Charakteristiky celulaly, štruktúra, funkcie

Ten Celuáza Sú to skupina enzýmov produkovaných rastlinami a rôznymi „celulolitickými“ mikroorganizmami, ktorých katalytická aktivita spočíva v degradácii celulózy, najhojnejšej polysacharidu v prírode.

Tieto proteíny patria do rodiny glykozidných alebo glykozylových hydrolázových enzýmov hydrolasil, pretože sú schopné hydrolyzovať väzby medzi glukózovými jednotkami nielen celulózy, ale aj niektorých β-d-glukánov prítomných v obilninách.

Grafické znázornenie molekulárnej štruktúry celulázy (Zdroj: Jawahar Swaminathan a personál MSD v Európskom bioinformatickom inštitúte [verejná doména] cez Wikimedia Commons)

Jeho prítomnosť v živočíšnom kráľovstve sa argumentovala a trávenie celulózy bylinožravcovými zvieratami sa pripisuje črevnej mikroflore symbiotu. Relatívne nedávne štúdie však ukázali, že tento enzým je tiež produkovaný bezstavovcami, ako je hmyz, mäkkýše a niektoré nematódy.

Celulóza je nevyhnutnou súčasťou bunkovej steny všetkých rastlinných organizmov a je tiež produkovaná niektorými druhmi rias, húb a baktérií. Je to lineárny homopolysacharid.

Tento polysacharid je mechanicky a chemicky odolný, pretože sa skladá z paralelných reťazcov, ktoré sú zarovnané v pozdĺžnych osách stabilizovaných vodíkovými mostmi.

Pretože rastliny, hlavní výrobcovia celulózy, sú základom potravinového reťazca, existencia týchto enzýmov je nevyhnutná pre použitie takýchto tkanív, a preto pre obživa väčšiny pôdnej fauny (vrátane mikroorganizmov).

[TOC]

Charakteristika

Bunky exprimované väčšinou mikroorganizmov vykonávajú svoje katalytické funkcie v extracelulárnej matrici a vo všeobecnosti sa vyrábajú vo veľkých množstvách, ktoré sa priemyselne používajú na mnohé účely.

Môže vám slúžiť: lignín: štruktúra, funkcie, extrakcia, degradácia, použitia

Baktérie produkujú malé množstvá pridružených buniek v komplexe.

V závislosti od študovaného organizmu, najmä ak sú to prokaryoty a eukaryoty, sú „sekrečné“ cesty pre tento typ enzýmov veľmi odlišné.

Klasifikácia

Cellulolitické bunky alebo enzýmy sa nachádzajú v prírode ako multienzymatické systémy, to znamená, že tvoria komplexy, ktoré sa skladajú z viac ako jedného proteínu. Ich klasifikácia ich zvyčajne rozdeľuje do troch dôležitých skupín:

- Endoglukanázy ani endo-1,4-p-D-glukánske glukanohydroly: Rozrezajú sa na náhodné „amorfné“ miesta vo vnútorných oblastiach celulózových reťazcov

- Exoglukanázy, celobiohydroly ani 1.4-p-D-Glucano Celobiohydroly: ktoré hydrolyzuje redukčné konce a neredukčné celulózové reťazce, uvoľňujúce glukózové alebo bunkové zvyšky (glukózové skupiny spolu)

- p-glukozidázy ani β-d-glykozid glychydroláza: schopný hydrolyzovať neredukčné konce celulózy a uvoľňovať zvyšky glukózy

Multienzymatické komplexy buniek buniek, ktoré niektoré organizmy produkujú, sú známe ako celulozómy, ktorých jednotlivé zložky sa ťažko identifikujú a izolujú, ale pravdepodobne zodpovedajú enzýmom opísaných troch opísaných skupín.

V každej skupine buniek sú rodiny, ktoré sú zoskupené, pretože zdieľajú niektoré špeciálne charakteristiky. Tieto rodiny môžu tvoriť „klany“, ktorých členovia majú rozdiely vo svojich sekvenciách, ale zdieľajú niektoré štrukturálne a funkčné charakteristiky od seba navzájom.

Štruktúra

Bunkové enzýmy sú „modulárne“ proteíny, ktoré sa skladajú zo štrukturálnych a funkčne diskrétnych domén: katalytická doména a ďalší sacharidový zväzok.

Rovnako ako väčšina hydrolázy glykozilu, bunky majú v katalytickej doméne aminokyselinový zvyšok, ktorý funguje ako katalytické nukleofil, ktorý je negatívne nabitý na optimálne pH pre enzým a iný zvyšok, ktorý pôsobí ako protónový donoror.

Môže vám slúžiť: jednobunkové riasy: Charakteristiky a príklady druhov

Tento pár odpadu v závislosti od organizmu, ktorý exprimuje enzým, môže byť dva aspartáty, dva glutamáty alebo jeden v každom.

V mnohých hubách a baktériách sú bunky vysoko glykozylované proteíny, avšak nezávislé štúdie naznačujú, že tento odpad sacharidov nehrá transcendentálnu úlohu v enzymatickej aktivite týchto enzýmov.

Keď sú bunky spojené s tvorivým komplexom.

Funkcia

Tieto dôležité enzýmy, produkované najmä baktériami a celulolitickými hubami, majú rôzne funkcie z biologického aj priemyselného hľadiska:

Biologický

Bunky majú základnú úlohu v zložitej sieti biodegradácie celulózy a lignocelulózy, ktoré sú najhojnejšími polysacharidmi na biosfére.

Bunky produkované mikroorganizmami spojené s gastrointestinálnym traktom mnohých bylinožravých zvierat predstavujú jednu z najdôležitejších enzymatických rodín v prírode, pretože všemocný a prísny mäsožravok.

Napríklad človek konzumuje potraviny rastlinného pôvodu a všetka celulóza, ktorá sa v nich vyskytuje, sa považuje za „surovú vlákninu“. Následne je eliminovaný výkaly, pretože nemá enzýmy na trávenie.

Prežúvatelia, ako sú kravy, sú schopné zvýšiť svoju hmotnosť a veľkosť svalov vďaka použitiu uhlíka obsiahnutého vo forme glukózy v celulóze, pretože ich črevná mikroflora je zodpovedná za degradáciu zeleniny prostredníctvom aktivity celuláza.

V rastlinách sú tieto enzýmy zodpovedné za degradáciu bunkovej steny v reakcii na rôzne stimuly, ktoré sa vyskytujú v rôznych štádiách vývoja, ako je napríklad abscission a dozrievanie ovocia, ublíženie listov a strukov, okrem iného.

Môže vám to slúžiť: čo sú xylem a phloem?

Priemyselný pracovník

Na priemyselnej úrovni sa tieto enzýmy vyrábajú vo veľkom meradle a využívajú sa v mnohých poľnohospodárskych procesoch, ktoré súvisia s rastlinnými materiálmi a ich spracovaním.

Medzi týmito procesmi patrí produkcia biopalív, pre ktoré bunky uspokojujú viac ako 8% priemyselného enzymatického dopytu. Je to preto, že tieto enzýmy sú nanajvýš dôležité pre výrobu etanolu z odpadu z rastlín z rôznych zdrojov.

Používajú sa tiež v textilnom priemysle s viacerými účelmi: výroba potravín pre zvieratá, zlepšenie kvality a „stráviteľnosť“ koncentrovaných potravín alebo počas šťavy a spracovania múky.

Tieto proteíny sa zase používajú pri výrobe olejov, korenia, polysacharidov, ako je agar, a tiež na získanie bielkovín zo semien a iných rastlinných tkanív.

Odkazy

1. Bayer, e. Do., Chanzyt, h., Lamed, R., & Shham, a. (1998). Celulóza, celulázy a celulozómy. Súčasný názor na štrukturálnu biológiu, 8, 548-557.
2. Dey, P., & Harborne, J. (1977). Biochémia rastlín. San Diego, Kalifornia: Academic Press.
3. Huber, T., Müssig, J., Curnow, alebo., Pang, s., Bickerton, s., & Staiger, m. P. (2012). Kritický prehľad all-celulózových kompozitov. Journal of Materials Science, 47(3), 1171-1186.
4. Knowles, J., & Teeri, T. (1987). Celuly rodiny a ich gény. Tibtech, 5, 255-261.
5. Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger princípy biochémie. Vydanie omega (5. vydanie.).
6. Nutt, a., Sld, v., Pettersson, G., & Johansson, G. (1998). Krivky pokrok. Priemer pre funkčnú klasifikáciu celulaly. eur. J. Biochem., 258, 200-206.
7. Reilly, P. J. (2007). Štruktúra a funkcia amylázy a celulease. V S.-Tón. Jang (ed.), Bioprossing pre produkty pridaného hodnoty z obnoviteľných zdrojov (PP. 119-130). Elsevier B.Vložka.
8. Sadhu, s., & Maiti, T. Klimatizovať. (2013). Produkcia cenelátu baktériami: prehľad. British Microbiology Research Journal, 3(3), 235-258.
9. Watanabe, h., & Tokuda, G. (2001). Celulesové zviera. Bunkové a molekulárne životné vedy, 58, 1167-1178.