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:alkohol dehidrogenázglicerinaldehid-foszfát dehidrogenáztejsav dehidrogenázaldehid dehidrogenázbutándiol dehidrogenáz

Nikotinsavamid-adenin-dinukleotid (NAD)

N H 2

H H

O C H 2

O H O H

H H

O

C N

C N

C

C N

C H H

H H

O H O H

H H

H

2 '

+

C

O C H 2

O

O H

P O P O

O

O H C

C H N

C

H C C O N H 2

H

N

Alkohol dehidrogenáz R C H 2 OH + NAD+ R CHO + NADH

alkohol aldehid

+ H+

Glicerinaldehid-foszfát dehidrogenáz C H 2

C H

O P

C H O

OH H 3 P O 4 NAD++ +CH2

CH

O P

COO

OHP

3-foszfo-glicerinaldehid 1,3-difoszfo-glicerinsav

+ NADH+H+ P = P O O H

O H

C H3

C H

C OOH

H O NAD++CH3

CO

COOH

+ NADH+H+

L-tejsav piroszőlősav

Tejsav dehidrogenáz

Butándiol dehidrogenáz

C H 3 CO C O C H 3 2 NADH+H++ C H 3 CH(OH) CH(OH) CH3 2 NAD+ +

diacetil 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

N

H

H O

H H

O H O H

C H 2 O

H H

N H 2

C H 2

O

O H

P O P O

O

O H

H H

O

H

N H

C

riboflavin

C C

C

C H 3 C

H 3 C C

C

C N C

N C

N

H C H 2C

O H C O H O H

C

O

N

C N

C

C N

C H

C

B2-vitamin

Flavin-adenin-dinukleotid (FAD)

Dehidrogénező flavinenzimek: diaforázok, citokromreduktázok

Közvetlen oxidációt végző flavinenzimek: aminosav oxidázok glükóz oxidázok

a keletkező H2O2-t kataláz bontja

glükóz oxidáz a glükózszelektív elektródbanglükóz direkt potenciometriás meghatározása

Aminosav oxidázok

R ' CH C O O H

NH2

+ f lavinenzim R' C COOH

N H

+ redukált flavinenzim

redukált flavinenzim + O2 flavinenzim +

H2OR ' C CO O H

NH

H2O2

R' C COOH

O + + NH3

aminosav iminosav

iminosav ketosav

Heminenzimek:

Kofaktor a hemin (vas-porfirin komplex )redukált enzim: Fe2+ oxidált enzim: Fe3+

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 kihasználá-sát.

Oxigenázok:Oxigénbeépülést katalizálnak szubsztrátba

2 O–atom: dioxigenázok1 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 Ienzimekkel

1. paradicsomból, 2. szójababból eredő enzim

C H3 (CH2)4 C C

H H

C H2

HH

CC (CH2)7 COOH

+O2

+O2

CH3 ( C H2)4 C C

H H

C

H

H

CC (CH2)7 COOH

H

OOH

CH3 ( C H2)4 CH CH

C

HH

CC (CH2)7 COOH

HOOH

1

2linolsav

9-D-hidroperoxi-10,12-oktadekadiénsav (9-LOOH)

13-L-hidroperoxi-9,11-oktadekadiénsav (13-LOOH)

cisz cisz

transz

cisz

cisz

transz

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-PAmilo 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 szénhidrátok

szintézise.

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

O

C O P OH

O

O

karboxil-észter

foszfát-észter

Lipázok: triacil-glicerolokat bontanak, relatív szubsztrát-fajlagosságHosszú lánc, sok kettős kötés: gyors hidrolízis.Előfordulásuk: hasnyálmirigy, máj, ricinusmag,

gabonamagvak, tej, gabonák (penész).Aktív centrum: Leu-oldallánc kapcsolat a

szubsztráttalOptimális pH = 7,0–8,8; hőmérséklet: 30–40 °C

Még –30 °C-on is bont húsromlás a mélyhűtőben.

CH2

CH

O O C R1

O O C

CH2 O O C

R2

R3

+ 3 H2O

C H 2C H

OH

OH

C H 2 OH COOHR3

COOHR2

COOHR1

+

zsiradék glicerin zsírsavak

Zsíradékok lipázos hidrolízise

Foszfolipázok: a foszfatidokat bontó enzimekA, 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 H2 C

O

O C H 2 CH2 N(CH3)3

OHH2O

CH3C O OH HO CH2 CH2

OH

N(CH3)3+

acetil-kolin ecetsav kolin

Fitáz: a fitint (inozitfoszforsav Ca–Mg-sóját) bontja.Savanyú foszfomonoészteráz (pH = 5,5).

Foszfodiészterázok:foszforsav kettős észter alkohol + foszforsav

monoészterRibonukleáz, dezoxiribonukleáz:

Nukleinsavak mono- és oligonukleotid.

+ + R 1 O H R 1 O P

O

O H

O R 2 H 2O H O P

O

O H

O R 2

A foszfodiészterázok hatása

Glikozidázok:O-, N-, S-glikozid szerkezetű szubsztrátumot

hidrolizálnakO-: karbohidrázok vagy O-glikozidázok,N-: nukleozidázok vagy N-glikozidázok,S-: tioglikozidázok vagy S-glikozidázok.

Karbohidrázok: poliszacharázokpoliszacharidokat

oligoszacharázok(digázok) hidrolizálnak

oligoszacharidokat

Oligoszacharázok:Maltáz vagy α-glükozidáz:α-helyzetű OH glikozidjait hidrolizálja, amilázok

kísérőjemaltóz 2 glükóz

Glükóz és fruktóz inhibitorok.

Cellobiáz vagy β-glükozidáz:β-helyzetű OH glikozidjait hidrolizálja.

cellobióz 2 glükózElőfordulás: baktériumok, élesztő- és penészgomba-

törzsek, éticsiga.

α-galaktozidáz: a szubsztrát végén nem redukálógalaktóz.

β-galaktozidáz, vagy laktáz: a galaktóz glikozidosOH-ja β-térállású.Immobilizált laktázkészítmények, laktózérékeny-ség, intolerancia.pH-optimum: 4,2–7,0; hőmérséklet: 38 °C.

β-fruktozidáz: (szacharóz, invertáz) β-térállásúglikozidos OH-t tartalmazó fruktóz.

szacharóz glükóz + fruktózA forgatóképesség megváltozik invertáz.

Poliszacharázok:exoamilázok: glükózlánc végén támadnakendoamilázok: glükózlánc középtáján támadnak

β-amiláz: a nem redukáló láncvéget támadja utolsóelőtti α-(1 4) kötést maltózα-(1 6) glikozidos kötés: hasítást megállítja

Határdextrin: MT 42–50%-a az amilopektinének.

Amiloglükozidáz (glükoamiláz)α-(1 4) glikozidos kötés glükózrészeket hasítSzerep: kukorica invertcukor

α-amiláz: amilózt több helyen támadja dextrinek maltózmolekulák

dextrinesítési, cukrosítási szakaszA 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 cukrok; pH = 5,0; 40–45 °C

Inulináz: inulin fruktózPektinázok: (Pektin metilészterázok, endopektiná-

zok, exopektinázok)A pektint hidrolizálják. Nehezen szűrhető levek tisztítása.

Lizozim: a peptidoglikánokat hidrolizálja.Sajtgyártásnál: csíraszám csökkentés.

Tioglikozidáz: glükozinolátok (izotiocianid-glükozidok) mustárolaj, glükóz, KHSO4.

Proteázok:A peptidkötést hidrolizálják.Peptidázok: (exo…) utolsó vagy utolsó előtti peptid-

kötést 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

Katepszin C: utolsó előtti kötést hidrolizálja.

N H 2 C H C O N H C H C O N H C H C O

R 3R 2 R 1 . . . + H 2O N H 2 C H C O O H +

R 1 N H 2 C H C O N H C H C O

R 3R 2...

Karboxipeptidázok: rövid (hosszabb) láncú peptidek–COOH csoportját támadja Zn és Co vagy szeril-oldallánc segítségével.

Inaktív alak tripszin aktív forma (hasnyálmirigy)pH opt.: 7,5.

N H C H C O N H C H C O N H C H

R 3R 2 R 1C O O H + H 2O N H C H C O

R 1 R 2C O O H C H N H ... N H 2 C H C O O H

R 3+ ...

+ H 2O + N H 2 C H C O O H

R 2C H C O

R 1 R 2C O O H C H N H N H 2 C H C O O H

R 1N H 2

Dipeptidázok: szabad –COOH és –NH2 csoport kell a bontáshoz.Sok dipeptidázt azonosítottak, több abszolút szubsztrátspecifikus.

Szerin proteinázok: aktív centrumban szeril- és hisztidil-oldallánc.pH optimum: 7–11; alkalikus proteinázokTripszin: tripszinogén tripszin

Arg, Lys –COOH csoportja mellet hasít leg-gyorsabban.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 szubsztrát-specifikus minden kötést bont 60 °C-ig. Mosószerek komponense.

Tiolproteinázok: (SH-proteinázok) tioészter kötés aszubsztráttal.pH optimum: 6,0–7,5.

Papain: növényi fehérjéket bontanakAktiválás: 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 peptidSzinte minden fehérjét gyorsan bont, kivétel szkleroproteinek: (haj, elasztin, nyers kollagén).Opt. pH: 1,5–2,2; hőérzékeny: 50 °C felettinaktiválódik.

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

elbomlásapH opt.: 4–5

Amidázok és amidinázok:

C–N közötti kötést hidrolizálják (a peptidkötéskivételével).

Ureáz: NH2–CO–NH2 + H2O CO2 + 2 NH3talajban: 2 NH3 + CO2 + H2O (NH4)2CO3A 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 + NH3glutamináz: Gln + H2O Glu + NH3argináz (amidináz): Arg + H2O karbamid + ornitin

Hidrolázok:

nikotinamidáz:nikotinsavamid + H2O nikotinsav + NH3,

citrullináz:citrullin + 2 H2O ornitin + CO2 + NH3,

pantotenáz:pantoténsav + H2O pantoinsav + alanin,

kreatinináz: kreatinin + H2O kreatin,

nitriláz: nitril + H2O karboxilsav + NH3,

riboflavináz: riboflavin + H2O ribitol + lumikrom,

tiamináz: tiamin + H2O pirimidin rész + tiazolrész.

Savanhidrid hidrolázok:Szervetlen savmaradékot hasítanak le.

Az adenozin trifoszfatáz hatása

P

O

OH

OH

A O P

O

O

OH

P

O

O

O H ATP

+ H2O A O P

O

O

OH

P

O

OH + H3PO4 + 30,5 kJ

OHADP

Ca2+ növeli, Mg2+ csökkenti az aktivitását.

Az adenozin foszfátjai

A O P

O

O H

OH

A O P

O

O

OH

P

O

OH

OH

P

O

OH

OH

A O P

O

O

OH

P

O

O

OH

adenozin-monofoszfát (AMP)

adenozin-difoszfát (ADP)

adenozin-trifoszfát (ATP)

Egyéb foszfatázok:ATP + H2O AMP + H4P2O7

(pirofoszforsav),ATP + 2 H2O AMP + 2 H3PO4,ADP + H2O AMP + H3PO4,AMP + H2O 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-foszfátC–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-oxidKönnyeztető 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 átalakulásGlükóz izomeráz: glükóz fruktóz xilóz

Enzimreaktorokban: hordozóhoz rögzített glükóz izomeráz.

Glükózfoszfát izomeráz:glükóz-6-foszfát fruktóz-6-foszfát

Triózfoszfát izomeráz:dihidroxi-aceton-foszfát glicerinaldehid-foszfát

Hidroperoxid izomeráz:Intramolekuláris oxidoreduktáz, zsírsav, hidro-

peroxidok átalakítása.13-hidroperoxi-9,11-linolát 12-oxo-13-hidroxi-9-

-oleát

Ligázok vagy szintetázok:

Két molekula kapcsolódása NTP energiájávalA + B + ATP A–B + ADP + ortofoszfát vagyA + 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.