Lytické enzymy, jako je celuláza, lysozom, labiáza, achropeptidáza a řada dalších, hrají významnou roli při extrakci bílkovin a DNA. Zatímco pro různé aplikace lze použít různé lytické enzymy, celuláza je obvykle enzymem volby, pokud jde o rozklad buněčných stěn rostlin. Co je na celuláze tak užitečného, že se hodí zejména k lýze rostlinných buněk? Zde je několik věcí, které byste měli vědět.

Poznání celuláz:

Celuláza je enzym produkovaný houbami, bakteriemi a/nebo prvoky, který pomáhá rozkládat celulózu a další příbuzné polysacharidy (např. hemicelulózu, lichenin a beta-D-glukany obilovin) na monosacharidy nebo jednoduché cukry (tj. beta-glukózu), kratší polysacharidy a/nebo oligosacharidy hydrolyzací 1,4-beta-D-glykosidických vazeb.

Tento lytický enzym je ekonomicky významný, protože zpřístupňuje většinu rostlinných složek pro další zpracování, což je téměř nemožné, protože molekuly celulózy se na sebe silně vážou a jsou poměrně obtížně rozložitelné. Vzhledem k tomu, že celulóza je naším nejhojnějším obnovitelným biologickým zdrojem a jedním z nejlevnějších zdrojů energie, které na planetě máme, může mít využití jejího plného potenciálu významný dopad nejen na hospodářství, ale i na naše životní prostředí a energetickou bezpečnost.

Typy celuláz

Na základě typu reakce, kterou katalyzují, lze celulázy rozdělit na endocelulázy, exocelulázy (celobiohydrolázy) a beta-glukosidázy.

• Endoceluláza (CMCáza) – vytváří nové konce řetězců náhodným štěpením vnitřních vazeb na amorfních místech. Po působení na celulózové řetězce vytvářejí endocelulázy glukózu, celulodextriny a/nebo nerozpustné fragmenty celulózy. Pokud však endoceluláza působila „procesně“, vzniká celobióza nebo delší celulodextriny.
• Exoceluláza – produkuje tetrasacharidy a/nebo disacharidy odštěpením dvou až čtyř jednotek z redukujících nebo neredukujících konců exponovaných řetězců, které vznikly působením endocelulázy.
• Beta-glukosidasa – hydrolyzuje výsledné produkty exocelulasy na jednotlivé monosacharidy.

Jak se celulasy používají?

Celulasy se používají v mnoha různých aplikacích v široké škále průmyslových odvětví. Mezi nejoblíbenější aplikace patří následující:

• Komerční zpracování potravin – celulázy hrají významnou roli ve vinařství a pivovarnictví a při extrakci olivového oleje a karotenoidů.
• Zemědělství – celulázy se používají k potírání rostlinných patogenů a chorob, ke zvýšení klíčivosti semen, růstu a kvetení rostlin, ke zlepšení kvality půdy atd.
• Výroba krmiv – Výroba energeticky bohatých krmiv pro zvířata je možná díky použití celuláz.
• Textilní průmysl – Celuláza pomáhá zlepšit kvalitu tkanin a obnovit barvu a jas textilních materiálů.
• Prací průmysl – Lepšího čisticího účinku a lepší barvy tkanin je dosaženo díky použití celuláz. Chrání také vlákna tkanin.
• Celulázový a papírenský průmysl – Celulázy se používají ke zlepšení kvality papíru při současném snížení spotřeby energie a chlóru. Používá se také k dosažení lepšího výkonu při odbarvování.
• Výroba biopaliv – Celulázy účinně přeměňují lignocelulózové materiály, jako jsou výlisky z cukrové třtiny, kukuřičné klasy, rýžová sláma, piliny a lesní zbytky, na etanol.

Rozbití buněčných stěn pomocí celulázy

Zatímco tradiční metody buněčné lýzy používají fyzikální metody k narušení a násilnému otevření buněk, výzkumníci nyní dávají přednost použití enzymů z řady důvodů, mezi které patří následující:

• Při nesprávném provedení mohou některé fyzikální nebo mechanické metody vést k denaturaci a agregaci vzorku.
• Dosažení reprodukovatelných výsledků může být problém, zejména při použití metod homogenizace a mletí, kvůli nepřesné terminologii používané při definování manipulace se vzorkem.
• Fyzikální a mechanické metody vyžadují větší úsilí a mohou vyžadovat použití drahého vybavení (např. french press, sonikátor atd.).

Naproti tomu použití lytických enzymů, jako je celuláza, poskytuje reprodukovatelné výsledky, je ideální pro různé aplikace a je vhodnější pro moderní laboratorní procesy.

Zde jsou další články na blogu, které by vás mohly zajímat:

• Techniky extrakce a srážení rostlinných bílkovin
• Rostlinné vs. živočišné buňky: Rozbití buněčné stěny pomocí lytických enzymů