Polifenoloxidaza

1. INTRODUCERE ENZIME

1.1 Scurt istoric.

Reacţiile enzimatice au fost folosite din timpurile cele mai vechi pentru fabricarea vinului, a oţetului, a berii şi a brânzei. O cercetare sistematică a lor a fost întreprinsă abia în epoca modernă. În 1713, Réaumur a observat dizolvarea cărnii în sucul stomacal al ciorii. De asemenea, fiziologul Spallanzani (1783) a hrănit animalele cu bucăţi de carne învelite în reţele de sârmă şi a observat dizolvarea cărnii în stomac.

Stahl, fondatorul teoriei flogisticului, explica fermenaţia ca un proces în care una din substanţele prezente transmite „mişcarea sa internă” substanţei care fermentează (1697). În 1680, van Leeuwenhoeck a observat la microscop celulele drojdiei de bere, dar această descoperire nu a fost luată în seamă timp de două secole. Lavoisier (1789) a făcut un bilanţ de materiale al fermentaţiei, arătând că oxigenul, hidrogenul şi carbonul din zahăr se regăsesc în alcoolul şi bioxidul de carbon ce iau naştere. Continuarea acestor idei a condus la ecuaţia lui Gay-Lussac a fermentaţiei alcoolice.

Cagnard-Latour şi, simultan şi independent, Kützing (1838) au atribuit fermentaţia alcoolică celulelor din drojdie, considerate ca fiinţe vii, probabil de natură vegetală. În aceste observaţii îşi are originea teoria vitalistă a fermentaţiei. Susţinătorul principal al acestei teorii, Pasteur, a publicat în 1857 cercetarea sa celebră asupra fermentaţiei alcoolice, în care susţine sau sugerează că fermentaţia este un proces legat direct de metabolismul celulelor drojdiei. Liebig (1839) considera dimpotrivă că fermentaţia este o descompunere a zahărului, datorită unor vibraţii moleculare provocate de fenomenele chimice din celulele vii ale drojdiei.

În jumătatea a doua a secolului al IXX-lea, în urma lucrărilor lui Pasteur, mulţi chimişti făceau deosebire între fermenţii formaţi sau figuraţi presupuşi legaţi inseparabil de anumite elemente din celule sau chiar consideraţi identici cu celula vie, şi fermenţi neformaţi sau solubili, de tipul acelora din sucurile digestive sau din extractele apoase ale diferitelor materiale biologice. Fermenţii neformaţi sunt deci substanţe care îşi exercită acţiunea şi în afara celulei vii. Termenul enzimă, pentru a desemna fermenţii neformaţi, a fost introdus de Kühne, în 1878.

Buchner (1897) a izolat din drojdia de bere un suc liber de orice celulă şi totuşi capabil să provoace fermentaţia. Acest suc conţine deci o enzimă pe care Buchner a numit-o zimază. Aceasta este de fapt un amestec de mai multe enzime, după cum s-a dovedit mai târziu. În urma acestor descoperiri, deosebirea dintre termenii ferment şi enzimă a pierdut semnificaţia sa. În cursul secolului al IXX-lea, au fost preparate multe extracte de enzime. Astfel, după ce Kirchoff a observat, în 1820, că o componentă glutinoasă din bobul de orez încolţit, numit malţ, transformă cantităţi de amidon mult mai mari decât propria sa greutate, într-un zahăr solubil, maltoza, Dubrunfaut a găsit, în 1830, că extractul apos, limpede, de malţ are aceeaşi acţiune solubilizantă asupra amidonului ca malţul însuşi. Din acest extract, Payen şi Persoz (1833) au izolat prin precipitare cu etanol, prima enzimă, amilaza, sub forma unui material solid alb, amorf, capabil să solubilizeze o cantitate de amidon de 2000 de ori mai mare decât propria sa greutate. În 1830, Robiquet şi Boutron-Chalard au descoperit hidroliza amigdalinei, cu extract de migdale amare, iar în 1837, Liebig şi Wöhler au izolat enzima respectivă, numind-o emulsină. Printre primele enzime izolate, vom mai menţiona: pepsina din sucul gastric (Schwann, 1836); trepsina din sucul pancreatic (Kühne, 1848); lipaza (Claude Bernard , 1849); invertaza (Mitscherlich, 1841; Berthelot, 1860); ureeaza (Musculus, 1882), etc.

Un moment istoric deosebit de important este recunoaşterea clară, de către Berzelius, în 1835, a caracterului catalitic al reacţiilor enzimatice, precum şi a rolului esenţial pentru viaţa animalelor şi a plantelor jucat de aceste reacţii.

1.2 Generalităţi

În cadrul biochimiei, enzimologia a suscitat mult atenţia cercetătorilor datorită faptului că enzimele sunt catalizatorii biologici specifici reacţiilor chimice care au loc în organismele vii.

Enzimologia s-a dezvoltat prodigios în ultima perioadă de timp, începuturile ei fiind în primele decenii ale secolului 19. Dacă în 1920 erau cunoscute 1015 enzime, descrise în principal după obserarea efectului acţiunii lor, astăzi sunt caracterizate peste 1000 de enzime dintre care aproximativ 500 au fost obţinute sub forma unor preparate înalt purificate şi s-au determinat proprietăţile lor fizice, chimice şi biologice.

Enzimele sunt biocatalizatori produşi de celula vie, care în condiţii compatibile cu viaţa, înlesnesc transformările materiei din organismele vii; fac parte din clasa ergonelor.

Enzimele pot fi alcătite fie numai din polipeptidice ale căror unităţi de bază sunt resturile de aminoacizi şi din punct de vedere chimic sunt proteine simple sau holoproteine, fie din două componente (una de natură proteică şi alta de natură neproteică) şi atunci pot fi definite ca heteroproteine. Partea neproteică poate fi o coenzimă când se leagă de partea proteică prin legături necovalente sau o grupare proteică când este legetă prin legături de tip covalent şi poate fi reprezentată prin diferite vitamine hidrosolubile sau derivati ai lor, nucleotide, ioni metalici, etc. Partea proteică, numită apoenzimă poate fi constituită din una sau mai multe catene polipeptidice.

Activitatea enzimelor, care este excepţional de mare faţă de cea a catalizatorilor, este influenţată de temperatură şi de pH-ul la care se desfăşoară reacţia. De asemenea activitatea enzimelor poate fi stimulată sau inhibată de prezenţa anumitor substanţe, numite activatori, respectiv inhibitori.

Enzimele catalizează numai reacţiile termodinamic posibile care se pot produce într-un timp îndelungat şi în lipsa lor.