a. Exoglucanaza
Enzym này còn có tên gọi khác như: Exo-β-1,4-glucanza, xenlulo C1, xenlobiohydrolaza, CBH1, xenlobiosidaza, avixenaza, exo-xenlobiohydrolaza, exo-β-glucanxenlobiohydrolaza, β-1,4-glucan xenlobiosidaza v.vẦ
Enzym này phân giải liên kết β-1,4-glucosid từ ựầu không khử của chuỗi xenlulo ựể tạo thành xenlobioza; không phân giải xenlulo dạng kết tinh và dạng hòa tan mà chỉ làm thay ựổi tắnh chất lý, hóa của chúng. Nhưng có thể phân giải ựược xenlulo ựã ựược cắt ngắn mạch. Có lẽ vai trò chắnh của enzym này là giúp cho endoglucanaza tác ựộng lên xenlulo kết tinh.
Hình 1.3: Cơ chế hoạt ựộng của Exoglucanaza
b. Endoglucanaza
Ngoài ra còn có các tên gọi khác như: endo-β-1,4-glucanaza, edoxenlulo, CMCaza, Cx, β-1,4-glucanaza, β-1,4-endoglucan hydrolaza, xenludextrinaza, xenlulosin AP, alkali xenlulo, xenlulo A, avixenaza, panxenlaza SS.
Enzym này phân giải liên kết β-1,4-glucosid một cách ngẫu nhiên bên trong chuỗi xenlulo ựể giải phóng xenlodextrin, xenlobioza và glucoza; nó tác ựộng mạnh ựến xenlulo vô ựịnh hình nhưng tác ựộng yếu ựến xenlulo kết tinh.
Hình 1.4: Cơ chế hoạt ựộng của Endoglucanaza
c. β-glucosidaza
Ngoài ra còn có các tên khác như: xenlobioaza β-D-glucosidaza, β-1,6- glucosidaza, p-nitrophenyl β-glucosidaza, salicilinazaẦ. Enzym này phân giải xenlobioza và các xenlo-oligosaccharit mạch ngắn tạo thành glucoza; β- glucosidaza không tấn công xenlulo hoặc các xenlodextrin khác.
Hình 1.5: Cơ chế hoạt ựộng của ββββ-glucosidaza
Xenlulo có bản chất là protein ựược cấu tạo từ các ựơn vị là axit amin, các axit amin ựược nối với nhau bởi liên kết peptid- CO-NH-. Ngoài ra, trong cấu trúc còn có những phần phụ khác. Cấu trúc hoàn chỉnh của các loại enzym nhóm endoglucanaza (EG) và exoglucanaza (CBH) giống nhau trong hệ xenlulo của nấm sợi, gồm một trung tâm xúc tác và một ựuôi tận cùng, phần ựuôi này xuất phát từ trung tâm xúc tác và ựược gắn thêm vùng glycosil hóa, cuối ựuôi là vùng gắn kết với xenlulo (CBD: Xenlulo binding domani). Vùng này có vai trò tạo liên kết với xenlulo tinh thể. Trong quá trình phân hủy xenlulo có sự tương quan mạnh giữa khả năng xúc tác phân giải xenlulo
của các enzym và ái lực của các enzym này ựối với xenlulo. Hơn nữa, hoạt tắnh của xenlulaza dựa vào tinh thể xenlulo và khả năng kết hợp của CBD với xenlulo. điều này chứng tỏ CBD làm tăng hoạt tắnh của xenlulaza ựối với tinh thể xenlulo. Sự có mặt của CBD sẽ hỗ trợ cho enzym xenlulaza có cấu tạo khác với liên kết thông thường của protein và việc thay ựổi chiều dài của vùng glycosil hóa có ảnh hưởng ựến hoạt tắnh xúc tác của enzym.
Xenlulaza phân giải xenlulo tự nhiên và các dẫn xuất như carboxymethyl xenlulaza (CMC) hoặc hydroxythyl xenlulaza (HEC). Xenlulaza cắt liên kết β-1,4-glucosid trong xenlulo. Lichenin và các β-D- glucan của ngũ cốc.
độ bền của nhiệt và tắnh ựặc hiệu cơ chất có thể khác nhau. Xenlulaza hoạt ựộng ở pH từ 3-7, nhưng pH tối thắch trong khoảng 4-5. Nhiệt ựộ tối ưu từ 40- 50oC. Hoạt tắnh xenlulaza bị phá hủy hoàn toàn ở 800C trong 10- 15 phút. Xenlulaza bị ức chế bởi sản phẩm phản ứng của nó như glucoza, xenlobioza và bị ức chế hoàn toàn bởi Hg. Ngoài ra, xenlulaza còn bị ức chế bởi các ion kim loại khác như Mn, Ag, Zn nhưng ở mức ựộ nhẹ. Trọng lượng của enzym xenlulaza thay ựổi từ 30-110 Kda.
Cơ chế
Phân giải xenlulo phải có sự tham gia của cả ba loại enzym trên, thiếu một trong ba loại thì không thể phân giải xenlulo ựến cùng.
Từ những nghiên cứu riêng rẽ ựối với từng loại enzym ựến nghiên cứu tác ựộng tổng hợp của cả ba loại enzym xenlulaza, nhiều tác giả ựều ựưa ra kết luận chung là các loại enzym xenlulaza sẽ thay phiên nhau phân hủy xenlulo ựể tạo thành sản phẩm cuối cùng là glucoza. Có nhiều cách giải thắch khác nhau về cơ chế tác ựộng của xenlulaza, trong ựó cách giải thắch do Erikson ựưa ra ựược nhiều người công nhận hơn cả.
trên bề mặt xenlulo, cắt các liên kết β-1,4-glucosid và tạo ra các ựầu mạch tự do. Tiếp ựó exoglucanaza tấn công cắt ra từng ựoạn xenlobioza từ các ựầu mạch ựược tạo thành. Kết quả tác ựộng của endoglucanaza và exoglucanaza tạo ra các xenloligosacharit mạch ngắn, xenlobioza, glucoza. β-glucosidaza phân giải tiếp và tạo thành glucoza.
Hình 1.6: Cơ chế thủy phân xenlulo của Erikson (1980)
Các loài vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp xenlulaza trong ựiều kiện tự nhiên thường bị ảnh hưởng bởi tác ựộng nhiều mặt của các yếu tố ngoại cảnh nên có loài phát triển rất mạnh, có loài lại phát triển yếu. Chắnh vì thế, việc phân hủy xenlulo trong tự nhiên ựược tiến hành không ựồng bộ, xảy ra rất chậm.