The celulasy Jedná se o skupinu enzymů produkovaných rostlinami a různými „celulolytickými“ mikroorganismy, jejichž katalytická aktivita spočívá v odbourávání celulózy, nejrozšířenějšího polysacharidu v přírodě..
Tyto proteiny patří do rodiny glykosidových hydroláz nebo enzymů glykosylhydroláz, protože jsou schopné hydrolyzovat vazby mezi jednotkami glukózy nejen v celulóze, ale také v některých β-D-glukanech přítomných v obilovinách..
Jeho přítomnost v živočišné říši byla argumentována a trávení celulózy býložravými zvířaty je připisováno symbiotické střevní mikroflóře. Relativně nedávné studie však ukázaly, že tento enzym produkují také bezobratlí, jako je hmyz, měkkýši a některé hlístice..
Celulóza je nezbytnou součástí buněčné stěny všech rostlinných organismů a je také produkována některými druhy řas, hub a bakterií. Je to lineární homopolysacharid s vysokou molekulovou hmotností složený z D-glukopyranózy vázané β-1,4 vazbami.
Tento polysacharid je mechanicky a chemicky odolný, protože se skládá z paralelních řetězců, které jsou vyrovnány v podélných osách stabilizovaných vodíkovými vazbami..
Vzhledem k tomu, že rostliny, hlavní producenti celulózy, jsou základem potravinového řetězce, je existence těchto enzymů nezbytná pro použití těchto tkání, a tedy pro obživu velké části suchozemské fauny (včetně mikroorganismů).
Rejstřík článků
Celulázy exprimované většinou mikroorganismů vykonávají své katalytické funkce v extracelulární matrici a obecně se produkují ve velkém množství, které se průmyslově používá k mnoha účelům.
Bakterie produkují malé množství celuláz spojených s komplexem, zatímco houby produkují velké množství těchto enzymů, které se ne vždy spojují navzájem, ale působí synergicky.
V závislosti na studovaném organismu, zvláště pokud se jedná o prokaryoty a eukaryoty, jsou „sekreční“ cesty pro tento typ enzymů velmi odlišné..
Celulázy nebo celulolytické enzymy se v přírodě vyskytují jako systémy s více enzymy, to znamená, že tvoří komplexy, které se skládají z více než jednoho proteinu. Jejich klasifikace je obvykle rozděluje do tří důležitých skupin:
- Endoglukanázy nebo endo-1,4-β-D-glukan-glukanohydrolázy: řezané na náhodných „amorfních“ místech ve vnitřních oblastech celulózových řetězců
- Exoglukanázy, celobiohydrolázy nebo 1,4-β-D-glukan celobiohydrolasy: které hydrolyzují redukující a neredukující konce celulózových řetězců a uvolňují zbytky glukózy nebo celobiózy (skupiny glukózy spojené dohromady)
- β-glukosidázy nebo β-D-glukosid glukohydroláza: schopné hydrolyzovat neredukující konce celulózy a uvolňovat zbytky glukózy
Multienzymové komplexy celulázových enzymů, které produkují některé organismy, jsou známé jako celulosomy, jejichž jednotlivé složky je obtížné identifikovat a izolovat, ale pravděpodobně odpovídají enzymům tří popsaných skupin..
V každé skupině celuláz existují rodiny, které jsou seskupeny, protože sdílejí některé zvláštní vlastnosti. Tyto rodiny mohou tvořit „klany“, jejichž členové mají rozdíly ve svých sekvencích, ale navzájem sdílejí některé strukturální a funkční vlastnosti..
Enzymy celulázy jsou „modulární“ proteiny, které se skládají ze strukturně a funkčně samostatných domén: katalytické domény a domény vázající sacharidy..
Stejně jako většina glykosylhydroláz má celuláza v katalytické doméně aminokyselinový zbytek, který funguje jako katalytický nukleofil, který je negativně nabitý při optimálním pH pro enzym a další zbytek, který působí jako donor protonu..
Tato dvojice zbytků, v závislosti na organismu, který exprimuje enzym, může být dva aspartáty, dva glutamáty nebo jeden z každého..
U mnoha hub a bakterií jsou celulázy vysoce glykosylované proteiny, nezávislé studie však naznačují, že tyto sacharidové zbytky nehrají transcendentní roli v enzymatické aktivitě těchto enzymů.
Když se celulázy spojí za vzniku komplexů a dosáhnou větší enzymatické aktivity na různých formách stejného substrátu, mohou mít až pět různých podjednotek enzymu.
Tyto důležité enzymy produkované zejména celulolytickými bakteriemi a houbami mají různé funkce, a to jak z biologického, tak z průmyslového hlediska:
Celulázy hrají zásadní roli ve složité síti biodegradace celulózy a lignocelulózy, které jsou nejpočetnějšími polysacharidy v biosféře..
Celulázy produkované mikroorganismy spojenými s gastrointestinálním traktem mnoha býložravých zvířat představují jednu z nejdůležitějších rodin enzymů v přírodě, protože přísní všežravci a masožravci se živí biomasou asimilovanou těmito zvířaty.
Například člověk konzumuje potraviny rostlinného původu a veškerá přítomná celulóza je považována za „surovou vlákninu“. Později se vylučuje stolicí, protože nemá enzymy pro trávení.
Přežvýkavci, jako jsou krávy, jsou schopni zvýšit svou váhu a velikost svalů díky použití uhlíku obsaženého ve formě glukózy v celulóze, protože jejich střevní mikroflóra je zodpovědná za degradaci rostlin aktivitou celulázy.
V rostlinách jsou tyto enzymy zodpovědné za degradaci buněčné stěny v reakci na různé podněty, které se vyskytují v různých stádiích vývoje, jako je například absces a zrání plodů, mimo jiné listování a lusky..
Na průmyslové úrovni se tyto enzymy vyrábějí ve velkém měřítku a používají se v mnoha zemědělských procesech souvisejících s rostlinnými materiály a jejich zpracováním..
Mezi tyto procesy patří výroba biopaliv, u nichž celulázy uspokojují více než 8% poptávky průmyslových enzymů. Je to proto, že tyto enzymy mají zásadní význam pro výrobu ethanolu z rostlinného odpadu z různých zdrojů..
Používají se také v textilním průmyslu k různým účelům: výroba krmiv pro zvířata, zlepšení kvality a „stravitelnosti“ koncentrovaných krmiv nebo při zpracování šťáv a mouček..
Tyto proteiny se zase používají při výrobě olejů, koření, polysacharidů pro komerční použití, jako je agar, a také k získávání proteinů ze semen a jiných rostlinných tkání..
Zatím žádné komentáře