44 Активация аминокислот
Д
ля
каждой из 20 аминокислот имеется
соответствующая аминоацил-тРНК-лигаза,
которая в цитоплазме соединяет
аминокислоту с тPHK(tRNA)
(см. с. 88). Этот процесс активации
аминокислот осуществляется в
две стадии.
Сначала аминокислота
связывается с ферментом
и реагирует
с АТФ (АТР), образуя макроэргический
смешанный ангидрид
— аминоациладенилат.
Затем аминоацильный
остаток переносится на концевую
3'-ОН-группу концевого остатка рибозы
тРНК
(другой группой лигаз аминоацил
переносится на 2'-ОН-группу). В
аминоацил-тРНК карбоксильная группа
аминокислотного остатка этерифицируется
остатком рибозы 3'-концевого остатка
аденозина, входящего в последовательность
...ССА-3'.
Точность трансляции зависит, прежде всего, от субстратной специфичности аминоацил-тРНК-лигаз. Корректирующий механизм активного центра лигазы обеспечивает немедленное удаление ошибочно присоединенных аминокислотных остатков.
45 Этапы биосинтеза белка
Генетический код. Аминокислотная последовательность в молекуле белка зашифрована в виде нуклеотидной последовательности в молекуле ДНК и называется генетическим кодом. Участок молекулы ДНК, ответственный за синтез одного белка, называется геном.
Характеристика генетического кода.
1. Код триплетен: каждой аминокислоте соответствует сочетание из 3 нуклеотидов. Всего таких сочетаний — 64 кода. Из них 61 код смысловой, т. е. соответствует 20 аминокислотам, а 3 кода — бессмысленные, стоп-коды, которые не соответствуют аминокислотам, а заполняют промежутки между генами.
2. Код однозначен — каждый триплет соответствует только одной аминокислоте.
3. Код вырожден — каждая аминокислота имеет более чем один код. Например, у аминокислоты глицин — 4 кода: ЦЦА, ЦЦГ, ЦЦТ, ЦЦЦ, чаще у аминокислот их 2—3.
4. Код универсален — все живые организмы имеют один и тот же генетический код аминокислот.
5. Код непрерывен — между кодами нет промежутков.
6. Код неперекрываем — конечный нуклеотид одного кода не может служить началом другого.
Условия биосинтеза
Для биосинтеза белка необходима генетическая информация молекулы ДНК; информационная РНК — переносчик этой информации из ядра к месту синтеза; рибосомы — органоиды, где происходит собственно синтез белка; набор аминокислот в цитоплазме; транспортные РНК, кодирующие аминокислоты и переносящие их к месту синтеза на рибосомы; АТФ — вещество, обеспечивающее энергией процесс кодирования и биосинтеза.
Этапы
Транскрипция — процесс биосинтеза всех видов РНК на матрице ДНК, который протекает в ядре.
Определенный участок молекулы ДНК деспирализуется, водородные связи между двумя цепочками разрушаются под действием ферментов. На одной цепи ДНК, как на матрице, по принципу комплементарное из нуклеотидов синтезируется РНК-копия. В зависимости от участка ДНК таким образом синтезируются рибосомные, транспортные, информационные РНК.
После синтеза иРНК она выходит из ядра и направляется в цитоплазму к месту синтеза белка на рибосомы.
Трансляция — процесс синтеза полипептидных цепей, осуществляемый на рибосомах, где иРНК является посредником в передаче информации о первичной структуре белка.
Биосинтез белка состоит из ряда реакций.
1. Активирование и кодирование аминокислот. тРНК имеет вид клеверного листа, в центральной петле которого располагается триплет-ный антикодон, соответствующий коду определенной аминокислоты и кодону на иРНК. Каждая аминокислота соединяется с соответствующей тРНК за счет энергии АТФ. Образуется комплекс тРНК—аминокислота, который поступает на рибосомы.
2. Образование комплекса иРНК—рибосома. иРНК в цитоплазме соединяется рибосомами на гранулярной ЭПС.
3. Сборка полипептидной цепи. тРНК с аминокислотами по принципу комплементарности антикодона с кодоном соединяются с иРНК и входят в рибосому. В пептидном центре рибосомы между двумя аминокислотами образуется пептидная связь, а освободившаяся тРНК покидает рибосому. При этом иРНК каждый раз продвигается на один триплет, внося новую тРНК — аминокислоту и вынося из рибосомы освободившуюся тРНК. Весь процесс обеспечивается энергией АТФ. Одна иРНК может соединяться с несколькими рибосомами, образуя полисому, где идет одновременно синтез многих молекул одного белка. Синтез заканчивается, когда на иРНК начинаются бессмысленные кодоны (стоп-коды). Рибосомы отделяются от иРНК, с них снимаются полипептидные цепи. Так как весь процесс синтеза протекает на гранулярной эндо-плазматической сети, то образовавшиеся полипептидные цепи поступают в канальца ЭПС, где приобретают окончательную структуру и превращаются в молекулы белка.
Все реакции синтеза катализируются специальными ферментами с затратой энергии АТФ. Скорость синтеза очень велика и зависит от длины полипептида. Например, в рибосоме кишечной палочки белок из 300 аминокислот синтезируется приблизительно за 15—20 с.
46 47 Моносахариды
Моносахариды – это простейшие углеводы. Они не подвергаются гидролизу – не расщепляются водой на более простые углеводы. Общая формула – Сn(H2O)n. Моносахариды представляют собой бесцветные кристаллические вещества, растворимые в воде и сладкие на вкус (фруктоза – самый сладкий сахар). Все они являются оптически активными веществами. Моносахариды являются полиоксикарбонильными соединениями, следовательно, классифицируются по числу углеродных атомов в молекуле и присутствию альдегидной или кетонной группы. Например: альдогексоза, кетопентоза и т. д.
Важнейшими моносахаридами являются альдопентозы: рибоза и дезоксирибоза, которые входят в состав нуклеиновых кислот; ксилоза (древесный сахар), который является составной частью ксиланов, содержащихся в древесине, лузге подсолнуха, соломе. Из альдогексоз самыми распространенными являются глюкоза и фруктоза.
В природе моносахариды образуются в зеленых растениях в результате фотосинтеза, который представляет собой процесс химического связывания или «фиксации» углекислого газа и воды за счет использования энергии солнечных лучей растениями.
Главным источником получения моносахаридов, имеющих практическое значение, являются полисахариды. Так, глюкозу получают в большом количестве гидролизом крахмала:
(С6H10O5)n + nН2О > nС6Н12O6.
Химические свойства. Для моносахаридов характерны реакции, свойственные спиртам, альдегидам и кетонам, так как в молекулах простых сахаров содержатся гидроксильные и в скрытом виде карбонильные группы. При взаимодействии моносахаридов с различными веществами реакции могут протекать: по карбонильной группе, гидроксильным группам либо с изменением углеродного скелета молекулы.
1. Альдегидная группа моносахаридов окисляется до карбоксильной группы с образованием альдоновых кислот.
2. При нагревании моносахаридов с концентрированными кислотами происходит дегидратация молекулы. Из пентоз образуется фурфурол, из гексоз – оксиметилфурфурол:
3. Моносахариды D-ряда (глюкоза, фруктоза, манноза) расщепляются при каталитическом действии ферментов дрожжей.
Различают несколько видов изомерии моносахаридов: 1) изомерия, связанная с наличием альдегидной или кетонной группы в молекуле сахара. Пример таких изомеров — глюкоза и фруктоза; 2) стереоизомерия (пространственная изомерия), обусловленная наличием в моносахаридах асимметрических атомов углерода. Моносахариды, за исключением дигидроксиацетона, являются оптически активными соединениями. Стереоизомеры обладают способностью врашать плоскость поляризации поляризованного света либо вправо, либо влево. Правовращающие сахара обозначают знаком (+), а левовращающие — знаком (-). Направление вращения света (вправо или влево) не связано с принадлежностью моносахарида к L — или D-ряду. Так, например, D-глюкоза вращает плоскость поляризации поляризованного света вправо (0(+)-глюкоза), а D-фруктоза — влево (Т>(-)-фруктоза). Примером стереоизомерии моносахаридов служат 0(+)-глюкоза и 0(+)-галактоза. Моносахариды могут существовать в различных таутомерных формах: как в ациклической, так и образовывать циклические формы (пиранозную и фуранозную). Наиболее важными моносахаридами являются глюкоза и фруктоза. Наиболее устойчивая форма глюкозы в растворе — пиранозная, а фруктозы — фуранозная. Формирование пиранозного кольца в молекуле, например, D-глюкозы обусловлено взаимодействием альдегидной и гидроксильной групп, в результате которого образуется полуацеталь. Образовавшаяся из альдегидной (или кетонной у фруктозы) группы гидроксильная группа обладает повышенной реакционной способностью и называется свободным гликозидным гидроксилом. В зависимости от положения свободного гликозидного гидроксила различают а — и p-формы моносахаридов. Для D-ряда справедливо, что если гликозидный гидроксил находится под плоскостью пиранозного или фуранозного кольца, то данный моносахарид находится в а-форме, а если над плоскостью — в р-форме. Наличие а — и D-форм моносахаридов обуславливает явление мутаротации. Мутаротация — это изменение удельного угла вращения плоскости поляризации поляризованного света в свежеприготовленном растворе сахара в течение некоторого времени. Угол вращения плоскости поляризации различен для таутомерных форм сахара. Например: a-D-глюкопираноза имеет удельное вращение +133°, а p-D-глкжопираноза — +19°. В процессе растворения в воде глюкозы удельное вращение раствора вначале изменяется, а затем достигает постоянной величины +52,5°, что связано с возникновением динамического равновесия в растворе между таутомерными формами глюкозы. Одним из важнейших свойств Сахаров, обладающих свободным гликозидным гидроксилом, является их способность восстанавливать в щелочной среде оксиды металлов (например, оксид меди) до закисных форм (например, оксида меди I). Такие сахара получили название восстанавливающих, или редуцирующих.
Реакции карбоксильных и циклических форм
бой моносахарид с конкретными физическими свойствами (температура плавления, растворимость и т.д.) характеризуется специфической величиной удельного вращения [α]20D, которая при растворении любого моносахарида постепенно меняется и лишь при длительном стоянии раствора достигает вполне определенного значения. Изменение величины удельного вращения при стоянии (во времени) растворов моносахаридов называется мутаротацией (трансформацией ее структуры в растворе). Явление мутаротации объясняется тем, что альдегиды и кетоны обратимо реагируют с эквимолярным количеством спирта с образованием полуацеталей.
Реакция образования полуацетали возможна и в пределах одной молекулы.
Внутримолекулярное взаимодействие спиртовой и карбоксильной групп наиболее благоприятно, если оно приводит к образованию пяти- или шестичленных циклов. Шестичленные кольца сахаров называют пиранозами, а пятичленные – фуранозами.
Московский профессор М. А. Колли (1870) для объяснения явления мутаротации впервые высказал предположение о существовании циклического строения молекулы углеводов.
При написании структурных формул расположение полуацетального гидроксила у моносахаридов D-ряда в α-форма должно быть ниже плоскости кольца, а при написании β-формы - выше.
В настоящее время твердо установлено, что в природе только небольшая часть молекул пентоз и гексоз содержит открытую цепь. Большинство молекул находится в виде циклических структур. При замыкании молекулы моносахарида в цикл происходит внутримолекулярная реакция образования полуацетали и полукетали.
В зависимости от того, гидроксильная группа какого из углеродных атомов принимает участие в образовании полуацетали и полукетали, могут получаться пятичленные циклы (из четырех атомов С и одного атома О) или шестичленные (из пяти атомов С и одного атома О). Эти структуры называются, соответственно фуранозными или пиранозными,по аналогии с известными органическими соединениями –фураном и пираном.
Для моносахаридов ряда пентоз обычно характерен фуранозный цикл, в то время как большинство гексоз находится в пиранозной форме.
48 ОЛИГОСАХАРИДЫ, углеводы, молекулы к-рых построены из неск. моносахаридных остатков (от 2 до 10-20), соединенных гликозидными связями (экзоциклич. связь ано-мерного атома С моносахарида с атомом О соседнего моносахаридного остатка). В соответствии со степенью полимеризации различают дисахариды (биозы), трисахари-ды (триозы), тетрасахариды (тетраозы) и т.д.
В
состав олигосахаридов могут входить
остатки к.-л. одного моносахарида (гомоолигосахариды)
или разныхмоносахаридов (гете-роолигосахариды).
Каждый моносахаридный остаток может
находиться в одной из четырех возможных
циклич. форм (
-и 
-фураноза, 
-
и 
-пираноза;
см. Моносахариды)и
соединяться гликозидной связью с
любой гидроксильной
группой соседнего
остатка (включая полуацетальный гидроксил).
Отсюда следует, что даже из двух
одинаковых гексоз можно
построить 30, а из двух разных гексоз-56
изомерных диса-харидов; три
разные гексозытеоретически
дают 4896 изомерных трисахаридов; с ростом
степени полимеризации число
возможных изомеровбыстро
достигает астрономич. величин.
Если в молекуле олигосахарида все гликозидные связи образованы полуацетальным гидроксилом одного и спиртовым гидро-ксилом другого моносахаридного остатка, в конце цепи остается один незамещенный полуацетальный гидроксил, за счет к-рого олигосахарид проявляет св-ва карбонильных соед., характерные длямоносахаридов (р-ции окисления и восстановления, мутаротацию и др.); такие олигосахариды наз. восстанавливающими (редуцирующими). Если же один из моносахаридных остатков в молекуле олигосахарида связан гликозидной связью с полуацетальным гидроксилом другого моносахарида, такие олигосахариды не содержат полуацетального гидроксила и наз. невосстанавливающими (нередуцирующими). Олигосахариды, в к-рых к спиртовым гидроксилам каждого моносахаридного остатка присоединено не более одного соседнего остатка, наз. линейными (неразветвленными); присоединение двух и более моносахаридов к спиртовым гидроксилам одного и того же моносахаридного остатка приводит к разветвлению олигосахаридов. Т. обр., уже трисахариды могут иметь разветвленную структуру. Моносахаридные остатки, расположенные на концах углеводных цепей, наз. концевыми (терминальными). В восстанавливающих олигосахаридах различают концевой восстанавливающий моносахарид (он м. б. только один) и концевые невосстанавливающие моносахариды (их на единицу больше, чем точек разветвлений).
Строгая
номенклатура олигосахаридов весьма
громоздка. Название олигосахарида
образуется по типу О-замещенных
производных моносаха-ридов, исходя из
названия восстанавливающего звена с
указанием всех имеющихся заместителей;
для невосстанавливающих олигосахаридов
номенклатура аналогична номенклатуре
гликози-дов. В названиях линейных
олигосахаридов часто применяется
последовательное перечисление
моносахаридных остатков с указанием
типа связи между ними. Весьма употребительны
тривиальные названия олигосахаридов,
обычно связанные с источником получения
в-ва, и способы сокращенной записи
структур, в к-рых моносахаридные остатки
обозначаются тремя буквами, абс.
конфигурации - буквами D или L, размер
цикла - буквами f (фураноза)
или р (пираноза), конфигурации гликозидных
центров-буквами 
или 
;
цифры в скобках обозначают
положения гидроксильных
групп,
участвующих в межмоно-мерной связи;
направление гликозидной связи указывается
стрелкой (знак ~ обозначает,
что моносахарид может
иметь 
-
или 
-конфигурацию).
Примеры олигосахаридов:
невосстанавливающий дисахарид 
-трегалоза
(
-D-глюкопиранозил-
-D-глюкопиранозид;
ф-ла Г),
восстанавливающие дисахариды лактоза (4-О-
-D-галактопиранозил-D-глюкоза;
II) и мальтоза,
или солодовый сахар(4-О-
-D-глюкопиранозил-D-глюкоза;
III), разветвленный гетеротрисахарид
солатриоза
(2-О-
-L-рамнопиранозил-3-О-
-D-глюкопиранозил-D-га-лактоза;
IV), линейный гомотрисахарид мальтотриоза
[О-
-D-глюкопиранозил-(1 
4)-О-
-D-глюкопиранозил-(1
4)-D-глюкоза;
V].
Главным источником получения разнообразных олигосахаридов служат р-ции частичного (химического или ферментативного) расщепления прир. полисахаридов, гликолипидов и гликопро-теинов. Однако существует неск. групп олигосахаридов, встречающихся в природе в своб. состоянии. Группа сахарозы широко представлена в растениях, где выполняет роль легкомобили-зуемого энергетич. резерва. Кроме сахарозы в эту группу входят олигосахариды, образовавшиеся путем гликозилирования молекулы сахарозы остатками D-фруктозы (Fru), D-глюкозы (Glc) или D-галактозы (Gal), а также в результате последующего частичного гидролиза этих высших олигосахаридов:
Олигосахариды группы лактозы содержатся в молоке млекопитающих; известно неск. десятков олигосахаридов этой группы, к-рые представляют собой продукты гликозилирования молекулы лактозы остатками L-фукозы (Fuc), N-ацетил-D-глюкозамина (GlcNAc), D-галактозы, N-ацетилнейраминовой к-ты (NeuNAc; все сахара в пиранозной форме), напр.:
Обращает на себя внимание сходство этих олигосахаридов с углеводными цепями гликолипидов и гликопротеиновживотных тканей. Одна из ф-ций олигосахаридов группы лактозы - формирование бактериальной флоры в кишечнике новорожденных, необходимой для нормального пищеварения.
Из
других олигосахаридов, встречающихся
в прир. источниках, следует
упомянуть 
-трегалозу
(резервныйдисахарид насекомых
и грибов), а также уникальные по структуре
циклодекстрины (декстрины
Шардингера),
представляющие собой мак-роциклич. молекулы из
6, 7 или 8 остатков 
-глюкопира-нозы,
связанных 1 
4-связями;
циклодекстрины образуются из крахмала при
действии на него амилазы из
бактерий Bacillus macerans.
Большинство олигосахаридов-бесцв. кристаллич. соед., раств. в воде, меньше раств. в полярных орг. р-рителях и не раств. в неполярных. Невосстанавливающие олигосахариды кристаллизуются легко, тогда как восстанавливающие существуют в р-рах в виде смеси таутомерных форм и часто кристаллизуются с большим трудом.
Из хим. р-ций олигосахаридов важнейшей является полный кислотный гидролиз под действием разб. минер. к-т, используемый для определения моносахаридного состава. Восстановление или окисление карбонильной группы позволяет идентифицировать моносахарид. расположенный на восстанавливающем конце молекулы. Превращ. всехгидроксильных групп олигосахаридов в метиловые эфиры с послед. гидролизом и идентификацией метилир.моносахаридов (т. наз. метод метилирования) служит хим. способом определения размера циклов и расположения межмономерных связей в молекулах олигосахаридов; для этой же цели используется периодатное окисление. Последовательность моносахаридных остатков и конфигурации отдельных гликозидных центров определяют при расщеплении олигосахаридов специфич. гликозидазами.
Для выделения олигосахаридов из сложных смесей используют хрома-тографич. методы, причем разделение олигосахаридов по степени полимеризации достигается с помощью гелъ-хроматографии, а более тонкое разделениеизомеров выполняют с применением высокоэффективной жидкостной хроматографии. Низшие олигосахариды в виде летучих производных (метиловых, триметилсилило-вых эфиров или ацетатов) удается разделять с помощью гжх.
Синтез олигосахаридов-одна из сложнейших задач синтетич. химии углеводов. Для этой цели разработаны многочисл. приемы избират. защиты гидроксильных групп в молекулах моносахаридов и ряд весьма эффективных методов стереоспе-цифич. построения гликозидной связи.
Наиб. практическое использование находит сахароза, к-рая по масштабам ежегодного получения (св. 100 млн. т) занимает одно из первых мест среди индивидуальных орг. соединений. В небольших кол-вах производятся лактоза и циклодекстрины, используемые в фармацевтич. пром-сти. Синтетич. олигосахариды, идентичные антигенным детерминантам бактериальных полисахаридов, могут найти применение при синтезе искусств. антигенов, перспективных для получения специфич. вакцин.
49 Полисахариды
Характерные особенности крахмала:
1) относится к полисахаридам;
2) молекулярная масса этого вещества точно не установлена, но она очень велика (порядка 100 000) и для разных образцов может быть различна;
3) формулу крахмала, как и других полисахаридов, можно записать в виде (С6H10O5)n;
4) для каждого полисахарида n имеет различные значения;
5) представляет собой безвкусный белый порошок, не растворимый в холодной воде.
Способы получения крахмала:
1) крахмал широко распространен в природе;
2) он является для различных растений запасным питательным материалом и содержится в них в виде крахмальных зерен;
3) наиболее богаты крахмалом зерно злаков: риса (до 86 %), пшеницы (до 75 %), кукурузы (до 72 %), а также клубни картофеля (до 24 %);
4) крахмал является одним из продуктов фотосинтеза;
5) из растений извлекается крахмал путем разрушения его клеток и отмывания его водой;
6) в промышленном масштабе крахмал получается из клубней картофеля (в виде картофельной муки).
При действии фермента или при нагревании с кислотами (ионы водорода служат катализатором) крахмал, как и все сложные углеводы, подвергается гидролизу.
Особенности гидролиза:
1) при гидролизе сначала образуется растворимый крахмал, далее сложные вещества – декстрины, мальтоза;
2) конечным продуктом гидролиза является глюкоза;
3) суммарное уравнение можно записать следующим образом:
(С6H10O5)n + nН2О > nС6Н12O6;
4) гидролиз крахмала – это его важное химическое свойство;
5) крахмал не дает реакции «серебряного зеркала», но ее дают продукты его гидролиза.
Особенности процесса образования крахмала:
а) соединение молекул глюкозы происходит с участием наиболее реакционноспособных гидроксильных групп, а исчезновение последних исключает возможность образования альдегидных групп, и они в молекуле крахмала отсутствуют;
б) раствор йода окрашивает крахмал в синий цвет;
в) при нагревании окраска синего цвета исчезает, при охлаждении вновь появляется;
г) раствор йода используется для обнаружения крахмала, а раствор крахмала (клейстер) – для обнаружения йода.
Применение крахмала:
1) крахмал является основным углеводом пищи человека – хлеба, круп, картофеля;
2) в значительных количествах крахмал перерабатывается на декстрины, патоку и глюкозу, которые используются в кондитерском производстве;
3) из крахмала, который содержится в картофеле и зерне злаков, получается этиловый спирт.
50 . Процессы распада олиго- и полисахаридов
Процессы расщепления сложных углеводов являются обязательными подготовительными процессами при их использовании и как источников энергии и как пластического материала. При распаде олиго- и полисахаридов возникают свободные монозы и их фосфорные эфиры. Дальнейший обмен моносахаридов идет такими путями, что используются только их фосфорные эфиры, свободные же монозы превращаются в фосфорные эфиры (фосфорилируются).
Таким образом, фосфорилирование свободных моносахаридов – обязательная реакция на пути их использования для нужд организма. Она приводит к возникновению более реакционных, чем свободные моносахариды, фосфорных эфиров и поэтому часто рассматривается как реакция активирования. Существует 2 способа расщепления сложных углеводов: фосфоролиз и гидролиз.
Фосфоролиз
Фосфоролиз – расщепление сложных углеводов под действием фосфорной кислоты. Фосфоролиз – наиболее эффективный процесс в энергетическом отношении; это процесс подготовки к участию в обмене веществ крахмала и гликогена. В результате фосфоролиза крахмала и гликогена образуется не просто глюкоза, а фосфорилированная глюкоза (глюкозо-1-фосфат) – исходная форма для всех преобразований глюкозы. Для того чтобы получить фосфорилированную глюкозу из обычной глюкозы, которая образуется при гидролизе крахмала и гликогена, необходимо затратить молекулу АТФ. А при фосфоролизе фосфорилированная глюкоза образуется без дополнительной затраты энергии. Фосфоролиз имеет место и в животных, и в растительных организмах. Однако следует отметить, что таким способом расщепляются только собственные углеводы (например, гликоген, образующийся в организме человека). Тогда как сложные углеводы, поступающие с пищей, всегда расщепляются путем гидролиза при участии гидролитических ферментов пищеварительной системы.
Гидролиз
Как уже было показано, олигосахариды, поступающие с пищей, в желудочно-кишечном тракте расщепляются путем гидролиза до своих мономеров, которые уже способны всасываться в кровь. Гидролиз каждого из дисахаридов катализируется собственным ферментом и поскольку в их молекулах всего одна гликозидная связь, процесс протекает достаточно просто. Однако гидролиз полисахаридов, особенно с высокой молекулярной массой, протекает путем многоступенчатого процесса. Рассмотрим этот процесс на примере крахмала.
Гидролиз крахмала осуществляется несколькими ферментами, которые называются амилазами. Амилаза осуществляет гидролиз только α –1, 4 связи. Их несколько типов:
1) α–амилазы – содержатся в слюне, в поджелудочном соке, в прорастающих семенах растений, синтезируется грибами. α–амилаза– эндофермент, т.е. разрывает без определенного порядка внутренние связи в молекуле крахмала. В результате гидролиза образуются α-мальтоза, немного глюкозы, низкомолекулярные декстрины (продукты гидролиза крахмала, обогащенные α-1, 6 связями).
2) β -амилазы, встречаются только в растениях. Являются экзоферментами, гидролизующего внешние связи со стороны нередуцирующего конца молекулы крахмала; с образованием β-мальтозы, немного глюкозы и высокомолекулярных декстринов.
3) γ–амилазы (глюкоамилазы), встречаются и у растений, и у животных (входят в состав кишечного сока). Являются экзоферментами, которые отщепляют от декстринов и олигосахаридов α-глюкозу.
4) α -1,6-гликозидаза, имеется у разных организмов, гидролизует α-1,6 связи в амилопектине и гликогене.
Редуцирующий конец – конец полисахарида, на котором находится гликозидный (полуацетальный) гидроксил в свободном состоянии.
Амилазы действуют на крахмал следующим образом. Во-первых, они разжижают крахмал. Далее, амилазы обладают декстринирующим действием, т.е. они способны превращать крахмал в различные декстрины, что можно легко проследить по изменению окраски с йодом. И наконец, поскольку при действии амилаз на крахмал образуется сахар (мальтоза), они обладают осахаривающим действием.
Чем различаются между собой a-амилаза и b-амилаза?
b-амилаза, действуя на крахмал, образует главным образом мальтозу и мало декстринов; a-амилаза расщепляет крахмал с образованием главным образом декстринов и небольшого количества мальтозы. a-амилаза как бы дробит молекулу крахмала на крупные части, на декстрины, которые при этом образуются. Что касается b-амилазы, то она как бы шелушит частицу крахмала с поверхности, отщепляя от нее молекулы мальтозы, причем остается молекула высокомолекулярного декстрина – амилодекстрина, который по своим свойствам приближается к первоначальному крахмалу.
Эти два вида амилазы существенно различаются по своим свойствам, а именно: b-амилаза интенсивнее действует в более кислой среде. Если подкислять тесто, то a-амилаза будет быстро терять свою активность. Это имеет большое значение при переработке муки из проросшего зерна, в которой как раз много a-амилазы, ухудшающей ее хлебопекарные качества.
Амилазы различаются также по своей термостабильности, устойчивости к действию высоких температур. Зерновая a-амилаза термостабильнее; она может действовать во время выпечки хлеба.
В нормальном непроросшем зерне пшеницы, ржи и ячменя содержится только b-амилаза, a-амилазы нет; в зерне этих культур a-амилаза образуется только лишь при прорастании. В зерне некоторых других культур, например сои, содержится только b-амилаза, и даже при прорастании a-амилаза не образуется.
Амилазы имеют очень большое значение в оценке качества зерна и муки: процесс накопления сахара во время брожения теста и сам процесс брожения зависят от скорости накопления в тесте мальтозы, что в свою очередь зависит от действия этого фермента. Амилазы имеют очень большое значение в спиртовой и пивоваренной промышленности, где применяется солод, представляющий собой проросшее и осторожно высушенное зерно, которое и является источником активной амилазы.
При кипячении с кислотами и крахмал, и гликоген гидролизуются: образуется глюкоза, а не мальтоза.