CUPRINS

CUPRINS...................................................................................................11.Introducere..............................................................................................22. Prezentarea clasei de enzime din care face parte A.D.H.......................5 3. Descrierea alcooldehidrogenazei...........................................................64. Folosirea alcooldehidrogenazei pentru obţinerea de arome...................8

4.1. Obţinerea de acizi nucleici din drojdii............................................94.2. Formarea de compuşi de aromă de-a lungul depozitării îndelungate la rece în prazul curăţat şi proporţionat cu ajutorul alcooldehidrogenazelor..........................................................................9

5. Aplicaţii ale alcooldehidrogenazelor....................................................105.1. Aplicații în metabolizări ale alcooldehidrogenazei.......................12

6. Implicarea alcooldehidrogenazei în reacțiile de reducere....................136.1. Reactia de oxidare a etanolului....................................................14

CONCLUZII............................................................................................15BIBLIOGRAFIE......................................................................................16

1

1. Introducere1

Enzimele sunt catalizatori de natură proteică care facilitează transformarea chimică a diferitelor substanţe. Substanţa asupra căreia acţionează enzima poartă numele de substrat. Compusul sau compuşii chimici care rezultă în urma acţiunii enzimei poartă numele de produs (produşi) de reacţie. Datorită naturii lor proteice, enzimele posedă toate proprietăţile fizico-chimice, specifice acestor macromolecule (solubilitate, proprietăţi osmotice, sarcină electrică netă, denaturare termică, reacţii chimice etc). Masele moleculare ale enzimelor variază în limite foarte largi. Cea mai mică enzimă, ribonucleaza, are o masă moleculară de 13 700. Limita superioară este mai greu de definit, edificiile moleculare mari fiind de fapt asociaţii a mai multor subunităţi proteice. Solubilitatea enzimelor este asemănătoare cu a globulinelor. Ca toate proteinele, enzimele sunt antigeni specifici, provocând, atunci când sunt introduse în sângele unui animal, formarea de anticorpi.

Enzimele sunt catalizatori biochimici, specifici vietii, care asigura desfasurarea proceselor metabolice (catabolism si anabolism). Sunt solubile, macromoleculare, de natura organica, termolabile, produse de organismul viu si sunt dependente de anumite conditii de mediu: pH, temperatura, prezenta unor activatori etc. Enzimele pot fi activatoare sau inhibitoare pentru un anumit proces metabolic, dupa cum pot fi si degradatoare ale unor substante (enzime amilolitice, glicolitice, proteolitice etc.), fie in mediul extracelular (exoenzime) cum sunt cele utilizate in industria fermentativa (pepsina, tripsina etc.).

Încă înainte de izolarea enzimelor în stare pură era cunoscută natura lor proteică. Se ştie de mult că enzimele nu sunt dializabile, şi deci sunt substanţe macromoleculare, şi că ele sunt inactivate prin încălzire în aceleaşi condiţii în care sunt denaturate proteinele. Acei reactivi care denaturează sau precipită proteinele inactivează fără excepţie enzimele. Uneori, denaturarea însoţită de inactivarea enzimelor este reversibilă. Prin hidroliza enzimelor se formează aminoacizi care se obţin şi din proteine. S-au măsurat greutăţile moleculare ale multor enzime şi s-a determinat succesiunea completă a aminoacizilor din ribonuclează şi din alte enzime.

Metodele pentru obţinerea enzimelor pure şi măsurarea greutăţilor lor moleculare sunt identice acelora folosite la purificarea proteinelor. De fapt, toate enzimele cristalizate obţinute până astăzi s-au dovedit a fi fie proteine simple, fie proteide cu o grupă prostetică definită. Enzimele pot fi alcătuite fie numai din lanţuri polipeptidice de aminoacizi şi din punct de vedere chimic sunt proteine simple (holoproteine), fie din două componente (una de natură proteică şi alta de natură neproteică - grupare prostetică) şi atunci sunt heteroproteide. În structura celor mai multe enzime, pe lângă componenta proteică, denumită apoenzimă, care este termolabilă, cu o masă moleculară mare şi posedă toate proprietăţile fizico-chimice specifice proteinelor, se întîlneşte şi o componentă de natură organică, termostabilă, cu o masă moleculară mică, denumită cofactor enzimatic.

1 Dumitru, I., F., Iordăchescu, D. - Introducere în  enzimologie (Ed. Medicală, Bucureşti, 1981, pag. 25)

2

În funcţie de tăria legăturii dintre cele două componente, cofactorii enzimatici, la rîndul lor, pot fi grupaţi în:

grupări prostetice, substanţe organice fixate pe moleculele aceluiaşi tip de apoenzimă şi care nu pot fi separate de acestea; grupărileprostetice sunt legate stabil de apoenzimă, formând cu anumite regiuniale polipeptidei, situsul activ al enzimei;

coenzime, substanţe organice ce pot trece de la o apoenzimă la alta, de care se pot separa relativ uşor prin dializă; coenzimele nu reprezintă un component stabil al situsului enzimatic. Ele participă la reacţiide transfer, făcând legătura activităţilor diferite a două enzime şi formândun sistem: o enzimă transferă o anumită grupare de la un substrat lacoenzimă, cealaltă o transferă de la coenzimă la cel de-al doilea substrat. În procesul enzimatic, apoenzimă fixează substratul condiţionând natura reacţiei, iar coenzima desăvârşeşte reacţia chimică. Spre exemplu, decarboxilazele şi transaminazele aminoacizilor au aceeaşi coenzima şi acelaşi substrat dar activităţile lor enzimatice sunt diferite, datorită diferenţelor dintre apoenzime. Sunt cazuri când coenzima este strâns legată de apoenzimă de care nu se poate desface decât prin denaturarea acesteia din urmă. In alte cazuri, coenzima se desface uşor de apoenzimă (de exemplu prin dializă), având drept consecinţă inactivarea enzimelor din unele preparate biologice dializate.

activatori, substanţe nespecifice (ioni metalici, agenţi reducătoritori etc.) care mediază trecerea enzimei dintr-o stare inactivă (zimogen)într-o stare catalitic activă.

Nu totdeauna este posibilă o strictă delimitare între coenzime şi grupări prostetice, pe de o parte, şi între cofactori şi substrat, pe de alta. Dacă există exemple tipice de coenzime (NAD+, NADP+), sau de grupări prostetice (piridoxal-5'-fosfat), în cazul unor flavinenzime, cofactorul poate fi puternic legat de apoenzimă, asemenea unei grupări prostetice sau legat, labil, asemenea unei coenzime.

În cadrul interacţiei dintre enzima (E) şi substrat (S), în structura macromoleculară a enzimei se disting nişte grupări de fixare, care leagă substratul, participînd într-un fel sau altul la actul catalitic. În imediata vecinătate, pot exista grupările auxiliare, care deşi nu realizează un contact direct cu substratul pot influenţa mecanismul de reacţie prin diferite interacţii electronice. Mai există aşa numitele grupări conformaţionale, situate la distanţă de centrul catalitic activ, dar care au un rol important în menţinerea conformaţiei native a enzimei, deci şi în menţinerea structurii deosebit de reactive şi instabile a centrului catalitic activ.

Geometria centrului activ trebuie să fie complementară cu cea a substratului natural a cărui transformare o catalizează, să-i permită „pătrunderea" în cavitate şi stabilirea legăturilor în vederea formării complexului enzimă- substrat. (Figura 1).

3

Figura 1

Formarea

Complexului

enzimă-substrat

Astăzi, se cunosc

cinci tipuri de legături care apar în formarea complexului Michaelis deci în legarea substratului la centrul activ al enzimei.

Legătura coordinativă, realizată prin punerea în comun a electronilor neparticipanţi ai unui donor (azot, oxigen) posedă caracterul şi energia legăturilor covalente şi apare numai în cazul catalizei enzimatice în care sunt implicate metalele (metaloenzime sau enzime activate de metale în care efectorul participă la formarea complexului enzimă-substrat).

Legătura de hidrogen se realizează prin atragerea electrostatică a hidrogenului de către electronii neparticipanţi ai fluorului, oxigenului sau azotului şi apare atât între grupările amidice ale catenei polipeptidice, contribuind la formarea α-helixului, cât şi între grupările polare ale resturilor de aminoacizi hidrofili.

Deoarece majoritatea grupărilor polare ionizează la pH fiziologic (Lys, Arg, Asp, Glu), acestea pot dezvolta forţe de atracţie electrostatică faţă de substratele ionizate.

Interacţiile hidrofobe sau forţele Van der Waals sunt realizate de catenele laterale alifatice sau aromatice ale resturilor de aminoacizi şi apar în special la substratele de natură lipidică sau steroidică.

Ultimele forţe de legare între centrul activ şi substrat îşi au originea în faptul că atunci când o moleculă este bogată în electroni şi are în imediata apropiere o altă moleculă săracă în electroni are loc un transfer de sarcină, când se formează un ansamblu polarizat şi o forţă de legătură care uneşte cele două molecule. De obicei electronii din dublele legături sau din inelele aromatice sunt transferaţi unor acceptori de electroni. În enzime, grupările capabile de a stabili acest tip de legături sUnt grupările carbonil ale amidelor , resturile aromatice Phe, Tyr şi Trp. De asemenea, în reacţiile redox în care sunt implicate NAD şi FMN apar complecşi prin transfer de sarcină.

4

2. Prezentarea clasei de enzime din care face parte alcooldehidrogenaza

Oxidoreductazele pot interveni pozitiv în: procese metabolice anaerobe sau aerobe ca, de exemplu, glicoliza şi

diferite fermentaţii, ciclul acizilor tricarboxilici, catena de respiraţie celulară etc, procese care se desfăşoară în diferite materii prime alimentare (intervin oxidoreductazele proprii ţesuturilor respective);

procese fermentative de obţinere a unor produse alimentare, care se realizează cu ajutorul unor microorganisme;

procesul de albire (decolorare) a făinurilor de grâu; protejarea faţă de deteriorarea îmbrunării de tip Maillard; distrugerea apei oxigenate reziduale din produsele alimentare, în care

s-a folosit în scopuri de conservare.Oxidoreductazele pot interveni negativ în:

îmbrunarea neenzimatică; degradarea acidului ascorbic; deteriorarea oxidativă a unor produse alimentare.

Clasa oxidoreductazelor în care intră şi dehidrogenazele, cuprinde enzimele ce catalizează reacţiile redox. In vivo, ele sunt implicate  în multe căi metabolice şi  în transformările  energetice din celulă. Dar, pentru  manifestarea activităţii catalitice este necesară prezenţa coenzimelor. Unele coenzime cum sunt flavin adenin-dinucleotid (FAD) şi flavin adenin mononucleotid (FMN), sunt legate de enzimă.

Spre deosebire de acestea, nicotin-adenindinucleotidul (NAD) şi nicotinamid dinucleotid fosfatul (NADP), există în cea mai mare parte a cazurilor, ca o componentă solubilă a enzimei. Majoritatea dehidrogenazelor utilizate în biotransformări sunt NAD(P)H dependente.

Figura 2 - Reacţia de reducere catalizată de dehidrogenazele NAD(P)H dependente.

În Figura 2 este prezentată schema de reacţie tipică pentru obţinerea alcoolilor chirali. În timpul reducerii compuşilor carbonilici, cofactorul pierde un ion hidrură alături de alcoolul corespunzător obţinându-se deci şi NAD(P)+. De aceea  în cazul reducerilor enzimatice fie se adaugă cofactor  în raport stoechiometric cu substratul, fie acesta este regenerat in situ. Cum preţul de cost al NAD(P)H este mare,  în practică se preferă cea de a doua metodă. În prezent sunt disponibile peste 650 de enzime din această clasă, astfel încât aproape fiecare aldehidă sau cetonă poate fi  redusă enzimatic sau microbiologic.

5

3. Descrierea alcooldehidrogenazei

Descrierea compusului: S – alcool: NADP oxidoreductazăDenumirea sistematica a oxidoreductazelor se alcatuieste prin includerea

denumirii donorului si acceptorului de hidrogen urmata de termenul „oxidoreductaza” (donor:acceptor-oxidoreducatza). Atunci cand acceptorul de hidrogen este oxigenul se foloseste termenul de oxidaza. De exemplu:denumirea sistematica a alcooldehidrogenaza este: ALCOOL:NAD+ - OXIDOREDUCTAZA (E.C 1.1.1.1).

Reacţii: acetonă + NADPH = 2 – propanol + NADPSpecificitatea substratului: această enzimă are un substrat foarte bine dezvoltat

care conţine alcooli lineari şi alcooli primari, liniari şi ciclul alcoolilor secundari, liniari şi ciclul cetonelor şi acetaldehidele.

Valoarea KM: 0.5 NADHPH – ul optim: 8.5 la oxidareMasa moleculară: 37 kDaActivitate: 150 U/ml la 45 °C cu un substrat de acetonăFormulare: în glicerolStabilitate: la –20 °CComentarii: este o enzimă foarte termostabilă. Are o mare stabilitate şi la

temperatura de 86 grade Celsius timp de 70 minute, dar este repede denaturată la fierbere.

Definiţia unităţii: o unitate reduce 1,0 micro moli de acetonă la 2-propanol / minut la 45°C în prezenţa NADPH.

Stabilitatea enzimei T1-ADH după 48 de ore de incubaţie. O soluţie de enzimă de puritate 0.1 M TEA-Buffer a fost incubată la temperaturi diferite, şi activitatea ei a rămas ca şi în condiţiile iniţiale. Alcooldehidrogenaza este un grup al enzimelor dehidrogenaze care se găsesc în multe organisme şi şi facilitează conversia dintre alcooli şi aldehide sau cetone. În organismul uman şi în cel al animalelor, ele au rolul de a rupe legăturile dintre alcooli

6

care pot să fie de altfel toxici; în drojdii şi în alte multe bacterii ele catalizează reacţiile opuse ca parte a fermentaţiilor.Numărul E.C. al enzimei este: 1.1.1.1; iar numărul CAS este 9031-72-5.

În drojdii şi bacterii:În acestea alcooldeidrogenaza are un rol important în fermentaţie rezultând

piruvat prin glicoliză şi este convertită în acetaldehidă şi dioxid de carbon, şi acetaldehida este redusă la etanol de alcooldehidrogenază.

Alcoolodehidrogenaza în drojdii au o importanţă mult mai mare decât în organismul uman. Conţine zinc în partea catalitică.

2Alcooldehidrogenaza poate fi extrasă din ficat de cal şi din drojdia de panificaţie. Poate funcţiona în două sensuri: reducerea cetonelor în aldehide, a aldehidelor în alcoolii sau oxidarea alcoolilor în aldehidele corespondente.

Întervine în procesul de fabricare a oţetului de vin de către bacteriile acetice, care transformă alcoolul etilic în aldehidă acetică şi apoi acid acetic şi la obţinerea compusilor de aromă (acetaldehide) în cazul unor produse lactate acide. AlcooldehidrogenazaCH3 – CH2OH CH3 – CH=O + Enzimă – H2

Substrat redus + NAD+ Substrat oxidat + NADH + H+

În piridinucleotidele NAD şi NADP transferul unui atom de hidrogen se face la nivelul nucleului pirimidinic în poziţia para, iar un alt atom de hidrogen trece în soluţie sub formă ionică.

Coenzimele pot fi uşor reduse şi din nou oxidate, fie pe cale enzimatică cu participarea unor dehidrogonaze specifice, fie pe cale chimică sub influenţa unor agenţi oxidanţi sau reducători. Forma redusă a coezimelor este relativ stabilă în soluţii alcaline, însă foarte labilă în soluţii acide, în timp ce forma oxidată este labilă în soluţii alcaline şi stabilă în soluţii acide.

4. Folosirea alcooldehidrogenazei pentru obţinerea de arome

2Banu, C. - Biotehnologii in industria alimentara (Editura Tehnica, Bucuresti, 1987, pag 52)

7

= C – NH2

ON+

R

N

R

– C – NH2

O

C

H H

2H(2e- + 2H+)

Forma oxidată Forma redusă

Alcooldehidrogenaza este o enzimă care funcţionează cu un cofactor şi poate fi extrasă din ficat de cal şi din drojdia de panificaţie (industrial). Alcooldehidrogenaza poate funcţiona în două sensuri :

- reducerea cetonelor în aldehide, a aldehidelor în alcooli;- oxidarea alcoolilor în aldehidele corespondente.

Folosirea alcooldehidrogenazelor la nivel industrial este costisitoare şi dificilă din punct de vedere economic şi dificilă din punct de vedere al regenerării cofactorilor implicaţi în activitatea enzimei. Practic, alcooldehidrogenaza s-a folosit pentru transformarea alcoolului etilic în acetaldehidă, care este o substanţă de aromă importantă în cazul unor produse lactate acide (iaurt). Ca sursă de enzimă s-a folosit drojdia de panificaţie proaspătă, care s-a adăugat în mediul reacţional. Temperatura de incubare este de 200 C. Producţia de acetaldehidă din alcool etilic este un proces complex, implicând etapele arătate în Figura 3. Se observă că în mediu este necesară prezenţa NAD+, care în timpul reacţiei reduce la NADH care, la rândul său, este regenerat prin oxidarea FMN de către lumină. FMNH2 redus este apoi oxidat în FMN de către O2 molecular. Peroxidul de hidrogen produs va fi, la rândul său, descompus de cataliză în H2O + O2. Nivelul de conversie al alcoolului în acetaldehidă este de 10 – 20 %. În cazul reactorului discontinuu, concentraţia de 2,5 g aldehidă acetică / l fiind atinsă după 9 ore.

Asemănător poate fi realizată şi conversia transcinamaldehidei în transcinamil alcool de către alcooldehidrogenaza din drojdia de panificaţie.

CH2CHO NADH FMN H2O2

CH3CH2OH NAD+ FMNH2 O2 H2O

Figura 3 - Oxidarea enzimatică a alcoolului în acetaldehidă

Ribonucleotidele purinice care au o grupare OH la C6 al heterociclului purinic şi o grupare fosfat la C5 din riboză manifestă proprietatea de a funcţiona ca potenţiatori de aromă.

În categoria acestor ribonucleotide intră acidul inozinic (IMP), guanilic (GMP) şi xantinic (XMP), în special IMP şi CMP sub forma sărurilor disodice.Producerea industrială de IMP şi GMP sub forma sărurilor disodice implică două operaţii :

- obţinerea de acizi nucleici din drojdii;- hidroliza enzimatică a acizilor nucleici.

8

ADH Lumina O2 Cataliza

4.1.Obţinerea de acizi nucleici din drojdii.3

Drojdiile conţin 7 – 15 % acizi nucleici, majoritatea fiind acizi ribonucleici (ARN) şi numai a 50-a parte din aceştia sunt acizi dezoxiribonucleici (AND).

Pentru obţinerea acizilor nucleici se poate aplica următoarea tehnică: celulele de drojdie sunt suspendate într-o soluţie de Na-dodecilsulfat 2 % + alcool etilic 4,5 % + tampon NaH2PO4 (0,0125 M) în raport 1/3 (g/vol). Suspensia se tratează la 83 … 870 C, sub agitare timp de câteva minute, după care se răceşte la 40 C şi se centrifughează. Supernatantul se precipită cu 2 volume alcool etilic la rece, se centrifughează şi precipitatul se spală cu alcool etilic 70 %. Precipitatul spălat se suspendă în alcool etilic 80 %, iar după separarea centrifugală se dizolvă în apă. Se adaugă NaCl pentru a se ajunge la 1 M în soluţie şi se lasă la rece. Gelul format se separă prin centrifugare, se precipită cu alcool etilic şi, după separare, precipitatul se dizolvă în apă.

Hidroliza enzimatică a acizilor nucleici se face cu RNA-aza izolată din Penicillium sp. la 50 … 550 C (se foloseşte o soluţie care conţine 4 % RNA). Prin hidroliză se obţin 5’ – AMP; 5’ GMP; 5’ – UMP. În continuare se face hidroliza cu 5’ – AMP – dezaminază produsă de Aspergillius sp. care transformă 5’ – AMP în 5’ – IMP. Nucleotidele astfel obţinute pot fi separate prin cromatografie pe schimbători de ioni tip Dowex (200 – 400 mesh), randamentul fiind 16 % pentru 5’ – IMP şi 5’ – GMP faţă de RNA folosit.

4.2. Formarea de compuşi de aromă de-a lungul depozitării îndelungate la rece în prazul curăţat şi proporţionat cu ajutorul alcooldehidrogenazelor.

Compuşii de aromă şi activitatea catalitică a alcooldehidrogenazelor a fost studiată în bucăţii de praz curăţat şi proporţionat de dimensiunile 4 – 15 mm, acestea fiind împachetate în atmosferă modificată de aer pentru 4 şi 15 mm, şi azot pentru 15 mm, fiind depozitate de 7 ori timp de 12 luni. Aceşti compuşi de aromă s-au format datorită timpului îndelungat de păstrare, datorita ambalajelor şi modului în care a fost ambalat adică în atmosferă controlată (concentrare la rece bucăţii de 4 mm = 17.8 mg/L, 4-mm 12M = 3.48 mg/L, bucăţii de 15-mm = 2.48 mg/L, 15-mm 12M = 0.418 mg/L şi 15-mm N 12M = 1.81 mg/L). Cele mai bune rezultate au fost obtiunte la bucăţiile de 4 mm după 12 luni de refrigerare (o concentraţie de alcooldehidrogenaze de 9.28 mg/L) comparate cu bucăţiile de 15 mm tot timp de 12 luni (6.49 mg/L).

3 www.unibuc.ro/eBooks/biologie/drojdii/12.html

9

5. Aplicaţii ale alcooldehidrogenazelor4

5.1. În evoluţia alcoolilor de sinteză:

5.2. O altă aplicaţie foarte importantă este în refrigerarea căpsunilor pentru a le păstra aroma. Aici alcooldehidrogenaza care acţionează la pH de 6.0 datorită activităţii enzimatice ale enzimei a determinat scăderea compoziţiei de metale şi a EDTA – ului. 5.3. Reducerea etanolului la acetaldehidă cu ajutorul alcool dehidrogenazei, conform reacţiei: 

5.4. Aplicaţie în metabolismul celular al etanolului:

4 http://www.worthington-biochem.com/ADH/default.html http://www.pdb.org/pdb/101/motm.do?momID=13 http://www.organic-chemistry.org/chemicals/reductions/alcoholdehydrogenase-adh.shtm http://en.wikipedia.org/wiki/Alcohol_dehydrogenase

10

5.5. Aplicaţie în expertiza solului: Expertizele biologice asupra solului s-au realizat pentru determinarea respiratiei solului, puterii amonificatoare, activitatii catalazice, activitatea dehidrogenazica actuala, activitatea dehidrogenazica potentiala. În luna martie probele de sol s-au prelevat din zonele aval Iaz Meda si amonte - aval Iaz Bozinta. Respiratia solului se exprima prin mg de CO2 produs in 7 zile si determinat prin titrare cu HCl. Valorile au fost in general apropiate, cea mai scazuta valoare de 26,4 mg CO2 a fost inregistrata in punctul aval Iaz Meda (0-20cm) , iar cea mai ridicata de 48,4 mg CO2 in punctul aval Iaz Bozinta (0-20 cm). Activitatea bacteriilor capabile sa mineralizeze compusii organici cu azot a avut valori cuprinse intre 2,72% mg NH3/100g in punctul aval Iaz Bozinta (20-40 cm) si 6,81 mg NH3/100g sol in punctul amonte Iaz Bozinta (0-20 cm). Determinarea cantitativa a apei oxigenate, nedescompusa prin titrare cu KMnO4 exprima activitatea catalazica. Valorile determinate sint cuprinse intre 119 mg H2O2/100g sol in punctul Amonte Iaz Bozinta (20-40 cm) si 654,5 mg H2O2/100g sol in punctul Aval Iaz Meda (0-20 cm). Activitatea dehidrogenazica s-a urmarit prin incubarea solului in prezenta unui acceptor de hidrogen, TTC. In cursul incubarii TTC,care este un compus incolor, se reduce, sub actiunea hidrogenului transferat de dehidrogenaze, la un compus rosu (formazan). Formazanul se extrage cu etanol si se determina fotocolorimetric. Cu cit este mai mare concentratia formazanului, cu atit este mai intensa activitatea dehidrogenazica. Pentru a obtine valoarea activitatii dehidrogenazice potentiale, solul se composteaza cu glucoza. Valorile obtinute pentru activitatea dehidrogenazica actuala au fost intre 1,56 mgF/100g sol in punctul amonte Iaz Bozinta - Aurul (0-20 cm) si 15,08 mg F/100 g sol in punctul aval Iaz Bozinta - Aurul (20-40 cm).Valorile obtinute pentru activitatea dehidrogenazica potentiala au fost intre 12,7 mg F/100g sol in punctul aval Iaz Meda (20-40 cm) si 68,66 mg F/100 g sol in punctul aval Iaz Bozinta - Aurul (0-20 cm).

5.1 Aplicații în metabolizări a alcooldehidrogenazei

11

12

6. Implicarea alcooldehidrogenazei în reacțiile de reducere5

Clasa oxidoreductazelor în care intră şi dehidrogenazele, cuprinde enzimele ce catalizează reacţiile redox. In vivo, ele sunt implicate  în multe căi metabolice şi  în transformările  energetice din celulă. Dar, pentru  manifestarea activităţii catalitice este necesară prezenţa coenzimelor. Unele coenzime cum sunt flavin adenin-dinucleotid (FAD) şi flavin adenin mononucleotid (FMN), sunt legate de enzimă.

Spre deosebire de acestea, nicotin-adenindinucleotidul (NAD) şi nicotinamid dinucleotid fosfatul (NADP), există în cea mai mare parte a cazurilor, ca o componentă solubilă a enzimei. Majoritatea dehidrogenazelor utilizate  în biotransformări sunt NAD(P)H dependente.

Figura 4. Reacţia de reducere catalizată de dehidrogenazele NAD(P)H dependente.

În Figura 4 este prezentată schema de reacţie tipică pentru obţinerea alcoolilor chirali. În timpul reducerii compuşilor carbonilici, cofactorul pierde un ion hidrură alături de alcoolul corespunzător obţinându-se deci şi NAD(P)+. De aceea  în cazul reducerilor enzimatice fie se adaugă cofactor  în raport stoechiometric cu substratul, fie acesta este regenerat in situ.

6.1. Reactia de oxidare a etanolului

Alcooldehidrogenaza catalizeaza reactia reversibila de oxidare a etanolului:

NAD+ NADH+H

CH3 – CH2OH CH3 –C O etanol A.D.H H

Acetaldehida

Alcooldehidrogenaza joaca un rol important in procesele de fermentatie alcoolica. In practica medicala aceasta enzima se utilizeaza la dozarea extrem de exacta a alcoolului etilic in sange si urina.

5 Enzimologie generala (Editura Tehnopress, Iasi, 2007, pag 25)

13

Figura 5 - Oxidarea etanolului cu alcool dehidrogenaza6

6 http://www.tamu.edu/faculty/bmiles/lectures/Biological%20Redox%20Reactions.pdf

14

CONCLUZII:

Clasa oxidoreductazelor în care intră şi dehidrogenazele, cuprinde enzimele ce catalizează reacţiile redox.

Oxidoreductazele pot interveni pozitiv în procese metabolice anaerobe sau aerobe ca, de exemplu, glicoliza şi diferite fermentaţii, ciclul acizilor tricarboxilici, catena de respiraţie celulară etc., procese care se desfăşoară în diferite materii prime alimentare.

Majoritatea dehidrogenazelor utilizate în biotransformări sunt NAD(P)H dependente.

În prezent sunt disponibile peste 650 de enzime din clasa oxidoreductazelor.

Alcooldehidrogenaza constituie un grup al enzimelor dehidrogenaze care se găsesc în multe organisme şi facilitează conversia dintre alcooli, aldehide sau cetone în două sensuri: reducerea cetonelor în aldehide, a aldehidelor în alcoolii sau oxidarea alcoolilor în aldehidele corespondente.

Alcooldehidrogenaza este o enzimă foarte termostabilă. Are o mare stabilitate şi la temperatura de 86 grade Celsius timp de 70 minute, dar este repede denaturată la fierbere.

Alcooldehidrogenaza poate fi extrasă din ficat de cal şi din drojdia de panificaţie.

Alcooldehidrogenaza intervine în procesul de fabricare a oţetului de vin de către bacteriile acetice, care transformă alcoolul etilic în aldehidă acetică şi apoi acid acetic şi la obţinerea compusilor de aromă (acetaldehide) în cazul unor produse lactate acide.

Folosirea alcooldehidrogenazelor la nivel industrial este costisitoare şi dificilă din punct de vedere economic şi dificilă din punct de vedere al regenerării cofactorilor implicaţi în activitatea enzimei.

In practica medicala alcooldehidrogenaza se utilizeaza la dozarea extrem de exacta a alcoolului etilic in sange si urina.

15

BIBLIOGRAFIE

1. Banu, C. - Biotehnologii in industria alimentara (Editura Tehnica, Bucuresti, 1987, pag 52)

2. Dumitru, I., F., Iordachescu, D. - Introducere in enzimologie (Ed. Medicala, Bucuresti, 1981, pag. 25)

3. Enzimologie generala (Editura Tehnopress, Iasi, 2007, pag 25)

4. www.unibuc.ro/eBooks/biologie/drojdii/12.html

5. http://www.worthington-biochem.com/ADH/default.html

6. http://www.pdb.org/pdb/101/motm.do?momID=13

7. http://www.tamu.edu/faculty/bmiles/lectures/Biological%20Redox%20Reactions.pdf

8. http://www.organic-chemistry.org/chemicals/reductions/alcoholdehydrogenase-adh.shtm

9. http://en.wikipedia.org/wiki/Alcohol_dehydrogenase

16