tirosinasa

7/17/2019 Tirosinasa

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BIOQUIMICA DE LOS ALIMENTOS Miguel Calvo

TIROSINASA

Introduccion

El pardeamiento enzimático es una reacción de oxidación en la que interviene comosubstrato el oxígeno molecular, catalizada por un tipo de enzimas que se puedeencontrar en prácticamente todos los seres vivos, desde las bacterias al hombre. En elhombre es la responsable de la formación de pigmentos del pelo y de la piel. En loscefalópodos produce el pigmento de la tinta, y en los artrópodos participa en elendurecimiento de las cutículas del caparazón, al formar quinonas que reaccionan conlas proteínas, insolubilizándolas. En los vegetales no se conoce con precisión cual es su

papel fisiológico.

El enzima responsable del pardeamiento enzimático recibe el nombre de polifenoloxidasa, fenolasa o tirosinasa, en este último caso especialmente cuando sehace referencia a animales, ya que en ellos la tirosina es el principal substrato. Tambiénse ha utilizado el término cresolasa, aplicado a la enzima de vegetales. Se descubrió

primero en los champiñones, en los que el efecto de pardeamiento tras un dañomecánico, como el corte, es muy evidente.

Champiñones cortados, mantenidos a temperatura ambiente y fotografiados a distintostiempos.

En el campo de los alimentos, el pardeamiento enzimático puede ser un problema muyserio en frutas, champiñones, patatas y otros vegetales, y también en algunos crustáceos,



e incluso en la industria del vino, al producir alteraciones en el color que reducen elvalor comercial de los productos, o incluso los hacen inaceptables para el consumidor.Estas pérdidas son muy importantes en el caso de las frutas tropicales y de loscamarones, productos trascendentales para la economía de muchos países pocodesarrollados.

A pesar del nombre genérico de “pardeamiento” (“browning” en inglés), los colores

formados son muy variables, marrones, rojizos o negros, dependiendo del alimento y delas condiciones del proceso. En algún caso, como en las pasas, otras frutas secas, lasidra, el té o el cacao, el pardeamiento enzimático contribuye al desarrollo de los colorescaracterísticos de estos productos, aunque como se ha indicado, en otros muchosconstituye un problema grave. Además de la alteración del color, los productosformados pueden reaccionar con las proteínas, insolubilizándolas. Por otra parte, puede

producirse también una pérdida nutricional, ya que aunque la polifenoloxidasa no oxidadirectamente al ácido ascórbico, esta vitamina puede destruirse al reaccionar conintermedios de la reacción.

Estructura de las polifenoloxidasas

La polifenoloxidasa, EC 1.14.18.1 tiene dos actividades enzimáticas, una hidroxilandomonofenoles (“cresolasa”) y otra oxidando difenoles a quinonas (“catecolasa”).

Dependiendo de la fuente, la actividad “cresolasa” es mayor o menor, incluso

inexistente en algunos casos. En cambio, todas las enzimas tienen actividad“catecolasa”.

La característica estructural más importante de estas enzimas es la presencia en sucentro activo de dos átomos de cobre, unidos cada uno de ellos a tres histidinas, que sehan conservado a lo largo de la evolución en todas las enzimas de este tipo, desde las

bacterias al hombre. En su entorno se sitúan una serie de aminoácidos hidrofóbicos, conanillos aromáticos, que también son importantes en su actividad, para la unión de lossustratos.

Estructura de la difenoloxidasa de la batata

Detalle del centro activo

Atomos de cobreOxígeno unido alos átomos de cobre

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Estructuras básicas



La forma de actuación del enzima, con dos actividades distintas, ha sido un misterio,

aclarado en parte hace relativamente pocos años. El enzima cataliza dos reacciones porque en el estado nativo se encuentra en dos formas distintas, la llamada met-tirosinasa, que es activa solamente sobre monofenoles, y la oxi-t irosinasa. Estas formasse interconvierten entre ellas, de forma acoplada al desarrollo de la reacciones quecatalizan.

En los crustáceos (y en los insectos), la polifenoloxidasa se encuentra en forma de proenzima, inactiva, que es activada por proteolisis por una proteasa endógena. Diversassustancias producidas por microrganismos activan la proteolisis del proenzima y laformación de enzima activo.

La reacción de pardeamiento enzimático

El pardeamiento enzimático es un conjunto complejo de reacciones, que se inicia por lao las reacciones catalizadas de forma enzimática. La primera de ellas, cuando el sutrato

presente es un monofenol, es su transformación en difenol. La segunda, latransformación del difenol en quinona. En el caso de la tirosina (monofenol) se forma

primeramente la dopa (difenol) y luego la dopaquinona (quinona).

Tirosina Dopa Dopaquinona

A partir de la formación de la quinona, la reacción progresa de forma espontánea. Lasquinonas se pueden convertir en trifenoles por reacción con el ahua, y posteriormenteoxidarse a hidroxiquinonas. Todas estas sustancias son muy reactivas, dando lugar a

polímeros y reaccionando con otras sustancias presentes en el alimento, especialmente proteínas. Los productos finales, llamados melaninas, son de color muy oscuro, o negro,e insolubles en agua. Estos polímeros tienen propiedades antimicrobianas, y prodríanser un mecanismo de defensa de los vegetales contra infecciones.

Substratos

Los sustratos de la reacción pueden ser monofenoles o difenoles. La tirosina es elsustrato principal de la polifenoloxidasa en los crustáceos, y también se encuentra

presente en vegetales como la lechuga o en los champiñones.

Ácido clorogénico

En los vegetales, el sustrato más extendido es probablemente el ácido clorogénico, en elque el grupo fenólico se encuentra unido a un resto de azúcar, que se encuentra, entre



otros, en manzanas, peras, melocotones, ciruelas, uvas, aguacates y patatas. En algunosvegetales se encuentran además DOPA, dopamina, p-cresol, ácido cafeico y otrosfenoles.

Las polifenoloxidasas son también en muchos casos capaces de oxidar aminas

aromáticas para formar o-aminofenoles.

Control de la reacción de pardeamiento

El control natural de la actividad de la polifenoloxidasa se produce fundamentalmentemediante la compartimentalización de los sustratos. El enzima se encuentra en los

plástidos y cloroplastos (en los vegetales superiores), y también en el citoplasmacelular, mientras que los compuestos fenólicos que pueden servir de sustratos seacumulan en vesículas. Cuando se rompe la compartimentalización por un dañomecánico,como el triturado, corte o congelación y descongelación, la reacción de

pardeamiento se puede producir. También se produce la inhibición del enzima por los

productos de la reacción.

Además de manteniendo la compartimentalización, la reacción de pardeamiento se puede frenar actuando sobre diferentes factores:

Evitando el contacto del oxígeno con la superficie de corte

Bajando al temperatura

Reduciendo el pH

Desnaturalizando el enzima

Generalmente estos factores actúan de forma combinada. Así, el descenso de pH puedeactuar inicialmente reduciendo la actividad del enzima, (su pH óptimo está entre 5 y 7),

pero también, si es suficientemente bajo, desnaturalizándola de forma irreversible.

Los reductores pueden actuar de varias formas, entre ellas revertiendo la reacción dequinonas a fenoles. También pueden actuar directamente sobre el centro activo delenzima, transformando el cobre 2 en cobre 1, que se disocia más fácilmente. El sulfito yla cisteína, además de reaccionar con las quinonas reduciéndolas a difenoles, inactivan

el enzima. Los sulfitos presentan el problema de su toxicidad diferenciada para algunas personas, un pequeño porcentaje de los asmáticos, que pueden sufrir crisis severas concantidades incluso inferiores a los límites legales. Consecuentemente, existe unatendencia a reducir la utilización de sulfitos, aunque no siempre es posible.

Un inhibidor muy eficiente la la actividad de la polifenoloxidasa de los crustáceos es elácido bórico, aunque actualmente está prohibido su uso, dados los riesgos de toxicidad.

El ácido ascórbico, es un inhibidor de la reacción muy eficaz en principio, al reconvertirlas quinonas en fenoles, pero la inhibición es solamente temporal, al agotarse el ácidoascórbico con el transcurso de la reacción. Además, posteriormente puede ocasionar

problemas, ya que el dehidroascórbico formado puede dar lugar a una reacción de pardeamiento específica. Dependiendo de las condicioes de uso, el ácido ascórbico



puede también destruir el enzima al modificar las histidinas del centro activo porreacciones mediadas por radicales libres.

Los agentes quelantes, capaces de eliminar los átomos de cobre del centro activo delenzima, y consecuentemente inactivarla, son inhibidores muy eficientes. Pueden

utilizarse el EDTA, pirofosfato, y especialmente el ácido cítrico, que combina el efectode la acidez con la capacidad secuestrante de metales.

Algunas otras sustancias, como el ácido benzoico y otros compuestos aromáticos,actúan reduciendo la actividad del enzima al competir con los sustratos. Y, porsupuesto, la desnaturalización térmica, por ejemplo mediante escaldado con vapor, es unsistema muy eficaz, cuando puede utilizarse.

Otras enzimas relacionadas

Las lacasas (E.C. 1.10.3.2) son capaces de oxidar difenoles con los grupos OH en

posición para. Estas enzimas tienen un centro activo semejante al de la polifenoloxidasa,también con iones de cobre unidos a histidina, pero el mecanismo de actuación esdistinto. En la reacción se generan radicales libres, que pueden inducir otras reaccionesde oxidación. Son glicoproteínas con un contenido importante de glúcidos, ygeneralmente son muy poco específicas en cuanto a substrato. Se encuentran en algunosvegetales superiores, pero sobre todo en algunos hongos fitopatógenos. Puedenrepresentar un problema en el caso de contaminación de las uvas

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