Enzymy drożdżowe, katalitycznie aktywne białka biorące udział w metabolizmie komórkowym. Cukry odgrywają ważną rolę w metabolizmie drożdży; ich degradacji towarzyszy produkcja energii i produktów pośrednich dla procesów biosyntezy. Tlenowa degradacja cukrów stanowi proces oddychania (patrz oddychanie drożdży), a beztlenowa - fermentację alkoholową. Początkowe etapy rozkładu cukrów (do pirogronianu) są takie same dla obu procesów wytwarzania energii: utlenianie pirogronianu do CO2 i H2O poprzez serię produktów pośrednich odbywa się w cyklu kwasu trójkarboksylowego i łańcuchu oddechowym; redukcja pirogronianu do etanolu i CO2 ma miejsce podczas fermentacji alkoholowej, gdzie kluczowymi enzymami są heksokinaza i fosfofruktokinaza.
Heksokinaza (GC, ATP: D-heksozo-6-fosfotransferaza) katalizuje powstawanie heksozo-6-fosforanu poprzez fosforylację grupy hydroksylowej heksozy. HA należy do białek typu albuminy, zawierających grupy sH, a do swojej aktywności potrzebuje jonów magnezu. Masa cząsteczkowa HA wynosi 96600, punkt izoelektryczny 4,5-4,8. Maksymalną aktywność obserwuje się przy pH = 8,0-9,0. Fizjologiczne znaczenie tego enzymu polega na regulacji utylizacji glukozy w cyklu glikolizy lub cyklu pentozowo-fosforanowym, a także na transporcie cukrów przez błonę cytoplazmatyczną. Fosfofruktokinaza (PFC, ATP:D-fruktozo-6-fosforan-1-fosfotransferaza) jest enzymem, który katalizuje reakcję przeniesienia reszty fosforanowej z adenozynotrójfosforanu (ATP) do fruktozo-6-fosforanu. Zajmuje kluczową pozycję w metabolizmie drożdży, ponieważ jest związany z metabolizmem węglowodanów jako katalizator jednego z nieodwracalnych etapów glikolizy oraz z wszystkimi procesami energetycznymi poprzez ATP.
Dehydrogenaza alkoholowa (ADH, alkohol: oksydoreduktaza NAD+) katalizuje odwracalną reakcję tworzenia etanolu z aldehydu octowego. Enzym ten, wyizolowany z drożdży piekarskich, ma masę cząsteczkową 150000, zawiera 36 grup sH i 4-5 atomów Zn na 1 mol enzymu, jest specyficzny dla dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NAD) i hamowany przez benzoesan p-chloromerkurego, jodoctan i jony metali ciężkich. Maksymalna aktywność występuje przy pH-8,6. Komórki drożdży zawierają 3 formy molekularne ADH, z których dwie zlokalizowane są w cytoplazmie, a jedna w mitochondriach.
Dehydrogenaza jabłczanowa (MDH, L-malan: oksydoreduktaza NAD+) katalizuje odwracalne utlenianie L-malanu przy udziale NAD jako kofaktora. Drożdże piekarskie zawierają 3 izoenzymy dehydrogenazy jabłczanowej: jeden w mitochondriach (m-MDH) i dwa w cytoplazmie (c-MDH). m-MDH (forma konstytutywna) jest zaangażowana w utylizację jabłczanu poprzez cykl Krebsa; c-MDH-1 odgrywa ważną rolę w metabolicznej kontroli poziomu zredukowanych nukleotydów pirydynowych; c-MDH-2, indukowana podczas wzrostu komórek na octanie, jest zaangażowana w cykl glioksylanowy.
Dehydrogenaza mleczanowa (LDH, L-mleczanowa: oksydoreduktaza żelazochromu C) katalizuje przeniesienie elektronów z L-mleczanu na cytochrom C. Jest to flawohemoproteina o masie cząsteczkowej 228000, trwale związana z błonami mitochondrialnymi. Celem metabolizmu azotu u drożdży jest synteza aminokwasów, białek, zasad azotowych i witamin, będąca wynikiem przemiany organicznych lub nieorganicznych form azotu w pożywce. Centralnym elementem metabolizmu aminokwasów jest reakcja aminowania kwasu a-ketoglutarowego, katalizowana przez dehydrogenazę glutaminianową (GDG, L-glutaminian: NADPH + oksydoreduktaza). Funkcja kataboliczna polegająca na dostarczaniu do puli komórkowej azotu amonowego związana jest z obecnością w drożdżach specyficznej dla NAD dehydrogenazy glutaminianowej (GDG, L-glutaminian: NAD + oksydoreduktaza). Z drożdży winiarskich wyizolowano dehydrogenazy fosforanu nikotynamido-adeninowego dinukleotydu (NADPH) i NAD-zależne dehydrogenazy glutaminianowe oraz zbadano ich właściwości. Masy cząsteczkowe wynoszą odpowiednio 330 000 i 340000, a punkty izoelektryczne NADPH-GDH - 6,4; NADPH-GDH - 7,0; 6,4; 5,9. Ustalono, że regulacja GDH przez nukleotydy adenylowe jest jednokierunkowa. Synteza aminokwasów odbywa się w katalizowanych przez aminotransferazy reakcjach kwasu glutaminowego z kwasami ketonowymi. Aktywności aminotransferazy asparaginianowej (L-asparaginian: 2-oksoglutaran aminotransferazy), aminotransferazy alaninowej (L-alanina: 2-oksoglutaran aminotransferazy) i aminotransferazy tyrozynowej (L-tyrozyna: 2-oksoglutaran aminotransferazy) drożdży winiarskich są wyższe w warunkach beztlenowego wzrostu kultury niż w warunkach tlenowych. Komórka drożdży zawiera kompleks enzymów hydrolitycznych (enzymy proteolityczne, (beta-fruktofuranozydaza, esteraza), które przeprowadzają reakcje rozszczepienia substratów z udziałem wody. Beta-fruktofuranozydaza (P-D-fruktofuranozyd-fruktohydrolaza) katalizuje reakcję hydrolitycznego rozszczepienia sacharozy. Enzym jest glikoproteiną o masie cząsteczkowej 270000 i punktach izoelektrycznych 4,0; 4,5; 4,9. pH enzymu wynosi 4,5; inhibitorami są środki blokujące sH.
Esteraza (hydrolaza estrów kwasów karboksylowych) katalizuje hydrolityczne rozszczepianie estrów kwasów karboksylowych. Enzym jest dimerem, przy czym każdy monomer ma masę molową 67000, pH-optimum 7,0; inhibitorem działania jest chlorek rtęci.
Kontrola i korekta metabolizmu w komórce odbywa się poprzez regulację syntezy enzymów lub ich aktywności. W komórce występują 2 rodzaje enzymów, różniące się mechanizmem regulacji ich syntezy: konstytutywne i indukowalne. Synteza konstytutywna zachodzi ze stałą szybkością, niezależnie od obecności czynnika indukującego w podłożu wzrostowym. Syntezę indukowaną definiuje się jako wzrost tempa syntezy danego enzymu w stosunku do tempa syntezy białka całkowitego jako czynnika indukującego. Technologiczne znaczenie enzymów drożdżowych polega na fermentacji alkoholowej, tworzeniu wtórnych i ubocznych produktów fermentacji, które mają wpływ na bukiet i smak wina, przekształcaniu układu koloidalnego brzeczki oraz składników smakotwórczych winogron.
Źródła: Kochetov G.L. Praktyczny podręcznik enzymologii. - Moskwa, 1971; Kotelnikova A. V., Zvyagilskaya R. A. Biochemia mitochondriów drożdży. - Moskwa, 2003; Nomenklatura enzymów / Ed. by A.E. Braunstein: Przetłumaczono z języka angielskiego - Moskwa.
