AMILAZA: ZNAČILNOSTI, KLASIFIKACIJA, STRUKTURA, FUNKCIJE - BIOLOGIJA - 2026

Amilaza je izraz, ki se uporablja za identifikacijo pomembne skupine encimov, ki je odgovorna za hidrolizo glikozidnih vezi med molekulami glukoze, ki so prisotne v ogljikovih hidratih, kot je škrob in druge sorodne, ki jih zaužijemo v prehrani številnih živih organizmov.

To vrsto encima proizvajajo bakterije, glive, živali in rastline, kjer v osnovi katalizirajo enake reakcije in imajo različne funkcije, povezane predvsem z energijskim metabolizmom.

Grafična predstavitev alfa amilaze živalskega izvora (Vir: Jawahar Swaminathan in osebje MSD na Evropskem inštitutu za bioinformatiko prek Wikimedia Commons)

Produkte reakcij hidrolize glikozidnih vezi lahko štejemo za značilne za vsako vrsto amilolitičnega encima, zato je to pogosto pomemben parameter za njihovo razvrstitev.

Pomen teh encimov, antropocentrično gledano, ni samo fiziološki, saj ima ta vrsta encimov velik biotehnološki pomen pri industrijski proizvodnji hrane, papirja, tekstila, sladkorjev in drugih.

Izraz "amilaza" izhaja iz grške "amilone", kar pomeni škrob, in so jo leta 1833 skovali znanstveniki Payen in Persoz, ki sta preučevala hidrolizne reakcije tega encima na škrob.

značilnosti

Nekatere amilaze so po naravi večimerne, na primer sladka krompirjeva β-amilaza, ki se obnaša kot tetramer. Vendar pa je približno molekulska teža monomerov amilaze v območju 50 kDa.

Na splošno imajo rastlinski in živalski encimi sorazmerno "skupno" aminokislinsko sestavo in imajo optimalne aktivnosti pri pH med 5,5 in 8 enotami (živalske amilaze so bolj aktivne pri nevtralnem pH).

Amilaze so encimi, ki lahko hidrolizirajo glikozidne vezi velikega števila polisaharidov, na splošno proizvajajo disaharide, vendar niso sposobni hidrolizirati kompleksov, kot je celuloza.

Značilnosti podlage

Razlog, zakaj so amilaze tako pomembne v naravi, zlasti pri prebavi ogljikovih hidratov, je povezan z vseprisotno prisotnostjo njihovega naravnega substrata (škroba) v tkivih "višje" zelenjave, ki služijo kot vir hrane za več vrst živali in mikroorganizmov.

Ta polisaharid je sestavljen iz dveh makromolekularnih kompleksov, znanih kot amiloza (netopna) in amilopektin (topen). Del amiloze sestavljajo linearne verige ostankov glukoze, povezane z α-1,4 vezmi in razgrajene z α-amilazo.

Amilopektin je visoko molekularna spojina, sestavljen je iz razvejanih verig ostankov glukoze, ki so združeni z vezmi α-1,4, katerih veje so podprte z vezmi α-1,6.

Razvrstitev

Encimi amilaze so razvrščeni glede na mesto, kjer lahko razbijejo glikozidne vezi kot endoamilaze ali eksoamilaze. Prvi hidrolizira vezi v ogljikovih hidratih v notranjih območjih, medtem ko slednji lahko katalizirajo samo hidrolizo ostankov na koncih polisaharidov.

Poleg tega je tradicionalna klasifikacija povezana s stereokemijo njihovih reakcijskih produktov, zato so ti proteini z encimsko aktivnostjo razvrščeni tudi kot α-amilaze, β-amilaze ali γ-amilaze.

-A-amilaze (α-1,4-glukanove 4-glukanske hidrolaze) so endoamilaze, ki delujejo na notranje vezi substratov linearne konformacije in katerih produkti imajo α konfiguracijo in so mešanice oligosaharidov.

-P-amilaze (α-1,4-glukanove maltohidrolaze) so rastlinske eksoamilaze, ki delujejo na vezi na nereducirajočih koncih polisaharidov, kot je škrob in katerih hidrolizni produkti so ostanki β-maltoze.

-Na koncu so γ-amilaze tretji razred amilaz, imenovane tudi glukoamilaze (α-1,4-glukanske glukohidrolaze), ki so tako kot β-amilaze eksoamilaze, ki lahko odstranijo enostavne glukozne enote z nereducirajočih koncev polisaharidi in obrnejo njihovo konfiguracijo.

Slednji razred encimov lahko hidrolizira tako α-1,4 kot α, 1-6 vezi in pretvori substrate, kot je škrob, v D-glukozo. Pri živalih jih najdemo predvsem v jetrnem tkivu.

Trenutna uvrstitev

S pojavom novih tehnik biokemijske analize obeh encimov in njihovih substratov in izdelkov so nekateri avtorji ugotovili, da obstaja vsaj šest razredov encimov amilaze:

1-Endoamilaze, ki hidrolizirajo α-1,4 glukozidne vezi in lahko "obidejo" (obidejo) α-1,6 vezi. Primeri te skupine so α-amilaze.

2-eksoamilaze, ki lahko hidrolizirajo α-1,4, katerega glavni produkti so ostanki maltoze in vezi α-1,6 ni mogoče "preskočiti". Primer skupine so β-amilaze.

3-eksoamilaze, ki lahko hidrolizirajo α-1,4 in α-1,6 vezi, kot so amilolukozidaze (glukoamilaze) in druge eksoamilaze.

4-amilaze, ki samo hidrolizirajo α-1,6 glukozidne vezi. V tej skupini so encimi, ki se razkrojijo, in drugi, znani kot pullulanases.

5-amilaze, kot so α-glukozidaze, ki prednostno hidrolizirajo α-1,4 vezi kratkih oligosaharidov, ki nastanejo z delovanjem drugih encimov na substratih, kot sta amiloza ali amilopektin.

6-encimi, ki hidrolizirajo škrob do neredukcijskih cikličnih polimerov D-glukozidnih ostankov, znanih kot ciklodekstrini, kot so nekatere bakterijske amilaze.

Lastnosti

Številne so funkcije, ki jih pripisujejo encimom z amilazno aktivnostjo, ne le z naravnega ali fiziološkega vidika, temveč tudi s komercialnega in industrijskega vidika, ki so neposredno povezane s človekom.

Pri živalih

Amilaze pri živalih so v glavnem prisotne v slini, jetrih in trebušni slinavki, kjer posredujejo razgradnjo različnih polisaharidov, ki jih zaužijemo v prehrani (živalskega izvora (glikogeni) ali rastlinski (škrobi).

Α-amilaza, prisotna v slini, se uporablja kot pokazatelj fiziološkega stanja slinskih žlez, saj predstavlja več kot 40% proizvodnje beljakovin teh žlez.

V peroralnem oddelku je ta encim odgovoren za "prebavo" škroba, pri čemer nastanejo ostanki maltoze, maltotrioze in dekstrina.

V rastlinah

V rastlinah je škrob rezervni polisaharid in njegova hidroliza, posredovana z encimi amilaze, ima številne pomembne funkcije. Med njimi lahko izpostavimo:

• Kalivost semen žit s prebavo aleuronske plasti.
• Razgradnja rezervnih snovi za pridobivanje energije v obliki ATP.

V mikroorganizmih

Mnogi mikroorganizmi uporabljajo amilaze za pridobivanje ogljika in energije iz različnih virov polisaharidov. V industriji se ti mikroorganizmi izkoriščajo za obsežno proizvodnjo teh encimov, ki služijo zadovoljevanju različnih komercialnih potreb človeka.

Industrijske uporabe

V industriji se amilaze uporabljajo v različne namene, vključno s proizvodnjo maltoze, visoko fruktoznih sirupov, oligosaharidnih mešanic, dekstrinov itd.

Uporabljajo se tudi za neposredno alkoholno fermentacijo škroba v etanol v pivovarstvu in za uporabo odpadne vode, ki nastane na primer pri predelavi rastlinskih živil kot vir hrane za rast mikroorganizmov.

Reference

1. Aiyer, PV (2005). Amilaze in njihove uporabe. African Journal of Biotechnology, 4 (13), 1525–1529.
2. Azcón-Bieto, J., in Talón, M. (2008). Osnove fiziologije rastlin (2. izd.). Madrid: Španska McGraw-Hill Interamericana.
3. Del Vigna, P., Trinidade, A., Naval, M., Soares, A., & Reis, L. (2008). Sestava in funkcije sline: celovit pregled. Časopis za sodobno zobozdravstveno prakso, 9 (3), 72–80.
4. Naidu, MA, in Saranraj, P. (2013). Bakterijska amilaza: pregled. International Journal of Pharmaceutical & Biological Archives, 4 (2), 274–287.
5. Salt, W., Schenker, S. (1976). Amilaza - njen klinični pomen: pregled literature. Medicina, 55 (4), 269–289.
6. Saranraj, P., & Stella, D. (2013). Glivična amilaza - pregled. International Journal of Microbiological Research, 4 (2), 203–211.
7. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologija (5. izd.). Philadelphia, Pennsylvania: Založništvo Saunders College.
8. Thoma, JA, Spradlin, JE, & Dygert, S. (1925). Rastlinske in živalske amilaze. Ann Chem., 1, 115-189.