Mis on päkapikud. Päkapikud, päkapikud ja haldjad

Valkude keemiline modifitseerimine toimub happelise või leeliselise hüdrolüüsi, valkude stabiliseerimise soola moodustumise, atsüülimise ja plasteini reaktsiooni abil.

Leeliseline ja happeline hüdrolüüs. Neid valkude modifitseerimise meetodeid kasutatakse laialdaselt kalavalkude solubiliseerimiseks kalavalgu kontsentraatide saamise protsessis, mille tulemuseks on valkude suurem lahustuvus, emulgeerimine ja vahutamisomadused.

Hüdrolüüsi sügavus sõltub leelise või happe tüübist ja kontsentratsioonist, substraadi ja reaktiivi suhtest, temperatuurist, töötlemise kestusest. Teatud tulemuse saavutamiseks tuleb protsess optimeerida konkreetse tooraine konkreetse valgu jaoks.

Valkude täielikul hüdrolüüsil moodustub aminohapete segu. Seda kasutatakse uusimates tehnoloogiates. Hüdrolüüsi astet saab kontrollida ja reguleerida. Kuid tuleb arvestada, et hüdrolüüsi positiivsete tagajärgede kõrval on ka negatiivseid tagajärgi. Näiteks hapete ratsemaatide moodustumine – mõru maitsega peptiidid.

Üks näide sellisest modifikatsioonist on 11-S-globuliini hävitamine, mis on iseloomulik kaunviljadele, eriti sojaubadele ja millel on globulaarne molekul. Veelgi enam, selle kvaternaarset struktuuri iseloomustab asjaolu, et mitmed subühikud ühendatakse molekulidevaheliste sidemete abil gloobuliks. Sellised struktuurid ei ole võimelised geelistuma ega jäljendama lihataolisi süsteeme. Kontrollitud hüdrolüüs võimaldab saada geelistava aine omadustega valku, mis on tüüpilisem paljudele fibrillaarsetele valkudele, näiteks želatiin.

See valgu omaduste muutmise põhimõte on leidnud laialdast rakendust ketrusmeetodil struktureeritud toodete saamise tehnoloogilises protsessis.

Samamoodi saab kuumutamise teel muuta valgu struktuuri. Valkude lagunemine subühikuteks, nende osaline hävitamine ja agregatsioon viib valguželee moodustumiseni. Saadud geelide stabiilsus sõltub disulfiidsildade moodustumisest polüpeptiidahelate vahel.

Valkude lahustumine soola moodustumise teel. Sellise modifikatsiooni võimalus tuleneb valkude kui polümeersete amfolüütide põhiomadusest, mis on võimeline interakteeruma nii katioonide kui ka anioonidega. Võimalikud on kahte tüüpi interaktsioonid: soolasildade moodustumine ja ioonide spetsiifiline sorptsioon valgu pinnal. Sel juhul moodustuvad proteinaadid, mis lahustuvad paremini kui looduslikud valgud.

Proteinaatide moodustumist kasutatakse laialdaselt valkude eraldamisel sojast (sojaproteiinid) ja piimast (kaseinaat ja naatriumi kopretipitaat).

Kõige laialdasemalt kasutatavad modifikaatorisoolad on naatriumkloriid ja anorgaanilised fosfaadid. Seega, reguleerides lihapreparaatide veepidamisvõimet, kasutatakse naatriumkloriidi, püro- või naatriumtripolüfosfaati, mis suurendavad müofibrillaarsete valkude lahustuvust. Samal ajal on teada, et polüfosfaate iseloomustavad valkude suhtes denaturatsioonivastased, antiseptilised ja antioksüdantsed omadused.

Igal aastal proteiinhapete kasutamine toiduainetööstuses ja Toitlustamine laieneb.

Atsüülimine. Atsüülimine äädik- või merevaikhappe anhüdriididega on üks laialdaselt kasutatavaid valkude keemilise modifitseerimise meetodeid. Selle modifikatsiooni tulemuseks on valgu isoelektrilise punkti nihkumine happelisemasse tsooni. Merevaikhappe anhüdriidi toimel toimub see protsess suuremal määral. See võimaldab isegi vähese modifikatsiooniga oluliselt parandada selliseid tehnoloogilisi omadusi nagu lahustuvus, emulgeerimis- ja vahutamisvõime.

Atsüüljääkide (nagu R-COO-) sisseviimine aitab kaasa valgugloobuli kasutuselevõtule ja lõpuks hävitamisele, mis põhjustab natiivsele valgule iseloomuliku elektrostaatilise tasakaalu muutust positiivselt laetud amino blokeerimise tõttu. globuliinide rühmad ja sarnase laenguga rühmade elektrostaatilise tõrjumise rolli suurenemine. Selle tagajärjeks on valgu konformatsiooni muutus ja selle dissotsiatsioon. Samal ajal saavutatakse sellised tehnoloogilised efektid nagu geeli moodustumise võime.

Praktikas on tõestatud, et atsüülimisega on võimalik saada modifitseeritud taimseid valke, millel on paranenud geelimoodustamisvõime ning see võime ning tekkivate geelide struktuursed ja mehaanilised omadused sõltuvad atsüülimise astmest. Seega põhjustab selle negatiivsete laengute liig väga suurel määral polüpeptiidahelate nii tugevat tõrjumist, et geeli moodustamiseks vajalik agregatsioon on võimatu. See tähendab, et atsüülimise määr toimib valgu funktsionaalsete omaduste näitajana ja atsüülimine ise on meetod nende omaduste reguleerimiseks.

Atsüülitud piimakaseiini kasutatakse emulgaatorina ja emulsiooni stabilisaatorina, jookide, kastmete, puu- ja köögiviljapüreede paksendajana. Kalavalke kasutatakse emulgaatoritena, sideainetena, ainetena, mis moodustavad kuumtöötlemisel tarretise.

Valkude ensümaatiline modifitseerimine. Ensüüme kasutades on võimalik enim sihipäraselt muuta valgu struktuuri erinevad suunad. Tänu valgu osalisele hüdrolüüsile on võimalik suurendada lahustuvust, emulgeerivat aktiivsust, vahutamisvõimet, vahtude ja emulsioonide stabiliseerumist. Ensüümide spetsiifilisus võimaldab mõjutada ainult teatud valgu molekuli piirkondi või rühmi. Samuti on oluline, et enamik ensümaatilisi protsesse toimuks veekeskkonnas ja reeglina füsioloogilisele lähedastes tingimustes. Toidutehnoloogia jaoks pole aga kõik valkude ensümaatilised muutused olulised.

Jah, sisse viimastel aegadel kasutatakse sidekoe valkude osalist hüdrolüüsi proteaaside toimel, selle kvaliteedinäitajate parandamiseks kasutatakse liha pehmendamist. Kalavalkudes suureneb mikroobse päritoluga amülosubtiliini, protosubtiliini, bromelaini ensüümide toimel pH 6,5-7,0 ja temperatuuril umbes 30 °C emulgeeriv aktiivsus 1,5 korda, lahustuvus suureneb 20%.

Eriline efekt saavutatakse ensümaatilise protsessi ja keemilise modifitseerimise kombineerimisel näiteks suktsineerimine. Seega kaotavad kalavalkude ensümaatilise hüdrolüüsi saadused, mida iseloomustab kõrge vahutamisvõime, suktsineerimise tulemusena oma iseloomuliku kalamaitse, mis võimaldab neid kasutada kondiitritoodete, jäätise ja jookide valmistamisel.

Väga häid väljavaateid annab hiljuti avatud plastiliini reaktsioon- protsess, mis on vastupidine ensümaatilisele lõhustamisele, kui peptiidsidemed moodustuvad uuesti ensüümide toimel. Seda reaktsiooni kasutades on võimalik valkude hüdrolüüsi saadustest luua polüpeptiidahelaid molekulmassiga umbes 3000 daltonit. Kuna üksikud aminohapped, sealhulgas asendamatud, on võimelised reageerima estrite kujul, saab neid sihipäraselt lisada polüpeptiididesse ja valkudesse. Trüptofaani, lüsiini ja metioniini lisamisega maisiseiini oli võimalik saada hea bioloogilise väärtusega plasteini.

Sojavalkude bioloogiline väärtus on madal nende vähese väävlit sisaldavate aminohapete sisalduse tõttu. Sojavalgu osaliselt hüdrolüüsimisel pepsiiniga, segades seda sama villa keratiinhüdrolüsaadiga, mis sisaldab palju väävlit sisaldavaid aminohappeid ja sellele järgnenud plasteini reaktsioonil nagaraasi (Bacilus subtilis proteaas) toimel, saadakse kaseiinilähedase toiteväärtusega plastein.

Plasteinidel, mis on saadud sojavalkudest saadud glutamiinhapete lisamisel valkudesse, on väga head omadused. Esiteks on need glutamiinhapped lahustuvad kõigil pH väärtustel ja vastupidavad termilisele koagulatsioonile. Teiseks on neil selgelt tunda kuumtöödeldud liha maitset.

Plasteini reaktsioonil on suured väljavaated ebasoovitavate aminohapete ekstraheerimiseks valkudest. Viimaste hulka kuulub fenüülalaniin, mille olemasolu põhjustab fenüüloketonuuriaga patsientidel tõsiseid tagajärgi. Osaline ensümaatiline hüdrolüüs pepsiiniga, fenüülalaniini peptiidide ekstraheerimine geelfiltrimisega ja sellele järgnev plasteini süntees türosiini ja trüptofaani etüülestrite juuresolekul papaiini taimeproteaasi toimel toovad kaasa fenüülalaniinivabade plasteinide tootmise, kuid teistes aminorühmades tasakaalus. happed.

Füüsikalised ja keemilised modifitseerimismeetodid. Valgusüsteemide mõjutamise füüsikalis-keemilised meetodid kombineerivad järgmisi meetodeid: kompleksi moodustamine looduslike polümeeridega (valgud, polüsahhariidid jne), samuti monomeeridega (süsivesikud, rasvad), mitmesugused mehaanilised mõjud, kuumtöötlus jne.

Kompleks tüübi järgi valk-valk interaktsiooni leidis praktilist rakendust juba varem, kuid nüüd on sellele nähtusele olemas teaduslik tõlgendus. Nii leiti, et erineva iseloomuga valkude – kala ja teravilja – ühine kuivatamine ei too kaasa mitte ainult väärtuslike valgusegude tootmist, vaid säilitab ka algsete valkude funktsionaalsed omadused. Teraviljalisandina kalahakklihale võib kasutada nisu-, riisi- või muud jahu koguses 10–30%.

Taimsete valkude lisamine pooltoodetele lihatoodetele tagab kompleksi moodustumise tõttu minimaalse veepidavuse vähenemise kuumtöötlemisel.

Valkude ja süsivesikute konjugaate iseloomustavad kõrged funktsionaalsed omadused, mida traditsiooniliselt kasutatakse tehnoloogilistes protsessides. Seega kasutatakse sahharoosi võimet tõsta munavalkude hüübimistemperatuuri laialdaselt magusate roogade ja kondiitritoodete tehnoloogias. Süsivesikute võime stabiliseerida loomseid valke madala ja kõrge temperatuuriga denaturatsiooni toimel on teada.

Kalavalkude kuivatamisel koos monosahhariididega tekivad hästi lahustuvad kompleksid, mille lahustuvus oleneb suhkrute olemusest ja nende kontsentratsioonist kalahakklihas. Saadud toote lahustuvusele avalduva mõju osas on kõige tõhusam glükoos ning vähem tõhusad sahharoos ja fruktoos. Samamoodi stabiliseerivad glütserool ja modifitseeritud tärklis kalavalke. Kuid tuleb meeles pidada, et sel juhul luuakse tingimused Maillardi reaktsiooni tekkeks, mis viib valkude toiteväärtuse vähenemiseni.

Glükono-delta-laktooni lisamine stabiliseerib hakkliha.

Tuntud on ka jahugluteeni "tugevdamise" meetodid selle komplekside moodustamisel happeliste polüsahhariididega, näiteks pektiini derivaatidega, samuti mikroobse ksantaanpolüsahhariidi juuresolekul koguses 0,1-0,5%.

Suurendada valkude vastupidavust denaturatsioonile ja lipiididele, mis on samuti võimelised moodustama komplekse esimestega. Selle nähtuse olemus pole küllaldaselt välja selgitatud, kuid sellegipoolest kasutatakse seda hakkvorstide valmistamisel, mille pooltoodeteks on valgu-rasva emulsioonid.

Füüsikalised kokkupuutemeetodid mängivad samuti rolli valguliste ainete omaduste muutmisel. Seega on jahvatamise intensiivsus, meetod ja aste nisujahu kvaliteedi kujundamisel võtmetähtsusega ceteris paribus. Seades teatud temperatuuritingimused, reguleerivad nad lihasüsteemide veepidavust, pehmust, mahlasust. Piimakohupiima kvaliteedinäitajaid reguleerivad temperatuur ja töötlemise kestus. Massi samaaegne mehaaniline segamine viib "kaseiini tera" moodustumiseni, mis erineb organoleptiliste omaduste poolest oluliselt termilise happekoagulatsiooniga, kuid ilma segamiseta saadud kalgendist.

Kõrge hakkliha ja kala jahvatamine, eriti kolloidveskites, põhjustab müofibrillide sarkomeeride mehaanilist lagunemist, mille tulemuseks on veepidamisvõime ja valkude lahustuvuse suurenemine.

Kalavalkude või õllejahu osaline termiline koagulatsioon, mille tulemuseks on gluteenivalkude denatureerimine, muudab ühtekuuluvust, võimaldab reguleerida süsteemide moodustumise võimet ja organoleptilisi omadusi.

(hilist ladina keelest modificatio-change) biogeenne, tekib pärast lõpetamist saateid maatriksi ribonukleiinhapet ehk mRNA-d (valgu süntees mRNA matriitsil) või kuni see on lõppenud. Esimesel juhul on M.b. helistas posti t ja n s l a t i n o n y, teises - to o t r a n c l a t ion n o y. See viiakse läbi lagunemisreaktsioonide tõttu. happejääkide funktsionaalsed rühmad, aga ka peptiidsidemed ning määrab valgu molekuli lõpliku vormi, selle füsioloogilise aktiivsuse, stabiilsuse ja liikumise rakus.

Ekstratsellulaarsed (sekreteeritud) valgud, nagu ka paljud teised. tsütoplasmaatilised valgud. membraanid ja rakusisesed sektsioonid (raku eraldatud osad) läbivad glükosüülimise, mille tulemusena glükoproteiinid. Naib. mannoosi sisaldavad ahelad, mis on polüpeptiididega seotud N-glükosiidsidemega, on kompleksselt organiseeritud. Selliste ahelate moodustamise esialgne etapp kulgeb kotranslatsiooniliselt vastavalt skeemile:

Dol-dolikool (polüprenool), Dol-P-P-dolikoolpürofosfaat, Glc-glükoos, GlcNAc-N-atsetüül-D-glükosamiin, mannoos

Sünnitusjärgne. etapid viiakse läbi tõlkejärgselt mitme osavõtul. ensüümid, mis paiknevad erinevates subtsellulaarsetes osades. Nii et vesikulaarse stomatiidi viiruse G-valgu jaoks on 15 süsivesikujäägist üles ehitatud glükosiidahelad to-rogo, selline sündmuste jada on loodud. Esiteks endoplasmaatilises reticulum toimub kahes etapis, terminaalsete glükoosijääkide eraldamine kahe erineva glükosidaasi osalusel. Seejärel eemaldavad mannosidaasid (I ja II) 6 mannoosijääki ja N-atsetüül-D-glükosamiintransferaas lisab kolm GlcNAc jääki glükoproteiini mannoosijääkidele. Lõpuks seostuvad Golgi kompleksis fukoosi, galaktoosi ja siaalhappe jäägid nende jääkidega vastavate transferaaside osalusel. Monosahhariidijäägid võivad läbida fosforüülimise, sulfoonimise ja muude modifikatsioonide.

Sekreteeritud valkude glükosüülimisele eelneb proteolüütiline toime. töötlemine - polüpeptiidahela "signaali" aminohappejärjestuse N-otsast eraldamine. Eukarüootides rakud (kõikide organismide rakud, välja arvatud bakterid ja sinivetikad), toimub see protsess prokarüootides translatsiooni teel. rakud (bakterirakud ja sinivetikad) võib see toimuda translatsioonijärgselt. Naib. tavalised signaaljärjestused sisaldavad 23 aminohappejääki. Nende järjestuste iseloomulikud tunnused on lühikese positiivselt laetud lõigu olemasolu, millele järgneb hüdrofoobne sektsioon, mis sisaldab 7 kuni 14 aminohappejääki. Signaaljärjestused lõpevad konservatiivse pikkusega (5-7 jääki) hüdrofiilse piirkonnaga, mille C-otsas on kõige sagedamini alaniini, glütsiini, seriini, treoniini, tsüsteiini või glutamiini jäägid.

Peaaegu kõik funktsioonid. rakuväliste valkude klassid (ensüümid, hormoonid, immunoglobuliinid jne) sisaldavad disulfiidsidemeid. Need moodustuvad tsüsteeni SH rühmadest mitmeetapilise protsessi käigus, mis hõlmab ensüümi disulfiidisomeraasi. Keskmine ilmub selle varases staadiumis. "valede" disulfiidsildade arv, to-rukis, elimineeritakse tiool-disulfiidi vahetuse tulemusena, Kromis on ilmselt seotud tsütamiin (H 2 NCH 2 CH 2 S) 2. Eeldatakse, et selline seoste "loendamine" toimub kõige rohkem. stabiilne tertsiaarne struktuur, millesse disulfiidsillad on "maetud" ja seetõttu reaktiividele kättesaamatud.

Maksimaalselt rakusiseste valkude tavalised modifikatsioonid hõlmavad seriini, türosiini ja treoniini jääkide OH-rühma fosforüülimist ja defosforüülimist, mis viiakse läbi proteiinkinaasi ja fosfataasi ensüümide osalusel vastavalt skeemile:

ATP - adenosiintrifosfaat, ADP - adenosiindifosfaat, P - fosforhape või selle jääk

Fosforüülimisega kaasneb näiteks ensüümide aktiveerimine või inaktiveerimine. glükosüültransferaasid, samuti mitteensümaatiliste valkude füüsikalis-keemiliste omaduste muutus. Pöörduv valkude fosforüülimine kontrollib näiteks olulisi protsesse, nagu transkriptsioon ja translatsioon, lipiidide metabolism, glükoneogenees ja lihaste kontraktsioon.

Tuuma DNA poolt kodeeritud mitokondrite ja kloroplastide valkudel on N-otsas liigsed aminohappejärjestused, mis suunavad polüpeptiidahelad selektiivselt teatud organellide sektsioonidesse, misjärel need lõhustatakse spetsiifilise osalusega proteolüüsi tulemusena. endopeptidaasid. Mitokondriaalsete valkude prekursorite liigjärjestused erinevad oluliselt aminohappejääkide arvu poolest; neid võib olla 22 kuni 80. Lühikesi järjestusi iseloomustab kõrge (20-25%) positiivselt laetud aminohappejääkide sisaldus, mis paiknevad ühtlaselt piki polüpeptiidahelat. Pikad järjestused sisaldavad lisaks hüdrofoobsetest aminohapetest koosnevat sektsiooni, mis "ankurdab" prekursori mitokondriaalsete membraanide lipiidide kaksikkihis.

Paljude hormoonide (nt gastriini, glükagooni ja insuliini) prekursorid on teada, rukkid muutuvad aktiivseks vormiks polüpeptiidahela lõhenemise teel kohtades, mis sisaldavad kahte järjestikust peamiste aminohapete (arginiini) jääki. ja lüsiin). Lõhustamine toimub spetsiifiliste osavõtul. endopeptidaas, mis toimib koos teise karboksüpeptidaasi aktiivsusega ensüümiga. Viimane eemaldab terminaalsete aluseliste aminohapete jäägid, viies transformatsiooni lõpule. peptiid aktiivseks hormooniks. Proteolüütilise toimega valkudele. aktiveerimine, hõlmavad ka proteinaase (pepsiin, trüpsiin, kümotrüpsiin), albumiine, prokollageeni, vere hüübimissüsteemi valke jne. Mõnel juhul on ensüümide ajutiseks "säilitamiseks" vajalikud ensüümide mitteaktiivsed vormid (zymogeenid). Niisiis sünteesitakse trüpsiini ja kümotrüpsiini (vastavalt trüpsinogeeni ja kümotrüpsinogeeni) sümogeenid kõhunäärmes, erituvad peensoolde ja ainult seal spetsiifiliste toimel. ensüümid muundavad. aktiivsesse vormi.

Suur hulk valke (histoonid, müosiin, aktiin, ribosomaalsed valgud jne) metüleeritakse translatsioonijärgselt lüsiini, arginiini ja histidiini jääkide juures (N-metüülimine), samuti glutamiin- ja asparagiinhappe jääkide juures (O-metüülimine) . Tavaliselt toimib metüüliva ainena S-adenosüülmetioniin.

Mõnel eukarüootil Rakkudes on üle poole p-rimy valkudest atsetüülitud N-otsas. Seda protsessi saab läbi viia kaas- ja posttranslatsiooniliselt (näidatud vastavalt diagrammil. K. T. ja P. T.), näiteks:

HSCoA-koensüüm A, AcCoA - atsetüülkoensüüm A, Met-metioniin, Asp - asparagiinhape

Peptiidide jaoks, mis sisaldavad 3 kuni 64 aminohappejääki ja sekreteeritakse lagunemisel. elundid (gastriin, sekretiin, koletsüstokiniin jne), leiti järeltõlked. C-otsa aminohappejäägi amideerimine (välja arvatud arginiini ja asparagiini terminaalsed jäägid).

Nek-ry tüüpi modifikatsioonid on iseloomulikud eraldi valkudele või väikestele valkude rühmadele. Eelkõige kollageenis ja mitmes. on leitud, et teised sarnase aminohappejärjestusega valgud sisaldavad 4- ja 3-hüdroksüproliini, samuti 5-hüdroksülüsiini. Proliini ja lüsiini jääkide hüdroksüülimine toimub kotranslatsiooniliselt ja on oluline kollageeni ainulaadse struktuuri moodustamiseks. Hüdroksülüsiin osaleb kovalentsete ristsidemete moodustamises kollageeni polüpeptiidahelate vahel vastavalt skeemile:

Tuumavalgud (histoonid, mittehistoonvalgud) läbivad adenosiindifosfaadi ribosüülimise ja polüadenosiindifosfaadi ribosüülimise, mille käigus kantakse adenosiindifosfaat-tribosüüli jäägid koensüümi nik(NAD) aktseptorvalkudesse:

Need kaks piirkonda on mitmes mõttes erinevad. aspekte. Eelkõige toimub polüadenosiindifosfaadi ribosüülimine ühe päeva jooksul. DNA. Enamik adenosiindifosfaadi ribosüülrühmi on seotud valkudega estersideme kaudu, mille moodustavad riboosijäägi asendis 5" asuv OH-rühm ja polüpeptiidahela sees paiknev C-terminaalse aminohappe või glutamiinhappe COOH-rühm.

Suur tähtsus on glutamiinijääkide karboksüülimisel - teile koos g-karboksüglutamiini moodustumisega - teile protrombiini eelkäijana. Seda reaktsiooni katalüüsib K-vitamiinist sõltuv karboksülaas, mis paikneb endoplasmaatilistes membraanides. võrkkest. Sarnane reaktsioon tekib ka teatud teiste hüübimisfaktorite küpsemise ajal.

Lit.: Biokeemia alused, tlk. inglise keelest, 1. kd, M., 1981, lk. 277-80; Üldine orgaaniline keemia, trans. inglise keelest, 10. kd, M., 1986, lk. 543-70; Valkude translatsioonijärgse modifikatsiooni ensümoloogia, v. 1, L.-N. Y., 1980; Glükoproteiinide ja proteoglükaanide biokeemia, N. Y.-L., 1980; rakubioloogia. Põhjalik traktaat, v. 4-Translation and the behaviour of proteins, N. Y., 1980; Ensümoloogia meetodid, v. 106, N.Y., 1984; Hurt E.G., Loon A.P.G.M. van, "Trends in Biochem. Sci.", 1986, v. 11, nr 5. n. 204-07. V. N. Luzikov.