INVERTASA: الخصائص والهيكل والوظائف - مادة الاحياء - 2025

و الانفرتيز ، المعروف أيضا باسم β-fructofuranoside هيدرولاز FRUCTO، وغليكوزيل هيدرولاز انزيم وفرة في الطبيعة. إنه قادر على التحلل المائي للرابطة الجليكوسيدية بين السكاريد الأحاديين اللذين يشكلان السكروز ، وإنتاج السكريات "المقلوبة" الجلوكوز والفركتوز.

إنه موجود في الكائنات الحية الدقيقة والحيوانات والنباتات ، ومع ذلك ، فإن الإنزيمات الأكثر دراسة هي تلك من أصل نباتي وتلك الخاصة بالبكتيريا والخمائر ، حيث كانت بمثابة نموذج للعديد من الدراسات الحركية الرائدة في مجال الأنزيمات.

التركيب الجزيئي لإنزيم Invertase النبات (المصدر: جواهر سواميناثان وموظفو MSD في المعهد الأوروبي للمعلومات الحيوية عبر ويكيميديا ​​كومنز)

يشارك Invertase في تفاعل تحفيزي يسمح بإطلاق مخلفات الجلوكوز التي يمكن استخدامها للحصول على ATP و NADH اعتمادًا على الاحتياجات الفسيولوجية للكائن الحي الذي يتم التعبير عنه. مع هذا ، من الممكن تجميع السكريات التخزينية في عضيات أو أنسجة مختلفة ، من بين أمور أخرى.

يشارك هذا النوع من الإنزيم أيضًا في التحكم في التمايز والتطور الخلوي ، نظرًا لأنهم قادرون على إنتاج السكريات الأحادية التي ، في النباتات ، لها أيضًا وظائف مهمة في تنظيم التعبير الجيني.

توجد عادة على جلود ثمار العنب والبازلاء ونباتات الكمثرى اليابانية والشوفان. على الرغم من أن الإنزيمات الأكثر استغلالًا تجاريًا هي أنزيمات الخمائر مثل S. cerevisiae وأنواع معينة من البكتيريا.

مميزات

في الطبيعة ، يمكن العثور على أشكال مختلفة من اللافتات وهذا يعتمد بشكل أساسي على الكائن الحي الذي يتم النظر فيه. تحتوي الخمائر ، على سبيل المثال ، على نوعين من الإنفرتيز: داخل الخلايا أو عصاري خلوي وخارجه أو محيط محيطي (بين جدار الخلية وغشاء البلازما).

في البكتيريا ، تعمل الانفرزات في التحلل المائي للسكروز ، ولكن عندما تواجه تركيزات عالية من هذه الركيزة ، فإنها تظهر أيضًا نشاط فركتوزيل ترانسفيراز ، لأنها قادرة على نقل بقايا الفركتوزيل إلى سكروز ثنائي السكاريد.

نظرًا لأن هذه الإنزيمات يمكن أن تعمل في نطاقات واسعة جدًا من الأس الهيدروجيني ، فقد اقترح بعض المؤلفين أنه يمكن تصنيفها على النحو التالي:

- حمضي (درجة الحموضة بين 4.5 و 5.5)

- المحايدة (درجة الحموضة قريبة من 7)

- قلوي (pH بين 6.5 و 8.0).

تم الإبلاغ عن الانفرزات القلوية في معظم النباتات وفي البكتيريا الزرقاء ، بينما تمتلك البكتيريا انعكاسات نشطة عند درجة الحموضة المحايدة والقلوية.

Invertases الخضار

يوجد في النباتات ثلاثة أنواع من إنزيمات الإنفرتيز ، والتي توجد في أجزاء مختلفة من الخلايا تحت الخلوية ولها خصائص وخصائص كيميائية حيوية مختلفة.

وبالمثل ، تختلف وظائف كل نوع من أنواع الإنفرتيز الموصوفة ، حيث يبدو أنها "توجه" ثنائيات سكروز السكروز إلى مسارات خلوية محددة في النبات.

لذلك ، وفقًا لموقعها دون الخلوي ، يمكن أن تكون انعكاسات المنشأ النباتي:

- انفرزات فراغية

- اللافتات خارج الخلية (في جدار الخلية)

- انفرزات خلوية.

توجد الانفرزات الفراغية على شكل شكلين إسويين قابلين للذوبان وحمضيين في تجويف الفجوة ، في حين أن الانفرزات "خارج الخلية" عبارة عن بروتينات غشاء محيطي ، مرتبطة بغشاء البلازما من خلال التفاعلات الأيونية.

نظرًا لأن كل من الانفرزات الفراغية وخارج الخلية تحفز التحلل المائي للسكروز بدءًا من بقايا الفركتوز ، فقد تم تسميتها β-fructofuranosidases وقد ثبت أنها تعمل أيضًا على السكريات القليلة الأخرى التي تحتوي على بقايا β- الفركتوز ، أي ، ليست محددة.

النوع الآخر من اللافتات النباتية هو invertases العصاري الخلوي ، والذي يوجد أيضًا على شكل شكلين محايد / قلوي. هذه خاصة بالسكروز ولم يتم دراستها جيدًا مثل النوعين الآخرين.

بناء

معظم اللافتات الموصوفة حتى الآن لها أشكال قاتمة وحتى متعددة الأبعاد. إن الانفرزات الأحادية الوحيدة المعروفة هي تلك الخاصة بالبكتيريا ، وفي هذه الكائنات يتراوح وزنها الجزيئي بين 23 و 92 كيلو دالتون.

تحتوي الانفتاسات الفراغية وخارج الخلية للنباتات على أوزان جزيئية تتراوح بين 55 و 70 كيلو دالتون ومعظمها من مادة N-glycosylated. هذا صحيح بالنسبة لمعظم الانفرزات خارج الخلية الموجودة في الطبيعة ، والتي ترتبط بالوجه الخارجي لغشاء البلازما.

تمتلك أنزيمات الخميرة أوزان جزيئية أعلى إلى حد ما ، تتراوح من 135 إلى 270 كيلو دالتون.

أظهرت دراسات أخرى أجريت على الإنزيمات البكتيرية أيضًا أن هذه الإنزيمات لها مركز تحفيزي غني بالبنى المطوية β.

المميزات

اعتمادًا على الكائن الحي حيث يتم التعبير عنها ، يمكن أن تؤدي إنزيمات الإنفرتيز العديد من الوظائف الأساسية ، بالإضافة إلى نقل السكريات والتحلل المائي للسكروز إلى السكريات الأحادية المكونة لها. ومع ذلك ، فإن الوظائف الطبيعية الأكثر مراجعة هي من النباتات.

وظائف التمثيل الغذائي للإنفرتيز في النباتات

السكروز ، وهو ركيزة إنزيم الإنفرتيز ، هو أحد السكريات التي يتم إنتاجها في النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي ، وبعد ذلك يتم تقليل ثاني أكسيد الكربون ، في وجود الضوء ، لتكوين الكربوهيدرات والماء.

هذه الكربوهيدرات هي المصدر الرئيسي للطاقة والكربون في أنسجة النبات غير القابلة للتمثيل الضوئي ويجب أن تنتقل عبر الأوعية الدموية من خلال اللحاء ومن الأوراق ، وهي أعضاء التمثيل الضوئي الرئيسية.

اعتمادًا على الانفرتيز المعني ، يتم توجيه بقايا الجلوكوز والفركتوز التي تم الحصول عليها من التحلل المائي لهذا السكروز إلى مسارات أيضية مختلفة ، حيث تكون الوقود الأساسي لإنتاج الطاقة في شكل ATP وتقليل الطاقة في شكل NADH.

وظائف مهمة أخرى في النباتات

بالإضافة إلى كونها ضرورية للحصول على الطاقة الأيضية ، تشارك الانفرزات النباتية في التحكم في تنظيم التناضح وفي نمو واستطالة الخلايا النباتية.

هذا هو نتاج الزيادة في الضغط الاسموزي الناتج عن التحلل المائي للسكروز ، والذي يولد جزيئين جديدين فعالين تناضحيًا: الجلوكوز والفركتوز.

إذا تم إجراء مراجعة ببليوغرافية ، فسيكون من السهل التحقق من أن الإنفرتيز يُنسب أيضًا إلى وظائف في آليات الدفاع عن النباتات المتعلقة بمسببات الأمراض.

لقد ثبت أن إنفرتيز هو الرابط بين تدهور الكربوهيدرات والاستجابات لمسببات الأمراض ، حيث يوفر هذا الإنزيم السكريات التي تزيد من التعبير عن الجينات المحفزة للسكر ، والتي ترتبط عادةً بالتعبير عن البروتينات المتعلقة مسببات الأمراض (العلاقات العامة ، الممرضات ذات الصلة).

الاستغلال الصناعي لانفرتازات الكائنات الحية الدقيقة

منذ اكتشافه ، تم استغلال التفاعل المحفز بواسطة العاكسات صناعياً في العديد من قطاعات التجارة ، بما في ذلك صناعات التخمير والمخابز.

في منطقة الطعام ، تُستخدم اللافتات لتحضير الجيلي والمربى والحلويات والطبقة السائلة أو المليئة بالبسكويت والشوكولاتة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أحد أكثر تطبيقاته شيوعًا هو إنتاج العصائر ، حيث تحتوي على نسبة عالية من السكر ، ولكنها ليست عرضة للتبلور.

وهي مفيدة في صناعة المستحضرات الصيدلانية لتحضير شراب السعال وأقراص المساعدة في الجهاز الهضمي ، وكذلك لتخليق البروبيوتيك والبريبايوتكس وأغذية الأطفال وتركيبات الأعلاف الحيوانية (خاصة للماشية والنحل).

كما تم استخدامها في صناعة الورق ، لتصنيع مستحضرات التجميل ، لإنتاج الكحول الإيثيلي والأحماض العضوية مثل حمض اللاكتيك وغيرها. كما يتم استغلال Invertases من أصل نباتي لتخليق المطاط الطبيعي.

المراجع

1. Kulshrestha ، S. ، Tyagi ، P. ، Sindhi ، V. ، & Sharma ، K. (2013). Invertase وتطبيقاته - مراجعة موجزة. مجلة أبحاث الصيدلة ، 7 ، 792-797.
2. لينكولن ، إل ، آند مور ، س. (2017). الانفتاسات البكتيرية: حدوث ، إنتاج ، توصيف كيميائي حيوي ، وأهمية الارتباط بالانتقال. مجلة علم الأحياء الدقيقة الأساسي ، 1-11.
3. Oddo، LP، Piazza، M.، & Pulcini، P. (1999). نشاط الاستثمار في العسل. Apidologie ، 30 ، 57-65.
4. رويتش ، ت. ، وجونزاليس ، م. (2004). وظيفة وتنظيم انفتحات النبات: الأحاسيس الحلوة. الاتجاهات في النبات ، 9 (12) ، 606-613.
5. Roitsch، T.، Balibrea، ME، Hofmann، M.، Proels، R.، & Sinha، AK (2003). إنفرتيز خارج الخلية: إنزيم استقلابي رئيسي وبروتين PR. مجلة علم النبات التجريبي ، 54 (382) ، 513-524.
6. ستروم ، أ. (1999). سوف تستثمر. الهياكل الأساسية والوظائف والأدوار في تنمية النبات وتقسيم السكروز. فسيولوجيا النبات ، 121 ، 1-7.