Az élelmiszer-tudomány szempontjából legfontosabb enzimek

Átírás

1 Az élelmiszer-tudomány szempontjából legfontosabb enzimek

2 xidoreduktázok: Hidrogén- vagy elektronátvitelt (oxigénbevitelt) katalizálnak. Dehidrogenázok: H-donort oxidálják, H-akceptort redukálják xidázok: szubsztrát H-jét az 2 -nek adják át. xigenázok: szubsztrátok 2 -felvételét katalizálják. Hidrogenázok: a hidrogénezést segítik.

3 Piridinenzimek: NAD + vagy NADP + koenzim. Szubsztráttól H-t vesz át; a koenzim reverzíbilisen redukálódik. Piridinenzimek oxidációja: más hidrogenázokkal. Legfontosabb képviselőik: alkohol dehidrogenáz glicerinaldehid-foszfát dehidrogenáz tejsav dehidrogenáz aldehid dehidrogenáz butándiol dehidrogenáz

4 Nikotinsavamid-adenin-dinukleotid (NAD) N H C N H 2 C C C N N N H 2 ' C H H H C H 2 H H H H H P P C H 2 H H H H C H C C C N H 2 H C + N H H H C H

5 Alkohol dehidrogenáz R C H 2 H + NAD + R CH + NADH + H + alkohol aldehid Glicerinaldehid-foszfát dehidrogenáz C H 2 C H C H P H + H 3 P 4 + NAD + 3-foszfo-glicerinaldehid CH 2 CH C H P P 1,3-difoszfo-glicerinsav H + NADH+H + P = P H Tejsav dehidrogenáz C H 3 H C H NAD + C H L-tejsav + CH 3 C + NADH+H + CH piroszőlősav

6 Butándiol dehidrogenáz C H 3 C C C H NADH+H + C H 3 CH(H) CH(H) CH NAD + diacetil 2,3-butándiol Aldehid dehidrogenáz R CH R CH

7 Flavinenzimek: Koenzim: FMN, FAD Kofaktor: B 2 -vitamin-foszfát : adenilsavval kapcsolódó riboflavin Szerep: A biológiai oxidáció 2. lépcsője: Redukált piridinenzimektől H-t vesznek át. N H C N H 2 C C C N N N H C H H FADH 2 FAD + következő enzim H 2 H C N H 3 C C C C H 3 C C C C C N H H H H H H C H 2 P P C H 2 C C C C H 2 H H H H H riboflavin C N H C N B 2 -vitamin H H Flavin-adenin-dinukleotid (FAD)

8 Dehidrogénező flavinenzimek: diaforázok, citokrom reduktázok Közvetlen oxidációt végző flavinenzimek: aminosav oxidázok glükóz oxidázok a keletkező H 2 2 -t kataláz bontja glükóz oxidáz a glükózszelektív elektródban glükóz direkt potenciometriás meghatározása

9 Aminosav oxidázok + flavinenzim R' C CH R ' CH C H + redukált flavinenzim NH 2 N H aminosav iminosav redukált flavinenzim + 2 flavinenzim + H 2 2 R ' C C H NH iminosav + H 2 R' C CH + NH 3 ketosav

10 Heminenzimek: Kofaktor a hemin (vas-porfirin komplex ) redukált enzim: Fe 2+ oxidált enzim: Fe 3+ A FADH 2 hidrogénjét átveszi: citokrom a, b, c + FAD citokrom oxidáz (csak a citokromokat oxidálja) Kataláz: 5 millió H 2 bontás/perc. Tőgygyulladásos eredetű tej kimutatása. Peroxidázok: H különböző anyagok reakciója. Lehetővé teszi az oxigén jobb biológiai kihasználását.

11 xigenázok: xigénbeépülést katalizálnak szubsztrátba 2 atom: dioxigenázok 1 atom: monooxigenázok, hidrolázok Fenol oxidázok: réztartalmú fehérjék. Tirozináz vagy polifenol oxidáz: az enzimes barnulás okozója (monooxigenáz). Gátlás: 0,5% citomsavval. Lipoxigenázok: (dioxigenázok) Telítetlen zsírsav monohidroperoxid (linol-, linolén-, arachidonsav) (olajsav nem)

12 A linolsav oxidációja különböző eredetű lipoxigenáz I enzimekkel 1. paradicsomból, 2. szójababból eredő enzim H H C H 3 (CH 2 ) 4 C C C H 2 cisz linolsav H H H H transz CH 3 ( C H 2 ) 4 C C C C C (CH 2 ) 7 CH + 1 cisz H H 2 H H 9-D-hidroperoxi-10,12-oktadekadiénsav (9-LH) C C (CH 2 ) 7 CH cisz H H H H transz CH 3 ( C H 2 ) 4 CH C C C C (CH 2 ) 7 CH cisz H 13-L-hidroperoxi-9,11-oktadekadiénsav (13-LH) Lipoxigenáz I.: szabad zsírsavak átalakítása. Lipoxigenáz II.: észterkötésben lévőket is. Kedvező hatások: jellegzetes íz- és aromaanyagok. Kedvezőtlen: színezőanyag, esszenciális zsírsav bomlása, avasodás. Aszkorbinsav oxidáz: Aszkorbinsav dehidroaszkorbinsav hatástalan termék

13 Transzferázok: Atomcsoport, gyökátvitel szubsztrátról másik szubsztrátra. Foszfotranszferázok, glikoziltranszferázok, aminotranszferázok. Foszfotranszferázok: Kinázok: foszfátdonor az ATP. Hexokinázok: hexózokra visznek P-t. Foszfofruktokináz: Fru-1,6-di-P, Fru-6-P-ból. Foszfomutázok: P-átvitel molekulán belül (foszfoglüko-, foszfogliceromutáz)

14 Glikozil transzferázok (vagy transzglikozilázok): Glikozilkötésű atomcsoportokat visznek át. Foszforilázok: szénhidrátokat foszforsavval kapcsolva bontják, foszforilezik. Glükán foszforiláz: Keményítő, glikogén glükóz-1-p Amilo foszforiláz: α-1-4-glikozidos kötéseket. Amilopektin foszforiláz: α-1-6-glikozidos kötéseket. Előfordulásuk: gabonamagvak, burgonya, borsó, máj, izom, élesztő. Glikozil transzferáz: UDP-glükóztól vesz át glükózt szintézise. szénhidrátok

15 Aminotranszferázok: (transzamilázok) L-As NH 2 -csoport átvitele ketosavra. Koenzim: piridoxál-foszfát (B 6 -vitamin) Sok L-aminosavra specifikus transzamináz. Hidrolázok: A szubsztrátum kovalens kötéseit víz hozzáadásával bontják, legtöbb esetben irreverzíbilisek (lebontás). Észterázok: karboxil- vagy szervetlen észterek. C C C C P H karboxil-észter foszfát-észter

16 Lipázok: triacil-glicerolokat bontanak, relatív szubsztrát-fajlagosság Hosszú lánc, sok kettős kötés: gyors hidrolízis. Előfordulásuk: hasnyálmirigy, máj, ricinusmag, gabonamagvak, tej, gabonák (penész). Aktív centrum: Leu-oldallánc kapcsolat a szubsztráttal ptimális ph = 7,0 8,8; hőmérséklet: C Még 30 C-on is bont húsromlás a mélyhűtőben. CH 2 CH CH 2 C R 1 C C Zsíradékok lipázos hidrolízise R 2 R H 2 C H 2 C H H H + R 1 R 2 CH CH C H 2 H R 3 CH zsiradék glicerin zsírsavak

17 Foszfolipázok: a foszfatidokat bontó enzimek A, B: szerves észterázok, C, D: foszfatázok. Acetil-kolin észteráz: acetil-kolin ecetsav + kolin Növényvédelemben inszekticidek: bénítják az enzim működését idegkárosodás halál Az acetil-kolin enzimes hidrolízise C H 2 C H C H 2 CH 2 N(CH 3 ) 3 H 2 + CH 3 C H H CH 2 CH 2 H N(CH 3 ) 3 acetil-kolin ecetsav kolin

18 Fitáz: a fitint (inozitfoszforsav Ca Mg-sóját) bontja. Savanyú foszfomonoészteráz (ph = 5,5). Foszfodiészterázok: foszforsav kettős észter alkohol + foszforsav monoészter Ribonukleáz, dezoxiribonukleáz: Nukleinsavak mono- és oligonukleotid. A foszfodiészterázok hatása R 1 P H R 2 + H 2 R 1 H + H P H R 2

19 Glikozidázok: -, N-, S-glikozid szerkezetű szubsztrátumot hidrolizálnak -: karbohidrázok vagy -glikozidázok, N-: nukleozidázok vagy N-glikozidázok, S-: tioglikozidázok vagy S-glikozidázok. Karbohidrázok: oligoszacharázok (digázok) oligoszacharidokat poliszacharázok poliszacharidokat hidrolizálnak

20 ligoszacharázok: Maltáz vagy α-glükozidáz: α-helyzetű H glikozidjait hidrolizálja, amilázok kísérője maltóz 2 glükóz Glükóz és fruktóz inhibitorok. Cellobiáz vagy β-glükozidáz: β-helyzetű H glikozidjait hidrolizálja. cellobióz 2 glükóz Előfordulás: baktériumok, élesztő- és penészgombatörzsek, éticsiga.

21 α-galaktozidáz: a szubsztrát végén nem redukáló galaktóz. β-galaktozidáz, vagy laktáz: a galaktóz glikozidos H-ja β-térállású. Immobilizált laktázkészítmények, laktózérékenység, intolerancia. ph-optimum: 4,2 7,0; hőmérséklet: 38 C. β-fruktozidáz: (szacharóz, invertáz) β-térállású glikozidos H-t tartalmazó fruktóz. szacharóz glükóz + fruktóz A forgatóképesség megváltozik invertáz.

22 Poliszacharázok: exoamilázok: glükózlánc végén támadnak endoamilázok: glükózlánc középtáján támadnak β-amiláz: a nem redukáló láncvéget támadja utolsó előtti α-(1 4) kötést maltóz α-(1 6) glikozidos kötés: hasítást megállítja Határdextrin: MT 42 50%-a az amilopektinének. Amiloglükozidáz (glükoamiláz) α-(1 4) glikozidos kötés glükózrészeket hasít Szerep: kukorica invertcukor

23 α-amiláz: amilózt több helyen támadja dextrinek maltózmolekulák dextrinesítési, cukrosítási szakasz A bontás termékei: maltóz, izomaltóz, glükóz. Savérzékeny enzim; ph opt.: 5,0 7,0; hőtűrő: max. hőmérséklet C (100 C) Gabonamagvakban fehérjéhez kötve inaktív. α- + β-amiláz együtt: csirizes keményítő rendkívül gyorsan bomlik. Izoamiláz: endoamiláz, α-(1 6) kötéseket bontja.

24 Cellulázok: endo- és exocellulázok + cellulóz cellobióz, hangyasav, ecetsav, vajsav, metán, C 2, H 2. ph opt.: 4,7 5,9 Hemicellulázok: hemicellulóz cukrok; ph = 5,0; C Inulináz: inulin fruktóz Pektinázok: (Pektin metilészterázok, endopektinázok, exopektinázok) A pektint hidrolizálják. Nehezen szűrhető levek tisztítása. Lizozim: a peptidoglikánokat hidrolizálja. Sajtgyártásnál: csíraszám csökkentés. Tioglikozidáz: glükozinolátok (izotiocianidglükozidok) mustárolaj, glükóz, KHS 4.

25 Proteázok: A peptidkötést hidrolizálják. Peptidázok: (exo ) utolsó vagy utolsó előtti peptidkötést hidrolizálják. Pl. dipeptidázok. Proteinázok: (endo ) a belső, nem terminális kötéseket hidrolizálják. D-konfigurációjú aminosavakra hatástalanok. Aminopeptidázok: peptidek (kis MT) NH 2 -csoport felől támadnak. ph opt.: 7 9

26 Az aminopeptidázok hatása R 1 R 2 R 3 N H 2 C H C N H C H C N H C H C... + H 2 N H 2 C H C H + R 1 R 2 R 3... N H 2 C H C N H C H C Katepszin C: utolsó előtti kötést hidrolizálja.

27 Karboxipeptidázok: rövid (hosszabb) láncú peptidek CH csoportját támadja Zn és Co vagy szeriloldallánc segítségével. Inaktív alak tripszin aktív forma (hasnyálmirigy) ph opt.: 7,5. R 1 R 2 R 3 R 1 R 2 N H C H C N H C H C N H C H C H + H 2 N H C H C N H C H C H N H 2 C H C H Dipeptidázok: szabad CH és NH 2 csoport kell a bontáshoz. Sok dipeptidázt azonosítottak, több abszolút szubsztrátspecifikus. R 3 N H 2 R 1 R 2 C H C N H C H C H R 1 R 2 + H 2 N H 2 C H C H + N H 2 C H C H

28 Szerin proteinázok: aktív centrumban szeril- és hisztidil-oldallánc. ph optimum: 7 11; alkalikus proteinázok Tripszin: tripszinogén tripszin Arg, Lys CH csoportja mellet hasít leggyorsabban. ph optimum: 7,8 8,0. A pepszin által elkezdett bontást fejezi be, illetve folytatja. Kimotripszin: Phe, Tyr, Trp melletti CH csoportra specifikus. ph optimum: 7,0 8,0. Alkalikus mikroba proteázok: nem szubsztrátspecifikus minden kötést bont 60 C-ig. Mosószerek komponense.

29 Tiolproteinázok: (SH-proteinázok) tioészter kötés a szubsztráttal. ph optimum: 6,0 7,5. Papain: növényi fehérjéket bontanak Aktiválás: glutation, cisztein, H 2 S. Gátlás: oxidálószerekkel. Felhasználás: húsnál: érésgyorsítás, puhítás. Savas proteinázok: (karboxil proteinázok) Centrumban 2 CH csoport; opt. ph: 2,0 7,0.

30 Nem szubsztrátspecifikusak: Pepszin: gyomorfal: pepszinogén gyomor: pepszin MT peptid Szinte minden fehérjét gyorsan bont, kivétel szkleroproteinek: (haj, elasztin, nyers kollagén). pt. ph: 1,5 2,2; hőérzékeny: 50 C felett inaktiválódik. Kimozin: (rennin, oltóenzim) Endopeptidáz; a tej kazein hidrolízisét katalizálja. Tejipar: tej alvasztás, túró és kazein előállítás.

31 Neutrális proteinázok: Szubsztrátfajlagosság: csekély. Aktív centrumban: Zn, Cd, Mg. Állati sejtben, szövetben is megtalálhatók; együttes név: katepszin húsérlelés, szervezet elbomlása ph opt.: 4 5 Amidázok és amidinázok: C N közötti kötést hidrolizálják (a peptidkötés kivételével). Ureáz: NH 2 C NH 2 + H 2 C NH 3 talajban: 2 NH 3 + C 2 + H 2 (NH 4 ) 2 C 3 A nitrogén-körforgás résztvevője.

32 Előfordulás: hüvelyesekben. Hőkezeltség foka: ureázaktivitás mérés. Abszolút szubsztrát-fajlagosságú tiolenzim. ph: 6,4 7,6 Aminosav dezaminázok és dezaminidázok: Aminosavakból bázikus N-tartalmú csoportot hasítanak. aszparagináz: Asn + H 2 Asp + NH 3 glutamináz: Gln + H 2 Glu + NH 3 argináz (amidináz): Arg + H 2 karbamid + ornitin

33 Hidrolázok: nikotinamidáz: nikotinsavamid + H 2 nikotinsav + NH 3, citrullináz: citrullin + 2 H 2 ornitin + C 2 + NH 3, pantotenáz: pantoténsav + H 2 pantoinsav + alanin, kreatinináz: kreatinin + H 2 kreatin, nitriláz: nitril + H 2 karboxilsav + NH 3, riboflavináz: riboflavin + H 2 ribitol + lumikrom, tiamináz: tiamin + H 2 pirimidin rész + tiazol rész.

34 Savanhidrid hidrolázok: Szervetlen savmaradékot hasítanak le. Az adenozin trifoszfatáz hatása A P P P H + H 2 A P P H + H 3 P ,5 kj H H H H H ATP ADP Ca 2+ növeli, Mg 2+ csökkenti az aktivitását.

35 Az adenozin foszfátjai A P H A P P H A P P P H H adenozin-monofoszfát (AMP) H H adenozin-difoszfát (ADP) H H H adenozin-trifoszfát (ATP) Egyéb foszfatázok: ATP + H 2 AMP + H 4 P 2 7 (pirofoszforsav), ATP + 2 H 2 AMP + 2 H 3 P 4, ADP + H 2 AMP + H 3 P 4, AMP + H 2 adenozin + H 3 P 4.

36 Liázok: C C, C, C N kötéseket bontanak nem hidrolízissel, a reakciótermék mindig tartalmaz kettős kötést. C C liázok: dekarboxilázok, aldolázok, oxosav-liázok Piroszőlősav dekarboxiláz: CH 3 C CH CH 3 CH + C 2. piroszőlősav acetaldehid acetoin, diacetil, butilénglikolok: aromák

37 Aminosav dekarboxilázok: aminosav biogén amin + C 2 Aldoláz: fruktóz-1,6-difoszfát glicerinaldehid-foszfát + dihidroxi-aceton-foszfát C liázok: Hidroliázok: Dehidratázok: vizet szakítanak ki kettős kötés kialakításával. Hidratázok: telítetlen vegyületbe vízmolekulát építenek be. Enoláz: 2-foszfo-glicerinsav H 2 foszfo-enol-piroszőlősav

38 Pektin liázok: Pektin és pektinsav bontása belső átrendeződéssel, transzeliminációval. Alliin liáz vagy alliináz: S-allil-L-cisztein-szulfoxid propántial-s-oxid Könnyeztető hatású vegyület. Koenzim: piridoxál-foszfát (B 6 -vit.)

39 Izomerázok: Szerkezetváltozás az összetétel megváltozása nélkül. Racemázok, epimerázok, cisz-transz izomerázok, intramolekuláris oxidoreduktázok, -liázok. Cukor izomerázok: aldóz ketóz átalakulás Glükóz izomeráz: glükóz fruktóz xilóz Enzimreaktorokban: hordozóhoz rögzített glükóz izomeráz.

40 Glükózfoszfát izomeráz: glükóz-6-foszfát fruktóz-6-foszfát Triózfoszfát izomeráz: dihidroxi-aceton-foszfát glicerinaldehid-foszfát Hidroperoxid izomeráz: Intramolekuláris oxidoreduktáz, zsírsav, hidroperoxidok átalakítása. 13-hidroperoxi-9,11-linolát 12-oxo-13-hidroxi-9- -oleát

41 Ligázok vagy szintetázok: Két molekula kapcsolódása NTP energiájával A + B + ATP A B + ADP + ortofoszfát vagy A + B + ATP A B + AMP + pirofoszfát. C C, C, C N, C S kötést létesítő ligázok. (Használják a szintetáz elnevezést is!)

42 Aszparagin szintetáz: L-aszparaginsav + NH 3 + ATP L-aszparagin + pirofoszfát + AMP Karboxiláz; piroszőlősav karboxiláz: piroszőlősav + C 2 + H 2 + ATP oxálecetsav + ortofoszfát + ADP Liázok és transzferázok (szintetázok): Molekulákat kapcsolnak össze; nincs mélyreható energetikai átalakulás.