VỎ: ĐẶC ĐIỂM, CẤU TẠO, CHỨC NĂNG - KHOA HỌC - 2025

Vỏ sơn , p- diphenol : oxidoreductases dioxygen-benzenediol oxy oxidoreductases , hoặc, là các enzym thuộc nhóm enzym được gọi là oxidase "blue đồng oxidases".

Chúng tồn tại trong thực vật bậc cao, trong một số côn trùng, trong vi khuẩn và trên thực tế là tất cả các loại nấm đã được nghiên cứu; màu xanh lam đặc trưng của nó là sản phẩm của 4 nguyên tử đồng gắn vào phân tử tại vị trí xúc tác của nó.

Biểu diễn đồ họa cấu trúc phân tử của enzyme Laccase (Nguồn: Jawahar Swaminathan và nhân viên MSD tại Viện Tin học Sinh học Châu Âu qua Wikimedia Commons)

Các enzym này được Yoshida và cộng sự mô tả vào năm 1883, khi nghiên cứu nhựa của cây Rhus vernicifera hay còn gọi là “cây sơn tra” của Nhật, người ta xác định rằng chức năng chính của chúng là xúc tác phản ứng trùng hợp và khử phân giải của các hợp chất.

Mãi về sau, người ta mới phát hiện ra rằng, ở nấm, các protein này có hoạt tính enzym có chức năng cụ thể trong cơ chế loại bỏ các phenol độc hại khỏi môi trường nơi chúng phát triển, trong khi ở thực vật, chúng tham gia vào các quá trình tổng hợp như quá trình bốc hơi.

Các tiến bộ khoa học liên quan đến việc nghiên cứu các enzym này đã cho phép sử dụng chúng ở cấp độ công nghiệp, nơi khả năng xúc tác của chúng đã được sử dụng, đặc biệt là trong bối cảnh xử lý sinh học, dệt may, trong việc loại bỏ thuốc nhuộm được áp dụng cho hàng dệt, trong ngành công nghiệp giấy, khác.

Những lý do chính khiến dây đeo trở nên thú vị theo quan điểm công nghiệp là do các phản ứng oxy hóa của chúng chỉ liên quan đến việc khử oxy phân tử và sản xuất nước như một nguyên tố thứ cấp.

nét đặc trưng

Enzyme Laccase có thể được tiết ra hoặc được tìm thấy trong vùng nội bào, nhưng điều này phụ thuộc vào sinh vật được nghiên cứu. Mặc dù vậy, hầu hết các enzym được phân tích (ngoại trừ một số protein từ một số loại nấm và côn trùng) là protein ngoại bào.

Phân phối

Các enzym này, như đã thảo luận ở trên, chủ yếu được tìm thấy trong nấm, thực vật bậc cao, vi khuẩn và một số loài côn trùng.

Trong số các loại cây mà sự tồn tại của nó đã được chứng minh là cây táo, măng tây, khoai tây, lê, xoài, đào, thông, mận, v.v. Côn trùng biểu hiện Laccase chủ yếu thuộc về các chi Bombyx, Calliphora ,ccuatuioptera, Drosophila, Musca, Papilio, Rhodnius và những loài khác.

Nấm là những sinh vật mà từ đó số lượng và sự đa dạng của vỏ bọc đã được phân lập và nghiên cứu nhiều nhất, và các enzym này có trong cả ascomycetes và deuteromycetes và basidiomycetes.

Xúc tác

Phản ứng được xúc tác bởi sơn mài bao gồm quá trình oxy hóa đơn điện tử của phân tử cơ chất, có thể thuộc nhóm phenol, hợp chất thơm hoặc amin béo, với gốc phản ứng tương ứng của nó.

Kết quả của phản ứng xúc tác là sự khử một phân tử oxy thành hai phân tử nước và sự oxy hóa đồng thời bốn phân tử cơ chất để tạo ra bốn gốc tự do phản ứng.

Các gốc tự do trung gian có thể liên kết và tạo thành các chất dimer, oligomer hoặc polyme, đó là lý do tại sao sơn mài được cho là xúc tác cho phản ứng trùng hợp và "khử trùng hợp".

Kết cấu

Vi khuẩn là glycoprotein, nghĩa là, chúng là những protein có gốc oligosaccharide liên kết cộng hóa trị với chuỗi polypeptit và chúng chiếm từ 10 đến 50% tổng trọng lượng của phân tử (trong các enzym thực vật, tỷ lệ phần trăm có thể cao hơn một chút) .

Phần carbohydrate của loại protein này chứa các monosaccharide như glucose, mannose, galactose, fucose, arabinose, và một số hexosamine, và quá trình glycosyl hóa được cho là đóng vai trò quan trọng trong bài tiết, nhạy cảm với phân giải protein, hoạt động, giữ đồng và độ bền nhiệt của protein.

Các enzym này thường được tìm thấy trong tự nhiên dưới dạng monome hoặc homodimers, và trọng lượng phân tử của mỗi monome có thể thay đổi từ 60 đến 100 kDa.

Trung tâm xúc tác của vỏ sơn được tạo thành từ bốn nguyên tử đồng (Cu), khiến phân tử nói chung có màu xanh lam do sự hấp thụ điện tử diễn ra trong các liên kết đồng-đồng (Cu-Cu).

Vỏ thực vật có điểm đẳng điện với giá trị gần bằng 9 (khá cơ bản), trong khi enzym nấm nằm giữa điểm đẳng điện 3 và 7 (vì vậy chúng là enzym hoạt động trong điều kiện axit).

Isoenzyme

Nhiều loại nấm sản xuất laccase cũng có các đồng dạng laccase, được mã hóa bởi cùng một gen hoặc bởi các gen khác nhau. Các isoenzyme này khác nhau chủ yếu về độ ổn định, độ pH và nhiệt độ tối ưu để xúc tác và ái lực của chúng với các loại cơ chất khác nhau.

Trong những điều kiện nhất định, các isoenzyme này có thể có các chức năng sinh lý khác nhau, nhưng điều này phụ thuộc vào loài hoặc điều kiện sống của nó.

Đặc trưng

Một số nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng bao da có liên quan đến quá trình "xơ cứng hóa" lớp biểu bì ở côn trùng và tập hợp các bào tử có khả năng chống lại ánh sáng cực tím ở vi sinh vật thuộc chi Bacillus.

Trong thực vật

Ở các sinh vật thực vật, vỏ bọc tham gia vào quá trình hình thành thành tế bào, trong các quá trình lignin hóa và "phân rã" (mất hoặc phân hủy lignin); và hơn nữa, chúng có liên quan đến việc giải độc các mô thông qua quá trình oxy hóa phenol kháng nấm hoặc khử hoạt tính của phytoalexin.

Trong nấm

Phong phú đáng kể trong nhóm sinh vật này, vỏ bọc tham gia vào nhiều quá trình tế bào và sinh lý. Trong số đó, chúng ta có thể kể đến việc bảo vệ các loại nấm gây bệnh của tannin và “phytoalexin” thực vật; vì vậy có thể nói rằng, đối với nấm, các enzym này là nhân tố gây độc lực.

Vi khuẩn cũng có các chức năng trong việc hình thành và phân biệt khả năng kháng và cấu trúc bào tử của nấm basidiomycetes, cũng như trong quá trình phân hủy sinh học lignin trong nấm làm phân hủy mô của các loài thực vật thân gỗ.

Đồng thời, màng sơn tham gia vào quá trình hình thành các sắc tố trong sợi nấm và quả thể của nhiều loại nấm và góp phần vào quá trình kết dính tế bào, trong việc hình thành “keo” polyphenol liên kết các sợi nấm và trong quá trình lẩn tránh. của hệ thống miễn dịch của vật chủ bị nhiễm nấm gây bệnh.

Trong ngành công nghiệp

Những enzym đặc biệt này được sử dụng trong công nghiệp cho nhiều mục đích khác nhau, nhưng những enzym nổi bật nhất tương ứng với ngành công nghiệp dệt và giấy và để xử lý sinh học và khử nhiễm nước thải được sản xuất bởi các quy trình công nghiệp khác.

Cụ thể, các enzym này thường được sử dụng để oxy hóa phenol và các dẫn xuất của chúng có trong nước bị ô nhiễm chất thải công nghiệp, mà các sản phẩm xúc tác của chúng không hòa tan (polyme hóa) và kết tủa, khiến chúng dễ dàng phân tách.

Trong ngành công nghiệp thực phẩm, chúng cũng có tầm quan trọng nhất định vì việc loại bỏ các hợp chất phenolic là cần thiết để ổn định đồ uống như rượu, bia và nước trái cây tự nhiên.

Chúng được sử dụng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm, trong tổng hợp hóa học của nhiều hợp chất, trong xử lý sinh học đất và trong công nghệ nano.

Được sử dụng rộng rãi nhất là laccase từ nấm, nhưng gần đây người ta đã xác định rằng laccase vi khuẩn có những đặc điểm nổi bật hơn theo quan điểm công nghiệp; Chúng có khả năng làm việc với nhiều loại chất nền hơn và ở khoảng nhiệt độ và pH rộng hơn, cũng như ổn định hơn nhiều trước các tác nhân ức chế.

Người giới thiệu

1. Claus, H. (2004). Vi khuẩn: cấu trúc, phản ứng, phân bố. Micron, 35, 93–96.
2. Couto, SR, Luis, J., & Herrera, T. (2006). Các ứng dụng công nghiệp và công nghệ sinh học của vỏ bọc: Một đánh giá. Tiến bộ Công nghệ Sinh học, 24, 500–513.
3. Madhavi, V., & Lele, SS (2009). Laccase: thuộc tính và ứng dụng. Nguồn sinh học, 4 (4), 1694–1717.
4. Riva, S., Molecolare, R., & Bianco, VM (2006). Vỏ: các enzym màu xanh lam cho hóa học màu xanh lá cây. Xu hướng Công nghệ Sinh học, 24 (5), 219–226.
5. Singh, P., Bindi, C., & Arunika, G. (2017). Vi khuẩn laccase: cập nhật gần đây về sản xuất, đặc tính và các ứng dụng công nghiệp. Công nghệ sinh học, 7 (323), 1–20.