सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज पाउडर, आणविक सूत्र NULL, CAS 9054-89-1, यह जैविक प्रणालियों में एंटीऑक्सीडेंट एंजाइम प्रणाली का एक महत्वपूर्ण घटक है, जो सूक्ष्मजीवों, पौधों और जानवरों में व्यापक रूप से वितरित है। यह एक एंटीऑक्सीडेंट मेटालोएंजाइम है जो जीवित जीवों में मौजूद होता है। यह ऑक्सीजन और हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उत्पादन करने के लिए सुपरऑक्साइड आयन रेडिकल्स के विघटन को उत्प्रेरित कर सकता है, जो शरीर में ऑक्सीकरण और एंटीऑक्सीडेशन के बीच संतुलन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसका कई बीमारियों की घटना और विकास से गहरा संबंध है। यह एक प्रकार का एंजाइम है जो सुपरऑक्साइड आयन रेडिकल्स (O2-) के H2O2 और O2 में विघटन को उत्प्रेरित कर सकता है। यह एंजाइम व्यापक रूप से वितरित है और बैक्टीरिया, कवक, शैवाल, पौधे, प्रोटोजोआ, कीड़े, मछली और स्तनधारियों जैसे विभिन्न जीवों से अलग किया गया है।
इसके गुण बहुत स्थिर हैं, और गोजातीय लाल रक्त कोशिका एसओडी कई मिनट तक 75 डिग्री पर गर्म करने के बाद भी निष्क्रिय रहता है। यह अम्ल और क्षार के प्रति भी अपेक्षाकृत स्थिर है, और 5.3-10.5 की पीएच सीमा के भीतर प्रतिक्रिया कर सकता है। इसमें एंटीऑक्सिडेंट और एंटी-एजिंग प्रभाव होते हैं, और इसकी क्रिया का तंत्र मुख्य रूप से शरीर में हानिकारक सुपरऑक्साइड आयन रेडिकल्स (O 2-) को खत्म करना है। सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज़ का सुपरऑक्साइड रेडिकल्स (O2-) से होने वाली बीमारियों पर अद्वितीय चिकित्सीय प्रभाव होता है, जैसे ऑक्सीजन विषाक्तता, तीव्र सूजन, विभिन्न ऑटोइम्यून रोग, विकिरण बीमारी और बूढ़ा मोतियाबिंद। यह एक आशाजनक नए प्रकार का औषधीय एंजाइम है। सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज़ का बुढ़ापा रोधी दवा के रूप में अध्ययन किया जा रहा है।
एसओडी का उत्प्रेरक प्रभाव धातु आयनों एमएन +1 (ऑक्सीकृत अवस्था) और एमएन (कम अवस्था) के वैकल्पिक इलेक्ट्रॉन लाभ और हानि के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। आम तौर पर यह माना जाता है कि सुपरऑक्साइड आयन रेडिकल्स पहले धातु आयनों के साथ आंतरिक बाध्य परिसरों का निर्माण करते हैं, और O2 उत्पन्न करते समय शरीर में सुपरऑक्साइड आयन रेडिकल्स द्वारा Mn +1 को Mn में बदल दिया जाता है। फिर H2O2 उत्पन्न करते समय Mn को HO2 · द्वारा Mn{3}} में ऑक्सीकृत किया जाता है। और SOD अपनी प्रारंभिक ऑक्सीकरण अवस्था में ऑक्सीकृत हो जाता है। अंत में, कैटालेज़ की क्रिया के तहत H2O2 उत्प्रेरक रूप से पानी (H2O) और O2 में विघटित हो जाता है
भोजन के संदर्भ में:
सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज पाउडरकेले, नागफनी, कांटेदार नाशपाती, कीवी, लहसुन आदि सब्जियों और फलों में इसकी उच्च सामग्री होती है। यह स्कैलप्स और चिकन जैसे अन्य खाद्य पदार्थों में भी वितरित होती है। एसओडी की गतिविधि गूदे की तुलना में छिलके में अधिक होती है, और भंडारण के बाद फलों की तुलना में ताजे फलों में अधिक होती है। और इसे उपयोग के लिए विभिन्न प्रकार के स्वास्थ्य उत्पादों और खाद्य योजकों में संसाधित किया जाता है, जैसे कि एसओडी जोड़ा गया दूध, बीयर, गमियां और अन्य प्रकार के खाद्य पोषण फोर्टिफायर।
दैनिक रासायनिक उद्योग के क्षेत्र में:
त्वचा की उम्र बढ़ना और क्षति मानव उम्र बढ़ने की महत्वपूर्ण विशेषताएं हैं, जो प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के संचय या निकासी के कारण होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप बाधाएं उत्पन्न होती हैं। शरीर में अतिरिक्त मुक्त कण कोशिका क्षति और रंजकता का कारण बन सकते हैं। मानव त्वचा और ऑक्सीजन के बीच सीधे संपर्क के कारण, यह त्वचा की उम्र बढ़ने और क्षति का कारण बन सकता है। बहिर्जात एसओडी का अनुपूरण त्वचा की उम्र बढ़ने में देरी करने, एंटीऑक्सीडेशन और रंजकता को दूर करने के लिए फायदेमंद है। कई घरेलू और विदेशी सौंदर्य प्रसाधन निर्माताओं ने अपने उत्पादों में एसओडी का एक निश्चित अनुपात जोड़ा है। जैसे कि फ्रांस से एस्ट ई लॉडर अनार का पानी, जापान से एसकेआईआई फेयरी वॉटर और चीन से दा बाओ एसओडी हनी।
सूजन रोधी पहलू:
इस तथ्य के आधार पर कि एसओडी एक विशिष्ट डिसम्यूटेशन उत्प्रेरक है जो सुपरऑक्साइड आयन रेडिकल्स पर कार्य करता है, एसओडी, एक फार्मास्युटिकल उत्पाद के रूप में, फ्री रेडिकल एक्शन के कारण होने वाली सूजन, ऑटोइम्यून बीमारियों, हृदय और सेरेब्रोवास्कुलर रोगों के इलाज में महत्वपूर्ण चिकित्सीय प्रभाव डालता है। एसओडी अपने एंटीऑक्सीडेंट गुणों का उपयोग गठिया, फुफ्फुस और तीव्र ब्रोंकाइटिस जैसी सूजन के प्रकारों को रोकने के लिए कर सकता है।
सुपरऑक्साइड रेडिकल्स सहित प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां कोलाइटिस में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, और सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज 1 (एसओडी1) शरीर में सुपरऑक्साइड रेडिकल्स को नष्ट कर सकता है। रेडॉक्स बायोलॉजी में प्रकाशित एक हालिया अध्ययन में पाया गया कि SOD1 की कमी चूहों में ऑक्सीडेटिव तनाव को बढ़ा सकती है, आंतों के उपकला अवरोध को बाधित कर सकती है, एंटीऑक्सीडेंट एंजाइम गतिविधि को कम कर सकती है, प्रो-इंफ्लेमेटरी प्रतिरक्षा कोशिकाओं की कोलोनिक घुसपैठ को बढ़ा सकती है और चूहों में DSS प्रेरित कोलाइटिस को खराब कर सकती है। एसओडी गतिविधि को बहाल करने से पी 38-एमएपीके/एनएफ - κ बी सिग्नलिंग द्वारा मध्यस्थता वाली सूजन और एपोप्टोसिस को रोका जा सकता है, जिससे कोलाइटिस कम हो सकता है।
वर्गीकरण
एसओडी में विभिन्न धातु सहकारकों के अनुसार,सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज पाउडरमोटे तौर पर तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: Cu/Zn SOD Mn-SOD, Fe-SOD।
𐑠Cu/Zn SOD:
नीला-हरा रंग, मुख्य रूप से यूकेरियोटिक कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में मौजूद होता है, और इसे अपेक्षाकृत आदिम जैविक समूहों में सबसे व्यापक रूप से वितरित प्रजाति माना जाता है।
② एमएन एसओडी:
गुलाबी रंग, मुख्य रूप से प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स के माइटोकॉन्ड्रिया में पाया जाता है।
Fe SOD:
यह पीले भूरे रंग का होता है और मुख्य रूप से प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में पाया जाता है। वे प्रभावी ढंग से सुपरऑक्साइड आयन रेडिकल्स (एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन और एक नकारात्मक चार्ज ले जाने वाले) को खत्म कर सकते हैं, कोशिकाओं को अत्यधिक क्षति से बचा सकते हैं, और एंटीऑक्सिडेंट, एंटी रेडिएशन और एंटी-एजिंग जैसे कार्य कर सकते हैं।
वितरण
①
अधिकांश आदिम अकशेरुकी कोशिकाओं में Cu/Zn SOD होता है, जबकि कशेरुकियों में आमतौर पर Cu/Zn SOD और Mn SOD होता है। Cu/Zn SOD मनुष्यों, चूहों, सूअरों, गायों आदि की लाल रक्त कोशिकाओं और यकृत कोशिकाओं में पाया जाता है, और यह मुख्य रूप से साइटोप्लाज्म के साथ-साथ माइटोकॉन्ड्रिया के आंतरिक और बाहरी झिल्ली के बीच मौजूद होता है।
②
पादप कोशिकाओं में Fe SOD मुख्य रूप से क्लोरोप्लास्ट में मौजूद होता है।
③
कवक में आमतौर पर Mn SOD और Cu/Zn SOD होते हैं। अधिकांश यूकेरियोटिक शैवाल में उनके क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में Fe SOD और थायलाकोइड झिल्ली से बंधे Mn SOD होते हैं, जबकि अधिकांश शैवाल में Cu/Zn SOD नहीं होता है।
एमएन एसओडी, जो आम तौर पर माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में मौजूद होता है, को मानव और पशु यकृत कोशिकाओं से भी शुद्ध किया गया है।
संरचना
⌀ Cu/Zn SOD:
इसके सक्रिय केंद्र में एक Cu आयन और एक Zn आयन शामिल हैं। अनुसंधान से पता चला है कि Cu/Zn SOD की गतिविधि के लिए Cu की उपस्थिति आवश्यक है, क्योंकि यह सीधे सुपरऑक्साइड आयन रेडिकल के साथ संपर्क करता है। हालाँकि, Zn के आसपास का वातावरण भीड़भाड़ वाला है और सीधे प्रतिक्रिया समाधान के संपर्क में नहीं आता है, न ही यह सीधे सुपरऑक्साइड आयन रेडिकल्स के साथ बातचीत करता है, इस प्रकार सक्रिय केंद्र के आसपास का वातावरण स्थिर हो जाता है। द्विसंयोजी कॉपर आयन समन्वय बंधों के माध्यम से इसके चारों ओर चार हिस्टिडीन अवशेषों पर नाइट्रोजन परमाणुओं को बांधता है, जिसके परिणामस्वरूप एक विकृत लगभग समतल वर्ग विन्यास होता है। Zn के चारों ओर तीन हिस्टिडाइन होते हैं जो नाइट्रोजन परमाणु के माध्यम से इसके साथ समन्वय करते हैं, और एक हिस्टिडाइन Cu और Zn द्वारा साझा किया जाता है, जो एक इमिडाज़ोल ब्रिज संरचना बनाता है। इसके अलावा, Zn एक एस्पार्टिक एसिड अवशेष के साथ भी समन्वय करता है, जिससे एक विकृत टेट्राहेड्रल समन्वय विन्यास बनता है।
② एमएन एसओडी:
203 अमीनो एसिड अवशेषों से बना है। सक्रिय केंद्र एमएन (III) है, और समन्वय संरचना एक पांच समन्वय त्रिकोणीय द्विपिरामिड है, जिसमें एक अक्षीय लिगैंड एक पानी का अणु है और दूसरा अक्षीय लिगैंड उसका -28 प्रोटीन सहकारक है। भूमध्यरेखीय तल पर, प्रोटीन सहकारक His-83, Asp-166, और His-170 हैं। एक एंजाइम की सक्रिय साइट मुख्य रूप से हाइड्रोफोबिक अवशेषों से बने वातावरण में स्थित होती है, जिसमें दो सबयूनिट श्रृंखलाएं एक चैनल बनाती हैं जो एमएन (III) आयनों तक पहुंचने के लिए सब्सट्रेट या अन्य आंतरिक लिगैंड के लिए एक आवश्यक मार्ग के रूप में कार्य करती है।
मापन विधि
सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज की गतिविधि निर्धारित करने की मुख्य विधियों में प्रत्यक्ष विधि, पाइरोगैलोल ऑटो ऑक्सीकरण विधि, साइटोक्रोम सी कमी विधि, केमिलुमिनसेंस विधि और प्रतिदीप्ति कैनेटीक्स विधि शामिल हैं। हाल के वर्षों में, कई नई विधियाँ स्थापित की गई हैं, जैसे इम्यूनोलॉजिकल विधि, सरल जेल निस्पंदन प्रसार विधि, पोलरोग्राफिक ऑक्सीजन इलेक्ट्रोड विधि, सूक्ष्म परख विधि, आदि।
सिद्धांत की गतिविधि निर्धारित करना हैसुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज पाउडरO2- के गुणों या O{2}} उत्पन्न करने वाले पदार्थ के गुणों के आधार पर O{0}} विघटन की मात्रा को मापकर। क्लासिक प्रत्यक्ष तरीकों में पल्स विकिरण अपघटन, इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक अनुनाद (ईपीआर), और परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) शामिल हैं। आवश्यक उपकरणों और उपकरणों की उच्च लागत के कारण, उनका आमतौर पर कम उपयोग किया जाता है।
यह सिद्धांत शास्त्रीय स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री पर आधारित है। क्षारीय स्थितियों के तहत, फ़्लोरोफेनॉल स्वचालित रूप से लाल नारंगी फिनोल में ऑक्सीकृत हो जाता है। यूवी दृश्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग O2- उत्पन्न करते समय 325nm, 420nm, या 650nm (शास्त्रीय 420nm) की तरंग दैर्ध्य को ट्रैक करने के लिए किया जाता है। एसओडी फ़्लोरोफेनॉल के ऑटो ऑक्सीकरण को रोकने के लिए O 2- की विघटन प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है। फ़्लोरोफेनॉल की ऑटो ऑक्सीकरण दर पर नमूने की निषेध दर नमूने में एसओडी सामग्री को प्रतिबिंबित कर सकती है। इस विधि में मजबूत विशिष्टता, आवश्यक छोटे नमूना आकार (केवल 50 μl), तेज और सरल संचालन, अच्छी पुनरावृत्ति, उच्च संवेदनशीलता और सरल अभिकर्मकों के फायदे हैं।
सिद्धांत यह है कि ज़ैंथिन ज़ैंथिन ऑक्सीडेज प्रणाली में उत्पादित O{0}} ऑक्सीकृत साइटोक्रोम C की एक निश्चित मात्रा को कम करके साइटोक्रोम C में परिवर्तित कर देता है, जिसका अधिकतम प्रकाश अवशोषण 550nm पर होता है। SOD की उपस्थिति में, SOD द्वारा उत्प्रेरित O2- के एक भाग के विघटन के कारण, साइटोक्रोम C की O2- कमी की प्रतिक्रिया दर तदनुसार कम हो जाती है, अर्थात इसकी प्रतिक्रिया बाधित हो जाती है। एसओडी की सांद्रता के विरुद्ध निषेध प्रतिक्रिया के प्रतिशत को प्लॉट करके निषेध वक्र प्राप्त किया जा सकता है, जिससे नमूने में एसओडी गतिविधि की गणना की जा सकती है। यह विधि एक क्लासिक अप्रत्यक्ष विधि है, लेकिन इसकी संवेदनशीलता अपेक्षाकृत कम है।
सिद्धांत यह है कि ज़ेन्थाइन ऑक्सीडेज यूरिक एसिड का उत्पादन करने के लिए एरोबिक स्थितियों के तहत सब्सट्रेट्स ज़ेन्थाइन या हाइपोक्सैन्थिन की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है, जबकि ओ 2- का उत्पादन भी करता है। उत्तरार्द्ध इसे उत्तेजित करने के लिए केमिलुमिनसेंट एजेंट ल्यूमिनॉल के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है। SOD O2- को साफ़ कर सकता है और इस प्रकार ल्यूमिनॉल के केमिलुमिनसेंस को रोक सकता है। इस विधि को एसओडी के सूक्ष्म निर्धारण के लिए उच्च संवेदनशीलता, सरलता और सटीकता के साथ कम से कम साइटोक्रोम सी कटौती विधि के समान लागू किया जा सकता है।
वे एसओडी गतिविधि को मापते हैं, जबकि प्रतिरक्षाविज्ञानी तरीके नमूने में एसओडी के द्रव्यमान को निर्धारित कर सकते हैं, इसलिए उनके पास अच्छी विशिष्टता है और एसओडी को मापने के लिए आदर्श तरीके हैं। इम्यूनोलॉजिकल तरीकों में रेडियोइम्यूनोएसे, केमिलुमिनसेंस इम्यूनोएसे, एलिसा आदि शामिल हैं, लेकिन इसका दोष यह है कि यह केवल एंटीबॉडी के संबंधित एंटीजन का पता लगा सकता है, और विभिन्न प्रकार के एसओडी का पता लगाने के लिए, संबंधित विशिष्ट एंटीबॉडी तैयार करना आवश्यक है, जो बोझिल है।
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