Cellulasa -Eigenschaften, Struktur, Funktionen

Der Celluasen Sie sind eine Gruppe von Enzymen, die von Pflanzen und verschiedenen „zellulolithischen“ Mikroorganismen produziert werden, deren katalytische Aktivität in der Verschlechterung von Cellulose, dem am häufigsten vorkommenden Polysaccharid in der Natur, besteht.

Diese Proteine ​​gehören zur Familie der glycosidischen oder glycosylhydrolase-Enzyme hydrolasil.

Grafische Darstellung der molekularen Struktur einer Cellulase (Quelle: Jawahar Swaminathan und MSD -Mitarbeiter des Europäischen Bioinformatikinstituts [Public Domain] über Wikimedia Commons)

Seine Anwesenheit im Tierreich wurde argumentiert und die Verdauung von Cellulose durch pflanzenfressende Tiere wird einer Symbiotendarmmikroflora zugeschrieben. Relativ neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass dieses Enzym auch von Wirbellosen wie Insekten, Mollusken und einigen Nematoden produziert wird.

Cellulose ist ein wesentlicher Bestandteil der Zellwand aller Pflanzenorganismen und wird auch von einigen Arten von Algen, Pilzen und Bakterien produziert. Es ist eine lineare Homopolysaccharid.

Dieses Polysaccharid ist mechanisch und chemisch resistent, da es aus parallelen Ketten besteht, die in Längsachsen ausgerichtet sind, die durch Wasserstoffbrücken stabilisiert sind.

Da Pflanzen, Hauptzelluloseproduzenten, die Grundlage für die Nahrungskette sind, ist die Existenz dieser Enzyme für die Verwendung solcher Gewebe und daher für den Lebensunterhalt eines Großteils der Landfauna (einschließlich der Mikroorganismen) von wesentlicher Bedeutung.

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Eigenschaften

Die Zellen, die von den meisten Mikroorganismen exprimiert werden.

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Bakterien produzieren kleine Mengen assoziierter Zellen im Komplex.

Abhängig vom untersuchten Organismus, insbesondere wenn es sich um Prokaryoten und Eukaryoten handelt, sind die „sekretorischen“ Straßen für diese Art von Enzymen sehr unterschiedlich.

Einstufung

Zellulolithische Zellen oder Enzyme werden in der Natur als multienzymatische Systeme gefunden, dh Komplexe bilden, die aus mehr als einem Protein bestehen. Ihre Klassifizierung unterteilt sie normalerweise in drei wichtige Gruppen:

- Endoglucanasen entweder Endo-1,4-β-D-Glucan-Glucanohydrolen: Sie schneiden in zufälligen „amorphen“ Stellen in inneren Regionen von Celluloseketten ab

- Exoglucanasen, Celobiohydrolesas entweder 1,4-β-D-Glucano-Celobiohydrolen: Welche hydrolysiert, die Enden reduziert und nicht reduzierende Celluloseketten, die Glukose- oder Cellobialreste freisetzen (Glukosegruppen zusammen miteinander))

- β-Glucosidasen entweder β-D-Glycosid-Glycohydrolase: in der Lage, die nicht reduzierenden Enden von Cellulose und Glukoseresten zu entfernen

Die multienzymatischen Komplexe der Zellenzellen, die einige Organismen produzieren.

In jeder Gruppe von Zellen gibt es Familien, die zusammengefasst sind, weil sie einige besondere Merkmale haben. Diese Familien können "Clans" bilden, deren Mitglieder Unterschiede in ihren Sequenzen haben, aber einige strukturelle und funktionelle Eigenschaften voneinander teilen.

Struktur

Zelluläre Enzyme sind "modulare" Proteine, die aus strukturellen und funktionell diskreten Domänen bestehen: eine katalytische Domäne und eine andere Kohlenhydratvereinigung.

Wie die meisten Hydrolaseglycosil haben Zellen in der katalytischen Domäne einen Aminosäurer Rest, der als katalytischer Nucleophil fungiert, der negativ zum optimalen pH für das Enzym und einen anderen Rest geladen wird, der als Protonenspender wirkt.

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Dieses Abfallpaar kann je nach Organismus, der das Enzym ausdrückt.

In vielen Pilzen und Bakterien sind Zellen hochglykosylierte Proteine. Unabhängige Studien legen jedoch nahe, dass diese Kohlenhydratabfälle keine transzendentale Rolle bei der enzymatischen Aktivität dieser Enzyme spielen.

Wenn Zellen mit dem Komplex verbunden sind.

Funktionen

Diese wichtigen Enzyme, die insbesondere von Bakterien und zellulolithischen Pilzen produziert werden, haben verschiedene Funktionen, sowohl aus biologischer als auch aus industrieller Sicht:

Biologisch

Die Zellen spielen eine grundlegende Rolle im komplizierten Netzwerk von Cellulose- und Lignocellulose -biologischem Abbau, die die am häufigsten vorkommenden Polysaccharide auf der Biosphäre sind.

Die Zellen, die von den Mikroorganismen produziert werden, die mit dem Magen -Darm -Trakt vieler pflanzenfressender Tiere verbunden sind.

Der Mensch verbraucht zum Beispiel Lebensmittel der Pflanzenursprung und alle in diesen vorhandenen Cellulose werden als "rohe Ballaststoffe" betrachtet. Anschließend wird es mit Kot beseitigt, da es keine Enzyme für die Verdauung hat.

Wiederkäuer wie Kühe können dank der Verwendung von Kohlenstoff in Form von Glucose in Cellulose ihr Gewicht und ihre Muskelgröße erhöhen, da ihre Darmmikroflora für den Abbau von Gemüse durch die Aktivität Celulase verantwortlich ist.

In Pflanzen sind diese Enzyme für den Abbau der Zellwand als Reaktion auf verschiedene Stimuli verantwortlich.

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Industrielle

Auf industrieller Ebene werden diese Enzyme in großem Maßstab hergestellt und in vielen Landwirtschaftsprozessen ausgenutzt, die mit Pflanzenmaterialien und ihrer Verarbeitung zusammenhängen.

Unter diesen Prozessen befindet sich die Produktion von Biokraftstoffen, für die Zellen mehr als 8% der industriellen enzymatischen Nachfrage erfüllen. Dies liegt daran, dass diese Enzyme für die Herstellung von Ethanol aus Pflanzenabfällen aus verschiedenen Quellen von größter Bedeutung sind.

Sie werden auch in der Textilindustrie mit mehreren Zwecken verwendet: Tierfutterproduktion, Qualitätsverbesserung und "Verdaulichkeit" von konzentrierten Lebensmitteln oder während der Säfte und der Mehlverarbeitung.

Diese Proteine ​​werden wiederum bei der Herstellung von Ölen, Gewürzen, Polysacchariden wie Agar und auch zur Erlangung von Protein aus Samen und anderen Pflanzengeweben verwendet.

Verweise

1. Bayer, e. ZU., Chanzyt, h., Lamed, R., & Shham und. (1998). Cellulose, Cellulasen und Cellulosomen. Aktuelle Meinung in der Strukturbiologie, 8, 548-557.
2. Dey, p., & Harborne, J. (1977). Pflanzenbiochemie. San Diego, Kalifornien: Akademische Presse.
3. Huber, t., Müssig, j., Curnow, oder., Pang, s., Bickerton, s., & Staiger, m. P. (2012). Eine kritische Überprüfung von All-Cellulose-Verbundwerkstoffen. Journal of Materials Science, 47(3), 1171-1186.
4. Knowles, J., & Teeri, t. (1987). Cellulesische Familien und ihre Gene. TIBTech, 5, 255-261.
5. Nelson, d. L., & Cox, m. M. (2009). Lehninger Prinzipien der Biochemie. Omega -Ausgaben (5. Aufl.).
6. Nutt, a., Sld, v., Pettersson, g., & Johansson, G. (1998). Kurven Fortschritte. Ein Mittelwert für die funktionelle Klassifizierung von Zellelaes. EUR. J. Biochem., 258, 200-206.
7. Reilly, p. J. (2007). Struktur und Funktion von Amylase und Cellulease. In s.-T. Yang (hrsg.), Bioprossing für Mehrwertprodukte aus erneuerbaren Ressourcen (pp. 119-130). Elsevier b.V.
8. Sadhu, s., & Maiti, t. K. (2013). Cellulate Production durch Bakterien: eine Überprüfung. British Microbiology Research Journal, 3(3), 235-258.
9. Watanabe, h., & Tokuda, g. (2001). Cellules Tier. Zell- und molekulare Biowissenschaften, 58, 1167-1178.