Aula de enzimas em conversão de biomassas Tema Xilanases Prof. Adriane M. F. Milagres Departamento...
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Aula de enzimas em conversão de biomassas
Tema Xilanases
Prof. Adriane M. F. MilagresDepartamento de Biotecnologia - Escola de Engenharia de Lorena
Universidade de São Paulo – [email protected]
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1. Diferença na composição
2. Grau de polimerização (GP)
Celulose: GP varia de 2000 a 15000
Hemicelulose: GP varia de 100 a 200
Diferenças entre celulose e hemicelulose
Composição química de algumas biomassas
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HEMICELULOSEHEMICELULOSE
Composição:
Compostas por: glicose, manose e galactose (hexoses) xilose e arabinose (pentoses) ácidos urônicos e desoxi-hexoses.
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Estrutura química da XilanaEstrutura:
Homo-polímero: cadeia principal formada por um tipo de açúcar.Exemplo: xilana, formada por xilose.
Hetero-polímero: cadeia principal formada por mais de um açúcarExemplo: glucomanana, formado por glicose e manose.
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GLUCURONOXILANA (hardwoods)
ARABINOGLUCURONOXILANA (softwood)
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GALACTOGLUCOMANANA (softwood)
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ARABINOXILANA
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XILOGLUCANA
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beta-1,3-1,4-Glucana: associada com as microfibrilas de celulose
na parede primária de gramíneas
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Ligações entre a lignina e os carboidratos
Ligação éster entre lignina e 4-O-metil-glucuronoxilana em pinos
Ligação éter entre ferúlico e arabinose
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Enzimas envolvidas na degradação da xilana
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Penicillium simplicissimum
Bacillus halodurans Bacillus circulans
Trichoderma reesei
Aspergillus niger
(β/α)8 b-jelly roll
Thermoascus aurantiacus
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Características Bioquímicas
-Termofilicas-alcalofílicas
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REGULAÇÃO DA PRODUÇÃOREGULAÇÃO DA PRODUÇÃO
Regulação da produção INDUÇÃO“REPRESSÃO CATABÓLICA”
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B) Xilanases “constitutivas” degradam xilana a oligossacarídeos que induzem xilanase
A) Níveis baixos de enzimas são induzidas por xilose. A ação da enzimas em xilana produz oligossacarídeos, que induz mais xilanase
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Mecanismo de catálise da xilanase
Retenção da configuração Inversão da configuração
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Modo de ação de EXs 10/11 em glucuronoxilanaModo de ação de EXs 10/11 em glucuronoxilana
EXs 10 -4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-EXs 11 2 2 2
1 1 1
MeGlcA MeGlcA MeGlcA
The shortest acidic fragments Xyl1-4Xyl1-4Xyl* Xyl 1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl* 2 2 EX 10 EX 11 1 1MeGlcA MeGlcA
-xilosidase
Mode of action of endo--1,4-xylanases of families10 and 11 on acidic xylooligosaccharidesKatarına Kolenov´a , Maria Vrsansk´a, Peter Biely Journal of Biotechnology 121 (2006) 338–345
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Modo de ação de GH10 EXs em Modo de ação de GH10 EXs em glucuronoxilana e ácido aldouronicoglucuronoxilana e ácido aldouronico
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Modo de ação de GH11 EXs em Modo de ação de GH11 EXs em glucuronoxilana e acido aldouronicoglucuronoxilana e acido aldouronico
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Modo de ação de EXs 10/11 em ArabinoxilanaModo de ação de EXs 10/11 em Arabinoxilana Araf |EXs 10 () () () 2 -4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4X.EXs 11 3 () 3 3 3
| 1 1 1 1
Araf Araf Araf Araf
Fragmentos contendo L-Araf (Xyl1-4)Xyl1-4Xyl* Xyl1-4Xyl1-4Xyl1- 4Xyl* 3 3 EX 10 EX 11 1 1 Araf Araf
OOH
OHHO
OO
OHHOO
O
OHO
HO
OOH
OHHO
OO
OHHOO
O
OH
O
MeGlcA
ArafO
O
OHHO
HO
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Propriedades de xilanases das familias 10 e 11
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Efeito de EX GH5 em oligossacarídeos neutros e Efeito de EX GH5 em oligossacarídeos neutros e ácidos visualizados por TLCácidos visualizados por TLC
MeGlcA3Xyl4
MeGlcA3Xyl5
Contrast to T. reesei EX5
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Sites de clivagem de ácidos aldouronicos por EX Sites de clivagem de ácidos aldouronicos por EX GH5GH5
1MeGlcA
2Xyl1-4Xyl1-4Xyl
1MeGlcA
2Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl
1MeGlcA
2Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl
GH-5 EX
GH-5 EX
GH-5 EX
1MeGlcA
2Xyl1-4XylXyl +
Xyl +
Xyl +
1MeGlcA
2Xyl1-4Xyl1-4Xyl
1MeGlcA
2Xyl1-4Xyl1-4Xyl1-4Xyl
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Modo de hidrólise de ácido aldourônico comModo de hidrólise de ácido aldourônico com EX GH5 EX GH5
MeGlcA |
Xyl-Xyl-Xyl
-3 -2 -1 +1 +2
MeGlcA |
Xyl-Xyl-Xyl-Xyl
-4 -3 -2 -1 +1 +2
MeGlcA |
Xyl-Xyl-Xyl-Xyl-Xyl
-4 -3 -2 -1 +1 +2
A B C