Протеолитические ферменты (Н.Ф.3.4). Основной реакцией, катализируемой протеолитическими ферментами, является гидролиз пептидной связи в молекулах белков и пептидов

Применение целлюлолитических ферментов представляет большой интерес, т. к. ферментативный гидролиз целлюлозосодержащих материалов (древесина, торф, сельскохозяйственные и городские отходы) может обеспечить получение различных биотехнологических продуктов (глюкозы, этанола, ацетона, микробной биомассы). В настоящее время исследования ферментативного расщепления целлюлозы достигли такого уровня, когда имеются все необходимые условия для разработки промышленного процесса и лишь по экономическим причинам он не реализуется на практике.

У некоторых групп населения (исключение составляют жители Северной Европы и некоторых районов Африки) ярко выражена непереносимость (интолерантность) лактозы, связанная с полным или частичным исчезновением у взрослых людей лактазной активности в клетках кишечного эпителия. У грудных младенцев активность этого фермента очень высока.

Основной формой запасных углеводов в семенах и клубнях растений является крахмал. Ферментативные превращения крахмала лежат в основе многих пищевых технологий. Поэтому ферменты амилолитического комплекса растительного, животного и микробного происхождения интенсивно изучаются со времени их открытия Кирхгофом в 1814 г. и до настоящего времени.

Одна из особенностей липаз связана с тем, что эти ферменты способны катализировать и обратную реакцию, осуществлять синтез сложных эфиров, а также производить переэтерефикацию триглицеридов, т. е. изменять их жирнокислотный состав. На этом основании разрабатываются способы получения новых форм жировых продуктов с использованием специфических липаз. Так, например, путем реакции переэтерификации делаются попытки получения жира — аналога масла какао из дешевого исходного сырья.

Гидролазы гликозидов или гликозидазы (Н.Ф.3.2). Этот подкласс включает около ста ферментов с разной специфичностью действия, осуществяющих гидролиз олиго- и полисахаридов; некоторые ферменты этого типа способны осуществлять трансферазные реакции − переносить гликозидные остатки на олиго- и полисахариды, наращивать полисахаридные цепочки.

α-Амилаза (Н.Ф.3.2.1.1). α-Амилазы обнаружены у животных (в слюне и поджелудочной железе), в растениях (проросшее зерно пшеницы, ржи, ячменя), они вырабатываются плесневыми грибами и бактериями. Все эти ферменты гидролизуют крахмал, гликоген и родственные α-1,4-глюканы с образованием, главным образом, декстринов и небольшого количества дисахарида − мальтозы.

β-Амилаза (Н.Ф.3.2.1.2). β-Амилаза отщепляет мальтозу от нередуцирующего конца цепи, разрывая гликозидные связи через одну. Название "|3-амилаза" было выбрано для того, чтобы показать, что мальтоза образуется в β-аномерной форме. Это не означает, что в молекуле крахмала присутствуют β- связи, а указывает скорее на то, что происходит инверсия конфигурации, которая может иметь место в процессе ферментативного превращения вещества, содержащего асимметрический атом углерода. Такая инверсия была открыта П. Вальденом в 1893 г. и поэтому названа вальденовской инверсией.

β-Амилазы − это ферменты в основном растительного происхождения. Хорошо известными источниками являются зерно пшеницы, а также пшеничный и ячменный солод, соевые бобы, клубни картофеля.

Глюкоамилаза (Н.Ф.3.2.1.3). Глюкоамилаза (у-амилаза) продуцируется различными видами плесневых грибов рода Aspergillus: A. oryzae, A. niger, A. awamory и некоторыми другими, например, Rhizopusdelamarn Rhizopus niveus. Эти ферменты расщепляют как амилозу, так и амилопектин до глюкозы, последовательно действуя с нередуцирующего конца цепи крахмала. Они способны гидролизовать α-1,4 и α-1,6 гликозидные связи.

Инулаза (Н.Ф. 3.2.1.7). Фермент осуществляет гидродиз инулина и других полифруктозанов по (3-1,2-фруктозидной связи, начиная с β-фруктозидного конца полимера. В результате образуется фруктоза и единственная молекула глюкозы на одну молекулу инулина. При полном гидролизе инулина получается 95% фруктозы и 5% глюкозы.

β-Фруктофуранозидаза (Н.Ф.3.2.1.26). Другие названия этого фермента − инвертаза или сахараза.

Для промышленного производства имеют значения только ферменты из S. cerevisiae и S. carlsbergensis. β-Фруктофуранозидазу выделяют из дрожжей путем автолиза.

В результате действия фермента на сахарозу получается смесь эквимолярных количеств α-глюкозы и β-фруктозы, получившая название "инвертного сахара". Термин "инверсия" обозначает изменения, происходящие в способности сахара вращать плоскость поляризованного света. Это можно выразить следующей схемой:

Сахароза + Н₂О → D (+)-глюкоза + D (—)-фруктоза

[α]_D=+66,5° [ α]_D = +52,5° [α]_D = -92,4°

β-Галактозидаза (Н.Ф.3.2.1.23). Фермент, который часто называют лактазой, катализирует реакцию гидролитического отщепления нередуцирующих остатков β-D-галактозы в β-галактозидах, в частности, в молочном сахаре − дисахариде лактозы.

Ферментные препараты лактазы, применяемые в пищевой промышленности, получают с помощью различных продуцентов: микроскопических грибов (A. oryzae, A. niger), бактерий (Е. coli, Lactobacillus), дрожжей (S. fragilis, S. psedotropicalis).

Целлюлолитические ферменты. Ферментативное разрушение целлюлозы и родственных ей полисахаридов (гемицеллюлозы, лигнина) — сложный процесс, требующий участия комплекса ферментов. Продуцентами такого комплекса целлюлолитических ферментов являются грибы рода Trichoderma, Phanerochaete (Sporotrichum) и Fusarium, a также бактерии рода Clostridium, Cellulomonas и некоторые другие.

Три основных типа целлюлолитических ферментов, продуцируемых микроскопическими грибами, образуют комплекс ферментов, способных осуществить полный гидролиз целлюлозы:

− Эндо-1,4-β-глюконаза или целлюлаза (Н.Ф.3.2.1.4) беспорядочно гидролизует β- 1,4-гликозидные связи. Она не расщепляет целлобиозу, но гидролизует целлодекстрины и производные целлюлозы с высокой степенью замещения, т. к. специфичность этого фермента не высока.

− Экзо-1,4-β-глюконаза или целлобиогидролаза (Н.Ф.3.2.1.91) действует на целлюлозу, отщепляя целлобиозные звенья с нередуцирующего конца цепи. Этот фермент не действует на замещенные производные целлюлозы, что указывает на более высокую субстратную специфичность, чем у эндоглюконазы. Целлобиогидролаза гидролизует целлодекстрины, но не действует на целлобиозу.

− β-Глюкозидаза (Н.Ф.3.2.1.21) расщепляет целлобиозу и целлоолигосахариды до глюкозы. Фермент не действует на целлюлозу и высшие олигосахариды.

Исследование протеолитических ферментов ведется весьма интенсивно. Это происходит вследствие того, что они являются чрезвычайно удобным объектом для изучения структуры белков, активных центров ферментов, механизмов регуляции ферментативной активности и других важных вопросов энзимологии; кроме того, протеазы широко применяются в различных отраслях промышленности: пищевой, сельском хозяйстве, медицине.

Дата добавления: 2014-01-07