INVERTASA: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2025

Ang invertase , na kilala rin bilang β-fructofuranoside fructo hydrolase, isang glycosyl hydrolase enzyme na sagana sa kalikasan. May kakayahang hydrolyzing ang glycosidic bond sa pagitan ng dalawang monosaccharides na bumubuo ng sucrose, na gumagawa ng "inverted" na asukal at fructose.

Narito ito sa mga microorganism, hayop at halaman, gayunpaman, ang pinaka-pinag-aralan na mga enzyme ay ang mga pinagmulan ng halaman at ang mga bakterya at lebadura, dahil nagsilbi itong modelo para sa maraming mga pag-aaral ng kinetic sa larangan ng enzymology.

Molekular na istraktura ng halaman Invertase enzyme (Pinagmulan: Jawahar Swaminathan at kawani ng MSD sa European Bioinformatics Institute sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang invertase ay nakikilahok sa isang catalytic reaksyon na nagpapahintulot sa pagpapakawala ng mga residue ng glucose na, depende sa mga pangangailangan ng physiological ng organismo kung saan ipinahayag, ay maaaring magamit upang makakuha ng ATP at NADH. Gamit ito, posible na synthesize ang imbakan polysaccharides sa iba't ibang mga organelles o tisyu, bukod sa iba pa.

Ang ganitong uri ng enzyme ay nakikilahok din sa kontrol ng pagkita ng pagkita ng kaibahan at pagpapaunlad ng cellular, dahil may kakayahang gumawa sila ng monosaccharides na, sa mga halaman, ay mayroon ding mahalagang pag-andar sa regulasyon ng expression ng gene.

Ang mga ito ay karaniwang matatagpuan sa mga balat ng mga prutas ng puno ng ubas, mga gisantes, mga halaman ng peras ng Hapon, at mga oats. Bagaman ang pinaka-komersyal na pinagsasamantalang mga enzyme ay ang mga lebadura tulad ng S. cerevisiae at ng ilang mga uri ng bakterya.

katangian

Sa likas na katangian, ang iba't ibang mga anyo ng mga invertases ay matatagpuan at depende ito sa organismo na isinasaalang-alang. Ang mga yeast, halimbawa, ay may dalawang uri ng invertase: isang intracellular o cytosolic at isang extracellular o periplasmic (sa pagitan ng cell wall at ng plasma membrane).

Sa bakterya, ang mga invertases ay gumana sa hydrolysis ng sukrosa, ngunit kapag nahaharap sa mataas na konsentrasyon ng substrate na ito, ipinakikita rin nila ang aktibidad na fructosyltransferase, dahil may kakayahang ilipat ang mga nalalabi na fructosyl sa disaccharide sucrose.

Dahil ang mga enzymes na ito ay maaaring gumana sa malawak na saklaw ng pH, iminungkahi ng ilang mga may-akda na maaari silang maiuri bilang:

- Acidic (pH sa pagitan ng 4.5 at 5.5)

- Mga neutral (pH malapit sa 7)

- Alkaline (pH sa pagitan ng 6.5 at 8.0).

Ang mga invertases ng alkalina ay naiulat sa karamihan ng mga halaman at sa cyanobacteria, habang ang bakterya ay nagtataglay ng mga aktibong invertases sa neutral at alkaline pH.

Mga Invertases ng Gulay

Sa mga halaman ay may tatlong uri ng mga invertase enzymes, na matatagpuan sa iba't ibang mga compartment ng subcellular at may iba't ibang mga katangian at mga biochemical na katangian.

Gayundin, ang mga pag-andar ng bawat uri ng invertase na inilarawan ay magkakaiba, dahil sa tila sila "direktang" sucrose disaccharides sa mga tiyak na mga cellular pathway sa halaman.

Kaya, ayon sa kanilang lokasyon ng subcellular, ang mga invertases ng pinagmulan ng halaman ay maaaring:

- Mga invertases ng Vacuolar

- Extracellular invertases (sa cell pader)

- Mga invertases ng Cytosolic.

Ang mga invertases ng Vacuolar ay umiiral bilang dalawang natutunaw at acidic isoforms sa lumen ng vacuole, samantalang ang "extracellular" invertases ay peripheral membrane protein, na nauugnay sa plasma lamad sa pamamagitan ng ionic na pakikipag-ugnay.

Dahil ang parehong vacuolar at extracellular na invertases ay nagpapagana ng hydrolysis ng sukrosa na nagsisimula sa nalalabi ng fructose, tinawag silang β-fructofuranosidases at ipinakita na kumikilos din sila sa iba pang mga oligosaccharides na naglalaman ng mga residu ng β-fructose, iyon ay, hindi sila tiyak.

Ang iba pang uri ng mga invertases ng halaman ay ang mga cytosolic invertases, na mayroon ding dalawang neutral / alkaline isoforms. Ang mga ito ay tiyak para sa sucrose at hindi pa rin napag-aralan tulad ng iba pang dalawa.

Istraktura

Karamihan sa mga invertases na inilarawan hanggang ngayon ay may dimeric at kahit na multimeric form. Ang tanging monomeric invertases na kilala ay ang mga bakterya at, sa mga organismo na ito, ay may pagitan ng 23 at 92 kDa na timbang ng molekular.

Ang vacuolar at extracellular invertases ng mga halaman ay may mga molekular na timbang sa pagitan ng 55 at 70 kDa at ang nakararami ay N-glycosylated. Totoo ito para sa karamihan ng mga extracellular invertases na matatagpuan sa likas na katangian, na nauugnay sa panlabas na mukha ng lamad ng plasma.

Ang mga lebadura na may lebadura ay may medyo mas mataas na timbang na molekular, mula sa 135 hanggang 270 kDa.

Ang iba pang mga pag-aaral na isinagawa kasama ang mga bacterial enzymes ay nagpakita rin na ang mga enzyme na ito ay may catalytic center na mayaman sa mga istrukturang structures na nakatiklop.

Mga Tampok

Nakasalalay sa organismo kung saan ipinahayag ang mga ito, ang mga invertase enzymes ay maaaring matupad ang maraming mga pangunahing pag-andar, bilang karagdagan sa transportasyon ng mga asukal at ang hydrolysis ng sukrosa sa mga nasasakupang monosaccharides. Gayunpaman, ang pinaka-nasuri na likas na pag-andar ay mula sa mga halaman.

Mga metabolic function ng mga invertases sa mga halaman

Ang Sucrose, na kung saan ay isang substrate para sa invertase enzyme, ay isa sa mga asukal na ginawa sa mga halaman sa panahon ng potosintesis, pagkatapos kung saan ang carbon dioxide ay nabawasan, sa pagkakaroon ng ilaw, upang makabuo ng mga karbohidrat at tubig.

Ang mga karbohidrat na ito ay ang pangunahing mapagkukunan ng enerhiya at carbon sa mga non-photosynthetic na tisyu ng halaman at dapat na maipadala nang vascularly sa pamamagitan ng phloem at mula sa mga dahon, na kung saan ang pangunahing mga sangkap na photosynthetic.

Nakasalalay sa invertase na kasangkot, ang mga nalalabi sa glucose at fructose na nakuha mula sa hydrolysis ng sucrose na ito ay nakadirekta sa iba't ibang mga landas na metabolic, kung saan sila ang mahahalagang gasolina upang makagawa ng enerhiya sa anyo ng ATP at pagbabawas ng kapangyarihan sa anyo ng NADH.

Iba pang mga mahahalagang pag-andar sa mga halaman

Bilang karagdagan sa pagiging mahalaga para sa pagkuha ng metabolic energy, ang mga invertases ng halaman ay lumahok sa kontrol ng osmoregulation at sa paglaki at pagpahaba ng mga cell cells.

Ito ang produkto ng pagtaas ng osmotic pressure na nabuo ng hydrolysis ng sucrose, na bumubuo ng dalawang bagong osmotically active molecules: glucose at fructose.

Kung ginawa ang isang pagsusuri sa bibliographic, madaling mapatunayan na ang invertase ay naiugnay din na mga function sa mga mekanismo ng pagtatanggol ng mga halaman na may kaugnayan sa mga pathogens.

Itinatag na ang invertase ay ang koneksyon sa pagitan ng pagkasira ng karbohidrat at mga tugon sa mga pathogens, dahil ang enzyme na ito ay nagbibigay ng mga asukal na nagpapataas ng pagpapahayag ng mga di-nalalaman na mga gene, na kadalasang nauugnay sa pagpapahayag ng mga protina na may kaugnayan sa mga pathogen (PR, Kaugnay ng pathogen).

Ang pagsasamantala sa pang-industriya ng mga microvertism invertases

Mula nang natuklasan ito, ang reaksyon ay na-catalyzed ng mga invertases ay masipag na pinagsamantalahan sa maraming sektor ng commerce, kabilang ang industriya ng paggawa ng serbesa at panaderya.

Sa lugar ng pagkain, ang mga invertases ay ginagamit para sa paghahanda ng mga jellies at jams, sweets, liquid toppings o napuno ng mga biskwit at tsokolate. Bilang karagdagan, ang isa sa mga pinakatanyag na aplikasyon nito ay ang paggawa ng mga syrups, dahil ang mga ito ay may mas mataas na nilalaman ng asukal, ngunit hindi madaling kapitan ng pagkikristal.

Sa industriya ng parmasyutiko ang mga ito ay kapaki-pakinabang para sa paghahanda ng mga syrup ng ubo at mga tabletang pantunaw sa pagtunaw, pati na rin para sa synthesis ng probiotics at prebiotics, mga form ng pagkain ng sanggol at mga feed ng hayop (lalo na para sa mga baka at mga bubuyog).

Ginamit din ang mga ito sa industriya ng papel, para sa paggawa ng mga pampaganda, para sa paggawa ng etil alkohol at mga organikong acid tulad ng lactic acid at iba pa. Ang mga invertases ng pinagmulan ng gulay ay sinamantala din para sa synthesis ng natural na mga basura.

Mga Sanggunian

1. Kulshrestha, S., Tyagi, P., Sindhi, V., & Sharma, K. (2013). Invertase at ang mga aplikasyon nito - Isang maikling pagsusuri. Journal ng Pananaliksik sa Parmasya, 7, 792-75.
2. Lincoln, L., & Iba pa, S. (2017). Invertases ng bakterya: Pagkakataon, paggawa, pagbuo ng biochemical, at kabuluhan ng transfructosylation. Journal of Basic Microbiology, 1–11.
3. Oddo, LP, Piazza, M., & Pulcini, P. (1999). Mamuhunan sa aktibidad sa honey. Apidologie, 30, 57–65.
4. Roitsch, T., & González, M. (2004). Pag-andar at regulasyon ng mga invertases ng halaman: matamis na sensasyon. TRENDS sa Plant, 9 (12), 606–613.
5. Roitsch, T., Balibrea, ME, Hofmann, M., Proels, R., & Sinha, AK (2003). Extracellular invertase: pangunahing metabolic enzyme at PR protein. Journal of Experimental Botany, 54 (382), 513-524.
6. Strum, A. (1999). Mamuhunan ka. Pangunahing Mga Istraktura, Pag-andar, at Papel sa Pag-unlad ng Plant at Paghahati sa Sucrose Plant Physiology, 121, 1–7.