Invertasa: karakteristik, struktur, fungsi

Invertasa: karakteristik, struktur, fungsi

invertase , juga dikenal sebagai β-fructofuranoside fructo hidrolase, sebuah glikosil hidrolase enzim berlimpah di alam. Ia mampu menghidrolisis ikatan glikosidik antara dua monosakarida yang membentuk sukrosa, menghasilkan gula “terbalik” glukosa dan fruktosa.

Ini hadir dalam mikroorganisme, hewan dan tumbuhan , namun, enzim yang paling banyak dipelajari adalah enzim yang berasal dari tumbuhan dan bakteri dan ragi, karena mereka telah berfungsi sebagai caral untuk banyak studi kinetik perintis di bidang enzimologi.

Struktur molekul enzim Invertase tanaman (Sumber: Jawahar Swaminathan dan staf MSD di European Bioinformatics Institute [Domain publik] melalui Wikimedia Commons)

Invertase berpartisipasi dalam reaksi katalitik yang memungkinkan pelepasan residu glukosa yang, tergantung pada kebutuhan fisiologis organisme di mana ia diekspresikan, dapat digunakan untuk memperoleh ATP dan NADH. Dengan ini, dimungkinkan untuk mensintesis polisakarida penyimpanan di berbagai organel atau jaringan, antara lain.

Jenis enzim ini juga berpartisipasi dalam kontrol diferensiasi dan perkembangan sel, karena mereka mampu menghasilkan monosakarida yang, pada tanaman, juga memiliki fungsi penting dalam pengaturan ekspresi gen.

Mereka biasanya ditemukan pada kulit buah anggur, kacang polong, tanaman pir Jepang, dan gandum. Meskipun enzim yang paling banyak dieksploitasi secara komersial adalah ragi seperti S. cerevisiae dan jenis bakteri tertentu.

Indeks artikel

Karakteristik

Di alam, berbagai bentuk invertase dapat ditemukan dan ini terutama tergantung pada organisme yang dipertimbangkan. Ragi, misalnya, memiliki dua jenis invertase: intraseluler atau sitosol dan ekstraseluler atau periplasma (antara dinding sel dan membran plasma).

Pada bakteri, fungsi invertase dalam hidrolisis sukrosa, tetapi ketika dihadapkan dengan konsentrasi tinggi substrat ini, mereka juga menunjukkan aktivitas fruktosiltransferase, karena mereka mampu mentransfer residu fruktosil ke sukrosa disakarida.

Karena enzim ini dapat bekerja dalam rentang pH yang sangat luas, beberapa penulis telah mengusulkan bahwa mereka dapat diklasifikasikan sebagai:

– Asam (pH antara 4,5 dan 5,5)

– Netral (pH mendekati 7)

– Alkali (pH antara 6,5 ​​dan 8,0).

Invertase alkali telah dilaporkan di sebagian besar tanaman dan cyanobacteria, sementara bakteri memiliki invertase aktif pada pH netral dan basa.

Sayuran Invertase

Pada tumbuhan ada tiga jenis enzim invertase, yang terletak di kompartemen subselular yang berbeda dan yang memiliki karakteristik dan sifat biokimia yang berbeda.

Demikian pula, fungsi masing-masing jenis invertase yang dijelaskan berbeda, karena mereka tampaknya “mengarahkan” disakarida sukrosa ke jalur seluler tertentu di tanaman.

Jadi, menurut lokasi subselularnya, invertase asal tumbuhan dapat berupa:

– Invertase vakuolar

– Invertase ekstraseluler (di dinding sel)

– Invertase sitosolik.

Invertase vakuolar ada sebagai dua isoform yang larut dan asam dalam lumen vakuola, sedangkan invertase “ekstraseluler” adalah protein membran perifer yang terkait dengan membran plasma melalui interaksi ionik.

Karena invertase vakuolar dan ekstraseluler mengkatalisis hidrolisis sukrosa dimulai dengan residu fruktosa, mereka disebut -fructofuranosidases dan telah ditunjukkan bahwa mereka juga bekerja pada oligosakarida lain yang mengandung residu -fruktosa, yaitu, mereka tidak spesifik. .

Jenis invertase tumbuhan lainnya adalah invertase sitosol, yang juga ada sebagai dua isoform netral / basa. Ini khusus untuk sukrosa dan belum dipelajari sebaik dua lainnya.

Struktur

Sebagian besar invertase yang dijelaskan sejauh ini memiliki bentuk dimer dan bahkan multimer. Satu-satunya invertase monomer yang diketahui adalah bakteri dan, dalam organisme ini, mereka memiliki berat molekul antara 23 dan 92 kDa .

Invertase vakuolar dan ekstraseluler tanaman memiliki berat molekul antara 55 dan 70 kDa dan sebagian besar N-glikosilasi. Hal ini berlaku untuk sebagian besar invertase ekstraseluler yang ditemukan di alam, yang berhubungan dengan permukaan luar membran plasma.

Isoenzim ragi memiliki berat molekul yang agak lebih tinggi, berkisar antara 135 dan 270 kDa.

Penelitian lain dengan enzim bakteri juga menunjukkan bahwa enzim ini memiliki pusat katalitik yang kaya akan struktur lipatan .

Fitur

Tergantung pada organisme di mana mereka diekspresikan, enzim invertase dapat memenuhi banyak fungsi mendasar, selain pengangkutan gula dan hidrolisis sukrosa menjadi monosakarida penyusunnya. Namun, fungsi alam yang paling banyak diulas adalah dari tumbuh-tumbuhan.

Fungsi metabolisme invertase pada tumbuhan

Sukrosa, yang merupakan substrat untuk enzim invertase, adalah salah satu gula yang diproduksi tanaman selama fotosintesis , setelah itu karbon dioksida direduksi, dengan adanya cahaya, untuk membentuk karbohidrat dan air.

Karbohidrat ini adalah sumber utama energi dan karbon dalam jaringan tanaman non-fotosintetik dan harus diangkut secara vaskular melalui floem dan dari daun, yang merupakan organ fotosintesis utama.

Tergantung pada invertase yang terlibat, residu glukosa dan fruktosa yang diperoleh dari hidrolisis sukrosa ini diarahkan ke rute metabolisme yang berbeda, di mana mereka adalah bahan bakar penting untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP dan daya pereduksi dalam bentuk NADH.

Fungsi penting lainnya pada tumbuhan

Selain sangat penting untuk memperoleh energi metabolisme, invertase tanaman berpartisipasi dalam kontrol osmoregulasi dan dalam pertumbuhan dan pemanjangan sel tanaman.

Ini adalah produk dari peningkatan tekanan osmotik yang dihasilkan oleh hidrolisis sukrosa, yang menghasilkan dua molekul baru yang aktif secara osmotik: glukosa dan fruktosa.

Jika tinjauan bibliografi dilakukan, akan mudah untuk memverifikasi bahwa invertase juga dikaitkan dengan fungsi dalam mekanisme pertahanan tanaman yang terkait dengan patogen.

Telah ditetapkan bahwa invertase adalah hubungan antara degradasi karbohidrat dan respons terhadap patogen, karena enzim ini menyediakan gula yang meningkatkan ekspresi gen yang dapat diinduksi gula, yang biasanya terkait dengan ekspresi protein yang terkait dengan patogen (PR, Pathogen Related ).

Eksploitasi industri mikroorganisme invertases

Sejak penemuannya, reaksi yang dikatalisis oleh invertase telah dieksploitasi secara industri di banyak sektor perdagangan, termasuk industri pembuatan bir dan roti.

Di area makanan, invertase digunakan untuk menyiapkan jeli dan selai, manisan, penutup cair atau isian dengan kue dan cokelat. Selain itu, salah satu aplikasi yang paling populer adalah produksi sirup, karena memiliki kandungan gula yang lebih tinggi, tetapi tidak rentan terhadap kristalisasi.

Dalam industri farmasi mereka berguna untuk persiapan sirup obat batuk dan tablet bantuan pencernaan, serta untuk sintesis probiotik dan prebiotik, makanan bayi dan formulasi pakan ternak (terutama untuk sapi dan lebah).

Mereka juga telah digunakan dalam industri kertas, untuk pembuatan kosmetik, untuk produksi etil alkohol dan asam organik seperti asam laktat dan lain-lain. Invertase asal tumbuhan juga dimanfaatkan untuk sintesis karet alam.

Referensi

  1. Kulshrestha, S., Tyagi, P., Sindhi, V., & Sharma, K. (2013). Invertase dan aplikasinya- Tinjauan singkat. Jurnal Penelitian Farmasi , 7 , 792-797.
  2. Lincoln, L., & Lainnya, S. (2017). Bakteri invertases: Kejadian, produksi, karakterisasi biokimia, dan pentingnya transfruktosilasi. Jurnal Mikrobiologi Dasar , 1-11.
  3. Oddo, LP, Piazza, M., & Pulcini, P. (1999). Investasikan aktivitas dalam madu. Apidologie , 30 , 57–65.
  4. Roitsch, T., & González, M. (2004). Fungsi dan pengaturan invertase tumbuhan: sensasi manis. TREN di Pabrik , 9 (12), 606–613.
  5. Roitsch, T., Balibrea, ME, Hofmann, M., Proels, R., & Sinha, AK (2003). Invertase ekstraseluler: enzim metabolisme kunci dan protein PR. Jurnal Botani Eksperimental , 54 (382), 513–524.
  6. Strum, A. (1999). Anda akan berinvestasi. Struktur, Fungsi, dan Peran Utama dalam Pengembangan Tanaman dan Partisi Sukrosa. Fisiologi Tumbuhan , 121 , 1–7.