{"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\/pt\/what-type-of-macromolecule-is-an-enzyme%ef%bc%9f\/","title":{"rendered":"Que tipo de macromol\u00e9cula \u00e9 uma enzima?"},"content":{"rendered":"

Que tipo de macromol\u00e9cula \u00e9 uma 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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Como todos n\u00f3s sabemos, os organismos vivos s\u00e3o compostos de c\u00e9lulas. As enzimas s\u00e3o os catalisadores do metabolismo no corpo humano, e somente quando as enzimas est\u00e3o presentes \u00e9 que as rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas ocorrem no corpo humano, o metabolismo no corpo pode prosseguir e cada c\u00e9lula pode apresentar todos os tipos de atividades vitais. Quanto mais enzimas no corpo, mais completa e mais saud\u00e1vel \u00e9 a vida. A maioria das doen\u00e7as humanas est\u00e1 relacionada \u00e0 defici\u00eancia de enzimas ou ao dist\u00farbio de s\u00edntese.<\/p>\n

Na verdade, as enzimas s\u00e3o frequentemente encontradas em nossas vidas, como o sab\u00e3o em p\u00f3 enriquecido com enzimas, a creatina quinase e outros tipos de indicadores \"enzim\u00e1ticos\" no sangue, e assim por diante, que s\u00e3o \"enzimas\" em todos os lugares. Hoje, vamos dar uma olhada nas enzimas e em suas fun\u00e7\u00f5es.<\/p>\n

O que \u00e9 uma enzima?<\/strong><\/p>\n

As enzimas s\u00e3o prote\u00ednas com alta efici\u00eancia e efeitos catal\u00edticos espec\u00edficos. Quase todas as rea\u00e7\u00f5es metab\u00f3licas no corpo exigem a participa\u00e7\u00e3o de enzimas, e o controle do metabolismo material \u00e9 realizado principalmente por meio da regula\u00e7\u00e3o da atividade enzim\u00e1tica. Agora est\u00e1 claro que muitas doen\u00e7as humanas se devem \u00e0 muta\u00e7\u00e3o, redu\u00e7\u00e3o ou aus\u00eancia de determinadas enzimas e, portanto, a defici\u00eancia ou muta\u00e7\u00e3o de enzimas pode causar dist\u00farbios metab\u00f3licos e levar a doen\u00e7as. Um catalisador apenas acelera uma rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica at\u00e9 um ponto de equil\u00edbrio, mas n\u00e3o altera o ponto de equil\u00edbrio.<\/p>\n

O mesmo ocorre com as enzimas, embora sejam extremamente eficientes em compara\u00e7\u00e3o com os catalisadores n\u00e3o enzim\u00e1ticos; al\u00e9m disso, as enzimas catalisam somente determinadas rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas de subst\u00e2ncias espec\u00edficas (chamadas de efetores), produzindo determinados produtos sem subprodutos, ou seja, as enzimas t\u00eam um grau muito alto de especificidade. A capacidade catal\u00edtica de uma enzima \u00e9 chamada de atividade enzim\u00e1tica, que pode ser medida, e a quantidade de enzima \u00e9 geralmente expressa em termos de sua atividade. A medi\u00e7\u00e3o da atividade de determinadas enzimas geralmente ajuda no diagn\u00f3stico de doen\u00e7as, portanto, a enzimologia est\u00e1 muito pr\u00f3xima da etiologia, do diagn\u00f3stico e do tratamento de doen\u00e7as.<\/p>\n

A natureza das enzimas<\/strong><\/p>\n

Durante as dinastias Shang e Zhou na China, h\u00e1 registros das atividades de produ\u00e7\u00e3o de enzimas em microrganismos, como fabrica\u00e7\u00e3o de cerveja, molho e xarope. No entanto, foi somente no in\u00edcio do s\u00e9culo XX que se chegou a uma conclus\u00e3o sobre a natureza das enzimas; em meados do s\u00e9culo XIX, ainda se acreditava que as enzimas tinham de funcionar em organismos vivos; o significado grego original da palavra \"enzima\" era \"em levedura\", e foi somente quando se descobriu, em 1897, que extratos de levedura sem c\u00e9lulas podiam ser fermentados que se percebeu que as enzimas ainda podiam funcionar fora da c\u00e9lula.<\/p>\n

Em 1926, J.B. Sumner, um bioqu\u00edmico americano, purificou a urease e a cristalizou, provando que era uma prote\u00edna, o que foi o primeiro a propor o conceito de que as enzimas s\u00e3o prote\u00ednas. No entanto, as autoridades acad\u00eamicas da \u00e9poca, com mais obje\u00e7\u00f5es, n\u00e3o acreditam que a enzima tenha sido cristalizada, pelo contr\u00e1rio, acham que a cristaliza\u00e7\u00e3o da prote\u00edna n\u00e3o est\u00e1 funcionando, enquanto o papel dos poluentes est\u00e1 ligado \u00e0 natureza desconhecida. Posteriormente, outros cientistas tamb\u00e9m purificaram e cristalizaram a pepsina, a tripsina e outras hidrolases de prote\u00ednas, e tamb\u00e9m provaram que elas s\u00e3o prote\u00ednas; a ess\u00eancia da enzima \u00e9 uma prote\u00edna; essa conclus\u00e3o \u00e9 reconhecida pela comunidade cient\u00edfica.
\nMilhares de enzimas foram descobertas, centenas de enzimas foram purificadas e cristalizadas, bem como analisadas e determinada a estrutura qu\u00edmica do primeiro n\u00edvel da enzima, e foi comprovado que s\u00e3o prote\u00ednas. O conceito de que as enzimas s\u00e3o prote\u00ednas \u00e9 t\u00e3o s\u00f3lido que seria inadequado cham\u00e1-las de enzimas se fossem descobertas macromol\u00e9culas com propriedades catal\u00edticas diferentes das prote\u00ednas. Portanto, v\u00e1rios \u00e1cidos ribonucleicos rec\u00e9m-descobertos com atividade catal\u00edtica foram chamados de semelhantes a enzimas.<\/p>\n

Especificidade da enzima<\/strong><\/p>\n

Uma das caracter\u00edsticas mais marcantes de uma enzima \u00e9 a especificidade (ou especificidade) da rea\u00e7\u00e3o que ela catalisa. Isso se refere tanto \u00e0 escolha dos efetores da enzima quanto \u00e0 especificidade da rea\u00e7\u00e3o que ela catalisa. O grau de especificidade varia de enzima para enzima.
\nPor exemplo, a urease s\u00f3 catalisa a hidr\u00f3lise da ureia em CO2 e NH3; a succinato desidrogenase s\u00f3 usa o \u00e1cido succ\u00ednico como efetor; sua especificidade \u00e9 extremamente rigorosa, o que pode ser chamado de especificidade absoluta; mais enzimas t\u00eam um grupo comum ou seletividade de liga\u00e7\u00e3o qu\u00edmica; A fosfatase, por exemplo, pode catalisar a hidr\u00f3lise de muitos tipos de compostos contendo \u00e1cido fosf\u00f3rico para remover o \u00e1cido fosf\u00f3rico, e as esterases catalisam a hidr\u00f3lise da liga\u00e7\u00e3o de \u00e9ster de muitos compostos diferentes, a sele\u00e7\u00e3o do menos rigoroso. Isso pode ser chamado de especificidade relativa.<\/p>\n

Pode-se observar que a especificidade de diferentes enzimas para a a\u00e7\u00e3o de subst\u00e2ncias varia muito, at\u00e9 mesmo a mesma classe de enzimas, devido a diferentes fontes, o grau de especificidade do grau estrito de inconsist\u00eancia.<\/p>\n

Import\u00e2ncia das enzimas<\/strong><\/p>\n

O corpo humano e outros organismos passam por milhares de rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas diferentes. Todas as atividades, como digest\u00e3o, absor\u00e7\u00e3o, transporte, s\u00edntese, secre\u00e7\u00e3o, locomo\u00e7\u00e3o e reprodu\u00e7\u00e3o (comumente chamadas de metabolismo de subst\u00e2ncias), baseiam-se em rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas. A maioria dessas rea\u00e7\u00f5es \u00e9 lenta, mas as enzimas as aceleram para que as v\u00e1rias atividades das quais a vida depende possam ser realizadas em tempo h\u00e1bil. A grande maioria dessas rea\u00e7\u00f5es ocorre na c\u00e9lula; cada rea\u00e7\u00e3o \u00e9 catalisada por uma enzima diferente; a c\u00e9lula cont\u00e9m milhares de enzimas, segregadas em v\u00e1rias organelas, que catalisam metodicamente as rea\u00e7\u00f5es cr\u00edticas para a vida.<\/p>\n

Tomemos como exemplo o amido que comemos todos os dias, o amido \u00e9 digerido no trato digestivo e hidrolisado em glicose pela amilase e outras enzimas catal\u00edticas, enquanto a glicose entra na c\u00e9lula, que tamb\u00e9m \u00e9 catalisada por enzimas, e os v\u00e1rios metabolismos da glicose na c\u00e9lula s\u00e3o ainda mais uma s\u00e9rie de rea\u00e7\u00f5es catalisadas por enzimas, que oxidam a glicose em di\u00f3xido de carbono e \u00e1gua e fornecem energia, e tamb\u00e9m podem ser convertidos em outras subst\u00e2ncias, como a gordura. Em compara\u00e7\u00e3o com a oxida\u00e7\u00e3o da glicose no corpo e sua combust\u00e3o fora do corpo, embora os produtos sejam o di\u00f3xido de carbono e a \u00e1gua, e ambos liberem energia, a oxida\u00e7\u00e3o da glicose no corpo \u00e9 catalisada por enzimas e \u00e9 realizada em condi\u00e7\u00f5es amenas, como a temperatura ambiente, e passa por v\u00e1rias etapas e libera gradualmente energia que pode ser facilmente utilizada, o que \u00e9 extremamente diferente da combust\u00e3o fora do corpo.<\/p>\n

I.<\/strong> No setor de fermenta\u00e7\u00e3o de alimentos<\/strong><\/p>\n

A fabrica\u00e7\u00e3o de molho de soja envolve o uso de proteases secretadas pelo Aspergillus oryzae para quebrar as prote\u00ednas das mat\u00e9rias-primas e degrad\u00e1-las em pept\u00eddeos, amino\u00e1cidos etc., de modo a produzir molho de soja com cor, aroma e sabor. Por exemplo, a protease \u00e1cida usada na produ\u00e7\u00e3o de molho de soja pode compensar a falta de enzima na groselha, promover a decomposi\u00e7\u00e3o da prote\u00edna nas mat\u00e9rias-primas do molho de soja e do vinagre, fortalecer o processo de produ\u00e7\u00e3o e facilitar a produ\u00e7\u00e3o em larga escala. Al\u00e9m disso, a hidr\u00f3lise da protease pode aumentar o teor de nitrog\u00eanio aminado na bebida alco\u00f3lica do molho de soja, promovendo assim o processo de fermenta\u00e7\u00e3o e a forma\u00e7\u00e3o de subst\u00e2ncias arom\u00e1ticas e de sabor. Ao mesmo tempo, ela tamb\u00e9m ajuda a melhorar a taxa de utiliza\u00e7\u00e3o de mat\u00e9rias-primas, economizar alimentos, reduzir custos e contribuir para a melhoria da produ\u00e7\u00e3o e a estabilidade da qualidade do produto.<\/p>\n

II.<\/strong> Na fabrica\u00e7\u00e3o de cerveja<\/strong><\/p>\n

Quando a quantidade de malte \u00e9 reduzida e os materiais auxiliares s\u00e3o aumentados, a protease suplementar \u00e9 frequentemente necess\u00e1ria para degradar totalmente as prote\u00ednas, e a protease \u00e1cida microbiana tamb\u00e9m \u00e9 um clarificador de cerveja eficaz.<\/p>\n

III.<\/strong> Na produ\u00e7\u00e3o de curtume<\/strong><\/p>\n

A prote\u00edna fibrosa da pele da mat\u00e9ria-prima do curtimento \u00e9 um componente \u00fatil do couro, mas tamb\u00e9m existem muitas prote\u00ednas n\u00e3o fibrosas na lacuna da fibra e na epiderme; o conte\u00fado dessas prote\u00ednas \u00e9 pequeno; se n\u00e3o forem removidas, o couro acabado se tornar\u00e1 r\u00edgido e quebradi\u00e7o. Portanto, temos que contar com a protease, que \u00e9 usada no processamento do couro para decompor as prote\u00ednas intersticiais; a produ\u00e7\u00e3o dom\u00e9stica de prepara\u00e7\u00e3o de protease neutra e alcalina pode ser usada para a depila\u00e7\u00e3o enzim\u00e1tica.<\/p>\n

Quatro.<\/strong> Usado na fabrica\u00e7\u00e3o de gelatina e fibra de col\u00e1geno sol\u00favel:<\/strong><\/p>\n

Ind\u00fastria com pele lixiviada com \u00e1gua de cal, osso e outras mat\u00e9rias-primas no \u00f3leo e graxa e prote\u00ednas diversas, etc., esse processo consome tempo at\u00e9 v\u00e1rios meses, trabalho intensivo, baixa taxa de gelatina e consumo de energia, com purifica\u00e7\u00e3o de col\u00e1geno por protease, pureza de gelatina, qualidade, uniformidade de massa molecular relativa, arranjo molecular do todo, o ciclo de produ\u00e7\u00e3o \u00e9 curto, o rendimento de gelatina \u00e9 alto.<\/p>\n

V.<\/strong> Usado para pr\u00e9-tratamento de tingimento de l\u00e3 em baixa temperatura:<\/strong><\/p>\n

A l\u00e3 com tingimento em alta temperatura danificar\u00e1 a resist\u00eancia da l\u00e3 e causar\u00e1 facilmente a contra\u00e7\u00e3o da feltragem da fibra e a ere\u00e7\u00e3o do corpo do cabelo. Com o tratamento de protease da l\u00e3, o tingimento no ponto de ebuli\u00e7\u00e3o, a taxa de cor de 2 minutos chega a quase 100%, a cor e o brilho do produto acabado s\u00e3o brilhantes, a sensa\u00e7\u00e3o \u00e9 de volume e o teor de \u00e1gua residual no combust\u00edvel \u00e9 bastante reduzido.<\/p>\n

Para degomagem de seda:<\/strong><\/p>\n

Os tecidos de seda crua devem ser degomados; a cola de seda \u00e9 uma prote\u00edna; nosso pa\u00eds tem usado tradicionalmente o m\u00e9todo de sab\u00e3o alcalino de refino de alta temperatura para degomagem, com muitas defici\u00eancias, invas\u00e3o alcalina do pigmento de seda, f\u00e1cil de afetar o brilho; com a degomagem de protease, o produto acabado \u00e9 lubrificado e macio ao toque, brilhante e luminoso, e o tempo de degomagem \u00e9 curto, a temperatura de opera\u00e7\u00e3o \u00e9 baixa e a produtividade \u00e9 aumentada.<\/p>\n

A engenharia gen\u00e9tica de enzimas e a biocat\u00e1lise industrial de engenharia de prote\u00ednas na d\u00e9cada de 1990, o surgimento da evolu\u00e7\u00e3o dirigida por prote\u00ednas, o desenvolvimento da tecnologia gen\u00f4mica e prote\u00f4mica. O n\u00facleo da biocat\u00e1lise industrial \u00e9 a aplica\u00e7\u00e3o de enzimas. Em compara\u00e7\u00e3o com a cat\u00e1lise qu\u00edmica tradicional, a biocat\u00e1lise tem as vantagens da especificidade do local e da estereoespecificidade, o que permite que as pessoas realizem a \"re-evolu\u00e7\u00e3o\" de acordo com os desejos humanos sem a necessidade de entender a estrutura da enzima, e pode ser usada para clonagem de genes, muta\u00e7\u00e3o ou hibridiza\u00e7\u00e3o aleat\u00f3ria, muta\u00e7\u00e3o direcionada e constru\u00e7\u00e3o de bibliotecas de muta\u00e7\u00e3o por m\u00e9todos de PCR propensos a erros. As bibliotecas de muta\u00e7\u00e3o podem ser constru\u00eddas por clonagem, muta\u00e7\u00e3o ou hibridiza\u00e7\u00e3o aleat\u00f3ria, muta\u00e7\u00e3o direcionada e PCR com tend\u00eancia a erros, que podem ser combinadas com estrat\u00e9gias de triagem de alto rendimento para melhorar a atividade da enzima, a estabilidade, a estereosseletividade e as propriedades de rea\u00e7\u00e3o n\u00e3o aquosa.<\/p>\n

A xilanase \u00e9 uma enzima essencial para a degrada\u00e7\u00e3o da hemicelulose e, na China, usamos o gene de Streptomyces olivaceus para transferi-lo para a levedura Pichia piscine Pichiapastoris a fim de obter uma express\u00e3o eficiente. A atividade enzim\u00e1tica foi de 1.200 U\/mL e a atividade espec\u00edfica foi de 2.869 U\/mg. Ela tem uma resist\u00eancia muito boa \u00e0 degrada\u00e7\u00e3o da protease [3]. Os quatro genes do fungo acid\u00f3filo Biospora sp. MEY-1 foram clonados com sucesso em Saccharomyces cerevisiae para express\u00e3o heter\u00f3loga, e a atividade espec\u00edfica da enzima XYL11 da levedura recombinante foi de 1,8831 U\/mg, e a enzima reteve mais de 87% de sua viabilidade a 90 \u2103 por 10 minutos. A degrada\u00e7\u00e3o da xilana da aveia produz principalmente xilose e dissacar\u00eddeo de xilana, que tem boa resist\u00eancia \u00e0 degrada\u00e7\u00e3o da protease [8]. O gene produtor de xilana da groselha preta IME-216 foi clonado e expresso em Saccharomyces cerevisiae, e o vigor foi aumentado para 90.000 U\/mL [8], e o restante dos mais de 30 genes de xilanase foram expressos em Escherichia coli e outros trabalhos n\u00e3o ser\u00e3o mencionados em detalhes.<\/p>\n

As enzimas para ra\u00e7\u00f5es se tornaram o setor de enzimas de crescimento mais r\u00e1pido e mais forte no setor de enzimas industriais do mundo. A fitase \u00e9 um aditivo alimentar para a degrada\u00e7\u00e3o do \u00e1cido f\u00edtico em fosfato inorg\u00e2nico e inositol na ra\u00e7\u00e3o. O Institute of Feed Research, da Academia Chinesa de Ci\u00eancias Agr\u00edcolas, recombinou o gene da fitase do Aspergillus niger963 em Saccharomyces cerevisiae para obter uma express\u00e3o altamente eficiente, e a atividade enzim\u00e1tica atingiu 8\u00d7105IU\/mL, que foi mais de 3.000 vezes maior do que a do Aspergillus niger original, e foi muito maior do que a dos fungos projetados relatados no exterior [4, 11]. 11], e v\u00e1rias empresas de produ\u00e7\u00e3o foram estabelecidas na China.<\/p>\n

A celulase \u00e9 um sistema enzim\u00e1tico complexo de m\u00faltiplas enzimas, o design irracional \u00e9 o m\u00e9todo atual de evolu\u00e7\u00e3o dirigida da celulase, a exonuclease de celulose de Aspergillus xylosus e a endonuclease de celulose t\u00eam sido utilizadas em fagos para demonstrar a fun\u00e7\u00e3o. No momento, v\u00e1rios genes para celulase alcalina m\u00e9dia foram clonados e expressos, que podem ser usados em t\u00eaxteis e detergentes, e o cultivo otimizado de bact\u00e9rias de engenharia de endocelulase neutra para uso no setor de papel, com atividade enzim\u00e1tica de at\u00e9 32.529 U\/mL [10], que aumentou 7,8 vezes em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 cepa original. O gene da celulase multifuncional de Fusarium ampullaia crossean foi expresso em E. coli, e uma linha de celulase de alta atividade espec\u00edfica foi obtida, com boa atividade hidrol\u00edtica contra xilana, glicos\u00eddeos de dissacar\u00eddeos de fibra de p-nitrofenol e carboximetilcelulose [5]. A clonagem do gene Swollenin S38 do Mycobacterium anthropophilum pode estar rompendo as liga\u00e7\u00f5es de hidrog\u00eanio, que \u00e9 um componente do sistema de celulase de degrada\u00e7\u00e3o f\u00fangica [6]. Al\u00e9m disso, pesquisas sobre o sistema enzim\u00e1tico de degrada\u00e7\u00e3o de lignocelulose do cupim gigante de asa amarela foram realizadas na China<\/p>\n

A lipase \u00e9 uma importante classe de enzimas na bioss\u00edntese. Atualmente, a China estabeleceu uma plataforma t\u00e9cnica para a modifica\u00e7\u00e3o, produ\u00e7\u00e3o e aplica\u00e7\u00e3o de tr\u00eas genes de lipase amadurecidos por meio de projeto racional. A atividade enzim\u00e1tica do Penicillium expansum FS8486 foi aumentada em 317% usando a tecnologia de reorganiza\u00e7\u00e3o de genes [7]. A estrutura de \"tampa\" da lipase para a muta\u00e7\u00e3o direcionada, para obter a lipase de tampa aberta, a atividade espec\u00edfica da enzima aumentou em 5,7 vezes, a efici\u00eancia catal\u00edtica de duas fases aumentou em 1,8 vezes [8].
\nA China tamb\u00e9m construiu as bact\u00e9rias de engenharia de exibi\u00e7\u00e3o de superf\u00edcie, bact\u00e9rias de engenharia de E. coli, bact\u00e9rias de engenharia de Picrosporum, plataforma de tecnologia de cultura de alta densidade, atividade de lipase de Pseudohyphae Candida sp. 99-125 alcan\u00e7ou mais de 15.000 U\/mL [9]. A lipase clonada de Rhizopus miehei foi expressa com sucesso em duas leveduras Pichia, e a maior atividade enzim\u00e1tica atingiu 18.000 U\/mL. A atividade da enzima n\u00e3o diminuiu a 4 \u2103 por 6 meses, e o rendimento do biodiesel foi superior a 95% em 12 h [9]. O gene da lipase de Rhizopuschinensis foi clonado com sucesso em Picrosylla, e as duas prote\u00ednas chaperonas co-expressas puderam aumentar a atividade da enzima em 30%, e a atividade da enzima atingiu 16.200 U\/mL [10-11]. Ao mesmo tempo, tamb\u00e9m foi realizado o estudo da lipase ligada \u00e0 c\u00e9lula com boa toler\u00e2ncia a solventes org\u00e2nicos e estabilidade t\u00e9rmica.<\/p>\n

A amilase \u00e9 uma enzima industrial muito importante, respons\u00e1vel por 25% do mercado de enzimas. Atualmente, o setor \u00e9 principalmente de enzimas de alta temperatura, archaea anaer\u00f3bica termof\u00edlica Thermococcus g\u00eanero Thermococcus de boca l\u00edquida de \u00e1guas profundas produziu enzima extracelular de alta temperatura resistente ao calor, a temperatura ideal de 95 \u2103, 100 \u2103 ainda tem 60% da viabilidade do gene da enzima foi clonada por PCR e foi expressa em E. coli [7]. Duas cepas de bact\u00e9rias Geobacillus produtoras de amido resistentes ao calor tamb\u00e9m foram isoladas de Tengchong, Yunnan, e a viabilidade espec\u00edfica foi de 1.320 e 890 U\/mg ap\u00f3s a purifica\u00e7\u00e3o [7]. O gene de Bacillus alcalophilus foi clonado por PCR, no qual Bacillus subtilis foi expresso heterologicamente com uma atividade de 450 U\/mL [9]. A \u03b1-amilase \u00e1cida mesof\u00edlica, que economiza e reduz o consumo de energia para o processamento de amido, o gene da \u03b1-amilase de Bacillus sp. tem homologia 98% com o gene da \u03b1-amilase de B. amyliquefaciens [7].<\/p>\n

A mananase pertence \u00e0 hemicelulase e \u00e9 adequada para a prepara\u00e7\u00e3o de oligossacar\u00eddeos de manana. A empresa de prepara\u00e7\u00e3o de enzimas Richeng, da cidade de Zhaodong, com a atividade de express\u00e3o de \u03b2-mananase \u00e1cida de bact\u00e9rias de engenharia de Aspergillus niger de 20.000 U\/mL, para o n\u00edvel atual de cepas de produ\u00e7\u00e3o de 25 vezes, na posi\u00e7\u00e3o de lideran\u00e7a de bact\u00e9rias de engenharia gen\u00e9tica de fungos [10]. O mutante de A. tabescens MAN 47 \u03b2-mananase com alta temperatura e resist\u00eancia a \u00e1cidos foi obtido por muta\u00e7\u00e3o direcionada de embaralhamento de DNA, e a atividade enzim\u00e1tica em alta temperatura de 80 \u2103 e pH 4,0 foi 10 vezes maior que a do tipo selvagem. A introdu\u00e7\u00e3o direcionada de locais de N-glicosila\u00e7\u00e3o permitiu a express\u00e3o do tipo selvagem e do mutante em A. tabescens, e a estabilidade t\u00e9rmica, a estabilidade \u00e1cida e a resist\u00eancia \u00e0 protease foram aprimoradas. Tr\u00eas mutantes com atividade de mananase de 3 a 5 vezes maior do que o tipo selvagem tamb\u00e9m foram obtidos [10-11]. Uma \u03b2-1,4-mananase est\u00e1vel ao calor foi clonada de Thermoanaerobacter thermophilus, que teve a maior atividade a 80 \u2103 em po\u00e7os de petr\u00f3leo de alta temperatura e baixa permeabilidade e contra goma hidroxiguar. A meia-vida dessa enzima \u00e9 de 46 h [10].<\/p>\n

A lacase \u00e9 uma polifenol oxidase contendo cobre, enzima ligninol\u00edtica, que tamb\u00e9m pode catalisar a s\u00edntese de fen\u00f3is, aminas arom\u00e1ticas e olig\u00f4meros. A atividade de express\u00e3o do gene da lacase clonado de Tanya ruderalis em Saccharomyces cerevisiae foi de 9,03 U\/mL, tr\u00eas vezes maior do que a da cepa original [5]. A lacase de Panus rudis de gram\u00ednea selvagem foi transformada em levedura Picros para secre\u00e7\u00e3o e express\u00e3o, e a atividade espec\u00edfica da enzima foi de 16,17 U\/mg, que foi 4,4 vezes aumentada por muta\u00e7\u00e3o direcionada e muta\u00e7\u00e3o aleat\u00f3ria [7]. A nova lacase bacteriana marinha foi submetida \u00e0 mutag\u00eanese direcionada de amino\u00e1cidos, e a meia-vida do mutante foi estendida em 3 vezes, e a prote\u00edna sol\u00favel foi aumentada em 244% em compara\u00e7\u00e3o com a anterior \u00e0 otimiza\u00e7\u00e3o. O rendimento da fermenta\u00e7\u00e3o foi 7,9 vezes maior do que o do tipo selvagem [10]. A atividade enzim\u00e1tica da lacase de uma cepa de fungo tropical de podrid\u00e3o branca atingiu 11.400 U\/L (m\u00e9todo guaiacol) [7].<\/p>\n

A pululanase, tamb\u00e9m conhecida como thaumatin polysaccharidase, \u00e9 uma enzima de desestrutura\u00e7\u00e3o que quebra as liga\u00e7\u00f5es \u03b1-1,6-glicos\u00eddicas. Thermococcus sp. HJ21 produz Pullulanase extracelular de alta temperatura com uma temperatura ideal de 95 \u2103, e a atividade da enzima ainda \u00e9 superior a 50% a 100 \u2103 por 2 h [7]. O gene para essa enzima foi clonado por PCR. O Anoxy bacillus sp. p28 foi clonado na sequ\u00eancia do gene da purulanase e o plasm\u00eddeo recombinante foi constru\u00eddo. Transformado em E. coli, o produto foi uma \u00fanica maltotriose, uma Pullulanase tipo I. O gene da purulanase do Bacillus sp. anaer\u00f3bico resistente ao calor isolado da fonte termal de Tengchong foi introduzido no Bacillus subtilis e expresso. 60 \u2103 e 48 h ainda mantiveram mais de 50% de viabilidade, e a atividade da enzima extracelular foi de 42 U\/mL, o que representou um aumento de 40 vezes na viabilidade da express\u00e3o [10]. Por meio da tecnologia de recombina\u00e7\u00e3o e nocaute g\u00eanico, a Nanjing Bestjie Bioengineering Company modificou o gene da Pullulanase do Bacillus selvagem e criou uma enzima composta com glucoamilase, que pode preparar glicose com valor DE acima de 96,5, e o nome comercial \u00e9 s\u00e9rie High DEX, que pode satisfazer a produ\u00e7\u00e3o de glicose e atingir o n\u00edvel internacional [10].<\/p>\n

A penicilina acilase \u00e9 a principal enzima do setor de antibi\u00f3ticos \u03b2-lact\u00e2micos. A China entrou com sucesso na ind\u00fastria de antibi\u00f3ticos de s\u00edntese de enzimas, penicilina acilase por mutag\u00eanese para obter uma viabilidade de cepa mutante de 820 U\/mL [2]. A clonagem do gene da penicilina acilase de Bacillus megaterium foi expressa em Bacillus subtilis com uma viabilidade de 30 U\/mL [4]. A penicilina acilase foi secretada e expressa em Bacillus subtilis a 864 U\/L, o que foi 144 vezes maior do que o rendimento do produtor do tipo Bacillus selvagem A. faecalis [5]. A penicilina acilase de B. faecalis foi secretada e expressa em E. coli, e a atividade enzim\u00e1tica da cultura aprimorada da bact\u00e9ria projetada foi superior a 2.000 U\/L. A acilase do \u00e1cido 7-amino cefalospor\u00e2nico (GL-7-ACA acilase) pode transformar a cefalosporina C e foi expressa em E. coli, com a maior atividade enzim\u00e1tica de at\u00e9 266 U\/L [5], e a penicilina acilase de Bacillus megaterium imobilizada no vetor Eupergitc produziu 30 lotes de transforma\u00e7\u00f5es sucessivas. A enzima foi imobilizada com o vetor Eupergitc e produzida em 30 lotes consecutivos sem diminui\u00e7\u00e3o da atividade [6].<\/p>\n

A D-amino\u00e1cido oxidase pode catalisar a produ\u00e7\u00e3o de D-amino\u00e1cidos para produzir os ceto\u00e1cidos e a am\u00f4nia correspondentes; essa enzima e a acilase do \u00e1cido 7-aminocefalospor\u00e2nico (7-ACA acilase) produzem em duas etapas a importante mat\u00e9ria-prima das cefalosporinas, o \u00e1cido 7-aminocefalospor\u00e2nico (7-ACA). Um Picrosporum spp. recombinante altamente expresso foi constru\u00eddo usando a D-amino\u00e1cido oxidase expressa por levedura metan\u00f3lica, e a viabilidade da fermenta\u00e7\u00e3o atingiu 8.000-1.000 U\/L em tanques de 14 L [5]. A D-amino\u00e1cido oxidase expressa por fus\u00e3o de levedura Picot com uma viabilidade de 1.700 U\/L foi constru\u00edda [5], e dois tipos de GL-7-ACA acilases recombinantes tamb\u00e9m foram constru\u00eddos, com cepas constitutivas de at\u00e9 1.500 U\/L e cepas induz\u00edveis de at\u00e9 900 U\/L, e a taxa de convers\u00e3o das enzimas imobilizadas atingiu 97% [5]. O gene da D-amino\u00e1cido oxidase de Saccharomyces cerevisiae foi transferido para E. coli com um vigor de express\u00e3o de 23,3 U\/mL [5] .
\nA D-amino\u00e1cido oxidase foi imobilizada e transformada na resina ep\u00f3xi Amberzyme por 14 lotes sem diminui\u00e7\u00e3o da viabilidade [6]. A P-hidroxifenilglicina \u00e9 um intermedi\u00e1rio importante na semiss\u00edntese de antibi\u00f3ticos \u03b2-lact\u00e2micos, que pode ser preparado por meio da prepara\u00e7\u00e3o catal\u00edtica em duas etapas da Amberzyme e da D-carbamoil hidrolase, e a solubilidade foi aumentada em 6 vezes em E. coli por muta\u00e7\u00e3o aleat\u00f3ria da D-carbamoil hidrolase[6], e a express\u00e3o recombinante de E. coli com baixa solubilidade da D-carbamoil hidrolase, e a co-express\u00e3o de chaperonas moleculares aumentou a solubilidade da express\u00e3o em cerca de 3 vezes[7].<\/p>\n

A redu\u00e7\u00e3o assim\u00e9trica da carbonil redutase de compostos carbon\u00edlicos \u00e9 amplamente usada para a prepara\u00e7\u00e3o de \u00e1lcoois quirais. O etil (S)-4-cloro-3-hidroxibutirato foi preparado pela carbonil redutase de Streptomyces azureus. Sua bact\u00e9ria recombinante, E. coli BL21, preparou etil (S)-4-cloro-3-4-fenilbutirato e metil (S)-o-cloromandelato com convers\u00e3o e valores de ee de mais de 99% Os valores de ee enantiom\u00e9rico e os rendimentos dos produtos de express\u00e3o hom\u00f3loga do gene da carbonil redutase de levedura de padeiro foram aumentados. Uma nova carbonilredutase do tipo (S) foi clonada do genoma de pseudo-hifas quase lisas, e a bact\u00e9ria recombinante E. coliBL 21 conseguiu preparar (S)-fenilglicol com uma pureza \u00f3ptica de 99,1% e um rendimento de 89,6% [8,11].<\/p>\n

A \u03b2-glucosidase \u00e9 um componente importante do sistema de celulase, que pode hidrolisar a celobiose e a celobiose sol\u00favel em glicose e ligantes correspondentes, hidrolisar liga\u00e7\u00f5es \u03b2-glicos\u00eddicas e sintetizar novos derivados de a\u00e7\u00facar. A \u03b2-glucosidase de Aspergillus suisse, por meio de nocaute g\u00eanico e muta\u00e7\u00e3o de amino\u00e1cidos, a atividade enzim\u00e1tica do mutante foi 143 vezes maior do que a do tipo selvagem [9]. O gene da \u03b2-glicosidase de Sphingobacterium neoformans foi expresso com sucesso em E. coli, que pode converter glicos\u00eddeos de isoflavona para produzir os glicos\u00eddeos correspondentes [10]. A express\u00e3o heter\u00f3loga da \u03b2-glucosidase no trato intestinal do cupim de leite de Taiwan E. coli usando um sistema de express\u00e3o procari\u00f3tica resultou em um aumento de 2,6 vezes na atividade da enzima mutante em compara\u00e7\u00e3o com a enzima do tipo selvagem. Ela tamb\u00e9m melhorou a toler\u00e2ncia \u00e0 glicose e a estabilidade t\u00e9rmica [10]. A \u03b2-glicosidase de Penicillium obliquum foi geneticamente modificada, e tr\u00eas cepas de express\u00e3o foram obtidas por transforma\u00e7\u00e3o, e a atividade da enzima foi aumentada em 3,4 a 3,7 vezes em compara\u00e7\u00e3o com a da cepa original [10], e o gene da \u03b2-glicosidase resistente ao calor foi isolado de uma bact\u00e9ria pri\u00f4nica n\u00e3o descompetente e clonado em E. coli, e a atividade da enzima foi aumentada em 17 vezes [4]. Uma \u03b2-glicosidase tolerante \u00e0 glicose foi selecionada de um macrogenoma marinho e clonada em E. coli para express\u00e3o eficiente, e concentra\u00e7\u00f5es de glicose abaixo de 400 mmol\/L promoveram a enzima, e at\u00e9 1.000 mmol\/L de concentra\u00e7\u00e3o de glicose, a atividade da enzima foi 50% [8,11]. A reorganiza\u00e7\u00e3o do DNA e a mutag\u00eanese direcionada foram usadas para melhorar a estabilidade da \u03b2-glucosidase, e a meia-vida de inativa\u00e7\u00e3o por calor a 61 \u2103 dos quatro mutantes foi aumentada em 14,16, 68 e 44 vezes em compara\u00e7\u00e3o com o tipo selvagem. A resist\u00eancia ao calor foi significativamente melhorada [8].<\/p>\n

A galactosidase, tamb\u00e9m conhecida como lactase, decomp\u00f5e a lactose em glicose e grupos galactosil e pode sintetizar oligossacar\u00eddeos. A \u03b2-galactosidase, uma enzima transglicosilante eficiente, foi obtida da lama do fundo do mar pelo m\u00e9todo macrogen\u00f4mico, foi solubilizada e expressa em E. coli, tolerou solventes org\u00e2nicos e sintetizou oligo-galactose em rendimentos de at\u00e9 51,6% [9]. A \u03b1-galactosidase de Aspergillus \u00e9 solidamente fermentada com uma atividade enzim\u00e1tica de 305 UI\/g [6]. A \u03b2-galactosidase de Sulfolobus solfataricus P2 foi modificada molecularmente para construir um mutante, e a enzima mutante, F441Y, produziu oligogalactose com um rendimento de 61%, que foi cerca de 10% maior do que o tipo selvagem [9].<\/p>\n

A nitrila hidratase tem aplica\u00e7\u00f5es importantes na s\u00edntese de amidas, \u00e1cidos carbox\u00edlicos e seus derivados, catalisando a produ\u00e7\u00e3o de acrilamida a partir da acrilonitrila, com uma viabilidade de fermenta\u00e7\u00e3o de at\u00e9 6.000 unidades internacionais em Nocardia sp. YS-2002, que \u00e9 expressa em E. coli e Picrosporum [5].<\/p>\n

A inulinase \u00e9 uma enzima hidrol\u00edtica que hidrolisa a liga\u00e7\u00e3o \u03b2-2,1-D-frutofrutose-frutos\u00eddeo da inulina para produzir oligofrutose, e \u00e9 dividida em dois tipos: endonuclease e exonuclease. O gene da endonuclease de inulina de Aspergillus niger foi clonado na levedura Bichiria para obter uma express\u00e3o eficiente, e a atividade da enzima recombinante chegou a 128 U\/mL, atingindo o n\u00edvel internacional [9].<\/p>\n

A alginato sintase, alginato amplamente utilizado na \u00e1rea de alimentos, medicina e ind\u00fastria leve, pode ser usada para produzir alginato a partir da maltose pelo m\u00e9todo de enzima \u00fanica, por meio do projeto racional de mol\u00e9culas de enzima e da tecnologia de embaralhamento de DNA de duas cepas GRAS e duas bact\u00e9rias termof\u00edlicas clonadas para os genes da alginato sintase e realizada com sucesso a express\u00e3o de alta efici\u00eancia, e foi realizada na produ\u00e7\u00e3o industrial [5].<\/p>\n

A protease neutra \u00e9 amplamente utilizada na produ\u00e7\u00e3o industrial, o plasm\u00eddeo recombinante do gene Npr do Bacillus subtilis AS1398 foi transferido para o B. subtilisAS 1398 para obter uma bact\u00e9ria recombinante com v\u00e1rias c\u00f3pias, e a estabilidade do plasm\u00eddeo da bact\u00e9ria recombinante foi mantida em 100% por 30 gera\u00e7\u00f5es consecutivas, e o n\u00edvel de express\u00e3o da protease foi aumentado em mais de uma vez, atingindo 24.000-28.000 U\/mL [10]. A cepa de B. subtilis com virul\u00eancia nematicida eficiente foi otimizada para cultura a fim de obter uma atividade de protease de at\u00e9 12.379 U\/mL, que foi 5 vezes maior do que antes da otimiza\u00e7\u00e3o, e o sistema de express\u00e3o de B. subtilis WB600 foi aplicado para construir uma biblioteca de muta\u00e7\u00e3o aleat\u00f3ria a fim de obter um mutante est\u00e1vel ao calor, que foi usado como base para o biocida [8]. A metaloproteinase de matriz humana est\u00e1 intimamente relacionada \u00e0 met\u00e1stase tumoral, e a enzima foi clonada e expressa com sucesso em E. coli, o que estabelece a base para o estudo do mecanismo da enzima e da met\u00e1stase tumoral e a busca por inibidores espec\u00edficos da enzima [5].<\/p>\n

A glucanase \u00e9 uma hidrolase, dividida em endonuclease e exonuclease, que \u00e9 usada na produ\u00e7\u00e3o de cerveja e na adi\u00e7\u00e3o de ra\u00e7\u00e3o. O gene da \u03b2-1,3-1,4-glucanase de Penicillium thermophilum foi clonado em um vetor de express\u00e3o procari\u00f3tica e transfectado para a express\u00e3o induzida de E. coli BL 21 com uma atividade enzim\u00e1tica de 240 U\/mL [8], e o gene da endonuclease \u03b2-1,3-glucanase de Streptomyces sp. S27 foi expresso com efici\u00eancia em E. coli, que hidrolisa polissacar\u00eddeos de kombucha, etc., e pode inibir fungos patog\u00eanicos e produtores de toxinas [8]. O gene da endoglucanase de Aspergillus longum foi introduzido em Picrosporum para ser expresso, e a atividade enzim\u00e1tica da bact\u00e9ria recombinante III atingiu 110 U\/mL, que foi otimizada para aumentar em 50% [8]. Muta\u00e7\u00e3o pontual extremamente resistente ao calor Thermotogamaritima endoglucanase Cell-12B, a temperatura ideal da enzima de 95 \u2103, 90 \u2103 ainda manteve 70% vivo.
\nO \u00e1cido N-acetilneuram\u00ednico \u00e9 um dos \u00e1cidos salivares mais importantes nos organismos vivos, e a cadeia de a\u00e7\u00facar do \u00e1cido salivar est\u00e1 envolvida em muitos processos vitais. O \u00e1cido CMP-salivar promove a regenera\u00e7\u00e3o das c\u00e9lulas neuronais, e a modifica\u00e7\u00e3o da base do gene da sintetase do \u00e1cido CMP-salivar resultou em uma express\u00e3o altamente eficiente em E. coli, com a express\u00e3o da enzima representando 26,5% da prote\u00edna total e a atividade enzim\u00e1tica de 100 U\/L, que foi 850 vezes maior do que a da cepa inicial [4]. A enzima de desintoxica\u00e7\u00e3o de aflatoxina \u00e9 uma oxigenase, e o gene foi constru\u00eddo por tecnologia recombinante para ser expresso em fermenta\u00e7\u00e3o de alta densidade em Saccharomyces cerevisiae, e a enzima foi respons\u00e1vel por 56% da prote\u00edna total, e a quantidade de express\u00e3o atingiu 814,5 mg\/L [6]. O plasm\u00eddeo recombinante do gene de muta\u00e7\u00e3o da enzima foi introduzido em E. coli para amplificar e transferir para Saccharomyces cerevisiae, e uma biblioteca de muta\u00e7\u00f5es foi estabelecida, e a atividade enzim\u00e1tica do mutante A1773 foi aumentada em 5 vezes. O mutante A1242 apresentou um aumento de 3,5 vezes na resist\u00eancia a altas temperaturas. O mutante DS1474, com uma atividade enzim\u00e1tica espec\u00edfica de 56 U\/mg, e o mutante DS896, com uma atividade enzim\u00e1tica espec\u00edfica de 44 U\/mg [9], foram aprovados como produtos enzim\u00e1ticos para desintoxica\u00e7\u00e3o em ra\u00e7\u00f5es.<\/p>\n

A infec\u00e7\u00e3o pelo fungo Aspergillus fumigatus \u00e9 um problema dif\u00edcil para a sa\u00fade humana, o estudo sistem\u00e1tico do genoma do Aspergillus fumigatus, mais de 50 genes relacionados \u00e0 via de glicosila\u00e7\u00e3o foram clonados do Aspergillus fumigatus, quitinase, fosfomanano isomerase, O-manosiltransferase, \u03b1-1,4-N-acetilglucosaminiltransferase, \u03b1-glucosidase I e genes CMP-salivaril sintetase, o mecanismo de glicosila\u00e7\u00e3o f\u00fangica para entender, desenvolver drogas geneticamente modificadas e infec\u00e7\u00f5es antif\u00fangicas [6].<\/p>\n

A L-asparaginase tem um efeito terap\u00eautico claro sobre a leucemia, por meio da tecnologia de recombina\u00e7\u00e3o de DNA, o fragmento de anticorpo de cadeia \u00fanica espec\u00edfico da L-asparaginase e a enzima para construir uma prote\u00edna de fus\u00e3o para melhorar a estabilidade da enzima in vivo, a atividade da enzima de engenharia recombinante E. coli AS 1357 aumentou at\u00e9 228 U\/mL, o que \u00e9 compar\u00e1vel \u00e0 bact\u00e9ria selvagem mais de 50 vezes. O gene da esterase foi transferido para a E. coli pelo m\u00e9todo macrogen\u00f4mico, e a bact\u00e9ria de engenharia constru\u00edda melhorou o vigor, com a quantidade de express\u00e3o de 200 mg\/L, o vigor da enzima de at\u00e9 180 U\/mg, e a estabilidade t\u00e9rmica a 60 \u2103 foi melhorada em 144 e 196 vezes em compara\u00e7\u00e3o com a do tipo selvagem, e foi obtida uma nova esterase mutante degradadora de pesticidas poli\u00e9ster que poderia degradar clorpirif\u00f3s, deltametrina, deltametrina e flucitrinas [9].
\nA pectinase alcalina foi produzida por fermenta\u00e7\u00e3o de levedura Picher recombinante, e a maior produ\u00e7\u00e3o de enzima foi de 1.315 U\/mL em um fermentador de 1 t [8]. A atividade de pectinase da cultura de Aspergillus niger EIM-6 foi otimizada para 30.231 U\/mL [8,11]. O gene da Pseudomonas salicilato hidroxilase clonado em E. coli expressou duas enzimas degradadoras de naftaleno que degradam o \u00e1cido salic\u00edlico, o \u00e1cido acetilsalic\u00edlico, o \u00e1cido sulfossalic\u00edlico, o salicilalde\u00eddo, o m-nitrobenzalde\u00eddo, o \u00e1cido 5-clorossalic\u00edlico, o octanal e o o-nitrobenzalde\u00eddo [5].
\nOs \u00e9steres de organofosforados s\u00e3o uma classe de compostos altamente t\u00f3xicos usados como inseticidas, herbicidas ou agentes nervosos. A hidrolase de \u00e9ster de organofosfato de Pseudomonas aeruginosa foi clonada e expressa de forma recombinante em E. coli por muta\u00e7\u00e3o de amino\u00e1cidos, o que aumentou a capacidade de hidr\u00f3lise de \u00e9steres de organofosfato em cerca de 7.000 vezes [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