فایل بررسی انتقال الکترون آنزیم کولین اکسیداز توسط سه نوع نانولوله کربنی

توضیحات

فایل بررسی انتقال الکترون آنزیم کولین اکسیداز توسط سه نوع نانولوله کربنی
این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد.
کولین از اجزاء سازنده فسفولیپیدها است و نقش مهمی در متابولیسم چربی ها دارد. هم­چنین، برای تشکیل استیل کولین، که در انتقال تکانه­های عصبی نقش دارد، ضروری است. کمبود یا افزایش کولین در بدن موجب ایجاد عوارض و بیماری در انسان می­گردد؛ بنابراین، تشـخیص میزان آن در بدن ضروری به نظر می­رسد. برای تشخیص کولین، اغلب از زیست حسگرهای الکتروشیمیایی مبتنی بر آنزیم کولین اکسیداز استفاده می­شود. از آنجایی که گروه ردوکس آنزیم در داخل آن مدفون است، برای ساخت حسگر الکتروشیمیایی با استفاده از آن بایسـتی از الکترودهای اصـلاح شده با عواملی مانند کامپـوزیت­های نانولوله­های کربنی/مایع یونی استفاده کرد. در این تحقیق، از سه نوع نانولوله کربنی بمبو مانند، چند جداره و تک جداره برای این منظور استفاده شد و نتایج با هم مقایسه شد. مایع یونی مورد استفاده 1- آلیل 3- متیل ایمیدازولیوم بروماید بود.
پارامترهای الکتروشیمیایی از جمله ثابت انتقال الکترون ظاهری ks به وسیله ولتامتری چرخه­ای به دست آمد. مقدار ks برای نانولوله‌های بمبو مانند، چند جداره و تک جداره به ترتیب s-1 11/23، s-1 75/1 و s-1 49/1 بود. در مرحله بعد، پارامترهای آنالیتیکی زیست حسگر برای تشخیص کولین به دست آمد. حد تشخیص در مورد زیست حسگرهای ساخته شده با نانولوله های کربنی بمبو مانند، چند جداره و تک جداره به ترتیب Mµ 28/0، Mµ 08/3 و Mµ 97/1 بود. محدوده خطی این سه زیست حسگر طراحی شده به ترتیب mM 1-10×0/7-3-10×2/1 برای نانـولوله­های بمـبو، mM 1-10×8/2-2-10 ×2/1 و mM 1-10×3-1-10×3/1 در مورد نانولوله­های چند جداره و mM 1-10×9/5-1-10×9/1 و 2-10×4/6-2-10×2/1 برای نانولوله­های تک جداره به دست آمد. حساسیت این سه زیست­حسگر μA/mM.cm2 294 در مورد بمبو، μA/mM.cm2 67/51 و μA/mM.cm276/136 در مورد نانولوله چند جداره و μA/mM.cm226/45 و μA/mM.cm213/56 در مورد نانولوله تک جداره محاسبه شد. نتایج حاصل نشان داد که زیست­حسگر طراحی شده با استفاده از نانولوله کربنی بمبو مانند فعالیت الکترو کاتالیزوری و انتقال الکترون مستقیم بهتری دارد.
آنزیم کولین اکسیداز
1-1-1. معرفی آنزیم
آنزیم کولین اکسیداز یکی از انواع آنزیم‌های اکسیدوردوکتاز است. اكسيدوردوكتازها، كه حدود 25% از آنزیم‌های شناخته شده را تشكيل می‌دهند، نقش مهمي در متابوليسم سلول‌های زنده ايفا می‌کنند. اين گروه از آنزیم‌ها، شامل تمامي آنزیم‌هایی است كه واکنش‌های اكسيداسيون و احياء را كاتاليز می‌کنند. از آنزیم‌های اين گروه می‌توان به اكسيدازها، پراكسيدازها، دهيدروژنازها، كاتالاز و بسياري از آنزیم‌های ديگر اشاره نمود [3]. اهميت مطالعه اكسيـدوردوكتازها در ماهيت واکنش‌هایی است كه كاتـاليز می‌کنند. در واقع، به دلیل این که اين آنزیم‌ها واکنش‌های دشواري، از قبيل اكسيداسيون و احياء انتخابـي مولکول‌های آلي، را كاتاليز می‌کنند، در حوزه محيطي اهميت ویژه‌ای دارند. علاوه بر اين، از آنجایی كه اكسيدوردوكتازها به طور گسترده‌ای در سنتز تركيبات آلي مورد استفاده قرار می‌گیرند، در داروسازي كاربرد دارند [4-5]. از ميان اكسيدوردوكتازها، اكسيدازها به دليل اينكه از اكسيژن به عنوان عـامل اكسنده استفاده می‌کنند و نيازي به کوفاکتور ندارند، از اهميت ویژه‌ای برخوردارند. آنزیم کولین اکسیداز که در این رساله مورد بررسی قرار گرفته است یکی از انواع اکسیدازها است.
1-1-2. تاریخچه
آنزیم کولین اکسیداز اولین بار در سال 1933 توسط برنهایم[1] در بافت حیوانی کشف شد [6]. در میان بافت‌های حیوانی، کولین اکسیداز بیشتر در کبد موش یافت می‌شود. این فرم آنزیم در کلیه نیز یافت شد، ولی در خون و ماهیچه یا قلب دیده نشد [7]. کلی[2] در سال 1952 وجود گروه پروستتیک فلاوین آدنین دی نوکلئوتید FAD)) را در این آنزیم به اثبات رساند. با وجود این که نمونه‌های اولیه کولین اکسیداز از بافت‌های حیوانی با دشواری و ناخالصی بسیار زیاد استخراج شده بود، بعدها این آنزیم از گونه‌های ریز جانداران دیگری نیز به دست آمد، که از آن جمله می‌توان به استخراج آنزیم در سال 1977 از گونه آرتروباکتر[3] اشاره کرد [8].
1-1-3. واکنش آنزیمی
آنزیم کولین اکسیداز واکنش اکسایش کولین به گلایسین بتائین را کاتالیز می­کند. اولین بار در سال 1952 وجود گروه پروستتیک فلاوین آدنین دی نوکلئوتید (FAD) در این آنزیم به اثبات رسید. در واقع، آنزیم کولین اکسیداز با کمک گروه پروستتیک FAD خود، به صورت میانجی، سوبسترا را اکسید می‌کند. اکسایش کولین در دو مرحله انجام می‌گیرد؛ در مرحله اول با انتقال یون هیدرید ((H- از کولین به اکسیژن مولکولی سوبسترا به محصول حد واسط ) بتائین آلدئید( تبدیل می‌شود. در مرحله بعد، بتائین آلدئید با انتقال دو الکترون دیگر محصول نهایی بتائین را تولید می‌کند