Chủ nhật, 06/12/2020 | 02:16

Chủ nhật, 06/12/2020 | 02:16

Kiến thức khoa học

Cập nhật 10:01 ngày 20/11/2020

Exoenzyme là gì?

Các loại vi sinh vật như vi khuẩn, nấm và vi khuẩn cổ sinh không thể hấp thụ được một số phân tử nhất định để phát triển, vì chỉ có các phân tử nhỏ hòa tan được mới có thể đi qua lớp màng của chúng. Những vi sinh vật này tiết ra các exoenzyme, hoạt động ở bên ngoài tế bào, phá vỡ các phân tử để chúng có thể dễ dàng hấp thụ.
Nguồn: Kateryna Kon / Shutterstock.com
Những sinh vật nào sử dụng exoenzyme?
Các loại sinh vật chính sử dụng exoenzyme đó là sinh vật thẩm thấu. Sinh vật thẩm thấu là những sinh vật, chủ yếu là vi sinh vật, hấp thụ chất dinh dưỡng từ môi trường bằng cách thẩm thấu. Một loại thẩm thấu cụ thể đó là lysotrophy, exoenzyme được tiết ra để phá vỡ các dưỡng chất rồi hấp thụ vào bằng cách thẩm thấu.
Exoenzyme là thành phần quan trọng cho sự tồn tại của nhiều vi sinh vật, từ exoenzyme nấm trong đất làm phân hủy lớp phủ thực vật, đến exoenzyme được tạo ra từ các mầm bệnh nhằm thúc đẩy lây nhiễm.
Có thể so sánh hệ thống này với hệ tiêu hóa ở con người. Chúng ta sử dụng các enzym để phân hủy những thức ăn quá lớn trước khi tiêu hóa trong dạ dày. Các sinh vật sử dụng exoenzyme hoạt động theo cơ chế tương tự, enzyme được tiết ra khỏi tế bào để phá vỡ cấu trúc của thức ăn trước khi hấp thụ.
Trên thực tế, con người cũng sử dụng exoenzyme nhưng gián tiếp. Nhiều loài khác nhau trong hệ vi sinh vật đường tiêu hóa ở người tiết ra các enzym như amylase và maltase để phá vỡ cấu trúc tinh bột thành đường đơn, sau đó hấp thụ. Một số ví dụ khác như cenlulaza đối với thực vật và proteaza đối với thịt.
Tầm quan trọng của exoenzyme
Exoenzyme được sử dụng cho nhiều mục đích, và nhiều loại khác nhau cùng tồn tại để phân hủy hầu hết các loại chất hữu cơ. Các exoenzyme phổ biến bao gồm protease, amylase, xylanases, pectinases, cellulase, chitinase, mannase, ligninase và lipase.
Những chất này đều rất quan trọng trong việc duy trì sinh quyển. Các loại hữu cơ thực vật và động vật được phân hủy trong đất bởi sinh vật thẩm thấu, bằng cách tiết ra các exoenzyme thủy phân khác nhau. Tất cả các thành phần của mô sống cần phải được phá vỡ bởi các enzym khác nhau, chính vì vậy sự đa dạng của sinh vật tiết ra các enzym này ở trong đất là rất quan trọng.
Chúng cũng tạo cho thực vật và các sinh vật khác nguồn năng lượng mới trong đất, do đó khiến năng lượng trong sinh quyển trở thành một vòng tuần hoàn. Các phân tử hữu cơ như protein, carbohydrate và lipid cần phải bị phá vỡ ngoại bào và rất cần thiết cho sự phát triển của nhiều vi sinh vật, đồng thời là nguồn năng lượng quan trọng cho sự trao đổi chất của tế bào.
Exoenzyme trong công nghệ sinh học
Exoenzyme có rất nhiều ứng dụng trong công nghệ sinh học, vì nhiều quy trình công nghiệp sản xuất thực phẩm, nhiên liệu sinh học và dệt may phải cần đến các đặc tính phân hủy của exoenzyme để tối đa hóa hiệu quả.
Các exoenzyme như amylase, protease và lipase rất hữu ích cho quá trình lên men thực phẩm, chẳng hạn như nấu bia và rượu, và sản xuất sữa. Chúng là một thành phần phổ biến của quá trình lên men tự nhiên và tổng hợp làm cho đường và các chất dinh dưỡng khác trở nên khả dụng trong môi trường nuôi cấy.
Cellulase, xylanase và amylase thường được sử dụng trong quá trình chế biến nguyên liệu thực vật, chẳng hạn như ngành công nghiệp giấy, tẩy trắng và tái chế giấy.
Một ứng dụng khác của exoenzyme trong công nghệ sinh học như để xử lý sinh học, làm sạch ô nhiễm và các chất độc hại trong môi trường bằng cách sử dụng các sinh vật sống. Nhiều chất ô nhiễm như hydrocacbon thơm đa vòng (PAHs) và các thành phần trong dầu thô có thể bị exoenzyme phá vỡ.
Gân đây, exoenzyme cũng đã cho thấy tiềm năng trong việc phân hủy một số loại chất dẻo thành các phân tử có thể dùng làm năng lượng.
Exoenzyme và các loại bệnh
Nhiều loài gây bệnh sử dụng exoenzyme như một cách để tăng độc lực và thúc đẩy sự lây lan của chúng vào các mô sâu hơn bên trong vật chủ. Những chất thúc đẩy độc lực này được gọi là các yếu tố độc lực.
Ví dụ, Staphylococcus aureus sử dụng exoenzyme hyaluronidase S để phân hủy axit hyaluronic, đây là một phân tử khiến các tế bào kết dính với nhau. Điều này cho phép vi khuẩn di chuyển qua các tế bào và lây nhiễm sang các vùng khác của cơ thể.
Bacillus anthracis, loại vi khuẩn gây bệnh than, tiết ra enzym phospholipase có thể phá vỡ màng phospholipid của các tế bào khác, khiến chúng bị vỡ ra. Nó có thể sử dụng enzym này để tránh hệ miễn dịch bằng cách phá vỡ màng phagosome vốn thường làm suy yếu vi khuẩn.
Các tác nhân gây bệnh thực vật cũng sử dụng exoenzyme như một phần của quá trình sinh bệnh, ví dụ như sử dụng cenlulaza và pectinaza để phá vỡ thành tế bào trong tế bào thực vật để chúng có thể xâm nhập vào mô thực vật và sinh sôi.
Link: https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-an-Exoenzyme.aspx
Doãn Tâm (Theo News-medical.net)

Tổng số lượt truy cập :
  • 1
  • 8
  • 6
  • 5
  • 3
  • 4
  • 5
lên đầu trang