Egzymy lityczne, takie jak celulaza, lizozym, labiaza, achropeptydaza i wiele innych, odgrywają znaczącą rolę w ekstrakcji białek i DNA. Podczas gdy różne enzymy lityczne mogą być wykorzystywane do różnych zastosowań, celulaza jest zwykle enzymem z wyboru, jeśli chodzi o rozkładanie ścian komórek roślinnych. Co takiego jest w celulazie, że czyni ją szczególnie użyteczną do lizy komórek roślinnych? Oto kilka rzeczy, które powinieneś wiedzieć.

Understanding Cellulases: Getting Down to the Basics

Celulaza to enzym produkowany przez grzyby, bakterie i/lub pierwotniaki, który pomaga rozłożyć celulozę i inne powiązane polisacharydy (np. hemicelulozę, licheninę i beta-D-glukany zbożowe) do monosacharydów lub cukrów prostych (tj. beta-glukozy), krótszych polisacharydów i/lub oligosacharydów poprzez hydrolizę wiązań 1,4-beta-D-glikozydowych.

Ten enzym lityczny ma znaczenie gospodarcze, ponieważ sprawia, że większość składników roślinnych jest dostępna do dalszego przetwarzania, co jest prawie niemożliwe, ponieważ cząsteczki celulozy silnie wiążą się ze sobą i są raczej trudne do rozbicia. Biorąc pod uwagę fakt, że celuloza jest naszym najbardziej obfitym odnawialnym zasobem biologicznym i jest jednym z najtańszych źródeł energii, jakie mamy na naszej planecie, wykorzystanie jej pełnego potencjału może mieć znaczący wpływ nie tylko na gospodarkę, ale także na nasze środowisko i bezpieczeństwo energetyczne.

Typy celulaz

W oparciu o typ reakcji, którą katalizują, celulazy można podzielić na endocelulazy, egzocelulazy (celobiohydrolazy) i beta-glukozydazy.

• Endocelulaza (CMCase) – generuje nowe końce łańcucha poprzez losowe rozszczepianie wiązań wewnętrznych w miejscach amorficznych. Po zadziałaniu na łańcuchy celulozy, endocelulazy wytwarzają glukozę, celodekstryny i/lub nierozpuszczalne fragmenty celulozy. Jednakże, celobioza lub dłuższe celodekstryny są produkowane, jeśli endocelulaza działała „procesowo”.
• Egzocelulaza – wytwarza tetrasacharydy i/lub disacharydy przez rozszczepienie dwóch do czterech jednostek z redukujących lub nieredukujących końców odsłoniętych łańcuchów, które zostały wytworzone w wyniku działania endocelulaz.
• Beta-glukozydaza – hydrolizuje powstałe produkty egzocelulaz do pojedynczych monosacharydów.

Jak są wykorzystywane celulazy?

Celulazy są wykorzystywane w wielu różnych zastosowaniach w wielu gałęziach przemysłu. Niektóre z jej bardziej popularnych zastosowań obejmują następujące kwestie:

• Komercyjne przetwórstwo żywności – Celulazy odgrywają znaczącą rolę w produkcji wina i browarnictwie oraz w ekstrakcji oliwy z oliwek i karotenoidów.
• Rolnictwo – Celulazy są wykorzystywane do zwalczania patogenów i chorób roślin, poprawy kiełkowania nasion, wzrostu i kwitnienia roślin, poprawy jakości gleby itp.
• Produkcja pasz – Produkcja bogatych w energię pasz dla zwierząt jest możliwa dzięki zastosowaniu celulaz.
• Przemysł włókienniczy – Celulaza pomaga poprawić jakość tkanin oraz przywrócić kolor i blask materiałom tekstylnym.
• Przemysł pralniczy – Ulepszone działanie czyszczące i wzmocniony kolor tkanin uzyskuje się dzięki zastosowaniu celulaz. Chronią one również włókna tkanin.
• Przemysł papierniczy – Celulazy są stosowane do poprawy jakości papieru przy jednoczesnym zmniejszeniu zapotrzebowania na energię i chlor. Stosuje się je również w celu osiągnięcia lepszej wydajności odbarwiania.
• Produkcja biopaliw – Celulazy skutecznie przekształcają materiały lignocelulozowe, takie jak wytłoczyny z trzciny cukrowej, kolby kukurydzy, słoma ryżowa, pył z piły i pozostałości leśne do etanolu.

Breaking Down the Cell Walls Using Cellulase

While tradycyjne metody lizy komórek wykorzystują metody fizyczne do rozbicia i wymuszenia otwarcia komórek, naukowcy obecnie wolą używać enzymów z wielu powodów, które obejmują następujące kwestie:

• Jeśli nie są wykonywane prawidłowo, niektóre fizyczne lub mechaniczne metody mogą prowadzić do denaturacji i agregacji próbki.
• Uzyskanie powtarzalnych wyników może być wyzwaniem, szczególnie w przypadku stosowania metod homogenizacji i rozdrabniania, ze względu na nieprecyzyjną terminologię stosowaną przy określaniu postępowania z próbką.
• Metody fizyczne i mechaniczne wymagają większego wysiłku i mogą powodować konieczność stosowania drogiego sprzętu (np. prasa francuska, sonikator, itp.).

W przeciwieństwie do tego, stosowanie enzymów litycznych, takich jak celulaza, daje powtarzalne wyniki, jest idealne do różnych zastosowań i bardziej odpowiednie dla nowoczesnych procesów laboratoryjnych.

Tutaj jest jeszcze kilka artykułów na blogu, które mogą być interesujące:

• Plant Protein Extraction and Protein Precipitation Techniques
• Plant vs Animal Cells: Break the Cell Wall with Lytic Enzymes

.