oksidase glukosa , juga dikenal sebagai β-D-glukosa: oksigen 1-oksidoreduktase, glukosa-1-oksidase atau oksidase hanya glukosa adalah enzim oksidoreduktase yang bertanggung jawab untuk oksidasi glukosa β-D-memproduksi D-gluconolactone dan hidrogen peroksida.
Ditemukan pada akhir 1920-an dalam ekstrak jamur Aspergillus niger . Kehadirannya telah terbukti pada jamur dan serangga, di mana produksi permanen hidrogen peroksida, karena tindakan katalitiknya, memiliki fungsi penting dalam pertahanan terhadap jamur dan bakteri patogen.
Skema struktur enzim Glucose Oxidase (Sumber Arcadian, via Wikimedia Commons)
Saat ini, glukosa oksidase telah dimurnikan dari berbagai sumber jamur, terutama dari genus Aspergillus dan Penicillium . Meskipun dapat menggunakan substrat lain, ia cukup selektif untuk oksidasi -D-glukosa.
Ini memiliki banyak kegunaan dalam konteks industri dan komersial, yang disebabkan oleh biaya produksi yang rendah dan stabilitas yang tinggi.
Dalam pengertian ini, enzim ini digunakan baik dalam industri produksi makanan dan dalam tata rias, dalam farmasi dan dalam diagnosis klinis, tidak hanya sebagai aditif, tetapi juga sebagai biosensor dan / atau reagen analitik untuk berbagai larutan dan cairan tubuh.
Indeks artikel
Karakteristik
Glukosa oksidase adalah flavoprotein globular yang menggunakan molekul oksigen sebagai akseptor elektron untuk menghasilkan D-glucono-δ-lakton dan hidrogen peroksida dari glukosa.
Dalam sistem seluler, hidrogen peroksida yang dihasilkan dapat dikonsumsi oleh enzim katalase untuk menghasilkan oksigen dan air. Pada gilirannya, pada beberapa organisme, D-gluconolactone dihidrolisis menjadi asam glukonat, yang dapat melakukan fungsi yang berbeda.
Enzim glukosa oksidase yang dijelaskan sejauh ini mampu mengoksidasi monosakarida dan kelas senyawa lainnya, dan seperti yang telah dibahas sebelumnya, mereka cukup spesifik untuk anomer dari D-glukosa.
Mereka bekerja dalam rentang pH asam, dari 3,5 hingga 6,5 dan, tergantung pada mikroorganisme, kisaran ini dapat sangat bervariasi. Lebih lanjut, oksidase glukosa jamur adalah salah satu dari tiga jenis protein yang terikat pada ortofosfat.
Seperti katalis biologis lainnya, enzim ini dapat dihambat oleh molekul yang berbeda, termasuk ion perak, tembaga dan merkuri, hidrazin dan hidroksilamin, fenilhidrazin, natrium bisulfat, dan lain-lain.
Struktur
Glukosa oksidase adalah protein dimer dengan dua monomer identik masing-masing 80 kDa, dikodekan oleh gen yang sama, dihubungkan secara kovalen oleh dua jembatan disulfida dan yang dinamismenya terlibat dalam mekanisme katalitik enzim.
Tergantung pada organisme, berat molekul rata – rata homodimer bervariasi antara 130 dan 175 kDa dan setiap monomer bergabung, melalui ikatan non-kovalen, nukleotida flavin adenin (FAD), yang merupakan koenzim yang berfungsi sebagai transporter elektron selama katalisis. .
Struktur monomer
Analisis monomer oksidase glukosa yang berbeda ditemukan di alam mengungkapkan bahwa mereka dibagi menjadi dua wilayah atau domain yang berbeda: satu yang mengikat FAD dan yang lain mengikat glukosa.
Domain pengikatan FAD terdiri dari lembaran lipat , sedangkan domain pengikat glukosa terdiri dari 4 heliks alfa, yang mendukung beberapa lembaran lipatan antiparalel.
Glikosilasi
Studi pertama yang dilakukan dengan menggunakan enzim A. niger menetapkan bahwa protein ini memiliki 20% dari berat segarnya yang terdiri dari gula amino dan 16-19% lainnya sesuai dengan karbohidrat, yang lebih dari 80% adalah residu manosa yang melekat pada protein. oleh ikatan N- atau O- glikosidik.
Meskipun karbohidrat ini tidak penting untuk katalisis, ada laporan bahwa eliminasi atau penghilangan residu gula ini menurunkan stabilitas struktural protein. Ini mungkin karena kelarutan dan ketahanan terhadap protease yang diberikan “lapisan” karbohidrat ini padanya.
Fitur
Pada jamur dan serangga, seperti yang telah dibahas, glukosa oksidase memainkan peran pertahanan penting terhadap jamur dan bakteri patogen dengan mempertahankan sumber stres oksidatif yang konstan melalui produksi permanen hidrogen peroksida.
Berbicara tentang fungsi umum lain dari enzim glukosa oksidase tidak sesederhana itu, karena ia memiliki kegunaan yang sangat khusus pada organisme yang berbeda yang mengekspresikannya. Pada lebah, misalnya, sekresinya dari kelenjar hipofaring ke dalam air liur berkontribusi pada pelestarian madu.
Pada serangga lain, tergantung pada tahap siklus hidup, ia bekerja dalam desinfeksi makanan yang tertelan dan dalam penekanan sistem pertahanan tanaman (ketika berhubungan dengan serangga fitofag, misalnya).
Bagi banyak jamur, ini adalah enzim penting untuk pembentukan hidrogen peroksida yang mendorong degradasi lignin. Pada gilirannya, untuk jenis jamur lain, itu hanyalah sistem pertahanan antibakteri dan antijamur.
Fungsi dalam industri
Di bidang industri, oksidase glukosa telah dieksploitasi dalam banyak cara, di antaranya kita dapat menentukan:
– Sebagai bahan tambahan pada proses pengolahan makanan, dimana berfungsi sebagai antioksidan, pengawet dan penstabil produk makanan.
– Dalam pengawetan turunan susu, di mana ia bekerja sebagai agen antimikroba.
– Digunakan selama produksi bubuk telur untuk menghilangkan glukosa dan produksi hidrogen peroksida yang mencegah pertumbuhan mikroorganisme.
– Ini juga berguna dalam produksi anggur alkohol rendah. Hal ini disebabkan kemampuannya untuk mengkonsumsi glukosa yang ada dalam jus yang digunakan untuk fermentasi .
– Asam glukonat, salah satu produk sekunder dari reaksi yang dikatalisis oleh glukosa oksidase, juga dimanfaatkan untuk mewarnai tekstil, membersihkan permukaan logam, sebagai aditif makanan, sebagai aditif dalam deterjen dan bahkan dalam obat-obatan dan kosmetik.
Sensor glukosa
Ada berbagai tes untuk sensus konsentrasi glukosa dalam kondisi yang berbeda yang didasarkan pada imobilisasi enzim glukosa oksidase pada dukungan tertentu.
Tiga jenis pengujian telah dirancang di industri yang menggunakan enzim ini sebagai biosensor dan perbedaan di antara mereka relatif terhadap sistem deteksi konsumsi glukosa dan / atau oksigen atau produksi hidrogen peroksida.
Selain kegunaannya dalam industri makanan, biosensor glukosa dieksploitasi untuk menentukan jumlah glukosa dalam cairan tubuh seperti darah dan urin. Ini biasanya tes rutin untuk mendeteksi patologis dan kondisi fisiologis lainnya.
Referensi
- Bankar, SB, Bule, M. V, Singhal, RS, & Ananthanarayan, L. (2009). Glukosa oksidase – Tinjauan. Kemajuan Bioteknologi , 27 (4), 489–501.
- Haouz, A., Putar, C., Zentz, C., Tauc, P., & Alpert, B. (1998). Sifat dinamis dan struktural enzim glukosa oksidase. Eur Biophys , 27 , 19–25.
- Raba, J., & Mottola, HA (1995). Glukosa Oksidase sebagai Reagen Analitik. Ulasan Kritis dalam Kimia Analitik , 25 (1), 1–42.
- Wilson, R., & Turner, A. (1992). Glukosa Oksidase: enzim yang ideal. Biosensor & Bioelectronics , 7 , 165-185.
- Wong, CM, Wong, KH, & Chen, XD (2008). Glukosa oksidase: kejadian alam, fungsi, sifat dan aplikasi industri. Appl Microbiol Biotechnol , 75 , 927-938.
