Đặc điểm Và Tính Chất Của Pectinase Vi Sinh Vật Phân Loại Và Cơ Chế ...

1. Trang chủ >
2. Khoa Học Tự Nhiên >
3. Sinh học >

Đặc điểm và tính chất của pectinase vi sinh vật Phân loại và cơ chế xúc tác của pectinase ngoại bào

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.07 MB, 73 trang )

- 25 -b Cơ chế tác dụng • Trong trung tâm hoạt động của các protease vi sinh vật, ngồi gốcamino acid đặc trưng cho từng nhóm còn có một gốc amino acid khác tham gia. Ví dụ: histidine thường tham gia và cấu tạo trung tâm hoạt động của các proteasecó serine và protease có nhóm -SH; tyrosine là trung tâm hoạt động của các protease có kim loại. Mặc dù trung tâm hoạt động của các protease vi sinh vật cókhác nhau nhưng các enzyme này đều xúc tác cho phản ứng thủy phân liên kết peptide theo cùng một cơ chế chung như sau:E + S E – S E – S + P1E + P2Trong đó: E: enzyme.S: cơ chất substance. E – S: phức chất enzyme - cơ chất.E – S : phức chất trung gian enzyme - cơ chất hóa axilenzyme.P1: là sản phẩm đầu tiên của phản ứng với nhóm amino tự do mới được tạo thành.P2: là sản phẩm thứ hai của phản ứng với nhóm carboxyl tự do được tạo thành.

1.2.3. Enzyme pectinase

Enzyme pectinase là nhóm enzyme xúc tác q trình thủy phân các polymer pectin thành các hợp phần khác nhau như: galacturonic, arabinose,methanol... Sự phân hủy pectin trong tự nhiên thường xảy ra khi trái cây chín. Những enzyme này có vai trò rất quan trọng trong việc bảo quản trái cây và rauquả. Enzyme pectinase còn được ứng dụng trong quá trình chế biến thực phẩm, đặc biệt là khả năng làm trong nước quả. Việc kiểm soát hoạt động của enzymepectinase cũng có thể điều chỉnh được độ nhớt của sản phẩm.

1.2.3.1. Đặc điểm và tính chất của pectinase vi sinh vật

Trong hệ enzyme pectinase phân giải pectin gồm nhiều nhóm enzyme khác nhau, chúng có khối lượng phân tử khoảng 40.400 Da. Pectinase cũng nhưcác enzyme khác là chất xúc tác sinh học có bản chất là protein, có khả năng xúc tác đặc hiệu cơ chất cao.- 26 -Các enzyme trong phức hệ enzyme pectinase thường có cấu trúc phức tạp, và để đảm bảo hoạt tính xúc tác chúng phải có cấc trúc bậc IV. Trong cấu trúcbậc IV hình thành nên trung tâm hoạt động của enzyme pectinase chứa một vùng 8 - 10 vòng xoắn kép. Người ta nhận thấy rằng trung tâm hoạt động chứa 2 aminoacid là aspartate và lysine.Hình 1.10. Cấu trúc không gian của pectinase

1.2.3.2. Phân loại và cơ chế xúc tác của pectinase ngoại bào

Dựa vào cơ chế tác dụng người ta chia hệ enzyme này thành các loại sau: a Pectinesterase pectin pectylhydrolase• Pectinesterase là các enzyme xúc tác thủy phân liên kết ester trong phân tử pectin hoặc acid pectinic, kết quả là tạo ra acid pectinic và methanol. Khitồn bộ các nhóm methoxyl đều bị tách khỏi cơ chất thì sản phẩm tạo thành là methanol và polygalacturonic. Sự thủy phân chỉ xảy ra ở liên kết ester liền kề vớinhóm -COOH tự do.Hình 1.11. Sơ đồ tác dụng pectinesterase lên hợp chất pectin- 27 -• Pectinesterase thu được từ các nguồn khác nhau thì có pH tối ưu khác nhau. Pectinesterase của vi sinh vật có pH tối ưu từ 4,5 - 5,5 còn của chếphẩm đã loại bỏ enzyme polygalacturonase có pH tối ưu từ 2,0 - 6,5. Trái lại pH tối ưu của polyesterase từ thực vật bậc cao thường cao hơn và vào khoảng 5,0 -8,0. • Nhiệt độ tối ưu của pectinesterase từ nấm mốc là: 30 - 45oC và bị mất hoạt tính khi ở nhiệt độ 55 - 62oC, nhiệt độ tối ưu của pectinesterase từ thực vật bậc cao thường cao hơn và vào khoảng 55 - 60oC. • Pectinesterase thường được hoạt hóa bởi các ion Na+, K+, Ca2+và Mg2+. Trái lại các cation hóa trị 3 và 4 từ các chất như: PbNO3 3, Al2SO4 3, FeCl3sẽ kìm hãm tác dụng của pectinesterase. • Các enzyme pectinesterase từ vi sinh vật đều có những đặc điểmkhác nhau. Pectinesterase của Trichoderma reerei có điểm đẳng điện nằm trong khoảng 8,3 - 9,5 và pH tối ưu là 7,6. Tuy nhiên, pectinesterase của Aspergillus cóđiểm đẳng điện và pH tối ưu nằm trong khoảng acid. Hoạt động của enzyme pectinesterase thu được từ Aspergillus niger đạt tối đa ở pH 4,5 ở 40oC. Các pectinesterase kiềm và acid có thể đề methyl hóa cơ chất pectin theo cùng mộtkiểu. Các pectinesterase kiềm đề ester hóa các pectin và pectin này có thể tạo gel yếu với Ca2+; pectinesterase acid tạo ra pectin bị đề ester hóa có khả năng tạo gel mạnh đối với ion Ca2+. • Cơ chế đề methyl hóa: pectinesterase loại bỏ các nhóm methoxyltrong phân tử pectin bằng tương tác ái nhân của enzyme và phóng thích methanol. Tiếp theo sau là phản ứng deacyl hóa, là phản ứng thủy phân các hợpchất trung gian acyl - enzyme, để giải phóng enzyme và carboxylic acid. b Polygalacturonase poly-α-1,4-galacturoniglucanohydrolase• Là enzyme xúc tác quá trình thủy phân các liên kết α-1,4-glycoside trong phân tử pectin.• Polygalacturonase ít gặp ở thực vật, polygalacturonase chủ yếu có ở các vi sinh vật, đặc biệt là nấm mốc và vi khuẩn, nó thường có trọng lượngphân tử khoảng 65.000 Da. Polygalacturonase là một phức hệ enzyme gồm nhiều cấu tử và thường có tính đặc hiệu đối với cơ chất. Polygalacturonase chủ yếu bền- 28 -ở pH từ 4,0 - 6,0. Nhiệt độ tối ưu của đa số polygalacturonase nằm trong khoảng 40 - 45oC. Ở khoảng nhiệt độ đó chúng thường bền vững, nhưng sẽ bị mất hoạt tính khi nhiệt độ tăng lên 50 - 60oC. • Dựa vào tính đặc hiệu và cơ chế tác dụng trên cơ chất nên H.Deuelvà E.Stutz 1958 đã chia ra 4 loại polygalacturonase: − Polymethylgalacturonase hay còn gọi là α-1,4-galacturonite-methylesglucannohydrolase, tác dụng trên acid polygalacturonic đã được methyl hóa tức là pectin. Các enzyme này được chia thành hai nhóm nhỏ tùy theo vị tríliên kết glucoside bị cắt đứt dưới xúc tác của enzyme ở đầu mạch hay giữa mạch như:+ Endo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu I: còn gọi là enzyme polygalacturonase dịch hóa. Đây là enzyme xúc tác thủy phân các liênkết α-1,4 glucoside nội mạch của các phân tử acid polygalacturonic được ester hóa ở mức độ cao. Hoạt tính của enzyme này bị giảm khi có mặt của enzymepectinesterase trong mơi trường. Endo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu I rất phổ biến ở các vi sinh vật, đặc biệt là ở nấm mốc: Aspergillus niger, Botryliscinerea và Aspergillus awamori.Hình 1.12. Sơ đồ tác dụng của Endo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu I lên hợp chất pectin+ Exo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu III: còn gọi là enzyme polygalacturonase đường hóa. Đây là enzyme xúc tác phản ứng thủyphân các liên kết α-1,4 glucoside ở đầu mạch để tách dần từng gốc acid polygalacturonic ra khỏi phân tử pectin hay acid pectinic, bắt đầu từ đầu khơngkhử. Enzyme này có ái lực với gốc acid polygalacturonic đã methyl hóa, nghĩa là phân cắt các liên kết α-1,4 ở đầu mạch nằm giữa 2 gốc acid polygalacturonic cónhóm -COOCH3.- 29 -Hình 1.13. Sơ đồ tác dụng của Exo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu III lên hợp chất pectin− Polygalacturonase: là enzyme tác dụng chủ yếu lên các acid pectic và acid pectinic. Đối với nhóm enzyme này sự có mặt của pectinesterasecó tác dụng thúc đẩy khả năng xúc tác của chúng. Các enzyme này cũng được chia thành 2 nhóm nhỏ nhờ vào vị trí liên kết glucoside bị cắt đứt.+ Endo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu II: đây là loại enzyme polygalacturonase dịch hóa. Endo-glucosidase-polygalacturonasekiểu II thủy phân liên kết α-1,4-glucoside các phân tử acid pectic hay acid pectinic, các enzyme này chỉ tác dụng khi có nhóm -COOH tự do. Vị trí đứtmạch của cơ chất được xử lý sơ bộ bằng pectinesterase. Đa số nấm mốc và vi khuẩn là những vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp được enzyme này.Hình 1.14. Sơ đồ tác dụng của Endo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu II lên hợp chất pectin+ xo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu IV: enzyme này xúc tác phản ứng thủy phân các liên kết glucoside ở đầu mạch của phân tửacid pectic hoặc pectinic. Enzyme này có ái lực với các liên kết glucoside ở đầu mạch gần với nhóm carboxyl tự do.Hình 1.15. Sơ đồ tác dụng của Exo-glucosidase-polymethylgalacturonase kiểu IV lên hợp chất pectin- 30 -

1.2.4. Enzyme cellulase

Xem Thêm

Tài liệu liên quan

• Tổng quan về enzyme ngoại bào Bacillus subtilis 04- nội dung đề tài
  • 73
  • 3,704
  • 35

Tải bản đầy đủ (.pdf) (73 trang)

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(1.07 MB) - Tổng quan về enzyme ngoại bào Bacillus subtilis 04- nội dung đề tài -73 (trang) Tải bản đầy đủ ngay ×