enzymy proteolityczne | |
bićliRci |
(zewnątrzkomórkowe) |
oligopeptydy
peptydazy
aminokwasy
wewnątrzkomórkowe aminokwasy
ł
deaminacja i rozkład szkieletu węglowego
bezpośrednie wykorzystanie do biosyntezy białek
dekarboksylacja transaminacja
i rozkład szkieletu węglowego
Ryc. 14.16. Schemat rozkładu białka poza obrębem i wewnątrz komórki bakteryjnej oraz możliwości dalszej przemiany aminokwasów
Te wewnątrzkomórkowe enzymy charakteryzują się wysoką swoistością i pełnią ważne funkcje w regulacji metabolizmu komórkowego, na przykład odcinając sekwencje sygnalne białek lub wprowadzając cięcia w białkach enzymatycznych, powodując ich aktywację lub inaktywację.
Częściowo strawione białka niegdyś zwano peptonami. Ten niewłaściwy termin obecnie stosuje się jedynie w odniesieniu do peptonów wchodzących w skład podłoży bakteriologicznych. Uzyskuje się je w wyniku trawienia białek pepsyną, która hydrolizuje tylko niektóre wiązania peptydowe. Pepton zawiera około 30% (wagowych) aminokwasów. Resztę stanowią di- i tripeptydy oraz rozpuszczalne w wodzie polipeptydy. które nie są wytrącane kwasami ani temperaturą. Często stosowany w laboratoriach mikrobiologicznych złożony „bulion odżywczy” o chemicznie nieokreślonym składzie jest mieszaniną peptonu, ekstraktu mięsnego i ekstraktu drożdżowego w stosunku 7:2:2. Oprócz aminokwasów i oligopeptydów zawiera również różne cukry, kwasy organiczne witaminy i pierwiastki śladowe.
Zewnątrzkomórkowe proteazy wydzielane są do środowiska, gdzie przeprowadzają degradację białek. Niektóre z nich mają charakter toksyn i czynników wirulencji (np. subtylizyna, lizostafina, streptokinaza, elastaza, hemolizyna). Duże ilości proteaz wytwarza się przemysłowo i dodaje do detergentów lub wykorzystuje w obróbce skór i w wielu innych procesach. Termostabilne proteazy uzyskuje się z pomocą termofilnych bakterii (tab. 10.2). Zewnątrzkomórkowe proteazy wytwarzają liczne bakterie i grzyby.
Rozkładowi białka w glebie towarzyszy powstanie amoniaku. Proces ten zwany jest mineralizacją azotu lub też amonifikacją. Białka rozkłada wiele grzybów i bakterii, w tym Bacillus cereus var. mycoides, Proteus vulgaris i inne bakterie z rodzaju Pseudomonas.
Pierwszą reakcją w degradacji aminokwasu jest dekarboksylacja lub deaminacja. Dekarboksylazy powstają przede wszystkim w środowisku kwaśnym. Produktami dekarboksylacji aminokwasów są dwutlenek węgla i aminy pierwszorzędowe (aminy biogenne). Do najlepiej znanych z tych zasad (wcześniej zwanych ptomainami) należą kadaweryna, putrescyna i agmatyna; powstają one z lizyny, omityny i argininy. Te pierwszorzędowe aminy powstają podczas normalnych procesów trawiennych w jelicie oraz w trakcie innych procesów beztlenowego rozkładu substancji białkowych.
H2N-(CH2)4-CHNH2-COOH |
-- H2N-(CH2)4-CH2NH2+C02 |
lizyna |
kadaweryna |
H2N-(CH2)3-CHNH2-COOH |
-— H2N-(CH2)3-CH2NH2 + C02 |
omityna |
putrescyna |
HN |
HN^ |
*c-nh-(ch2)3-chnh2-cooh |
-- XC-NH-(CH2)3-CH2NH2 + C02 |
h2n |
h2n/ |
arginina |
agmatyna |
Pod pojęciem deaminacji rozumiemy uwolnienie amoniaku z aminokwasu. Zależnie od dalszego losu szkieletu węglowego można rozróżnić deaminację oksydacyjną, desaturacyjną i hydrolityczną.
Deaminacja oksydacyjna jest najczęstszą formą degradacji aminokwasów. Kwas glutaminowy ulega oksydacyjnej deaminacji przez dehydrogenazę glutaminianową do kwasu 2-ketoglutaranu. Reakcja ta jest odwracalna i należy do najważniejszych w metabolizmie aminokwasów. Równowaga reakcji jest przesunięta w stronę kwasu glutaminowego.
?°°H NAD(P) NAD(P)H2 |
COOH |
H20 |
COOH |
CHz kV *, |
ch2 | ||
(j;H2 |
ch2 I |
Qh2 | |
HC - NH2 |
C = NH |
9=o | |
COOH |
COOH |
COOH |
W procesie desaturacyjnej deaminacji kwasu asparaginowego powstaje kwas fumarowy:
nh3
HOOC-CHNH2-CH2-COOH V ' HOOC-CH=CH-COOH
537