De cellulaser De er en gruppe enzymer produsert av planter og av forskjellige "cellulolytiske" mikroorganismer, hvis katalytiske aktivitet består i nedbrytningen av cellulose, det mest vanlige polysakkaridet i naturen..
Disse proteinene tilhører familien av glykosidiske hydrolaser eller glykosylhydrolaser-enzymer, siden de er i stand til å hydrolysere bindingene mellom glukosenheter ikke bare i cellulose, men også i noen β-D-glukaner som er tilstede i korn..
Dens tilstedeværelse i dyreriket har blitt hevdet og fordøyelsen av cellulose av planteetende dyr tilskrives en symbiotisk tarmmikroflora. Imidlertid har relativt nylige studier vist at dette enzymet også produseres av virvelløse dyr som insekter, bløtdyr og noen nematoder..
Cellulose er en viktig del av celleveggen til alle planteorganismer og produseres også av noen arter av alger, sopp og bakterier. Det er et lineært homopolysakkarid med høy molekylvekt sammensatt av D-glukopyranose bundet av β-1,4 bindinger.
Dette polysakkaridet er mekanisk og kjemisk motstandsdyktig, siden det består av parallelle kjeder som er justert i langsgående akser stabilisert av hydrogenbindinger..
Siden planter, de viktigste produsentene av cellulose, er basen i næringskjeden, er eksistensen av disse enzymene avgjørende for bruken av disse vevene, og derfor for eksistensen av en stor del av den terrestriske faunaen (inkludert mikroorganismer).
Artikkelindeks
Cellulaser uttrykt av de fleste mikroorganismer utøver sine katalytiske funksjoner i den ekstracellulære matrisen, og generelt produseres disse i store mengder, som brukes industrielt til mange formål.
Bakterier produserer små mengder av kompleksassosierte cellulaser, mens sopp produserer store mengder av disse enzymene, som ikke alltid forbinder seg med hverandre, men virker i synergi.
Avhengig av organismen som studeres, spesielt hvis det er prokaryoter og eukaryoter, er de "sekretoriske" banene for denne typen enzymer veldig forskjellige..
Cellulaser eller cellulolytiske enzymer finnes i naturen som multi-enzymsystemer, det vil si å danne komplekser som består av mer enn ett protein. Klassifiseringen deres deler dem vanligvis i tre viktige grupper:
- Endoglukanaser eller endo-1,4-β-D-glukan glukanohydrolaser: som skjærer tilfeldige "amorfe" steder i indre områder av cellulosekjeder
- Eksoglukanaser, cellobiohydrolaser eller 1,4-β-D-glukan cellobiohydrolaser: som hydrolyserer de reduserende og ikke-reduserende endene av cellulosekjeder, og frigjør glukose eller cellobioserester (glukosegrupper knyttet sammen)
- β-glukosidaser eller β-D-glukosid glukohydrolase: i stand til å hydrolysere de ikke-reduserende endene av cellulose og frigjøre glukosrester
Multienzymkompleksene av cellulaseenzymer som noen organismer produserer er kjent som cellulosomer, hvis individuelle komponenter er vanskelige å identifisere og isolere, men sannsynligvis tilsvarer enzymer fra de tre gruppene som er beskrevet..
Innenfor hver gruppe cellulaser er det familier, som er gruppert sammen fordi de deler noen spesielle egenskaper. Disse familiene kan danne "klaner" hvis medlemmer har forskjeller i sekvensene, men deler noen strukturelle og funksjonelle egenskaper med hverandre..
Cellulaseenzymer er "modulære" proteiner som er sammensatt av strukturelt og funksjonelt diskrete domener: et katalytisk domene og et karbohydratbindende domene..
Som de fleste glykosylhydrolaser har cellulaser i det katalytiske domenet en aminosyrerest som fungerer som en katalytisk nukleofil som er negativt ladet ved den optimale pH for enzymet og en annen rest som fungerer som en protondonor..
Dette paret av rester, avhengig av organismen som uttrykker enzymet, kan være to aspartater, to glutamater eller ett av hver..
I mange sopper og bakterier er cellulaser sterkt glykosylerte proteiner, men uavhengige studier antyder at disse karbohydratrester ikke spiller en transcendental rolle i den enzymatiske aktiviteten til disse enzymene..
Når cellulaser assosieres for å danne komplekser, og oppnå større enzymatisk aktivitet på de forskjellige formene av det samme substratet, kan disse ha opptil fem forskjellige enzymunderenheter.
Disse viktige enzymer, produsert spesielt av cellulolytiske bakterier og sopp, har forskjellige funksjoner, både fra et biologisk og industrielt synspunkt:
Cellulaser spiller en grunnleggende rolle i det intrikate biologiske nedbrytningsnettverket av cellulose og lignocellulose, som er de mest tallrike polysakkaridene i biosfæren..
Cellulaser produsert av mikroorganismer assosiert med mage-tarmkanalen til mange planteetende dyr representerer en av de viktigste enzymfamiliene i naturen, siden strenge altetere og rovdyr spiser på biomassen assimilert av disse dyrene.
Mennesker bruker for eksempel matvarer av vegetabilsk opprinnelse, og all cellulose som er tilstede i disse betraktes som "råfiber". Senere blir den eliminert med avføring, siden den ikke har enzymer for fordøyelsen.
Drøvtyggere, som kyr, er i stand til å øke vekten og muskelstørrelsen takket være bruken av karbon som finnes i form av glukose i cellulose, siden deres tarmmikroflora er ansvarlig for nedbrytningen av planter gjennom cellulaseaktivitet.
I planter er disse enzymene ansvarlige for nedbrytningen av celleveggen som respons på forskjellige stimuli som forekommer i forskjellige utviklingsstadier, for eksempel abscisjon og modning av frukt, abscission av blader og belger, blant andre..
På industrielt nivå produseres disse enzymene i stor skala og brukes i mange landbruksprosesser som er relatert til plantematerialer og bearbeiding av dem..
Blant disse prosessene er produksjon av biodrivstoff, hvor cellulaser tilfredsstiller mer enn 8% av det industrielle enzymbehovet. Dette er fordi disse enzymene er av største betydning for produksjonen av etanol fra planteavfall fra forskjellige kilder..
De brukes også i tekstilindustrien til flere formål: produksjon av dyrefôr, forbedring av kvaliteten og "fordøyeligheten" av konsentrert fôr eller under bearbeiding av juice og mel..
Disse proteinene blir i sin tur brukt i produksjonen av oljer, krydder, polysakkarider for kommersiell bruk som agar, og også for å oppnå proteiner fra frø og annet plantevev..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.