2) глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназа
3) глюкозо-6-фосфатаза
4) глюкозооксидаза (+)
В ферментном электроде для определения глюкозы используется глюкозооксидаза — флавинзависимый фермент, содержащий кофактор ФАД. Она катализирует окисление β-D-глюкозы до глюконолактона с последующим образованием глюконовой кислоты; при этом молекулярный кислород восстанавливается до перекиси водорода: глюкоза + O2 → глюконолактон + H2O2.
В электрохимическом биосенсоре глюкозооксидазу иммобилизуют на поверхности чувствительного элемента. Электрод регистрирует либо образование перекиси водорода, либо расход кислорода, а величина электрического тока в определённом диапазоне пропорциональна концентрации глюкозы в образце. Благодаря высокой субстратной специфичности фермента метод применяется в глюкометрах и лабораторных анализаторах.
Другие перечисленные ферменты участвуют в метаболизме глюкозы, но не обеспечивают классическую ферментативную реакцию данного электрода. Глюкокиназа фосфорилирует глюкозу, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа окисляет глюкозо-6-фосфат с образованием НАДФН, а глюкозо-6-фосфатаза гидролизует его до свободной глюкозы и фосфата. Поэтому они не соответствуют принципу действия стандартного глюкозооксидазного электрода.
| Фермент | Основная реакция | Роль в определении глюкозы |
|---|---|---|
| Глюкозооксидаза | Окисление глюкозы кислородом с образованием глюконолактона и H2O2 | Основной биокатализатор глюкозооксидазного электрода; регистрируемый сигнал пропорционален концентрации глюкозы |
| Глюкокиназа | Фосфорилирование глюкозы до глюкозо-6-фосфата с затратой АТФ | Используется в биохимических путях и некоторых лабораторных методиках, но не является типичным ферментом кислородного электрода |
| Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа | Окисление глюкозо-6-фосфата с образованием НАДФН | Может применяться в фотометрических системах по измерению НАДФН, но требует предварительного превращения глюкозы в глюкозо-6-фосфат |
| Глюкозо-6-фосфатаза | Гидролиз глюкозо-6-фосфата до глюкозы и неорганического фосфата | Фермент глюконеогенеза и гликогенолиза; аналитическим биокатализатором для прямого измерения глюкозы обычно не служит |
| Глюкозодегидрогеназа | Окисление глюкозы с участием НАД+, ФАД или пирролохинолинхинона | Альтернативный фермент современных сенсоров; сигнал формируется через перенос электронов, часто без участия кислорода |
Преобразование ферментативной реакции в электрический сигнал делает такой анализ быстрым и пригодным для многократного прикроватного контроля. На точность измерения могут влиять температура, pH, доступность кислорода и электроактивные примеси образца. В современных сенсорах применяют медиаторы электронного переноса и мембраны, уменьшающие интерференцию. Выбор глюкозооксидазы в данном вопросе определяется её прямой специфической реакцией с глюкозой и образованием электрохимически регистрируемого продукта.