Целлобиогидролаза

Рис. 13.15. Биодеградация целлюлозы. Гидролиз цепей начинается с расщепления эндоглюканазой (3-1.4-связей в неплотно упакованных областях. Затем экзоглюканаза(ы) и целлобиогидролаза(ы) отщепляют олигосахариды с нередуцирующего конца частично гидролизованных цепей. Далее [З-глюкозидаза катализирует превращение целлобиозы и целлотриозы в глюкозу.

Эндоглюканазы действуют на цепи целлюлозы в случайных местах, что приводит к возникновению новых реакционноспособных центров для деполимеризующего действия (с конца цепей) целлобиогидролаз. Такой синергизм, по-видимому, имеет очень важное значение, особенно для высокоупорядоченных участков целлюлозы, поскольку большие макромолекулы ферментов не имеют возможности проникать глубоко в структуру целлюлозы. В связи с этим следует подчеркнуть важное наблюдение [1651, что статистическую деструкцию вызывают эндоглюканазы с наиболее низкой молекулярной массой (13 000). Утверждают [165], что при топо-химическом воздействии на целлюлозу ферменты встречаются с двумя видами гликозидных связей, отличающихся по стерическим условиям именно поэтому необходимо участие, по крайней мере, двух ферментов одного и того же типа (схема 14.1). [c.304]

Согласно уравнениям (119, 120) или (123—124) в определенный начальный период реакции скорость образования промежуточных олигосахаридов, VI, и целлобиозы, V2 + V5 (индексы соответствуют принятым ранее), максимальна и обусловлена величиной начальной концентрации исходного субстрата и кинетическими параметрами действия эндоглюканазы и целлобиогидролазы, в то время как скорость расхода данных промежуточных метаболитов (соответственно V2 + Vi и Уз) практически равна нулю. Затем по мере прохождения реакции скорость образования олигосахаридов и целлобиозы постепенно уменьшается за счет конверсии исходного субстрата (или остается почти неизменной при малой степени конверсии исходной целлюлозы), в то время как скорость расхода возрастает по мере увеличения концентраций 0 и 62. В результате создается принципиальная возможность установления в системе стационарного состояния по концентрациям промежуточных соединений, когда скорости образования и расхода 0 и Ог становятся приблизительно равными (т. е. абсолютные значения скоростей образования и расхода промежуточных метаболитов сушественно превышают разность между ними). При этом справедливы уравнения [c.127]

Очевидно, изменение величины СП служит индикатором структурных изменений целлюлозы, но не является решающим фактором, влияющим на реакционную способность при ферментативном гидролизе В общем случае СП изменяется одновременно с ИК и площадью поверхности целлюлозы Однако, если СП является основным и (или) единственным физико-химическим параметром, который подвергается изменению, это может оказывать влияние на гидролиз (как это было показано при рассмотрении факторов, оказывающих воздействие на масштабы проявления кинетического синергизма, см гл 8) Следует также отметить, что СП может оказаться главным фактором, влияющим на реакщюнную способность целлюлозного субстрата при индивидуальном действии экзодеполимераз (целлобиогидролазы, экзоглюкозидазы) [c.20]

Молекулярная масса большинства целлобиогидролаз лежит в пределах 30-70 кДа [2, 54-57]. В состав ферментов из различных источников, как правило, входит углеводная часть, основным компонентом которой является манноза [16, 57]. Целлобиогидро-лазы ингибируются целлобиозой (константа ингибирования обычно составляет десятки микромолей), а иногда глюкозой [15, 52, [c.64]

Отсутствие обращения аномерной конфигурации аглюкона, отсутствие трансгликозилирования и ингибирования глюконолактоном позволяет в большинстве случаев предполагать механизм одностадийного 8н2-замещения при гидролизе глюкозидной связи целлобиогидролазой. При этом вода, атакуя Сх-атом гликона, играет роль нуклеофильного агента, в то время как соответствующая функциональная группа активного центра протонирует глюкозильный кислород, играя роль общекислотного катализатора. Может быть, впрочем, рассмотрен и альтернативный 8н1-механизм, заключающийся в отщеплении аглюконовой части субстрата, когда кислотная группа активного центра, протонируя глюкозильный кислород, затем участвует в электростатической стабилизации образующегося карбокатиона. Присоединение воды при этом происходит в положение, противоположное положению аглюкона. [c.65]

Экзоглюкозидазы отличаются от целлобиогидролаз тем, что основным продуктом их действия на поли- или олигосахаридные субстраты являются не ди-, а моносахариды. [c.65]

В настоящее время базовой моделью действия целлюлазного комплекса является следующая. Эндоглюканаза гидролизует целлюлозу, осуществляя ее деполимеризацию, диспергирование и в определенной степени разрушение кристаллической структуры. Одновременно происходит подготовка субстрата для действия целлобиогидролазы. Оба этих фермента в качестве растворимого продукта дают целлобиозу, которая под действием / -глюкозидазы (целлобиазы) гидролизуется до глюкозы. [c.71]

Характерным свойством, присущим целлюлазному комплексу, является явление синергизма, выражающееся во взаимном увеличении скорости и глубины гидролиза целлюлозы до конечных (растворимых) продуктов при совместном (одновременном) действии компонентов целлюлазного комплекса по сравнению с индивидуальным действием этих компонентов. Синергизм был обнаружен при изучении целлюлазных комплексов из различных источников [2, 5, 6, 8, 10, 57, 58, 60, 103-107]. В большинстве случаев синергизм отмечается между компонентами, принадлежащими определеному целлюлазному комплексу, однако встречается и перекрестный синергизм между компонентами, относящимися к комплексам из различных источников [2, 5, 6]. Отмечается синергизм между эндоглюканазами более и менее упорядоченного типа действия [8, 108], а также при действии двух целлобиогидролаз [109-110]. [c.72]

Рассмотрим явление синергизма на примере ферментов целлюлазного комплекса T.vinde [115] Для количественного выражения синергизма целесообразно ввести понятие коэффициента синергизма (А син), за который можно, принять отношение скорости образования продуктов гидролиза при одновременном действии ферментов к сумме скоростей их индивидуального действия [116]. Изучение зависимости коэффициента синергизма от относительной концентрации эндоглюканазы и целлобиогидролазы показало [115, 116], что явление синергизма наблюдается лишь при определенном соотношении этих ферментов (рис. 3.3). Ка,н уменьшается с увеличением относительной концентрации целлобиогидролазы и при каком-то ее значении становится равным единице (это означает, что синергизм отсутствует). Кроме того. Кет зависит от начальной концентрации нерастворимого субстрата. С увеличением концентрации субстрата коэффициент синергизма уменьшается и при соответствующей концентрации становится почти равным единице (рис. 3.4). [c.73]

Рассмотрение этих возможностей [115-117] показало, что рели-зуется третья из перечисленных причин. Если бы между эндоглюканазой и целлобиогидролазой образовьшался активированный комплекс, то синергизм между ними наблюдался при любой концентрации субстрата (однако этого не происходит, см. рис. 3.4). [c.74]

В литературе не имеется указаний на наличие ингибирования эндоглюканазы промежуточными нерастворимыми продуктами гидролиза целлюлозы (M /j, на схеме 3.1). Кроме того, показано, например [115], что целлюлоза предварительно гидролизованная эндоглюканазой -не ингибирует ее активность. Это означает, что снятие ингибирующего действия нерастворимых промежуточных продуктов гидролиза целлюлозы на эндоглюка-назу, путем гидролиза их целлобиогидролазой, не является причиной синергизма. [c.74]

Для анализа синергизма в действии компонентов целлюлазного комплекса T.vinde и его причин было использовало моделирование процесса гидролиза целлюлозы на ЭВМ и расчет скоростей образования продуктов гидролиза при различном относительном содержании эндоглюканазы и целлобиогидролазы в реакционной смеси [116]. В основе использованной математической модели лежит кнетическая схема (3.1). Выводы работы [116] однозначно указывают на кинетическую природу синергизма, характерную для последовательно-параллельной кинетической схемы гидролиза целюлозы. [c.75]

Как прочно, так и слабо адсорбирующиеся ферменты обладают способностью гидролизовать целлюлозу Важно, однако, отметить, что общая активность фракции слабо адсорбирующихся ферментов изучаемых препаратов целлюлазного комплекса выше, чем фракции црочно адсорбирующихся ферментов (табл. 3,2, поясним, что под фракцией имеется в виду весь набор прочно или, наоборот, слабо адсорбирующихся ферментов целлюлазного комплекса — эндоглюканаза, целлобиогидролаза, целлобиаза и др,). Эффект проявляется и в том случае, когда эндоглюканазная [c.83]

Различия в активности прочно и слабо адсорбирующихся фракций препаратов целллюлазных комплексов, и, в особенности, синергизм в их действии, заставляют искать объяснение прежде всего в различной адсорбццрнной способности целлюлолитических ферментов с разной специфичностью (эндоглюканаз, целлобиогидролаз и т.д.). [c.84]

Очевидно, что если одна из фракций может иметь повышенное относительное содержание эндоглюканазы, а другая — целлобиогидролазы, то тогда соединение этих фракций, т.е. создание полного исходного целлюлазного комплекса, приведет к возникновению характерного для целлюлаз традиционного кинетического синергизма между компонентами целлюлазного комплекса (см. [c.84]

Получение фракций кДНК, содержащих ген целлобиогидролазы, имеет то важное преимущество, что этот ген не содержит интронов, поскольку он получен путем обратной транскрипции с матрицы мРНК, после сплайсинга. [c.105]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология