AMYLAASI: OMINAISUUDET, LUOKITTELU, RAKENNE, TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Amylaasi on termi, jota käytetään tunnistamaan tärkeä entsyymiryhmä, joka on vastuussa hiilihydraateissa, kuten tärkkelyksessä ja muissa sukulaisissa, esiintyvien glukoosimolekyylien välisissä glykosidisidoksissa, jotka nautitaan monien elävien organismien ruokavaliossa.

Tämän tyyppisiä entsyymejä tuottavat bakteerit, sienet, eläimet ja kasvit, joissa ne katalysoivat periaatteessa samoja reaktioita ja joilla on erilaisia ​​toimintoja, jotka liittyvät pääasiassa energian aineenvaihduntaan.

Graafinen esitys eläinperäisestä alfa-amylaasista (Lähde: Jawahar Swaminathan ja MSD: n henkilökunta Euroopan bioinformatiikan instituutissa Wikimedia Commonsin kautta)

Glykosidisten sidosten hydrolyysireaktioiden tuotteita voidaan pitää ominaisina jokaiselle amylolyyttiselle entsyymityypille, joten tämä on usein tärkeä parametri niiden luokittelulle.

Näiden entsyymien merkitys, antroposentrisesti ottaen, ei ole pelkästään fysiologinen, koska tällä hetkellä tällaisilla entsyymeillä on suuri bioteknologinen merkitys elintarvikkeiden, paperin, tekstiilien, sokerien ja muiden teollisessa tuotannossa.

Termi "amylaasi" on peräisin kreikkalaisesta "amylonista", joka tarkoittaa tärkkelystä, ja tutkijat Payen ja Persoz keksivat ne vuonna 1833. Tutkimuksessa tutkittiin tämän entsyymin hydrolyyttisiä reaktioita tärkkelykseen.

ominaisuudet

Jotkut amylaasit ovat luonteeltaan multimeerisiä, kuten bataatin P-amylaasi, joka käyttäytyy kuin tetrameeri. Amylaasimonomeerien likimääräinen molekyylipaino on kuitenkin alueella 50 kDa.

Yleensä sekä kasvi- että eläinentsyymeillä on suhteellisen "yleinen" aminohappokoostumus ja niiden optimaaliset aktiivisuudet pH: ssa ovat välillä 5,5 - 8 yksikköä (eläinamylaasien ollessa aktiivisempia neutraalimmassa pH: ssa).

Amylaasit ovat entsyymejä, jotka kykenevät hydrolysoimaan suuren määrän polysakkaridien glykosidisidoksia, tuottaen yleensä disakkarideja, mutta ne eivät kykene hydrolysoimaan komplekseja, kuten selluloosa.

Alustan ominaisuudet

Syy siihen, miksi amylaasit ovat niin tärkeitä luonnossa, etenkin hiilihydraattien hajottamisessa, liittyy niiden luonnollisen substraatin (tärkkelyksen) läsnäoloon läsnäololähteenä toimivien "korkeampien" vihannesten kudoksissa. monen tyyppisten eläinten ja mikro-organismien ravinto.

Tämä polysakkaridi koostuu puolestaan ​​kahdesta makromolekyylikompleksista, jotka tunnetaan amyloosina (liukenematon) ja amylopektiininä (liukoinen). Amyloosiosat koostuvat lineaarisista ketjuista glukoositähteistä, jotka on kytketty a-1,4-sidoksilla, ja hajoavat a-amylaaseilla.

Amylopektiini on suurimolekyylipainoinen yhdiste, se koostuu haarautuneista glukoositähteiden ketjuista, jotka on liitetty α-1,4-sidoksilla, joiden haarat tukevat α-1,6-sidoksilla.

Luokittelu

Amylaasientsyymit luokitellaan sen kohdan mukaan, missä ne kykenevät hajottamaan glykosidisidoksia endoamylaaseiksi tai eksoamylaaseiksi. Entinen hydrolysoi sidoksia hiilihydraattien sisäisillä alueilla, kun taas jälkimmäiset voivat katalysoida vain polysakkaridien päissä olevien tähteiden hydrolyysiä.

Lisäksi perinteinen luokittelu liittyy niiden reaktiotuotteiden stereokemiaan, joten nämä proteiinit, joilla on entsymaattista aktiivisuutta, luokitellaan myös a-amylaaseiksi, p-amylaaseiksi tai y-amylaaseiksi.

-A-amylaasit (a-1,4-glukaani-4-glukaanihydrolaasit) ovat endoamylaaseja, jotka vaikuttavat lineaaristen konformaatiosubstraattien sisäisiin sidoksiin ja joiden tuotteilla on a-konfiguraatio ja jotka ovat oligosakkaridien seoksia.

-P-amylaasit (a-1,4-glukaanimaltohydrolaasit) ovat kasvien eksoamylaaseja, jotka toimivat sidoksissa polysakkaridien, kuten tärkkelyksen, pelkistämättömissä päissä ja joiden hydrolyyttiset tuotteet ovat β-maltoosin jäämiä.

- Viime kädessä, γ-amylaasit ovat amylaasien kolmas luokka, joita kutsutaan myös glukoamylaaseiksi (α-1,4-glukaaniglukohydrolaaseiksi), jotka kuten β-amylaasit ovat eksoamylaaseja, jotka kykenevät poistamaan yksinkertaiset glukoosiyksiköt pelkistämättömistä päistä polysakkaridit ja käännä niiden konfiguraatio.

Jälkimmäinen entsyymiluokka voi hydrolysoida sekä a-1,4- että a-, 1-6-sidokset muuttamalla substraatit, kuten tärkkelys, D-glukoosiksi. Eläimissä niitä esiintyy pääasiassa maksakudoksessa.

Nykyinen sijoitus

Uusien tekniikoiden tuloksena sekä entsyymien että niiden substraattien ja tuotteiden biokemialliseksi analysoimiseksi tietyt kirjoittajat ovat todenneet, että amylaasientsyymien luokkia on vähintään kuusi:

1-endoamylaasit, jotka hydrolysoivat a-1,4-glukosidisidoksia ja jotka voivat "ohittaa" (ohittaa) a-1,6-sidokset. Esimerkkejä tästä ryhmästä ovat a-amylaasit.

2-eksoamylaasit, jotka kykenevät hydrolysoimaan a-1,4, joiden päätuotteet ovat maltoositähteet ja α-1,6-sidokset eivät voi "ohittaa". Esimerkkejä ryhmästä ovat p-amylaasit.

3-eksoamylaasit, jotka kykenevät hydrolysoimaan a-1,4- ja a-1,6-sidoksia, kuten amyloglukosidaasit (glukoamylaasit) ja muut eksoamylaasit.

4-amylaasit, jotka hydrolysoivat vain a-1,6-glukosidisidoksia. Tähän ryhmään kuuluvat "haarautumattomat" entsyymit ja muut, jotka tunnetaan nimellä pullulanaasit.

5-amylaasit, kuten a-glukosidaasit, jotka hydrolysoivat edullisesti lyhyiden oligosakkaridien a-1,4-sidoksia, jotka on tuotettu toimittamalla muita entsyymejä substraateille, kuten amyloosi tai amylopektiini.

6-entsyymit, jotka hydrolysoivat tärkkelyksen D-glukosidijäännösten pelkistämättömiksi syklisiksi polymeereiksi, joita kutsutaan syklodekstrineiksi, kuten jotkut bakteeri-amylaasit.

ominaisuudet

Monet ovat amylaasiaktiivisuudella toimiville entsyymeille osoitettavat toiminnot paitsi luonnollisesta tai fysiologisesta, myös kaupallisesta ja teollisesta näkökulmasta, ja liittyvät suoraan ihmiseen.

Eläimissä

Eläimissä esiintyviä amylaaseja esiintyy pääasiassa syljessä, maksassa ja haimassa, missä ne välittävät ruokavaliossa käytettyjen erilaisten polysakkaridien hajoamista (eläinperäiset (glykogeenit) tai kasvis (tärkkelykset)).

Syljessä olevaa a-amylaasia käytetään indikaattorina sylkirauhasten fysiologisesta tilasta, koska se muodostaa yli 40% näiden rauhasten proteiinituotannosta.

Oraaliosastossa tämä entsyymi on vastuussa tärkkelyksen "ennalta pilkkomisesta", tuottaen maltoosin, maltotrioosin ja dekstriinin jäämiä.

Kasveissa

Kasveissa tärkkelys on varapolysakkaridi ja sen hydrolyysillä, jota amylaasientsyymit välittävät, on monia tärkeitä toimintoja. Niistä voimme korostaa:

• Viljakasvien siementen itäminen pilkkomalla aleuronikerros.
• Vara-aineiden hajoaminen energian hankkimiseksi ATP: n muodossa.

Mikro-organismeissa

Monet mikro-organismit käyttävät amylaaseja hiilen ja energian saamiseksi monista polysakkaridien lähteistä. Teollisuudessa näitä mikro-organismeja käytetään hyväksi näiden entsyymien laajamittaiseen tuotantoon, jotka täyttävät ihmisen erilaiset kaupalliset vaatimukset.

Teollinen käyttö

Teollisuudessa amylaaseja käytetään erilaisiin tarkoituksiin, mukaan lukien maltoosin, korkea fruktoosisiirappien, oligosakkaridiseosten, dekstriinien jne. Valmistukseen.

Niitä käytetään myös panimoteollisuudessa tärkkelyksen välittömään alkoholikäymisessä etanoliksi ja esimerkiksi kasviperäisten elintarvikkeiden prosessoinnissa syntyvän jäteveden käyttöön ravintolähteenä esimerkiksi mikro-organismien kasvattamiseksi.

Viitteet

1. Aiyer, PV (2005). Amylaasit ja niiden sovellukset. African Journal of Biotechnology, 4 (13), 1525–1529.
2. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Kasvien fysiologian perusteet (2. painos). Madrid: McGraw-Hill Interamericana, Espanja.
3. Del Vigna, P., Trinidade, A., Naval, M., Soares, A., ja Reis, L. (2008). Syljen koostumus ja toiminnot: kattava katsaus. Journal of Contemporary Dental Practice, 9 (3), 72–80.
4. Naidu, MA, ja Saranraj, P. (2013). Bakteerinen amylaasi: arvostelu. International Journal of Pharmaceutical & Biological Archives, 4 (2), 274–287.
5. Salt, W., ja Schenker, S. (1976). Amylaasi - sen kliininen merkitys: Katsaus kirjallisuuteen. Medicine, 55 (4), 269–289.
6. Saranraj, P., ja Stella, D. (2013). Sienemylaasi - arvostelu. International Journal of Microbiological Research, 4 (2), 203–211.
7. Solomon, E., Berg, L., ja Martin, D. (1999). Biologia (5. painos). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
8. Thoma, JA, Spradlin, JE, & Dygert, S. (1925). Kasvien ja eläinten amylaasit. Ann. Chem., 1, 115 - 189.