El componente de celulosa de la planta es un polímero extremadamente resistente e insoluble en agua que es difícil de descomponer. Esto hace que el uso eficiente y sostenible de la biomasa vegetal en las biorrefinerías sea más difícil ". Solo cuando existen enfoques sostenibles y rentables para elLa degradación de la celulosa comenzará a producir combustibles, productos químicos y materiales a gran escala a partir de biomasa vegetal ", explica Bernd Nidetzky, biotecnólogo y director del Instituto de Biotecnología e Ingeniería Bioquímica de TU Graz.
degradación de la celulosa en la naturaleza
En la naturaleza, la descomposición biológica de la celulosa se produce a través de celulasas o celulosomas. Las celulasas son enzimas que difieren en su especificidad y modo de acción y están involucradas sinérgicamente en la degradación de la celulosa de plantas leñosas como árboles o arbustos. Aunque son individualeslas celulasas pueden ubicarse muy cerca unas de otras, son unidades individuales, físicamente independientes. Un celulosoma, por otro lado, es un complejo proteico, una colección ordenada e interconectada físicamente de enzimas necesarias para la degradación de la celulosa.
Bernd Nidetzky y su equipo se propusieron la tarea de comprender y visualizar mejor los celulosomas como nanomáquinas biológicas esencialmente degradantes de la celulosa. Los investigadores ahora han dado un paso decisivo hacia este objetivo en un proyecto respaldado por el Fondo de Ciencia de Austria FWF.capaz de visualizar un celulosoma a nivel de molécula única durante la degradación de la celulosa por medio de microscopía de fuerza atómica de lapso de tiempo y así obtener información sobre su modo de operación. Los resultados han sido publicados en la revista Ciencia Central de ACS .
Nanomachines en el trabajo
En términos concretos, los investigadores documentan la degradación de la celulosa usando un celulosoma de la bacteria Clostridium thermocellum. Se demuestra que el celulosoma se adapta dinámicamente a las diferentes condiciones de la superficie de la celulosa ". Cuando se une a la celulosa, el celulosoma cambia a alargado, incluso las formas en forma de hilo y las transforma dinámicamente en una escala de tiempo de menos de un minuto de acuerdo con los requisitos de la superficie de celulosa atacada. En comparación con las celulasas, que separan el material al deslizarse a lo largo de superficies de celulosa cristalina, los celulosomas permanecen unidos localmente durante minutos yeliminar el material subyacente. La consiguiente rugosidad de la superficie conduce a una degradación eficiente de los nanocristales de celulosa ", explica Bernd Nidetzky.
Perspectivas para biorrefinerías
"Nuestros análisis demuestran que los celulosomas son extremadamente eficientes para descomponer la celulosa. Por lo tanto, podrían desempeñar un papel central en el desarrollo de nuevos enfoques para las biorrefinerías", enfatizó Nidetzky. Al explotar los diferentes mecanismos de acción de los complejos enzimáticos en forma deComo la celulosoma y las enzimas libres, la degradación de la celulosa puede llevarse a cabo más rápidamente, de manera más completa y con un menor requerimiento de enzimas..
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tecnología de Graz . Original escrito por Susanne Eigner. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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