Cellulasa -egenskaper, struktur, funksjoner

De Celluaser De er en gruppe enzymer produsert av planter og av forskjellige "cellulolitiske" mikroorganismer, hvis katalytiske aktivitet består i nedbrytningen av cellulose, det mest tallrike polysakkaridet i naturen.

Disse proteinene tilhører familien av glykosidiske eller glykosylhydrolase-enzymer hydrolasil, siden de er i stand til å hydrolysere bindingene mellom glukoseenheter, ikke bare av cellulose, men også av noen β-D-glukaner som er til stede i korn.

Grafisk representasjon av molekylstrukturen til en cellulase (kilde: Jawahar Swaminathan og MSD -ansatte ved European Bioinformatics Institute [Public Domain] via Wikimedia Commons)

Hans tilstedeværelse i dyreriket er blitt hevdet, og fordøyelsen av cellulose av planteetende dyr tilskrives en symbiote tarmmikroflora. Imidlertid har relativt nyere studier vist at dette enzymet også er produsert av virvelløse dyr som insekter, bløtdyr og noen nematoder.

Cellulose er en essensiell del av celleveggen til alle planteorganismer og produseres også av noen arter av alger, sopp og bakterier. Det er en lineær homopolysakkarid.

Dette polysakkaridet er mekanisk og kjemisk resistent, siden det er sammensatt av parallelle kjeder som er justert i langsgående akser stabilisert med hydrogenbroer.

Siden planter, hovedcelluloseprodusenter, er grunnlaget for næringskjeden, er eksistensen av disse enzymene avgjørende for bruk av slike vev, og derfor for livsopphold av mye av landfaunaen (inkludert mikroorganismer).

[TOC]

Kjennetegn

Cellene uttrykt av de fleste av mikroorganismene utøver sine katalytiske funksjoner i den ekstracellulære matrisen, og generelt produseres disse i store mengder, som er industrielt brukt til mange formål.

Kan tjene deg: lignin: struktur, funksjoner, utasjon, nedbrytning, bruk

Bakterier produserer små mengder assosierte celler i kompleks.

Avhengig av organismen som studeres, spesielt hvis det er prokaryoter og eukaryoter, er de "sekretoriske" veiene for denne typen enzymer veldig forskjellige.

Klassifisering

Cellulolitiske celler eller enzymer finnes i naturen som multienzymatiske systemer, det vil si å danne komplekser som er sammensatt av mer enn ett protein. Klassifiseringen deres deler dem vanligvis inn i tre viktige grupper:

- Endoglucanases enten Endo-1,4-ß-D-glukan glukanhydroles: De kutter i tilfeldige "amorfe" steder i indre regioner av cellulosekjeder

- Exoglucanases, Celobiohydrolesas enten 1,4-ß-D-Glucano celobiohydroles: som hydrolyser reduserende ender og ikke -reduserende cellulosekjeder, frigjør glukose eller cellobielle rester (glukosegrupper sammen med hverandre)

- β-glukosidaser enten ß-D-glykosid glykohydrolase: i stand til å hydrolysere de ikke -reduserende endene av cellulose og frigjøre glukoserester

De multienzymatiske kompleksene i cellene celler som noen organismer produserer er kjent som cellulosomer, hvis individuelle komponenter er vanskelige å identifisere og isolere, men de tilsvarer sannsynligvis enzymer av de tre gruppene som er beskrevet.

Innenfor hver gruppe av celler er det familier, som er gruppert sammen fordi de deler noen spesielle egenskaper. Disse familiene kan danne "klaner" hvis medlemmer har forskjeller i sekvensene sine, men deler noen strukturelle og funksjonelle egenskaper fra hverandre.

Struktur

Cellulære enzymer er "modulære" proteiner som er sammensatt av strukturelle og funksjonelt diskrete domener: et katalytisk domene og et annet karbohydratforbund.

Som de fleste hydrolasegykosil har celler i det katalytiske domenet en aminosyrerest som fungerer som en katalytisk nukleofil som er negativt ladet til den optimale pH for enzymet og en annen rest som fungerer som en proton -donor.

Kan tjene deg: encellede alger: Kjennetegn og eksempler på arter

Dette par avfallsparet, avhengig av organismen som uttrykker enzymet, kan være to aspartater, to glutamater eller en i hver.

I mange sopp og bakterier er celler sterkt glykosylerte proteiner, men uavhengige studier antyder imidlertid at disse karbohydratavfallene ikke spiller en transcendental rolle i den enzymatiske aktiviteten til disse enzymene.

Når celler er assosiert med å danne kompleks.

Funksjoner

Disse viktige enzymene, produsert spesielt av bakterier og cellulolitiske sopp, har forskjellige funksjoner, både fra det biologiske og industrielle synspunktet:

Biologisk

Cellene har en grunnleggende rolle i det intrikate nettverket av cellulose og lignocellulose -biologisk nedbrytning, som er de mest tallrike polysakkarider på biosfæren.

Cellene produsert av mikroorganismer assosiert med mage -tarmkanalen til mange planteetende dyr representerer en av de viktigste enzymatiske familiene i naturen, siden altetende og streng kjøttetende kjøttetende kjøttetende kjøttetende kjøttetende.

Mennesket forbruker for eksempel mat av planteopprinnelse og all cellulose som er til stede i disse regnes som "rå fiber". Deretter elimineres det med avføring, fordi den ikke har enzymer for fordøyelse.

Duminanter, som kyr, er i stand til å øke vekten og muskelstørrelsen takket være bruken av karbon som er inneholdt i form av glukose i cellulose, siden deres tarmmikroflora er ansvarlig for nedbrytning av grønnsaker gjennom aktiviteten celulase.

Hos planter er disse enzymene ansvarlige for nedbrytningen av celleveggen som respons på forskjellige stimuli som forekommer i forskjellige utviklingsstadier som abscission og modning av fruktene, blant annet abscission av bladene og belgene, blant andre.

Det kan tjene deg: Hva er Xylem og Phloem?

Industriister

På industrielt nivå produseres disse enzymene i stor skala og utnyttes i mange landbruksprosesser som er relatert til plantematerialer og deres behandling.

Blant disse prosessene er produksjonen av biodrivstoff, som celler tilfredsstiller mer enn 8% av industriell enzymatisk etterspørsel. Dette er fordi disse enzymene er av største betydning for produksjon av etanol fra planteavfall fra forskjellige kilder.

De brukes også i tekstilindustrien med flere formål: dyrematproduksjon, kvalitetsforbedring og "fordøyelighet" av konsentrert mat eller under juice og melbehandling.

Disse proteinene brukes på sin side i produksjon av oljer, krydder, kommersiell bruk polysakkarider som agar og også for å oppnå protein fra frø og annet plantevev.

Referanser

1. Bayer, e. TIL., Chanzyt, h., Lamed, R., & Shham, og. (1998). Cellulose, cellulaser og cellulosomer. Nåværende mening i strukturell biologi, 8, 548-557.
2. Dey, p., & Harborne, J. (1977). Plantebiokjemi. San Diego, California: Academic Press.
3. Huber, t., Müssig, J., Curnow, eller., Pang, s., Bickerton, s., & Staiger, m. P. (2012). En kritisk gjennomgang av all-cellulosekompositter. Journal of Materials Science, 47(3), 1171-1186.
4. Knowles, J., & Teeri, t. (1987). Cellulesfamilier og deres gener. TibTech, 5, 255-261.
5. Nelson, d. L., & Cox, m. M. (2009). Lehninger prinsipper for biokjemi. Omega -utgaver (5. utg.).
6. Nutt, a., SLD, v., Pettersson, g., & Johansson, G. (1998). Kurver fremgang. Et middel for funksjonell klassifisering av cellulaer. Eur. J. Biochem., 258, 200-206.
7. Reilly, p. J. (2007). Amylase og celllease struktur og funksjon. I s.-T. Yang (red.), Bioprossing for verdiøkende produkter fra fornybare ressurser (s. 119-130). Elsevier f.V.
8. Sadhu, s., & Maiti, t. K. (2013). Cellulate Production by Bacteria: A Review. British Microbiology Research Journal, 3(3), 235-258.
9. Watanabe, h., & Tokuda, g. (2001). Cellules dyr. Cellular og Molecular Life Sciences, 58, 1167-1178.