Дослідження ґрунтових лаказ у ХХІ ст.: основні напрями та перспективи
Laccases (benzodiol: oxygen oxidoreductases, EC 1.10.3.2) belong to the so-called blue-copper oxidase family and are coppercontaining enzymes that are involved in oxidative processes by catalyzing the oxidation of various compounds with molecular oxygen, including o- and w-diphenols, aminophenols, p...
Збережено в:
| Дата: | 2019 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine
2019
|
| Онлайн доступ: | https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1534 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Plant Introduction |
Репозитарії
Plant Introduction| id |
oai:ojs2.plantintroduction.org:article-1534 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Plant Introduction |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| format |
Article |
| author |
Zakrasov, A.V. |
| spellingShingle |
Zakrasov, A.V. Дослідження ґрунтових лаказ у ХХІ ст.: основні напрями та перспективи |
| author_facet |
Zakrasov, A.V. |
| author_sort |
Zakrasov, A.V. |
| title |
Дослідження ґрунтових лаказ у ХХІ ст.: основні напрями та перспективи |
| title_short |
Дослідження ґрунтових лаказ у ХХІ ст.: основні напрями та перспективи |
| title_full |
Дослідження ґрунтових лаказ у ХХІ ст.: основні напрями та перспективи |
| title_fullStr |
Дослідження ґрунтових лаказ у ХХІ ст.: основні напрями та перспективи |
| title_full_unstemmed |
Дослідження ґрунтових лаказ у ХХІ ст.: основні напрями та перспективи |
| title_sort |
дослідження ґрунтових лаказ у ххі ст.: основні напрями та перспективи |
| title_alt |
Researches of soil laccases in the 21st century: main directions and prospects |
| description |
Laccases (benzodiol: oxygen oxidoreductases, EC 1.10.3.2) belong to the so-called blue-copper oxidase family and are coppercontaining enzymes that are involved in oxidative processes by catalyzing the oxidation of various compounds with molecular oxygen, including o- and w-diphenols, aminophenols, polyphenols, polyamines, aryl diamines, phenolic substructures of lignin, and also some inorganic ions. The physiological functions of laccases are diverse: participation in the formation of pigments and the formation of fruiting bodies of fungi, detoxification of phenols, catalysis of the oxidation of non-phenolic lignin units (C4-esterified) to radicals.
Laccase activity increases due to the introduction of Cu2+, Mg2+ and Na+, but is strongly inhibited by Fe2+, Ag+, l-cysteine, dithiothreitol and NaN3. In the lower soil layers, the activity of laccase shows a significant increase when supplied with mineral N, the addition of compost leads to increased activity in the surface layer.
The prospects for the practical use of oxidases increased after the discovery of the possibility of enhancing their action using redox mediators, which are substrates of these enzymes, during the oxidation of which highly redox potential and chemically active products are formed. Biocatalytic systems created by nano-technologies (bacterial nanocellulose, carbon nanotubes, magnetic nanoflowers etc.) increase the reaction efficiency by increasing the surface area and loading capacity, and reducing the mass transfer resistance. The effectiveness of immobilization is highly dependent on the process conditions, the properties of the enzyme and the material of the carrier. In particular, a clear correlation was established between the redox potential of the substrate and the efficiency of homogeneous catalysis.
Of particular note is the effect of laccase on soil emissions of CO2 and other greenhouse gases. Participating in the polymerization of soluble phenols, they thereby contribute to humification, forming stable humic fractions that bind soil carbon.
The data presented indicate that soil laccase is an important factor in the functionality of soil, but they need to be studied in more detail in order to understand the mechanisms that regulate their activity. |
| publisher |
M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2019 |
| url |
https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1534 |
| work_keys_str_mv |
AT zakrasovav researchesofsoillaccasesinthe21stcenturymaindirectionsandprospects AT zakrasovav doslídžennâgruntovihlakazuhhístosnovnínaprâmitaperspektivi |
| first_indexed |
2024-09-01T18:10:52Z |
| last_indexed |
2024-09-01T18:10:52Z |
| _version_ |
1809018259974914048 |
| spelling |
oai:ojs2.plantintroduction.org:article-15342019-12-14T18:51:01Z Researches of soil laccases in the 21st century: main directions and prospects Дослідження ґрунтових лаказ у ХХІ ст.: основні напрями та перспективи Zakrasov, A.V. Laccases (benzodiol: oxygen oxidoreductases, EC 1.10.3.2) belong to the so-called blue-copper oxidase family and are coppercontaining enzymes that are involved in oxidative processes by catalyzing the oxidation of various compounds with molecular oxygen, including o- and w-diphenols, aminophenols, polyphenols, polyamines, aryl diamines, phenolic substructures of lignin, and also some inorganic ions. The physiological functions of laccases are diverse: participation in the formation of pigments and the formation of fruiting bodies of fungi, detoxification of phenols, catalysis of the oxidation of non-phenolic lignin units (C4-esterified) to radicals. Laccase activity increases due to the introduction of Cu2+, Mg2+ and Na+, but is strongly inhibited by Fe2+, Ag+, l-cysteine, dithiothreitol and NaN3. In the lower soil layers, the activity of laccase shows a significant increase when supplied with mineral N, the addition of compost leads to increased activity in the surface layer. The prospects for the practical use of oxidases increased after the discovery of the possibility of enhancing their action using redox mediators, which are substrates of these enzymes, during the oxidation of which highly redox potential and chemically active products are formed. Biocatalytic systems created by nano-technologies (bacterial nanocellulose, carbon nanotubes, magnetic nanoflowers etc.) increase the reaction efficiency by increasing the surface area and loading capacity, and reducing the mass transfer resistance. The effectiveness of immobilization is highly dependent on the process conditions, the properties of the enzyme and the material of the carrier. In particular, a clear correlation was established between the redox potential of the substrate and the efficiency of homogeneous catalysis. Of particular note is the effect of laccase on soil emissions of CO2 and other greenhouse gases. Participating in the polymerization of soluble phenols, they thereby contribute to humification, forming stable humic fractions that bind soil carbon. The data presented indicate that soil laccase is an important factor in the functionality of soil, but they need to be studied in more detail in order to understand the mechanisms that regulate their activity. Лакази належать до синьо-мідних оксидаз, будучи Cu-вмісними ферментами, котрі каталізують окиснення сполук молекулярним киснем, зокрема о- і w-дифеноли, амінофеноли, поліфеноли, поліаміни, арилдіаміни, фенольні підструктури лігніну та деякі неорганічні іони. Фізіологічні функції лаказ різноманітні: участь у формуванні пігментів і створенні плодових тіл грибів, детоксикація фенолів, каталіз окиснення нефенольних лігнінових одиниць (С4-етерифікова них) до радикалів. Активність лаказ значно зростає за рахунок введення Cu2+, Mg2+ і Na+, але сильно інгібується Fe2+, Ag+, l-цистеїном, дітіотреїтолом та NaNО3. У нижніх шарах ґрунту активність лакази значно збільшується при постачанні мінерального азоту. Додавання компосту спричиняє підвищену активність у поверхневому шарі. Перспективи практичного застосування оксидаз розширилися після відкриття можливості посилення їх дії з використанням редокс-медіаторів, котрі являють собою субстрати цих ферментів, у процесі окиснення яких утворюються високо-редокс-потенційні та хімічно активні продукти. Біокаталітичні системи, створені шляхом нанотехнологій (бактеріальна наноцелюлоза, вуглецеві нанотрубки, магнітні нанобукети тощо), підвищують ефективність реакції завдяки збільшенню поверхні та завантажувальної здатності та зменшенню опору масо-переносу. Ефективність іммобілізації значною мірою залежить від умов процесу, властивостей ферменту та матеріалу носія. Зокрема встановлено чітку кореляцію між редокспотенціалом субстрату та ефективністю гомогенного каталізу. На окрему увагу заслуговує вплив лакази на ґрунтову емісію СО2 та інших парникових газів. Беручи участь у полі меризації розчинних фенолів, вони сприяють гуміфікації, створюючи стійкі гумінові фракції, які зв’язують ґрунтовий вуглець. Наведені дані свідчать про те, що ґрунтові лакази – важливий чинник функціональності ґрунту, але необхідно провести додаткові дослідження, щоб зрозуміти механізми, котрі регулюють їх діяльність. M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 2019-12-01 Article Article application/pdf https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1534 10.5281/zenodo.3566632 Plant Introduction; Vol 84 (2019); 89-96 Інтродукція Рослин; Том 84 (2019); 89-96 2663-290X 1605-6574 10.5281/zenodo.3572674 en https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/1534/1477 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |