INVERTASA: CIRI, STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2026

The invertase , juga dikenali sebagai β-fructofuranoside frukto hydrolase, yang glycosyl hydrolase enzim banyak dalam alam semula jadi. Ia mampu menghidrolisis ikatan glikosidik antara dua monosakarida yang membentuk sukrosa, menghasilkan glukosa dan fruktosa gula "terbalik".

Ia terdapat dalam mikroorganisma, haiwan dan tumbuhan, bagaimanapun, enzim yang paling banyak dikaji adalah yang berasal dari tumbuhan dan bakteria dan ragi, kerana ia telah berfungsi sebagai model untuk banyak kajian kinetik perintis dalam bidang enzimologi.

Struktur molekul enzim Invertase tumbuhan (Sumber: Jawahar Swaminathan dan kakitangan MSD di Institut Bioinformatika Eropah melalui Wikimedia Commons)

Invertase mengambil bahagian dalam tindak balas katalitik yang memungkinkan pembebasan residu glukosa yang, bergantung pada keperluan fisiologi organisma di mana ia dinyatakan, dapat digunakan untuk mendapatkan ATP dan NADH. Dengan ini, mungkin untuk mensintesis polisakarida penyimpanan dalam organel atau tisu yang berbeza, antara lain.

Jenis enzim ini juga berpartisipasi dalam pengendalian pembezaan dan pengembangan sel, kerana mereka mampu menghasilkan monosakarida yang, pada tumbuhan, juga memiliki fungsi penting dalam pengaturan ekspresi gen.

Mereka biasanya terdapat di kulit buah anggur, kacang polong, tanaman pir Jepun, dan oat. Walaupun enzim yang paling banyak dieksploitasi adalah ragi seperti S. cerevisiae dan jenis bakteria tertentu.

ciri

Secara semula jadi, pelbagai bentuk invertase dapat dijumpai dan ini bergantung terutamanya pada organisma yang dipertimbangkan. Ragi, misalnya, mempunyai dua jenis invertase: intraselular atau sitosolik dan ekstraselular atau periplasma (antara dinding sel dan membran plasma).

Pada bakteria, invertase berfungsi dalam hidrolisis sukrosa, tetapi ketika berhadapan dengan kepekatan substrat yang tinggi, mereka juga menunjukkan aktiviti fruktosiltransferase, kerana mereka mampu memindahkan residu fruktosil ke sukrosa disakarida.

Oleh kerana enzim-enzim ini dapat berfungsi dalam julat pH yang sangat luas, beberapa penulis mencadangkan agar mereka dapat diklasifikasikan sebagai:

- Asid (pH antara 4.5 dan 5.5)

- Neutral (pH hampir 7)

- Beralkali (pH antara 6.5 dan 8.0).

Invertase alkali telah dilaporkan di kebanyakan tumbuhan dan di cyanobacteria, sementara bakteria mempunyai invertase aktif pada pH neutral dan alkali.

Invertase sayur

Pada tanaman terdapat tiga jenis enzim invertase, yang terletak di petak subselular yang berlainan dan yang mempunyai ciri dan sifat biokimia yang berbeza.

Begitu juga, fungsi setiap jenis invertase yang dijelaskan berbeza, kerana nampaknya "mengarahkan" sukrosa disakarida ke jalur selular tertentu di kilang.

Oleh itu, mengikut lokasi subselularnya, invertase asal tumbuhan dapat:

- Invertase Vacuolar

- Invertase ekstraselular (di dinding sel)

- Invertase sitosolik.

Invertase Vacuolar wujud sebagai dua isoform larut dan berasid dalam lumen vakuola, sedangkan invertase "ekstraselular" adalah protein membran periferal, yang berkaitan dengan membran plasma melalui interaksi ionik.

Oleh kerana invertase vakuolar dan ekstraselular mengkatalisis hidrolisis sukrosa bermula dengan residu fruktosa, ini disebut β-fruktofuranosidase dan telah terbukti bahawa mereka juga bertindak pada oligosakarida lain yang mengandungi residu β-fruktosa, iaitu, mereka tidak spesifik.

Jenis invertase tumbuhan yang lain adalah invertase sitosolik, yang juga wujud sebagai dua isoform neutral / alkali. Ini khusus untuk sukrosa dan belum dipelajari dengan baik seperti dua yang lain.

Struktur

Sebilangan besar invertase yang dijelaskan setakat ini mempunyai bentuk dimerik dan bahkan multimerik. Satu-satunya invertase monomer yang diketahui ialah bakteria dan, dalam organisma ini, mempunyai berat molekul antara 23 dan 92 kDa.

Invertase tumbuhan vakuolar dan ekstraselular mempunyai berat molekul antara 55 dan 70 kDa dan sebahagian besarnya adalah N-glikosilasi. Ini berlaku untuk kebanyakan invertase ekstraselular yang terdapat di alam semula jadi, yang berkaitan dengan permukaan luar membran plasma.

Isoenzim ragi mempunyai berat molekul yang agak tinggi, antara 135 hingga 270 kDa.

Kajian lain yang dilakukan dengan enzim bakteria juga menunjukkan bahawa enzim ini mempunyai pusat pemangkin yang kaya dengan struktur lipatan β.

ciri-ciri

Bergantung pada organisma di mana mereka diekspresikan, enzim invertase dapat memenuhi banyak fungsi mendasar, selain pengangkutan gula dan hidrolisis sukrosa ke monosakarida penyusunnya. Walau bagaimanapun, fungsi semula jadi yang paling banyak dikaji adalah dari tumbuh-tumbuhan.

Fungsi metabolik invertase pada tumbuhan

Sukrosa, yang merupakan substrat untuk enzim invertase, adalah salah satu gula yang dihasilkan pada tumbuhan semasa fotosintesis, setelah itu karbon dioksida dikurangkan, di hadapan cahaya, untuk membentuk karbohidrat dan air.

Karbohidrat ini adalah sumber tenaga dan karbon utama dalam tisu tumbuhan bukan fotosintetik dan mesti diangkut secara vaskular melalui floem dan dari daun, yang merupakan organ fotosintetik utama.

Bergantung pada invertase yang terlibat, residu glukosa dan fruktosa yang diperoleh dari hidrolisis sukrosa ini diarahkan ke jalur metabolik yang berbeza, di mana ia adalah bahan bakar penting untuk menghasilkan tenaga dalam bentuk ATP dan mengurangkan daya dalam bentuk NADH.

Fungsi penting lain dalam tumbuh-tumbuhan

Selain penting untuk mendapatkan tenaga metabolik, invertase tumbuhan turut serta dalam kawalan osmoregulasi dan pertumbuhan dan pemanjangan sel tumbuhan.

Ini adalah hasil dari peningkatan tekanan osmotik yang dihasilkan oleh hidrolisis sukrosa, yang menghasilkan dua molekul aktif osmotik baru: glukosa dan fruktosa.

Sekiranya tinjauan bibliografi dibuat, akan mudah untuk mengesahkan bahawa invertase juga dikaitkan fungsi dalam mekanisme pertahanan tanaman yang berkaitan dengan patogen.

Telah ditetapkan bahawa invertase adalah hubungan antara degradasi karbohidrat dan tindak balas terhadap patogen, kerana enzim ini memberikan gula yang meningkatkan ekspresi gen yang dapat diinduksi gula, yang biasanya berkaitan dengan ekspresi protein yang berkaitan dengan patogen (PR, Patogen Berkaitan).

Eksploitasi industri invertase mikroorganisma

Sejak penemuannya, reaksi yang dikatalisis oleh invertase telah dieksploitasi secara industri di banyak sektor perdagangan, termasuk industri pembuatan bir dan roti.

Di kawasan makanan, invertase digunakan untuk penyediaan jeli dan jem, gula-gula, topping cair atau diisi dengan biskut dan bonbon. Di samping itu, salah satu aplikasi yang paling popular adalah penghasilan sirap, kerana kandungan ini mempunyai kandungan gula yang lebih tinggi, tetapi tidak rentan terhadap penghabluran.

Dalam industri farmaseutikal mereka berguna untuk penyediaan sirap batuk dan tablet bantuan pencernaan, serta untuk sintesis probiotik dan prebiotik, formulasi makanan bayi dan makanan haiwan (terutamanya untuk lembu dan lebah).

Mereka juga telah digunakan dalam industri kertas, untuk pembuatan kosmetik, untuk pengeluaran etil alkohol dan asid organik seperti asid laktik dan lain-lain. Invertases asal sayur juga dieksploitasi untuk sintesis getah semula jadi.

Rujukan

1. Kulshrestha, S., Tyagi, P., Sindhi, V., & Sharma, K. (2013). Invertase dan aplikasinya- Kajian ringkas. Jurnal Penyelidikan Farmasi, 7, 792–797.
2. Lincoln, L., & More, S. (2017). Invertase bakteria: Kejadian, pengeluaran, pencirian biokimia, dan kepentingan transfruktosilasi. Jurnal Mikrobiologi Asas, 1–11.
3. Oddo, LP, Piazza, M., & Pulcini, P. (1999). Melaburkan aktiviti dalam madu. Apidologie, 30, 57–65.
4. Roitsch, T., & González, M. (2004). Fungsi dan peraturan invertase tumbuhan: sensasi manis. TREND dalam Tanaman, 9 (12), 606-613.
5. Roitsch, T., Balibrea, ME, Hofmann, M., Proels, R., & Sinha, AK (2003). Invertase ekstraselular: enzim metabolik utama dan protein PR. Jurnal Botani Eksperimen, 54 (382), 513–524.
6. Strum, A. (1999). Anda akan melabur. Struktur, Fungsi, dan Peranan Utama dalam Pembangunan Tumbuhan dan Pemisahan Sukrosa. Fisiologi Tumbuhan, 121, 1–7.