Laccases , diphenol p-: oxidoreductases dioxygen-benzenediol oxidoreductases חמצן , או, הם אנזימים השייכים לקבוצה של אנזימים בשם oxidases "oxidases נחושת כחול".
הם קיימים בצמחים גבוהים יותר, בכמה חרקים, בחיידקים ולמעשה בכל הפטריות שנחקרו; צבעו הכחול האופייני הוא תוצר של ארבעה אטומי נחושת המחוברים למולקולה באתר הקטליטי שלה.
ייצוג גרפי של המבנה המולקולרי של אנזים לאקזה (מקור: ג'ווהאר סוומינתן וצוות MSD במכון האירופי לביואינפורמטיקה באמצעות ויקימדיה Commons)
אנזימים אלו תוארו על ידי יושידה ואח 'בשנת 1883, כאשר חקרו את שרף עץ הרוס ורניציפרה היפני או "עץ לכה", שם נקבע כי תפקידם העיקרי היה לזרז את התגובות הפולימריזציה והפולימריזציה של תרכובות.
הרבה יותר מאוחר התגלה כי, בפטריות, לחלבונים אלה עם פעילות אנזימטית יש תפקידים ספציפיים במנגנונים של פינוי פנולים רעילים מהסביבה בה הם גדלים, ואילו בצמחים הם מעורבים בתהליכים סינתטיים כמו ליגניזציה.
התקדמות מדעית בנוגע לחקר אנזימים אלה אפשרה את השימוש ברמה תעשייתית, שם נעשה שימוש ביכולתם הקטליטית, במיוחד בהקשרים של ביומדדיאציה, טקסטיל, להסרת צבע המיושם על טקסטיל, בתעשיית הנייר, בין אחרים.
הסיבות העיקריות לכך שהחרסים כל כך מעניינים מבחינה תעשייתית קשורות לעובדה שתגובות החמצון שלהם פשוט כוללות הפחתה של חמצן מולקולרי וייצור מים כאלמנט משני.
מאפיינים
ניתן להפריש או למצוא אנזימים של לאקזים באזור התוך תאי, אך הדבר תלוי באורגניזם הנחקר. למרות זאת, מרבית האנזימים שניתחו (למעט כמה חלבונים מפטריות וחרקים מסוימים) הם חלבונים חוץ תאיים.
הפצה
אנזימים אלה, כפי שנדונו לעיל, נמצאים בעיקר בפטריות, צמחים גבוהים יותר, חיידקים וכמה מינים של חרקים.
בין הצמחים בהם הוכח קיומו ניתן למצוא עצי תפוח, אספרגוס, תפוחי אדמה, אגסים, מנגו, אפרסקים, אורנים, שזיפים, בין היתר. חרקים המבטאים לאקזים שייכים בעיקר לסוגי בומביקס, קליפורה, דיפלופטרה, תסיסנית, מוסקה, פפיליו, רודניוס ואחרים.
פטריות הן האורגניזמים שמהן בודד ונבדק המספר הגדול ביותר ומגוון הלקים, ואנזימים אלו קיימים הן באסומכיטים והן בדאוטרומיציטים ובבסידיומטים.
קָטָלִיזָה
התגובה המנותזת על ידי לקים מורכבת מחמצון מונו-אלקטרוני של מולקולת מצע, שיכולה להשתייך לקבוצת הפנולים, תרכובות ארומטיות או אמינים אליפטיים, לרדיקל התגובה שלה.
התוצאה של התגובה הקטליטית היא הפחתה של מולקולת חמצן אחת לשתי מולקולות מים והחמצון, בו זמנית, של ארבע מולקולות מצע לייצור ארבע רדיקלים חופשיים תגוביים.
רדיקלים חופשיים ביניים יכולים להיקשר ויוצרים דימרים, אוליגומרים או פולימרים, וזו הסיבה שאומרים כי לקסס מזרזים את הפילמור והתגובות ה" depolymerization ".
מִבְנֶה
הפחמים הם גליקופרוטאינים, כלומר מדובר בחלבונים שיש בהם שאריות אוליגוסכרידים שקושרים באופן קוואליאני לשרשרת הפוליפפטיד, ואלה מייצגים בין 10 ל- 50% מהמשקל הכולל של המולקולה (באנזימים צמחיים האחוז עשוי להיות מעט גבוה יותר) .
חלק הפחמימות מסוג זה של חלבון מכיל מונוסכרידים כמו גלוקוז, מנוזה, גלקטוז, פוקוזה, ערבינוז, וכמה הקסוסמינים, והגליקוזילציה נחשבת למלא תפקידים חשובים בהפרשה, רגישות פרוטוליטית, פעילות, שמירת נחושת, היציבות התרמית של החלבון.
אנזימים אלה נמצאים בדרך כלל בטבע כמונומרים או הומודימרים, והמשקל המולקולרי של כל מונומר יכול להשתנות בין 60 ל 100 kDa.
המרכז הקטליטי של הפחמים מורכב מארבעה אטומי נחושת (Cu), המעניקים למולקולה באופן כללי צבע כחול בגלל הספיגה האלקטרונית המתרחשת בקשרים נחושת-נחושת (Cu-Cu).
לקטות ירקות יש נקודות איזואלקטריות עם ערכים הקרובים ל 9 (בסיסיות למדי), בעוד שאנזימים פטרייתיים הם בין נקודות איזואלקטריות של 3 ו 7 (כך שהם אנזימים העובדים בתנאים חומציים).
איזינוזימים
לפטריות רבות המייצרות לקאה יש גם איזופרימיות של לקזות, המקודדות על ידי אותו גן או על ידי גנים שונים. איזנוזימים אלה נבדלים זה מזה בעיקר מבחינת היציבות שלהם, רמת החומציות והטמפרטורה האופטימלית שלהם לזרז, והזיקה שלהם לסוגים שונים של מצע.
בתנאים מסוימים, האיזואנזימים הללו יכולים להיות בעלי תפקידים פיזיולוגיים שונים, אך הדבר תלוי במין או במצב בו הוא חי.
מאפיינים
כמה חוקרים הראו כי לקים מעורבים ב"סלרוטיזציה "של לציפורן בחרקים ובהרכבת נבגים עמידים לאור אולטרה סגול במיקרואורגניזמים של הסוג Bacillus.
בצמחים
באורגניזמים צמחיים לוקסים משתתפים בהיווצרות דופן התא, בתהליכי ליגניזציה ו"התפלגות "(אובדן או התפוררות של ליגנין); יתר על כן, הם היו קשורים לניקוי רעלים של רקמות באמצעות חמצון של פנולים נגד פטריות או ביטול הפיטואלקסינים.
בפטריות
בשפע באופן משמעותי בקבוצת אורגניזמים זו, לוקסים משתתפים במגוון תהליכים תאיים ופיזיולוגיים. ביניהם ניתן להזכיר את ההגנה על הפטריות הפתוגניות של הטאנינים וה"פיטואלקסינים "הצמחיים; כך שאפשר לומר שעבור פטריות אנזימים אלו הם גורמי נגיף.
למטלות יש גם פונקציות במורפוגנזה ובבחינה של מבני העמידות והנבג של basidiomycetes, כמו גם בהתפרקות ביולוגית של ליגנין בפטריות המשפילות רקמות של מיני צמחים וודיים.
במקביל, לקים משתתפים ביצירת פיגמנטים בגופי המיסליה והפריה של פטריות רבות ותורמים לתהליכי הדבקה של התא, בהיווצרות "הדבק" הפוליפנולי הקושר את ההיפות ובהתחמקות. של מערכת החיסון של המארחים הנגועים בפטריות פתוגניות.
בתעשייה
אנזימים ספציפיים אלה משמשים באופן תעשייתי למטרות שונות, אך המצטיינים שבהם הם תואמים את תעשיות הטקסטיל והנייר וביוא-מדיטציה וטיהור שפכים המיוצרים על ידי תהליכים תעשייתיים אחרים.
באופן ספציפי, אנזימים אלה משמשים לעיתים קרובות לחמצון של פנולים ונגזרותיהם הנמצאים במים מזוהמים בפסולת תעשייתית, שמוצרי הקטליזה שלהם אינם מסיסים (מפולימרים) ומשקעים, מה שהופך אותם להפרדה בקלות.
גם בתעשיית המזון יש חשיבות מסוימת שכן הסרת תרכובות פנוליות הכרחית לייצוב משקאות כמו יין, בירה ומיצים טבעיים.
הם משמשים בתעשיית הקוסמטיקה, בסינתזה הכימית של תרכובות רבות, ביו-תיווך אדמה ובננו-ביוטכנולוגיה.
השימוש הנפוץ ביותר הוא לקט מהפטריות, אך לאחרונה נקבע שללקאז בקטריאלי יש מאפיינים בולטים יותר מבחינה תעשייתית; הם מסוגלים לעבוד עם מגוון גדול יותר של מצעים ובטווחי טמפרטורה ו- pH רחבים הרבה יותר, כמו גם להיות יציבים בהרבה כנגד חומרים מעכבים.
הפניות
- קלאוס, ח. (2004). ברזים: מבנה, תגובות, תפוצה. מיקרון, 35, 93–96.
- קוטו, SR, לואיס, ג'יי, והררה, ט (2006). יישומים תעשייתיים וביוטכנולוגיים של לקים: סקירה. התקדמות ביוטכנולוגית, 24, 500–513.
- Madhavi, V., & Lele, SS (2009). Laccase: מאפיינים ויישומים. Bioresources, 4 (4), 1694–1717.
- Riva, S., Molecolare, R., & Bianco, VM (2006). פיסות: אנזימים כחולים לכימיה ירוקה. מגמות בביוטכנולוגיה, 24 (5), 219–226.
- Singh, P., Bindi, C., & Arunika, G. (2017). ליסק בקטריאלי: עדכון עדכני על ייצור, נכסים ויישומים תעשייתיים. ביוטק, 7 (323), 1–20.