Cellulasa -egenskaper, struktur, funktioner

De Celluaser De är en grupp enzymer som produceras av växter och av olika "cellulolitiska" mikroorganismer, vars katalytiska aktivitet består i nedbrytningen av cellulosa, den vanligaste polysackariden i naturen.

Dessa proteiner tillhör familjen av glykosid- eller glykosylhydrolasenzymer hydrolasil, eftersom de kan hydrolysera bindningarna mellan glukosenheter inte bara av cellulosa, utan också av vissa p-d-glukaner som finns i spannmål.

Grafisk representation av molekylstrukturen i ett cellulas (källa: Jawahar Swaminathan och MSD -personal vid European Bioinformatics Institute [Public Domain] via Wikimedia Commons)

Hans närvaro i djurriket har hävdats och matsmältningen av cellulosa av växtätande djur tillskrivs en symbiote tarmmikroflora. Relativt nya studier har emellertid visat att detta enzym också produceras av ryggradslösa djur som insekter, blötdjur och vissa nematoder.

Cellulosa är en väsentlig del av cellväggen i alla växtorganismer och produceras också av vissa arter av alger, svampar och bakterier. Det är en linjär homopolysackarid.

Denna polysackarid är mekaniskt och kemiskt resistent, eftersom den består av parallella kedjor som är inriktade i längsgående axlar stabiliserade av vätebroar.

Eftersom växter, huvudcellulosaproducenter, är grunden för livsmedelskedjan, är förekomsten av dessa enzymer väsentlig för användning av sådana vävnader och därför för uppehällen av mycket av landfauna (inklusive mikroorganismerna).

[TOC]

Egenskaper

Cellerna som uttrycks av de flesta av mikroorganismerna utövar sina katalytiska funktioner i den extracellulära matrisen och i allmänhet produceras dessa i stora mängder, vilket används industriellt för många ändamål.

Kan tjäna dig: lignin: struktur, funktioner, extracion, nedbrytning, användningar

Bakterier producerar små mängder tillhörande celler i komplexa.

Beroende på organismen som studeras, särskilt om det är prokaryoter och eukaryoter, är "sekretoriska" vägar för denna typ av enzymer mycket olika.

Klassificering

Cellulolitiska celler eller enzymer finns i naturen som multienzymatiska system, det vill säga bildande komplex som består av mer än ett protein. Deras klassificering delar dem vanligtvis i tre viktiga grupper:

- Endoglukanaser antingen Endo-1,4-p-D-glukan glukanohydroler: De skar på slumpmässiga "amorfa" platser i interna regioner i cellulosa kedjor

- Exoglucanaser, celobiohydrolesas antingen 1,4-p-d-glukano celobiohydroles: som hydrolyserar minskar ändarna och icke -reducerande cellulosa kedjor, frisläppande glukos eller cellobiella rester (glukosgrupper tillsammans med varandra)

- p-glukosidaser antingen p-D-glykosidglykohydrolas: kapabel att hydrolysera de icke -reducerande ändarna på cellulosa och frigöra glukosrester

De multienzymatiska komplexen i cellerna som vissa organismer producerar är kända som cellulosomer, vars enskilda komponenter är svåra att identifiera och isolera, men de motsvarar förmodligen enzymer från de tre beskrivna grupperna.

Inom varje grupp celler finns familjer som är grupperade tillsammans eftersom de delar några speciella egenskaper. Dessa familjer kan bilda "klaner" vars medlemmar har skillnader i sina sekvenser, men delar vissa strukturella och funktionella egenskaper från varandra.

Strukturera

Cellulära enzymer är "modulära" proteiner som består av strukturella och funktionellt diskreta domäner: en katalytisk domän och en annan kolhydratförening.

Liksom de flesta hydrolasglykosil har celler, i den katalytiska domänen, en aminosyrarest som fungerar som en katalytisk nukleofil som är negativt laddad för det optimala pH för enzymet och en annan rest som fungerar som en protondonator.

Kan tjäna dig: unicellulära alger: egenskaper och exempel på arter

Detta par avfall, beroende på organismen som uttrycker enzymet, kan vara två aspartater, två glutamater eller en i varje.

I många svampar och bakterier är celler mycket glykosylerade proteiner, men oberoende studier tyder på att dessa kolhydratavfall inte spelar en transcendental roll i den enzymatiska aktiviteten hos dessa enzymer.

När celler är förknippade med att bilda komplexa.

Funktioner

Dessa viktiga enzymer, producerade särskilt av bakterier och cellulolitiska svampar, har olika funktioner, både ur biologisk och industriell synvinkel:

Biologisk

Cellerna har en grundläggande roll i det intrikata nätverket av cellulosa och lignocellulosa biologisk nedbrytning, som är de vanligaste polysackariderna på biosfären.

Cellerna som produceras av de mikroorganismer som är förknippade med gastrointestinala kanaler hos många växtätande djur representerar en av de viktigaste enzymatiska familjerna i naturen, eftersom det är omnivande och strikt köttätande.

Man konsumerar till exempel livsmedel av växtens ursprung och all cellulosa som finns i dessa betraktas som "rå fiber". Därefter elimineras den med avföring, eftersom den inte har enzymer för matsmältning.

Ruminanter, såsom kor, kan öka sin vikt och muskelstorlek tack vare användningen av kol som finns i form av glukos i cellulosa, eftersom deras tarmmikroflora är ansvarig för nedbrytning av grönsaker genom aktiviteten celulase.

I växter är dessa enzymer ansvariga för nedbrytningen av cellväggen som svar på olika stimuli som förekommer i olika utvecklingsstadier såsom abscission och mognad av frukterna, bladens abscission och skidorna, bland andra.

Det kan tjäna dig: vad är xylem och floem?

Industriister

På industriell nivå produceras dessa enzymer i stor skala och utnyttjas i många jordbruksprocesser som är relaterade till växtmaterial och deras bearbetning.

Bland dessa processer är produktionen av biobränslen, för vilka celler tillfredsställer mer än 8% av industriell enzymatisk efterfrågan. Detta beror på att dessa enzymer är av största vikt för produktion av etanol från växtavfall från olika källor.

De används också i textilindustrin med flera syften: djurmatproduktion, kvalitetsförbättring och "smältbarhet" av koncentrerade livsmedel eller under juice och mjölbehandling.

Dessa proteiner används i sin tur i produktion av oljor, kryddor, polysakcharider för kommersiell användning såsom agar och också för att erhålla protein från frön och andra växtvävnader.

Referenser

1. Bayer, E. TILL., Chanzyt, h., Lamed, R., & Shham, och. (1998). Cellulosa, cellulaser och cellulosomer. Nuvarande åsikt inom strukturell biologi, 8, 548-557.
2. Dey, s., & Harborne, J. (1977). Växtbiokemi. San Diego, Kalifornien: Academic Press.
3. Huber, t., Müssig, j., Curnow, eller., Pang, s., Bickerton, s., & Staiger, M. P. (2012). En kritisk översyn av all-cellulosa kompositer. Journal of Materials Science, 47(3), 1171-1186.
4. Knowles, J., & Teeri, t. (1987). Cellulesiska familjer och deras gener. Tibtech, 5, 255-261.
5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger principer för biokemi. Omega -utgåvor (5: e upplagan.).
6. Nutt, A., Sld, v., Petterssson, g., & Johansson, g. (1998). Kurvor fortskrider. Ett medel för funktionell klassificering av cellulor. Eur. J. Biokemi., 258, 200-206.
7. Reilly, s. J. (2007). Amylas- och celluleasstruktur och funktion. I s.-T. Yang (ed.), Bioprosprutning för mervärdesprodukter från förnybara resurser (PP. 119-130). Elsevier b.V.
8. Sadhu, s., & Maiti, T. K. (2013). Cellulatproduktion av bakterier: en översyn. British Microbiology Research Journal, 3(3), 235-258.
9. Watanabe, h., & Tokuda, g. (2001). Cellulesisk djur. Cellular and Molecular Life Sciences, 58, 1167-1178.