fermentacijos biochemija

KAUNO KOLEGIJA

TECHNOLOGIJŲ FAKULTETAS

MAISTO PRAMONĖS TECHNOLOGIJŲ IR ĮRENGINIŲ KATEDRA

Technologinių procesų chemijos kursinis darbas

RŪGIMO BIOCHEMIJA

Darbą atliko: 2TF gr studentas

T.Orlauskas

Priėmė:

A.Sugintienė

KAUNAS

2004

Fermentacijos biochemija

Medžiagų apykaitos įvairovė mielėse

Mielės gali augti aerobiškai arba anaerobiškai. Pradinėje padėtyje ląstelės
kvėpuoja o vėliau rūgsta. Vien tik rūgimo mielės naudojamos alaus gamyboje.
Pasteras apibūdino rūgimą kaip “gyvenimą be oro” ir mielių augimui alaus
rūgimo procese yra geras apibūdinimas.

Rūgimas iš vis negali būti atskiriamas nuo mielių augimo proceso kuris
padidina ląstelių kiekį ir jų dydį (dėl mielių pumpuravimosi). Augimui
sukelti reikia maistinės terpės. Maistinių medžiagų trūkumas paskatina
neužbaigtą ir neepakankamą rūgimą

Mielių maistinės medžiagos

Alaus mielėms nuolat reikia anglies šaltinio, azoto, kai kurių vitaminų,
mikroelementų ir prie normalių sąlygų nedidelio kiekio molekulinio
deguonies. Tai yra tiekiama iš rūgstančio cukraus (dažniausiai maltozė),
amino rūgščių, B vitaminų iš salyklo, mikroelementai iš salyklo ir vandens
(dažniausiai tai yra kalcio, magnio, cinko, fosfatų ir sulfatų jonai).
Molekulinis deguonis aprūpinamas tiesiogiai aludario baigiantis rūgimui.
Mielėm maistą naudojant papildomai rauginama misa kai kuriose daryklose
naudojamas mielių ekstraktas(vitaminams), amonio vandeniliniam fosfatui ir
cinko sulfatui. Paveiksliukas parodo supaprastintą rauginimo vaizdą.
Sudėtos į misą mielės naudoja maisto medžiagas kad suteiktų ennergijos (ATP)
ir darytų alkoholį ir anglies dvideginį (CO2). Tai gaminama paverčiant
galią (nikotinamido adenin dinukleotid fosfatas, NADPH ) naujų mielių
kiekio sintezėje. Maistas taip pat tiesiogiai įsisavinamas į naujų ląstelių
sudedamąją dalį arba naudojamas gaminant tarpinius šio proceso junginius.
Energijos gaminimasis ir energijos panaudojimas yra glaudžiai su

usiję. Be to
šie procesai paskatina sintezę ir didelį kiekį šalutinių medžiagų apykaitos
produktų išsiskyrimą į misą, daugelis jų gamina charakteringas skonines ir
aromatines medžiagas.

Medžiagų apykaitos procesas pagrindinė charakteristika

Teisingiausia apibūdinti metabolizmą kaip grandinę (grupę) biocheminių
reakcijų kurios užsibaigia pačios savaime. Kaip bebūtų (ryšių) be reakcijų
taip pat nebus. Kai kurios reakcijos vyksta atskirai nuo kitų.

Biocheminės reakcijos atpažįstamos kaip grandinė reakcijų kurios veikiant
fermentams vienas reakcijos produktas pereina į kitos reakcijos substratą.
Šios reakcijos kurių pagrindinė paskirtis yra gaminti energiją vykstant
oksidacijai substrate. Oksidacija paprastai pasiekiama (užbaigiama)
persikeliant hidrido jonui fermento kofaktorių (nikotinamid adenin
nukleotidą NAD+). Taigi NAD+, oksiduota kofaktorio forma paverčiama į NADH
redukuotą formą. Šios oksidacijos- redukcijos reakcijos yra veikiamos
dehidrinančių fermentų. Oksidacijos išlaisvina (išskiria) energiją
(dažniausiai stebimi ne fermentiniai pavyzdžiai yra šilumą išskiriantys iš
degančio suakmenėjusio kuro (anglis). Metabolizmo procese oksidacija yra
atsargiai kontroliuojama, taigi kai kuuri energija išsiskiria ir yra
išsaugoma ląstelėse adenozin trifosfato ATP forma reakcia
ADP+ neorganinis fosfatas(Fn) ATP
Suvartojama energija ir atsiranda didesnis jos kiekis dėl metabolizmo.
Atvirkštinėje reakcijoje (ATP hidrolizėje) išsiskiria energija kuri gali
būti panaudojama susintetinant naujus produktus.
Energijos pernešimo reakcijos nėra 100% veiksmingos, rūgimo energija (
šilumos forma) dažniausiai išsisklaido. Tai šilumos išsiskyrimo šaltinis
dėl rūgimo misoje. Tipinėje misoje, pakanka rūgimo šilumos gaminamos
keliant temperatūrą pakankamai įšildomas ir indas kartais iki 17(. Alaus
virino fermentacijoje nėra gerai izoliuota šiluma; dėl to rūgimo metu
metabolitinė šiluma turi(privalo) būti pakeičiama atšaldant,jei rūgimas
kontroliuojamas. Didesni indai ma

ažesnis paviršius palyginus su tūriu tai
padeda sumažinti šilumą. Taigi didesniems indams reikia daugiau veiksmingos
šaldymo sistemos nei mažesniems. Katabolitiniai procesai naudojami
energijos gamybai ir tarpinių produktų gamyboje biosintezėj. Anabolitiniai
procesai sunaudoja redukuotą jėgą ir energiją,tarpinius junginius susiejus
šie procesai dar vadinami anaplerotinėmis reakcijomis,kurie papildomi
biosintezės tarpiniais junginiais. Kai kurie procesai(glikolizė žiūrėti
žemiau) turi centrinę (pagrindinę) padėtį ir sukelia abi funkcijas vadinami
amfiboliniais.
Sekantis skyrius ir apibūdina metabolitinį procesą naudojant alaus
rauginimo mieles alaus gamyboje. Kai kurie skyriai bus skirti paaiškinimui
pagrindinių procesų. Ši daugiau detalizuota informacija apie pagrindinius
medžiagų apykaitos(metabolizmo) procesus turėtų būti kiekvienoje modernioje
biochemijos knygoje.

MISOS CUKRŲ METABOLIZMAS

ATP gamyba ir alkoholio bei CO2 formavimasis

Fermentuojami cukrųs alaus misoje yra maltozė(salyklo cukrus), maltotriozė,
mažesni kiekiai sacharozės, gliukozės ir fruktozės. Trisacharidas
maltotriozė ir disacharidas maltozė transportuojami į ląstelę ir
hidrolizinami įgliukozę. Sacharozė hidrolizinama ląstelės išorėje į jos
sudedamąsias dalis gliukozę ir fruktozę. Gliukozė ir fruktozė
transportuojamos į ląstelės vidų (pav 2). Fermentas invertazė atsakingas už
sacharozės hidrolizę,yra išoriniame ląstelės sienelės sluoksnyje. Kartais
fermentai patenka į alų. Kaip ir kiti fermentai, taip ir šis yra
inaktyvuojamas šilumos.
Verdant tiriame ar veiksmingas buvo paterizavimas, bet koks invertazės
aktyvumas % po pasterizacijos parodo kad nepakankamas šilumos kiekis buvo
duotas. Testas kuris parodo fermento aktyvumą užima tik kelias minutes.
Ląstelių vidaus gliukozė fosforilinama naudojant ATP ir fermentą
heksokinazę į gliukozės-6-fosfatą. Ši fosforilizacija labai svarbi,nes vien
fosforilinti mišiniai gali būti veikiami vėlesnių fermentų. Gliukozės
metabolizmas tęsiasi glikolizės keitimosi proceso metu (embdeno-majerhofo-
parnaso ar

rba EMP proceso metu). Yra 10 fermentų kurie dalyvauja šio proceso
metu,kurie oksiduoja 6anglies cukrus I 2 piruvato molekules. Proceso
pabaigoje gaunama nauda- 2 molekulės ATP ir 2 NADH molekulės.
Procesas pavaizduotas žemiau. Gliukozės-6-fosfatas, pagamintas heksokinazės
iš misos gliukozės, fermento fosfogliukoizomerazės veikiamas paverčiamas į
jos izomerą fruktozės-6-fosfatą.
Fruktozės-6-fosfatas( susiformavęs dėl heksokinazės iš misos fruktozės)
fosforilinamas kad gautume fruktozės 1,6-difosfatą. Hidrolizinama fermentu
aldolaze ir gauname trikarbon fosfatus (gliceraldehid-3-fosfatą ir 3-
fosfogliceroną dar žinomą kaip dihidroaceton fosfatas). Reakcijos
privalumai-vėlesnė produkcija ,bet tai yra izomerizuojamas dėl triozėfosfat
izomerazės.

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]
[pic]
glicerolio aldehido 3- fosfatas oksiduojamas reakcijoje tarpininkaujant
dehidrogenazei su NAD+-kofaktorius ir sukelia fosfato prisijungimą
substrate. 1,3 difosfogliceratas (3-fosfogliceroilfosfatas)yra šios
reakcijos produktas.fosfoesterio jungčių hidrolizė C-1 atomo,sudaroma dėl
fosfogliceratkinazės kad gautume 3-fosfogliceratą išskiriantį didelį kiekį
energijos. Ši energija naudojama ATP sintezėje. Dabar jau 2 gliceraldehid 3-
fosfato molekulės gautos iš kiekvienos gliukozės molekulės metabolizmo
metu, 2 ATP sunaudotos pačioje proceso pradžioje dabar efektyviai
susigrąžinama. Fermentas fosfogliceromutazė pakeičia 3-fosfogliceratą į 2-
fosfogliceratą ir išskiriamas vanduo dėl fermento enolazės, gauname
fosfoenolpiruvatą. Anglies į fosforą (A-F) hidrolizė atliekama
piruvatkinazės, išsiskiria pakankamas kiekis energijos ATP sintezei. Viso
proceso metu gauname papildomas 2 ATP molekules. Tai ir yra glikolizės
proceso pabaiga. Kaip bebūtų ląstelė išeikvoja(suvartoja) NAD+ tačiau
pagamino NADH. Kofaktoriauis oksiduotos formos tiekimas yra ribotas ir turi
būti regeneruojamas iš redukuotų formų. Jei tai nepadaroma tada energijos
gavimo reakcijos baigiasi. Alaus mielėse NADH oksidacija pasiekiama kai
kuriais kitais piruvato metabolizmo procesais. Naudojami 2 fermentai
piruvatdekarboksilazė ir alkoholdehidrogenazė. Pirmasis iš substrato
atskiria CO2 ir duoda etanalį (a

acetaldehidą) ;antrasis naudodamas etanalio
substratą, NADH kaip kofaktorių padaro etanolį (alkoholį) regeneruojantis
NAD+. šie svarbūs katabolizmo produktai taip pat yra svarbiausios alaus
sudėtinės dalys. Etanolis pagamintas bedeguonėje terpėje duoda mielėms
apsaugą ir tuo skiriasi mielės iš natūralios aplinkos, nes alkoholis yra
daugelio mikrobų inhibitorius.
Glikolitinis procesas aptinkamas daugelyje gyvųjų organizmų. Kai kurios
pieno rūgšties bakterijos naudoja šį proces regeneruojsi NAD+ redukuojant
piruvatą į pieno rūgštį. Fermentas naudojamas šiame procese –
laktatdehidragenazė taip pat yra aktyvus dalyvaujant žmonių griaučių
raumenyse.

APSIRŪPINIMAS BIOSINTETINIAIS TARPINIAIS JUNGINIAIS IR NADPH

Glikolitinis procesas yra amfibolinis ir aprūpina svarbiausiais
biosintetinių reakcijų tarpiniais produktais (ypač heksozėmis, triozių
fosfatais ir piruvatu). alaus mielės taip pat sintetina pentozes ( ypač
ribozes, nukleino rūgščių sintezei) iš gliukozės. Šie procesai gali vykti
kaip parodyta paveikslėlyje. Pentozės fosfatas gali būti naudojamas
gaminant fruktozės-6-fosfatą ir gliceraldehid-3-fosfatą kuris gali pradėti
glikolitinį procesą. Svarbiausi fermentai šiame procese yra transaldolazė
ir transketolazė. Yra galimybių, kad trūkstant svarbios gliukozės-6- fosfat
dehidrogenazės aktyvumo, fruktozės-6-fosfatas ir gliceraldehid-3-fosfatas
gaunami iš glikolizės yra pentozės fosfato pirmtakai visiško pasikeitimo
reakcijų metu. Redukuota jėga NADPH formoje gali būti aprūpinta iš
gliukozės-6-fosfato oksidacijos į 6 fosfogliukoninę rūgštį, nors dar nėra
aiški ši reakcija alaus mielėse augančiose anaerobiškai. Kita produktai
gaunami iš piruvato. Acetil kofermentas A reikalingas lipidų(riebalų)
sintezėje gaminamas piruvat dehidrogenazės metu ir taip pat gaminasi NADH.
Citrinos r, izocitrinos r ir 2 oksalacetato sintezėje nukleo ir amino
rūgščių sintezė vyksta iki kondensavimosi (tarpininkaujant kondensuojamiems
fermentams), dėl acetil kofermento A su oksalacetatu ir veikiant
akonitazei ir izoctitrin dehidrogenazei. Šie fermentai vėliau generuoja
NADPH. Oksalacetatas gamina obuolių rūgštį (malat dehidrogenazė); obuolių r
duoda gintaro r (fumarasė) ir sukcinatą (sukcinikdehidrogenazę). Šios
karboksilinės rūgštys yra svarbūs produktai biosintezės reakcijoms,
pagrindinėms aminų ir nukleotidų sintezėms. Gintaro ir sukcinato
dehidrogenazės naudoja NAD kaip kofaktorių ir generuoja į NADH. Biochemijos
studentai turėtų atsiminti šį procesą kaip trikarboninių rūgščių
ciklą(krebso ciklą arba citrinos rūgšties ciklą) fermentas 2-oksoglutarat
dehidrogenazė (kuri pakeičia 2-oksoglutaratą į sukcinatą) dingsta.
Neabejotina, kai piruvatas naudojamas gaminti biosintetinius tarpinius
produktus gaunamas NADH, glikolizėje ir krebso ciklo metu negali būti
oksiduojamas naudojant acetaldehidą kaip vandenilio akceptorių. Todėl
mielės naudoja vandenilio akceptorius pasiekti procesų pabaigai. Kai kurios
reakcijos turi svarbią reikšmę alaus skoniui. Pridedant kai kurių piruvato,
2-oksalgintaro ir sukcinato (ir mažesniais kiekiais kitų rūgščių) yra
paslepiama ir prisideda prie alaus rūgštingumo.

Anaplerotinės reakcijos
Oksalacetatas naudojamas gaminant daug biosintetinių tarpinių produktų
reikalingų mielių augimui yra gaminamas anaplerotinėse reakcijose. Tai
atliekama veikiant fermentui piruvat karboksilazei ir pridedant ATP kuris
padidina piruvato karboksilaciją.

Amino rūgščių metabolizmas
Misos amino rūgščių metabolizmas vyksta 2 keliais. Pirmiausia jie turi būti
paimami į ląstelę ir susijungti į baltymus. Antra amino grupė gali būti
pernešami į fermentą(transaminazę) ir likęs anglies atomas gali būti
išsaugomas arba naudojamas regeneruojant NAD+. Vėliau okso rūgštys
gaminamos dėl transaminacijos yra dekarboksilinamos ir gauname CO2 ir
aldehidą. Tada aldehidas yra redukuojamas į alkoholį. Pagamintas alkoholis
taip pat vadinamas aukštesniuoju alkoholiu (daugiau anglies atomų nei
etanolio) arba fuzeliu. Šie alkoholiai labai svarbūs skoniui. Aldehidai
susiformavę okso rūgščių dekarboksilinimosi metu taip pat gali išsiskirti
dėl mielių ir įtakoto skonį.

Molekulinio deguonies vaidmuo ir lipidų (riebalų) metabolizmas
Naujų mielių ląstelių biosintezė dėl fermentacijos reikalinga lipidų
sintezė. Šios makromolekulės yra dažniausiai aptinkamos kaip sudėtinė
ląstelių membranos dalis. Čia naudojami ir sotieji ir nesotieji riebalai.
Taip pat visų eukariotų ląstelių membranas sudaro steroliai. Mielių
ergosteroliai. Riebalų ir sterolių sintezė iš tikro prasideda su acetil
kofermentu a, gaminant sočiojo ir nesočiojo acil kofermento a molekules ir
sterolius.
Nesočiųjų molekulių ir sterolių biosintezė reikalinga oksidaciniame
etape. Ši oksidacija pasiekiama mažėjant molekulinio deguonies,
formuojantis vandens molekulėms.deguonis misoje tam ir naudojamas.
Skirtingos mielės išskiria skirtingus deguonies kiekius ir poreikiai
išskiriami fermentacijos laboratorijose išskiriant sočiąsias riebiasias
rūgštis ir sterolius iki vidurkio. Deguonies trūkumo rezultatai prastas
rūgimas ir dažnas rezultatas-acetil kofermento A padaugėjimas ląstelėse. Ši
permaina gali sukelti aukštesniųjų esterių kiekių gamybą aluje, tai ryškai
įtakoja skonio savybes. Reikiamo deguonies kiekio tiekimas laiduoja pastovų
rūgimą.

ESTERIŲ SUSIDARYMAS

Reakcija tarp alkoholio ir acil kofermento A molekulės padaro esterius.
Acil kofermento a molekulių šaltinis yra acetil kofermentas A( kuris gamina
acto esterį) ir dalyvauja riebalų sintezėje. Be pagrindinių alkoholių
mielėse yra etanolis svarbiausias esteris yra etil acetatas. Acetatas
(etanoatas) esteris iš aukštesniųjų alkoholių yra paplitęs kaip ir etilo
esteris su iš riebiųjų rūgščių ilgo grandinėlės.(kaproinės ir kaprilinės).
Riebiosios rūgštys iš lipidų metabolizmo gali išsiskirti į alų ir įtakoti
skonį.
Daug kitų produktų ar mielių metabolizmo produktų įtakoja alaus skonį.
Viena svarbi grupė įeinanti į alaus sudėtį –diketonai. Diacetilas (butan
2,3 dionas)ir giminingi jam 2,3 dion (- ketobutiratas yra gaminami iš
mielių metabolizmo produktų kurie yra likę aluje. Pirminis diacetilo
šaltinis yra (-acetolactatas,o pentan 2,3 diono (-ketobutiratas. Šios
rūgštys gaunamos kaip šalutiniai amino rūgščių valino ir izoleucino
metabolizmo produktai. Kartais aluje rūgštys spontaniškai pereina
oksidacinę karboksilaciją ir gauname diketonus. Abu diketonai turi daug
aromatinių savybių ir yra nepageidaujami silpno kvapo aluje.
Kiti svarbūs skonio komponentai sudaryti iš sieros kaip hidrogen
sulfidas(supuvusių kiaušinių kvapas). Šių medžiagų susidarymas susijęs su
sieros turinčių amino rūgščių ir sulfato jonų misoje metabolizmu. Kai kurie
(kaip dimetil sulfidas) yra gaunami iš salyklo sudėties.
Įvairių mažesnių metabolizmo produktų kiekis ir sudėtis gaminami mielių ir
tai priklauso nuo mielių genties. Tai svarbiausia todėl aludariai naudoja
pasirinktas rūšis fermentacijai ir labai jas prižiūri. Tačiau tos pačios
mielės skirtingoje misoje arba toje pačioje misoje po skirtingų
fermentacijos sąlygų gali gaminti skirtingus produktus. Todėl aludariai
siekia išsaugoti rauginamųjų medžiagų kokybę ir proceso kokybę.
Faktoriai turintys didelę reikšmę mažesniųjų metabolizmo produktų gamybai
iš duotų mielių yra misos sudėtis (ypač amino rūgščių kiekio ir sandaros),
molekulinio deguonies buvimas, rūgimo temperatūra (aukšta temperatūra duoda
daugiau šių produktų, nuo greičio per kurį mielės nusėda iš alaus.
Atitinkamos kokybės alus gaunamas jei šie faktoriai atsargiai
kontroliuojami.
KrebsoCiklas

Piruvato molekulės pagamintos glikolizės metu sudaro daug energijos
grandinių tarp jų molekulių. Šiai energijai naudoti ląstelės turi pakeisti
energiją į ATP formą. Kad tai atlikti ,piruvato molekulės perdirbamos
krebso ciklo metu ,dar žinomo kaip citrinos rūgšties cikle.

1. pirmiausia prasidedant krebso ciklui , piruvatas turi būti pakeičiamas į
acetil kofermentą A. tai pasiekiama pašalinant CO2 molekulę iš piruvato ir
tada perkeliant elektroną NAD+ redukavimui į NADH. Fermentas pavadintas
kofermentu A sujungtas su likusiu acetilu ir gauname acetil KoA kuris
tiekiamas krebso cikle. Krebso ciklo dalys yra:
2. citrinos rūgštis gaunam kai acetilo grupė iš acetil KoA susijungia su
oksalacetato rūgštimi iš praėjusio krebso ciklo
3. citrinos rūgštis paverčiama į jos izomerą izocitrinos rūgštį
4. izocitrinos rūgštis oksiduojam kad gautume 5 –karbon (-ketoglutarato
rūgštį. Šiuo metu išsiskiria viena CO2 molekulė ir redukuojasi NAD+ į
NADH2+.
5. (-ketoglutarato rūgštis oksiduojama į sukcinil KoA, gauname CO2 ir
NADH2+.
6. sukcinil kofermentas A atpalaiduoja kofermentą Ą ir fosforilina ADP į
ATP.
7. sukcinatas yra oksiduojamas į gintaro rūgštį, paverčiant FAD į FADH2.
8. gintaro rūgštis hidrolizinama į obuolių rūgštį.
9. obuolių rūgštis oksidinam į oksal acetato rūgštį redukuojant NAD+ to
NADH2+.
Mes ir vėl sugrįžome prie proceso pradžios. Nes glikolizė gamina 2 piruvato
molekules iš vienos gliukozės molekulės taigi gliukozės krebso ciklo metu
dalyvauja dukart.kiekviena gliukozės molekulė duoda 6 NADH2+, 2FADH2, ir2
ATP.
Glikolizė
Prieš gliukozę paverčiant ATP,ji suskaldoma į 2 piruvato molekules
(jonizuota piruvo rūgšties forma) šis procesas žinomas kaip glikolizė.
Glikolizė vyksta citoplazmoje ir vyksta esant deguoniui ir yra daugelio
organizmų pirminis energijos šaltinis. Šiam procesui vykstant suvartojama 2
ATP molekulės ir pasigamina 4 ATP molekulės ir 2 NADH2+ molekulės.
Glikolizė apibūdinama sekančiai :
1. Gliukozės 6-fosfatas formuojasi kai 6šios gliukozės anglies molekulės
fosforilinamos ATP molekulių.
2. Gliukozės 6-fosfatas paverčiamas į 5-anglies žiedo izomerą fruktozės 6-
fosfatą.
3. Fruktozės 6-fosfatas fosforilinamas kitos ATP formuoja fruktozės 1, 6-
difosfatą.
4. Fruktozės 1, 6-difosfatas veikiamas fermentų ir pasigamina 2
gliceraldehid 3-fosfato molekulės.
5. 2 gliceraldehid 3-fosfate molekulės oksiduojamos, prarandami hidrogeno
atomai įgyjama fosfato grupė susiformuoja 1, 3-difosfogliceratas. 2 NAD+
molekulės proceso metu pakeičiamos į NADH2+ .
6. 2 1,3-difosfoglicerato molekulės fosforilina ADP ir gauname 2
molekules 3-fosfoglicerato ir 2 ATP molekules.
7. Fosfato grupės 3-fosfoglicerate pereina į antrinę anglį ir suformuoja 2-
fosfogliceratą.
8. 2 2-fosfoglicerato molekulės dehidratuojamos ir susidaro 2 didelės
enrgijos fosfoenolpiruvato molekulės.
9. 2 fosfoenolpiruvato molekulės fosforilina 2 ADP ir pagamina dar 2 ATP
ir 2 molekules piruvato.
Kai gliukozės molekulės perkeičiamos į 2 piruvato molekules, jos siunčiamos
į krebso ciklą ,kad gauti dar daugiau energijos.

Reakcijos vykstančios glikolizės metu
|Rea|REAKCIJA |FERMENTAS |RŪŠ|
|kci| | |IS |
|jos| | | |
|nr | | | |
|1 |Gliukozė+ATP gliukozės 6 |Heksokinazė |a |
| |fosfatas+ADP+H+ | | |
|2 |Gliukozės 6- fosfatas fruktozės 6- fosfatas|Fosfogliukoz |c |
| | |izomerazė | |
|3 |Fruktozės 6 fosfatas+ATP fruktozės 1,6 |fosfofruktokinazė|a |
| |difosfatas+ADP+H+ | | |
|4 |fruktozės 1,6 difosfatas |Aldolazė |e |
| |dihidroksiacetonfosfatas+ gliceraldehid 3 | | |
| |fosfatas | | |
|5 |Dihidroksiacetonfosfatas |Triozfosfat |c |
| |gliceraldehid 3 fosfatas |izomerazė | |
|6 |Gliceraldehid 3 fosfatas +PI+NAD+ 1,3 |Gliceraldehi |f |
| |difosfogliceratas +NADH+ H+ |3-fosfat | |
| | |dehidrogenazė | |
|7 |1,3 difosfogliceratas +ADP |Fosfoglicerat |a |
| |3-fosfogliceratas +ATP |kinazė | |
|8 |3-fosfogliceratas 2-fosfogliceratas |Fosfoglicerat |b |
| | |mutazė | |
|9 |2-fosfogliceratas |Enolazė |d |
| |fosfoenolpiruvatas +H2O | | |
|10 |Fosfoenolpiruvatas +ADP+H+ |Piruvat kinazė |a |
| |Piruvatas+ATP | | |

Reakcijos tipas : (a) fosforilo pernešimo(perkėlimo), (b) fosforilo
pakeitimo (c) izomerizacijos (d) dehidratacijos (e)aldolazės skilimo (f)
fosforilinimas kartu su oksidacija

FERMENTAI DALYVAUJANTYS GLIKOLIZĖS PROCESO METU

Heksokinazė (EC 2.7.1.1) – svarbus glikolitinis fermentas, kuris
katalizuoja aldoheksozių ir ketoheksozių fosforilinimą (pvz gliukozę,
monozę, fruktozę) naudodama Mg ir ATP kaip fosforilo davėją (donorą)
stuburiniuose yra keturi svarbiausi izofermentai, dažniausiai suskirstyti į
4 tipus I, II, III ir IV. IV tipo heksokinazė, dažnai vadinama neteisingai
gliukokinaze, ji vienintelė išskiriama iš kepenų ir kasos liaukos beta
ląstelių ir vaidina svarbų vaidmenį insulino išsiskyrimo moduliacijoje: tai
baltymas kurio molekulinė masė apie 50 Kd. Heksokinazės tipo I ir III
kurios turi mažesnį reikšmę(energiją)Km gliukozei, turi molekulinę masę
apie 100 Kd. Struktūriškai jos sudarytos iš labai mažo N-terminalo
hidrofobinė membrana-rišančioji zona, palydima 2 labai panašių zonų iš 450
likučių. Pirmoji zona praranda savo katalitines savybes ir pasikeičia į
reguliuojančiąją zoną. Mielėse yra trys skirtingi izozimai: heksokinazė PI(
geno NXK1) PII(geno HXKB) ir gliukokinazė (gen GLK1). Visi trys baltymai
turi molekulinę masę apie 50Kd.
Fosfogliukoz izomerazė (EC 5.3.1.9) (PGI) (Fosfoheksoz izomerazė.
Fosfoheksomutazė. Oksoizomerazė. Heksozfosfat izomerazė. Heksoz monofosfat
izomerazė. fosfsacharomutazė. Fosfogliukoizomerazė. fosfoheksoizomerazė.)-
dimerinis fermentas, kuris katalizuoja gliukozės-6-fosfato ir fruktozės-6-
fosfato grįžtamąją izomerizaciją. PGI dalyvauja skirtinguose procesuose
:daugumoje aukšteniųjų organizmų dalyvauja glikolizės procese: žinduoliuose
ji dalyvauja gliuokgenezėje : augaluose angliavandenių biosintezėje: kai
kuriose bakterijose atveria vartus fruktozei entnerio-doudouroffo procese.
PGI pasirodė panaši į neuroleukiną, neurotrofinį faktorių, kuris palaiko
įvairių neuronų tipų išlikimą.
Fosfofruktokinazė (EC 2.7.1.11) (PFK) – pagrindinis reguliavimo fermentas
glikolitiniame procese. Jis katalizuoja fruktozės 6-fosfato fosforilinimą į
fruktozės 1,6 difosfatą naudojant ATP. Bakterijose PFK yra tetrameras
tolygus 36 Kd(subvienetų). Žinduoliuose jis yra tertameras 80
Kd(subvienetų). Kiekvienas 80 Kd(subvienetų) susideda iš 2
atitinkamų(tapačių) domenų kurie labai susiję su bakterijų 36
Kd(subvienetais). Žmoguje yra trys, specifinių audinių, izozimų tipai :
PFKM( raumenų), PFKL( kepenų) ir PFKP (trombocitų). Mielėse PFK yra
oktameras sudarytas iš 100 Kd alfa grandinėlių (geno PFK 1) ir keturių 100
Kd beta grandinėlių (geno PFK 2); kaip ir žinduolių 80 Kd (subvienetų),
mielių 100 Kd (subvienetas) yra sudarytas iš 2 atitinkamų (tapačių) domenų.
Fruktozės – difosfat aldolazė (EC 4.1.2.13) – glikolitinis fermentas, kuris
katalizuoja grįžtamąją aldol skaldymąsi arba fruktozės-1,6-difosfat
kondensavimąsi į dihidroksiaceton-fosfatą ir gliceraldehid-3-fosfatą. Yra
dvi fruktozės – difosfat aldolazės klasės su skirtingais katalitiniais
mechanizmais. 1 aldolazių klasė dažniausiai randama aukštesniuosiuose
eukariotuose, yra homotetramerinis fermentas kuris formuoja Schiff-bazės
tarpinius junginius tarp C-2 karbonilo grupės iš substrato (dihidroksi
aceton fosfato) ir epsilon amino grupę iš lizino likučių. Stuburiniuose yra
randamos trys formos šio fermento: aldolazė A raumenyse, aldolazė B
kepenyse, aldolazė C smegenyse.
Fosfotriozizomerazė(EC 5.3.1.1) (TIM)
(Triozėfosfat mutazė. Triozė fosfoizomerazė. Triozėfosfat izmerazė)
–glikolitinis fermentas kuris katalizuoja grįžtamąją gliceraldehid-3-
fosfato konversiją į dihidroksiaceton fosfatą. TIM turi svarbią reikšmę kai
kuriuose metabolitiniuose procesuose ir yra būtinas našiam energijos
gaminimui. Tai dimeras iš identiškų subvienetų , kiekvienas iš jų yra
sudarytas iš apie 250 amino-rūgščių likučių. Gliutaminė rūgšties likutis
susijęs su katalitiniu mechanizmu.
Gliceraldehid 3- fosfat dehidrogenazė (EC 1.2.1.12) (GAPDH) (priklausantis
nuo NAD gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenazė. Triozėfosfat dehidrogenazė.)
–tetramerinis NAD-rišamasis fermentas bendras abiem ir glikolitiniams ir
gliukogenezės procesuose. Cisteinas vidinėje molekulėje naudojamas
formuojant kovalentiniuo fosfoglicerol thioesterio šalutinius produktus.
Šis cisteinas taip pat konservuojamas eukariotinių bakterijų ir eukariotų
GAPDH ir taip pat yra aptinkamas, tik kitokia forma archaebakterijų GAPDH.
. Escherichia coli D-eritroz 4-fosfat dehidrogenazė (E4PDH) (geno epd arba
gapB) fermentas glaudžiai susijęs su GAPDH
Fosfoglicerat kinаzė (EC 2.7.2.3) (PGK) katalizuoja antrą glikolizės
antros stadijos žingsnį. Grįžtamąjį 1,3-difosfo- glicerato virtimą į 3-
fosfogliceratą išsiskiriant 1 ATP molekulei. PGK randama visuose
gyvuosiuose organizmuose. Tai baltymas sudarytas iš 2 sričių, kiekviena
sritis sudaryta iš 6 pasikartojimų alfa/beta stuktūrinių motyvų.
Fosfoglicerat mutazė (EC 5.4.2.1) (PGAM) ir difosfoglicerat mutazė (EC
5.4.2.4) (BPGM) – yra struktūriškai giminingi fermentai kurie katalizuoja
reakcijas apimančias fosfo grupių persikeitimą iš fosfoglicerato trijų
anglies atomų. Abu fermentai gali katalizuoti tris skirtingas reakcijas,
taip pat skirtingais kiekiais : 2-fosfoglicerato (2-PGA) izomerizaciją į 3-
fosfogliceratą (3-PGA) su 2,3-difosfogliceratu (2,3-DPG) kaip pradinį
šaltinį prasidedančioms reakcijoms. – 2,3-DPG sintezėje iš 1,3-DPG su 3-PGA

kaip pradinį šaltinį prasidedančioms reakcijoms. 2,3-DPG degradacijoje į 3-
PGA (fosfatazė EC 3.1.3.13 veikla). Žinduoliuose PGAM- dimerinis baltymas.
Yra dvi jo izoformos: M(Raumenų) ir B(smegenų). Mielėse, PGAM yra
tetramerinis baltymas. BPGAM yra dimerinis baltymas ir dažniausiai
randamas eritrocituose kur jis atlieka pagrindinį vaidmenį reguliuojant
hemoglobino deguonies panašaus padarinio kaip kontroliuojant 2,3-DPG
koncentracijai. Katalitinis mechanizmas ir PGAM ir BPGM sukelia
fosfohistidino šalutinių produktų formavimąsi. Difunkcinis fermentas 6-
fosfofrukto-2-kinazė/fruktozės-2,6-difosfatazė(EC(EC 2.7.1.105 ir EC
3.1.3.46) (PF2K) katalizina fructozės-2,6-disfosfato degradaciją ir
sintezę. PF2K-svarbus fementas reguliuojantis kepenų angliavandenių
metabolizmą. Panašiai kaip ir PGAM/BPGM fruktozės- 2,6- difosfato reakcijos
padaro fosfohistidino šalutinius produktus ir PF2K fosfatazės zoną kuri
struktūriškai susijusi su PGAM/BPGM. Bakterinis fermentas alfa-ribazol-5′-
fosfat fosfatazė (genų cobC), kuris naudojamas kobalamino sintezėje taip
pat priklauso šiai grupei.
Enolazė (EC 4.2.1.11) – glikolitinis fermentas, kuris katalizuoja 2-fosfo-D-
glicerato dehidrataciją į fosfoenolpiruvatą. Tai dimerinis fermentas kuriam
reikia magnio ir katalizei ir dimerų stabilizavimui. Enolazė dažniausiai
randama organizmuose kurie skaido cukrus. Stuburiniuose yra trys skirtingi
audinių-specifiniai izozimai: alfa randama daugiausia audiniuose, beta
raumeniniame, gama tik nerviniame audinyje. Tau-cristalinas, vienas iš
pagrindinių lęšinių (linzės) baltymų randamas kai kuriose žuvyse,
paukščiuose, ropliuose evoliucijos eigoje pasikeitė į enolazę.
Piruvat kinazė (EC 2.7.1.40) (PK) katalizuoja baigiamąjį glikolizės
žingsnį, fosfoenolpiruvato pasikeitimą į piruvatą ir iš ADP pereina į ATP.
PK naudoja magnio ir kalio jonus savo aktyvacijai . PK randamas visuose
gyvuosiuose organizmuose. Stuburiniuose yra keturi specifiniai-audinių
izozimai L(kepenų), R(raudonųjų kraujo kūnelių), M1(širdies, smegenų,
raumenų), M2(ankstyvojo embrioninio audino). Escherichia coli turi 2
izozimus: PK-I(geno pykF)ir PKII(geno pykA). Visi PK izozimai atrodo
panašūs į tetramerus su identišku subvienetų apie 500 amino rūgščių
likučių.

Naudotasi tinklapiais

http://www.ksu.edu/bchem/courses/BIOCH521/f99/hortchap12.htm
http://tooldoc.wncc.edu/metablsm.htm
http://www.people.virginia.edu/~rjh9u/glycol.html
http://www.biocarta.com/pathfiles/glycolysisPathway.asp
http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/part2/glycolysis.htm
http://www.rpi.edu/dept/bcbp/molbiochem/MBWeb/mb1/part2/8-glycolysis.ppt
http://www.library.csi.cuny.edu/~davis/Biochem_3521/lect17/lect15.html
http://info.bio.cmu.edu/Courses/03231/LecF02/Lec29/lec29.html
http://www.ksu.edu/bchem/courses/BIOCH521/f99/hortchap12.htm
http://www.sbuniv.edu/~ggray.wh.bol/CHE3364/b1c19out.html
http://boyles.sdsmt.edu/Syllabi2001/BioLectures/BiotechnologyPresentation.pp
t
http://bioresearch.ac.uk/browse/mesh/detail/C0017952L0017952.html
http://www.biocourse.com/mhhe/bcc/domains/quad/topic.xsp?id=000077
http://www.mansfield.ohio-state.edu/~sabedon/campbl09.htm
http://web.indstate.edu/thcme/mwking/glycolysis.html
http://au.expasy.org/enzyme/
http://www.mansfield.ohio-
state.edu/~sabedon/biol1095.htm#fermentation_the_word

[pic]

TVIRTINU:

.. ... .
... ... katedros vedėja

2004 m.
.................. d.

KURSINIO PROJEKTO UŽDUOTIS

.2TF...gr. studentui .....Tomui
Orlauskui.........................
...........
1. Projekto tema: ...RŪGIMO
BIOCHEMIJA......................
...............
..........................
..........................
..........................
..........................
..........................
..
2. Užbaigto projekto atidavimo terminas:
2004m. .....balandžio 25............ d.
3. Projektui
duomenys........................
..........................
.....
..........................
..........................
.............
..........................
..........................
.............
4. Skaičiuojamo-paaiškinamojo rašto turinys (išvardijant nagrinėtus
klausimus) ......................

.....Misos cukrų
metabolizmas.............................
.....Apsirūpinimas biosintetiniais tarpiniais junginiais ir
NADPH.................
....... Amino rūgščių metabolizmas....................
........Esterių.susidarymas.........................
....Medžiagų apykaitos įvairovė mielėse......................
....... Fermentai dalyvaujantys glikolizės proceso
metu..........................

..........................
..........................
..............................
..............................
.............................
5. Grafinės medžiagos išvardinimas
..........................
...................
..........................
..........................
.............
..........................
..........................
.............
..........................
..........................
.............
200.. m. .................. d.

Vadovas ..A.Sugintienė..........
....................

Užduotį gavau:

2004 m vasario 06. ........... d.

———————–

2x

2x

2x

2x

ATP

PIRUVATAS

2 FOSFOENOL PIRUVATAS

2 -FOSFO GLICERATAS

2ATP

2 NADH

2 P

2x

2x

2x

3 FOSFO GLICERATAS

1,3 -DIFOSFOGLICERATAS

GLICERALDEHID 3 -FOSFATAS

FRUKTOZĖS 1,6-DIFOSFATAS

FRUKTOZĖS 6- FOSFATAS

GLIUKOZĖS 6- FOSFATAS

ATP

GLIUKOZĖ

Leave a Comment