Lacaza, rolul si importanta lor

În cadrul biochimiei, enzimologia a suscitat mult atentia cercetatorilor datorita faptului ca enzimele sunt catalizatorii biologici specifici reactiilor chimice care au loc in organismele vii. Enzimologia s-a dezvoltat prodigios in ultima perioada de timp, inceputurile ei fiind in primele decenii ale secolului 19. Daca in 1920 erau cunoscute 10-15 enzime, descrise in principal dupa obserarea efectului actiunii lor, astazi sunt caracterizate peste 1000 de enzime dintre care aproximativ 500 au fost obtinute sub forma unor preparate inalt purificate si s-au determinat proprietatile lor fizice, chimice si biologice. Enzimele pot fi alcatite fie numai din polipeptidice ale caror unitati de baza sunt resturile de aminoacizi si din punct de vedere chimic sunt proteine simple sau holoproteine, fie din doua componente (una de natura proteica si alta de natura neproteica) si atunci pot fi definite ca heteroproteine. Partea neproteica poate fi o coenzima cand se leaga de partea proteica prin legaturi necovalente sau o grupare proteica cand este legeta prin legaturi de tip covalent si poate fi reprezentata prin diferite vitamine hidrosolubile sau derivati ai lor, nucleotide, ioni metalici, etc. Partea proteica, numita apoenzima poate fi constituita din una sau mai multe catene polipeptidice.
Activitatea enzimelor, care este exceptional de mare fata de cea a catalizatorilor, este influentata de temperatura si de pH-ul la care se desfasoara reactia. De asemenea activitatea enzimelor poate fi stimulata sau inhibata de prezenta anumitor substante, numite activatori, respectiv inhibitori.
Enzimele catalizeaza numai reactiile termodinamic posibile care se pot produce intr-un timp indelungat si in lipsa lor. Enzimele micsoreaza energia de activare a reactantilor si inlesnesc infaptuirea reactiilor la temperaturi joase. O caracteristica esentiala a enzimelor este specificitatea lor, adica proprietatea fiecarei enzime de a actiona asupra unei anumite substante, numita substrat.

Sursa: www.tocilar.ro

SURSA 03 scribd.com

În acest caz se consumă 1 mol oxigen pentru 1 mol difenol şi se obţine 1 mol o-chinonă. Rezultă că lacazele se deosebesc de catecolaze prin faptul că oxidează şi p-difenolii. Deşi tirozinaza (monofenolmonooxigenaza) este categorisită ca o catecoloxidază, unii autori o tratează ca o polifenoloxidază diferită, care catalizează oxidarea tirozinei în chinona respectivă.
Reacţii catalizate de polifenoloxidaze
Polifenoloxidazele cu activitate catecolazică şi crezolazică sunt prezente în organitele ţesuturilor vegetale cum ar fi: thiacoide, mitocondrii, peroxizomi, unde sunt asociate cu membrana organitului, dar se găsesc şi în fracţiunea solubilă a celulei vegetale. În produsele vegetale tinere (fructe tinere, legume tinere), polifenoloxidazele sunt în cea mai mare parte sub formă legată, în timp ce, la cele maturate, polifenoloxidazele se găsesc în mare parte în stare liberă (în fracţiunea solubilă a celulei).
Polifenoloxidazele au pH optim între 4 şi 7, iar optimul de temperatură între 15 şi 40 C. Polifenoloxidazele au masa moleculară cuprinsă între 30 şi 130 kDa.
Lacazele au o distribuţie mai redusă în regnul vegetal, în comparaţie cu polifenoloxidazele. Polifenoloxidazele din ţesuturile mamiferelor au o specificitate mult mai restrânsă, acţionează mai ales asupra tirozinei şi dihidroxifenilalaninei.
Mulţi fungi conţin lacaze care sunt glicoproteine, subunitatea de bază fiind un singur lanţ polipeptidic cu MM = 5070 kDa. Conţinutul de carbohidraţi este 1045%, conţin 4 atomi de cupru, iar pH-ul optim al lacazelor este cuprins între 4 şi 7,3 , în funcţie de substrat. Rezultă că polifenoloxidazele şi lacazele au rol deteriorativ, deoarece produc îmbrunarea enzimatică a produselor vegetale proaspăt tăiate, în contact cu aerul, respectiv a unor tesuturi animale (creveţi, moluşte) legumele şi fructele cele mai afectate sunt cartofii, ciupercile, vinetele, merele, perele, caisele, bananele.
Îmbrunarea şi înegrirea produselor vegetale proaspăt tăiate, în contact cu aerul (cu oxigenul din aer) se datoreşte polimerizării sau polimerozării oxidative a chinonelor formate din mono şi difenoli asupra cărora a acţionat polifenoloxidaza.
Îndepărtarea cuprului din molecula polifenoloxidazelor (şi a lacazelor), prin completare cu KCN, dietilditiocarbamat, azidură de sodiu, H2S, inactivează enzima. Prin folosirea unor tratamente termice (pentru inactivare) a NaCl în concentraţii mici, agenţii de complexare a cuprului, ai acidului ascorbic, hidroxidului de sulf sau sulfitului acid de sodiu se pot preveni sau minimaliza procesele de îmbrunare enzimatică a legumelor şi fructelor.
Cu2+ Cu1+ Cu0
Metaloproteide cu acţiune enzimatică
Aşa cum am mai amintit în ţesuturile vegetale şi animale se găsesc metale legate de proteide, care pot îndeplini funcţii diferite.
În plante se găsesc în primul rând proteide cu Fe, Cu, Zn şi Mo, care participă la reacţiile enzimatice.
Cu-proteide din plante, mai bine cunoscute sunt lacaza, polifenol oxidaza şi ascorbinoxidaza. Lacaza a fost găsită încă mai demult în arborele Butea frondosa (arborele de lac) şi în diferite legume (G. Betrand, 1896). Mai târziu lacaza a fost obţinută în stare pură (D. Keilin şi T. Mann, 1940). Ea este de culoare albastră şi conţine 0,24 % Cu.
Lacaza şi polifenoloxidaza catalizează oxidarea diferiţilor mono-, di- şi polifenoli în chinone. Lacaza are pH-ul optim cuprins între 6,7-8,4 (ca ferment).
Ascorbinoxidaza, care catalizează oxidarea acidului ascorbic, izolată din frunzele de spanac, se aseamănă în cea ce priveşte culoarea şi conţinutul în cupru cu lacaza (H. Tauber, 1938; W Rowers şi colaboratorii, 1944).
Clasificarea şi codificarea lacazei
1.10 Lacaza acţionează asupradifenolilor sau substanţelor înrudite ca donori:
1.10.2. cu un citocrom ca acceptor
1.10.3. cu oxigen ca acceptor.
Unitatea de exprimare a activităţii enzimatice este cantitatea de enzimă ce transformă un mol de substrat într-o secundă denumită katal (kat). Există subdiviziuni ale acestei unităţi:
microkatal (kat)
nanokatal (nkat)
picokatal (pkat)
Se pot stabili corelaţii între unităţile enzimatice U şi katali:
1 kat = 1 mol/s =60 mol/min = 60 * 106 mol/min = 6 * 107 U
1 U = 1 mol/min = 1/60 mol/s = 1/60 kat = 16, 67 nkat
Activitatea specifică a unei enzime trebuie exprimată în kat/kg proteină sau în multiplul kat/kg.