НЕДОЛІКИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ФУНКЦІЇ - НАУКА

Лакказу , P- діфенольние: оксидоредуктаз дікіслорода-Бензолдіол кисень оксидоредуктаза , або, представляють собою ферменти , що належать до групи ферментів , званої оксидазой «синя мідь оксидаза».

Вони існують у вищих рослин, у деяких комах, у бактерій і практично у всіх вивчених грибів; його характерний синій колір - це добуток чотирьох атомів міді, приєднаних до молекули в її каталітичному місці.

Графічне зображення молекулярної структури ферменту Лаккаса (Джерело: Джавахар Свамінанатан та співробітники MSD в Європейському інституті біоінформатики через Wikimedia Commons)

Ці ферменти були описані Yoshida et al. У 1883 р., Коли вони вивчали смолу японського дерева Rhus vernicifera або «лакове дерево», де було визначено, що їх основна функція полягала в каталізації реакцій полімеризації та деполімеризації сполук.

Набагато пізніше було виявлено, що у грибів ці білки з ферментативною активністю мають специфічні функції в механізмах виведення токсичних фенолів із середовища, де вони ростуть, тоді як у рослин вони беруть участь у синтетичних процесах, таких як лігніфікація.

Наукові досягнення в галузі вивчення цих ферментів дозволили використовувати їх на промисловому рівні, де була використана їх каталітична здатність, особливо в контекстах біоремедіації, текстилю, у видаленні барвників, нанесених на текстиль, в паперовій промисловості, серед інші.

Основні причини, чому лакеси настільки цікаві з промислової точки зору, пов'язані з тим, що їх реакції окислення просто пов'язані з зменшенням молекулярного кисню та виробництвом води як вторинного елемента.

характеристики

Лазерні ферменти можуть секретуватися або знаходитись у внутрішньоклітинній області, але це залежить від організму, який вивчається. Незважаючи на це, більшість аналізованих ферментів (за винятком деяких білків певних грибів та комах) є позаклітинними білками.

Поширення

Ці ферменти, як обговорювалося вище, переважно містяться у грибах, вищих рослинах, бактеріях та деяких видах комах.

Серед рослин, де було продемонстровано його існування, є яблуні, спаржа, картопля, груші, манго, персики, сосни, сливи. Комахи-експресуючі комахи належать в основному до родів Bombyx, Calliphora, Diploptera, Drosophila, Musca, Papilio, Rhodnius та інших.

Гриби - це організми, з яких було виділено та вивчено найбільшу кількість та різноманітність лакка, і ці ферменти присутні як у аскоміцетах, так і в дейтероміцетах та базидіоміцетах.

Каталіз

Реакція, каталізована лакказами, складається з моноелектронного окислення молекули субстрату, яка може належати до групи фенолів, ароматичних сполук або аліфатичних амінів, до відповідного йому реакційноздатного радикала.

Результатом каталітичної реакції є зведення однієї молекули кисню до двох молекул води та одночасно окислення чотирьох молекул субстрату для отримання чотирьох реагуючих вільних радикалів.

Проміжні вільні радикали можуть приєднуватися і утворювати димери, олігомери або полімери, тому, як кажуть, лакази каталізують реакції полімеризації та "деполімеризації".

Будова

Лакази - це глікопротеїни, тобто це білки, які мають залишки олігосахариду, ковалентно пов'язані з поліпептидним ланцюгом, і це становить від 10 до 50% від загальної маси молекули (відсоток рослинних ферментів може бути трохи більшим) .

Частина вуглеводів цього типу білка містить моносахариди, такі як глюкоза, манноза, галактоза, фукоза, арабіноза та деякі гексозаміни, і, як вважається, глікозилювання відіграє важливу роль у секреції, протеолітичної чутливості, активності, утримуванні міді та ін. термічна стійкість білка.

Ці ферменти, як правило, зустрічаються в природі як мономери або гомодимери, і молекулярна маса кожного мономеру може змінюватися між 60 і 100 кДа.

Каталітичний центр лаккас складається з чотирьох атомів міді (Cu), які надають молекулі в цілому синій колір завдяки електронному поглинанню, що відбувається в мідно-мідних (Cu-Cu) зв’язках.

Рослинні лакеси мають ізоелектричні точки зі значеннями, близькими до 9 (цілком базові), тоді як грибкові ферменти знаходяться між ізоелектричними точками 3 і 7 (тому вони є ферментами, які працюють в кислих умовах).

Ізоферменти

Багато грибів, що виробляють лаккази, також мають лаконічні форми, кодовані одним і тим же геном або різними генами. Ці ізоферменти відрізняються один від одного головним чином щодо їх стійкості, оптимального рН та температури для каталізації та спорідненості з різними типами субстрату.

За певних умов ці ізоферменти можуть мати різні фізіологічні функції, але це залежить від виду чи стану, в якому він живе.

Особливості

Деякі дослідники довели, що лакеси беруть участь у «склеротизації» кутикули у комах та в зборі спор, стійких до ультрафіолетового світла, у мікроорганізми роду Bacillus.

У рослинах

У рослинних організмах лакаси беруть участь у формуванні клітинної стінки, у процесах лігніфікації та «делігнізації» (втрата чи розпад лігніну); і крім того, вони були пов'язані з детоксикацією тканин шляхом окислення протигрибкових фенолів або дезактивації фітоалексинів.

У грибах

Значно рясні в цій групі організмів лакуси беруть участь у різноманітних клітинних та фізіологічних процесах. Серед них можна відзначити захист від хвороботворних грибів танінів та рослинних «фітоалексинів»; тому можна сказати, що для грибів ці ферменти є факторами вірулентності.

Лаккази також відіграють певну роль у морфогенезі та диференціюванні стійкості та спорових структур базидіоміцетів, а також у біодеградації лігніну у грибів, які деградують тканини деревних видів рослин.

У той же час, лакеї беруть участь у утворенні пігментів міцелії та плодоносних тіл багатьох грибів та сприяють процесам адгезії клітинних клітин, утворенню поліфенольного «клею», який зв’язує гіфи, та у випаровуванні. імунної системи господарів, заражених патогенними грибами.

У галузі

Ці конкретні ферменти використовуються промислово для різних цілей, але найвидатніші з них відповідають текстильній та паперовій промисловості та біоремедіації та знезараженню стічних вод, що утворюються в інших промислових процесах.

Зокрема, ці ферменти часто використовуються для окислення фенолів та їх похідних, присутніх у воді, забрудненій промисловими відходами, продукти каталізу яких нерозчинні (полімеризовані) та осаду, що робить їх легко відокремлюваними.

У харчовій промисловості вони також мають певне значення, оскільки видалення фенольних сполук необхідне для стабілізації напоїв, таких як вино, пиво та натуральні соки.

Вони використовуються в косметичній промисловості, в хімічному синтезі багатьох сполук, в біоремедіації ґрунту та в нанобіотехнології.

Найбільш широко використовуються лаки з грибів, але останнім часом було встановлено, що бактеріальний лакказ має більш помітні характеристики з промислової точки зору; Вони здатні працювати з більшим розмаїттям субстратів і при набагато ширших діапазонах температур і рН, а також бути набагато стійкішими до інгібіторних агентів.

Список літератури

Клаус, Х. (2004). Недоліки: структура, реакції, розподіл. Мікрон, 35, 93–96.
Couto, SR, Luis, J., & Herrera, T. (2006). Промислове та біотехнологічне застосування лак: Огляд. Біотехнологічні досягнення, 24, 500–513.
Madhavi, V., & Lele, SS (2009). Laccase: властивості та застосування. Біоресурси, 4 (4), 1694–1717.
Riva, S., Molecolare, R., & Bianco, VM (2006). Недоліки: сині ферменти для зеленої хімії. Тенденції біотехнології, 24 (5), 219–226.
Сінгх, П., Бінді, С., і Аруніка, Г. (2017). Бактеріальний лак: нещодавнє оновлення виробництва, властивостей та промислового застосування. Біотех, 7 (323), 1–20.

НЕДОЛІКИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, СТРУКТУРА, ФУНКЦІЇ - НАУКА - 2025