Ферменты дрожжей, каталитически активные белки, принимающие участие в обмене веществ клетки. Важную роль в обмене веществ дрожжей играют сахара, расщепление которых сопровождается получением энергии и промежуточных продуктов для биосинтетических процессов. Аэробная деградация сахаров составляет процесс дыхания (см. дыхание дрожжей), анаэробная — брожение спиртовое. Начальные этапы расщепления сахаров (до пирувата) одинаковы для обоих путей получения энергии: окисление пирувата до CO2 и Н2О через ряд промежуточных продуктов осуществляется в цикле трикарбоновых кислот и дыхательной цепи, восстановление пирувата до этанола и CO2 проходит при спиртовом брожении, ключевыми ферментами которого являются гексокиназа и фосфофруктокиназа.
Гексокиназа (ГК, АТФ: Д-гексоза-6-фосфотрансфераза) катализирует образование гексозо-6-фосфата за счет фосфорилирования гексозы по гидроксильной группе. ГК относится к белкам альбуминового типа, содержащим sH-группы, для проявления активности нуждается в ионах магния. Молекулярная масса ГК — 96600, изоэлектрическая точка 4,5—4,8. Максимальная активность наблюдается при рН = 8,0—9,0. Физиологическое значение фермента заключается в регулировании использования глюкозы по пути гликолиза или пентозофосфатного цикла, а также в транспорте сахаров через цитоплазматическую мембрану. Фосфофруктокиназа (ФФК, АТФ:Д-фруктозо-6-фосфат-1-фосфотрансфераза) — фермент, катализирующий реакцию переноса фосфатного остатка с аденозинтрифосфата (АТФ) на фруктозо-6-фосфат. Занимает ключевую позицию в метаболизме дрожжей, т. к. связана с обменом углеводов как катализатор одного из необратимых этапов гликолиза и со всей совокупностью энергетических процессов посредством АТФ.
Алкогольдегидрогеназа (АДГ, алкоголь: НАД+ оксидоредуктаза) катализирует обратимую реакцию образования этанола из ацетальдегида. Фермент, выделенный из пекарских дрожжей, имеет молекулярную массу 150000, содержит 36 sH-групп и 4—5 атомов Zn на 1 моль фермента, специфичен к никотинамидаденин-динуклеотиду (НАД), ингибируется р-хлормеркури-бензоатом, йодацетатом, ионами тяжелых металлов. Максимальная активность проявляется при рН-8,6. Клетки дрожжей содержат 3 молекулярные формы АДГ, две из которых локализованы в цитоплазме, одна в митохондриях.
Малатдегидрогеназа (МДГ, L-малат: НАД+ оксидоредуктаза) катализирует обратимое окисление L-малата с использованием НАД в качестве кофактора. Пекарские дрожжи содержат 3 изофермента малатдегидрогеназы: один — в митохондриях (м-МДГ), два — в цитоплазме (ц-МДГ). м-МДГ (конститутивная форма) участвует в утилизации малата через цикл Кребса; ц-МДГ-1 играет важную роль в метаболическом контроле уровня восстановленных пиридин-нуклеотидов; ц-МДГ-2, индуцируемая при росте клеток на ацетате, принимает участие в функционировании глиоксилатного цикла.
Лактатдегидрогеназа (ЛДГ, L-лактат: феррицитохром С оксидоредуктаза) катализирует перенос электронов с L-лактата на цитохром С. Является флавогемопротеидом с молекулярной массой 228000, прочно связанным с митохондриальными мембранами. Назначение азотного обмена дрожжей состоит в синтезе аминокислот, белков, азотистых оснований, витаминов, осуществляемого в результате метаболизма органических или неорганических форм азота питательной среды. Центральное место в обмене аминокислот занимает реакция аминирования а-кетоглутаровой кислоты, катализируемая глутаматдегидрогеназой (ГДГ, L-глутамат: НАДФ + оксидоредуктаза). Катаболическая функция обеспечения клеточного пула аммиачным азотом связана с .наличием в дрожжах глутаматдегидрогеназы, специфичной к НАД (ГДГ, L-глутамат: НАД + оксидоредуктаза). Из винных дрожжей выделены никотинамидадениндину-клеотидфосфат (НАДФ) и НАД — зависимые глутаматдегидрогеназы и изучены их свойства. Молекулярная масса составляет соответственно 330 000 и 340000, изоэлектрические точки НАДФ-ГДГ-6,4; НАД-ГДГ-7,0; 6,4; 5,9. Установлена однонаправленная регуляция ГДГ адениловыми нуклеотидами. Синтез аминокислот осуществляется путем реакций переаминирования глутаминовой кислоты с кетокислотами, катализируемых аминотрансферазами. Активность аспартатами-нотрансферазы (L-аспартат: 2-оксоглутарат аминотрансферазы), аланинаминотрансферазы (L-аланин: 2-оксоглутарат аминотрансферазы) и тирозинамино-трансферазы (L-тирозин: 2-оксоглутарат аминотрансферазы) винных дрожжей в анаэробных условиях роста культуры выше, чем в аэробных. Дрожжевая клетка содержит комплекс гидролитических ферментов (протеолитические ферменты, (бета -фруктофуранозидаза, эстераза), осуществляющих реакции расщепления субстратов с участием воды. бета-фруктофуранозидаза (P-D-фруктофуранозид-фруктогидролаза) катализирует реакцию гидролитического расщепления сахарозы. Фермент является гликопротеидом с молекулярной массой 270000 и изоэлектрическими точками 4,0; 4,5; 4,9. рН-оптимум действия фермента 4,5; ингибиторами являются sH-блокирующие агенты.
Эстераза (гидролаза эфиров карбоновых кислот) катализирует гидролитическое расщепление эфиров карбоновых кислот. Фермент является димером, каждый из мономеров которого имеет мол. массу 67000, рН-оптимум 7,0; ингибитором действия является хлорид ртути.
Контроль и коррекция обмена веществ в клетке осуществляется путем регуляции синтеза ферментов или их активности. Клетка имеет 2 типа ферментов, различающихся по механизму регуляции их синтеза: конститутивные и индуцируемые. Конститутивный синтез происходит с постоянной скоростью, независимо от наличия индуктора в среде роста. Индуцированный синтез определяется как увеличение скорости синтеза данного фермента по отношению к скорости синтеза суммарного белка в качестве индуктора. Технологическое значение ферментов дрожжей состоит в проведении процесса спиртового брожения, образовании вторичных и побочных продуктов брожения, оказывающих влияние на формирование букета и вкуса вина, трансформации коллоидной системы сусла и ароматобразующих компонентов винограда.
Источники: Кочетов Г. Л. Практическое руководство по энзимологии. — Москва, 1971; Котельникова А. В., Звягильская Р. А. Биохимия дрожжевых митохондрий. — Москва, 2003; Номенклатура ферментов /Под ред. А. Е. Браунштейна: Пер. с английского — Москва.
