่ต่ำและมีเสถียรภาพที่ดี
ในแง่นี้เอนไซม์นี้ถูกใช้ทั้งในอุตสาหกรรมการผลิตอาหารและในด้านความงามในเภสัชกรรมและในการวินิจฉัยทางคลินิกไม่เพียง แต่เป็นสารเติมแต่ง แต่เป็นไบโอเซนเซอร์และ / หรือน้ำยาวิเคราะห์สำหรับสารละลายและของเหลวในร่างกายที่แตกต่างกัน
ลักษณะเฉพาะ
กลูโคสออกซิเดสเป็นฟลาโวโปรตีนทรงกลมที่ใช้ออกซิเจนโมเลกุลเป็นตัวรับอิเล็กตรอนในการผลิตจากกลูโคส D-glucono-δ-lactone และไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์
ในระบบเซลล์ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ผลิตได้สามารถใช้โดยเอนไซม์คาตาเลสเพื่อผลิตออกซิเจนและน้ำ ในทางกลับกันในสิ่งมีชีวิตบางชนิด D-gluconolactone จะถูกไฮโดรไลซ์เป็นกรดกลูโคนิกซึ่งสามารถทำหน้าที่ต่างกันได้
เอนไซม์กลูโคสออกซิเดสที่อธิบายไว้จนถึงตอนนี้สามารถออกซิไดซ์โมโนแซ็กคาไรด์และสารประกอบประเภทอื่น ๆ ได้อย่างไรก็ตามและตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้มีความเฉพาะเจาะจงสำหรับ specific ความผิดปกติของ D-glucose
พวกมันทำงานในช่วง pH ที่เป็นกรดตั้งแต่ 3.5 ถึง 6.5 และขึ้นอยู่กับจุลินทรีย์ช่วงนี้อาจแตกต่างกันไปมาก นอกจากนี้กลูโคสออกซิเดสจากเชื้อรายังเป็นหนึ่งในโปรตีนสามชนิดที่จับกับออร์โธฟอสเฟต
เช่นเดียวกับตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพอื่น ๆ เอนไซม์เหล่านี้สามารถถูกยับยั้งโดยโมเลกุลที่แตกต่างกัน ได้แก่ ไอออนเงินทองแดงและปรอทไฮดราซีนและไฮดรอกซิลามีนฟีนิลไฮดราซีนโซเดียมไบซัลเฟตเป็นต้น
โครงสร้าง
กลูโคสออกซิเดสเป็นโปรตีนไดเมอริกที่มีโมโนเมอร์ที่เหมือนกันสองตัวขนาด 80 kDa แต่ละตัวเข้ารหัสโดยยีนเดียวกันโควาเลนต์เชื่อมโยงกันด้วยสะพานไดซัลไฟด์สองตัวและมีพลวัตที่เกี่ยวข้องกับกลไกการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์
น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยของโฮโมไดเมอร์แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสิ่งมีชีวิตและแต่ละโมโนเมอร์จะถูกยึดติดผ่านพันธะที่ไม่ใช่โควาเลนต์คือฟลาวินอะดีนีนนิวคลีโอไทด์ (FAD) ซึ่งเป็นโคเอนไซม์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวลำเลียงอิเล็กตรอนในระหว่างการเร่งปฏิกิริยา .
โครงสร้างของโมโนเมอร์
การวิเคราะห์โมโนเมอร์ของกลูโคซาออกซิเดสที่แตกต่างกันที่พบในธรรมชาติพบว่าพวกมันถูกแบ่งออกเป็นสองภูมิภาคหรือโดเมนที่แตกต่างกัน: อันที่เชื่อมโยงกับ FAD และอีกอันที่จับกับกลูโคส
โดเมนที่มีผลผูกพัน FAD ประกอบด้วยแผ่นพับในขณะที่โดเมนการจับกลูโคสประกอบด้วย 4 แอลฟาเฮลิกซึ่งรองรับแผ่นพับหลายแผ่น
glycosylation
การศึกษาครั้งแรกดำเนินการโดยใช้เอนไซม์ A. niger พบว่าโปรตีนนี้มี 20% ของน้ำหนักสดซึ่งประกอบด้วยน้ำตาลอะมิโนและอีก 16-19% สอดคล้องกับคาร์โบไฮเดรตซึ่งมากกว่า 80% เป็นสารตกค้างจากแมนโนส ยึดติดกับโปรตีนด้วยพันธะ N- หรือ O-glycosidic
แม้ว่าคาร์โบไฮเดรตเหล่านี้ไม่จำเป็นสำหรับการเร่งปฏิกิริยา แต่ก็มีรายงานว่าการกำจัดหรือกำจัดกากน้ำตาลเหล่านี้จะลดความเสถียรของโครงสร้างของโปรตีน อาจเป็นเพราะความสามารถในการละลายและความต้านทานต่อโปรตีเอสที่ "ชั้น" ของคาร์โบไฮเดรตนี้มอบให้กับมัน
คุณสมบัติ
ในเชื้อราและแมลงตามที่กล่าวไว้กลูโคสออกซิเดสมีหน้าที่ป้องกันที่จำเป็นต่อเชื้อราและแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคโดยการรักษาแหล่งที่มาของความเครียดออกซิเดชั่นให้คงที่ผ่านการผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์อย่างถาวร
การพูดคุยเกี่ยวกับหน้าที่ทั่วไปอื่น ๆ ของเอนไซม์กลูโคสออกซิเดสนั้นไม่ใช่เรื่องง่ายนักเนื่องจากมียูทิลิตี้เฉพาะในสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ที่แสดงออกมา ตัวอย่างเช่นในผึ้งการหลั่งของมันจากต่อม hypopharyngeal ไปยังน้ำลายมีส่วนช่วยในการเก็บรักษาน้ำผึ้ง
ในแมลงอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับระยะของวงจรชีวิตมันทำงานในการฆ่าเชื้อโรคในอาหารที่กินเข้าไปและในการปราบปรามระบบป้องกันของพืช (เช่นเมื่อพูดถึงแมลงไฟโตฟากัส)
สำหรับเชื้อราหลายชนิดเป็นเอนไซม์ที่สำคัญสำหรับการสร้างไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ส่งเสริมการย่อยสลายลิกนิน ในทางกลับกันสำหรับเชื้อราประเภทอื่น ๆ มันเป็นเพียงระบบป้องกันแบคทีเรียและเชื้อรา
หน้าที่ในอุตสาหกรรม
ในสาขาอุตสาหกรรมกลูโคสออกซิเดสถูกใช้ประโยชน์ได้หลายวิธีซึ่งเราสามารถระบุได้:
- เป็นสารเติมแต่งในระหว่างการแปรรูปอาหารซึ่งทำหน้าที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระสารกันบูดและสารทำให้คงตัวของผลิตภัณฑ์อาหาร
- ในการเก็บรักษาอนุพันธ์ของนมซึ่งทำหน้าที่เป็นสารต้านจุลชีพ
- ใช้ในระหว่างการผลิตผงไข่เพื่อกำจัดกลูโคสและการผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่ป้องกันการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์
- ยังมีประโยชน์ในการผลิตไวน์ที่มีแอลกอฮอล์ต่ำ เนื่องจากความสามารถในการบริโภคน้ำตาลกลูโคสที่มีอยู่ในน้ำผลไม้ที่ใช้หมัก
- กรดกลูโคนิกซึ่งเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์รองของปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยกลูโคสออกซิเดสยังถูกนำไปใช้ในการย้อมสีสิ่งทอการทำความสะอาดพื้นผิวโลหะเป็นวัตถุเจือปนอาหารเป็นสารเติมแต่งในผงซักฟอกและแม้แต่ในยาและเครื่องสำอาง
เซ็นเซอร์กลูโคส
มีการทดสอบหลายครั้งเพื่อสำรวจสำมะโนประชากรความเข้มข้นของกลูโคสภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันซึ่งขึ้นอยู่กับการตรึงของเอนไซม์กลูโคสออกซิเดสในการสนับสนุนเฉพาะ
การตรวจวิเคราะห์สามประเภทได้รับการออกแบบในอุตสาหกรรมที่ใช้เอนไซม์นี้เป็นไบโอเซนเซอร์และความแตกต่างระหว่างพวกมันจะสัมพันธ์กับระบบตรวจจับกลูโคสและ / หรือออกซิเจนหรือการผลิตไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์
นอกจากประโยชน์ในอุตสาหกรรมอาหารแล้วยังมีการใช้ไบโอเซนเซอร์กลูโคสเพื่อกำหนดปริมาณกลูโคสในของเหลวในร่างกายเช่นเลือดและปัสสาวะ โดยปกติจะเป็นการตรวจตามปกติเพื่อตรวจหาพยาธิสภาพและเงื่อนไขทางสรีรวิทยาอื่น ๆ
อ้างอิง
- Bankar, SB, Bule, M. V, Singhal, RS, & Ananthanarayan, L. (2009). Glucose oxidase - ภาพรวม ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพ, 27 (4), 489–501
- Haouz, A. , Twist, C. , Zentz, C. , Tauc, P. , & Alpert, B. (1998). คุณสมบัติทางพลวัตและโครงสร้างของเอนไซม์กลูโคสออกซิเดส Eur Biophys, 27, 19–25
- Raba, J. , & Mottola, HA (1995). กลูโคสออกซิเดสเป็นรีเอเจนต์วิเคราะห์ Critical Reviews in Analytical Chemistry, 25 (1), 1–42.
- Wilson, R. , & Turner, A. (1992). Glucose Oxidase: เอนไซม์ในอุดมคติ ไบโอเซนเซอร์และไบโออิเล็กทรอนิกส์, 7, 165–185
- Wong, CM, Wong, KH, & Chen, XD (2008). กลูโคสออกซิเดส: การเกิดขึ้นตามธรรมชาติหน้าที่คุณสมบัติและการใช้งานในอุตสาหกรรม Appl Microbiol Biotechnol, 75, 927-938