Egészségügy | Dietetika, táplálkozástudomány » Az élelmiszer-tudomány szempontjából legfontosabb enzimek

Az élelmiszer-tudomány szempontjából legfontosabb enzimek Oxidoreduktázok: Hidrogén- vagy elektronátvitelt (oxigénbevitelt) katalizálnak. Dehidrogenázok: H-donort oxidálják, H-akceptort redukálják Oxidázok: szubsztrát H-jét az O2-nek adják át. Oxigenázok: szubsztrátok O2-felvételét katalizálják. Hidrogenázok: a hidrogénezést segítik. Piridinenzimek: NAD+ vagy NADP+ koenzim. Szubsztráttól H-t vesz át; a koenzim reverzíbilisen redukálódik. Piridinenzimek oxidációja: más hidrogenázokkal. Legfontosabb képviselőik: ¾ alkohol dehidrogenáz ¾ glicerinaldehid-foszfát dehidrogenáz ¾ tejsav dehidrogenáz ¾ aldehid dehidrogenáz ¾ butándiol dehidrogenáz Nikotinsavamid-adenin-dinukleotid (NAD) NH2 C H C N N C HC C OH CH N N H CH2 O H H H 2 OH OH OH O P O P O O C CONH2 HC O CH2 H HC CH + N O H H OH OH H Alkohol dehidrogenáz R R CHO + NADH + H CH2 OH + NAD+ + aldehid alkohol

Glicerinaldehid-foszfát dehidrogenáz CH2 O CH CH2 O P + OH + H3PO4 + NAD CH COO CHO P OH + + NADH+H P = P 1,3-difoszfo-glicerinsav 3-foszfo-glicerinaldehid Tejsav dehidrogenáz CH3 CH3 HO CH COOH L-tejsav + NAD+ CO + NADH+H+ COOH piroszőlősav OH P O OH Butándiol dehidrogenáz CH3 CO CO CH3 + 2 N ADH+H+ diacetil CH3CH(OH) CH(OH) CH3 + 2 NAD+ 2,3-butándiol Aldehid dehidrogenáz R – COOH R – CHO Flavinenzimek: Koenzim: FMN, FAD Kofaktor: B2-vitamin-foszfát : adenilsavval kapcsolódó riboflavin Szerep: A biológiai oxidáció 2. lépcsője: Redukált piridinenzimektől H-t vesznek át. FADH2 FAD + következő enzim H2 H C NH2 C N C HC C N OH CH2 O N H H H H OH OH O P O P O O N H3C C C C NH H3C C C C C O N CH O C C H N OH OH OH O CH2 C C H H C CH2 H riboflavin OH Flavin-adenin-dinukleotid (FAD) N B2-vitamin Dehidrogénező flavinenzimek: diaforázok, citokrom reduktázok Közvetlen oxidációt

végző flavinenzimek: aminosav oxidázok glükóz oxidázok a keletkező H2O2-t kataláz bontja glükóz oxidáz a glükózszelektív elektródban glükóz direkt potenciometriás meghatározása Aminosav oxidázok R CH COOH + f lavinenzim COOH + redukált flavinenzim NH NH2 aminosav iminosav redukált flavinenzim + O2 R C R C COOH NH iminosav + H2O flavinenzim + H2O2 R C COOH + NH3 O ketosav Heminenzimek: Kofaktor a hemin (vas-porfirin komplex ) oxidált enzim: Fe3+ redukált enzim: Fe2+ A FADH2 hidrogénjét átveszi: citokrom a, b, c + FAD citokrom oxidáz (csak a citokromokat oxidálja) Kataláz: 5 millió H2O bontás/perc. Tőgygyulladásos eredetű tej kimutatása. Peroxidázok: H2O2 + különböző anyagok reakciója. Lehetővé teszi az oxigén jobb biológiai kihasználását. Oxigenázok: Oxigénbeépülést katalizálnak szubsztrátba 2 O–atom: dioxigenázok 1 O–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) A linolsav oxidációja különböző eredetű lipoxigenáz I enzimekkel 1. paradicsomból, 2 szójababból eredő enzim H H H H H CH3 (CH 2)4 C C CH 2 C C cisz cisz linolsav +O2 1 H H H transz CH3 (CH2)4 C C C C C (CH2)7 COOH cisz H OOH 9-D-hidroperoxi-10,12-oktadekadiénsav (9-LOOH) (CH2) 7 COOH +O2 2 OOH H H H transz CH3 (CH2)4 CH C C C C (CH2)7 COOH cisz H 13-L-hidroperoxi-9,11-oktadekadiénsav (13-LOOH) 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 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) 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 Aminotranszferázok: (transzamilázok) L-As NH2-csoport átvitele ketosavra. Koenzim: piridoxál-foszfát (B6-vitamin) Sok

L-aminosavra specifikus transzamináz. Hidrolázok: A szubsztrátum kovalens kötéseit víz hozzáadásával bontják, legtöbb esetben irreverzíbilisek (lebontás). Észterázok: karboxil- vagy szervetlen észterek. C O C C karboxil-észter O O C O P O OH foszfát-észter 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 Optimális pH = 7,0–8,8; hőmérséklet: 30–40 °C Még –30 °C-on is bont húsromlás a mélyhűtőben. Zsíradékok lipázos hidrolízise R1 COOH R2 COOH CH2 OOC R1 CH2 OH CH R2 + 3 H2O CH R3 CH2 OH R3 COOH glicerin zsírsavak OOC CH2 OOC zsiradék OH + 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 O OH CH2 C O CH2 CH2 N(CH3)3 acetil-kolin H2O OH CH3COOH + HO CH2 CH2 ecetsav kolin N(CH3)3 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 O R1 O P OH O O R2 + H2O R1 OH + HO P OH O R2 Glikozidázok: O-, N-, S-glikozid szerkezetű szubsztrátumot hidrolizálnak O-: karbohidrázok vagy O-glikozidázok, N-: nukleozidázok vagy N-glikozidázok, S-: tioglikozidázok vagy S-glikozidázok. Karbohidrázok: oligoszacharázok (digázok) oligoszacharidokat poliszacharázok poliszacharidokat hidrolizálnak Oligoszacharázok: Maltáz vagy α-glükozidáz: α-helyzetű OH glikozidjait hidrolizálja,

amilázok kísérője maltóz 2 glükóz Glükóz és fruktóz inhibitorok. Cellobiáz vagy β-glükozidáz: β-helyzetű OH glikozidjait hidrolizálja. cellobióz 2 glükóz Előfordulás: baktériumok, élesztő- és penészgombatörzsek, éticsiga. α-galaktozidáz: a szubsztrát végén nem redukáló galaktóz. β-galaktozidáz, vagy laktáz: a galaktóz glikozidos OH-ja β-térállású. Immobilizált laktázkészítmények, laktózérékenység, intolerancia. pH-optimum: 4,2–7,0; hőmérséklet: 38 °C. β-fruktozidáz: (szacharóz, invertáz) β-térállású glikozidos OH-t tartalmazó fruktóz. szacharóz glükóz + fruktóz A forgatóképesség megváltozik invertáz. 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 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 65–70 °C (100 °C) Gabonamagvakban fehérjéhez kötve inaktív. α- + β-amiláz együtt: csirizes keményítő rendkívül gyorsan bomlik. Izoamiláz: endoamiláz, α-(1 6) kötéseket bontja. Cellulázok: endo- és exocellulázok + cellulóz cellobióz, hangyasav, ecetsav, vajsav, metán, CO2, H2. pH opt.: 4,7–5,9 Hemicellulázok: hemicellulóz pH = 5,0; 40–45 °C Inulináz: inulin cukrok; 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, KHSO4. 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) –NH2-csoport felől támadnak. pH opt.: 7–9 Az aminopeptidázok hatása R1 R2 R3 NH2 CH CO NH CH CO NH CH CO . + H2O R1 R2 R3 NH2 CH COOH + NH2 CH CO NH CH CO . Katepszin C: utolsó előtti kötést hidrolizálja. Karboxipeptidázok: rövid (hosszabb) láncú peptidek –COOH csoportját támadja Zn és Co vagy szeriloldallánc segítségével. Inaktív alak tripszin aktív forma (hasnyálmirigy) pH opt.: 7,5 R3 R2 R1 . NH CH CO NH CH CO NH CH COOH + H2O R1 R2 R3 . NH CH CO NH CH COOH + NH2 CH COOH Dipeptidázok: szabad –COOH és –NH2

csoport kell a bontáshoz. Sok dipeptidázt azonosítottak, több abszolút szubsztrátspecifikus. R1 R2 NH2 CH CO NH CH COOH + H2O R1 R2 NH2 CH COOH + NH2 CH COOH Szerin proteinázok: aktív centrumban szeril- és hisztidil-oldallánc. pH optimum: 7–11; alkalikus proteinázok Tripszin: tripszinogén tripszin Arg, Lys –COOH csoportja mellet hasít leggyorsabban. pH optimum: 7,8–8,0. A pepszin által elkezdett bontást fejezi be, illetve folytatja. Kimotripszin: Phe, Tyr, Trp melletti –COOH csoportra specifikus. pH optimum: 7,0–8,0. Alkalikus mikroba proteázok: nem szubsztrátspecifikus minden kötést bont 60 °C-ig. Mosószerek komponense. Tiolproteinázok: (SH-proteinázok) tioészter kötés a szubsztráttal. pH optimum: 6,0–7,5. Papain: növényi fehérjéket bontanak Aktiválás: glutation, cisztein, H2S. Gátlás: oxidálószerekkel. Felhasználás: húsnál: érésgyorsítás, puhítás. Savas proteinázok: (karboxil proteinázok) Centrumban 2 –COOH

csoport; opt. pH: 2,0–7,0 Nem szubsztrátspecifikusak: Pepszin: gyomorfal: pepszinogén gyomor: pepszin + 7500 MT peptid Szinte minden fehérjét gyorsan bont, kivétel szkleroproteinek: (haj, elasztin, nyers kollagén). Opt. 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. 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: NH2–CO–NH2 + H2O CO2 + 2 NH3 talajban: 2 NH3 + CO2 + H2O (NH4)2CO3 A nitrogén-körforgás résztvevője. 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 + H2O Asp + NH3 glutamináz: Gln + H2O Glu + NH3 argináz (amidináz): Arg + H2O karbamid + ornitin Hidrolázok: nikotinamidáz: nikotinsavamid + H2O citrullináz: citrullin + 2 H2O nikotinsav + NH3, ornitin + CO2 + NH3, pantotenáz: pantoténsav + H2O kreatinináz: nitriláz: pantoinsav + alanin, kreatinin + H2O nitril + H2O karboxilsav + NH3, riboflavináz: riboflavin + H2O tiamináz: tiamin + H2O kreatin, ribitol + lumikrom, pirimidin rész + tiazol rész. Savanhidrid hidrolázok: Szervetlen savmaradékot hasítanak le. Az adenozin trifoszfatáz hatása A O O O O P O P O P OH ATP OH OH O OH + H2O A O P O O P OH + H3PO4 + 30,5 kJ OH OH ADP Ca2+ növeli, Mg2+ csökkenti az aktivitását. Az adenozin foszfátjai O A O P A OH O O O P O P OH OH adenozin-monofoszfát (AMP) OH OH

adenozin-difoszfát (ADP) Egyéb foszfatázok: ATP + H2O ATP + 2 H2O ADP + H2O AMP + H2O A O O O O P O P O P OH OH OH OH adenozin-trifoszfát (ATP) AMP + H4P2O7 (pirofoszforsav), AMP + 2 H3PO4, AMP + H3PO4, adenozin + H3PO4. Liázok: C–C, C–O, C–N kötéseket bontanak nem hidrolízissel, a reakciótermék mindig tartalmaz kettős kötést. C–C liázok: dekarboxilázok, aldolázok, oxosav-liázok Piroszőlősav dekarboxiláz: CH3–CO–COOH CH3CHO + CO2. piroszőlősav acetaldehid acetoin, diacetil, butilénglikolok: aromák Aminosav dekarboxilázok: aminosav biogén amin + CO2 Aldoláz: fruktóz-1,6-difoszfát glicerinaldehid-foszfát + dihidroxi-aceton-foszfát C–O liázok: Hidroliázok: Dehidratázok: vizet szakítanak ki kettős kötés kialakításával. Hidratázok: telítetlen vegyületbe vízmolekulát építenek be. Enoláz: 2-foszfo-glicerinsav – H2O foszfo-enol-piroszőlősav 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 (B6-vit.) 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. Glükózfoszfát izomeráz: glükóz-6-foszfát Triózfoszfát izomeráz: dihidroxi-aceton-foszfát fruktóz-6-foszfát glicerinaldehid-foszfát Hidroperoxid izomeráz: Intramolekuláris oxidoreduktáz, zsírsav, hidroperoxidok átalakítása. 13-hidroperoxi-9,11-linolát 12-oxo-13-hidroxi-9-oleát 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–O, C–N, C–S kötést létesítő ligázok. (Használják a szintetáz elnevezést is!) Aszparagin szintetáz: L-aszparaginsav + NH3 + ATP L-aszparagin + pirofoszfát + AMP Karboxiláz; piroszőlősav karboxiláz: piroszőlősav + CO2 + H2O + ATP oxálecetsav + ortofoszfát + ADP Liázok és transzferázok (szintetázok): Molekulákat kapcsolnak össze; nincs mélyreható energetikai átalakulás