Mik azok a gnómok. Törpék, manók és tündérek
A fehérjék kémiai módosítása savas vagy lúgos hidrolízis, a fehérjék sóképzéssel történő stabilizálása, acilezés és plastein reakció segítségével történik.
Lúgos és savas hidrolízis. Ezeket a fehérjemódosítási módszereket széles körben alkalmazzák a halfehérjék szolubilizálására a halfehérje-koncentrátumok előállítása során, ami a fehérjék megnövekedett oldhatóságát, emulgeáló és habképző tulajdonságait eredményezi.
A hidrolízis mélysége függ a lúg vagy sav típusától és koncentrációjától, a szubsztrát és a reagens arányától, a hőmérséklettől és a kezelés időtartamától. Egy bizonyos eredmény eléréséhez a folyamatot egy adott nyersanyag meghatározott fehérjére kell optimalizálni.
A fehérjék teljes hidrolízisével aminosavak keveréke képződik. Ezt használják a legújabb technológiákban. A hidrolízis mértéke szabályozható és beállítható. De figyelembe kell venni, hogy a hidrolízis pozitív következményei mellett vannak negatív következmények is. Például savak racemátjainak képződése - keserű ízű peptidek.
Az ilyen módosítások egyik példája a 11-S-globulin elpusztítása, amely a hüvelyesekre, különösen a szójababra jellemző, és gömb alakú molekulájú. Sőt, kvaterner szerkezetére jellemző, hogy több alegységet egyesítenek gömbölyűvé intermolekuláris kötések segítségével. Az ilyen szerkezetek nem képesek gélesedésre, valamint hússzerű rendszerek utánzására. A szabályozott hidrolízis lehetővé teszi olyan fehérje előállítását, amely zselésítőszer tulajdonságokkal rendelkezik, ami jellemzőbb számos fibrilláris fehérjére, például a zselatinra.
A fehérjetulajdonságok módosításának ezt az elvét széles körben alkalmazzák a strukturált termékek fonási módszerrel történő előállításának technológiai folyamatában.
Hasonló módon melegítéssel megváltoztatható a fehérje szerkezete. A fehérjék alegységekre bontása, részleges megsemmisülése és aggregációja fehérjezselé képződéséhez vezet. A kapott gélek stabilitása a polipeptid láncok közötti diszulfidhidak kialakulásától függ.
Fehérjék oldódása sóképzéssel. Az ilyen módosítás lehetősége a fehérjék alapvető tulajdonságából következik, mint polimer amfolitok, amelyek képesek kationokkal és anionokkal egyaránt kölcsönhatásba lépni. Kétféle kölcsönhatás lehetséges: sóhidak kialakulása és az ionok specifikus szorpciója a fehérje felületén. Ebben az esetben proteinátok képződnek, amelyek jobban oldódnak, mint a natív fehérjék.
A proteinátok képzését széles körben alkalmazzák a fehérjék szójából (szójafehérjék) és tejből (kazeinát és nátrium-koprecipitátum) történő izolálására.
A legszélesebb körben használt módosító sók a nátrium-klorid és a szervetlen foszfátok. Így a húskészítmények vízmegtartó képességének szabályozásával nátrium-kloridot, piro- vagy nátrium-tripolifoszfátot használnak, amelyek növelik a miofibrilláris fehérjék oldhatóságát. Ugyanakkor ismeretes, hogy a polifoszfátokat a fehérjékhez viszonyítva denaturáló, antiszeptikus és antioxidáns tulajdonságok jellemzik.
Minden évben a fehérjék felhasználása az élelmiszeriparban és vendéglátás kitágul.
Acilezés. Az ecetsav vagy borostyánkősavanhidridekkel végzett acilezés a fehérjék kémiai módosításának egyik széles körben használt módszere. Ennek a módosításnak az eredménye a fehérje izoelektromos pontjának eltolódása egy savasabb zónába. A borostyánkősavanhidrid hatására ez a folyamat nagyobb mértékben megy végbe. Ez lehetővé teszi az olyan technológiai jellemzők, mint az oldhatóság, az emulgeáló és a habképző képességek jelentős javítását még csekély módosítás mellett is.
Az acilmaradékok (például R-COO-) bejuttatása hozzájárul a fehérjegömbök kibontakozásához és végső soron a pusztulásához, ami a natív fehérjére jellemző elektrosztatikus egyensúly megváltozásához vezet a pozitív töltésű aminocsoportok blokkolása miatt. a globulinokban és a hasonló töltésű csoportok elektrosztatikus taszításának szerepének növekedése . Ennek következménye a fehérje konformációjának megváltozása és disszociációja. Ugyanakkor olyan technológiai hatások érhetők el, mint a gélképző képesség.
A gyakorlatban bebizonyosodott, hogy acilezéssel javított gélképző képességű módosított növényi fehérjéket lehet előállítani, és ez a képesség, valamint a keletkező gélek szerkezeti és mechanikai jellemzői az acilezés mértékétől függenek. Tehát a negatív töltések feleslege igen nagy mértékben a polipeptidláncok olyan erős taszítását okozza, hogy a gélképződéshez szükséges aggregáció lehetetlenné válik. Vagyis az acilezés mértéke a fehérje funkcionális tulajdonságainak indikátoraként működik, és maga az acilezés egy módszer ezeknek a tulajdonságoknak a szabályozására.
Az acilezett tejkazeint emulgeálószerként és emulzióstabilizátorként, italok, szószok, gyümölcs- és zöldségpürék sűrítőjeként használják. A halfehérjéket emulgeálószerként, kötőanyagként, hőkezelés során zselét képező anyagként használják.
A fehérjék enzimatikus módosítása. Enzimek segítségével lehet leginkább egy fehérje szerkezetét célirányosan megváltoztatni különböző irányokba. A fehérje részleges hidrolízisének köszönhetően lehetővé válik az oldhatóság növelése, az emulgeáló aktivitás, a habképző képesség, a habok és emulziók stabilizálása. Az enzimek specifitása lehetővé teszi, hogy a fehérjemolekula csak bizonyos területeit vagy csoportjait befolyásolja. Az is fontos, hogy a legtöbb enzimatikus folyamat vízi környezetben, és általában a fiziológiához közeli körülmények között játszódik le. A fehérjékben azonban nem minden enzimatikus változás fontos az élelmiszertechnológia szempontjából.
Igen, be mostanában a kötőszöveti fehérjék proteázok általi részleges hidrolízisét alkalmazzák, a hús puhítását a minőségi mutatók javítására használják. A halfehérjékben mikrobiális eredetű amilosubtilin, protosubtilin, bromelain enzimek hatására pH 6,5-7,0 és körülbelül 30 ° C hőmérsékleten az emulgeáló aktivitás 1,5-szeresére, az oldhatóság 20% -kal nő.
Különleges hatás érhető el az enzimatikus folyamat és a kémiai módosítás kombinálásával, például szukcináció.Így a halfehérjék enzimatikus hidrolízisének termékei, amelyekre jellemző a nagy habzási képesség, a szukcináció hatására elveszítik jellegzetes halízüket, ami lehetővé teszi cukrászati termékek, fagylaltok, italok gyártásában való felhasználásukat.
Nagyon jó kilátásokat ad a nemrég megnyílt gyurma reakció- az enzimatikus hasítással ellentétes folyamat, amikor a peptidkötések újra kialakulnak enzimek hatására. Ezzel a reakcióval körülbelül 3000 dalton molekulatömegű polipeptidláncokat lehet létrehozni a fehérjehidrolízis termékeiből. Tekintettel arra, hogy az egyes aminosavak, beleértve az esszenciálisakat is, észterek formájában képesek reagálni, célirányosan beépíthetők polipeptidekbe és fehérjékbe. Triptofán, lizin és metionin kukorica zeinbe történő beépítésével jó biológiai értékű plasztint lehetett előállítani.
A szójafehérjék biológiai értéke alacsony kéntartalmú aminosavtartalmuk miatt. A szójafehérje pepszinnel történő részleges hidrolízisével, ugyanazzal a sok kéntartalmú aminosavat tartalmazó gyapjúkeratin-hidrolizátummal keverve, majd a nagaráz (Bacilus subtilis proteáz) hatására plastein-reakcióval kazeinhez közeli tápértékű plaszteint kapunk. .
A szójafehérjékből nyert glutaminsavak fehérjékbe történő beépítésével előállított plasztinok nagyon jó tulajdonságokkal rendelkeznek. Először is, ezek a glutaminsavak minden pH-értéken oldódnak, és ellenállnak a termikus koagulációnak. Másodszor, a hőkezelt hús markáns íze van.
A plastein-reakciónak nagy lehetőségei vannak a nemkívánatos aminosavak fehérjékből való kinyerésére. Ez utóbbiak közé tartozik a fenilalanin, amelynek jelenléte súlyos következményekkel jár a fenilketonuriában szenvedő betegeknél. A pepszinnel végzett részleges enzimatikus hidrolízis, a fenilalanin peptidek gélszűréssel történő extrakciója, majd az ezt követő plastein szintézis tirozin és triptofán etil-észtereinek jelenlétében papain növényi proteáz hatására fenilalaninmentes, de más aminokban kiegyensúlyozott plasteinok termelődéséhez vezet. savak.
A módosítás fizikai és kémiai módszerei. A fehérjerendszerek befolyásolásának fizikai-kémiai módszerei a következő módszereket kombinálják: komplexképzés természetes polimerekkel (fehérjék, poliszacharidok stb.), valamint monomerekkel (szénhidrátok, zsírok), különféle mechanikai hatások, hőkezelés stb.
Komplexáció típus szerint fehérje-fehérje kölcsönhatás még korábban talált gyakorlati alkalmazást, de ma már tudományos értelmezése is van ennek a jelenségnek. Így kiderült, hogy a különböző természetű fehérjék - hal és gabonafélék - együttes szárítása nemcsak értékes fehérjekeverékek előállításához vezet, hanem az eredeti fehérjék funkcionális tulajdonságait is megőrzi. A darált hal gabona adalékanyagaként búza, rizs vagy egyéb liszt használható 10-30%-os mennyiségben.
A növényi fehérjék hozzáadásával a félkész húskészítményekhez, a komplexképzés miatt, a hőkezelés során minimálisan csökken a víztartó képesség.
A fehérjék és szénhidrátok konjugátumait magas funkcionális tulajdonságok jellemzik, amelyeket hagyományosan a technológiai folyamatokban használnak. Így a szacharóz azon képességét, hogy növelje a tojásfehérjék koagulációs hőmérsékletét, széles körben használják az édes ételek és édességek technológiájában. Ismeretes a szénhidrátok azon képessége, hogy stabilizálja az állati fehérjéket alacsony és magas hőmérsékletű denaturáció hatására.
Ha a halfehérjéket monoszacharidokkal együtt szárítják, jól oldódó komplexek keletkeznek, amelyek oldhatósága a cukrok természetétől és a darált halban való koncentrációjától függ. A kapott termék oldhatóságára gyakorolt hatás szempontjából a glükóz a leghatékonyabb, a szacharóz és a fruktóz kevésbé hatékony. Hasonlóképpen, a glicerin és a módosított keményítő stabilizálja a halfehérjéket. De szem előtt kell tartani, hogy ebben az esetben feltételeket teremtenek a Maillard-reakció bekövetkezéséhez, ami a fehérjék tápértékének csökkenéséhez vezet.
A glükono-delta-lakton hozzáadása stabilizálja a darált húsokat.
A lisztglutén „erősítésére” is ismertek a savas poliszacharidokkal, például pektinszármazékokkal alkotott komplexei, valamint mikrobiális xantán-poliszacharid jelenlétében 0,1-0,5% mennyiségben.
Növelje a fehérjék denaturációval és lipidekkel szembeni ellenállását, amelyek szintén képesek komplexet képezni az előbbiekkel. Ennek a jelenségnek a természete nem kellően tisztázott, de ennek ellenére felhasználják darált kolbász előállításához, melynek félkész termékei fehérje-zsír emulziók.
A fizikai expozíciós módszerek is szerepet játszanak a fehérjeanyagok tulajdonságainak módosításában. Így az őrlés intenzitása, módja és mértéke kulcsfontosságú ceteris paribus a búzaliszt minőségének alakításában. Bizonyos hőmérsékleti feltételek beállításával szabályozzák a húsrendszerek víztartó képességét, érzékenységét, lédússágát. A túró minőségi mutatóit a hőmérséklet és a feldolgozás időtartama szabályozza. A massza egyidejű mechanikus keverése "kazeinszemcse" képződéséhez vezet, amely érzékszervi jellemzőiben jelentősen eltér a termikus savas koagulációval, de keverés nélkül nyert alvadéktól.
A darált hús és hal nagyfokú darálása, különösen a kolloid malmokban, a miofibrillumok szarkomereinek mechanikai lebomlásához vezet, ami a vízmegtartó képesség és a fehérje oldhatóság növekedését eredményezi.
A halfehérjék vagy a sörliszt részleges termikus koagulációja, ami a sikérfehérjék denaturálódását eredményezi, megváltoztatja a kohéziót, lehetővé teszi a rendszerek képződési képességének és érzékszervi tulajdonságainak beállítását.
(késő latin modificatio-change szóból) biogén, a befejezés után következik be adások
mátrix ribonukleinsav vagy mRNS (fehérjeszintézis egy mRNS-templáton), vagy amíg ez be nem fejeződik. Az első esetben M.b. hívott post t és n s l a t i n o n y, a másodikban - o t r a n c l a t ion n o y. A bomlási reakciók miatt megy végbe. savmaradékok funkcionális csoportjait, valamint a peptidkötéseket, és meghatározza a fehérjemolekula végső formáját, fiziológiai aktivitását, stabilitását és a sejten belüli mozgását.
Extracelluláris (szekréciós) fehérjék, valamint sok más. citoplazmatikus fehérjék. membránok és az intracelluláris kompartmentek (a sejt izolált részei) glikoziláción mennek keresztül, aminek eredményeként glikoproteinek. Naib. a polipeptidekhez N-glikozidos kötéssel kapcsolódó mannóztartalmú láncok komplexen szerveződnek. Az ilyen láncok kialakulásának kezdeti szakasza kotranszlációsan megy végbe a következő séma szerint:
Dol-dolikol (poliprenol), Dol-P-P-dolikol-pirofoszfát, Glc-glükóz, GlcNAc-N-acetil-D-glükózamin, Man-mannóz
Méhlepény. szakaszai poszttranszlációsan valósulnak meg több résztvevő részvételével. különböző szubcelluláris kompartmentekben található enzimek. Tehát a hólyagos szájgyulladás vírus G-proteinjéhez 15 szénhidrátmaradékból felépülnek a glikozidláncok a rogo felé, ilyen eseménysort állapítottak meg. Először is, az endoplazmában A retikulum két szakaszban történik, a terminális glükózmaradékok elválasztása két különböző glükozidáz részvételével. Ezután a mannozidázok (I és II) 6 mannóz-maradékot távolítanak el, az N-acetil-D-glükózamin-transzferáz pedig három GlcNAc-maradékot ad a glikoprotein mannóz-maradékaihoz. Végül a Golgi komplexben a fukóz, galaktóz és sziálsav maradékai ezekhez a maradékokhoz kötődnek a megfelelő transzferázok részvételével. A monoszacharid-maradékok foszforiláción, szulfonáláson és egyéb módosulásokon eshetnek át.
A szekretált fehérjék glikozilezését proteolitikus előzi meg. feldolgozás - elválasztás a polipeptid lánc "jel" aminosavszekvenciájának N-terminálisától. Az eukariótákban sejtekben (minden élőlény sejtjei, a baktériumok és a kékalgák kivételével), ez a folyamat transzlációval megy végbe prokariótákban. sejtekben (baktériumok és kékalgák sejtjei) utótranszlációs úton haladhat tovább. Naib. a közös szignálszekvenciák 23 aminosavból állnak. Ezeknek a szekvenciáknak a jellemzője egy rövid, pozitív töltésű szakasz jelenléte, amelyet egy 7-14 aminosavat tartalmazó hidrofób szakasz követ. A szignálszekvenciák egy konzervatív hosszúságú (5-7 aminosav) hidrofil régióval végződnek, amelynek C-terminálisán leggyakrabban alanin, glicin, szerin, treonin, cisztein vagy glutamin maradványok találhatók.
Szinte minden funkció. az extracelluláris fehérjék osztályai (enzimek, hormonok, immunglobulinok stb.) tartalmaznak diszulfid kötéseket. A cisztén SH-csoportokból a diszulfid-izomeráz enzim részvételével többlépcsős folyamatban képződnek. Az átlag korai szakaszában jelenik meg. a "rossz" diszulfid hidak száma, a to-rozs kiesik a tiol-diszulfid csere eredményeként, Kromban nyilván a cisztamin (H 2 NCH 2 CH 2 S) 2 érintett. Feltételezhető, hogy a kapcsolatok ilyen "felsorolása" a legtöbbig előfordul. stabil harmadlagos szerkezet, amelyben a diszulfid hidak "eltemetve" vannak, és ezért a reagensek számára hozzáférhetetlenek.
A maximumig. Az intracelluláris fehérjék általános módosításai közé tartozik a szerin, tirozin és treonin OH csoportjában a foszforiláció és defoszforiláció, amelyeket protein kináz és foszfatáz enzimek részvételével hajtanak végre a séma szerint:
ATP - adenozin-trifoszfát, ADP - adenozin-difoszfát, P - foszforsav vagy maradéka
A foszforilációt például enzimek aktiválása vagy inaktiválása kíséri. glikozil-transzferázok, valamint a nem enzimatikus fehérjék fizikai-kémiai tulajdonságainak megváltozása. A reverzibilis fehérjefoszforiláció szabályozza például az olyan fontos folyamatokat, mint a transzkripció és transzláció, a lipid metabolizmus, a glükoneogenezis és az izomösszehúzódás.
A nukleáris DNS által kódolt mitokondriumok és kloroplasztiszok fehérjéi az N-terminálison felesleges aminosavszekvenciákat tartalmaznak, a rozsba szelektíven irányítják a polipeptidláncokat az organellumok bizonyos kompartmentjeibe, majd ezek a proteolízis eredményeként specifikus részvétellel lehasadnak. endopeptidázok. A mitokondriális fehérjék prekurzorainak többletszekvenciája jelentősen eltér az aminosavak számában; 22 és 80 között lehet. A rövid szekvenciákat a pozitív töltésű aminosavak magas (20-25%) tartalma jellemzi a polipeptidlánc mentén egyenletesen elhelyezve. A hosszú szekvenciák ezenkívül tartalmaznak egy hidrofób aminosavakból álló szakaszt is, amelyek a prekurzort a mitokondriális membránok lipid kettős rétegébe "rögzítik".
Számos hormon prekurzorai ismertek (pl. a gasztrin, a glukagon és az inzulin), a rozs egy polipeptidlánc felhasadásával válik aktív formává azokon a helyeken, amelyekben a fő aminosavak (arginin) két egymás után elhelyezkedő maradványa található. és lizin). A hasítás specifikus részvételével történik. endopeptidáz, amely együttesen hat egy karboxipeptidáz aktivitással rendelkező második enzimmel. Ez utóbbi eltávolítja a terminális bázikus aminosavak maradványait, befejezve a transzformációt. peptidet aktív hormonná alakítani. A proteolitikusan átesett fehérjékhez. Az aktiválás, beleértve a proteinázokat (pepszin, tripszin, kimotripszin), albuminokat, prokollagént, a véralvadási rendszer fehérjéit stb. Bizonyos esetekben az enzimek inaktív formáira (zimogénekre) van szükség az enzimek ideiglenes „megőrzéséhez”. Tehát a tripszin és a kimotripszin zimogén (a tripszinogén és kimotripszinogén) a hasnyálmirigyben szintetizálódik, kiválasztódik a vékonybélbe, és csak ott specifikus hatására. az enzimek átalakítják. aktív formába.
A fehérjék széles köre (hisztonok, miozin, aktin, riboszómális fehérjék stb.) poszttranszlációsan metilálódik a lizin-, arginin- és hisztidin-maradékoknál (N-metiláció), valamint a glutamin- és aszparaginsav-maradékoknál (O-metiláció) . Általában metilezőszerként működik S-adenozil-metionin.
Egyes eukariótákban A sejtekben a p-rimy fehérjék több mint fele az N-terminálison acetileződik. Ez a folyamat végrehajtható ko- és utótranszlációval (a diagramon rendre jelölve. K. T. és P. T.), például:
HSCoA-koenzim A, AcCoA - acetil-koenzim A, Met-metionin, Asp - aszparaginsav
3-64 aminosav-maradékot tartalmazó peptidekhez, amelyek a bomlás során szekretálódnak. szervek (gasztrin, szekretin, kolecisztokinin stb.), utófordításokat találtak. a C-terminális aminosav amidálása (az arginin és az aszparagin terminális aminosavainak kivételével).
A Nek-ry típusú módosítások különálló fehérjékre vagy fehérjék kis csoportjaira jellemzőek. Különösen a kollagénben és számos. más, hasonló aminosav-szekvenciájú fehérjékről azt találták, hogy 4- és 3-hidroxiprolint, valamint 5-hidroxi-lizint tartalmaznak. A prolin- és lizinmaradékok hidroxilezése kotranszlációsan megy végbe, és fontos az egyedi kollagénszerkezet kialakításához. A hidroxilizin részt vesz a kollagén polipeptidláncai közötti kovalens keresztkötések kialakításában a következő séma szerint:
A nukleáris fehérjék (hisztonok, nem hiszton fehérjék) adenozin-difoszfát riboziláción és poliadenozin-difoszfát riboziláción mennek keresztül, melynek során az adenozin-difoszfát-tribozil maradékok a koenzim nikotinamid-adenin-dinukleotidjaiból (NAD) átkerülnek az akceptor fehérjékbe:
Ez a két kerület sok tekintetben különbözik egymástól. szempontokat. A poliadenozin-difoszfát riboziláció különösen egy nap jelenlétében megy végbe. DNS. A legtöbb adenozin-difoszfát ribozilcsoport egy észterkötésen keresztül kapcsolódik a fehérjékhez, amelyet a ribóz 5" pozíciójában lévő OH-csoport és a polipeptidlánc belsejében található C-terminális aminosav vagy glutaminsav COOH-csoportja alkot.
Nagy jelentőséggel bír a glutamin-maradékok karboxilezése - g-karboxiglutamin képződésével - a protrombin prekurzora. Ezt a reakciót az endoplazmatikus membránokban lokalizált K-vitamin-függő karboxiláz katalizálja. retikulum. Hasonló reakció lép fel bizonyos más alvadási faktorok érése során is.
Megvilágított.: Biokémia alapjai, ford. angol nyelvből, 1. kötet, M., 1981, p. 277-80; Általános szerves kémia, ford. angol nyelvből, 10. kötet, M., 1986, p. 543-70; A fehérjék poszttranszlációs módosításának enzimológiája, v. 1, L.-N. Y., 1980; A glikoproteinek és proteoglikánok biokémiája, N. Y.-L., 1980; sejtbiológia. Átfogó értekezés, v. 4-Translation and the behavior of proteins, N. Y., 1980; Módszerek az enzimológiában, v. 106, N.Y., 1984; Hurt E.G., Loon A.P.G.M. van, "Trends in Biochem. Sci.", 1986, v. 11, 5. sz. 204-07. V. N. Luzikov.
