Co jsou gnómové. Trpaslíci, elfové a víly

Chemická modifikace proteinů se provádí pomocí kyselé nebo alkalické hydrolýzy, stabilizace proteinů tvorbou solí, acylací a plasteinovou reakcí.

Alkalická a kyselá hydrolýza. Tyto způsoby modifikace proteinů jsou široce používány k solubilizaci rybích proteinů v procesu získávání koncentrátů rybích proteinů, což má za následek zvýšenou rozpustnost, emulgaci a pěnivost proteinů.

Hloubka hydrolýzy závisí na typu a koncentraci alkálie nebo kyseliny, poměru substrátu a činidla, teplotě, době působení. Pro dosažení určitého výsledku musí být proces optimalizován pro konkrétní protein konkrétní suroviny.

Úplnou hydrolýzou bílkovin vzniká směs aminokyselin. Toho se využívá v nejnovějších technologiích. Stupeň hydrolýzy lze kontrolovat a upravovat. Ale je třeba vzít v úvahu, že spolu s pozitivními důsledky hydrolýzy existují i ​​negativní. Například vznik racemátů kyselin – peptidů s hořkou chutí.

Jedním příkladem takové modifikace je destrukce 11-S-globulinu, který je charakteristický pro luštěniny, zejména sójové boby, a má globulární molekulu. Jeho kvartérní struktura se navíc vyznačuje tím, že několik podjednotek je spojeno do globule pomocí mezimolekulárních vazeb. Takové struktury nejsou schopny gelovatění, stejně jako napodobování systémů podobných masu. Řízená hydrolýza umožňuje získat protein s vlastnostmi želírovacího činidla, který je typičtější pro řadu fibrilárních proteinů, například želatinu.

Tento princip modifikace vlastností proteinu našel široké uplatnění v technologickém procesu získávání strukturovaných produktů metodou zvlákňování.

Podobně lze zahřátím změnit strukturu proteinu. Rozklad bílkovin na podjednotky, jejich částečná destrukce a agregace vedou ke vzniku bílkovinného želé. Stabilita výsledných gelů závisí na tvorbě disulfidových můstků mezi polypeptidovými řetězci.

Solubilizace proteinů tvorbou solí. Možnost takové modifikace vyplývá ze základní vlastnosti proteinů jako polymerních amfolytů schopných interakce jak s kationty, tak s anionty. Jsou možné dva typy interakcí: tvorba solných můstků a specifická sorpce iontů na povrchu proteinu. V tomto případě se tvoří proteináty, které jsou rozpustnější než nativní proteiny.

Tvorba proteinátů se široce využívá při izolaci proteinů ze sóji (sójové proteináty) a z mléka (kaseinát a koprecipitát sodný).

Nejrozšířenějšími modifikačními solemi jsou chlorid sodný a anorganické fosforečnany. Regulací schopnosti masných přípravků zadržovat vodu se tedy používá chlorid sodný, pyro- nebo tripolyfosfát sodný, které zvyšují rozpustnost myofibrilárních proteinů. Současně je známo, že polyfosfáty ve vztahu k proteinům se vyznačují antidenaturačními, antiseptickými a antioxidačními vlastnostmi.

Každoroční využití proteinátů v potravinářském průmyslu a stravování rozšiřuje.

Acylace. Acylace anhydridy kyseliny octové nebo jantarové je jednou z široce používaných metod chemické modifikace proteinů. Výsledkem této modifikace je posun izoelektrického bodu proteinu do kyselejší zóny. Za působení anhydridu kyseliny jantarové tento proces probíhá ve větší míře. To umožňuje i při nízkém stupni modifikace výrazně zlepšit takové technologické vlastnosti, jako je rozpustnost, emulgační a pěnicí schopnosti.

Zavedení acylových zbytků (jako je R-COO-) přispívá k rozmístění a v konečném důsledku k destrukci proteinové globule, což vede ke změně elektrostatické rovnováhy charakteristické pro nativní protein v důsledku blokování kladně nabitých aminokyselin. skupiny v globulinech a zvýšení úlohy elektrostatického odpuzování podobně nabitých skupin . Důsledkem toho je změna konformace proteinu a jeho disociace. Současně je dosaženo takových technologických efektů, jako je schopnost tvorby gelu.

V praxi bylo prokázáno, že acylací je možné získat modifikované rostlinné proteiny se zlepšenou gelotvornou schopností, přičemž tato schopnost a strukturní a mechanické vlastnosti výsledných gelů závisí na stupni acylace. Takže ve velmi vysoké míře jeho přebytek záporných nábojů způsobí tak silné odpuzování polypeptidových řetězců, že agregace nezbytná pro tvorbu gelu nebude možná. To znamená, že stupeň acylace působí jako indikátor funkčních vlastností proteinu a samotná acylace je metodou regulace těchto vlastností.

Acylovaný mléčný kasein se používá jako emulgátor a stabilizátor emulze, zahušťovadlo do nápojů, omáček, ovocných a zeleninových pyré. Rybí bílkoviny se používají jako emulgátory, pojiva, jako látky, které při tepelné úpravě tvoří rosol.

Enzymatická modifikace proteinů. Pomocí enzymů lze maximálně cíleně měnit strukturu proteinu různé směry. Díky částečné hydrolýze proteinu je možné zajistit zvýšení rozpustnosti, emulgační aktivity, pěnivosti, stabilizaci pěn a emulzí. Specifičnost enzymů umožňuje ovlivnit pouze určité oblasti nebo skupiny molekuly proteinu. Důležité také je, že většina enzymatických procesů probíhá ve vodním prostředí a zpravidla za podmínek blízkých fyziologickým. Ne všechny enzymatické změny v proteinech jsou však pro technologii potravin důležité.

Ano, v V poslední době využívá se částečná hydrolýza proteinů pojivové tkáně proteázami, pro zlepšení jeho jakostních ukazatelů se používá křehčení masa. V rybích proteinech se působením enzymů mikrobiálního původu amylosubtilinu, protosubtilinu, bromelainu při pH 6,5-7,0 a teplotě asi 30 °C zvýší emulgační aktivita 1,5krát, rozpustnost se zvýší o 20 %.

Speciálního efektu je dosaženo kombinací enzymatického procesu a chemické modifikace např sukcinace. Produkty enzymatické hydrolýzy rybích bílkovin, které se vyznačují vysokou pěnivostí, tak následkem nacukrování ztrácejí charakteristickou rybí chuť, což umožňuje jejich použití při výrobě cukrářských výrobků, zmrzlin a nápojů.

Velmi dobré vyhlídky dává nedávno otevřený plastelínová reakce- proces obrácený k enzymatickému štěpení, kdy se působením enzymů znovu tvoří peptidové vazby. Pomocí této reakce je možné z produktů hydrolýzy bílkovin vytvořit polypeptidové řetězce o molekulové hmotnosti asi 3000 Daltonů. Vzhledem k tomu, že jednotlivé aminokyseliny, včetně esenciálních, jsou schopny reagovat ve formě esterů, mohou být cíleně zabudovány do polypeptidů a proteinů. Začleněním tryptofanu, lysinu a methioninu do kukuřičného zeinu bylo možné získat plastein s dobrou biologickou hodnotou.

Biologická hodnota sójových proteinů je nízká díky nízkému obsahu aminokyselin obsahujících síru. Částečnou hydrolýzou sójového proteinu pepsinem, smícháním se stejným hydrolyzátem vlněného keratinu obsahujícího mnoho aminokyselin obsahujících síru a následnou plasteinovou reakcí za působení nagarázy (Bacilus subtilis proteáza) se získá plastein s nutriční hodnotou blízkou kaseinu.

Plastiny získané zabudováním glutamových kyselin získaných ze sójových proteinů do proteinů mají velmi dobré vlastnosti. Za prvé, tyto glutamové kyseliny jsou rozpustné při všech hodnotách pH a odolné vůči tepelné koagulaci. Za druhé mají výraznou chuť tepelně upraveného masa.

Plasteinová reakce má velké vyhlídky na extrakci nežádoucích aminokyselin z bílkovin. Mezi posledně jmenované patří fenylalanin, jehož přítomnost způsobuje vážné následky u pacientů s fenyloketonurií. Částečná enzymatická hydrolýza pepsinem, extrakce fenylalaninových peptidů gelovou filtrací a následná syntéza plasteinu za přítomnosti ethylesterů tyrosinu a tryptofanu za působení papainové rostlinné proteázy vede k produkci plasteinů bez fenylalaninu, ale vyvážených v ostatních amino kyseliny.

Fyzikální a chemické metody modifikace. Fyzikálně-chemické metody ovlivnění proteinových systémů kombinují tyto metody: tvorba komplexů s přírodními polymery (proteiny, polysacharidy aj.), dále s monomery (sacharidy, tuky), mechanické účinky různého druhu, tepelné zpracování atd.

Složitost podle typu interakce protein-protein našel praktické uplatnění ještě dříve, ale nyní existuje vědecký výklad tohoto jevu. Bylo tedy zjištěno, že společné sušení proteinů různé povahy – ryb a obilovin – vede nejen k produkci cenných proteinových směsí, ale také zachovává funkční vlastnosti původních proteinů. Jako obilné přísady do mletých ryb, pšenice, rýže nebo jiné mouky lze použít v množství 10 % až 30 %.

Přídavek rostlinných bílkovin do masných polotovarů z důvodu tvorby komplexu zajišťuje minimální pokles schopnosti zadržovat vodu při tepelné úpravě.

Konjugáty proteinů a sacharidů se vyznačují vysokými funkčními vlastnostmi, což se tradičně využívá v technologických procesech. Schopnost sacharózy zvýšit koagulační teplotu vaječných bílkovin je tedy široce využívána v technologii sladkých pokrmů a cukrovinek. Schopnost sacharidů stabilizovat živočišné bílkoviny vůči působení nízko a vysokoteplotní denaturace je známá.

Při sušení rybích bílkovin spolu s monosacharidy vznikají vysoce rozpustné komplexy, jejichž rozpustnost závisí na povaze cukrů a jejich koncentraci v mletých rybách. Z hlediska vlivu na rozpustnost výsledného produktu je nejúčinnější glukóza, méně účinné jsou sacharóza a fruktóza. Podobně glycerol a modifikovaný škrob stabilizují rybí proteiny. Je ale třeba si uvědomit, že v tomto případě jsou vytvořeny podmínky pro vznik Maillardovy reakce, která povede ke snížení nutriční hodnoty bílkovin.

Přídavek glukono-delta-laktonu stabilizuje mleté ​​maso.

Známé jsou také způsoby „zpevnění“ moučného lepku při tvorbě jeho komplexů s kyselými polysacharidy, jako jsou deriváty pektinu, a také za přítomnosti mikrobiálního xanthanového polysacharidu v množství 0,1-0,5 %.

Zvyšte odolnost proteinů vůči denaturaci a lipidů, které jsou také schopny tvořit komplexy s prvními. Povaha tohoto jevu není dostatečně objasněna, ale přesto se využívá při výrobě mletých uzenin, jejichž polotovary jsou bílkovinno-tukové emulze.

Fyzikální metody expozice také hrají roli při modifikaci vlastností bílkovinných látek. Intenzita, způsob a stupeň mletí jsou tedy ceteris paribus klíčové pro utváření kvality pšeničné mouky. Nastavením určitých teplotních podmínek regulují schopnost zadržování vody, křehkost, šťavnatost masných systémů. Teplota a doba zpracování regulují kvalitativní ukazatele sýřeniny. Současné mechanické promíchání hmoty vede ke vzniku "kaseinového zrna", které se výrazně liší organoleptickými vlastnostmi od tvarohu získaného tepelnou kyselou koagulací, avšak bez míchání.

Vysoký stupeň mletí mletého masa a ryb, zejména v koloidních mlýnech, vede k mechanické degradaci sarkomer myofibril, což má za následek zvýšení schopnosti zadržovat vodu a rozpustnosti proteinů.

Částečná tepelná koagulace rybích bílkovin nebo pivovarské mouky, která má za následek denaturaci lepkových bílkovin, mění soudržnost, umožňuje upravit schopnost tvorby a organoleptické vlastnosti systémů.

(z pozdně lat. modificatio-change) biogenní, nastává po dokončení vysílání matricová ribonukleová kyselina nebo mRNA (syntéza proteinů na templátu mRNA) nebo dokud není dokončena. V prvním případě M.b. volala post t a n s l a t i n o n y, v druhé - až o t r a n k l a t n o y. Provádí se v důsledku rozkladu reakcí. funkční skupiny zbytků kyselin, stejně jako peptidové vazby, a určuje konečnou formu molekuly proteinu, její fyziologickou aktivitu, stabilitu a pohyb v buňce.

Extracelulární (sekretované) proteiny, stejně jako mnoho dalších. cytoplazmatické proteiny. membrány a intracelulární kompartmenty (izolované části buňky) podléhají glykosylaci, v důsledku čehož glykoproteiny. Naíb. řetězce obsahující manózu připojené k polypeptidům N-glykosidickou vazbou jsou komplexně organizovány. Počáteční fáze tvorby takových řetězců probíhá kotranslačně podle schématu:

Dol-dolichol (polyprenol), Dol-P-P-dolichol pyrofosfát, Glc-glukóza, GlcNAc-N-acetyl-D-glukosamin, Man-manóza

Po narození. etapy jsou prováděny posttranslačně za účasti několika. enzymy umístěné v různých subcelulárních kompartmentech. Takže pro G-protein viru vezikulární stomatitidy jsou glykosidické řetězce to-rogo vytvořeny z 15 sacharidových zbytků, taková sekvence událostí byla stanovena. Za prvé, v endoplasmě retikula probíhá ve dvou fázích, separace terminálních glukózových zbytků za účasti dvou různých glukosidáz. Poté manosidázy (I a II) odstraní 6 manosových zbytků a N-acetyl-D-glukosamin transferáza přidá tři GlcNAc zbytky k manosovým zbytkům glykoproteinu. Nakonec se v Golgiho komplexu na tyto zbytky vážou zbytky fukózy, galaktózy a kyseliny sialové za účasti odpovídajících transferáz. Monosacharidové zbytky mohou podléhat fosforylaci, sulfonaci a dalším modifikacím.

Glykosylaci sekretovaných proteinů předchází proteolytická. zpracování - oddělení od N-konce "signální" aminokyselinové sekvence polypeptidového řetězce. V eukaryotickém buňky (buňky všech organismů, s výjimkou bakterií a modrozelených řas), tento proces probíhá translací, u prokaryot. buňky (buňky bakterií a modrozelených řas) může probíhat posttranslačně. Naíb. běžné signální sekvence zahrnují 23 aminokyselinových zbytků. Charakteristickými rysy těchto sekvencí je přítomnost krátkého pozitivně nabitého úseku na konci, po kterém následuje hydrofobní úsek obsahující 7 až 14 aminokyselinových zbytků. Signální sekvence končí hydrofilní oblastí konzervativní délky (5-7 zbytků), na jejímž C-konci jsou nejčastěji zbytky alaninu, glycinu, serinu, threoninu, cysteinu nebo glutaminu.

Téměř všechny funkce. třídy extracelulárních proteinů (enzymy, hormony, imunoglobuliny atd.) obsahují disulfidové vazby. Vznikají z cystenových SH skupin ve vícestupňovém procesu zahrnujícím enzym disulfidizomerázu. Střední se objevuje v raných fázích. počet "nesprávných" disulfidových můstků, k-žito jsou eliminovány v důsledku výměny thiol-disulfid, v Krom je zjevně zapojen cystamin (H 2 NCH 2 CH 2 S) 2. Předpokládá se, že k takovému „výčtu“ spojení dochází až nejvíce. stabilní terciární struktura, ve které jsou disulfidové můstky "pohřbeny" a tudíž nepřístupné činidlům.

Na maximum. běžné modifikace intracelulárních proteinů zahrnují fosforylaci a defosforylaci OH skupiny serinových, tyrosinových a threoninových zbytků, které se provádějí za účasti enzymů proteinkinázy a fosfatázy podle schématu:

ATP - adenosintrifosfát, ADP - adenosindifosfát, P - kyselina fosforečná nebo její zbytek

Fosforylaci provází například aktivace nebo inaktivace enzymů. glykosyltransferázy, stejně jako změna fyzikálně-chemických vlastností neenzymatických proteinů. Reverzibilní fosforylace proteinů řídí například takové důležité procesy, jako je transkripce a translace, metabolismus lipidů, glukoneogeneze a svalové kontrakce.

Proteiny mitochondrií a chloroplastů, kódované jadernou DNA, mají na N-konci nadbytek aminokyselinových sekvencí, žito selektivně směruje polypeptidové řetězce do určitých kompartmentů organel, načež dochází k jejich odštěpení v důsledku proteolýzy se specifickou účastí. endopeptidázy. Přebytečné sekvence prekurzorů mitochondriálních proteinů se významně liší v počtu aminokyselinových zbytků; může jich být 22 až 80. Krátké sekvence se vyznačují vysokým (20-25 %) obsahem kladně nabitých aminokyselinových zbytků rovnoměrně rozmístěných podél polypeptidového řetězce. Dlouhé sekvence navíc zahrnují sekci sestávající z hydrofobních aminokyselin, které "ukotvují" prekurzor v lipidové dvojvrstvě mitochondriálních membrán.

Jsou známy prekurzory řady hormonů (např. pro gastrin, glukagon a inzulín), žito přechází do aktivní formy štěpením polypeptidového řetězce v místech obsahujících dva po sobě umístěné zbytky hlavních aminokyselin (arginin a lysin). Štěpení se provádí za účasti specifických. endopeptidáza působící v souboru s druhým enzymem, který má karboxypeptidázovou aktivitu. Ten odstraňuje zbytky koncových bazických aminokyselin a dokončuje transformaci. peptid na aktivní hormon. K proteinům procházejícím proteolytickým. aktivace, dále zahrnují proteinázy (pepsin, trypsin, chymotrypsin), albuminy, prokolagen, proteiny krevního koagulačního systému aj. V některých případech jsou pro dočasné „zachování“ enzymů nutné inaktivní formy enzymů (zymogeny). Takže zymogeny trypsin a chymotrypsin (respektive trypsinogen a chymotrypsinogen) jsou syntetizovány ve slinivce břišní, vylučovány do tenkého střeva a pouze tam působením specifických. enzymy přeměňují. do aktivní formy.

Široká škála proteinů (histony, myosin, aktin, ribozomální proteiny atd.) je methylována posttranslačně na lysinových, argininových a histidinových zbytcích (N-methylace), stejně jako na zbytcích kyseliny glutamové a asparagové (O-methylace). . Obvykle působí jako methylační činidlo S-adenosylmethionin.

V některých eukaryotických V buňkách je více než polovina p-rimy proteinů acetylována na N-konci. Tento proces může být proveden ko- a post-translačně (uvedeno na diagramu v tomto pořadí. K. T. a P. T.), například:

HSCoA-koenzym A, AcCoA - acetylkoenzym A, Met-methionin, Asp - kyselina asparagová

Pro peptidy obsahující od 3 do 64 aminokyselinových zbytků a secernované při rozkladu. orgánů (gastrin, sekretin, cholecystokinin aj.), byly nalezeny posttranslace. amidace C-koncového aminokyselinového zbytku (s výjimkou koncových zbytků argininu a asparaginu).

Typy modifikací Nek-ry jsou charakteristické pro samostatné proteiny nebo malé skupiny proteinů. Zejména v kolagenu a několika. bylo zjištěno, že další proteiny s podobnými aminokyselinovými sekvencemi obsahují 4- a 3-hydroxyprolin, stejně jako 5-hydroxylysin. Hydroxylace prolinových a lysinových zbytků probíhá kotranslačně a je důležitá pro tvorbu unikátní struktury kolagenu. Hydroxylysin se podílí na tvorbě kovalentních příčných vazeb mezi polypeptidovými řetězci kolagenu podle schématu:

Jaderné proteiny (histony, nehistonové proteiny) podléhají adenosindifosfátové ribosylaci a polyadenosindifosfátové ribosylaci, během které jsou adenosindifosfát-tribosylové zbytky přeneseny z koenzymu nikotinamidadenindinukleotidu (NAD) na akceptorové proteiny:

Tyto dva okresy se v mnoha ohledech liší. aspekty. Zejména ribosylace polyadenosindifosfátu probíhá v přítomnosti dne. DNA. Většina adenosindifosfátových ribosylových skupin je připojena k proteinům prostřednictvím esterové vazby tvořené OH skupinou v poloze 5" ribosového zbytku a COOH skupinou C-koncové aminokyseliny nebo kyseliny glutamové, umístěné uvnitř polypeptidového řetězce.

Velký význam má karboxylace zbytků glutaminu na vás za vzniku g-karboxyglutaminu na vás v prekurzoru protrombinu. Tato reakce je katalyzována karboxylázou závislou na vitamínu K lokalizovanou v endoplazmatických membránách. retikulum. K podobné reakci dochází při zrání některých dalších koagulačních faktorů.

lit.: Základy biochemie, přel. z angličtiny, díl 1, M., 1981, str. 277-80; Obecná organická chemie, přel. z angličtiny, svazek 10, M., 1986, str. 543-70; Enzymologie posttranslační modifikace proteinů, v. 1, L.-N. Y., 1980; The biochemistry of glycoproteins and proteoglycans, N. Y.-L., 1980; buněčná biologie. Obsáhlé pojednání, v. 4-Translation and the behavior of proteins, N. Y., 1980; Metody v enzymologii, v. 106, N. Y., 1984; Hurt E.G., Loon A.P.G.M. van, "Trends in Biochem. Sci.", 1986, v. 11, č. 5. n. 204-07. V. N. Lužíkov.