Enzimele litice, cum ar fi celulaza, lizozomul, labiaza, acropeptidaza și o serie de altele, joacă un rol semnificativ în extracția proteinelor și a ADN-ului. În timp ce diferite enzime litice pot fi utilizate pentru diferite aplicații, celulaza este, de obicei, enzima aleasă atunci când vine vorba de descompunerea pereților celulari ai plantelor. Ce anume face ca cellaza să fie deosebit de utilă pentru liza celulelor vegetale? Iată câteva lucruri pe care ar trebui să le știți.

Înțelegerea celulozelor: Noțiuni de bază

Celulaza este o enzimă produsă de ciuperci, bacterii și/sau protozoare care ajută la descompunerea celulozei și a altor polizaharide înrudite (de exemplu, hemiceluloza, lichenina și beta-D-glucanii din cereale) în monozaharide sau zaharuri simple (de exemplu, beta-glucoză), polizaharide mai scurte și/sau oligozaharide prin hidroliza legăturilor 1,4-beta-D-glicozidice.

Această enzimă litică este importantă din punct de vedere economic, deoarece face ca majoritatea componentelor vegetale să fie disponibile pentru procesare ulterioară, o performanță aproape imposibilă, deoarece moleculele de celuloză se leagă puternic între ele și sunt destul de greu de descompus. Având în vedere faptul că celuloza este cea mai abundentă resursă biologică regenerabilă a noastră și este una dintre cele mai ieftine surse de energie pe care le avem pe planetă, valorificarea întregului său potențial poate avea un impact semnificativ, nu numai în economie, ci și în mediul nostru și în securitatea energetică.

Tipuri de celuloze

În funcție de tipul de reacție pe care o catalizează, celulozele pot fi clasificate ca endoceluloze, exoceluloze (cellobiohidrolaze) și beta-glucozidoze.

• Endoceluloza (CMCase) – generează noi capete de lanț prin scindarea aleatorie a legăturilor interne în locurile amorfe. La acțiunea asupra lanțurilor de celuloză, endocelulozele produc glucoză, cellodextrine și/sau fragmente insolubile de celuloză. Cu toate acestea, în cazul în care endoceluloza a acționat „procesual”, se produce cellobioză sau cellodextrine mai lungi.
• Exocelulaza – produce tetrasacaride și/sau dizaharide prin scindarea a două până la patru unități de la capetele reducătoare sau nereducătoare ale lanțurilor expuse care au fost produse prin acțiunea endocelulozelor.
• Beta-glucozidază – hidrolizează produsele rezultate din exoceluloză în monosacaride individuale.

Cum sunt utilizate celulozele?

Celulozele sunt utilizate în multe aplicații diferite într-o gamă largă de industrii. Unele dintre cele mai populare aplicații ale sale includ următoarele:

• Procesarea comercială a alimentelor – Celulozele joacă un rol semnificativ în industriile de fabricare a vinului și de fabricare a berii, precum și în extracția uleiului de măsline și a carotenoizilor.
• Agricultură – Celulozele sunt utilizate pentru controlul agenților patogeni și al bolilor plantelor, pentru îmbunătățirea germinației semințelor, creșterea și înflorirea plantelor, îmbunătățirea calității solului etc.
• Producția de hrană pentru animale – Producția de hrană pentru animale bogată în energie este posibilă prin utilizarea celulozelor.
• Industria textilă – Celulaza ajută la îmbunătățirea calității țesăturilor și la restabilirea culorii și strălucirii materialelor textile.
• Industria de spălătorie – Îmbunătățirea acțiunii de curățare și îmbunătățirea culorii țesăturilor se realizează prin utilizarea celulozelor. De asemenea, protejează fibrele țesăturilor.
• Industria hârtiei și a celulozei – Celulozele sunt utilizate pentru a îmbunătăți calitatea hârtiei, reducând în același timp necesarul de energie și clor. Se utilizează, de asemenea, pentru a obține performanțe îmbunătățite de dezincrustare.
• Producția de biocombustibili – Celulozele transformă eficient materialele lignocelulozice, cum ar fi bagasa de trestie de zahăr, știuleții de porumb, paiele de orez, praful de rumeguș și reziduurile forestiere, în etanol.

Descompunerea pereților celulari cu ajutorul celulozei

În timp ce metodele tradiționale de liză celulară folosesc metode fizice pentru a întrerupe și a forța deschiderea celulelor, cercetătorii preferă acum utilizarea enzimelor din mai multe motive, printre care se numără următoarele:

• Dacă nu sunt efectuate corespunzător, unele metode fizice sau mecanice pot duce la denaturarea și agregarea probelor.
• Obținerea unor rezultate reproductibile poate fi o provocare, în special atunci când se utilizează metode de omogenizare și măcinare, din cauza terminologiei inexacte utilizate în definirea manipulării probei.
• Metodele fizice și mecanice necesită mai mult efort și pot necesita utilizarea unor echipamente costisitoare (de exemplu, presă franceză, sonicator etc.).

În schimb, utilizarea enzimelor litice, cum ar fi cellaza, produce rezultate reproductibile, este ideală pentru diferite aplicații și este mai potrivită pentru procesele moderne de laborator.

Iată mai multe articole de pe blog care ar putea fi de interes:

• Tehnici de extracție a proteinelor din plante și tehnici de precipitare a proteinelor
• Celule vegetale vs celule animale: Spargerea peretelui celular cu enzimele litice

.