{"id":7260,"date":"2024-08-22T02:53:30","date_gmt":"2024-08-22T02:53:30","guid":{"rendered":"https:\/\/longchangchemical.com\/?p=7260"},"modified":"2026-04-28T10:42:34","modified_gmt":"2026-04-28T10:42:34","slug":"what-type-of-macromolecule-is-an-enzyme%ef%bc%9f","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/longchangchemical.com\/it\/what-type-of-macromolecule-is-an-enzyme%ef%bc%9f\/","title":{"rendered":"Che tipo di macromolecola \u00e8 un enzima?"},"content":{"rendered":"

Che tipo di macromolecola \u00e8 un enzima?<\/strong><\/h1>\n

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Quick answer:<\/strong> Enzyme and food-processing ingredients are usually selected by substrate fit, pH and temperature window, dosage, and whether the end-use specification is acceptable for the target process. The strongest commercial choice is the one that performs consistently under real processing conditions.<\/p>\n

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Come tutti sappiamo, gli organismi viventi sono composti da cellule. Gli enzimi sono i catalizzatori del metabolismo nel corpo umano e solo quando gli enzimi sono presenti le reazioni chimiche possono avvenire nel corpo umano, il metabolismo nel corpo pu\u00f2 procedere e ogni cellula pu\u00f2 mostrare tutti i tipi di attivit\u00e0 di vita. Pi\u00f9 enzimi ci sono nel corpo, pi\u00f9 la vita \u00e8 completa e pi\u00f9 \u00e8 sana. La maggior parte delle malattie umane \u00e8 legata alla carenza di enzimi o a un disturbo della sintesi.<\/p>\n

In effetti, gli enzimi si incontrano spesso nella nostra vita, come il detersivo per bucato arricchito di enzimi, la creatina chinasi e altri tipi di indicatori \"enzimatici\" nel sangue, e cos\u00ec via, che sono ovunque \"enzimi\". Oggi diamo uno sguardo agli enzimi e alle loro funzioni.<\/p>\n

Che cos'\u00e8 un enzima?<\/strong><\/p>\n

Gli enzimi sono proteine ad alta efficienza e con effetti catalitici specifici. Quasi tutte le reazioni metaboliche dell'organismo richiedono la partecipazione di enzimi e il controllo del metabolismo materiale avviene principalmente attraverso la regolazione dell'attivit\u00e0 enzimatica. \u00c8 ormai chiaro che molte malattie umane sono dovute alla mutazione, alla riduzione o all'assenza di alcuni enzimi, e quindi la carenza o la mutazione enzimatica pu\u00f2 causare disturbi metabolici e portare alla malattia. Un catalizzatore accelera solo una reazione chimica verso un punto di equilibrio, ma non cambia il punto di equilibrio.<\/p>\n

Lo stesso vale per gli enzimi, anche se sono estremamente efficienti rispetto ai catalizzatori non enzimatici; inoltre, gli enzimi catalizzano solo alcune reazioni chimiche di sostanze specifiche (dette effettori), producendo determinati prodotti senza sottoprodotti, cio\u00e8 gli enzimi hanno un grado di specificit\u00e0 molto elevato. La capacit\u00e0 catalitica di un enzima \u00e8 chiamata attivit\u00e0 enzimatica, che pu\u00f2 essere misurata e la quantit\u00e0 di enzima \u00e8 spesso espressa in termini di attivit\u00e0. La misurazione dell'attivit\u00e0 di alcuni enzimi spesso aiuta nella diagnosi delle malattie, quindi l'enzimologia \u00e8 molto vicina all'eziologia, alla diagnosi e al trattamento delle malattie.<\/p>\n

La natura degli enzimi<\/strong><\/p>\n

Durante le dinastie Shang e Zhou in Cina, sono state documentate le attivit\u00e0 di produzione degli enzimi nei microrganismi, come la produzione di birra, di salsa e di sciroppo. Tuttavia, solo all'inizio del XX secolo si \u00e8 giunti a una conclusione sulla natura degli enzimi; a met\u00e0 del XIX secolo si credeva ancora che gli enzimi dovessero funzionare negli organismi viventi; il significato greco originale della parola \"enzima\" era \"nel lievito\" e solo quando, nel 1897, si scopr\u00ec che gli estratti di lievito privi di cellule potevano essere fermentati, ci si rese conto che gli enzimi potevano ancora funzionare al di fuori della cellula.<\/p>\n

Nel 1926, J.B. Sumner, un biochimico americano, purific\u00f2 l'ureasi e la cristallizz\u00f2, dimostrando che si trattava di una proteina, proponendo per primo il concetto che gli enzimi sono proteine. Tuttavia, le autorit\u00e0 accademiche dell'epoca pi\u00f9 obiettare, non ritengono che l'enzima sia stato cristallizzato, anzi, pensano che la cristallizzazione della proteina non sia funzionante, mentre il ruolo degli inquinanti legati alla natura dell'ignoto. In seguito, anche altri scienziati hanno purificato e cristallizzato pepsina e tripsina e altre idrolasi proteiche, dimostrando che si tratta di proteine; l'essenza dell'enzima \u00e8 una proteina e questa conclusione \u00e8 riconosciuta dalla comunit\u00e0 scientifica.
\nMigliaia di enzimi sono stati scoperti, centinaia di enzimi sono stati purificati e cristallizzati, nonch\u00e9 analizzati e determinati nella struttura chimica del primo livello dell'enzima, si \u00e8 dimostrato che sono proteine. Il concetto che gli enzimi sono proteine \u00e8 talmente solido che sarebbe inappropriato chiamarli enzimi se venissero scoperte macromolecole con propriet\u00e0 catalitiche diverse dalle proteine. Per questo motivo, diversi acidi ribonucleici di recente scoperta con attivit\u00e0 catalitica sono stati definiti enzimi-simili.<\/p>\n

Specificit\u00e0 dell'enzima<\/strong><\/p>\n

Una delle caratteristiche pi\u00f9 evidenti di un enzima \u00e8 la specificit\u00e0 (o specificit\u00e0) della reazione che catalizza. Ci\u00f2 si riferisce sia alla scelta degli effettori dell'enzima sia alla specificit\u00e0 della reazione che catalizza. Il grado di specificit\u00e0 varia da enzima a enzima.
\nAd esempio, l'ureasi catalizza solo l'idrolisi dell'urea a CO2 e NH3; la succinato deidrogenasi ha come effettore solo l'acido succinico; la loro specificit\u00e0 \u00e8 estremamente rigorosa, e pu\u00f2 essere definita specificit\u00e0 assoluta, mentre altri enzimi hanno un gruppo comune o una selettivit\u00e0 di legame chimico; come la fosfatasi, che pu\u00f2 catalizzare l'idrolisi di molti tipi di composti contenenti acido fosforico per rimuovere l'acido fosforico, e le esterasi che catalizzano l'idrolisi del legame estere di molti composti diversi, la cui selezione \u00e8 meno rigorosa. Questa pu\u00f2 essere chiamata specificit\u00e0 relativa.<\/p>\n

Si pu\u00f2 notare che la specificit\u00e0 di diversi enzimi per l'azione di sostanze varia notevolmente, anche la stessa classe di enzimi, a causa di fonti diverse, il grado di specificit\u00e0 del grado stretto di incoerenza.<\/p>\n

Importanza degli enzimi<\/strong><\/p>\n

Il corpo umano e gli altri organismi sono sottoposti a migliaia di reazioni chimiche diverse. Tutte le attivit\u00e0 come la digestione, l'assorbimento, il trasporto, la sintesi, la secrezione, la locomozione e la riproduzione (comunemente chiamate metabolismo delle sostanze) si basano su reazioni chimiche. La maggior parte di queste reazioni sono lente, ma gli enzimi le accelerano in modo che le varie attivit\u00e0 da cui dipende la vita possano essere svolte tempestivamente. La stragrande maggioranza di queste reazioni avviene nella cellula; ogni reazione \u00e8 catalizzata da un enzima diverso; la cellula contiene migliaia di enzimi, segregati in vari organelli, che catalizzano metodicamente le reazioni fondamentali per la vita.<\/p>\n

Prendiamo ad esempio l'amido che mangiamo ogni giorno: l'amido viene digerito nel tratto digestivo e idrolizzato in glucosio dall'amilasi e da altri enzimi catalitici, mentre il glucosio entra nella cellula, anch'esso catalizzato da enzimi, e i vari metabolismi del glucosio nella cellula sono ancora di pi\u00f9 una serie di reazioni catalizzate da enzimi, che ossidano il glucosio in anidride carbonica e acqua e forniscono energia, e possono anche essere convertiti in altre sostanze come i grassi. Rispetto all'ossidazione del glucosio nell'organismo e alla sua combustione all'esterno, sebbene i prodotti siano anidride carbonica e acqua ed entrambi rilascino energia, l'ossidazione del glucosio nell'organismo \u00e8 catalizzata da enzimi, avviene in condizioni blande, come la temperatura ambiente, passa attraverso una serie di fasi e rilascia gradualmente energia che pu\u00f2 essere facilmente utilizzata, il che \u00e8 estremamente diverso dalla combustione all'esterno dell'organismo.<\/p>\n

I.<\/strong> Nell'industria della fermentazione alimentare<\/strong><\/p>\n

La produzione di salsa di soia prevede l'utilizzo di proteasi secrete dall'Aspergillus oryzae per scomporre le proteine presenti nelle materie prime e degradarle in peptidi, aminoacidi, ecc. in modo da produrre salsa di soia con colore, aroma e gusto. Ad esempio, la proteasi acida utilizzata nella produzione di salsa di soia pu\u00f2 sopperire alla mancanza di enzimi nel ribes, promuovere la decomposizione delle proteine nelle materie prime della salsa di soia e dell'aceto, rafforzare il processo produttivo e facilitare la produzione su larga scala. Inoltre, l'idrolisi della proteasi pu\u00f2 aumentare il contenuto di aminoacidi negli alcolici della salsa di soia, favorendo cos\u00ec il processo di fermentazione e la formazione di sostanze aromatiche e di sapore. Allo stesso tempo, aiuta anche a migliorare il tasso di utilizzo delle materie prime, a risparmiare cibo, a ridurre i costi e a contribuire al miglioramento della produzione e alla stabilit\u00e0 della qualit\u00e0 del prodotto.<\/p>\n

II.<\/strong> Nella produzione di birra<\/strong><\/p>\n

Quando si riduce la quantit\u00e0 di malto e si aumentano i materiali ausiliari, spesso \u00e8 necessario un supplemento di proteasi per degradare completamente le proteine e la proteasi acida microbica \u00e8 anche un efficace chiarificatore della birra.<\/p>\n

III.<\/strong> Nella produzione conciaria<\/strong><\/p>\n

Le proteine fibrose della pelle della materia prima conciaria sono una componente utile della pelle, ma ci sono anche molte proteine non fibrose che si trovano nella fessura delle fibre e nell'epidermide; il contenuto di queste proteine \u00e8 piccolo e, se non viene rimosso, la pelle finita diventer\u00e0 rigida e fragile. La proteasi \u00e8 utilizzata nella lavorazione della pelle per la decomposizione delle proteine interstiziali; la produzione domestica di proteasi neutre e alcaline pu\u00f2 essere utilizzata per il dehairing enzimatico.<\/p>\n

Quattro.<\/strong> Utilizzato nella produzione di gelatina e fibra di collagene solubile:<\/strong><\/p>\n

L'industria con l'acqua di calce liscivia la pelle, le ossa e altre materie prime in olio e grasso e proteine varie, ecc, questo processo richiede tempo fino a diversi mesi, ad alta intensit\u00e0 di manodopera, basso tasso di gelatina e consumo di energia, con la purificazione della proteasi del collagene, la purezza della gelatina, la qualit\u00e0, l'uniformit\u00e0 della massa molecolare relativa, la disposizione molecolare del tutto, il ciclo di produzione \u00e8 breve, la resa della gelatina \u00e8 elevata.<\/p>\n

V.<\/strong> Utilizzato per il pretrattamento della tintura a bassa temperatura della lana:<\/strong><\/p>\n

Lana con tintura ad alta temperatura, far\u00e0 la forza della lana danni, e facile da causare contrazione infeltrimento fibra e l'erezione del corpo dei capelli, con il trattamento proteasi di lana, tintura al punto di ebollizione, il tasso di colore di 2min quasi fino a 100%, il colore del prodotto finito e la lucentezza \u00e8 luminoso, sentire grassoccio, e l'acqua di scarico nel contenuto di carburante \u00e8 notevolmente ridotto.<\/p>\n

Per la degommatura della seta:<\/strong><\/p>\n

I tessuti di seta grezzi devono essere degommati, la colla di seta \u00e8 una proteina, il nostro Paese ha tradizionalmente utilizzato il metodo del sapone alcalino di raffinazione ad alta temperatura per la degommatura, con molte carenze, l'invasione alcalina del pigmento di seta, facile da influenzare la lucentezza, e con la degommatura della proteasi, il prodotto finito \u00e8 lubrificato e morbido al tatto, lucido e brillante, e il tempo di degommatura \u00e8 breve, la temperatura operativa \u00e8 bassa, e la produttivit\u00e0 \u00e8 aumentata.<\/p>\n

L'ingegneria genetica degli enzimi e la biocatalisi industriale dell'ingegneria delle proteine negli anni '90, l'ascesa dell'evoluzione diretta delle proteine, lo sviluppo della tecnologia genomica e proteomica. Il cuore della biocatalisi industriale \u00e8 l'applicazione degli enzimi. Rispetto alla catalisi chimica tradizionale, la biocatalisi presenta i vantaggi della sito-specificit\u00e0 e della stereospecificit\u00e0, che consentono di effettuare una \"ri-evoluzione\" secondo i desideri dell'uomo senza la necessit\u00e0 di comprendere la struttura dell'enzima, e pu\u00f2 essere utilizzata per il clonaggio genico, la mutazione casuale o l'ibridazione, la mutazione mirata e la costruzione di librerie di mutazioni con metodi PCR a rischio di errore. Le librerie di mutazioni possono essere costruite mediante clonazione, mutazione casuale o ibridazione, mutazione mirata e PCR a errore, che possono essere combinate con strategie di screening ad alto rendimento per migliorare l'attivit\u00e0 enzimatica, la stabilit\u00e0, la stereoselettivit\u00e0 e le propriet\u00e0 di reazione non acquosa.<\/p>\n

La xilanasi \u00e8 un enzima chiave per la degradazione dell'emicellulosa e in Cina abbiamo utilizzato il gene dello Streptomyces olivaceus per trasferirlo nel lievito Pichia piscine Pichiapastoris e ottenere un'espressione efficiente. L'attivit\u00e0 enzimatica \u00e8 stata di 1.200 U\/mL e l'attivit\u00e0 specifica di 2.869 U\/mg. Ha un'ottima resistenza alla degradazione delle proteasi [3]. I quattro geni del fungo acidofilo Biospora sp. MEY-1 sono stati clonati con successo in Saccharomyces cerevisiae per l'espressione eterologa; l'attivit\u00e0 specifica dell'enzima ricombinante XYL11 del lievito \u00e8 stata di 1.8831 U\/mg e l'enzima ha mantenuto pi\u00f9 di 87% della sua vitalit\u00e0 a 90 \u2103 per 10 minuti. La degradazione dello xilano di avena produce principalmente xilosio e disaccaridi di xilano, che hanno una buona resistenza alla degradazione delle proteasi [8]. Il gene produttore di xilano del ribes nero IME-216 \u00e8 stato clonato ed espresso in Saccharomyces cerevisiae e il vigore \u00e8 stato aumentato a 90 000 U\/mL [8], mentre il resto degli oltre 30 geni xilanasi sono stati espressi in Escherichia coli e altri lavori non verranno citati in dettaglio.<\/p>\n

Gli enzimi per mangimi sono diventati il settore in pi\u00f9 rapida crescita e pi\u00f9 forte dell'industria mondiale degli enzimi industriali. La fitasi \u00e8 un additivo per mangimi per la degradazione dell'acido fitico in fosfato inorganico e inositolo nei mangimi. L'Istituto di Ricerca sui Mangimi dell'Accademia Cinese delle Scienze Agricole ha ricombinato il gene della fitasi di Aspergillus niger963 in Saccharomyces cerevisiae per ottenere un'espressione altamente efficiente; l'attivit\u00e0 enzimatica ha raggiunto 8\u00d7105IU\/mL, pi\u00f9 di 3.000 volte superiore a quella dell'Aspergillus niger originale e molto pi\u00f9 alta di quella dei funghi ingegnerizzati riportati all'estero [4, 11]. 11] e in Cina sono state fondate diverse imprese di produzione.<\/p>\n

La cellulasi \u00e8 un sistema enzimatico complesso multienzimatico, la progettazione irrazionale \u00e8 l'attuale metodo di evoluzione diretta della cellulasi, l'esonucleasi della cellulosa di Aspergillus xylosus e l'endonucleasi della cellulosa sono state inserite in fagi per dimostrarne la funzione. Attualmente sono stati clonati ed espressi diversi geni per la cellulasi medio-alcalina, che possono essere utilizzati nei tessuti e nei detergenti, e la coltivazione ottimizzata di batteri per l'ingegneria dell'endocellulasi neutra per l'industria della carta, con un'attivit\u00e0 enzimatica fino a 32.529 U\/mL [10], che \u00e8 aumentata di 7,8 volte rispetto al ceppo originale. Il gene della cellulasi multifunzionale di Fusarium ampullaia crossean \u00e8 stato espresso in E. coli e si \u00e8 ottenuta una linea di cellulasi ad alta attivit\u00e0 specifica, con una buona attivit\u00e0 idrolitica nei confronti di xilano, glicosidi disaccaridi della fibra di p-nitrofenolo e carbossimetilcellulosa [5]. Il clonaggio del gene S38 Swollenin di Mycobacterium anthropophilum potrebbe interrompere i legami idrogeno, che sono una componente del sistema di degradazione della cellulasi fungina [6]. Inoltre, in Cina sono state condotte ricerche sul sistema enzimatico di degradazione della lignocellulosa della termite gigante dalle ali gialle.<\/p>\n

La lipasi \u00e8 una classe di enzimi importante nella biosintesi. Attualmente, la Cina ha stabilito una piattaforma tecnica per la modifica, la produzione e l'applicazione di tre geni lipasi maturati attraverso la progettazione razionale. L'attivit\u00e0 enzimatica di Penicillium expansum FS8486 \u00e8 stata aumentata da 317% utilizzando la tecnologia di riorganizzazione genica [7]. La struttura a \"cappuccio\" della lipasi per la mutazione mirata, per ottenere una lipasi a cappuccio aperto, l'attivit\u00e0 specifica dell'enzima \u00e8 aumentata di 5,7 volte, l'efficienza catalitica bifasica \u00e8 aumentata di 1,8 volte [8].
\nLa Cina ha anche costruito batteri di ingegneria a visualizzazione superficiale, batteri di ingegneria E. coli, batteri di ingegneria Picrosporum, piattaforma tecnologica di coltura ad alta densit\u00e0, l'attivit\u00e0 della lipasi di Pseudohyphae Candida sp. 99-125 ha raggiunto pi\u00f9 di 15 000 U\/mL [9]. La lipasi clonata di Rhizopus miehei \u00e8 stata espressa con successo in due lieviti Pichia e la massima attivit\u00e0 enzimatica ha raggiunto 18 000 U\/mL. L'attivit\u00e0 enzimatica non \u00e8 diminuita a 4 \u2103 per 6 mesi e la resa in biodiesel \u00e8 stata superiore a 95% a 12 h [9]. Il gene della lipasi di Rhizopuschinensis \u00e8 stato clonato con successo in Picrosylla e le due proteine chaperone co-espresse hanno potuto aumentare l'attivit\u00e0 enzimatica di 30% e l'attivit\u00e0 enzimatica ha raggiunto 16 200 U\/mL [10-11]. Allo stesso tempo, \u00e8 stato condotto lo studio di una lipasi legata alle cellule con buona tolleranza ai solventi organici e stabilit\u00e0 termica.<\/p>\n

L'amilasi \u00e8 un enzima industriale molto importante, che rappresenta il 25% del mercato degli enzimi. Attualmente, l'industria \u00e8 principalmente un enzima ad alta temperatura, l'archaea anaerobico termofilo Thermococcus del genere Thermococcus ha prodotto un enzima extracellulare resistente al calore ad alta temperatura, la temperatura ottimale di 95 \u2103, 100 \u2103 ha ancora 60% della vitalit\u00e0 del gene dell'enzima \u00e8 stato clonato mediante PCR ed \u00e8 stato espresso in E. coli [7]. Anche due ceppi di batteri Geobacillus produttori di amido resistenti al calore sono stati isolati da Tengchong, Yunnan, e la vitalit\u00e0 specifica era di 1.320 e 890 U\/mg dopo la purificazione [7]. Il gene di Bacillus alcalophilus \u00e8 stato clonato mediante PCR, in cui Bacillus subtilis \u00e8 stato espresso eterologicamente con un'attivit\u00e0 di 450 U\/mL [9]. L'\u03b1-amilasi acida mesofila, che consente di risparmiare e ridurre l'energia per la lavorazione dell'amido, il gene dell'\u03b1-amilasi di Bacillus sp. ha un'omologia di 98% con il gene dell'\u03b1-amilasi di B. amyliquefaciens [7].<\/p>\n

La mannanasi appartiene alle emicellulasi ed \u00e8 adatta alla preparazione degli oligosaccaridi di mannano. L'azienda di preparazione enzimatica di Zhaodong City, Richeng, ha prodotto un'attivit\u00e0 di espressione della \u03b2-mannanasi acida di Aspergillus niger, pari a 20.000 U\/mL, per un livello attuale di produzione di ceppi di 25 volte, nella posizione di leader dei batteri di ingegneria genetica fungina [10]. Il mutante di A. tabescens MAN 47 \u03b2-mannanasi con resistenza alle alte temperature e agli acidi \u00e8 stato ottenuto mediante mutazione mirata del DNA e l'attivit\u00e0 enzimatica ad alta temperatura di 80 \u2103 e a pH 4,0 \u00e8 stata 10 volte superiore a quella del tipo selvatico. L'introduzione mirata di siti di N-glicosilazione ha permesso di esprimere sia il wild-type che il mutante in A. tabescens e di migliorare la stabilit\u00e0 al calore, la stabilit\u00e0 agli acidi e la resistenza alle proteasi. Sono stati ottenuti anche tre mutanti con attivit\u00e0 mannanasica da 3 a 5 volte superiore a quella del wild type [10-11]. Una \u03b2-1,4-mannanasi stabile al calore \u00e8 stata clonata da Thermoanaerobacter thermophilus, con la massima attivit\u00e0 a 80 \u2103 in pozzi petroliferi ad alta temperatura e bassa permeabilit\u00e0 e contro la gomma idrossiguanica. L'emivita di questo enzima \u00e8 di 46 ore [10].<\/p>\n

La laccasi \u00e8 una polifenolossidasi contenente rame, un enzima ligninolitico, in grado di catalizzare anche la sintesi di fenoli, ammine aromatiche e oligomeri. L'attivit\u00e0 di espressione del gene della laccasi clonato da Tanya ruderalis in Saccharomyces cerevisiae \u00e8 stata di 9,03 U\/mL, 3 volte superiore a quella del ceppo originale [5]. La laccasi della graminacea selvatica Panus rudis \u00e8 stata trasformata in lievito Picros per la secrezione e l'espressione; l'attivit\u00e0 specifica dell'enzima \u00e8 risultata pari a 16,17 U\/mg, aumentata di 4,4 volte con la mutazione mirata e la mutazione casuale [7]. La nuova laccasi batterica marina \u00e8 stata sottoposta a mutagenesi mirata degli aminoacidi; l'emivita del mutante \u00e8 stata prolungata di 3 volte e la proteina solubile \u00e8 aumentata di 244% rispetto a quella prima dell'ottimizzazione. La resa di fermentazione \u00e8 stata 7,9 volte superiore a quella del wild type [10]. L'attivit\u00e0 enzimatica della laccasi di un ceppo fungino tropicale della carie bianca ha raggiunto 11.400 U\/L (metodo del guaiacolo) [7].<\/p>\n

La pullulanasi, nota anche come polisaccaridasi taumatina, \u00e8 un enzima debranching che scinde i legami \u03b1-1,6-glucosidici. Thermococcus sp. HJ21 produce Pullulanasi extracellulare ad alta temperatura con una temperatura ottimale di 95 \u2103, e l'attivit\u00e0 enzimatica \u00e8 ancora superiore a 50% a 100 \u2103 per 2 ore [7]. Il gene di questo enzima \u00e8 stato clonato mediante PCR. L'Anoxy bacillus sp. p28 \u00e8 stato clonato nella sequenza del gene della purulanasi ed \u00e8 stato costruito il plasmide ricombinante. Trasformato in E. coli, il prodotto era un singolo maltotriosio, una pullulanasi di tipo I. Il gene della purulanasi di Bacillus sp. anaerobico resistente al calore isolato dalla sorgente calda di Tengchong \u00e8 stato introdotto in Bacillus subtilis ed espresso. A 60 \u2103 e 48 ore si \u00e8 conservata una vitalit\u00e0 superiore a 50% e l'attivit\u00e0 enzimatica extracellulare \u00e8 risultata pari a 42 U\/mL, con un aumento di 40 volte della vitalit\u00e0 dell'espressione [10]. Attraverso la tecnologia del knockout genico e della ricombinazione, la Nanjing Bestjie Bioengineering Company ha modificato il gene del Bacillus Pullulanase selvatico e ha creato un enzima composito con la glucoamilasi, in grado di preparare glucosio con un valore DE superiore a 96,5; il nome commerciale \u00e8 High DEX series, che pu\u00f2 soddisfare la produzione di glucosio e raggiunge il livello internazionale [10].<\/p>\n

La penicillina acilasi \u00e8 l'enzima chiave dell'industria degli antibiotici \u03b2-lattamici. La Cina \u00e8 entrata con successo nell'industria degli antibiotici di sintesi enzimatica, la penicillina acilasi \u00e8 stata mutagenizzata per ottenere un ceppo mutante con una vitalit\u00e0 di 820 U\/mL [2]. Il clonaggio del gene della penicillina acilasi di Bacillus megaterium \u00e8 stato espresso in Bacillus subtilis con una vitalit\u00e0 di 30 U\/mL [4]. La penicillina acilasi \u00e8 stata secreta ed espressa in Bacillus subtilis con una concentrazione di 864 U\/L, 144 volte superiore alla resa del produttore wild-type Bacillus-like A. faecalis [5]. La penicillina acilasi di B. faecalis \u00e8 stata secreta ed espressa in E. coli e l'attivit\u00e0 enzimatica della coltura migliorata del batterio ingegnerizzato era >2.000 U\/L. L'acilasi dell'acido 7-amino cefalosporanico (GL-7-ACA acilasi) \u00e8 stata in grado di trasformare la cefalosporina C ed \u00e8 stata espressa in E. coli, con un'attivit\u00e0 enzimatica massima di 266 U\/L [5], mentre l'acilasi della penicillina di Bacillus megaterium immobilizzata nel vettore Eupergitc ha prodotto 30 lotti di trasformazioni successive. L'enzima \u00e8 stato immobilizzato con il vettore Eupergitc e prodotto in 30 lotti consecutivi senza alcuna diminuzione dell'attivit\u00e0 [6].<\/p>\n

La D-amminoacidasi pu\u00f2 catalizzare la produzione di D-amminoacidi per produrre i corrispondenti chetoacidi e ammoniaca; questo enzima e l'acido 7-amminocefalosporanico acilasi (7-ACA acilasi) producono in due fasi le cefalosporine, importante materia prima dell'acido 7-amminocefalosporanico (7-ACA). Un Picrosporum spp. ricombinante altamente espresso \u00e8 stato costruito utilizzando la D-amminoacidasi espressa dal lievito metanolico e la vitalit\u00e0 della fermentazione ha raggiunto 8 000-1 2000 U\/L in vasche da 14 L [5]. \u00c8 stata costruita una D-amminoacidasi espressa da lievito Picot con una vitalit\u00e0 di 1 700 U\/L [5] e sono stati costruiti anche due tipi di GL-7-ACA acilasi ricombinanti, con ceppi costitutivi fino a 1 500 U\/L e ceppi inducibili fino a 900 U\/L; il tasso di conversione degli enzimi immobilizzati ha raggiunto 97% [5]. Il gene della D-amminoacido ossidasi di Saccharomyces cerevisiae \u00e8 stato trasferito in E. coli con un vigore di espressione di 23,3 U\/mL [5] .
\nLa D-amminoacidasi \u00e8 stata immobilizzata e trasformata su resina epossidica Amberzyme per 14 lotti senza alcuna diminuzione della vitalit\u00e0 [6]. La P-idrossifenilglicina \u00e8 un importante intermedio nella semisintesi degli antibiotici \u03b2-lattamici, che pu\u00f2 essere preparato mediante una preparazione catalitica a due fasi di Amberzyme e D-carbamoil idrolasi; la solubilit\u00e0 \u00e8 stata aumentata di 6 volte in E. coli mediante mutazione casuale della D-carbamoil idrolasi. coli mediante mutazione casuale della D-carbamoil idrolasi[6], e l'espressione ricombinante di E. coli con scarsa solubilit\u00e0 della D-arbamoil idrolasi e la co-espressione di chaperoni molecolari ha aumentato la solubilit\u00e0 dell'espressione di circa 3 volte[7].<\/p>\n

La riduzione asimmetrica dei composti carbonilici da parte della carbonil reduttasi \u00e8 ampiamente utilizzata per la preparazione di alcoli chirali. L'etile (S)-4-cloro-3-idrossibutirrato \u00e8 stato preparato dalla carbonil reduttasi di Streptomyces azureus. Il suo batterio ricombinante, E. coli BL21, ha preparato etile (S)-4-cloro-3-4-fenilbutirrato e metile (S)-o-cloromandelato con valori di conversione e di ee superiori a 99% I valori di ee enantiomerici e le rese dei prodotti dell'espressione omologa del gene della carbonil reduttasi del lievito di birra sono stati aumentati. Una nuova carbonil reduttasi di tipo (S)- \u00e8 stata clonata dal genoma di pseudofagi quasi lisci e il batterio ricombinante E. coliBL 21 \u00e8 stato in grado di preparare (S)-fenilglicole con una purezza ottica di 99,1% e una resa di 89,6% [8,11].<\/p>\n

La \u03b2-glucosidasi \u00e8 un componente importante del sistema cellulasico, in grado di idrolizzare il cellobiosio e il cellobiosio solubile in glucosio e ligandi corrispondenti, idrolizzare i legami \u03b2-glicosidici e sintetizzare nuovi derivati dello zucchero. La \u03b2-glucosidasi di Aspergillus suisse, attraverso il knockout del gene e la mutazione degli aminoacidi, ha permesso di ottenere un'attivit\u00e0 enzimatica 143 volte superiore a quella del wild type [9]. Il gene della \u03b2-glucosidasi di Sphingobacterium neoformans \u00e8 stato espresso con successo in E. coli, in grado di convertire i glicosidi isoflavonici per produrre i glicosidi corrispondenti [10]. L'espressione eterologa della \u03b2-glucosidasi nel tratto intestinale della termite del latte di Taiwan E. coli, utilizzando un sistema di espressione procariotica, ha portato a un aumento di 2,6 volte dell'attivit\u00e0 dell'enzima mutante rispetto all'enzima wild-type. Inoltre, ha migliorato la tolleranza al glucosio e la stabilit\u00e0 termica [10]. La \u03b2-glucosidasi di Penicillium obliquum \u00e8 stata geneticamente modificata e tre ceppi di espressione sono stati ottenuti mediante trasformazione, e l'attivit\u00e0 dell'enzima \u00e8 stata aumentata di 3,4-3,7 volte rispetto a quella del ceppo originale [10]; il gene della \u03b2-glucosidasi resistente al calore \u00e8 stato isolato da un batterio prionico non decompetente e clonato in E. coli, e l'attivit\u00e0 dell'enzima \u00e8 stata aumentata di 17 volte [4]. Una \u03b2-glucosidasi tollerante al glucosio \u00e8 stata selezionata da un macrogenoma marino e clonata in E. coli per un'espressione efficiente; concentrazioni di glucosio inferiori a 400 mmol\/L hanno favorito l'enzima e, fino a una concentrazione di glucosio di 1.000 mmol\/L, l'attivit\u00e0 enzimatica \u00e8 stata 50% [8,11]. La riorganizzazione del DNA e la mutagenesi mirata sono state utilizzate per migliorare la stabilit\u00e0 della \u03b2-glucosidasi e l'emivita di inattivazione termica a 61 \u2103 dei quattro mutanti \u00e8 stata aumentata di 14,16-, 68- e 44 volte rispetto a quella del wild type. La resistenza al calore \u00e8 stata significativamente migliorata [8].<\/p>\n

La galattosidasi, nota anche come lattasi, scinde il lattosio in glucosio e gruppi galattosilici e pu\u00f2 sintetizzare oligosaccaridi. La \u03b2-galattosidasi, un efficiente enzima transglicosilante, \u00e8 stata ottenuta dal fango del fondale marino con metodo macrogenomico, \u00e8 stata solubilizzata ed espressa in E. coli, tollera i solventi organici e sintetizza oligo-galattosio in rese fino a 51,6% [9]. L'\u03b1-galattosidasi di Aspergillus \u00e8 solidamente fermentata con un'attivit\u00e0 enzimatica di 305 UI\/g [6]. La \u03b2-galattosidasi di Sulfolobus solfataricus P2 \u00e8 stata modificata molecolarmente per costruire un mutante; l'enzima mutante, F441Y, ha prodotto oligogalattosio con una resa di 61%, superiore di circa 10% rispetto al wild type [9].<\/p>\n

La nitrile idratasi trova importanti applicazioni nella sintesi di ammidi, acidi carbossilici e loro derivati, catalizzando la produzione di acrilammide dall'acrilonitrile, con una vitalit\u00e0 fermentativa fino a 6.000 unit\u00e0 internazionali in Nocardia sp. YS-2002, espressa in E. coli e Picrosporum [5].<\/p>\n

L'inulinasi \u00e8 un enzima idrolitico che idrolizza il legame \u03b2-2,1-D-fruttosio-fruttoside dell'inulina per produrre oligofruttosio, e si divide in due tipi: endonucleasi ed esonucleasi. Il gene dell'endonucleasi dell'inulina di Aspergillus niger \u00e8 stato clonato nel lievito Bichiria per ottenere un'espressione efficiente e l'attivit\u00e0 dell'enzima ricombinante ha raggiunto 128 U\/mL, raggiungendo il livello internazionale [9].<\/p>\n

L'alginato sintasi, ampiamente utilizzato nel campo dell'alimentazione, della medicina e dell'industria leggera, pu\u00f2 essere utilizzato per produrre alginato dal maltosio con il metodo dell'enzima singolo, attraverso la progettazione razionale di molecole enzimatiche e la tecnologia del DNAshuffling da due ceppi GRAS e due batteri termofili clonati per i geni dell'alginato sintasi e realizzati con successo l'espressione di alta efficienza, ed \u00e8 stato realizzato nella produzione industriale [5].<\/p>\n

Il plasmide ricombinante del gene Npr di Bacillus subtilis AS1398 \u00e8 stato trasferito in B. subtilisAS 1398 per ottenere un batterio ricombinante multicopia; la stabilit\u00e0 del plasmide del batterio ricombinante \u00e8 stata mantenuta a 100% per 30 generazioni consecutive e il livello di espressione della proteasi \u00e8 stato aumentato di oltre 1 volta fino a raggiungere 24 000-28 000 U\/mL [10]. Il ceppo di B. subtilis con un'efficiente virulenza nematocida \u00e8 stato ottimizzato per la coltura per ottenere un'attivit\u00e0 proteasica fino a 12.379 U\/mL, 5 volte superiore a quella precedente all'ottimizzazione, e il sistema di espressione di B. subtilis WB600 \u00e8 stato applicato per costruire una libreria di mutazioni casuali per ottenere un mutante stabile al calore, che \u00e8 stato utilizzato come base per il biocida [8]. La metalloproteinasi di matrice umana \u00e8 strettamente correlata alle metastasi tumorali e l'enzima \u00e8 stato clonato ed espresso con successo in E. coli, ponendo cos\u00ec le basi per lo studio del meccanismo dell'enzima e delle metastasi tumorali e per la ricerca di inibitori specifici dell'enzima [5].<\/p>\n

La glucanasi \u00e8 un'idrolasi, suddivisa in endonucleasi ed esonucleasi, utilizzata nella produzione di birra e nell'aggiunta di mangimi. Il gene della \u03b2-1,3-1,4-glucanasi di Penicillium thermophilum \u00e8 stato clonato in un vettore di espressione procariotica e trasfettato in E. coli BL 21 con un'attivit\u00e0 enzimatica di 240 U\/mL [8], mentre il gene dell'endonucleasi \u03b2-1,3-glucanasi di Streptomyces sp. S27 \u00e8 stato espresso in modo efficiente in E. coli, in grado di idrolizzare i polisaccaridi della kombucha, ecc. e di inibire i funghi patogeni e produttori di tossine [8]. Il gene dell'endoglucanasi di Aspergillus longum \u00e8 stato introdotto nel Picrosporum per essere espresso e l'attivit\u00e0 enzimatica del batterio ricombinante III ha raggiunto 110 U\/mL, ottimizzata per aumentare da 50% [8]. Mutazione puntiforme estremamente resistente al calore Thermotogamaritima endoglucanasi Cell-12B, la temperatura ottimale dell'enzima di 95 \u2103, 90 \u2103 ancora conservato 70% vivo.
\nL'acido N-acetilneuraminico \u00e8 uno degli acidi salivari pi\u00f9 importanti negli organismi viventi e la catena di zuccheri dell'acido salivare \u00e8 coinvolta in molti processi vitali; l'acido CMP-salivario promuove la rigenerazione delle cellule neuronali e la modifica della base del gene della CMP-salivario sintetasi ha portato a un'espressione altamente efficiente in E. coli, con l'espressione dell'enzima pari a 26,5% della proteina totale e un'attivit\u00e0 enzimatica di 100 U\/L, che era 850 volte quella del ceppo di partenza [4]. L'enzima di detossificazione dell'aflatossina \u00e8 un'ossigenasi; il gene \u00e8 stato costruito con la tecnologia ricombinante per essere espresso nella fermentazione ad alta densit\u00e0 in Saccharomyces cerevisiae; l'enzima ha rappresentato 56% della proteina totale e la quantit\u00e0 di espressione ha raggiunto 814,5 mg\/L [6]. Il plasmide ricombinante del gene di mutazione dell'enzima \u00e8 stato introdotto in E. coli per essere amplificato e trasferito in Saccharomyces cerevisiae; \u00e8 stata creata una libreria di mutazioni e l'attivit\u00e0 enzimatica del mutante A1773 \u00e8 stata aumentata di 5 volte. Il mutante A1242 ha mostrato un aumento di 3,5 volte della resistenza alle alte temperature. Il mutante DS1474, con un'attivit\u00e0 enzimatica specifica di 56 U\/mg, e il mutante DS896, con un'attivit\u00e0 enzimatica specifica di 44 U\/mg [9], sono stati approvati come prodotti enzimatici per la detossificazione nei mangimi.<\/p>\n

L'infezione fungina da Aspergillus fumigatus \u00e8 un problema difficile per la salute umana, lo studio sistematico del genoma di Aspergillus fumigatus pi\u00f9 di 50 geni relativi alla via della glicosilazione, \u00e8 stato clonato da Aspergillus fumigatus, chitinasi, fosfomannano isomerasi, O-mannosiltransferasi, \u03b1-1,4-N-acetilglucosaminiltransferasi, \u03b1-glucosidasi I e CMP-salivaryl sintetasi, il meccanismo della glicosilazione fungina per comprendere, sviluppare farmaci geneticamente modificati e infezioni antimicotiche [6].<\/p>\n

La L-asparaginasi ha un chiaro effetto terapeutico sulla leucemia; attraverso la tecnologia di ricombinazione del DNA, il frammento di anticorpo a catena singola specifico della L-asparaginasi e l'enzima per costruire una proteina di fusione per migliorare la stabilit\u00e0 dell'enzima in vivo, l'attivit\u00e0 dell'enzima ricombinante di E. coli AS 1357 \u00e8 aumentata fino a 228 U\/mL, che \u00e8 paragonabile al batterio selvatico pi\u00f9 di 50 volte. Il gene dell'esterasi \u00e8 stato trasferito in E. coli con il metodo della macrogenomica e il batterio ingegnerizzato costruito ha migliorato il vigore, con una quantit\u00e0 di espressione di 200 mg\/L, un vigore enzimatico fino a 180 U\/mg e una stabilit\u00e0 termica a 60 \u2103 migliorata di 144 volte e 196 volte rispetto a quella del tipo selvatico; \u00e8 stato cos\u00ec ottenuto un mutante esterasi mutante di un nuovo pesticida poliestere in grado di degradare clorpirifos, deltametrina, deltametrina e flucitrine [9].
\nLa pectinasi alcalina \u00e8 stata prodotta dalla fermentazione del lievito Picher ricombinante e la produzione enzimatica pi\u00f9 elevata \u00e8 stata di 1.315 U\/mL da un fermentatore di 1 t [8]. L'attivit\u00e0 della pectinasi della coltura di Aspergillus niger EIM-6 \u00e8 stata ottimizzata a 30 231 U\/mL [8,11]. Il gene della salicilato idrossilasi di Pseudomonas clonato in E. coli ha espresso due enzimi degradanti il naftalene che degradano l'acido salicilico, l'acido acetilsalicilico, l'acido solfosalicilico, la salicilaldeide, la m-nitrobenzaldeide, l'acido 5-clorosalicilico, l'ottanale e la o-nitrobenzaldeide [5].
\nGli esteri degli organofosfati sono una classe di composti altamente tossici utilizzati come insetticidi, erbicidi o agenti nervini. L'idrolasi dell'estere dell'organofosfato di Pseudomonas aeruginosa \u00e8 stata clonata ed espressa ricombinatamente in E. coli mediante mutazione del sito aminoacidico, che ha aumentato la capacit\u00e0 di idrolisi degli esteri dell'organofosfato di circa 7.000 volte [10].<\/p>\n

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A practical sourcing checklist for enzyme, biotech, and food-ingredient topics<\/h2>\n

In enzyme and food-processing projects, the most useful decision frame is usually application fit plus process stability: which ingredient performs under the intended pH, temperature, time, and substrate conditions without creating a downstream quality or compliance problem.<\/p>\n