BETA GALACTOSIDASE: CIRI, STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The Beta galactosidase , β-galactosidase juga dikenali sebagai β-D-atau galactohydrolase merupakan enzim yang dipunyai oleh keluarga hydrolases mampu hydrolyzing glycosyl galactosyl sisa jenis molekul: polimer, oligosakarida dan metabolit sekunder, antara lain.

Sebelumnya dikenali sebagai "laktase", penyebarannya, dan juga oligo- dan polisakarida β-galactosidated yang berfungsi sebagai substrat, sangat luas. Ia terdapat dalam bakteria, kulat, dan ragi; pada tumbuhan biasa terdapat pada kacang almond, pic, aprikot dan epal, dan pada haiwan ia terdapat pada organ seperti perut dan usus.

Perwakilan grafik struktur enzim B-galactosidase (Sumber: Jawahar Swaminathan dan kakitangan MSD di Institut Bioinformatika Eropah melalui Wikimedia Commons)

Enzim yang paling banyak dikaji adalah dari Lac operon E. coli, yang dikodkan oleh gen lacZ, yang kajiannya adalah kunci untuk memahami fungsi operon genetik dan banyak aspek peraturan daripadanya.

Ia kini tergolong dalam kumpulan enzim yang paling banyak dikaji dan fungsinya yang paling terkenal ialah hidrolisis ikatan glikosidik laktosa. Ia memenuhi fungsi metabolik penting dalam organisma yang mengekspresikannya dan juga digunakan untuk tujuan industri yang berbeza.

Aplikasi industri merangkumi penyingkiran laktosa dari produk tenusu untuk orang yang tidak bertoleransi laktosa dan pengeluaran pelbagai sebatian galaktosidat. Mereka juga digunakan untuk meningkatkan rasa manis, rasa dan pencernaan banyak produk tenusu.

ciri

Sebagai tambahan kepada substrat galaktosidasi seperti laktosa, kebanyakan β-galaktosidase yang diketahui memerlukan ion logam divalen seperti magnesium dan natrium. Ini telah terbukti dengan penemuan laman web yang mengikat logam ini dalam strukturnya.

Β-galaktosidase yang terdapat di alam mempunyai pelbagai rentang pH di mana ia dapat berfungsi. Enzim kulat berfungsi di persekitaran berasid (2.5 hingga 5.4), sementara enzim ragi dan bakteria berfungsi antara 6 dan 7 unit pH.

Β-galactosidases bakteria

Bakteria mempunyai enzim galakto-hidrolitik yang besar berbanding dengan galaktosidase lain yang dianalisis. Dalam organisma ini, enzim yang sama memangkin tiga jenis reaksi enzimatik:

- Menghidrolisis laktosa kepada monosakarida konstitutifnya: galaktosa dan glukosa.

- Ia mengkatalisis transgalaktosilasi laktosa ke allolaktosa, gula disakarida yang berpartisipasi dalam peraturan positif ekspresi gen yang tergolong dalam Lac operon, misalnya.

- Menghidrolisis allolaktosa dengan cara yang sama seperti pada laktosa.

Β-galactosidases kulat

Kulat mempunyai enzim β-galactosidase yang lebih rentan terhadap penghambatan oleh galaktosa daripada enzim milik organisma lain. Walau bagaimanapun, mereka termostabil dan bekerja dalam julat pH berasid.

Metabolisme laktosa yang dimediasi oleh enzim ini dalam kulat dibahagikan kepada ekstraselular dan sitosolik, kerana organisma ini dapat menggunakan β-galactosidase untuk menghidrolisis laktosa secara ekstraselular dan memperkenalkan produk ke dalam sel atau mereka dapat mengambil disakarida secara langsung dan memprosesnya secara dalaman.

Struktur

Enzim b-galactosidase bakteria adalah enzim tetramerik (dari empat subunit yang sama, AD) dan masing-masing monomernya mempunyai lebih daripada 1,000 residu asid amino, yang bermaksud berat molekul lebih dari 100 kDa untuk setiap dan lebih daripada 400 kDa untuk protein kompleks.

Sebaliknya, pada tanaman, ukuran enzim lebih kecil dan biasanya dapat ditemukan sebagai dimer subunit yang sama.

Domain setiap monomer dibezakan dengan nombor 1 hingga 5. Domain 3 mempunyai struktur tong α / β "TIM" dan mempunyai tapak aktif di hujung terminal C laras.

Diasumsikan bahawa tapak aktif kompleks enzim dibagi antara monomer, jadi enzim ini hanya aktif secara biologi apabila dikomplekskan sebagai tetramer.

Laman aktifnya mempunyai kemampuan untuk mengikat D-glukosa dan D-galaktosa, dua monosakarida yang membentuk laktosa. Ia khusus untuk D-galaktosa, tetapi tidak begitu khusus untuk glukosa, sehingga enzim dapat bertindak pada galaktosida lain.

ciri-ciri

Pada haiwan

Di dalam usus manusia, fungsi utama enzim ini ada kaitannya dengan penyerapan laktosa yang ditelan dengan makanan, kerana ia terletak di sisi lumen membran plasma sel berbentuk sikat usus.

Selanjutnya, isoform lisosom enzim ini telah terbukti turut serta dalam penurunan banyak glikolipid, mukopolisakarida, dan glikoprotein galaktosidat, berfungsi untuk pelbagai tujuan dalam jalur selular yang berbeza.

Di tumbuh-tumbuhan

Tumbuhan mempunyai enzim β-galactosidase pada daun dan biji. Ini melakukan fungsi penting dalam katabolisme galactolipid, yang merupakan ciri alga dan tumbuhan secara umum.

Dalam organisma ini, β-galactosidase mengambil bahagian dalam proses pertumbuhan tanaman, pematangan buah dan, pada tanaman yang lebih tinggi, ini adalah satu-satunya enzim yang diketahui yang mampu menghidrolisis residu galactosyl dari polisakarida galasosidasi dinding sel.

Dalam industri dan penyelidikan

Dalam industri makanan yang berkaitan dengan produk tenusu, enzim β-galactosidase digunakan untuk memangkin hidrolisis laktosa yang terdapat dalam produk tenusu, yang bertanggung jawab atas banyak kecacatan yang berkaitan dengan penyimpanan produk ini.

Hidrolisis gula ini bertujuan untuk mengelakkan pemendapan zarah, penghabluran pencuci mulut tenusu beku dan adanya tekstur "berpasir" di kebanyakan turunan susu komersial.

Β-galactosidase yang digunakan secara industri biasanya diperoleh dari jamur Aspergillus sp., Walaupun enzim yang dihasilkan oleh ragi Kluyveromyces lactis juga banyak digunakan.

Aktiviti β-galactosidase, yang diterjemahkan dalam istilah saintifik sebagai "fermentasi laktosa", diuji secara rutin untuk mengenal pasti Enterobacteriaceae gram negatif yang terdapat dalam pelbagai jenis sampel.

Selain itu, dari segi perubatan, ia digunakan untuk pengeluaran produk tenusu tanpa laktosa dan untuk formulasi tablet yang digunakan oleh orang yang tidak bertoleransi laktosa untuk mencerna susu dan turunannya (yogurt, keju, ais krim, mentega, krim, dll.) .

Ia digunakan sebagai "biosensor" atau "biomarker" untuk pelbagai tujuan, dari analisis imuno dan toksikologi hingga analisis ekspresi gen dan diagnosis patologi berkat imobilisasi kimia enzim ini pada sokongan khas.

Rujukan

1. Henrissat, B., & Daviest, G. (1997). Klasifikasi struktur dan urutan hidrolase glikosida. Biologi Semasa, 7, 637-644.
2. Huber, R. (2001). Beta (B) -Galactosidase. Akademik Akhbar, 212–214.
3. Husain, Q. (2010). β Galactosidases dan aplikasi berpotensi mereka: tinjauan. Ulasan Kritikal dalam Bioteknologi, 30, 41–62.
4. Juers, DH, Matthews, BW, & Huber, RE (2012). LacZ B-galactosidase: Struktur dan fungsi enzim yang mempunyai kepentingan biologi sejarah dan molekul. Protein Science, 21, 1792-1807.
5. Lee, BY, Han, JA, Im, JS, Morrone, A., Johung, K., Goodwin, C., … Hwang, ES (2006). Β -galactosidase yang berkaitan dengan senescence adalah lysosomal β -galactosidase. Sel Penuaan, 5, 187–195.
6. Matthews, BW (2005). Struktur E. coli β-galactosidase. CR Biologies, 328, 549-556.
7. McCarter, JD, & Withers, SG (1994). Mekanisme hidrolisis glikosida enzimatik. Pendapat Semasa dalam Biologi Struktur, 4, 885-892.
8. Richmond, M., Gray, J., & Stine, C. (1981). Beta-Galactosidase: Kajian Penyelidikan Terkini yang Berkaitan dengan Aplikasi Teknologi, Masalah Pemakanan, dan Imobilisasi. J Dairy Sci, 64, 1759–1771.
9. Wallenfels, K., & Weil, R. (1972). B-Galactosidase.