Caractéristiques de cellulasa, structure, fonctions

Le Cellules Ils sont un groupe d'enzymes produites par les plantes et par divers micro-organismes «cellulolithiques», dont l'activité catalytique consiste en la dégradation de la cellulose, le polysaccharide le plus abondant dans la nature.

Ces protéines appartiennent à la famille des enzymes glycosidique ou glycosyl hydrolase hydrolasil, car elles sont capables d'hydrolyser les liaisons entre les unités de glucose non seulement de cellulose, mais aussi de certains β-d-glucans présents dans les céréales.

Représentation graphique de la structure moléculaire d'une cellulase (Source: Jawahar Swaminathan et MSD Staff au European Bioinformatics Institute [Domain public] via Wikimedia Commons)

Sa présence dans le règne animal a été argumentée et la digestion de la cellulose par des animaux herbivores est attribuée à une microflore intestinale symbiote. Cependant, des études relativement récentes ont montré que cette enzyme est également produite par des invertébrés tels que les insectes, les mollusques et certains nématodes.

La cellulose est une partie essentielle de la paroi cellulaire de tous les organismes végétaux et est également produit par certaines espèces d'algues, de champignons et de bactéries. C'est un homopolysaccharide linéaire.

Ce polysaccharide est mécaniquement et chimiquement résistant, car il est composé de chaînes parallèles qui sont alignées dans des axes longitudinaux stabilisés par des ponts d'hydrogène.

Étant donné que les plantes, les principaux producteurs de cellulose, sont à la base de la chaîne alimentaire, l'existence de ces enzymes est essentielle pour l'utilisation de ces tissus et, par conséquent, pour la subsistance d'une grande partie de la faune terrestre (y compris les micro-organismes).

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Caractéristiques

Les cellules exprimées par la plupart des micro-organismes exercent leurs fonctions catalytiques dans la matrice extracellulaire et, en général, elles sont produites en grande quantité, qui est utilisée industrielle à de nombreuses fins.

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Les bactéries produisent de petites quantités de cellules associées en complexe.

Selon l'organisme étudié, surtout si ce sont les procaryotes et les eucaryotes, les routes «sécrétoires» pour ce type d'enzymes sont très différentes.

Classification

Les cellules ou enzymes cellulolithiques se trouvent dans la nature en tant que systèmes multitienzymatiques, c'est-à-dire en formant des complexes composés de plus d'une protéine. Leur classification les divise généralement en trois groupes importants:

- Endoglucanases soit Glucanohydroles endo-1,4-β-d-glucane: Ils ont coupé en sites «amorphes» aléatoires dans les régions internes des chaînes de cellulose

- Exoglucanases, celobiohydrolesas soit 1,4-β-d-glucano celobiohydrols: Qui hydrolyse réduisant les extrémités et les chaînes de cellulose non réductrices, libérant du glucose ou des résidus cellulobiaux (groupes de glucose ensemble)

- β-glucosidases soit β-D-glycoside glychydrolase: capable d'hydrolyzer les extrémités non réductrices de la cellulose et de libérer des résidus de glucose

Les complexes multitienzymatiques des cellules cellulaires que certains organismes produisent sont appelés cellulosomes, dont les composants individuels sont difficiles à identifier et à isoler, mais ils correspondent probablement aux enzymes des trois groupes décrits.

Dans chaque groupe de cellules, il y a des familles, qui sont regroupées car elles partagent des caractéristiques spéciales. Ces familles peuvent former des "clans" dont les membres ont des différences dans leurs séquences, mais partagent certaines caractéristiques structurelles et fonctionnelles les unes des autres.

Structure

Les enzymes cellulaires sont des protéines «modulaires» composées de domaines structurels et fonctionnellement discrets: un domaine catalytique et une autre union en glucides.

Comme la plupart des glycosil hydrolase, les cellules ont, dans le domaine catalytique, un résidu d'acides aminés qui fonctionne comme un nucléophile catalytique qui est chargé négativement au pH optimal pour l'enzyme et un autre résidu qui agit comme un donneur de proton.

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Cette paire de déchets, selon l'organisme qui exprime l'enzyme, peut être deux aspartates, deux glutamates ou un dans chacun.

Dans de nombreux champignons et bactéries, les cellules sont des protéines hautement glycosylées, cependant, des études indépendantes suggèrent que ces déchets de glucides ne jouent pas de rôle transcendantal dans l'activité enzymatique de ces enzymes.

Lorsque les cellules sont associées pour former du complexe.

Les fonctions

Ces enzymes importantes, produites en particulier par les bactéries et les champignons cellulolithiques, ont diverses fonctions, à la fois du point de vue biologique et industriel:

Biologique

Les cellules ont un rôle fondamental dans le réseau complexe de biodégradation de la cellulose et de la lignocellulose, qui sont les polysaccharides les plus abondants de la biosphère.

Les cellules produites par les micro-organismes associés au tractus gastro-intestinal de nombreux animaux herbivores représentent l'une des familles enzymatiques les plus importantes dans la nature, puisque omnivore et stricte carnivore.

L'homme, par exemple, consomme des aliments d'origine végétale et toute la cellulose présente dans celles-ci est considérée comme une "fibre crue". Par la suite, il est éliminé avec des excréments, car il n'a pas d'enzymes pour la digestion.

Les ruminants, comme les vaches, sont capables d'augmenter leur poids et leur taille musculaire grâce à l'utilisation du carbone contenu sous forme de glucose dans la cellulose, car leur microflore intestinale est responsable de la dégradation des légumes à travers l'activité Celulase.

Dans les plantes, ces enzymes sont responsables de la dégradation de la paroi cellulaire en réponse à différents stimuli qui se produisent à différents stades de développement tels que l'abscission et la maturation des fruits, l'abscission des feuilles et des gousses, entre autres.

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Industriels

Au niveau industriel, ces enzymes sont produites à grande échelle et exploitées dans de nombreux processus agricoles liés aux matériaux végétaux et à leur traitement.

Parmi ces processus figure la production de biocarburants, pour lesquels les cellules satisfont plus de 8% de la demande enzymatique industrielle. En effet.

Ils sont également utilisés dans l'industrie textile à des fins multiples: production d'aliments pour animaux, amélioration de la qualité et «digestibilité» des aliments concentrés ou pendant les jus et la transformation de la farine.

Ces protéines sont utilisées, à leur tour, dans la production d'huiles, d'épices, d'utilisation commerciale des polysaccharides tels que de la gélose et également pour obtenir des protéines à partir de graines et d'autres tissus végétaux.

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