Beta-galaktozidaz aktivitesinin belirlenmesinde biyosensör temelli ölçüm sistemlerinin geliştirilmesi
Development of measurement systems based on biosensors for activity determination of beta-galactosidase
Yazar: MUSTAFA KEMAL SEZGİNTÜRK
Danışman: PROF.DR. ERHAN DİNÇKAYA
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry

Özet:
ß-galaktozidaz, ß-galaktozidleri monosakkaritlerine hidrolizini katalizleyenhidrolaz sınıfı bir enzimdir. ß-galaktozidazın farklı substratları arasında, gangliozidGM1, laktozil seramidleri, laktoz ve değişik glikoproteinler bulunmaktadır.ß-galaktozidaz için alternatif bir isim olarak laktaz kullanılabilir. ß-galaktozidazınaktif merkezi substratı olan disakkariti, ?sığ? ve ?derin? bağlama modlarında iki farklıyolla hidrolizleyebilir. K+ ve Mg+2 iyonları enzimin optimum aktivite gösterebilmesiiçin gerekli iyonlardır. Substrattaki ß-bağı, bir glutamik asit yan zincirindeki uçkarboksil grubu tarafından parçalanır. ß-galaktozidaz insan metabolizması için gereklibir enzimdir. İnsan metabolizmasındaki noksanlığı, galaktosialidosis veya Morquiosendromuna sebebiyet verir. E.coli'de ß-galaktozidaz lac Z genindeki lac operonunaktivasyonu sayesinde sentezlenir. Laktoz ile ilgili problemler ß-galaktozidazüretimine bağlı olarak 3 temel alanda karşımıza çıkmaktadır. Bunlar sağlık, gıdateknolojisi ve çevredir. Sağlık ile ilgili alanda, laktoz, yetersiz bağırsakß-galaktozidazı sentezi durumunda sorun yaratmaktadır. Yetersiz ß-galaktozidazvarlığında laktozun aşırısı kana geçer sonra da idrarla atılır. Ancak bu döngüesnasında kalın bağırsakta çeşitli rahatsızlıklar meydana gelir.VIBu tezde, ß-galaktozidazın aktivitesinin belirlenebilmesi için 3 farklı biyosensörgeliştirildi. Bütün biyosensörler için ayrıntılı optimizasyon çalışmaları yapıldı.Optimizasyon çalışmalarından sonra 3 biyosensörün karakterizasyon çalışmalarıdetaylı bir şekilde tamamlandı. Farklı kaynaklardan elde edilen ß-galaktozidazlar içingeliştirilen biyosensörlerle elde edilen yanıtlar incelendi. Son olarak, yapay incebağırsak sıvısında ß-galaktozidaz aktivitesi tayin edildi ve ede edilen sonuçlar birspektrofotometrik referans metodla elde edilen yanıtlarla kıyaslandı.Anahtar sözcükler:ß-galaktozidaz, biyosensor, ß-galaktozidaz aktivitesi tayini,laktoz, GM1-ganliozidozis, laktoz intoleransı

Abstract:
ß-galactosidase is a hydrolase enzyme that catalyzes the hydrolysis ofß-galactosides into monosaccharides. Substrates of different ß-galactosidases includeganglioside GM1, lactosylceramides, lactose, and various glycoproteins. Lactase isoften confused as an alternate name for ß-galactosidase. The active site ofß-galactosidase catalyzes the hydrolysis of its disaccharide substrate via "shallow" and"deep" binding. Monovalent potassium ions (K+) as well as divalent magnesium ions(Mg2+) are required for the enzyme's optimal activity. The beta-linkage of thesubstrate is cleaved by a terminal carboxyl group on the side chain of a glutamic acid.ß-galactosidase is an essential enzyme in the human body. Deficiencies in the proteincan result in galactosialidosis or Morquio B syndrome. In E. coli, ß-galactosidase isproduced by activation of the lac operon, as the lacZ gene. Problems with lactose fallwithin three main areas, health, food technology and environment and are behind theongoing interest in ß-galactosidase production. Concerning the health issue, lactosebecomes a problem when there is insufficient intestinal ß-galactosidase enzyme andlactose is passed into the blood, finally appearing in the urine and in the large intestineresulting in several disorders.VIIIIn this thesis, three different biosensors were developed for the activitydetermination of ß-galactosidase. For all biosensors, several optimization studies werecarried out. After optimization studies, characterization studies of three biosensorswere perfected in detail. ß-galactosidases obtained from different sources were alsodetermined by the biosensors developed. Finally, ß-galactosidase activity in artificialintestinal juice was investigated by three different biosensors and the results obtainedwere compared with a reference spectrophotometric method.Keywords: ß-galactosidase, biosensor, ß-galactosidase activity determination,lactose, GM1-ganliosidosis, lactose intolerancy