Documents
Resources
Learning Center
Upload
Plans & pricing Sign in
Sign Out

Introduction to the Fungi

VIEWS: 9 PAGES: 42

									   FUNGAL
  ENZİMLER


Yrd.Doç.Dr. Numan YILDIRIM
     Tunceli Üniversitesi
    Mühendislik Fakültesi
  Çevre Mühendisliği Bölümü
Canlıların sınıflandırılması ve Fungusların sistematikteki yeri
               Bu iki
           fotoğraftaki
          aynı şey nedir.



Fungus.
 Hif:
Misel:
Fungal hif yapıları
              Mikorizal ilişki
   “myco” = fungus ve “rhiza” = kök
   Funfuslarla bitki kökleri
    arasındaki simbiyotik ilişki
   Ektomikoriza ve endomiloriza
    gibi farklı iki tipi mevcuttur
       Mikorizal ilişkinin yararı
Fungus  bitki kökleri
için gerekli olan su ve
besin varlığını arttırır.

Ekosistemdeki
stabilitesini arttırır

Bitkinin   verimliliğini
arttırır.
                            sol: Mikorizal fungus
                            bulundurmayan
                            sağ: Mikorizal fungus bulunduran
Odun bileşenleri parçalanmayınca
      ne meydana gelir?
              Funguslar önemli
              parçalayıcılardır
Funguslar lignini en etkin bir şekilde parçalayan
tek mikroorganizmalardır.




Funguslar lignin, selüloz ve
hemiselülozu parçalayarak
global karbon döngüsüne
büyük katkıda bulunur.
Funguslar tarafından üretilen penisilin bakteri
 hücre duvar sentezini inhibe ederek patojen
bakterilerin ortadan kaldırılmasında kullanılır.
Enzimler protein yapısında olduklarından
ortamın sıcaklığından etkilenirler. 0 0C ta
enzimler çalışmaz, aktif değildir.
Enzimlerin en iyi çalıştığı sıcaklık vücut
sıcaklığıdır. ( 30-37 0C ) Optimum
sıcaklıktan sonraki artışlar hızı yavaşlatır.
55 0C tan sonrada enzim çalışması
durur. Yüksek sıcaklıkta enzimin yapısı
bozulurken, düşük sıcaklıkta bozulmaz.
Enzimler genellikle nötr pH’da
(pH=7) çalışırlar. Ancak her
enzimin kendine özel bir pH aralığı
vardır. Örneğin: Sindirim
sisteminde, ağızda işgören
enzimler nötr (pH=7), midedekiler
asidik (pH=2), bağırsaktakiler
bazik (pH=8.5) ortamda çalışırlar.
Ortamda yeterli substrat varsa, enzim Tepkime Hızı
miktarı arttıkça tepkime hızı da artar.




                                       Enzim Yoğunluğu
4. Substrat Yoğunluğu :
                                         Tepkime Hızı
 Ortamda enzim miktarı sabit ise
 substrat eklendikçe tepkime hızı da
 bir süre artar daha sonra sabitleşir.
 Çünkü hızın maximum olduğu
 noktada tüm enzimler substrata
 doymuş ve çalışıyor durumdadır.

                                         Substrat yoğunluğu
5. Substrat Yüzeyi :
  Enzimler etkiye substratın dış
                                        Tepkime Hızı
  yüzeyinden başladığı için, substrat
  yüzeyi ne kadar geniş olursa
  tepkime hızı o kadar artar. Bundan
  dolayı, ağızda iyice çiğnenen
  besinlerin sindirimi daha kolay
  gerçekleşir.
                                        Substrat yüzeyi
6. Su :
  Enzimler sulu ortamda çalışırlar.
  Enzimlerin çalışması en az %15 sulu ortamda
  gerçekleşir.
  Tohumların içindeki nem miktarı %5 olduğu
  için kuru ortamlarda çimlenme
  gerçekleşemez.
                                      Reaksiyon Hızı
7. Aktivatör Maddeler :
                                       Enzim + Aktivatör
 Enzimlerin çalışmasını hızlandıran
                                                   Enzim
 maddelerdir. Vitaminler ve bazı
 mineraller bu şekildedir.
                                           Enzim + İnhibitör
8. İnhibitör Maddeler :
 Enzimlerin çalışmasını durduran,
 engelleyen, azaltan maddelerdir.
                                                   Zaman
 Bazı antibiyotikler, civa, kurşun,
 siyanür gibi zehirler.
Beyaz Çürükçül Funguslar

     Beyaz çürükçül funguslar; Basidiomycetes sınıfına dahil olup,
  odunun bileşenlerini parçalar ve odunda beyaz renkli bir kalıntı
  oluşmasına neden olurlar. Doğal şartlar altında ölü yada canlı
  odun üzerinde lignini etkin bir şekilde yıktığı ifade edilen
  canlıların    sadece   beyaz   çürükçül    funguslar    olduğu   rapor
  edilmiştir.

        Beyaz çürükçül fungusların, odunda bulunan protein ve
  karbonhidratlardaki azot ve karbon kaynaklarına daha kolay
  erişebilmek için lignini yıktıkları ifade edilmiştir.
            Lignolitik Enzim Sitemleri

   Lignin    yıkımının,   lignolitik    enzimlerin    birlikte    hareketiyle
gerçekleştirildiği   düşünülmektedir.     Liginin    yıkımına    katılan   ana
ekstraselüler enzimler, hem gurubu içeren lignin peroksidaz (Ligninaz,
Lip, E.C 1.11.1.14), mangan peroksidaz (MnP, E.C 1.11.1.13) ve bakır içeren
lakkaz (benzenediol:oksijen oksidoredüktaz, E.C 1.10.3.2)’dır.

     Lignin yıkan enzimler, ligninin aromatik yapıları üzerinde farklı
oksidatif reaksiyonlara katılan, substrat spesifitesi geniş olan enzimler
olarak bilinmektedirler. Yıkım sonrası oluşan düşük moleküler ağırlıklı
bileşikler, daha ileriki hücresel solunuma katılmaları için hücre içerisine
kolayca taşınabilmektedir.
           Fungal Enzimler
1.   Lakkaz
2.   Mangan Peroksidaz (MnP)
3.   Lignin Peroksidaz (LİP)
4.   Selülaz
5.   Ksilenaz
6.   Amilaz
7.   Proteaz
8.   Lipaz
                  Lakkaz
   (Benzenediol:oksijen oksidoredüktaz)
              E.C 1.10.3.2
  Lakkaz; Çoklu bakır fenoloksidazdır, fenolik bileşikleri fenoksil radikallerine
oksitlerler, ABTS (2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazolin-6-sulfonic acid) veya 1-
hydroxybenzotriazole gibi mediatörlerin varlığında fenolik olmayan bileşikleri de
oksitleme yeteneğindedir.

    Lakkaz ilk olarak bitkilerden izole edilmiştir. Ancak bazı bakteri ve
funguslarda da mevcuttur. Bitkilerdeki lakkazlar polimerizasyon reaksiyonlarında
ligninin şekillenmesine katılırlar, fungal lakkaz ise lignin yıkımı, sporulasyon,
pigment üretimi, şapka oluşumu ve bitki patojenezisi gibi süreçlere katkıda
bulunurlar. Bakteriyel lakkazların melanin üretimine ve spor ceketin dirençliliğine
katkıda bulunduğu ifade edilmiştir.
               Lakkaz
(Benzenediol:oksijen oksidoredüktaz)
           E.C 1.10.3.2
  Lakkazlar tipik olarak 3 farklı tipte 4 bakır atomu içerir.
Farklı bakır domainlerinin varlığı lakkazın katalitik aktivitesi için
oldukça önemlidir. Birincil elektron alıcı olarak görev alan Tip-1
bakır, 2 histidin ve bir sisteine bağlıdır. Tip-1 bakır elektronları
redükleyici fenolik substrattan alır ve bu elektronları Tip-2 ve
Tip-3 bakır bölgelerindeki trinükleer merkeze taşır. Trinükleer
merkez 8 histidin kısımlarıyla düzenlenmiştir ve moleküler
oksijenin bağlanma bölgesidir. Oksijen atomu suya redüklenmek
için Tip-1 bakırdan elektronları alır.
                 Lakkaz
  (Benzenediol:oksijen oksidoredüktaz)
             E.C 1.10.3.2
      Lakkaz, Lignin peroksidaz ve mangan peroksidaz gibi diğer
lignolitik fungal enzimlerle birlikte işlev görerek lignini oksitler.
Lakkaz fenolik bileşiklerin fenolik hidroksil guruplarını O2 ile
fenoksi radikallerine oksitleyen bir enzimdir. Bu gerçekleşen
reaksiyon esnasında O2 suya redüklenir, oluşan fenoksi radikalleri
ise    enzimatik   olmayan   bir   reaksiyon   ile   ligninin   yıkımını
gerçekleştirir.
         LAKKAZIN TEKSTiLDE
         KULLANIM ALANLARI
   Lakkaz, tekstil sanayinde tekstil atık sularının
    renksizlestirilmesinin yanı sıra tekstillerin
    ağartılmasında,     kaynatılmasında,      denim
    yıkamada      ve     hatta    boyarmaddelerin
    sentezinde de kullanılmaktadır
   Novozyme (Novo Nordisk, Danimarka) 1996’da
    denim terbiyesinde lakkaz enziminin
    endustriyel
    uygulamasını baslatmıstır.
   Lakkazlar, selulozik liflerde bulunan yağlar, mumlar,
    pektinler, proteinler ve pigmentler gibi doğal
    renklendirici maddelerin uzaklastırılması ve bu sayede
    boyama, baskı ve bitim gibi islemlere hazırlanması
    amacıyla kullanılmaktadır.
   Kaynatma islemleri, cesitli kimyasal maddelerle
    yapılmakta ve cevresel acıdan kirlilik olusturmaktadır.
    Bu nedenle daha ekolojik bir proses olan enzimatik
    kaynatma tercih edilmektedir. Enzimatik kaynatma
    islemlerinde daha cok pektinaz kullanılmakta olup
    ksilanaz, proteaz, lakkaz, lipaz ve selulaz gibi
    enzimlerle de denemeler yapılmıstır.
      Lakkaz Tekstil Atık Sularının
        Biyolojik Parcalanması ve
     Renksizlestirilmesinde Kullanımı
   Azo, trifenil metan ve ftalosiyanin gibi farklı
    kromofor grupların varlığı, boyarmaddelerin
    yapısal cesitliliğini sağlamaktadır. Gorsel etki
    ve kimyasal oksijen ihtiyacı (COD) acısından
    yan etkilerinin yanı sıra coğu sentetik
    boyarmaddeler,        toksik,  kanserojen     ve
    genotoksik etkiler de gostermektedir. Mevcut
    atık su sistemleri ise, bu tip atıklardan inatcı
    boyarmaddeleri ve diğer organik kalıntıları
    tamamen           uzaklastırmakta       yetersiz
    kalmaktadırlar
         Lignin Peroksidaz
    (Ligninaz, Lip) E.C 1.11.1.14 )
   LiP, 38-47 kDa moleküler ağırlığa ve asidik izoelektrik
    noktaya sahip, N-glikozlanmış bir glikoprotein yapıda
    hücre     dışı   enzimdir.     LiP,   oksidatif    lignin
    depolimerizasyonunu          elektron       transferiyle
    gerçekleştirebilen hidrojen peroksit bağımlı bir
    peroksidazdır.     Aktif    bölgesinde     tekli   ferik
    protoporfirin hem gurubu bulunan ve klasik
    peroksidazlar gibi çalışan bir peroksidazdır. LiP ayrıca
    fenol içermeyen, elektron yönünden zengin aromatik
    lignin     modelli     bileşiklerinde     oksidasyonunu
    katalizleyebilmektedir Lignin peroksidaz ilk kez,
    Phanerochaete chrysosporium’un azotça sınırlanmış
    besi yerimde üretilmesi neticesinde bu fungusun
    ekstraselüler ortamında keşfedilmiştir.
       Lignin Peroksidaz
(Ligninaz,Lip) E.C 1.11.1.14 )
   Lignin peroksidazlar, yaklaşık moleküler
    ağırlıkları 40 kDa olan monomerik
    hemoproteinlerdir. LiP’ler ve klasik
    peroksidazlar arasındaki en önemli
    farklılık LiP’lerin elektron sağlayan
    bileşiklerin varlığında aromatik halkaları
    oksitleyebilmesidir. Buna karşın klasik
    peroksidazlar sadece güçlü bir şekilde
    aktive edilmiş aromatik substratlar
    üzerinde etki gösterebilirler
       Lignin Peroksidaz
(Ligninaz, Lip) E.C 1.11.1.14 )
   Lip’lerin sahip olduğu temel iki özellik onların
    bu sıra dışı aktivitelerini sağlamaktadır.
    Birincisi, porfirin halkadaki demirin klasik
    peroksidazlarınkinden daha elektro-defficient
    oluşudur ki bu durum LiP’i oldukça güçlü bir
    oksidan yapar. İkincisi, bir izoenzim LiPA’da
    bulunan bir triptofan residüsü olan trp-171
    enzim yüzeyinde yerleşmiş durumdadır. Bu
    ikinci özellik LiP’in lignin benzeri substratları
    oksitlemesini mümkün kılar. Lignin yıkan
    peroksidazlar, iki alt domaine sahip, 11-12 α
    heliksten oluşmuş globular proteinlerdir
Lignonlitik Peroksidazların Genel Moleküler Yapısı (Martinez, 2002)
             Mangan Peroksidaz
            (MnP) EC. 1.11.1.13
   Neredeyse tüm beyaz çürükçül funguslar tarafından
    en yaygın şekilde üretilen lignolitik peroksidaz,
    mangan peroksidazdır. Bunlar demir (Fe) içeren hem
    prostetik gurubu bulunduran ve şeker gurupları içeren
    glikoproteinlerdir. Mangan peroksidaz yaklaşık olarak
    20 yıl kadar önce ilk olarak Phanerochaete
    chrysosporium’da keşfedilmiştir. Mangan peroksidazın
    üretimi belli Basidiomycete sınıfı Funguslarla sınırlıdır
    ve şimdiye kadar hiçbir bakteri, maya ve küf
    tarafından üretildiği tespit edilmemiştir. Mangan
    peroksidaz Mn2+ iyonunu Mn3+ iyonuna H2O2 bağımlı
    bir şekilde oksitleyerek fenolik yapıdaki lignin ve
    benzeri diğer yapıları1 e- kopararak onları özgün
    olmayan şekilde oksitler.
             Mangan Peroksidaz
            (MnP) EC. 1.11.1.13
   Mangan peroksidazın molekül ağırlığı 32-62.5 kDa
    aralığında olmakla birlikte bir çok saflaştırılan MnP’nin
    moleküler ağırlığının yaklaşık 45 kDa olduğu
    görülmüştür. MnP’ler çoğunlukla bir çok izoform
    şeklinde üretilir ve bu izoformlar farklı izoelektrik
    noktalara sahiptirler (pI 3-4) Mangan peroksidaz,
    indirgen substratı ile kompleks oluşturması için
    Mn+2’yi tercih eden bir enzimdir. Şelat oluşturmuş
    Mn+3 düşük moleküler ağırlıklı oldukça reaktif, difüze
    olabilen bir redoks mediatörü olarak davranır. Oluşan
    Mn+3’ü stabil hale getirmek için fungus tarafından
    üretilen bir organik şelatör olan dicarboxylic acid
    gereklidir.
            Mangan Peroksidaz
           (MnP) EC. 1.11.1.13
   Mn+3 tarafından gerçekleştirilen oksidatif reaksiyon,
    çeşitli fenolik substratlardan, karboksilik asitlerden
    ve doymamış yağlardan radikaller oluşmasına neden
    olur. Bu durum sonrası ligninin fenolik yapılarında
    fenoksi radikal ara ürünleri oluşur. Oluşan bu
    radikaller demethoxylation, quinon oluşumu ve Cα-Cβ
    kırılması gibi çeşitli olaylar gerçekleşir. MnP,
    gerçekleşebilecek olan lipid tabanlı peroksidasyon
    reaksiyonları sonrası çok daha rekalsitrant özellikteki
    fenolik olmayan yapılarıda oksitleyebilir. Şelatlayıcı
    organik asit ve doymamış yağların varlığında fungal
    MnPler in vitro şartlarda sentetik lignini mineralize
    edebilirler
 Mangan Peroksidaz
(MnP) EC. 1.11.1.13




Mangan Peroksidazın Katalitik Döngüsü (Hofrichter, 2002)
            Mangan Peroksidaz
           (MnP) EC. 1.11.1.13
   MnP tekstil boyaları gibi yıkımı güç ksenobiyotikler ile
    doğal substratı olan lignini depolimerize ve okside
    edebilir. Lignin peroksidaz tarafından kullanılan
    indirgen substrat türleri mangan peroksidazın
    substratından    biraz farklılık      gösterir.  Lignin
    peroksidaz için bir bileşiğin substrat olup olmadığını
    belirlemede iki faktör önemlidir.; birincisi molekülün
    büyüklüğü ikincisi de redoks potansiyelidir. Lignin
    peroksidazın diğer peroksidazlardan daha yüksek
    redoks potansiyeline sahip olması bu enzimi
    poliaromatik hidrokarbonlar için (PAH) iyi bir
    yükseltgen yapar. Lignin peroksidazda indirgen
    substratın bağlanma bölgesi tam olarak doğrulanmamış
    olması   lignin   gibi   büyük     moleküllerle   lignin
    peroksidazın kinetik parametrelerini belirlemenin
    oldukça zor olmasına sebep olur

								
To top