بررسی تاثير يون کادمیوم بر فعاليت آنزیم لاکتوپراکسیداز- حسين طايفي نصرآبادي؛ حمیده خباز جلفایی- مرکز مهندسی عطران

0

آنزیم لاکتوپراکسیداز یکی از پروتئین های مهم شیر بوده كه نقش در ميكروب زدايي ايفا مي نمايد. ورود آلاینده هایی مانند يون فلزات سنگين ازجمله يون کادمیوم از طريق غذا و آب به بدن موجودات زنده مي تواند اثرات مخربي بر روي آنزيمها و تركيبات بيولوژي داشته باشد. در این تحقیق هدف بررسی و مقايسه اثر یون کادمیوم در غلظت هاي مختلف و همچنين در مدت زمان هاي پري انكوباسيون مختلف بر فعالیت آنزیم لاکتوپراکسیداز می باشد.

جهت تعيين فعالیت آنزیم از سوبستراهایABTS  و پراکسید هیدروژن در طول موج 412 نانومتر استفاده گرديد. جهت بررسی اثر مدت زمان انكوباسيون يون فلزي بر فعاليت آنزيم، ابتدا آنزيم در مدت زمان هاي 5 و 30 دقيقه با غلظت هاي مختلف يون كادميوم پري انكوبه شد سپس فعاليت آن در حضور دو سويستراي اختصاصي آن اندازه گرديد. نتايج نشان داد كه یون کادمیوم از طريق مكانيسم اتصال آهسته (وابسته به زمان) و همچنين وابسته به دوز بر فعالیت آنزیم لاكتوپراكسيداز تاثير گذار است.

کلمات کليدي : آنزیم لاکتوپراکسیداز،  کادمیوم، فلزات سنگین، اتصال آهسته

  • مقدمه

امروزه با پیشرفت تکنولوژی و صنعتی شدن جوامع، مقادیر قابل توجهی فلزات سنگین از طریق پسابهای مراکز صنعتی و شهری وارد محیط زیست می شود. بکار گیری این آبها جهت آبیاری باعث جذب آنها توسط گیاهان می شود و تغذیه ی دامها به ویژه نژاد شیرده با این گیاهان و یا نوشیدن این آب ها باعث ورود مقادیر متنابهی از این فلزات به بدن دام می شود که نه تنها در بافت های خوراکی بلکه در شیر هم نفوذ می کند Liu, 2003) (.

علاوه بر این شیر خام هم در مدت فراوری در کارخانه ممکن است در معرض آلودگی با این فلزات قرار گیرد. از آنجاییکه شیر و فراورده های لبنی یک غذای کامل برای گروه های سنی مختلف از جمله کودکان به شمار می آید بررسی شیر از لحاظ دارا بودن فلزات سنگین یک ضرورت است چون این فلزات از طریق شیر وارد بدن انسان شده و اثرات مخربی بر سلامت انسان دارند.(Simsek et al., 2000)

فلزات بر اساس عملکردی که در سیستم بیولوژیکی دارند به سه دسته سمی مانند سرب و کادمیوم ، ضروری مانند آهن، مس و روی و اساسا ضروری مانند کبالت تقسیم می شوند.

از میان فلزات سنگین کادمیوم نقش مهمی در ایجاد مسمومیت دام دارد. این فلز به صورت ترکیب با آنزیم ها و پروتئین های حامل وارد سلول شده و اثر تخریبی روی فعالیت سلولی اعمال می کند.

کاادمیوم اثرات سمی خود را از طریق دو مکانیسم بیوشیمیایی اعمال می کند. مكانيسم اول جایگزین شدن آن با عنصر روی که در بسیاری از آنزیم ها به عنوان کاتالیزور عمل می کند و مكانيسم دوم واكنش دادن آن با گروه های تیول موجود در آنزیمها كه باعث تغییر در ساختار و عملکرد آنها می شود(Salar-Amoli and Ali-Esfahani, 2015).

آنزیم لاکتوپراکسیداز یکی از پروتئین های مهم شیر می باشد. وزن مولکولی این آنزیم 78 کیلو دالتون با 612 اسید آمینه می باشد. نقطه ی ایزوالکتریک این آنزیم 9/6  است. از لحاظ ساختمانی دارای یک گروه هم، 10 درصد کربوهیدرات و 0.07 آهن بوده و در طول موج 412 نانومتر حداکثر جذب را داشته و جزء آنزیم های مقاوم به حرارت محسوب شده و مهمترین آنزیم در پاستوریزاسیون به حساب می آید.

این آنزیم انتقال اکسیژن از پراکسیدها به ویژه پراکسید هیدروژن به سایر ترکیبات را کاتالیز می کند، در نتیجه باعث تجزیه ی پراکسید شده و اکسیژن فعال تولید می کند.

آنزیم لاکتوپراکسیداز در شير برای عملکرد خود به دو فاکتور H2O2 و یون تیوسیانات نیاز دارد که در مجموع سيستم لاکتوپراکسیدازي شیر را تشکیل می دهند (Seifu et al., 2005). این سیستم باعث افزایش پایداری شیر در برابر آلودگی و فاسد شدن می شود. لاکتوپراکسیداز، تیوسیانات را در حضور پراکسید هیدروژن اکسید کرده و باعث تولید هیپو تیوسیانات با خاصیت ضد میکروبی قوی می شود.

این ترکیب مانع رشد باکتری های گرم مثبت و منفی شده و ماندگاری شیر را بالا می برد. پس یکی از مهمترین کاربردهای سیستم لاکتوپراکسیداز در صنعت شیر حفظ شیر خام در طی نگهداری و انتقال آن به کارخانه می باشد.

در این تحقیق هدف بررسی و مقايسه اثر یون کادمیوم در غلظت هاي مختلف و همچنين در مدت زمان هاي پري انكوباسيون مختلف بر فعالیت آنزیم لاکتوپراکسیداز می باشد.

  • مواد و روشها

برای تخلیص جزیی لاکتوپراکسیداز از شیر گاو، ابتدا نمونه های شیر بوسیله سانتریفیوژ چربی زدایی گردید سپس جهت رسوب پروتیین کازیین شیر، pH  شیر از 6 به 7/4 pH) نقطه ایزوالکتریک کازیین) کاهش داده شد. پس از سانتریفیوژ نمونه های حاصله، محلول رویی به عنوان منبع آنزیمی مورد استفاده قرارگرفت.

فعالیت آنزیم با استفاده از سوبستراهای ABTS و پراکسیدهیدروژن در طول موج 412 نانومتر اندازه گیری گردید. جهت بررسی اثر همزمان غلظت و مدت زمان انكوباسيون يون كادميوم بر فعاليت آنزيم لاكتوپراكسيداز، ابتدا آنزيم به ترتيب در مدت زمان 5 و 30 دقيقه در تيوب مخصوص در معرض غلظت هاي مختلف يون كادميوم قرار گرفت و سپس فعاليت آن در طول موج 412 نانومتر اندازه گيري شد.

3- نتايج و بحث

شكل 1 نمودار بررسي اثر غلظت هاي مختلف يون كادميوم در دو زمان پري انكوباسيون 5 دقيقه و 30 دقيقه بر فعاليت آنزيم لاكتوپراكسيداز را نشان مي دهد.

شكل 1- تاثير همزمان غلظت و مدت زمان پري انكوباسيون يون كادميوم بر فعاليت آنزيم لاكتوپراكسيداز.

همانطور كه در شكل 1 نشان داده شده است يون كادميوم در غلظتهاي 05/0 تا 1/0ميلي مولار در هر دو زمان پري انكوباسيون 5 و 30 دقيقه بر فعاليت آنزيم اثر تحريكي داشته اما از غلظت 1/0 ميلي مولار به بالا تا غلظت 5 ميلي مولار با مدت زمان 5 دقيقه پري انكوباسيون و تا غلظت 1 ميلي مولار با مدت زمان 30 دقيقه پري انكوباسيون تاثيري بر فعاليت آنزیم لاکتوپراکسیداز نشان نمي دهد.

اما در غلظت 10 ميلي مولار با مدت زمان پري انكو باسيون 5 دقيقه و غلظت هاي 5 ميلي مولار و 10 ميلي مولار با مدت زمان 30 دقيقه پري انكوباسيون فعاليت آنزيم به شدت كاهش مي يابد. مقايسه كاهش فعاليت آنزيم در حضور يك غلظت ثابت از كادميوم ولي در دو زمان پري انكوباسيون مختلف (5 دقيقه و 30 دقيقه) بيانگر تاثير مدت زمان پري انكوباسيون  بالاتر در كاهش بيشتر فعاليت آنزيم مي باشد.

لذا اگرچه ممكن است در غلظت هاي پايينتر كادميوم تاثير زيادي بر كاهش فعاليت آنزيم ديده نشود اما  با گذشت زمان بيشتر در همين غلظت هاي پايين تاثير مهاري يون كادميوم افزايش مي يابد. با توجه به اينكه تحقيقات نشان داده است كه يونهاي فلزات سنگين از جمله كادميوم پس از ورود به بدن به مدت طولاني در بدن باقي خواهد ماند لذا از تحقيق حال حاضر مي توان نتيجه گرفت كه اگرچه در غلظت هاي پايين يون كادميوم در زمان كم ممكن است اثري ديده نشود اما با گذشت زمان تاثير اين يون فلزي بيشتر و شديدتر خواهد شد.

 قدرداني

از حمايت هاي مالي دانشگاه تبريز تشكر و قدرداني مي گردد.

منابع

Liu, Z.P., 2003. Lead poisoning combined with cadmium in sheep and horses in the vicinity of non-ferrous metal smelters. Science of The Total Environment 309, 117-126.

Salar-Amoli, J., Ali-Esfahani, T., 2015. Determination of hazardous substances in food basket eggs in Tehran, Iran: A preliminary study. Veterinary Research Forum 6, 155-159.

Seifu, E., Buys, E.M., Donkin, E.F., 2005. Significance of the lactoperoxidase system in the dairy industry and its potential applications: a review. Trends in Food Science & Technology 16, 137-154.

Simsek, O., Gültekin, R., Öksüz, O., Kurultay, S., 2000. The effect of environmental pollution on the heavy metal content of raw milk. Food / Nahrung 44, 360-363.

اشتراک:

درباره نویسنده

نظرات بسته اند

برچسب‌ها : % % % % % % % % % % % % % % % % %