ИНВЕРТАСА: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Инвертаза , такође познат као β-фруцтофураносиде фрукто хидролаза, гликозил хидроласе ензима обилује у природи. Способна је да хидролизује гликозидну везу између два моносахарида који чине сахарозу, производећи „инвертиране“ шећере глукозу и фруктозу.

Присутан је у микроорганизмима, животињама и биљкама, али најчешћи проучавани ензими су биљни порекли и бактеријски и квасци, јер су послужили као модел за многе пионирске кинетичке студије у области ензимологије.

Молекуларна структура биљног ензима Инвертаза (Извор: Јавахар Сваминатхан и особље МСД-а у Европском институту за биоинформатику путем Викимедиа Цоммонса)

Инвертаза учествује у каталитичкој реакцији која омогућава ослобађање остатака глукозе који се, зависно од физиолошких потреба организма у којима је изражена, могу користити за добијање АТП и НАДХ. Овим је могуће, између осталог, синтетизовати полисахариде складиштења у различитим органелама или ткивима.

Ова врста ензима такође учествује у контроли диференцијације и ћелијског развоја, јер су способни да производе моносахариде који у биљкама такође имају важне функције у регулацији експресије гена.

Обично се налазе на кожицама воћа винове лозе, грашка, биљака јапанске крушке и зоби. Иако су најкоришћенији ензими они квасци као што су С. церевисиае и они одређених врста бактерија.

карактеристике

У природи се могу наћи различити облици инвертаза и то углавном зависи од организма који се разматра. Квасац, на пример, има две врсте инвертазе: унутарћелијску или цитосолну и ванћелијску или периплазматску (између ћелијске стијенке и плазма мембране).

Код бактерија инвертазе функционишу у хидролизи сахарозе, али кад се суоче са високим концентрацијама овог супстрата, оне такође показују активност фруктозилтрансферазе, јер су способне да пренесу остатке фруктозила у дисахарид сахарозу.

Будући да ови ензими могу дјеловати у врло широким распонима пХ, неки аутори су предложили да их се може класифицирати као:

- кисела (пХ између 4,5 и 5,5)

- Неутрални (пХ близу 7)

- алкални (пХ између 6,5 и 8,0).

Алкалне инвертазе пријављене су у већини биљака и у цијанобактеријама, док бактерије поседују активне инвертазе при неутралном и алкалном пХ.

Поврће Инвертасес

У биљкама постоје три врсте ензима инвертазе, који су лоцирани у различитим субцелијским одељењима и који имају различите карактеристике и биохемијска својства.

Слично томе, функције сваке описане врсте инвертазе су различите јер очигледно "усмеравају" дисахариде сахарозе према специфичним ћелијским путевима биљке.

Дакле, према њиховој субцелијској локацији, инвертази биљног порекла могу бити:

- Вакуоларне инвертазе

- Изванстаничне инвертазе (у ћелијском зиду)

- Цитосолне инвертазе.

Вакуоларне инвертазе постоје као две растворљиве и киселе изоформе у лумену вакуоле, док су „ванћелијске“ инвертазе периферни мембрански протеини, повезани са плазма мембраном путем јонских интеракција.

Будући да и вакуоларна и ванћелијска инвертаза катализују хидролизу сахарозе, почевши од остатка фруктозе, названи су β-фруктофураносидазама, а показало се да делују и на остале олигосахариде који садрже остатке β-фруктозе, тј. нису специфичне.

Друга врста биљних инвертаза су цитосолне инвертазе, које такође постоје као две неутралне / алкалне изоформе. Ове су специфичне за сахарозу и нису тако добро проучене као остале две.

Структура

Већина до сада описаних инвертаза има димерне, па чак и мултимерне облике. Једине познате мономерне инвертазе су бактерије и у тим организмима имају молекуларну тежину између 23 и 92 кДа.

Вакуоларне и ванћелијске инвертазе биљака имају молекулску масу између 55 и 70 кДа, а већина је Н-гликозилирана. То важи за већину ванћелијских инвертаза које се налазе у природи, а које су повезане са спољним лицем плазма мембране.

Изоензими квасца имају нешто већу молекулску масу, у распону од 135 до 270 кДа.

Друга истраживања изведена са бактеријским ензимима су такође показала да ти ензими имају каталитички центар богат структурама прекривеним β.

Карактеристике

Зависно од организма у којем су експримирани, ензими инвертазе могу испуњавати многе основне функције, поред транспорта шећера и хидролизе сахарозе до њених саставних моносахарида. Међутим, највише прегледане природне функције су од биљака.

Метаболичке функције инвертаза у биљкама

Сухароза, која је супстрат ензиму инвертазе, један је од шећера који се у биљкама производе током фотосинтезе, након чега се у присуству светлости смањује угљен-диоксид, да би се формирали угљени хидрати и вода.

Ови угљени хидрати су главни извор енергије и угљеника у не-фотосинтетским биљним ткивима и морају се транспортовати васкуларно кроз пхлоем и из лишћа, који су главни фотосинтетски органи.

Овисно о укљученој инвертази, остаци глукозе и фруктозе добијени хидролизом ове сахарозе усмјеравају се у различите метаболичке путеве, гдје су основно гориво за производњу енергије у облику АТП-а и смањење снаге у облику НАДХ.

Остале важне функције у биљкама

Поред тога што су кључне за добијање метаболичке енергије, биљне инвертазе учествују у контроли осморегулације и у расту и продужењу биљних ћелија.

То је резултат повећања осмотског притиска генерисаног сахарозе, који ствара два нова осмотски активна молекула: глукозу и фруктозу.

Ако се направи библиографски преглед, лако ће се потврдити да ли се инвертази приписују и функције у одбрамбеним механизмима биљака повезаних са патогенима.

Утврђено је да је инвертаза веза између разградње угљених хидрата и одговора на патогене, пошто овај ензим обезбеђује шећере који повећавају експресију гена који индуцирају шећер и који су обично повезани са експресијом протеина повезаних са патогени (ПР, Патогени).

Индустријска експлоатација микроорганизама инвертаза

Од свог открића, реакција катализатора инвертаза индустријски се искориштавала у многим секторима трговине, укључујући пиварску и пекарску индустрију.

На подручју хране, инвертазе се користе за припрему желе и џемова, слаткиша, течних прелива или пуњене кексима и чоколадама. Поред тога, једна од његових најпопуларнијих примена је производња сирупа, јер они имају већи садржај шећера, али нису подложни кристализацији.

У фармацеутској индустрији корисни су за припрему сирупа против кашља и таблета за помоћ у варењу, као и за синтезу пробиотика и пребиотика, формулација хране за бебе и хране за животиње (посебно за говеда и пчеле).

Такође се користе у индустрији папира, за производњу козметике, за производњу етил-алкохола и органских киселина попут млечне киселине и других. Инвертазе биљног порекла такође се користе за синтезу природних гума.

Референце

1. Кулсхрестха, С., Тјаги, П., Синдхи, В., & Схарма, К. (2013). Инвертасе и његове апликације - кратак преглед. Јоурнал оф Пхармаци Ресеарцх, 7, 792–797.
2. Линцолн, Л., & Море, С. (2017). Бактеријске инвертазе: Појава, производња, биохемијска карактеризација и значај трансфруктозилације. Часопис за основну микробиологију, 1–11.
3. Оддо, ЛП, Пиазза, М., и Пулцини, П. (1999). Уложите активност у мед. Апидологие, 30, 57–65.
4. Роитсцх, Т., и Гонзалез, М. (2004). Функција и регулација биљних инвертаза: слатки осећаји. ТРЕНДОВИ у Планту, 9 (12), 606–613.
5. Роитсцх, Т., Балибреа, МЕ, Хофманн, М., Проелс, Р., и Синха, АК (2003). Изванстанична инвертаза: кључни метаболички ензим и ПР протеин. Часопис за експерименталну ботанику, 54 (382), 513–524.
6. Струм, А. (1999). Уложићете. Примарне структуре, функције и улоге у развоју биљака и подјела сахарозе. Физиологија биљака, 121, 1–7.