- ลักษณะเฉพาะ
- ผักอินเวอร์เทส
- โครงสร้าง
- คุณสมบัติ
- ฟังก์ชั่นการเผาผลาญของอินเวอร์เทสในพืช
- หน้าที่สำคัญอื่น ๆ ในพืช
- การใช้ประโยชน์จากจุลินทรีย์ในอุตสาหกรรมอินเวอร์เทส
- อ้างอิง
อินเวอร์ยังเป็นที่รู้จักβ-fructofuranoside hydrolase ฟรุกโตเป็นไกลโคซิ hydrolase เอนไซม์ที่อุดมสมบูรณ์ในธรรมชาติ มันสามารถไฮโดรไลซิงพันธะไกลโคซิดิกระหว่างมอโนแซ็กคาไรด์ทั้งสองที่ประกอบกันเป็นซูโครสทำให้เกิดน้ำตาลกลูโคสและฟรุกโตสแบบ "กลับหัว"
มีอยู่ในจุลินทรีย์สัตว์และพืชอย่างไรก็ตามเอนไซม์ที่ได้รับการศึกษามากที่สุดคือเอนไซม์ที่มาจากพืชและแบคทีเรียและยีสต์เนื่องจากเป็นแบบจำลองสำหรับการศึกษาจลนศาสตร์รุ่นบุกเบิกจำนวนมากในสาขาเอนไซม์วิทยา
โครงสร้างโมเลกุลของเอนไซม์ Invertase พืช (ที่มา: Jawahar Swaminathan และเจ้าหน้าที่ MSD ที่ European Bioinformatics Institute ผ่าน Wikimedia Commons)
Invertase มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาที่ช่วยให้การปลดปล่อยกลูโคสตกค้างซึ่งขึ้นอยู่กับความต้องการทางสรีรวิทยาของสิ่งมีชีวิตที่มันแสดงออกมาสามารถใช้เพื่อรับ ATP และ NADH ได้ ด้วยเหตุนี้จึงเป็นไปได้ที่จะสังเคราะห์โพลีแซ็กคาไรด์ที่จัดเก็บในออร์แกเนลล์หรือเนื้อเยื่อที่แตกต่างกัน
เอนไซม์ประเภทนี้ยังมีส่วนร่วมในการควบคุมความแตกต่างและการพัฒนาเซลล์เนื่องจากมีความสามารถในการผลิตโมโนแซ็กคาไรด์ซึ่งในพืชยังมีหน้าที่สำคัญในการควบคุมการแสดงออกของยีน
โดยทั่วไปจะพบได้บนผิวหนังของผลไม้เถาถั่วเมล็ดแพร์ญี่ปุ่นและข้าวโอ๊ต แม้ว่าเอนไซม์ที่ถูกนำไปใช้ประโยชน์ทางการค้ามากที่สุดคือยีสต์เช่น S. cerevisiae และแบคทีเรียบางประเภท
ลักษณะเฉพาะ
ในธรรมชาติสามารถพบอินเวอร์เทสในรูปแบบต่างๆได้และขึ้นอยู่กับสิ่งมีชีวิตที่พิจารณาเป็นหลัก ตัวอย่างเช่นยีสต์มีอินเวอร์เทสสองประเภท: ภายในเซลล์หรือไซโตโซลิกและนอกเซลล์หรือเพอริพลาสมิค (ระหว่างผนังเซลล์และเยื่อหุ้มพลาสมา)
ในแบคทีเรียอินเวอร์เทสทำหน้าที่ในการไฮโดรไลซิสของซูโครส แต่เมื่อต้องเผชิญกับสารตั้งต้นที่มีความเข้มข้นสูงสารตั้งต้นนี้ยังแสดงฤทธิ์ของฟรุกโตซิลทรานสเฟอเรสเนื่องจากสามารถถ่ายโอนสารตกค้างของฟรุกโตซิลไปยังซูโครสไดแซคคาไรด์ได้
เนื่องจากเอนไซม์เหล่านี้สามารถทำงานได้ในช่วง pH ที่กว้างมากผู้เขียนบางคนจึงเสนอว่าสามารถจำแนกได้เป็น:
- เป็นกรด (pH ระหว่าง 4.5 ถึง 5.5)
- Neutrals (pH ใกล้ 7)
- อัลคาไลน์ (pH ระหว่าง 6.5 ถึง 8.0)
อัลคาไลน์อินเวอร์เทสได้รับการรายงานในพืชส่วนใหญ่และในไซยาโนแบคทีเรียในขณะที่แบคทีเรียมีอินเวอร์เทสที่ใช้งานอยู่ที่ pH เป็นกลางและเป็นด่าง
ผักอินเวอร์เทส
ในพืชมีเอนไซม์อินเวอร์เทสอยู่ 3 ชนิดซึ่งอยู่ในช่องย่อยที่แตกต่างกันและมีลักษณะและคุณสมบัติทางชีวเคมีที่แตกต่างกัน
ในทำนองเดียวกันฟังก์ชั่นของอินเวอร์เทสแต่ละประเภทที่อธิบายไว้นั้นแตกต่างกันเนื่องจากเห็นได้ชัดว่าไดแซคคาไรด์ของซูโครส "โดยตรง" ไปยังทางเดินของเซลล์เฉพาะในพืช
ดังนั้นตามตำแหน่งที่อยู่ใต้เซลล์ของพวกมันอินเวอร์เทสของแหล่งกำเนิดพืชสามารถ:
- Vacuolar invertases
- อินเวอร์เทสนอกเซลล์ (ในผนังเซลล์)
- Cytosolic invertases
Vacuolar invertases มีอยู่เป็นไอโซฟอร์มที่ละลายน้ำได้และเป็นกรดสองชนิดในลูเมนของแวคิวโอลในขณะที่อินเวอร์เทส "นอกเซลล์" เป็นโปรตีนเมมเบรนส่วนปลายซึ่งเกี่ยวข้องกับเมมเบรนในพลาสมาผ่านปฏิกิริยาไอออนิก
เนื่องจากทั้งแวคิวโอลาร์และอินเวอร์เทสนอกเซลล์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของซูโครสโดยเริ่มจากกากฟรุกโตสจึงถูกเรียกว่าβ-fructofuranosidases และแสดงให้เห็นว่าพวกมันทำหน้าที่กับโอลิโกแซ็กคาไรด์อื่น ๆ ที่มีβ - ฟรุกโตสตกค้างด้วยนั่นคือ ไม่เฉพาะเจาะจง
อินเวอร์เทสของพืชอีกประเภทหนึ่งคือไซโตโซลิกอินเวอร์เทสซึ่งมีอยู่ในไอโซฟอร์มเป็นกลาง / อัลคาไลน์สองแบบ สิ่งเหล่านี้มีความเฉพาะเจาะจงสำหรับซูโครสและยังไม่ได้รับการศึกษาเช่นเดียวกับอีกสองอย่าง
โครงสร้าง
อินเวอร์เทสส่วนใหญ่ที่อธิบายไว้จนถึงตอนนี้มีรูปแบบสลัวและหลายรูปแบบ monomeric invertases เพียงชนิดเดียวที่รู้จักคือแบคทีเรียและในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีน้ำหนักโมเลกุลระหว่าง 23 ถึง 92 kDa
แวคิวโอลาร์และอินเวอร์เทสนอกเซลล์ของพืชมีน้ำหนักโมเลกุลระหว่าง 55 ถึง 70 kDa และส่วนใหญ่เป็น N-glycosylated นี่เป็นความจริงสำหรับอินเวอร์เทสนอกเซลล์ส่วนใหญ่ที่พบในธรรมชาติซึ่งเกี่ยวข้องกับผิวหน้าด้านนอกของพลาสมาเมมเบรน
ไอโซเอนไซม์ของยีสต์มีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างสูงอยู่ระหว่าง 135 ถึง 270 kDa
การศึกษาอื่น ๆ ที่ดำเนินการโดยใช้เอนไซม์ของแบคทีเรียแสดงให้เห็นว่าเอนไซม์เหล่านี้มีศูนย์เร่งปฏิกิริยาที่อุดมไปด้วยโครงสร้างพับ
คุณสมบัติ
เอนไซม์อินเวอร์เทสสามารถทำหน้าที่พื้นฐานได้หลายอย่างนอกเหนือจากการขนส่งน้ำตาลและการไฮโดรไลซิสของซูโครสไปยังมอโนแซ็กคาไรด์ที่เป็นส่วนประกอบทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตามฟังก์ชันธรรมชาติที่ได้รับการตรวจสอบมากที่สุดมาจากพืช
ฟังก์ชั่นการเผาผลาญของอินเวอร์เทสในพืช
ซูโครสซึ่งเป็นสารตั้งต้นของเอนไซม์อินเวอร์เทสเป็นน้ำตาลชนิดหนึ่งที่ผลิตในพืชระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงหลังจากนั้นคาร์บอนไดออกไซด์จะลดลงเมื่อมีแสงเพื่อสร้างคาร์โบไฮเดรตและน้ำ
คาร์โบไฮเดรตเหล่านี้เป็นแหล่งพลังงานหลักและคาร์บอนในเนื้อเยื่อของพืชที่ไม่สังเคราะห์แสงและต้องขนส่งทางหลอดเลือดผ่านทางฟลอกและจากใบไม้ซึ่งเป็นอวัยวะหลักในการสังเคราะห์แสง
ขึ้นอยู่กับ invertase ที่เกี่ยวข้องกลูโคสและฟรุกโตสที่เหลือที่ได้จากการไฮโดรไลซิสของซูโครสนี้จะถูกส่งไปยังเส้นทางการเผาผลาญที่แตกต่างกันซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่จำเป็นสำหรับการผลิตพลังงานในรูปแบบของ ATP และลดพลังงานในรูปของ NADH
หน้าที่สำคัญอื่น ๆ ในพืช
นอกจากจะมีความสำคัญต่อการได้รับพลังงานจากการเผาผลาญแล้วอินเวอร์เทสของพืชยังมีส่วนร่วมในการควบคุมการดูดซึมและการเจริญเติบโตและการยืดตัวของเซลล์พืช
นี่คือผลพลอยได้จากการเพิ่มขึ้นของความดันออสโมติกที่เกิดจากการไฮโดรไลซิสของซูโครสซึ่งสร้างโมเลกุลที่ใช้งานออสโมติกใหม่ 2 โมเลกุล ได้แก่ กลูโคสและฟรุกโตส
หากมีการตรวจสอบบรรณานุกรมจะง่ายต่อการตรวจสอบว่าอินเวอร์เทสเป็นฟังก์ชันที่ประกอบในกลไกการป้องกันของพืชที่เกี่ยวข้องกับเชื้อโรค
เป็นที่ยอมรับแล้วว่า invertase คือความเชื่อมโยงระหว่างการย่อยสลายคาร์โบไฮเดรตและการตอบสนองต่อเชื้อโรคเนื่องจากเอนไซม์นี้ให้น้ำตาลที่เพิ่มการแสดงออกของยีนที่ไม่สามารถสร้างน้ำตาลได้ซึ่งโดยปกติจะเกี่ยวข้องกับการแสดงออกของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับ เชื้อโรค (PR, Pathogen Related)
การใช้ประโยชน์จากจุลินทรีย์ในอุตสาหกรรมอินเวอร์เทส
นับตั้งแต่มีการค้นพบปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยาโดยอินเวอร์เทสได้ถูกนำไปใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมในหลายภาคส่วนการค้ารวมถึงอุตสาหกรรมการผลิตเบียร์และเบเกอรี่
ในพื้นที่อาหารใช้อินเวอร์เทสเพื่อเตรียมเยลลี่และแยมขนมฝาปิดของเหลวหรือไส้เค้กและช็อคโกแลต นอกจากนี้หนึ่งในแอปพลิเคชั่นที่ได้รับความนิยมมากที่สุดคือการผลิตน้ำเชื่อมเนื่องจากมีปริมาณน้ำตาลสูงกว่า แต่ไม่ไวต่อการตกผลึก
ในอุตสาหกรรมยามีประโยชน์ในการเตรียมน้ำเชื่อมแก้ไอและยาเม็ดช่วยย่อยอาหารเช่นเดียวกับการสังเคราะห์โปรไบโอติกและพรีไบโอติกอาหารทารกและอาหารสัตว์ (โดยเฉพาะวัวและผึ้ง)
พวกเขายังถูกใช้ในอุตสาหกรรมกระดาษสำหรับการผลิตเครื่องสำอางสำหรับการผลิตเอทิลแอลกอฮอล์และกรดอินทรีย์เช่นกรดแลคติกและอื่น ๆ นอกจากนี้ยังมีการใช้ประโยชน์จากพืชผักแบบอินเวอร์เทสในการสังเคราะห์ยางธรรมชาติ
อ้างอิง
- Kulshrestha, S. , Tyagi, P. , Sindhi, V. , & Sharma, K. (2013). Invertase และแอปพลิเคชัน - บทวิจารณ์สั้น ๆ วารสารเภสัชศาสตร์วิจัย 7, 792–797
- Lincoln, L. , & More, S. (2017). อินเวอร์เทสของแบคทีเรีย: การเกิดขึ้นการผลิตลักษณะทางชีวเคมีและความสำคัญของการเปลี่ยนถ่าย Journal of Basic Microbiology, 1–11.
- Oddo, LP, Piazza, M. , & Pulcini, P. (1999). ลงทุนในน้ำผึ้ง Apidologie, 30, 57–65
- Roitsch, T. , & González, M. (2004). ฟังก์ชั่นและการควบคุมการกลับหัวของพืช: ความรู้สึกหวาน แนวโน้มในพืช, 9 (12), 606–613
- Roitsch, T. , Balibrea, ME, Hofmann, M. , Proels, R. , & Sinha, AK (2003) Extracellular invertase: เอนไซม์เมตาบอลิซึมที่สำคัญและโปรตีน PR วารสาร Experimental Botany, 54 (382), 513–524
- Strum, A. (1999). คุณจะลงทุน โครงสร้างหลักหน้าที่และบทบาทในการพัฒนาพืชและการแบ่งซูโครส สรีรวิทยาของพืช, 121, 1–7