stringtranslate.com

Инвертаза

β-Фруктофуранозидаза — фермент , катализирующий гидролиз ( расщепление) сахарозы столового сахара на фруктозу и глюкозу . [1] [2] Альтернативные названия β-фруктофуранозидазы EC 3.2.1.26 включают инвертазу , сахаразу , глюкозахаразу , β-фруктозидазу , инвертин , фруктозилинвертазу , щелочную инвертазу , кислую инвертазу , а также систематическое название: β-фруктофуранозидазу. Полученная смесь фруктозы и глюкозы называется инвертированным сахарным сиропом . С инвертазами связаны сахаразы. Инвертазы и сахаразы гидролизуют сахарозу с образованием той же смеси глюкозы и фруктозы. Инвертаза представляет собой гликопротеин, который гидролизует (расщепляет) невосстанавливающие концевые остатки β-фруктофуранозида. Инвертазы расщепляют связь OC (фруктоза), а сахаразы — связь OC (глюкоза). [3] Инвертаза расщепляет α-1,2-гликозидную связь сахарозы.

Для промышленного использования инвертазу обычно получают из дрожжей . Его также синтезируют пчелы, которые используют его для производства меда из нектара. Оптимальная температура, при которой скорость реакции достигает наибольшего значения, составляет 60 °C, а оптимальный pH — 4,5. Обычно сахар инвертируют серной кислотой . [3]

Инвертаза вырабатывается различными организмами, такими как дрожжи, грибы, бактерии, высшие растения и животные. Например: Saccharomyces cerevisiae , Saccharomyces carlsbergensis , S. pombe , Aspergillus spp, Penicillium chrysogenum , Azotobacter spp, Lactobacillus spp, Pseudomonas spp и т. д.

Приложения и примеры

Инвертаза используется для производства инвертированного сахарного сиропа .

Инвертаза стоит дорого, поэтому может оказаться предпочтительнее производить фруктозу из глюкозы с использованием глюкозоизомеразы . Конфеты в шоколаде, другие ликеры и конфеты с помадкой содержат инвертазу, которая разжижает сахар. [4]

Торможение

Мочевина действует как чистый неконкурентный ингибитор инвертазы, предположительно за счет разрыва внутримолекулярных водородных связей , способствующих третичной структуре фермента. [5]

Структура и функции

Путь реакции

Инвертаза катализирует расщепление сахарозы на два моносахарида, глюкозу и фруктозу. [6] Эта специфическая инвертаза (β-фруктофуранозидаза) отщепляет молекулу от ее фруктозного конца, в результате чего образуются два моносахарида. Это достигается путем добавления иона водорода к гликозидному атому катионом имидазолия. После этого из-за ухода спиртовой группы останется нестабильный промежуточный ион карбония. Наконец, нуклеофильный атом кислорода спирта или воды атакует катион C-2, оставляя после себя молекулу фруктозы. Карбоксилат-анион активного центра будет действовать, чтобы помочь стабилизировать неравный баланс электронов на протяжении всего этого процесса. [7]

Назначение инвертазы в дрожжах

Как упоминалось ранее, инвертаза обычно содержится в пекарских дрожжах. Одна из основных причин, по которой пекари используют эти дрожжи, — это помочь хлебу подняться, но еще одна причина — способствовать увеличению содержания сахара в хлебе. Эта функция может осуществляться благодаря наличию инвертазы, поскольку глюкоза и фруктоза слаще сахарозы. [8] При рассмотрении инвертазы у разных видов дрожжей известно, что у некоторых она более активна, чем у других. Дрожжи, в которых инвертаза более активна, используются пекарями из-за их более высокого уровня сладости. [ нужна цитата ]

Известные кристаллические структуры

Продолжая рассматривать инвертазу через Saccharomyces , можно увидеть, что она имеет уникальную структуру; эта структура представляет собой октамерную четвертичную структуру. Внутри октамерной четвертичной структуры можно увидеть два типа димеризации, которые, в свою очередь, образуют октамерную структуру. Димеризация является важным аспектом сворачивания белка, поскольку она увеличивает аффинность связывания субстрата. Кристаллическая структура показывает, что инвертаза состоит из восьми субъединиц. Форма октамера состоит из двух разных типов димеров: димера «закрытой сборки» и димера «открытой сборки». Каждый из этих типов имеет две субъединицы, расположенные противоположно друг другу в строении. Димеры с «закрытым» расположением имеют четырнадцать из 32 водородных связей, образованных между каталитическим доменом, что создает более плотный карман для лиганда; в свою очередь, это делает его более стабильным. Напротив, димеры «открытой сборки» имеют лишь несколько водородных связей в каталитическом домене, а взаимодействия, которые укрепляют карман, происходят за счет солевых мостиков между Asp-45 и Lys-385. Поскольку более слабые взаимодействия происходят в «открытой» сборке, это вызывает большую нестабильность, что приводит к более низкой температуре денатурации и меньшей долговечности при высокоскоростном центрифугировании. Способ сборки двух димеров создает антипараллельный β-лист, состоящий из β. сэндвичи из двух β-листов [9]

Известные активные сайты

Хотя основное внимание уделялось инвертазе Saccharomyces , один из известных активных сайтов находится в инвертазе Bifidobacterium longum и расположен в домене β-пропеллера. Домен β-пропеллера — это внутренняя часть воронки, созданная пятью лопастями. Следует отметить некоторые аминокислоты: Asp-54 и Glu-235, которые находятся на первой цепи лезвий 1 и 4, наряду с Asn-53, Gln-70, Trp-78, Ser-114, Arg-180 и Asp. -181 во фруктофуранозидном кольце. [10]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Мирбек К. (1960). «Инвертазы». В Бойер П.Д., Ларди Х., Мирбек К. (ред.). Ферменты . Том. 4 (2-е изд.). Нью-Йорк: Академическая пресса. стр. 379–396.
  2. ^ Нейман Н. П., Лампен Д. О. (февраль 1967 г.). «Очистка и свойства дрожжевой инвертазы». Биохимия . 6 (2): 468–75. дои : 10.1021/bi00854a015. ПМИД  4963242.
  3. ^ аб Шивек, Хуберт; Кларк, Маргарет; Поллах, Гюнтер (2007). «Сахар». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a25_345.pub2. ISBN 978-3527306732.
  4. ^ Котвал, С.М.; Шанкар, В. (2009). «Иммобилизованная инвертаза». Биотехнология. Адв . 27 (4): 311–322. doi :10.1016/j.biotechadv.2009.01.009. ПМИД  19472508.
  5. ^ Чейз, Аурин М.; Фон Мейер, Хильдегард К.; Менна, Винсент Дж. (февраль 1962 г.). «Неконкурентное ингибирование и необратимая инактивация дрожжевой инвертазы мочевиной». Журнал клеточной и сравнительной физиологии . 59 (1): 1–13. дои : 10.1002/jcp.1030590102. ISSN  0095-9898. ПМИД  13878348.
  6. ^ «Инвертаза - обзор | Темы ScienceDirect» . www.sciencedirect.com . Проверено 24 октября 2023 г.
  7. ^ Кулшреста, Самарт; Тьяги, Прасидхи; Синдхи, Винита; Ядавилли, Камешвар Шарма (1 сентября 2013 г.). «Инвертаза и ее применение – краткий обзор». Журнал фармацевтических исследований . 7 (9): 792–797. дои : 10.1016/j.jopr.2013.07.014. ISSN  0974-6943.
  8. ^ Тиммерманс, Эвелин; Баутил, Ан; Брийс, Кристоф; Шейрлинк, Ильза; Ван дер Мюлен, Роэль; Куртен, Кристоф М. (11 мая 2022 г.). «Уровень сахара определяет динамику брожения при приготовлении дрожжевого теста и его влияние на тесто и характеристики продукта». Еда . 11 (10): 1388. doi : 10.3390/foods11101388 . ISSN  2304-8158. ПМЦ 9140867 . ПМИД  35626960. 
  9. ^ Сайнс-Поло, М. Анжела; Рамирес-Эскудеро, «Мерседес»; Лафрая, Альваро; Гонсалес, Беатрис; Марин-Наварро, Хулия; Полайна, Хулио; Санс-Апарисио, Джулия (5 апреля 2013 г.). «Трехмерная структура инвертазы Saccharomyces». Журнал биологической химии . 288 (14): 9755–9766. дои : 10.1074/jbc.M112.446435 . ISSN  0021-9258. ПМЦ 3617277 . ПМИД  23430743. 
  10. ^ Буяч, Анна; Енджейчак-Кшепковска, Мажена; Белецкий, Станислав; Редзыня, Изабела; Буяч, Гжегож (май 2011 г.). «Кристаллические структуры апо-формы β-фруктофуранозидазы из Bifidobacterium longum и ее комплекса с фруктозой». Журнал ФЭБС . 278 (10): 1728–1744. дои : 10.1111/j.1742-4658.2011.08098.x. ISSN  1742-464X. PMID  21418142. S2CID  13340829.

Внешние ссылки