Apa itu enzim selulase?

Selulase adalah kompleks yang dikhususkan untuk memecah selulosa, mengubahnya menjadi beberapa monomer glukosa.

Selulase diproduksi dengan sedikit perbedaan kimia oleh anggota kingdom jamur dan bakteri. Yang merupakan pengurai terbesar di planet ini dan tugas mereka adalah mengkatalisis hidrolisis ikatan 1,4 β-D-glukosidik dalam selulosa, tetapi juga pada lumut dan dalam β-D-glukan sereal. Selulosa adalah komponen struktural utama dari dinding tumbuhan, terdiri dari molekul glukosa anhidrat dengan ikatan oleh ikatan glikosidik β-1,4.

Jenis selulase

Selulase dapat ditemukan dalam 2 bentuk berbeda di dalam substrat tumbuhan: -enzim dalam bentuk bebas -selulosom yang mengandung enzim. Perbedaannya adalah dalam selulosoma menemukan kohesin yang membentuk domain struktural dan dockerine yang sebaliknya mewakili domain yang sebenarnya enzim itu sendiri. Bentuk bebas enzim memiliki domain pengikatan untuk selulosa (CBM), digantikan oleh dockerine dalam selulosoma, juga di sini domain struktural secara langsung mengarahkan seluruh kompleks selulosoma ke biomassa sel. Kita dapat membedakan 5 jenis selulase, yang tindakannya secara berurutan mengarah ke subunit sederhana pembentukan glukosa:

Endoselulase: memecah struktur selulosa kristal dan mengekspos rantai individualnya

Eksoselulase (CBH): mengambil 2 hingga 4 ujung rantai individu yang dihasilkan sehingga menimbulkan tetra sakarida, trisakarida dan disakarida. Ada dua jenis eksoselulase, yang mengoperasikan satu ujung yang mengurangi dan yang lainnya beroperasi ujung yang tidak mengurangi rantai.

Selobiosa (β-glukosidase): menghidrolisis produk eksoselulase yang membentuk glukosa individu monosakarida. Selulase oksidatif (selobiosa dehidrogenase): mendepolimerisasi selulosa dengan reaksi radikal.

Selulosa fosforilase: mendepolimerisasi polisakarida untuk lisis fosfor bukan dengan hidrolisis, kemudian menggunakan fosfat bukan air.

Cara kerja

Proses dimana enzim tersebut mendegradasi selulosa dan, oleh karena itu, dinding sel tumbuhan dapat diringkas dalam tiga langkah: β -1,4-glukonase bertindak secara acak pada β-1,4 ikatan glikosidik antara unit glukosa yang membentuk molekul selulosa dengan mengubah rantai panjang menjadi oligosakarida.

Enzim tersebut bekerja pada daerah permukaan selulosa atau mikrofibrilasi amorf dan, sebagai akibatnya, mengurangi panjang rantai selulosa dan menciptakan ujung reaktif baru yang akan berfungsi sebagai substrat untuk reaksi selanjutnya.

Tahap kedua melibatkan enzim β-1,4-glukanase, yang memotong rantai 1,4-β-D-glukan dari ujung molekul selulosa dan selodestrin yang tidak mengurangi dan menyebabkan eliminasi unit selobiosa atau Glukosa selobiosa juga merupakan penghambat hidrolisis enzimatik yang dilakukan oleh endoglukanase dan eksoglukanase, mengurangi efektivitasnya.

Akhirnya pada tahap terakhir, degradasi daerah kristal terjadi setelah degradasi daerah amorf berkat aksi sinergis dari endoglanase dan eksoglanase. Berikut adalah degradasi selulosa selulosa menjadi glukosa oleh aksi β-1,4-glukosidase Cb karena glukanase dihambat oleh selobiase.

Degradasi selulosa oleh bakteri anaerob memiliki mekanisme aksi yang sedikit berbeda. Selulosom, yang terletak di permukaan, memediasi adhesi bakteri anaerob seperti itu ke permukaan substrat, yang mengarah pada reorganisasi molekuler berlebihan, seperti mendistribusikan ulang subunit selulosa sehingga mereka berinteraksi dengan substrat referensi yang berbeda. Enzim seluler dasar dan terapan, seperti selulase, telah menunjukkan pentingnya dan potensi bioteknologi mereka di banyak industri dan sektor.

Dengan beberapa pengecualian – seperti serangga gegat (Lepisma saccharina), beberapa spesies rayap dari keluarga Termitidae dan moluska Teredo navalis – binatang yang tidak menghasilkan selulase dan untuk mencerna tumbuhan lebih efisien memerlukan aktivitas mikroorganisme ini. di perut atau usus; sedemikian rupa sehingga hewan herbivora mengembangkan “ruang fermentasi kecil” di saluran pencernaan mereka. Kebanyakan mamalia herbivora telah mengembangkannya di sekum usus besar dan ruminansia dalam perut yang dimodifikasi yang dikenal sebagai “Rumen.”

Kasus rayap sangat kontroversial karena baru-baru ini diketahui bahwa banyak spesies, selain memproduksi selulase mereka sendiri, memiliki mikroorganisme endosimbiotik dalam saluran pencernaannya yang juga memproduksi selulase.