تقدير الجلوكوز Bergmeyer هو تقنية إنزيمية طيفية تستخدم بشكل أساسي في الاختبارات السريرية التي تقيس كمية الجلوكوز بدقة وحساسية. هنا ، نقدم بروتوكولا لاستخدام هذه الطريقة للعينات الميكروبيولوجية.
Method Article
تقدير الجلوكوز Bergmeyer هو تقنية إنزيمية طيفية تستخدم بشكل أساسي في الاختبارات السريرية التي تقيس كمية الجلوكوز بدقة وحساسية. هنا ، نقدم بروتوكولا لاستخدام هذه الطريقة للعينات الميكروبيولوجية.
يعد تركيز الجلوكوز مؤشرا رئيسيا على التمثيل الغذائي الخلوي ويمكن أن يشير إلى معدل التمثيل الغذائي الكلي ، والانحراف في استقلاب الجلوكوز ، وفي بعض الحالات ، كيف تقوم الخلايا بإقران استقلاب الجلوكوز في التمثيل الغذائي النشط. بالإضافة إلى ذلك ، فإن مستويات الجلوكوز داخل الخلايا وخارجها تدل على حالة التمثيل الغذائي الخلوي. تعتبر التقنيات الأنزيمية ، مثل قياس الجلوكوز في بيرجماير ، أكثر دقة وحساسية من التقنيات الأخرى ، مثل حمض ثنائي النيتروساليسيليك أو طرق التألق ، والتي تستخدم عادة في علم الأحياء الدقيقة. على الرغم من استخدامه بشكل أساسي في المجال السريري ، إلا أنه يمكن أيضا تطبيق قياس الجلوكوز في بيرغماير على أي خلية ولكن لم يتم الإبلاغ عنه بالتفصيل للبكتيريا أو الفطريات أو الخمائر أو الكائنات الحية الدقيقة الأخرى.
هنا ، نقدم منهجية لقياس الجلوكوز من عينات البكتيريا والخميرة باستخدام طريقة قياس الجلوكوز الأنزيمي Bergmeyer. تضمن الإجراء إنزيمات الجلوكوز أوكسيديز والبيروكسيداز وثنائي هيدروكلوريد أو ديانيسيدين محضنة عند 37 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة ، تليها إضافة حمض الكبريتيك. ثم يتم قياس الامتصاص عند 545 نانومتر. من المهم تسليط الضوء على أنه على الرغم من أن هذه التقنية تمثل صعوبات في قياس التركيزات العالية من الجلوكوز (فوق 60 جم / لتر) ، فمن الممكن قياس التركيزات التي تقل عن 50 جم / لتر باستخدام عوامل التخفيف. هذا النهج الأنزيمي ذو قيمة للبحث والتحليل في علم الأحياء الدقيقة والمجالات العلمية الأخرى. إن دقة وحساسية الطريقة تجعلها مفيدة في الكشف عن التركيزات المنخفضة من الجلوكوز في العينات الميكروبيولوجية.
يعمل الجلوكوز كمصدر أساسي للطاقة والكربون للعديد من الكائنات الحية الدقيقة ، بما في ذلك البكتيريا والخمائر والفطريات. تمتص هذه الكائنات الحية الدقيقة الجلوكوز من خلال الناقلات الموجودة على الغشاء خارج الخلية ، حيث تخضع لسلسلة من التفاعلات الكيميائية الحيوية داخل مسار التمثيل الغذائي لتحلل السكر ليتم تحويلها إلى بيروفات1. هناك تقنيات مختلفة لقياس كمية السكريات المختزلة مثل الجلوكوز. على سبيل المثال ، يمكن استخدام كاشف بنديكت2 ، أو استخدام 3،5-dinitrosalicylic acid (DNS) 3،4 ، أو طريقة الأنثرونا5 ، أو طرق حمض الفينول والكبريتيك6 . ومع ذلك ، فإن هذه الطرق تكتشف أي سكر مختزل موجود في العينة ، مثل الفركتوز والمالتوز ، والتي يمكن أن تساهم في الإشارة وتعقد القياس الكمي الدقيق لسكر معين.
بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تتطلب تحكما صارما في درجة الحرارة والتعامل مع المواد الخطرة ، مما قد يعقد العملية ويؤثر على الدقة. يمكن أن تعاني هذه الطرق أيضا من تداخل المركبات الأخرى الموجودة في العينة ، مما يجعل القياس الكمي الدقيق للجلوكوز أمرا صعبا. على العكس من ذلك ، يوفر الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC) بديلا أكثر دقة ، مما يسمح بالتمييز بين الجلوكوز والسكريات المختزلة الأخرى ، وإن كان ذلك بتكاليف تشغيلية أعلى. تسلط هذه الأساليب المتناقضة الضوء على الحاجة المستمرة لتطوير تقنيات قياس كمية الجلوكوز دقيقة وفعالة من حيثالتكلفة 7.
تستخدم طريقة الجلوكوز أوكسيديز - بيروكسيداز - حمض الكبريتيك (GOX-H2SO4) إنزيمين ، الجلوكوز أوكسيديز (GOD) والبيروكسيداز (POD). الله هو إنزيم أوكسيديودوكتاز انتقائي للغاية لأكسدة β-D-glucose8. يعمل هذا المركب كمحفز أثناء التفاعل الذي يحدث عندما يكون الجلوكوز في وجود الأكسجين ، وينتج حمض الجلوكونيك وبيروكسيد الهيدروجين (H2O2). يتم الكشف عن H2O2 عن طريق متقبل الأكسجين الكروموجينيك ، o-dianisidine ، والذي ، عند التفاعل مع POD ، يتسبب في أكسدته وإطلاق H2O2 ، مما يمنع حمض الجلوكونيك من التحول مرة أخرى إلى جلوكوز (انظر الشكل 1). يتم تثبيت اللون الذي تم الحصول عليه عن طريق إضافة حمض الكبريتيك (H2SO4) ، والذي يوقف أيضا التفاعل الأنزيمي ، وبالتالي تجنب التداخل المحتمل الذي يمكن أن يحدث إذا استمر التفاعل9.

الشكل 1: نظرة عامة على طريقة قياس الجلوكوز الكمي باستخدام إنزيم أوكسيديز الجلوكوز الذي يتفاعل مع الجلوكوز لإنتاج بيروكسيد الهيدروجين (H2O2) وحمض الجلوكونيك. بعد ذلك ، يتفاعل إنزيم البيروكسيديز مع H2O2 في وجود O-dianisidine dihydrochloride. في الخطوة الأخيرة ، يضاف حمض الكبريتيك (H2SO4) لإيقاف التفاعل الأنزيمي ، مما ينتج عنه لون وردي يقاس عند 529 نانومتر. الاختصارات: POD = بيروكسيداز. الله = أوكسيديز الجلوكوز. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الطريقة الأنزيمية GOX-H2SO4 هي تقنية تستخدم على نطاق واسع لقياس تركيز الجلوكوز في العينات البيولوجية ، ومعظمها ذو أهمية سريرية. ومع ذلك ، فقد بحثت دراسات قليلة في تقنية تسمح بتحديد كمية الجلوكوز في وسط النمو لتقييم استهلاكه. لذلك ، في هذا البروتوكول ، يتم تقديم منهجية تحديد كمية الجلوكوز عن طريق التفاعل الأنزيمي للجلوكوز أوكسيديز ، والبيروكسيداز ، و o-dianisidine dihydrochloride ، و H2SO4 في عينات السائل الميكروبيولوجية ، والتي تنشأ كتعديل للعمل الذي قام به Bergmeyer9 ، باستخدام 50٪ (v / v) H2SO4 وكميات أقل من الكواشف.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. إعداد الحل
2. تحضير الإنزيمات
3. معيار الجلوكوز
4. إعداد المنحنى القياسي
الجدول 1: منحنى معايرة الجلوكوز لطريقة GOX-H2SO4 . الاختصارات: الله = أوكسيديز الجلوكوز. POD = بيروكسيداز. H2SO4 = حمض الكبريتيك. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الجدول.
5. اختبار العينات الميكروبيولوجية
(2)6. التحقق التحليلي
7. التدخل من قبل السكريات المختزلة الأخرى
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
كشف التحليل الطيفي الضوئي ل GOX-H2SO4 عن امتصاص أقصى واحد عند 529 نانومتر (λ كحد أقصى) (الشكل 2 أ) ، مع قيم امتصاص إضافية لوحظت عند 545 نانومتر. من خلال تحليل قيم الامتصاص بتركيزات الجلوكوز المختلفة ، حصلنا على خطية (R²) تبلغ 0.9977 ل λ529 نانومتر و R² من 0.9967 ل λ545 نانومتر (الشكل 2 ب). تشير الخطية ، ضمن نطاق معين ، إلى القدرة على تقديم نتائج تتناسب طرديا مع تركيز الجلوكوز في العينات. تم تقييم ذلك باستخدام معامل التحديد ، والذي يعكس ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
يعد قياس الجلوكوز في وسط الاستزراع أمرا ضروريا لفهم النمو الميكروبي ونشاط التمثيل الغذائي ، حيث يعمل الجلوكوز كمصدر أساسي للطاقة للعديد من الكائنات الحية الدقيقة. في هذه الدراسة ، استخدمنا طريقة GOX-H2SO4 لقياس مستويات الجلوكوز بدقة في وسط الاستزراع ، بهدف تحسين العمليات الميكروبية في البكتيريا أو تخمير الخميرة. النتائج التي توصلنا إليها تتوافق مع تلك التي توصلنا إليها Yuen و McNeill11. ومع ذلك ، على عكسهم ، تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
يعلن أصحاب البلاغ عدم وجود تضارب في المصالح
نحن ممتنون للتبرعات الجزئية من Tecnológico Nacional de México في دعوة 2023 و 2024 لتقديم مقترحات للبحث العلمي والتطوير التكنولوجي (16432.23-P y 19545.24-P). نود أن نشكر المجلس الوطني للعلوم الإنسانية والعلوم والتقنيات (CONAHCyT) على المنحة الدراسية التي حصلت عليها (رقم 832315) خلال دراسات الدكتوراه (IHRH) ، ونعرب عن امتناننا لمشاركة وتعاون Wendolyne Monroy-Martínez. تم إنشاء الشكل 1 باستخدام BioRender.com.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 1.5 مل أنبوب دقيق | Eppendorf | - | |
| 2.0 مل أنبوب دقيق | Eppendorf | - | |
| CaCO3< / sub> | Meyer | 471-34-1 | كربونات الكالسيوم |
| D-Glucose | Meyer | 50-99-7 | D-Glucose ؛ |
| Drybath | FisherScientific | 11-718-4 | Serial 911NO251. كتلة العرض × العمق × الارتفاع مم / بوصة: 124 × 76 × 39 / 4.9 × 3.0 × 1.5 |
| جلوكوز أوكسيديز | إنزيم | Sigma Aldrich | G6125-50KU |
| H2< / sub>O | - | الماء منزوع الأيونات | |
| H2< / sub>SO4< / sub> | Meyer | 7664-93-9 | حمض الكبريتيك |
| HCl | ماير | 7647-01-0 | حمض الهيدروكلوريدريك ؛ |
| K2< / sub>HPO4< / sub> | Meyer | 7758-11-4 | فوسفات ثنائي البوتاسيوم |
| KH2< / sub>PO4< / sub> | Meyer | 7778-77-0 | فوسفات أحادي البوتاسيوم |
| KOH | Meyer | 1310-58-3 | هيدروكسيد البوتاسيوم |
| Lambda 35 | PerkinElmer-Spectrophotometer | ||
| Microtube أجهزة الطرد المركزي | - | -- | |
| o-Dianisidine dihydrochloride | Sigma Aldrich | D3252 | الكروموجينيك |
| بيروكسيداز | Sigma Aldrich | P8125-50KU | مسحوق إنزيم |
| pH-meter | Hanna & nbsp ؛ | 1131 | حنا 1170 |
| أسيتات الصوديوم | ماير | 127-09-3 | ماير |
| وزن الملاعق | - | - | - |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission