Полиазы

К полиазам относятся амилаза. Амилазу называют также птиалином, или диастазом. Амилаза открыта в 1814 году действительным членом Петербургской Академии наук К.С.Кирхгофом. Амилазы содержатся в слюне, панкреатическом соке, в плесневых грибах, в проросшем зерне. Амилаза гидролизует крахмал до декстринов и мальтозы. Амилазы гидролизуют крахмальные зерна и крахмальный клейстер. Установлено наличие трех амилаз: a-амилазы, b-амилазы и глюкоамилазы.

a-Амилаза (3.2.1.1.), другое название – птиалин, декстриногеноамилаза, гликогеназа – содержится в слюне, в проросшем зерне пшеницы, ржи, ячменя.

b-Амилаза (3.2.1.2.), сахарогеноамилаза – содержится в зерне пшеницы, ржи, ячменя, соевых бобах.

a-Амилаза и b-Амилаза различаются по характеру действия на компоненты крахмала-амилозу и амилопектин.

b-Амилаза расщепляет амилозу на 100 % до мальтозы, амилопектин – на 54 % до мальтозы и 46 % - до декстринов, дающих красно-коричневое окрашивание с йодом. Данные декстрины гидролизуются a-амилазой до декстринов с меньшей молекулярной массой, не дающих окрашивания с йодом, с образованием незначительного количества мальтозы.

Декстрины, образовавшиеся при действии b-амилазы на аминопектин, гидролизуются a-амилазой с образованием декстринов, обладающей меньшей молекулярной массой и дающих окрашивания с йодом.

При последующем длительном действии a-амилазы на крахмал 85 % его превращается в мальтозу. Таким образом, при действии на крахмал b-амилазы образуется в основном мальтоза и незначительное количество высокомолекулярных декстринов. При действии на крахмал a-амилазы образуются в основном декстрины меньшей молекулярной массы и незначительное количество мальтозы.

a- и b-амилазы отличаются по оптимуму рН: b-амилаза более активна в более кислой среде (a-амилаза – рН = 5,5, b-амилаза – рН = 4).

Так как a-амилаза снижает свою активность при повышении кислотности, тесто из муки полученной из проросшего зерна замешивают на жидких дрожжах (молочнокислых заквасках), молочная кислота угнетает действие a-амилазы.

a-Амилаза более устойчива к действию повышенных температур, температурный оптимум a-амилазы (68⁰С) выше температурного оптимума b-амилазы (52⁰С).

Семена растений различаются по содержанию a- и b-амилазы. В непроросших семенах пшеницы, ржи и ячменя содержится b-амилаза, a-амилаза образуется лишь при прорастании. В непроросших и проросших соевых бобах присутствует только b-амилаза. В непроросших семенах сорго содержится a-амилаза.

Инактиваторами амилазы являются белки и дубильные вещества, что является регулирующим фактором в прорастающем и созревающем зерне.

Солод, применяемый при изготовлении пива и при осахаривании картофельных или мучных заторов в спиртовой промышленности является источником активной амилазы, превращающей крахмал в сбраживаемый сахар-мальтозу. Активный грибной солод получают из плесневых грибов.

Глюкоамилаза (3.2.1.3) – фермент, гидролизующий крахмал с образованием глюкозы и небольшого количества декстринов. Глюкоамилазу получают из плесневых грибов. Используется для получения кристаллической глюкозы и глбкозной патоки.

Целлюлаза – комплекс двух ферментов – эндоглюканазы (3.2.1.4) и экзоглюканазы (3.2.1.74). Гидролизует клетчатку с образованием целлобиозы. Целлюлаза содержится в проросшем зерне, в бактериях и плесневых грибах. Целлюлаза является активным ферментом в грибах-вредителях на древесине.

Бактерии, живущие в желудке травоядных животных, выделяют активную целлюлазу, гидролизующую клетчатку. Этим объясняется способность животных переваривать и усваивать клетчатку.

Инулиназа (3.2.1.7), инулаза – фермент, гидролизующий инулин с образованием фруктозы. Инулаза обнаоужена в высших растениях, содержащих большое количество инулина, и в плесневых грибах.

Гемицеллюлазы – группа ферментов, гидролизующих различные гемицеллюлозы. Гемицеллюлозы находятся в прорастающих семенах и плесневых грибах. Например, ксиланаза (3.2.1.32) гидролизует ксиланы до ксилозы.

Протопектиназа и полигалактуроназа (пектиназа) – ферменты, расщепляющие пектиновые вещества. Протопектиназа – фермент, расщипляющий связи между метоксилированной полигалактуроновой кислотой арабаном и галактаном. Метоксилированная полигалактуроновая кислота (растворимый пектин) гидролизуется пектинэстеразой до метилового спирта и полигалактуроновой кислоты. Полигалактуроназа (пектиназа) катализирует гидролиз полигалактуроновой кислоты. Полигалактуроназа характерна для бактерий и плесневых грибов, встречается редко в высших растениях (обнаружена в плодах томатов). Плесневые грибы используются для получения препаратов данных ферментов. Препараты используются в пищевой промышленности для осветления фруктовых соков, плодовых и виноградных вин, содержащих большое количество растворимого пектина.

Протеазы (протеолитические ферменты) – ферменты, катализирующие гидролиз белков, полипептидов, олигопептидов.

Протеазы подразделяются на протеиназы (полипептидазы) и пептидазы.

Протеиназы (полипептидазы) осуществляют гидролиз белков и высокомолекулярных полипептидов. Пептидазы расщепляют низкомолекулярные пептиды (тетра-, три- и дипептиды).

Протеолитические ферменты по воздействию на конкретные участки пептидной цепи делятся на эндопептидазы (действуют на участки цепи, расположенные далеко от концов цепи) и экзопептидазы (отщепляют концевые аминокислоты). Экзопептидазы – карбокси- и аминопептидазы.

В зависимости от строения активного центра протеолитических ферментов выделяют:

- сериновые протеиназы, содержат в активном центре серин (трипсин, химотрипсин);

- тиоловые протеиназы, содержат в активном центре цистеин (катепсин В);

- кислые протеиназы, в активном центре две –СООН (пепсин, катепсин Д).

Протеолитические ферменты подразделяются на ферменты желудочно-кишечного тракта, тканевые и бактериальные.

Дезамидазы (амидазы) – гидролазы, катализирующие процессы дезаминирования амидов кислот с образованием NН₃ и кислоты. К амидазам относятся аргиназа, уреаза, аспарагиназа. Аргиназа – фермент печени, катализирует гидролиз аргинина с образованием мочевины и орнитина. Уреаза – фермент, катализирующий гидролиз мочевины с образованием NН₃ и СО_2. Аспарагиназа дезаминирует аспарагин, глутаминаза – глутамин.

Дезаминазы катализируют процессы дезаминирования азотистых оснований (аденин, гуанин) с образованием спиртов и аммиака.

Каротиназа образуется в слизистой кишечника и желудка и расщепляет провитамин А (каротин) до активного витамина А.

_{каротиназа}

С₄₀Н₅₆ + 2 Н₂О 2 С₂₀Н₃₀О

Каротин Витамин А

Гуаназа и аденилаза катализируют дезаминирование гуанина и аденильной кислоты.

Гидролитические ферменты локализованы в растительной клетке в вакуолях, отделенных от цитоплазмы белково-липидной мембраной – тонопластом.

4. Лиазы

Лиазы (десмолазы) – ферменты, отщепляющие группы от субстратов по негидролитическому механизму с образованием двойных связей.

X Y

| |

C - C ® X – Y + C = C

К ним относятся ферменты, действующие на связи С-С; С-О; С-N; С-S; С-галоид (альдолаза, декарбоксалаза).

К лиазам относится фермент рибулозодифосфат-карбоксилаза (4.1.1.39), играющий важнейшую роль в процессе фотосинтеза.

СН₂ОРО₃^2- COO^-

| |

C=O 2 HCOH

| + HCO₃^- (или СО₂) Mg²⁺ | + H⁺

(HCOH)₂ CH₂OPO₃

|

CH₂OPO₃^2-

Молекула рибулозодифосфат-карбоксилазы включает 16 субъединиц. 8 больших субъединиц, образующих активный центр, синтезируются в хлоропласте, а 8 малых – в цитоплазме, транспортируются через мембрану хлоропласта и соединяются с большими субъединицами. Молекулярная масса фермента, выделенного из листьев шпината, равна 550000. Содержание рибулозодифосфат-карбоксилазы составляет в среднем 16 % от общей массы белка в листьях.

5. Изомеразы и мутазы

Изомеразы – ферменты, катализирующие взаимопревращения оптических, геометрических и позиционных изомеров. Мутазы обеспечивают внутримолекулярный перенос атомных группировок без образования изомера.

К изомеразам относятся цис-транс-изомеразы.

ретинальизомераза

транс-ретиналь 11-цис-ретиналь

Подкоассом изомераз являются изомеразы, катализирующие взаимопревращения альдоз и кетоз.

6. Лигазы

Лигазы (синтетазы) (от лат. лигаре – связывать) – ферменты, катализирующие соединение двух молекул, сопряженное с разрывом пирофосфатной связи АТФ. К данному классу относятся ферменты, катализирующие реакции, в ходе которых образуются связи С-О, С-S, C-N, C-C.