KEKALAHAN: CIRI, STRUKTUR, FUNGSI - SAINS - 2026

The laccases , diphenol p-: oxidoreductases oxidoreductases oksigen dioxygen-benzenediol , atau, adalah enzim yang dipunyai oleh kumpulan enzim dipanggil oxidases "oxidases tembaga biru".

Mereka wujud di tumbuh-tumbuhan yang lebih tinggi, di beberapa serangga, di dalam bakteria dan di hampir semua kulat yang telah dikaji; warna biru khasnya adalah hasil daripada empat atom tembaga yang melekat pada molekul di tapak pemangkinnya.

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

Enzim-enzim ini dijelaskan oleh Yoshida et al. Pada tahun 1883, ketika mempelajari resin pohon Rhus vernicifera atau "pohon lakuer" Jepun, di mana ditentukan bahawa fungsi utama mereka adalah untuk mengkatalisis reaksi polimerisasi dan depolimerisasi sebatian.

Tidak lama kemudian, didapati bahawa, dalam kulat, protein dengan aktiviti enzimatik mempunyai fungsi khusus dalam mekanisme penyingkiran fenol toksik dari persekitaran di mana mereka tumbuh, sementara pada tanaman mereka terlibat dalam proses sintetik seperti lignifikasi.

Kemajuan saintifik mengenai kajian enzim ini memungkinkan penggunaannya pada tahap industri, di mana kapasiti pemangkinnya telah digunakan, terutama dalam konteks bioremediasi, tekstil, dalam penghapusan pewarna yang digunakan pada tekstil, dalam industri kertas, antara yang lain.

Sebab utama mengapa laccases begitu menarik dari sudut perindustrian berkaitan dengan kenyataan bahawa tindak balas pengoksidaannya hanya melibatkan pengurangan oksigen molekul dan pengeluaran air sebagai elemen sekunder.

ciri

Enzim Laccase dapat dirembeskan atau dijumpai di kawasan intraselular, tetapi ini bergantung pada organisma yang sedang dikaji. Walaupun demikian, kebanyakan enzim yang dianalisis (kecuali beberapa protein dari kulat dan serangga tertentu) adalah protein ekstraselular.

Pembahagian

Enzim-enzim ini, seperti yang dibahas di atas, banyak ditemukan pada jamur, tanaman yang lebih tinggi, bakteria, dan beberapa spesies serangga.

Antara tumbuh-tumbuhan di mana keberadaannya telah ditunjukkan adalah pokok epal, asparagus, kentang, pir, mangga, pic, pinus, plum, antara lain. Serangga yang mengekspresikan lak adalah sebahagian besar dari genera Bombyx, Calliphora, Diploptera, Drosophila, Musca, Papilio, Rhodnius, dan lain-lain.

Kulat adalah organisma dari mana bilangan dan pelbagai laccases terbesar telah diasingkan dan dikaji, dan enzim ini terdapat pada ascomycetes dan deuteromycetes dan basidiomycetes.

Pemangkin

Reaksi yang dikatalisis oleh laccases terdiri daripada pengoksidaan monoelektronik molekul substrat, yang boleh tergolong dalam kumpulan fenol, sebatian aromatik atau amina alifatik, ke radikal reaktif yang sesuai.

Hasil tindak balas pemangkin adalah pengurangan satu molekul oksigen menjadi dua molekul air dan pengoksidaan, pada masa yang sama, dari empat molekul substrat untuk menghasilkan empat radikal bebas reaktif.

Radikal bebas perantaraan dapat bergabung dan membentuk dimer, oligomer atau polimer, oleh itu laccases dikatakan memangkin reaksi polimerisasi dan "depolimerisasi".

Struktur

Laccases adalah glikoprotein, iaitu protein yang mempunyai residu oligosakarida secara kovalen dihubungkan dengan rantai polipeptida, dan ini mewakili antara 10 dan 50% dari berat keseluruhan molekul (dalam enzim tumbuhan peratusannya mungkin sedikit lebih tinggi) .

Bahagian karbohidrat protein jenis ini mengandungi monosakarida seperti glukosa, mannose, galaktosa, fucosa, arabinose, dan beberapa heksosamin, dan glikosilasi dianggap memainkan peranan penting dalam rembesan, kerentanan proteolitik, aktiviti, pengekalan tembaga, dan kestabilan terma protein.

Enzim ini secara amnya terdapat di alam sebagai monomer atau homodimer, dan berat molekul setiap monomer boleh berbeza antara 60 dan 100 kDa.

Pusat katalitik laccases terdiri dari empat atom tembaga (Cu), yang secara umum memberi molekul warna biru kerana penyerapan elektronik yang berlaku dalam ikatan tembaga-tembaga (Cu-Cu).

Laccases sayur-sayuran mempunyai titik isoelektrik dengan nilai hampir 9 (cukup asas), sementara enzim kulat berada di antara titik isoelektrik 3 dan 7 (jadi mereka adalah enzim yang berfungsi dalam keadaan berasid).

Isoenzim

Banyak kulat penghasil rakus juga mempunyai isoform lak, yang dikodkan oleh gen yang sama atau oleh gen yang berbeza. Isoenzim ini berbeza antara satu sama lain terutamanya dari segi kestabilannya, pH dan suhu optimum untuk pemangkinan, dan pertaliannya untuk pelbagai jenis substrat.

Dalam keadaan tertentu, isoenzim ini boleh mempunyai fungsi fisiologi yang berbeza, tetapi ini bergantung pada spesies atau keadaan di mana ia hidup.

ciri-ciri

Beberapa penyelidik menunjukkan bahawa laccases terlibat dalam "sclerotization" kutikula pada serangga dan pemasangan spora yang tahan terhadap sinar ultraviolet pada mikroorganisma genus Bacillus.

Di tumbuh-tumbuhan

Dalam organisma tumbuhan, laccases mengambil bahagian dalam pembentukan dinding sel, dalam proses lignifikasi dan "delignifikasi" (kehilangan atau disintegrasi lignin); dan selanjutnya, mereka berkaitan dengan detoksifikasi tisu melalui pengoksidaan fenol antijamur atau penyahaktifan fitoalexin.

Dalam cendawan

Terdapat banyak dalam organisma kumpulan ini, laccases mengambil bahagian dalam pelbagai proses selular dan fisiologi. Di antaranya kita dapat menyebutkan perlindungan dari kulat patogenik tanin dan “phytoalexins” tumbuhan; jadi boleh dikatakan bahawa, untuk kulat, enzim ini adalah faktor virulensi.

Laccases juga berperanan dalam morfogenesis dan pembezaan struktur rintangan dan spora basidiomycetes, serta biodegradasi lignin pada kulat yang merosakkan tisu dari spesies tumbuhan berkayu.

Pada masa yang sama, laccases mengambil bahagian dalam pembentukan pigmen di mycelia dan berbuah badan banyak kulat dan menyumbang kepada proses lekatan sel-sel, dalam pembentukan "lem" polifenolik yang mengikat hyphae dan mengelak. sistem imun tuan rumah yang dijangkiti kulat patogen.

Dalam industri

Enzim-enzim ini digunakan secara industri untuk pelbagai tujuan, tetapi yang paling luar biasa sesuai dengan industri tekstil dan kertas dan bioremediasi dan dekontaminasi air sisa yang dihasilkan oleh proses industri lain.

Secara khusus, enzim ini sering digunakan untuk pengoksidaan fenol dan turunannya yang terdapat di dalam air yang tercemar dengan sisa industri, yang produk pemangkinnya tidak larut (dipolimerisasi) dan mendakan, yang membuatnya mudah dipisahkan.

Dalam industri makanan, mereka juga sangat penting kerana penyingkiran sebatian fenolik diperlukan untuk penstabilan minuman seperti wain, bir dan jus semula jadi.

Mereka digunakan dalam industri kosmetik, dalam sintesis kimia banyak sebatian, dalam bioremediasi tanah dan dalam nanobioteknologi.

Laccase dari kulat yang paling banyak digunakan, tetapi baru-baru ini telah ditentukan bahawa laccase bakteria mempunyai ciri yang lebih menonjol dari sudut industri; Mereka mampu bekerja dengan pelbagai jenis substrat dan suhu dan julat pH yang lebih luas, serta lebih stabil terhadap agen perencat.

Rujukan

1. Claus, H. (2004). Laccases: struktur, tindak balas, taburan. Micron, 35, 93–96.
2. Couto, SR, Luis, J., & Herrera, T. (2006). Aplikasi perindustrian dan bioteknologi laccases: Satu tinjauan. Kemajuan Bioteknologi, 24, 500–513.
3. Madhavi, V., & Lele, SS (2009). Laccase: sifat dan aplikasi. Bioresources, 4 (4), 1694–1717.
4. Riva, S., Molecolare, R., & Bianco, VM (2006). Laccases: enzim biru untuk kimia hijau. Trend dalam Bioteknologi, 24 (5), 219–226.
5. Singh, P., Bindi, C., & Arunika, G. (2017). Laccase bakteria: kemas kini terbaru mengenai pengeluaran, harta tanah dan aplikasi industri. Biotech, 7 (323), 1–20.