Lizin tayinine yönelik biyosensör geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Construction of L-lysine biosensor and its characterisation
Yazar: SANİYE YARAR
Danışman: DOÇ. DR. EMİNE KARAKUŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
İnsanda ve diğer memelilerde L-lizin esansiyel amino asitlerden bir tanesidir ve besinlerle alınması gerekir. Lizin eksikliği bazı hastalıklara sebep olabilir, bu nedenle besinlere takviye olarak ilave edilebilir ve ilaç olarak kullanılabilir. Bu sebeple besinlerde lizin tayini yapmak önem taşır, ısı ve saklama koşullarıyla hemen zarar gören lizin amino asit tayini besin kalitesini ölçmek için iyi bir araçtır.
Biyolojik aktif materyal olarak enzim içeren biyosensörler, temel olarak elektrokimyasal sinyalleri alan bir elektrot ve bu elektrot üzerine immobilize edilmiş enzim veya enzimler içermektedir. İyon seçici elektrotlar üzerine bir veya daha fazla enzim immobilize edilerek, bunların çeşitli substrat tayininde kullanılmaları son yıllarda oldukça önem kazanmıştır. Biyosensörler, vitaminler, antibiyotikler, metabolitler gibi organik maddelerin, bazı inorganik bileşiklerin, enzimlerin, virüslerin ve mikroorganizmaların tayininde kullanıldığı gibi biyoteknoloji ve gıda endüstrisi alanlarında da kullanım alanı bulmaktadır.
Bu tez çalışmasının amacı palmitik asit içeren amonyum-seçici PVC membran elektrot üzerine belli oranlardaki lizin oksidaz enziminin immobilize edilmesi ile biyosensör geliştirerek lizinin potansiyometrik tayininin yapılmasıdır. Biyosensör oluşumu iki safhada yapıldı, birinci safhada amonyum-seçici poli(vinilklorür)(PVC) membran elektrot oluşturuldu, ikinci safhada ise bu amonyum-seçici elektrot üzerine glutaraldehit kullanılarak lizin oksidaz (LOx) enzimi immobilize edildi. Enzimatik reaksiyon sonucu oluşan amonyum iyonları oluşturulan biyosensör kullanılarak potansiyometrik olarak tayin edildi. Lizin biyosensörün amonyuma ve lizine cevabı belirlendikten sonra lizin için çalışma aralığı, cevap zamanı, optimum tampon konsantrasyonu, optimum pH, ortam sıcaklığı, raf ömrü ve tekrarlanabilirlik parametreleri belirlendi. Diğer amino asitlerin ve askorbik asidin girişim etkisi çalışıldı. Lizin oksidaz enzimi (LOx) spesifik olarak lizinin α-oksidasyonun katalizlemekle birlikte L-fenil alanin, L-arjinin ve L-histidin gibi diğer bazı amino asitlere karşıda yavaşta olsa reaksiyon gösterir. Bu çalışmada gerçek numunelerde bulunabilecek askorbik asit  ve diğer pek çok amino asit ihmal edilebilir seviyede girişim etkisi göstermiştir. İlave olarak ticari lizin tablet ve kapsüllerde lizin tayini başarıyla gerçekleştirildi. Belirtilen etiket değerleriyle yakın sonuçlar elde edildi.

Abstract:
In man and the other mammals, L-lysine is one of the essential amino acid and it must be intaken with foods. Lysine deficiency can cause severe diseases therefore it is often added as dieatary supplement to foods and drugs. Owing to this, lysine content of foods can be used as an index of nutritional quality or the evaluation of food processing techniques as it is easily damaged by heat treatment and storage conditions.
The biosensors consisting of enzyme as biologically active material, basically including electrodes transducing electrochemical signals and an enzyme or enzymes immobilised onto these electrodes. It becomes widespread recently to use different substrate detection by using  ion selective electrodes immobilised with one or more enzymes. The biosensors used to determination of organic materials like vitamins, antibiotics, metabolites, for determination of inorganic compounds, enzymes, viruses and micro-organism as well as it finds application in biotechnology and food industry.
The aim of this thesis the construction of a L-lysine biosensor on ammonium-selective poly (vinylchloride) (PVC) membrane containing palmitic acid electrode. The construction procedure occurs two stage:  the first stage is preparation of ammonium-selective poly (vinylchloride) (PVC) membrane electrode and  the second stage is chemically immobilisation of lysine oxidase (LOx) on this   by using glutaraldehyde. Ammonium ions produced after enzymatic reaction were determined potentiometrically with the biosensor. The sensitivity of the lysine biosensor against ammonium ions and lysine studied separately. The response time, linear working range, repeatibility, life time of the biosensor studied, optimum pH, buffer concentration and optimum temperature of biosensor determined. The interfering effects of other amino acids and ascorbic acid on the biosensor performance is also studied. Although lysine oxidase enzyme specifically catalyse α-oxidation of lysine, it shows reaction towards a few amino acids as L-phenyalanine, L-arginin, L-histidine slowly. In this study ascorbic acid and alot of amino acids that can present in some real samples didn't show any important interference. Additionally, lysine assay in commercial lysine tablets and capsules were also succesfully carried out. The results were good agreement with reported value.