Пектиназа

Аналогічно крохмалю і глікогену гідролізуються інші природні полісахариди:

• целюлоза — за участю целюлазного комплексу ферментів (складається з ендо-1,4-b-глюканази, екзоцелобіогідролази, целобіази і екзо-1,4-b-глюкогідролази),

• інулін — за допомогою інулінази (2,1-b-D-фруктанфруктаногідролази),

• хітин — хітинази,

• ксилан — ксиланази,

• гіалуронова кислота — гіалуронідази,

• пектинові речовини — комплексу пектинолітичних ферментів (пектинестерази, полігалактуронази і ін.) і т.п.

У всіх випадках полісахариди розпадаються до відповідних моносахаридів або їх похідних (інколи до дисахаридів), з яких складаються молекули вказаних полісахаридів.

Деякі з гідролаз, перерахованих вище, широко розповсюджені в природі, інші (целюлаза, інуліназа) — властиві лише певним видам рослин, тварин і мікроорганізмів.

Особливу увагу привертають целюлази, хітинази, 1,3- і 1,6-b-глюканази і ліхенази (гідролізують гетерополісахариди з 1,3- і 1,4-глікозидними зв'язками, що переміжаються), оскільки вони розкладають рослинні і мікробні залишки, що є екологічно небезпечними відходами виробництва, дозволяючи при цьому отримувати глюкозу і N-ацетилглюкозамін.

Деякі з них, наприклад, хітинази з Bacillus cereus прискорюють реакцію гідролізу хітину при рН=4 і t = 60°С до хітобіози, але не до N-ацетил-b-D-глюкозаміну.

3. Пептидгідролази (протеази).

Ферменти цього підкласу прискорюють гідроліз пептидних зв'язків в білках і пептидах, а за певних умов також і утворення пептидних зв'язків, хоча цей шлях синтезу білка не є фізіологічним.

Х імізм процесу гідролізу білків і пептидів за участю пептидгідролаз можна виразити наступною схемою:

Серед пептидгідролаз розрізняють:

• протеїнази, що каталізують гідроліз невеликого числа внутрішніх пептидних зв'язків в білковій молекулі, внаслідок чого остання розпадається до пептидів; отже вони є ендопептидазами,

• пептидази, що забезпечують відщеплення від пептидного ланцюга вільних амінокислот; отже вони є екзопептидазами.

3.1. Протеїнази

Протеїнази залежно від механізму їх дії на внутрішні пептидні зв'язки в білковій молекулі ділять на 4 підпідкласа:

1) серинові протеїнази, що несуть в активному центрі радикали сер і гіс, що забезпечують здійснення каталітичної дії; представниками їх є:

• хімотрипсин і трипсин, що виділяються підшлунковою залозою,

• субтилізин, що продукується бактеріями, і др.;

2) тіолові (цистеїнові) протеїнази, що мають в активному центрі залишок цис; до їх числа належать:

• папаїн з латексу динного дерева Carica papaya,

• фіцин з латексу фікуса,

• бромелаїн з соку ствола ананаса,

• катепсин В — внутріклітинний фермент хребетних та ін.;

3) кислі (карбоксильні) протеїнази, що мають оптимум рН нижче 5 і містять радикали дикарбонових амінокислот в активному центрі; сюди відносять:

• пепсин, що виділяється слизовою оболонкою шлунку,

• катепсин D, що характеризується внутріклітинною локалізацією,

• ряд кислих протеїназ, що продукуються різноманітними мікроорганізмами;

4) металопротеїнази, каталітична дія яких залежить від присутності іонів металів (Са²⁺, Zn²⁺) в активному центрі; прикладами їх можуть служити:

• колагеназа,

• ряд протеїназ мікробного походження (термолізин, компонент пронази і ін.).

Пепсин, трипсин і хімотрипсин виділяються залізистими клітинами у вигляді неактивних проферментів — зимогенів: пепсиногену, трипсиногену і хімотрипсиногену, оскільки їх активні центри заблоковані фрагментами поліпептидного ланцюга, після гідролітичного відщеплення яких фермент набуває активності.

Дуже важливою особливістю протеїназ є вибірковий (селективний) характер їх дії на пептидні зв'язки в білковій молекулі. Так:

• пепсин вибірково прискорює гідроліз пептидних зв'язків, утворених аміногрупою фенілаланіну, тирозину або лейцину;

Міститься в слизовій оболонці шлунку; кристалічний препарат має дуже високу активність: 1 г пепсину за 2 год. розкладає 50 кг звареного білку яйця та створожує 100.000 л молока. В організмі знаходиться у вигляді пепсиногену, вивільняється під впливом соляної кислоти.

• трипсин — прискорює гідроліз пептидних зв'язків, утворених карбоксильною групою аргініну або лізину;

Міститься у соці підшлункової залози. В організмі знаходиться у вигляді трипсиногену. Вивільняється під впливом ентерокінази.

• хімотрипсин — прискорює гідроліз пептидних зв'язків, утворених карбоксильною групою тирозину або фенілаланіну;

Міститься в підшлунковій залозі. Трипсин і хімотрипсин розщеплюють білки загиблих клітин, що утворюють гній.

• ренін - розщеплює пептидні зв’язки між фенілаланіном та метіоніном в казеїні.

Міститься в четвертому відділі шлунку теляти (сичузі), називається сичужним ферментом. Застосовується для створожування молока у виробництві сиру шляхом перетворення розчиненного білка казеїногену в нерозчинний осад казеїнату кальцію. 1 г реніну створожує 4.550 л молока;

• папаїн — прискорює гідроліз пептидних зв'язків, утворених аргініном, лізином і фенілаланіном.

Рослинний протеолітичний фермент. Отримують у вигляді сухого порошку з соку плодів динного дерева (Carica papaya). Міститься також в дріжджах.

Активується сульфгідрильними сполуками. Особливу роль відіграє при цьому відновлений глутатіон. Він передає водень до окисленої форми ферменту, і, відновлюючи його, переводить у активний стан, що негативно впливає на зберігання дріжджів.

Відновлений глутатіон підвищує протеолітичну активність дріжджів, прискорюючи процес їх автолізу і зменшуючи цим їх термін зберігання. Для попередження цього необхідно перевести глутатіон в окислену форму.

В результаті дії певної протеїнази індивідуальний білок розщеплюється завжди на строго обмежене число пептидів. Це знаходить практичне використання при визначенні первинної структури білків і має величезне значення для регуляції обміну речовин, оскільки багато продуктів селективного гідролізу білків мають високу біологічну активність: саме цим шляхом з проферментів виникають ферменти, з попередників гормонів — гормони і тому подібне.

Причина вибіркової дії протеїназ полягає в тому, що радикал амінокислоти, по сусідству з якою гідролізується пептидний зв'язок, служить для утворення фермент-субстратного комплексу.