ALFA AMILAZĖ: CHARAKTERISTIKOS, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Alfa amilazės (α-amilazės) yra amilolitinis fermentas grupė amilazės endo, kuris yra atsakingas už -aminorūgščių-1,4 ryšius tarp gliukozės liekanų, kurios sudaro skirtingų tipų angliavandenių gamtoje hidrolizės.

Sistemingai žinomas kaip sistemingai žinomas kaip α-1,4-gliukano 4-gliukanohidrolai turi platų pasiskirstymą, nes yra gyvūnų, augalų ir mikroorganizmų organizmuose. Pavyzdžiui, žmonėms seilėse esančios amilazės ir kasos išskiriamos amilazės yra α-amilazės tipo.

Gyvulinės alfa amilazės fermento C-galinio domeno struktūra (Šaltinis: Jawahar Swaminathan ir MSD darbuotojai Europos bioinformatikos institute per „Wikimedia Commons“)

Kuhnas 1925 m. Pirmasis išmynė terminą „α-amilazė“, remdamasis tuo, kad šiuos fermentus katalizuojantys hidrolizės produktai turi α konfigūraciją. Vėliau, 1968 m., Buvo nustatyta, kad šie produktai veikia linijinės ir tiesiosios struktūros pagrindus.

Kaip ir kiti amilolitiniai fermentai, α-amilazė yra atsakinga už krakmolo ir kitų susijusių molekulių, tokių kaip glikogenas, hidrolizę, gamindama mažesnius polimerus, sudarytus iš pasikartojančių gliukozės vienetų.

Be fiziologinių funkcijų, kurias šis fermentas atlieka gyvūnuose, augaluose ir jį ekspresuojančiuose mikroorganizmuose, α-amilazė kartu su kitomis esamomis amilazių klasėmis sudaro 25% fermentų, naudojamų pramoniniams ir biotechnologiniams tikslams. dabartinė rinka.

Daugelis grybų ir bakterijų rūšių yra pagrindinis šaltinis norint gauti α-amilazes, kurios dažniau naudojamos pramonėje ir moksliniuose eksperimentuose. Tai daugiausia lemia jo universalumas, lengvas gavimas, paprastas tvarkymas ir mažos su jo gamyba susijusios išlaidos.

charakteristikos

Gamtoje randamos α-amilazės gali turėti labai skirtingus optimalius pH intervalus pagal savo funkcijas; pavyzdžiui, gyvūninių ir augalų α-amilazių optimalus yra nuo 5,5 iki 8,0 pH vienetų, tačiau kai kurios bakterijos ir grybeliai turi daugiau šarminių ir rūgštesnių fermentų.

Fermentai, esantys seilėse ir žinduolių kasoje, veikia geriausiai, kai pH yra artimas 7 (neutralus), be to, jiems reikia chlorido jonų, kad būtų pasiektas maksimalus fermentinis aktyvumas, ir jie gali jungtis su dvivalenčiais kalcio jonais.

Abu gyvūniniai fermentai, seilių ir kasos, organizmuose gaminami naudojant nepriklausomus mechanizmus, kuriuose dalyvauja specifinės ląstelės ir liaukos, ir kurie tikriausiai nėra susiję su fermentais, esančiais kraujyje ir kitose kūno ertmėse.

Optimalus šių fermentų veikimui reikalingas pH ir temperatūra labai priklauso nuo nagrinėjamo organizmo fiziologijos, nes yra ekstremofilinių mikroorganizmų, kurie auga labai ypatingomis sąlygomis, atsižvelgiant į šiuos ir daugelį kitų parametrų.

Galiausiai, kalbant apie jų aktyvumo reguliavimą, α-amilazių grupės fermentų pasidalijimas yra tas, kad šiuos, kaip ir kitas amilazes, gali slopinti sunkiųjų metalų jonai, tokie kaip gyvsidabris, varis, sidabras ir švinas.

Struktūra

Α-amilazė yra daugiadomenis fermentas, kurio gyvulių ir augalų apytikslė molekulinė masė yra 50 kDa, ir skirtingi autoriai sutinka, kad šiai glikohidrolazių šeimai priklausantys fermentai yra fermentai, turintys daugiau nei dešimt struktūrinių domenų.

Centrinis arba katalizinis domenas yra labai konservuotas ir yra žinomas kaip A sritis, kurią sudaro simetriškas 8 β sulankstytų lakštų, išdėstytų „statinės“ formos, apjuostas 8 alfa spiralėmis, simetriškumas, taigi jis taip pat gali būti literatūroje rasta kaip (β / α) 8 arba statinės tipas „TIM“.

Svarbu pažymėti, kad A domeno β lakštų C-galo gale yra konservuoti aminorūgščių likučiai, kurie dalyvauja katalizėje ir substrato jungime, ir kad šis domenas yra baltymo N-galo srityje .

Kitas labiausiai tyrinėtas šių fermentų domenas yra vadinamasis B domenas, išsiskiriantis tarp β sulankstyto lapo ir A srities domeno 3 alfa spiralės. Tai vaidina pagrindinį vaidmenį surišant substratą ir dvivalentį kalcį.

Buvo aprašyti papildomi α-amilazės fermentų domenai, tokie kaip C, D, F, G, H ir I domenai, esantys priešais A domeną arba už jo, kurių funkcijos nėra tiksliai žinomos ir priklauso nuo organizmo, kuris jis yra tiriamas.

mikroorganizmų α-amilazės

Α-amilazių molekulinė masė, taip pat kitos biocheminės ir struktūrinės savybės priklauso nuo tiriamo organizmo. Taigi daugelio grybų ir bakterijų α-amilazės turi ne mažiau kaip 10 kDa ir 210 kDa svorį.

Didelė kai kurių iš šių mikrobų fermentų molekulinė masė dažnai yra susijusi su glikozilinimu, nors baltymų glikozilinimas bakterijose yra gana retas reiškinys.

funkcijos

Gyvūnams α-amilazės yra atsakingos už pirmuosius krakmolo ir glikogeno metabolizmo žingsnius, nes jos hidrolizuojasi į mažesnius fragmentus. Virškinimo trakto sistemos organai, atsakingi už jo gamybą žinduoliuose, yra kasa ir seilių liaukos.

Be akivaizdžios metabolinės funkcijos, daugelio žinduolių seilių liaukų gaminamos α-amilazės, suaktyvinamos norepinefrino veikimu, daugelio autorių yra laikomos svarbiu „psichobiologiniu“ streso žymeniu centrinėje nervų sistemoje.

Jis taip pat atlieka antrines burnos sveikatos funkcijas, nes jo veikla pašalina burnos ertmės bakterijas ir neleidžia jiems prilipti prie burnos paviršių.

Pagrindinė funkcija augaluose

Augaluose α-amilazės vaidina svarbų vaidmenį daiginant dantis, nes tai yra fermentai, hidrolizuojantys endosperme esančią krakmolą, kuris maitina embrioną viduje. Tai procesas, kurį iš esmės kontroliuoja giberellinas, fitohormonas.

Pramoninis pritaikymas

Fermentai, priklausantys α-amilazių šeimai, yra pritaikomi daugelyje skirtingų sričių: pramoniniame, moksliniame ir biotechnologiniame ir kt.

Didelėje krakmolo perdirbimo pramonėje α-amilazės yra populiarios gliukozės ir fruktozės gamybai, taip pat pagerintos tekstūros ir didesnės keliamosios galios duonai gaminti.

Biotechnologijų srityje yra didelis susidomėjimas komercinių fermentų tobulinimu, siekiant pagerinti jų stabilumą ir efektyvumą skirtingomis sąlygomis.

Nuorodos

1. Aiyeris, PV (2005). Amilazės ir jų panaudojimas. Afrikos biotechnologijų žurnalas, 4 (13), 1525–1529.
2. Bernfeld, P. (1960). Amilazės, a ir B. Angliavandenių apykaitos fermentuose (I tomas, p. 149–158).
3. Granger, DA, Kivlighan, KT, El, M., Gordis, EB, & Stroud, LR (2007). Seilių a-amilazė biologinio elgesio tyrimuose. Naujausi pokyčiai ir programos. Ann. NY Acad. Mokslas, 1098, 122–144.
4. Monteiro, P., ir Oliveira, P. (2010). Mikrobų a-amilazės pritaikymas pramonėje - apžvalga. Brazilijos žurnalas apie mikrobiologiją, 41, 850–861.
5. Reddy, NS, Nimmagadda, A., & Rao, KRSS (2003). Mikrobinės α-amilazės šeimos apžvalga. Afrikos biotechnologijų žurnalas, 2 (12), 645–648.
6. Salt, W., ir Schenker, S. (1976). Amilazė - jos klinikinė reikšmė: literatūros apžvalga. Medicina, 55 (4), 269–289.
7. Svensson, B., ir Macgregor, EA (2001). Sekos ir struktūros ryšys su specifiškumu a-amilazės fermentų šeimoje. Biochimica et Biophysica Acta, 1546, 1–20.
8. Thoma, JA, Spradlin, JE ir Dygert, S. (1925). Augalų ir gyvūnų amilazės. Ann. Chem., 1, 115-189.