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

Amilazė yra terminas, naudojamas nustatyti svarbią fermentų grupę, atsakingą už glikozidinių ryšių hidrolizę tarp gliukozės molekulių, esančių angliavandeniuose, tokiuose kaip krakmolas ir kiti giminingi, kurie praryjami daugelio gyvų organizmų racione.

Šio tipo fermentus gamina bakterijos, grybeliai, gyvūnai ir augalai, kur jie katalizuoja tas pačias reakcijas ir atlieka įvairias funkcijas, daugiausia susijusias su energijos metabolizmu.

Grafinis gyvūninės kilmės alfa-amilazės vaizdas (Šaltinis: Jawahar Swaminathan ir MSD darbuotojai Europos bioinformatikos institute per „Wikimedia Commons“)

Glikozidinių ryšių hidrolizės reakcijų produktai gali būti laikomi būdingais kiekvienam amilolitinių fermentų tipui, todėl tai dažnai yra svarbus jų klasifikavimo parametras.

Šių fermentų svarba, antropocentriškai vertinant, yra ne tik fiziologinė, nes šiuo metu šio tipo fermentai turi didelę biotechnologinę reikšmę pramoninėje maisto, popieriaus, tekstilės, cukraus ir kitų produktų gamyboje.

Terminas „amilazė“ kildinamas iš graikų kalbos „amilonas“, kuris reiškia krakmolą. 1833 m. Jį sukūrė mokslininkai Payenas ir Persozas, tyrinėję šio fermento hidrolizines reakcijas į krakmolą.

charakteristikos

Kai kurios amilazės yra multimerinio pobūdžio, pavyzdžiui, saldžiųjų bulvių β-amilazė, kuri elgiasi kaip tetrameras. Tačiau apytikslė amilazės monomerų molekulinė masė yra 50 kDa.

Apskritai, tiek augaliniai, tiek gyvūniniai fermentai turi santykinai „įprastą“ aminorūgščių sudėtį ir turi optimalų aktyvumą, kai pH yra tarp 5,5 ir 8 vienetų (gyvulinės amilazės yra aktyvesnės, esant neutralesniam pH).

Amilazės yra fermentai, galintys hidrolizuoti daugelio polisacharidų glikozidinius ryšius, dažniausiai gaminančius disacharidus, tačiau jie nėra pajėgūs hidrolizuoti kompleksus, tokius kaip celiuliozė.

Pagrindo savybės

Priežastis, kodėl amilazės yra tokios svarbios gamtoje, ypač virškinant angliavandenius, yra susijusi su visur esančiu jų natūraliu substratu (krakmolu) „aukštesniųjų“ daržovių, kurios yra šaltinis, audiniuose. maisto įvairių rūšių gyvūnams ir mikroorganizmams.

Šis polisacharidas, savo ruožtu, yra sudarytas iš dviejų makromolekulinių kompleksų, žinomų kaip amilozė (netirpus) ir amilopektinas (tirpus). Amilozės fragmentai yra sudaryti iš linijinių gliukozės liekanų grandinių, sujungtų α-1,4 ryšiais, ir skaidomos α-amilazių.

Amilopektinas yra didelės molekulinės masės junginys, kurį sudaro išsišakojusios gliukozės liekanų grandinės, sujungtos α-1,4 ryšiais, kurių šakos yra paremtos α-1,6 jungtimis.

klasifikacija

Amilazės fermentai klasifikuojami pagal vietą, kur jie sugeba suskaidyti glikozidinius ryšius, kaip endoamilazės arba eksoamilazės. Buvusi hidrolizuojasi vidiniuose angliavandenių regionuose, o pastarieji gali tik katalizuoti likučių hidrolizę polisacharidų galuose.

Be to, tradicinis klasifikavimas yra susijęs su jų reakcijos produktų stereochemija, todėl šie baltymai, turintys fermentinį aktyvumą, taip pat klasifikuojami kaip α-amilazės, β-amilazės arba γ-amilazės.

Α-amilazės (α-1,4-gliukano 4-gliukano hidrolazės) yra endoamilazės, veikiančios linijinės konformacijos substratų vidinius ryšius ir kurių produktai turi α konfigūraciją ir yra oligosacharidų mišiniai.

Β-amilazės (α-1,4-gliukano maltohidrolazės) yra augalų egzoamilazės, veikiančios jungtis polisacharidų, tokių kaip krakmolas, nesumažinančiuose galuose ir kurių hidroliziniai produktai yra β-maltozės liekanos.

- Galiausiai, γ-amilazės yra trečioji amilazių klasė, taip pat vadinama gliukoamilazėmis (α-1,4-gliukano gliukohidrolazėmis), kurios, kaip ir β-amilazės, yra egzoamilazės, galinčios pašalinti paprastus gliukozės vienetus iš nesumažinančių galų. polisacharidus ir apverskite jų konfigūraciją.

Pastarosios klasės fermentai gali hidrolizuoti α-1,4 ir α, 1-6 ryšius, paverčiant substratus, tokius kaip krakmolas, D-gliukoze. Gyvūnams jų daugiausia randama kepenų audinyje.

Dabartinis reitingas

Atsiradę nauji fermentų, jų substratų ir produktų biocheminės analizės metodai, kai kurie autoriai nustatė, kad yra bent šešios amilazės fermentų klasės:

1-endoamilazės, hidrolizuojančios α-1,4 gliukozidinius ryšius ir galinčios „apeiti“ (apeiti) α-1,6 ryšius. Šios grupės pavyzdžiai yra α-amilazės.

2-egzoamilazės, galinčios hidrolizuoti α-1,4, kurių pagrindiniai produktai yra maltozės liekanos ir α-1,6 jungtys, negali būti „praleidžiamos“. Grupės pavyzdys yra β-amilazės.

3-egzoamilazės, galinčios hidrolizuoti α-1,4 ir α-1,6 ryšius, tokios kaip amilogliukozidazės (gliukoamilazės) ir kitos egzoamilazės.

4-amilazės, kurios tik hidrolizuoja α-1,6 gliukozidinius ryšius. Šioje grupėje yra fermentų „atitraukimas“ ir kiti, žinomi kaip pullulanazės.

5-amilazės, tokios kaip α-gliukozidazės, kurios pirmiausia hidrolizuoja trumpų oligosacharidų α-1,4 ryšius, susidarančius veikiant kitiems fermentams substratus, tokius kaip amilozė arba amilopektinas.

6-fermentai, hidrolizuojantys krakmolą iki neredukuojančių D-gliukozidų liekanų ciklinių polimerų, žinomų kaip ciklodekstrinai, tokių kaip kai kurios bakterinės amilazės.

funkcijos

Daugelis funkcijų, kurios priskiriamos fermentams, kurių aktyvumas yra amilazė, ne tik natūraliu ar fiziologiniu, bet ir komerciniu bei pramoniniu požiūriu yra tiesiogiai susijusios su žmogumi.

Gyvūnuose

Gyvūnų amilazės iš esmės yra seilėse, kepenyse ir kasoje, nes jos skatina tarpininkauti įvairių racione suvartotų polisacharidų (gyvūninės kilmės (glikogenai) arba augalinės (krakmolo)) skaidymąsi.

Seilėse esanti α-amilazė naudojama kaip seilių liaukų fiziologinės būklės rodiklis, nes ji sudaro daugiau kaip 40% šių liaukų baltymų.

Burnos skyriuje šis fermentas yra atsakingas už krakmolo „priešvirškinimą“, gamindamas maltozės, maltotriozės ir dekstrino likučius.

Augaluose

Augaluose krakmolas yra rezervinis polisacharidas, o jo hidrolizė, tarpininkaujant amilazės fermentams, atlieka daug svarbių funkcijų. Tarp jų galime išskirti:

• Javų sėklų daiginimas virškinant aleurono sluoksnį.
• Atsarginių medžiagų irimas energijai įsigyti ATP pavidalu.

Mikroorganizmuose

Daugelis mikroorganizmų naudoja amilazes, kad iš įvairių polisacharidų šaltinių gautų anglį ir energiją. Pramonėje šie mikroorganizmai yra naudojami dideliam šių fermentų, kurie patenkina skirtingus komercinius žmogaus poreikius, gamybai.

Pramoninis panaudojimas

Pramonėje amilazės naudojamos įvairiems tikslams, įskaitant maltozės, aukštos fruktozės sirupų, oligosacharidų mišinių, dekstrinų ir kt. Gamybai.

Jie taip pat naudojami tiesioginiam alkoholiniam fermentuojančiam krakmolo fermentavimui į etanolį alaus pramonėje ir, pavyzdžiui, nuotekoms, susidarančioms perdirbant augalinius maisto produktus, naudoti kaip maisto šaltinį mikroorganizmams augti.

Nuorodos

1. Aiyeris, PV (2005). Amilazės ir jų panaudojimas. Afrikos biotechnologijų žurnalas, 4 (13), 1525–1529.
2. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Augalų fiziologijos pagrindai (2-asis leidimas). Madridas: „McGraw-Hill Interamericana“ iš Ispanijos.
3. Del Vigna, P., Trinidade, A., Naval, M., Soares, A., & Reis, L. (2008). Seilių sudėtis ir funkcijos: išsami apžvalga. Šiuolaikinės odontologijos praktikos žurnalas, 9 (3), 72–80.
4. Naidu, MA ir Saranraj, P. (2013). Bakterinė amilazė: apžvalga. Tarptautinis farmacijos ir biologijos archyvų leidinys, 4 (2), 274–287.
5. Salt, W., ir Schenker, S. (1976). Amilazė - jos klinikinė reikšmė: literatūros apžvalga. Medicina, 55 (4), 269–289.
6. Saranraj, P., ir Stella, D. (2013). Grybelinė amilazė - apžvalga. Tarptautinis mikrobiologinių tyrimų žurnalas, 4 (2), 203–211.
7. Saliamonas, E., Bergas, L. ir Martinas, D. (1999). Biologija (5-asis leidimas). Filadelfijoje, Pensilvanijoje: „Saunders“ kolegijos leidyba.
8. Thoma, JA, Spradlin, JE ir Dygert, S. (1925). Augalų ir gyvūnų amilazės. Ann. Chem., 1, 115-189.