Aula de enzimas em conversão de biomassas Tema Xilanases Prof. Adriane M. F. Milagres Departamento de Biotecnologia - Escola de Engenharia de Lorena Universidade.

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1 Aula de enzimas em conversão de biomassas Tema Xilanases Prof. Adriane M. F. Milagres Departamento de Biotecnologia - Escola de Engenharia de Lorena Universidade de São Paulo – USP adriane@debiq.eel.usp.br

2 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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4 HEMICELULOSE  Composição: Compostas por: glicose, manose e galactose (hexoses) xilose e arabinose (pentoses) ácidos urônicos e desoxi-hexoses.

5 Estrutura química da Xilana Estrutura: Homo-polímero: cadeia principal formada por um tipo de açúcar. Exemplo: xilana, formada por xilose. Hetero-polímero: cadeia principal formada por mais de um açúcar Exemplo: glucomanana, formado por glicose e manose.

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7 GLUCURONOXILANA (hardwoods) ARABINOGLUCURONOXILANA (softwood)

8 GALACTOGLUCOMANANA (softwood)

9 ARABINOXILANA

10 XILOGLUCANA

11 beta-1,3-1,4-Glucana: associada com as microfibrilas de celulose na parede primária de gramíneas

12 Ligações entre a lignina e os carboidratos Ligação éster entre lignina e 4-O- metil-glucuronoxilana em pinos Ligação éter entre ferúlico e arabinose

13 Enzimas envolvidas na degradação da xilana

14 Penicillium simplicissimum Bacillus halodurans Bacillus circulans Trichoderma reesei Aspergillus niger (β/α)8 b-jelly roll Thermoascus aurantiacus

15 Características Bioquímicas -Termofilicas -alcalofílicas

16 REGULAÇÃO DA PRODUÇÃO Regulação da produção INDUÇÃO “REPRESSÃO CATABÓLICA”

17 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

18 Mecanismo de catálise da xilanase Retenção da configuração Inversão da configuração

19 Modo de ação de EXs 10/11 em glucuronoxilana EXs 10      -4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1- EXs 11  2  2 2     1  1  1 MeGlcA MeGlcA MeGlcA The shortest acidic fragments Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl* Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl* 2 2  EX 10  EX 11  1  1 MeGlcA  -xilosidase Mode of action of endo--1,4-xylanases of families10 and 11 on acidic xylooligosaccharides Katarına Kolenov´a, Maria Vrsansk´a, Peter Biely Journal of Biotechnology 121 (2006) 338–345

20 Modo de ação de GH10 EXs em glucuronoxilana e ácido aldouronico

21 Modo de ação de GH11 EXs em glucuronoxilana e acido aldouronico

22 Modo de ação de EXs 10/11 em Arabinoxilana Araf | EXs 10  (  )   (  )  (  ) 2 -4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1-4X. EXs 11  3 (  )  3 3 3    |  1  1  1  1 Araf Araf Araf Araf Fragmentos contendo L-Araf (Xyl  1-4)Xyl  1-4Xyl* Xyl  1-4Xyl  1-4Xyl  1- 4Xyl* 3 3  EX 10  EX 11  1  1 Araf Araf

23 Propriedades de xilanases das familias 10 e 11

24 Efeito de EX GH5 em oligossacarídeos neutros e ácidos visualizados por TLC MeGlcA 3 Xyl 4 MeGlcA 3 Xyl 5 Contrast to T. reesei EX5

25 Sites de clivagem de ácidos aldouronicos por EX GH5   

26 Modo de hidrólise de ácido aldourônico com EX GH5