Det cellulaser De er en gruppe enzymer, der produceres af planter og af forskellige "cellulolytiske" mikroorganismer, hvis katalytiske aktivitet består i nedbrydning af cellulose, det mest forekommende polysaccharid i naturen..
Disse proteiner hører til familien af glycosidiske hydrolaser eller glycosylhydrolaser-enzymer, da de er i stand til at hydrolysere bindingerne mellem glucoseenheder ikke kun i cellulose, men også i nogle β-D-glucaner til stede i korn..
Dens tilstedeværelse i dyreriget er blevet argumenteret, og fordøjelsen af cellulose fra planteædende dyr tilskrives en symbiotisk tarmmikroflora. Imidlertid har relativt nylige undersøgelser vist, at dette enzym også produceres af hvirvelløse dyr som insekter, bløddyr og nogle nematoder..
Cellulose er en vigtig del af cellevæggen i alle planteorganismer og produceres også af nogle arter af alger, svampe og bakterier. Det er et lineært homopolysaccharid med høj molekylvægt sammensat af D-glucopyranose bundet af β-1,4-bindinger.
Dette polysaccharid er mekanisk og kemisk resistent, da det består af parallelle kæder, der er justeret i længdeakser stabiliseret ved hydrogenbindinger..
Da planter, de vigtigste producenter af cellulose, er basis for fødekæden, er eksistensen af disse enzymer afgørende for brugen af disse væv og derfor for en stor del af den jordbaserede fauna (inklusive mikroorganismerne)..
Artikelindeks
Cellulaser, der udtrykkes af de fleste mikroorganismer, udøver deres katalytiske funktioner i den ekstracellulære matrix, og generelt produceres disse i store mængder, som anvendes industrielt til mange formål.
Bakterier producerer små mængder af kompleksassocierede cellulaser, mens svampe producerer store mængder af disse enzymer, som ikke altid forbinder hinanden, men virker synergi.
Afhængigt af den organisme, der undersøges, især hvis det er prokaryoter og eukaryoter, er de "sekretoriske" veje for denne type enzymer meget forskellige..
Cellulaser eller cellulolytiske enzymer findes i naturen som multi-enzymsystemer, det vil sige danne komplekser, der består af mere end et protein. Deres klassificering deler dem normalt i tre vigtige grupper:
- Endoglucanaser eller endo-1,4-β-D-glucan-glucanohydrolaser: der skærer tilfældigt "amorfe" steder i indre regioner af cellulosekæder
- Exoglucanaser, cellobiohydrolaser eller 1,4-β-D-glucan cellobiohydrolaser: som hydrolyserer de reducerende og ikke-reducerende ender af cellulosekæder, frigiver glukose eller cellobioserester (glukogrupper bundet sammen)
- β-glucosidaser eller β-D-glucosidglucohydrolase: i stand til at hydrolyse de ikke-reducerende ender af cellulose og frigive glukoserester
Multienzymkomplekserne af cellulaseenzymer, som nogle organismer producerer, er kendt som cellulosomer, hvis individuelle komponenter er vanskelige at identificere og isolere, men sandsynligvis svarer til enzymer fra de tre beskrevne grupper..
Inden for hver gruppe af cellulaser er der familier, som er grupperet, fordi de har nogle specielle egenskaber. Disse familier kan danne "klaner", hvis medlemmer har forskelle i deres sekvenser, men deler nogle strukturelle og funktionelle egenskaber med hinanden..
Cellulaseenzymer er "modulære" proteiner, der er sammensat af strukturelt og funktionelt adskilte domæner: et katalytisk domæne og et kulhydratbindende domæne..
Som de fleste glycosylhydrolaser har cellulaser i det katalytiske domæne en aminosyrerest, der fungerer som en katalytisk nukleofil, der er negativt ladet ved den optimale pH for enzymet og en anden rest, der fungerer som en protondonor..
Dette par rester kan, afhængigt af organismen, der udtrykker enzymet, være to aspartater, to glutamater eller et af hver..
I mange svampe og bakterier er cellulaser stærkt glykosylerede proteiner, men uafhængige undersøgelser antyder, at disse kulhydratrester ikke spiller en transcendental rolle i den enzymatiske aktivitet af disse enzymer.
Når cellulaser forbinder sig til dannelse af komplekser og opnår større enzymatisk aktivitet på de forskellige former for det samme substrat, kan disse have op til fem forskellige enzymunderenheder.
Disse vigtige enzymer, produceret især af cellulolytiske bakterier og svampe, har forskellige funktioner, både fra et biologisk og industrielt synspunkt:
Cellulaser spiller en grundlæggende rolle i det indviklede biologiske nedbrydningsnetværk af cellulose og lignocellulose, som er de mest rigelige polysaccharider i biosfæren..
Cellulaser produceret af mikroorganismer forbundet med gastrointestinale kanter hos mange planteædende dyr repræsenterer en af de vigtigste enzymfamilier i naturen, da strenge omnivorer og kødædere lever af den biomasse, der assimileres af disse dyr..
Mennesket forbruger for eksempel fødevarer af vegetabilsk oprindelse, og al den cellulose, der findes i disse, betragtes som "rå fiber". Senere elimineres det med afføringen, da det ikke har enzymer til fordøjelsen.
Drøvtyggere, såsom køer, er i stand til at øge deres vægt og muskelstørrelse takket være brugen af kulstof indeholdt i form af glukose i cellulose, da deres tarmmikroflora er ansvarlig for nedbrydning af planter gennem cellulaseaktivitet.
I planter er disse enzymer ansvarlige for nedbrydningen af cellevæggen som reaktion på forskellige stimuli, der forekommer på forskellige udviklingsstadier, såsom abscission og modning af frugt, abscission af blade og bælg, blandt andre..
På industrielt niveau produceres disse enzymer i stor skala og bruges i mange landbrugsprocesser, der er relateret til plantematerialer og deres behandling..
Blandt disse processer er produktionen af biobrændstoffer, hvor cellulaser opfylder mere end 8% af det industrielle enzymbehov. Dette skyldes, at disse enzymer er af største betydning for produktionen af ethanol fra planteaffald fra forskellige kilder..
De anvendes også i tekstilindustrien til flere formål: produktion af dyrefoder, forbedring af kvaliteten og "fordøjelighed" af koncentreret foder eller under forarbejdning af juice og mel..
Disse proteiner anvendes igen til produktion af olier, krydderier, polysaccharider til kommerciel anvendelse såsom agar og også til opnåelse af proteiner fra frø og andet plantevæv..
Endnu ingen kommentarer