葡萄糖氧化脢的应用(Application of Glucose Oxidase)

《葡萄糖氧化脢的应用(Application of Glucose Oxidase)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、葡萄糖氧化脢的應用（ApplicationofGlucoseOxidase）整理：生科碩一陳世昌I.簡介葡萄糖氧化脢葡萄糖氧化酶（GlucoseOxidase，簡稱GOD或GOX）本質上是一種需氧的脱氫脢，它能夠將β-D葡萄糖氧化成為葡萄糖酸和過氧化氫。1928年，Muller首先從黑麴黴（Aspergillusniger）的萃取液中發現GOD。1960年Kusai等、1964/65年Pazur/Swobodda等分别從青黴素黴和黑麴黴纯化GOD。1995年，Petruccioli等人用青黴素黴（P

2、.Variable）的突變株生產GOD。而Federici等人則用PeniciliumVariable80-10突變株生產GOD。Gazillo等人應用離子交换樹脂和膠體過濾層析法將過濾液中的GOD纯化了30倍，測得天然GOD為一二聚體結構分子，分子量為126,000，其單體分子量則為62,000。GOD的最佳反應條件為：溫度55°C，PH為6.0。其Km=6.0mM，PI=4.8-4.9。而GOD的酶反應會受到Cu++和Ag+等重金屬離子的抑制。葡萄糖氧化脢屬於雙體蛋白質，其每一個單體含有一個fl

3、avinadeninedinucleotide(FAD)作為其cofactor。失去cofactor的GODapo-enzyme也就喪失了催化活性。葡萄糖氧化脢為一糖甘化（glycosylated）蛋白質，含有16﹪的碳水化合物，大部份是mannosetype。葡萄糖氧化脢是一個橢圓形的分子。富含蛋白質二級結構(28%helix,18%sheet)，其三級結構的特點為含有兩個不同且分開的β-sheet系統。一個β-sheet系統形成FAD的結合領域（bindingdomain）；另一個β-sheet

4、系統含有6股反向平行的β-sheet，形成其活性位（activesite）的一邊。葡萄糖氧化脢的反應葡萄糖氧化脢的學名為：β-D-glucose:oxygen1-oxidoreductase,EC1.1.3.4，能將β-D-glucose催化成為D-glucono-1,5-lactone，同時產生過氧化氫（hydrogenperoxide，H2O2）,其間會耗用掉一分子氧作為電子的接受者（electronacceptor）【見eq.1】。反應的初產物D-glucono-1,5-lactone會有競爭

5、性抑制G9OD的作用，但是其本身則會自然地水解成gluconicacid【見eq.2】，此反應速率常數與pH有關；當pH3.0時，反應速率慢；在pH8.0時，反應速率則相當快。Eq.1（adaptedfromwww-biol.paisley.ac.uk）eq.2（adaptedfromwww-biol.paisley.ac.uk）在反應過程，氧分子為天然的電子接受者：氧分子與FAD形成中間產物4α-hydroperoxyFAD，再分解成H2O2與FAD。見fig.3fig.3（adaptedfrom

6、www-biol.paisley.ac.uk）9由葡萄糖氧化脢催化的葡萄糖氧化反應，其熱焓值（enthalpy）的變化足以由電熱調節器（thermistor）偵側到。這是許多葡萄糖生物感應器（glucosebiosensor）組裝架構的根據。由放射性標定研究，得知過氧化氫的氧是來自氧分子，而不是水分子的氧。葡萄糖氧化脢對其反應物β-D-glucose表現出高度的特異性（specificity）。雖然2-deoxy-D-glucose,D-mannose和D-fructose也會被葡萄糖氧化脢氧化，但

7、是其反應速率都相當緩慢。＃＃實際應用上，在食品製造和加工業，主要是利用GOD的催化反應會消耗氧氣同時產生過氧化氫；而在葡萄糖生物檢測方面，則是以選擇性的人工試劑（artificialreagent）取代天然的氧分子作為電子的接受體（electronicacceptor），或改造FAD使其與電子媒介物（electronicmediator）偶合（coupling），再經由所選用人工試劑或電子媒介物的下游反應來偵測葡萄糖的濃度。9I.葡萄糖生物感應器（glucosebiosensor）量測原理:電流式酵

8、素電極利用酵素之特性，將其反應速率轉換成電流，供後續電路之檢測。在第一代的電極設計中，係利用酵素之自然反應完成偵測：加入GOD催化下列反應Glucose+O2------>Gluconolactone+H2O2必需利用氧電極或過氧化氫電極配合葡萄糖氧化脢(GlucoseOxidase,GOD)來量測；其電極設計較複雜也易受週遭氧氣濃度之影響。在第二代電極的設計中，則是針對上述方法加以改進，利用中間步驟產物作為電子媒介物（electronicmediator）：Gluc