Características de Celularas, estrutura, funções

As Celluases Eles são um grupo de enzimas produzidas por plantas e por vários microorganismos “celulolíticos”, cuja atividade catalítica consiste na degradação da celulose, o polissacarídeo mais abundante na natureza.

Essas proteínas pertencem à família das enzimas glicosídicas ou glicosil hidrolase hidrolasil, pois são capazes de hidrolisar as ligações entre unidades de glicose não apenas de celulose, mas também de alguns β-d-glucans presentes em cereais.

Representação gráfica da estrutura molecular de uma celulase (Fonte: Jawahar Swaminathan e MSD funcionários do Instituto Europeu de Bioinformática [Domínio Público] via Wikimedia Commons)

Sua presença no reino animal foi discutida e a digestão da celulose por animais herbívoros é atribuída a uma microflora intestinal simbionte. No entanto, estudos relativamente recentes mostraram que essa enzima também é produzida por invertebrados, como insetos, moluscos e alguns nematóides.

A celulose é uma parte essencial da parede celular de todos os organismos vegetais e também é produzida por algumas espécies de algas, fungos e bactérias. É um homopolissacarídeo linear.

Esse polissacarídeo é resistente mecanicamente e quimicamente, pois é composto por cadeias paralelas alinhadas em eixos longitudinais estabilizados por pontes de hidrogênio.

Desde que as plantas, os principais produtores de celulose, são a base da cadeia alimentar, a existência dessas enzimas é essencial para o uso de tais tecidos e, portanto, para a subsistência de grande parte da fauna da terra (incluindo os microorganismos).

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Caracteristicas

As células expressas pela maioria dos microorganismos exercem suas funções catalíticas na matriz extracelular e, em geral, elas são produzidas em grandes quantidades, que são usadas industrialmente para muitos fins.

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As bactérias produzem pequenas quantidades de células associadas no complexo.

Dependendo do organismo que é estudado, especialmente se for procariontes e eucariotos, as estradas "secretoras" para esse tipo de enzimas são muito diferentes.

Classificação

Células ou enzimas celulolíticas são encontradas na natureza como sistemas multienzimáticos, ou seja, formando complexos compostos por mais de uma proteína. Sua classificação geralmente os divide em três grupos importantes:

- Endoglucanases qualquer endo-1,4-β-d-glucana glucano-hidroles: Eles cortam em locais “amorfos” aleatórios em regiões internas de cadeias de celulose

- Exoglucanases, Celobio -hidrolesas qualquer 1.4-β-D-glucano Celobio-hidroles: que hidrolisam as extremidades reduzidas e as cadeias de celulose não redutores, liberando resíduos de glicose ou celobiano (grupos de glicose juntos)

- β-glucosidases qualquer Glico-hidrolase β-D-glicosídeo: capaz de hidrolisar as extremidades não reduzidas dos resíduos de celulose e liberação de glicose

Os complexos multienzimáticos das células que alguns organismos produzem são conhecidos como celulossomas, cujos componentes individuais são difíceis de identificar e isolar, mas provavelmente correspondem às enzimas dos três grupos descritos.

Dentro de cada grupo de células, existem famílias, que são agrupadas porque compartilham algumas características especiais. Essas famílias podem formar "clãs" cujos membros têm diferenças em suas seqüências, mas compartilham algumas características estruturais e funcionais uma da outra.

Estrutura

As enzimas celulares são proteínas "modulares" compostas por domínios estruturais e funcionalmente discretos: um domínio catalítico e outra união de carboidratos.

Como a maioria das hidrolase glicosil, as células têm, no domínio catalítico, um resíduo de aminoácidos que funciona como um nucleófilo catalítico que é carregado negativamente ao pH ideal para a enzima e outro resíduo que atua como um doador de prótons.

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Este par de desperdícios, dependendo do organismo que expressa a enzima, pode ser dois aspartatos, dois glutamatos ou um em cada.

Em muitos fungos e bactérias, as células são proteínas altamente glicosiladas, no entanto, estudos independentes sugerem que esses resíduos de carboidratos não desempenham um papel transcendental na atividade enzimática dessas enzimas.

Quando as células estão associadas para formar complexo.

Funções

Essas enzimas importantes, produzidas especialmente por bactérias e fungos celulolíticos, têm várias funções, tanto do ponto de vista biológico quanto industrial:

Biológico

As células têm um papel fundamental na intrincada rede de biodegradação de celulose e lignocelulose, que são os polissacarídeos mais abundantes na biosfera.

As células produzidas pelos microorganismos associados ao trato gastrointestinal de muitos animais herbívoros representam uma das famílias enzimáticas mais importantes da natureza, uma vez que onívoro e rigoroso carnívoro.

O homem, por exemplo, consome alimentos de origem vegetal e toda a celulose presente neles é considerada "fibra bruta". Posteriormente, é eliminado com fezes, porque não possui enzimas para digestão.

Ruminantes, como vacas, são capazes de aumentar seu peso e tamanho muscular, graças ao uso de carbono contido na forma de glicose na celulose, uma vez que sua microflora intestinal é responsável pela degradação dos vegetais através da atividade Celulase.

Nas plantas, essas enzimas são responsáveis ​​pela degradação da parede celular em resposta a diferentes estímulos que ocorrem em diferentes estágios de desenvolvimento, como a abscisão e a maturação dos frutos, a abscisão das folhas e as vagens, entre outros.

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Industriais

Em nível industrial, essas enzimas são produzidas em larga escala e exploradas em muitos processos agrícolas relacionados a materiais vegetais e seu processamento.

Entre esses processos está a produção de biocombustíveis, para os quais as células satisfazem mais de 8% da demanda enzimática industrial. Isso ocorre porque essas enzimas são da maior importância para a produção de etanol a partir de resíduos vegetais de diferentes fontes.

Eles também são usados ​​na indústria têxtil com vários propósitos: produção de alimentos para animais, melhoria da qualidade e "digestibilidade" de alimentos concentrados ou durante sucos e processamento de farinha.

Essas proteínas são usadas, por sua vez, na produção de óleos, especiarias, polissacarídeos de uso comercial, como ágar e também para obter proteínas de sementes e outros tecidos vegetais.

Referências

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