Celulaza

Celulazele sunt enzime care hidrolizeză celuloza , acţionand asupra legăturilor β(1→4) glicozidice.

Nomenclatură : - Codul celulazei este E.C 3.2.1.4.

-β-1,4-endoglucanhidrolază,carboximetilcelulază,celudextrinază, celobiaze, exoglucanază

Sistemul enzimatic celulozitic este compus in principal din trei clase de enzime:

-exoglucanaze, care atacă molecula de celuloză la capătul nereducător al lanţului eliberând resturi de celobioză (ele mai sunt numite si celobiohidrolaze)

-endoglucanaze, care operează aleatoriu în interiorul lanţului de celuloză, creând astfel situsuri de atac suplimentare pentru exoglucanaze

-celobiaze (β-glucozidaze) , care hidrolizează celobioza, dar in acelaşi timp şi celotrioza şi celotetroza cu formare de glucoză.

Microorganisme producătoare de celulaze

Cei mai activi producători ai complexului enzimatic celulozolitic aparţin fungilor filamentoşi:Thrichoderma reesei MCG77,Thrichoderma viride QM6a,QM9414,QM9123, Thrichoderma lignorum QM534, Penicilium expansum ATCC 24692, Aspergillus niger ATCC 1004, Aspergillus terreus.

Bacterii producătoare de celulaze, atât Gram-pozitive cat si Gram-negative, includ specii aerobe (din genul Pseudomonas), facultative anaerobe (din genul Cellulomonas) si strict anaerobe (din genul Clostridium).

Majoritatea procedeelor studiate la scară preindustrială, sau aplicate la scară industrială, utilizează enzimele produse in fermentaţie submersă de catre ciuperca Thricoderma reesei. Această ascomicetă are avantajul că excretă, în cantităti mult mai mari decat alti fungi si alte bacterii, amestecul de enzime care permite hidroliza atât a celulozelor amorfe cât şi a celulozelo cristaline. Mutantele hiperproductive utilizate în prezent pot produce peste 40g/l.

Medii de cultura

Sinteza de celulaze este supusă unei reglări complexe , dată de represia de către glucoză si represorii catabolici uzuali si inducerea biosinteyei de către produşii de hidroliză ai celulozei. Din cauza acestor mecanisme de reglare, producţia de celulaze in fermentaţie submersă s-a efectuat mult timp în laborator utilizând celuloza ca unică sursă de carbon si de energie. Calitatea ei era aleasă astfel încât hidroliza ei în cursul dezvoltării mucegaiului sa fie suffcient de lentă pentru a preîntâmpina acumularea de glucoză în timpul culturii. Era nevoie de celuloză purificată şi, deci, costisitoare. Pe de altă parte concentraţia utilizată (50-70g/l) producea o vâscozitate crescută a mediului de cultură. Datorită acestor motive de cost şi de vâscozitate, utilizarea acestui mediu de cultură nu a putut fi extrapolată la scară industrială. A fost deci, necesară punerea la punct a unui mediu de cultură industrial bazat pe o sursă de carbon mai puţin scumpă şi cu o solubilitate redusă. Acest scop a fost atins prin utilizarea de tulpini mutante rezistente la represie catabolică.

S-a pus la punct un mediu de cultură în care lactoza este principala sursă de carbon si energie.

Substratul si mecanisme ale atacului enzimatic

Substratul natural al celulazelor este celuloza. Ea constituie componenta principală a pereţilor celulelor vegetale. Se gaseşte adesea in plante sub formă de fibre. Fibra de celuloză este constituită din diverse straturi successive ale căror proprietăţi fizico-chimice si mecanice conferă fibrei funcţionalitatea sa specifică.