Celulaza

[mini|400px|Prostorna struktura [enzima celulaza]]
[200px|mini|desno|Prikaz β-1,4-endoglukanaze, katalitičke domene *Streptomyces lividans* - primjer iz porodice 12 glikozidnih [hidrolaza.]]
**Celulaza** je enzim koji katalizira razgradnju celuloze na jednostavnije ugljikohidrate. To je biloje bilo koji od nekoliko enzima koje uglavnom proizvode gljive, bakterije, i protozoe kao katalizatore celulolize, tj. razlaganja celuloze i nekih srodnih polisaharida. Ustvri, Hidrolizira 1,4-β-D -glukozidne veze u celulozi, hemicelulozi, liheninu i β-D-glukana iz žitarica.

Celulaza razgrađuje celulozne molekule u monosaharide ("jednostavni šećeri"), kao što su β-glukoza ili kraće polisaharide i oligosaharide. Ime se također koristi i za bilo koju prirodnu mješavinu ili kompleks raznih takvih enzima, koji djeluju sinergistički, serijski ili u razgradnji celuloznih materijala. Zato to može biti jedan od sljedećih enzima:
* endo-1,4-β-D-glukanaza, 
* β-1,4-glukanaza, 
* β-1,4-endoglukanska hidrolaza, 
* celulaza A, 
* celulozin AP, 
* endoglukanaza D, 
* alkalna celulaza, 
* celulaza A 3, 
* celudekstrinaza, 
* 9.5 celulaza, 
* avicelaza, 
* pancelaza SS, 
* 1,4-(1,3, 1,4)-β-D-glukan 4-glukanohidrolaza, (enzimi sa sistematskim imenom 4-β-D-glukan 4-glukanohidrolaza).
 
Ovaj enzim katalizira hemijsku reakciju:
* endohidroliza (1->4)-β-D-glukozidine veze u celulozi, liheninu i β-D-glukana.

Hidrolizira i 1,4-veze β-D-glukanâ koji također sadrže 1,3-veze.

## Struktura 
Većina gljivičnih celulaza imaju strukturu dva-domena, s jednom katalitskom i jednom celuloza-obavezujućom domenom, koje su povezane fleksibilnim linkerom. Ova struktura je prilagođen za rad na nerastvorljivoj podlozi, što omogućuje enzimu dvodimenzionzijsku difuziju na površini. Međutim, postoje i celulaze (uglavnom endoglukanaze) kojima nedostaje linker celuloznne domene.

## Celulazni kompleksi 
U mnogim bakterijama, *in vivo* celulaze su složene enzimske strukture organizirane u supramolekulske komplekse, u celulosome. Sadrže oko pet različitih enzimskih podjedinica i ustvari su endocelulaze, egzocelulaze, celobiaze, oksidacijske celulaze i celulozne fosforilaze, od kojih samo endocelulaze i celobiaze sudjeluju u stvarnoj hidrolizi β(1 → 4) veza . 
Celulazni kompleks *Trichoderma reesei*, primjerice, sadrži komponentu označenu kao C1 (57.000 daltona), koja razdvaja lance kristalne celuloze, kao endoglukanaza (oko 52.000 daltona), kao i egzoglukanaza (oko 61.000 daltona) i β-glukozidaze (76.000 daltona).
 
U genomu bakterija identificirane su brojne "potpisne" sekvence, poznate kao dokerini i kohezini, koje proizvode celulosome. U zavisnosti od njihove sekvence aminokiselina i tercijarne strukture, celulaze su podijeljeni u klanove i porodice.

## Mehanizam celulolize 
mini|centar|700px|Tri tipa katalitskih reakcija celulaze:1. Lom nekovalentnih interakcija u amorfnoj strukturi celuloze (endocelulaza) 2. Hidroliza lanca završava razlaganjem polimera u manje molekule šećera (egzocelulaza) 3. Hidroliza disaharida i tetrasaharida u glukozu (beta-glukozidaza)
mini|centar|700px|Detalji mehanizma aktivnosti beta-glukosidazne aktivnosti celulaze

## Upotreba 
Celulaza se koristi za komercijalnu preradu hrane u kafu. Hidrolizira celulozu toom sušenja zrna. Osim toga, celulaze se naširoko koriste i u tekstilnoj industriji i proizvodnji deterdženata za pranje rublja. Oni su također, u razne svrhe, koriste u industriji celuloze i papira, a čak i u farmaciji. Celulaza se upotrebljava u fermentaciji biomase u biogoriva, iako je ovaj proces je relativno eksperimentalno u ovom trenutku. Cellulase se koristi kao tretman za phytobezoars, oblik celuloze Bezoar nalazi u ljudskom želucu.

## Mjerenje celulaze 
Kao i prvobitni supstrat, celuloze, je netopive u vodi polimera, tradicionalno smanjuje šećer testova pomoću ovog supstrat ne može biti zaposlen za mjerenje celulaza aktivnosti. Analitička naučnici su razvili niz alternativnih metoda.

### Viskometrija 
Viskozimetar se može koristiti za mjerenje smanjenja viskoznosti otopine koja sadrži tvari topive u vodi, kao što je derivat celuloze: karboksimetil celuloza, nakon inkubacije s celulaznim uzorkom. Pad viskoznosti je direktno proporcionalan aktivnosti celulaze. Iako su takvi testovi vrlo osjetljivi i specifični za *endocelulaze* (egzocelulaze prave malo ili nimalo promjena viskoznosti), ograničeni su činjenicom da je teško definirati aktivnost u konvencionalnim enzimskim jedinicama (mikromol hidrolizirane podloge ili proizvod nja u minuti).

### Celooligosaharidne podloge 
DP-oligosaharidi (DP2-6) su dovoljno rastvorljivi u vodi da se ponašaju kao održive podloge za celulazne enzime. Međutim, kako su ove podloge su i sami 'reducirajući šećeri, nisu pogodne za upotrebu u tradicijskim testovima redukcije šećera jer stvaraju visoku 'praznu' vrijednost. Međutim, njihova celulazom posredovana hidroliza se može pratiti metodima HPLC ili IC, ta sticanje vrijednih informacija o zahtjevima podloge određenog celulaznog enzima.

### Reducirane celooligosaharidne podloge 
U proizvodnji dgovarajućih šećernih alkohola, celo-oligosaharidi mogu biti hemijski reducirani aktivnošću natrij borohidrid a. Ovi spojevi, u testovima ne reagiraju pri redukciji šećera, ali to činr proizvodi njihove hidrolize. To čini reducirajuće borohidride celo-oligosaharida vrijednim podlogama za test od celulaze, koristeći tradicijske restove reducirajućih šećera, kao što je Nelson-Symogyi metod.

### Bojene polisaharidne podloge 
Ove podloge mogu se mogu podijeliti na dvije klase. 
* Nerastvorljive hromogene podloge: nerastopive celulazne podloge, kao što je AZCL-HE-celuloza, kada se stave u rastvor, upijaju vodu za stvaranje želatinoznih čestica, . Ova podloga je postepeno depolimerizovanim i solubilised djelovanjem celulaza. Reakcija se prekida dodavanjem alkalnih otopina, koje zaustavljaju enzimsku aktivnost pa se sadržaj reakcije filtrira ili centrifugira. Boja u filtratu ili supernatant se mjeri i može se odnositi na aktivnosti enzima.
* Rastvorljive hromogene podloge: Uzorak celulaze se inkubira s u vodi topivom podlogom, kao što su azo-CM-celuloze, a reakcija se prekida i fragmenti visoke molekularne težine djelomično hidroliziraju taložeći se iz rastvora, organskim rastvaračima, kao što su etanol ili methoksietanol. Suspenzija je temeljito izmiješa i centrifugira, a boja u supernatant no otopini (zbog malih, u vodi obojenih fragmenata) se mjeri. Aktivnost enzima može se odrediti pomoću standardne krivulje.

### Kombinacija  enzimskih reagenasa 
thumb|center|700px|Za  specifično mjerenje prisustva endocelulazne aktivnosti  pomoćne β-glukozidaze mogu se upotrebljavati  kolourimetrijski i  fluorimetrijski supstrati celulaze
Nedavno su razvijeni novi reagensi koji omogućavaju specifično mjerenje * end *-celulaza. Ove metode uključuju funkcionalno korištenje oligosaharidnog supstrata u prisustvu pomoćnih enzima. U primjeru je prikazano da je celulazni  enzim ju stanju prepoznati trisaharidni fragment celuloze i razložiti ove jedinice. Pomoćni enzimi koji su prisutni u reagens smjesi (β-glukozidaze), zati hidroliziraju fragment koji  sadrži hromofore ili fluorofore. Ovaj test se prekida dodavanjem osnovne otopine koja zaustavlja enzimske reakcije i deprotonira oslobođenu fenolne spojeve  za proizvodnju vrsta fenolata. Uzorak celulazne aktivnost  je direktno proporcionalna količini  oslobođenih fenolata,  koji se mogu mjeriti pomoću spektrofotometra. Acetal funkcionalizacija  nereucirajućeg kraja trisaharidne podloge sprječava akciju pomoćnih β-glukozidaza  na roditeljskoj podlozi.

## Također pogledajte 
* Celuloza
* Ugljikohidrati
* Enzim
* Kataliza

## Reference 
## Vanjski linkovi 
* Principi ekologije prirodnih zona
* http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/106849
* http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/6159974

Kategorija:Celuloze
Kategorija:Enzimi