Catalytic Decomposition of Cellulose Under Biological Conditions

Halliwell, G.

doi:10.1042/bj0950035

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“…12,81 Contudo, embora diversas funções tenham sido atribuídas ao ácido oxálico durante a biodegradação da madeira por fungos de decomposição branca e parda, ainda não se sabe ao certo como sua concentração é regulada no ambiente próximo à hifa fúngica. 82,83 Em 1965, Halliwell observou que o radical hidroxila, ou um agente oxidante similar, gerado pela reação de Fenton era destrutivo à celulose, e foi o primeiro a propor a existência de um sistema celulolítico não enzimático envolvendo ferro e peróxido durante a biodegradação da madeira. 82 Subsequentemente, Koenigs demonstrou que celulose na madeira pode ser despolimerizada pelos reagentes de Fenton (Fe 2+ + H 2 O 2 ), que fungos de decomposição parda produzem peróxido de hidrogênio extracelular e que a madeira contém ferro suficiente para suportar a hipótese de Halliwell.…”

Section: áCido Oxálicounclassified

“…82,83 Em 1965, Halliwell observou que o radical hidroxila, ou um agente oxidante similar, gerado pela reação de Fenton era destrutivo à celulose, e foi o primeiro a propor a existência de um sistema celulolítico não enzimático envolvendo ferro e peróxido durante a biodegradação da madeira. 82 Subsequentemente, Koenigs demonstrou que celulose na madeira pode ser despolimerizada pelos reagentes de Fenton (Fe 2+ + H 2 O 2 ), que fungos de decomposição parda produzem peróxido de hidrogênio extracelular e que a madeira contém ferro suficiente para suportar a hipótese de Halliwell. [82][83][84][85][86][87] Vários outros trabalhos da época também sugeriram a participação da reação de Fenton durante a biodegradação da madeira, após demonstrarem a similaridade entre a celulose degradada pela reação de Fenton e por fungos de decomposição parda.…”

Section: áCido Oxálicounclassified

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Relevância de compostos de baixa massa molar produzidos por fungos e envolvidos na biodegradação da madeira

Arantes¹,

Milagres²

2009

Quím. Nova

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Recebido em 16/7/08; aceito em 27/1/09; publicado na web em 3/7/09 RELEVANCE OF LOW MOLECULAR WEIGHT COMPOUNDS PRODUCED BY FUNGI AND INVOLVED IN WOOD BIODEGRADATION. Over the last decade, evidences have been shown that the wood biodegradation by fungi is not only a result of the action of their enzymatic machinery but also of various low molecular weight non-enzymatic compounds, especially in fungi that promote brown and white decay, which in nature are the major wood decaying microorganisms. The present review focuses on the recent theories involving these low molecular weight compounds that act direct or synergistically with lignocellulolytic enzymes to attack the wood main macromolecular constituents, their relevance as potential degradative systems, in the overall wood biodegradation, and also outlines their potential biotechnological applications.Keywords: wood biodegradation; enzymes; low molecular weight compounds.A biodegradação de materiais lignocelulósicos, como a madeira, é um processo natural de reciclagem de matéria orgânica e o entendimento deste processo contribui com a compreensão do ciclo natural do carbono, que tem início na biossíntese dos seus constituintes a partir de H 2 O, CO 2 e energia solar e termina com a mineralização destes constituintes e liberação de CO 2 e H 2 O, em decorrência da decomposição causada principalmente por fungos.Por muito tempo o processo de biodegradação foi foco de muitos estudos devido à grande quantidade de madeira e produtos à base de madeira, que são danificados por ação de fungos, e devido à necessidade do desenvolvimento de métodos de prevenção à biodegradação menos ofensivos ao meio ambiente. Atualmente, os fungos degradadores de madeira e/ou seus sistemas degradativos têm sido intensivamente estudados em razão do elevado potencial de utilização em aplicações biotecnológicas, como na biodegradação de compostos xenobióticos, 1-3 biorremediação de solos, 1,4,5 biopolpação da madeira 6,7 e biobranqueamento de polpas celulósicas. [8][9][10] Uma vez que o desenvolvimento e a eficácia destes métodos/processos dependem principalmente do conhecimento dos mecanismos químicos e bioquímicos envolvidos na biodegradação dos constituintes da madeira, o entendimento destes mecanismos certamente irá contribuir para o desenvolvimento de novas aplicações, assim como para a melhoria das já existentes.Apesar do considerável conhecimento adquirido nas últimas dé-cadas a respeito da enzimologia da biodegradação dos constituintes da madeira, até os dias de hoje não se conhecem os mecanismos químicos e bioquímicos exatos empregados pelos fungos durante este processo. Contudo, sabe-se que o processo de biodegradação da madeira por fungos não pode ser explicado unicamente com base na ação das diversas enzimas lignocelulolíticas por eles secretadas. Dentro dessa abordagem, pesquisas recentes têm indicado uma participação expressiva de compostos de baixa massa molar (CBMM). 11,12Neste sentido, esta revisão tem como objetivo principal agrupar as diferentes teorias envolvendo CBMM produ...

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Section: áCido Oxálicounclassified

Relevância de compostos de baixa massa molar produzidos por fungos e envolvidos na biodegradação da madeira

Arantes¹,

Milagres²

2009

Quím. Nova

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“…According to the mechanism described by Fenton (1894), a redox reaction proceeds between hydrogen peroxide and ferrous ions, resulting in highly oxidative hydroxyl radicals with a redox potential of +2180 mV for the oneelectron reduction to water (Koppenol and Liebman 1984). Hydroxyl radicals can cleave glycosidic bonds of polysaccharides, generating carbonyl and carboxyl groups (Halliwell 1965;Gilbert et al 1984;Kirk et al 1991). Degradation of wood ultimately leads to mineralisation, i.e., production of carbon dioxide and water, as reported previously Norbakhsh et al 2014).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Degradation of chemically modified Scots pine (Pinus sylvestris L.) with Fenton reagent

Xie¹,

Xiao²,

Mai

2014

Holzforschung

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Abstract:The Fenton reaction is supposed to play a key role in the initial wood degradation by brown rot fungi. Wood was modified with 1,3-dimethylol-4,5-dihydroxyethyleneurea (DMDHEU) and glutaraldehyde (GA) to various weight percentage gains in order to study if these types of modifications are able to reduce wood degradation by Fenton reagent. Veneers modified with higher concentrations (1.2 and 2.0 mol l -1 ) of both chemicals exhibited minor losses in mass and tensile strength during treatment with Fenton reagent, which shows restrained oxidative degradation by hydroxyl radicals. The decomposition rate of H 2 O 2 was lower in the Fenton solutions containing modified veneers than in those containing unmodified controls. More CO 2 evolved in systems containing unmodified veneers than in systems with modified veneers, indicating that modification protected wood from mineralisation. The reason for the enhanced resistance of modified wood to the Fenton reaction is attributed to impeded diffusion of the reagent into the cell wall rather than to inhibition of the Fenton reaction itself. The results show that wood modification with DMDHEU and GA is able to restrain the degradation of wood by the Fenton reaction and can explain why modified wood is more resistant to brown rot decay.

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“…The reductants reduce ferric iron (Fe 3+ ) to ferrous iron (Fe 2+ ), which reacts with hydrogen peroxide to produce hydroxyl radicals via the Fenton reaction (Fenton 1894). The hydroxyl radicals then depolymerize hemicelluloses and cellulose and modify lignin (Halliwell 1965;Cohen et al 2002;Kaneko et al 2005). During these reactions, microcapillary pathways are generated so that hydrolyzing enzymes, which are too large to penetrate the intact wood cell wall, can diffuse into the previously damaged matrix.…”

Section: Degradation Of Polysaccharidesmentioning

confidence: 99%

Mode of action of brown rot decay resistance in modified wood: a review

Ringman

Pilgård²,

Brischke

et al. 2013

Holzforschung

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Chemically or physically modified wood materials have enhanced resistance to wood decay fungi. In contrast to treatments with traditional wood preservatives, where the resistance is caused mainly by the toxicity of the chemicals added, little is known about the mode of action of nontoxic wood modification methods. This study reviews established theories related to resistance in acetylated, furfurylated, dimethylol dihydroxyethyleneurea-treated, and thermally modified wood. The main conclusion is that only one theory provides a consistent explanation for the initial inhibition of brown rot degradation in modified wood, that is, moisture exclusion via the reduction of cell wall voids. Other proposed mechanisms, such as enzyme nonrecognition, micropore blocking, and reducing the number of free hydroxyl groups, may reduce the degradation rate when cell wall water uptake is no longer impeded.

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Catalytic Decomposition of Cellulose Under Biological Conditions

Cited by 92 publications

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Relevância de compostos de baixa massa molar produzidos por fungos e envolvidos na biodegradação da madeira

Relevância de compostos de baixa massa molar produzidos por fungos e envolvidos na biodegradação da madeira

Degradation of chemically modified Scots pine (Pinus sylvestris L.) with Fenton reagent

Mode of action of brown rot decay resistance in modified wood: a review

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