Схема Иошицавы-Ямада.

В последнее время ученые считают, что образование высших спиртов протекает на пути синтеза АМК дрожжами. Одна из таких схем впервые была предложена японскими учеными. Авторы экспериментально установили, что возможен синтез высших спиртов с более длинной углеродной цепью, чем у исходной АМК, что не согласуется с теорией Эрлиха. Иошицава и Ямада считают, что исходная кислота конденсируется с “активным” ацетальдегидом с образованием соединения с более длинной цепью углеродных атомов, которые в результате внутримолекулярной перегруппировки и декарбоксилирования переходят в альдегид, а последний восстанавливается в спирт по следующей схеме:

О CH₃

-KoA~SH

СН₃-СН-СООН СН₃-СО-СООН + СН₃-С~SKoA CH₃-CO-COH-COOH

NH₂

аланин ПВК ацетил-КоА ацетомолочная кислота

СН­₃ -Н₂О СН₃ -СО₂

С-----СН-СООН СН-СО-СООН

СН­₃ СН₃

ОН ОН

a,b-диокси-изовалериановая кислота a-кето-изовалериановая кислота

СН­₃ +2Н СН₃

СН-СН=О СН-СН₂ОН

СН­₃ СН₃

изомасляный альдегид изобутиловый спирт +NH₃

СН₃

СН-СН-СООН

СН₃

NH₂

валин

Схема Стикленда

Эта теория объясняет образование жирных кислот при брожении. Исследования показали, что выращивание дрожжей на смеси двух АМК и более повышает выход дрожжей и усиливает брожение, тогда как из теории Эрилха все АМК равноценны. Исходя из этого был предложен другой путь дезаминирования АМК, протекающий по схеме Стикленда:

R₁-CH-COOH + 2H₂O R₁-COOH + NH₃ + CO₂ + 4H⁺

NH₂

2R₂-CH-COOH + 4H⁺ 2R₂-CH₂-COOH + 2NH₃

NH₂

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

R₁-CH-COOH + 2R₂-CH-COOH R₁-COOH + 2R₂-CH₂-COOH + 3NH₃ + CO₂

NH₂ NH₂

При данном типе дезаминирования одна кислота служит донором (отдает) водород, а другая - акцептором (присоединяет) водород; при этом обе, дезаминируя, образуют жирную кислоту.

Донорами водорода могут быть: лейцин, валин, аспарагиновая и глютаминовая кислоты, а акцепторами - глицин, пролин, оксипролин, орнитин, аргинин.

В настоящее время считается, что около 50% АМК ассимилируются прямо, без дезаминирования; 40% - по 1-ой и 2-ой схемам; 10% - по 3-ей схеме.

Приведены далеко не все схемы и теории образования вторичных и побочных продуктов брожения. Анализ работ по этой проблеме показал, что в последнее время считают, что образование данных продуктов является результатом регуляторных функций клеток при синтезе АМК. Исходя из современных представлений об аллостерических ферментах, полагают, что в результате проявления обратной связи при избытке синтезируемой АМК полностью или частично будет ингибироваться фермент начальных стадий процесса, что в свою очередь влечет за собой изменения в обмене веществ клетки и накопление метаболитов, среди которых могут быть высшие спирты, жирные кислоты, ацетоин, альдегиды и другие вещества.

Однако, при данных реакциях в действие вступают аллостерические ферменты, в результате чего происходит аллостерическое регулирование. Наряду с этим также протекают реакции переаминирования (АМК+кислота).

Имеющиеся литературные данные показывают сложность путей биосинтеза побочных продуктов брожения, т.к. этот процесс зависит от большого числа внешних факторов - физиологической особенности штамма дрожжей, температуры брожения, степени аэрации, азотистого и углеродного состава среды, рН среды и т.д., поэтому трудно установить единую схему образования продуктов брожения.