Cellulasa -kenmerken, structuur, functies

De Celluases Ze zijn een groep enzymen geproduceerd door planten en door verschillende "cellulolithische" micro -organismen, waarvan de katalytische activiteit bestaat uit afbraak van cellulose, de meest voorkomende polysacharide in de natuur.

Deze eiwitten behoren tot de familie van glycosidische of glycosylhydrolase-enzymen hydrolasil, omdat ze in staat zijn om de bindingen tussen glucose-eenheden niet alleen van cellulose te hydrolyseren, maar ook van sommige β-D-Glucanen die in granen aanwezig zijn.

Grafische weergave van de moleculaire structuur van een cellulase (Bron: Jawahar Swaminathan en MSD -personeel van het European Bioinformatics Institute [Public Domain] via Wikimedia Commons)

Zijn aanwezigheid in het dierenrijk is beargumenteerd en de vertering van cellulose door herbivore dieren wordt toegeschreven aan een symbiote darmmicroflora. Relatief recente studies hebben echter aangetoond dat dit enzym ook wordt geproduceerd door ongewervelde dieren zoals insecten, weekdieren en sommige nematoden.

Cellulose is een essentieel onderdeel van de celwand van alle plantenorganismen en wordt ook geproduceerd door sommige soorten algen, schimmels en bacteriën. Het is een lineaire homopolysaccharid.

Dit polysacharide is mechanisch en chemisch resistent, omdat het bestaat uit parallelle ketens die zijn uitgelijnd in longitudinale assen gestabiliseerd door waterstofbruggen.

Aangezien planten, hoofdcelluloseproducenten, de basis vormen van de voedselketen, is het bestaan ​​van deze enzymen essentieel voor het gebruik van dergelijke weefsels en daarom voor het bestaan ​​van een groot deel van de landfauna (inclusief de micro -organismen).

[TOC]

Kenmerken

De cellen uitgedrukt door de meeste micro -organismen oefenen hun katalytische functies uit in de extracellulaire matrix en in het algemeen worden deze in grote hoeveelheden geproduceerd, die industrieel worden gebruikt voor veel doeleinden.

Kan u van dienst zijn: lignin: structuur, functies, extracion, afbraak, gebruik

Bacteriën produceren kleine hoeveelheden bijbehorende cellen in complex.

Afhankelijk van het bestudeerde organisme, vooral als het prokaryoten en eukaryoten zijn, zijn de "secretoire" wegen voor dit type enzymen heel anders.

Classificatie

Cellulolithische cellen of enzymen worden in de natuur gevonden als multienzymatische systemen, dat wil zeggen complexen vormen die uit meer dan één eiwit zijn samengesteld. Hun classificatie verdeelt ze meestal in drie belangrijke groepen:

- Endoglucanasen of endo-1,4-β-D-glucan glucanohydroles: Ze sneden in willekeurige "amorfe" plaatsen in interne gebieden van celluloseketens

- Exoglucanasen, celobiohydroles of 1.4-β-D-Glucano celobiohydroles: welke hydrolyseerden die de uiteinden en niet -reducerende celluloseketens verminderen, glucose of cellobiale residuen vrijgeven (glucosegroepen samen met elkaar)

- β-glucosidasen of β-D-glycoside glycohydrolase: in staat om de niet -reducerende uiteinden van cellulose te hydrolyseren en glucoseresten af ​​te geven

De multienzymatische complexen van de cellencellen die sommige organismen produceren, staan ​​bekend als cellulosomen, waarvan de individuele componenten moeilijk te identificeren en te isoleren, maar ze komen waarschijnlijk overeen met enzymen van de drie beschreven groepen.

Binnen elke groep cellen zijn er families, die zijn gegroepeerd omdat ze wat speciale kenmerken delen. Deze families kunnen "clans" vormen waarvan de leden verschillen hebben in hun sequenties, maar delen enkele structurele en functionele kenmerken van elkaar.

Structuur

Cellulaire enzymen zijn "modulaire" eiwitten die zijn samengesteld uit structurele en functioneel discrete domeinen: een katalytisch domein en een andere koolhydraatunie.

Net als de meeste hydrolase glycosil hebben cellen in het katalytische domein een aminozuurresidu dat functioneert als een katalytische nucleofiel die negatief is geladen tot de optimale pH voor het enzym en een ander residu dat werkt als een protondonor.

Kan u dienen: eencellige algen: kenmerken en voorbeelden van soorten

Dit paar afval, afhankelijk van het organisme dat het enzym uitdrukt, kan twee aspartaten, twee glutamaten of één in elk zijn.

In veel schimmels en bacteriën zijn cellen sterk geglycosyleerde eiwitten, maar onafhankelijke studies suggereren dat dit koolhydraatafval geen transcendentale rol speelt in de enzymatische activiteit van deze enzymen.

Wanneer cellen worden geassocieerd om complex te vormen.

Functie

Deze belangrijke enzymen, vooral geproduceerd door bacteriën en cellulolithische schimmels, hebben verschillende functies, zowel vanuit biologisch als industrieel oogpunt:

Biologisch

De cellen spelen een fundamentele rol in het ingewikkelde netwerk van biologische afbraak van cellulose en lignocellulose, die de meest voorkomende polysachariden op de biosfeer zijn.

De cellen geproduceerd door de micro -organismen geassocieerd met het maagdarmkanaal van veel herbivore dieren vertegenwoordigen een van de belangrijkste enzymatische families in de natuur, sinds alles omnivoor en strikt vleeseten.

De mens verbruikt bijvoorbeeld voedsel van plantaardige oorsprong en alle cellulose die hierin aanwezig zijn, wordt beschouwd als "rauwe vezel". Vervolgens wordt het geëlimineerd met uitwerpselen, omdat het geen enzymen heeft voor de spijsvertering.

Herinners, zoals koeien, zijn in staat hun gewicht en spiergrootte te vergroten dankzij het gebruik van koolstof in de vorm van glucose in cellulose, omdat hun darmmicroflora verantwoordelijk is voor de afbraak van groenten door de activiteitscelulase.

In planten zijn deze enzymen verantwoordelijk voor de afbraak van de celwand in reactie op verschillende stimuli die voorkomen in verschillende stadia van ontwikkeling, zoals de abscissie en rijping van de vruchten, het abscissie van de bladeren en de peulen, onder andere.

Het kan je van dienst zijn: wat zijn het xyleem en het phloem?

Industriëlen

Op industrieel niveau worden deze enzymen op grote schaal geproduceerd en worden geëxploiteerd in veel landbouwprocessen die gerelateerd zijn aan plantaardige materialen en hun verwerking.

Onder deze processen is de productie van biobrandstoffen, waarvoor cellen voldoen aan meer dan 8% van de industriële enzymatische vraag. Dit komt omdat deze enzymen van het grootste belang zijn voor de productie van ethanol uit plantafval uit verschillende bronnen.

Ze worden ook gebruikt in de textielindustrie met meerdere doeleinden: de productie van dierenvoeding, kwaliteitsverbetering en "verteerbaarheid" van geconcentreerd voedsel of tijdens sappen en bloemverwerking.

Deze eiwitten worden op hun beurt gebruikt bij de productie van oliën, kruiden, commercieel gebruik polysacchariden zoals agar en ook om eiwitten uit zaden en andere plantenweefsels te verkrijgen.

Referenties

1. Bayer, E. NAAR., Chanzyt, h., Lamed, R., & Shham, en. (1998). Cellulose, cellulasen en cellulosomen. Huidige mening in de structurele biologie, 8, 548-557.
2. Dey, p., & Harborne, J. (1977). Plantbiochemie. San Diego, Californië: academische pers.
3. Huber, T., Müssig, J., Curnow, of., Pang, s., Bickerton, s., & Staiger, m. P. (2012). Een kritische beoordeling van composieten van all-cellulose. Journal of Materials Science, 47(3), 1171-1186.
4. Knowles, J., & Teeri, t. (1987). Cellulese families en hun genen. Tibtech, 5, 255-261.
5. Nelson, D. L., & Cox, m. M. (2009). Lehninger -principes van biochemie. Omega -edities (5e ed.)).
6. Nutt, a., SLD, V., Pettersson, G., & Johansson, G. (1998). Curves vooruitgang. Een gemiddelde voor functionele classificatie van cellulaes. EUR. J. Biochem., 258, 200-206.
7. Reilly, p. J. (2007). Amylase- en cellulease -structuur en functie. In s.-T. Yang (ED.)), Bioprossing voor producten met toegevoegde waarde van hernieuwbare bronnen (PP. 119-130). Elsevier B.V.
8. Sadhu, s., & Maiti, T. K. (2013). Cellulatieproductie door bacteriën: een overzicht. British Microbiology Research Journal, 3(3), 235-258.
9. Watanabe, h., & Tokuda, g. (2001). Cellulese dier. Cellulaire en moleculaire levenswetenschappen, 58, 1167-1178.