18. Koenzim regenerálás: két választott példán keresztül. Peptidszintézis. Egyensúlyi és kinetikus kontrol. Aszpartám szintézis.

Question 1

Koenzimek regenerálása

Answer 1

NAD és NADP koenzimeket regenerálni kell - leginkább oxido-redukciós reakcióknál –>

két fajtája:

1. Enzimekkel vagy Mikroorganizmusokkal
2. Kapcsolt rendszer vagy Szimultán működő vagy Konszekutív reakciókkal vagy Egy enzim és két szubsztráttal

Question 2

Kapcsolt rendszer

Answer 2

1 terméket eredményez

D-fruktóz –> (mannit-dehidrogenáz) D-mannit

–> fruktóz H-t kap

NH3 + CO2 formiát H-t ad le (formiát dehidrogenáz) – HCOOH-NH4
E-et termeli: Candida boidinii

Folyamatos reaktorban:
termék: mannit (CO2 és NH3 elmennek a rendszerből)

NAD-PEG kapcsolat: Polietilén-glikol

membrán (UF-ultraszűrés): a kis molekulatömegű mannitot átengedi, és persze a gázokat, de az enzimeket, NAD-PEGet nem

Question 3

NAD+ NADH felépítés

Answer 3

nikotinamid adenin dinukleotid

nikotinamid – ribóz – 2P – adenozin

Question 4

Másik példa kapcsolt rendszerre

Answer 4

Trimetilpiruvát –> tercier-leucin

CO2 – HCOO-NH4 (ammonium-formiat)

Question 5

Szimultán működő

Answer 5

2 redoxi rendszer –> 2 termék

izocukorból 2 termék

D-fruktóz –> (mannit-dehidrogenáz) D-mannit

–> mannit H-t vesz fel

glükonsav – glükóz (glükóz-dehidrogenáz)

glükonsav UF-szűrő (ultraszűrés) negatív töltésű, kationcserélő –> visszatartja az enzimeket, átengedi a termékeket (Na-glükonát és mannit) –> termékeket elektrodialízissel választják el –> glükonsav és mannit kinyerés és NaOH eltávozás

Question 6

Konszekutív reakcióval regenerálás

Answer 6

glükóz –> (aldóz-reduktáz) D-szorbit –> (szorbit-dehidrogenáz) L-szorbóz

Question 7

Egy enzim és két szubsztrát

Answer 7

Szulkaton –> (alkohol-dehidrogenáz) szulkatol

aceton – izopropil-alkohol

Question 8

Egyéb NAD(P) vel működő reakciók

Answer 8

prokirális vegyületek királissá alakítása:

ketonok, ketosavak –> alkohol
iminek, iminosavak –> aminosavak

Question 9

Peptid szintézis

enzimekre példák

Answer 9

Prote(in)ázok: bontják és képzik is a peptid kötést (megfelelő körülmények között)

Példák, bontáshely szerint specifikusak:
Tripszin, Szubtilizin, Elasztáz (= szerin proteázok)
Termolizin, Pepszin

Question 10

Peptidszintézisben lévő aminosavak védelme

Answer 10

–> Melléktermék elkerüléséhez védjük a COOH és NH3 csoportokat

NH2 védelme: benzil-oxikarbonil csoport (Z-vel jelölik) vagy acetil csoport

COOH védelem:
amid -NH2
etil- vagy metil-észter alkalmazása -O-CH3

Question 11

Két fajta kontroll

Answer 11

1. Egyensúlyi (termodinamikai) kontroll

2. Kinetikai kontroll

Question 12

Egyensúlyi (termodinamikai) kontroll

Answer 12

Egyensúlyi keverék esetén –> el kell tolni az egyensúlyt a termékképződés irányába

Egyensúlyi állandó: Keq = peptid termék konc./1. aminosav konc * 2. aminosav konc.

Eltolás módjai:
pH eltolás, nem vizes közeg, kicsapás, aminosav koncentráció növelés, víz és benne oldódó oldószer

Question 13

Egyensúlyi állandó eltolásának módjai bővebben

Answer 13

eltolás módjai:
1. pH eltolás: 9,5 –> 6,5 (20*Keq) tripszin enzim esetén

2. nem vizes közeg alkalmazása (2-5% H2O, disszociáció visszaszorul, mert H2O nem tud beépülni)
3. kicsapás (oldhatatlan peptidek és a védőcsoportok hatása is, Phe, Leu –> Z-Phe-Leu-NH2)
4. Aminosav koncentráció növelése
5. Vizes rendszer + vízben oldódó oldószer: pl.: dimetil-formamid, dimetil-szulfoxid, trietilénglikol

Question 14

Kinetikai kontroll

Answer 14

Nem várjuk meg az egyensúlyt, a maximálás átalakulásnál leállítják
–> csak olyan E.ek jók amik stabil acil-enzim komplexet hoznak létre (pl.: szerinproteázok)

Az acilező szubsztrát elfogyásáig nő a termékkoncentráció, utána a hidrolízis miatt csökken

aktivált karboxilcsoportot tartalmazó aminosavval indul a folyamat –> acil-enzim

• -> a. másik aminosavval létrehozza a peptidet
• -> b. vízzel acil-enzim hidrolízise

Question 15

Aszpartám szintézis - egyensúlyi kontrollra példa

Answer 15

1. N-(benzil-oxikarbonil)-Asp (D,L) + Fenil-alanin-metilészter (D,L) –> (termolizin) N-(benzil-oxikarbonil)-aszparagil-fenil-alanin-metilészter (L,L) kicsapódik (így a termékképződés irányába tolódik a reakció)
2. szűréssel távolítjuk el a N-(benzil-oxikarbonil)-Asp D formáját
3. kristályosítással majd HCl kezeléssel és elválasztással távolítjuk el a Fenil-alanin-metilészter D formáját
4. N-(benzil-oxikarbonil)-aszparagil-fenil-alanin-metilészter (L,L) katalítikus hidrogenolízissel távolítjuk el a védőcsoportot
   - -> így kapjuk meg az alfa-aszpartámot

termolizin nem szerinproteáz –> termodinamikai kontroll alatt megy az aszpartám szintézis

Question 16

Aszpartám

Answer 16

1. mesterséges édesítőszer: italok, cukorkák, tej, jam
2. hőre bomlik, sütésre nem jó
3. béta-sztereoizomer keserű ízű