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

Amilaza je izraz koji se koristi za identificiranje važne skupine enzima koji su odgovorni za hidrolizu glikozidnih veza između molekula glukoze prisutnih u ugljikohidratima, poput škroba i drugih srodnih tvari, koje se unose u prehranu mnogih živih organizama.

Ovu vrstu enzima proizvode bakterije, gljivice, životinje i biljke, gdje kataliziraju u osnovi iste reakcije i imaju različite funkcije, uglavnom povezane s energetskim metabolizmom.

Grafički prikaz alfa amilaze životinjskog podrijetla (Izvor: Jawahar Swaminathan i osoblje MSD-a u Europskom institutu za bioinformatiku putem Wikimedia Commonsa)

Produkti reakcija hidrolize glikozidnih veza mogu se smatrati karakterističnim za svaku vrstu amilolitičkog enzima, pa je to često važan parametar za njihovu klasifikaciju.

Važnost ovih enzima, antropocentrički gledano, nije samo fiziološka, ​​jer trenutno ova vrsta enzima ima veliki biotehnološki značaj u industrijskoj proizvodnji hrane, papira, tekstila, šećera i drugih.

Izraz "amilaza" potječe od grčkog "amilona", što znači škrob, a skovali su ga 1833. znanstvenici Payen i Persoz, koji su proučavali hidrolizne reakcije ovog enzima na škrob.

karakteristike

Neke amilaze su multimerne prirode, poput slatke krumpira β-amilaze koja se ponaša poput tetramera. Međutim, približna molekulska težina monomera amilaze nalazi se u rasponu od 50 kDa.

Općenito, i biljni i životinjski enzimi imaju relativno "zajednički" aminokiselinski sastav i imaju optimalne aktivnosti pri pH između 5,5 i 8 jedinica (s tim da su životinjske amilaze aktivnije pri neutralnijem pH).

Amilaze su enzimi sposobni hidrolizirati glikozidne veze velikog broja polisaharida, koji uglavnom proizvode disaharide, ali nisu sposobni hidrolizirati komplekse poput celuloze.

Karakteristike supstrata

Razlog zašto su amilaze toliko važne u prirodi, posebno u probavi ugljikohidrata, povezan je s sveprisutnom prisutnošću njihovog prirodnog supstrata (škroba) u tkivima „višeg“ povrća, koji služe kao izvor hrane za više vrsta životinja i mikroorganizama.

Ovaj polisaharid sastoji se od dva makromolekularna kompleksa poznata kao amiloza (netopljiva) i amilopektin (topljiva). Udio amiloze sastoji se od linearnih lanaca ostataka glukoze povezanih α-1,4 vezama i razgrađuju se α-amilazama.

Amilopektin je spoj visoke molekulske mase, sastoji se od razgranatih lanaca ostataka glukoze spojenih α-1,4 vezama, čije su grane potpomognute vezama α-1,6.

Klasifikacija

Enzimi amilaze klasificirani su prema mjestu na kojem su sposobni razbiti glikozidne veze kao endoamilaze ili egzoamilaze. Prvi hidroliziraju veze u unutarnjim regijama ugljikohidrata, dok drugi mogu katalizirati samo hidrolizu ostataka na krajevima polisaharida.

Nadalje, tradicionalna klasifikacija povezana je sa stereokemijom njihovih produkata reakcije, pa su ti proteini s enzimskom aktivnošću također klasificirani kao α-amilaze, β-amilaze ili γ-amilaze.

-A-amilaze (α-1,4-glukan 4-glukanske hidrolaze) su endoamilaze koje djeluju na unutarnje veze supstrata linearne konformacije i čiji proizvodi imaju α konfiguraciju i mješavine su oligosaharida.

-P-amilaze (α-1,4-glukanove maltohidrolaze) su biljne egzoamilaze koje djeluju na veze na ne reducirajućim krajevima polisaharida kao što je škrob i čiji hidrolizni produkti su ostaci β-maltoze.

-Na kraju, γ-amilaze su treća klasa amilaza koja se nazivaju i glukoamilaze (α-1,4-glukan glukohidrolaze) koje su poput β-amilaza egzoamilaze koje mogu ukloniti jednostavne glukozne jedinice s ne-reduktivnih krajeva polisaharidi i obrnuti njihovu konfiguraciju.

Posljednja klasa enzima može hidrolizirati i α-1,4 i α, 1-6 veze, pretvarajući supstrate poput škroba u D-glukozu. Kod životinja ih se uglavnom nalazi u tkivu jetre.

Trenutni poredak

Pojavom novih tehnika za biokemijsku analizu enzima i njihovih supstrata i proizvoda, određeni autori utvrdili su da postoji najmanje šest klasa enzima amilaze:

1-Endoamilaze koje hidroliziraju α-1,4 glukozidne veze i koje mogu "zaobići" (zaobići) α-1,6 veze. Primjeri ove skupine su α-amilaze.

2-egzoamilaze sposobne hidrolizirati α-1,4, čiji su glavni proizvodi ostaci maltoze i α-1,6 veza se ne može "preskočiti". Primjer skupine su P-amilaze.

3-egzoamilaze sposobne hidrolizirati α-1,4 i α-1,6 veze, kao što su amilolukozidaze (glukoamilaze) i druge egzoamilaze.

4-amilaze koje samo hidroliziraju α-1,6 glukozidne veze. U tu skupinu spadaju enzimi koji "razgrađuju" i drugi poznati kao pullulanaze.

5-amilaze, poput α-glukozidaza, koje preferiraju hidrolizu α-1,4 veza kratkih oligosaharida nastalih djelovanjem drugih enzima na supstrate kao što su amiloza ili amilopektin.

6-enzimi koji hidroliziraju škrob u ne reducirajućim cikličkim polimerima D-glukozidnih ostataka poznatih kao ciklodekstrini, poput nekih bakterijskih amilaza.

Značajke

Mnoge su funkcije koje su dodijeljene enzimima s aktivnošću amilaze, ne samo s prirodnog ili fiziološkog stajališta, već i s komercijalnog i industrijskog stajališta, izravno povezane s čovjekom.

Kod životinja

Amilaze u životinja uglavnom su prisutne u slini, jetri i gušterači, gdje posreduju razgradnju različitih polisaharida koji se konzumiraju u prehrani (životinjskog porijekla (glikogeni) ili biljnog (škroba)).

A-amilaza prisutna u slini koristi se kao pokazatelj fiziološkog stanja pljuvačnih žlijezda, jer ona čini više od 40% proizvodnje proteina ovih žlijezda.

U oralnom odjeljku, ovaj enzim odgovoran je za "probavu" škroba, stvarajući ostatke maltoze, maltotrioze i dekstrina.

U biljkama

U biljkama je škrob rezervni polisaharid i njegova hidroliza, posredovana enzimima amilaze, ima mnogo važnih funkcija. Među njima možemo istaknuti:

• Klijanje sjemena žitarica probavljanjem sloja aleurona.
• Degradacija rezervnih tvari za skupljanje energije u obliku ATP-a.

U mikroorganizmima

Mnogi mikroorganizmi koriste amilazu za dobivanje ugljika i energije iz različitih izvora polisaharida. Ti se mikroorganizmi u industriji koriste za veliku proizvodnju tih enzima koji služe udovoljavanju različitim komercijalnim potrebama čovjeka.

Industrijske namjene

U industriji se koriste amilaze u različite svrhe, uključujući proizvodnju maltoze, visoko fruktoznih sirupa, oligosaharidnih smjesa, dekstrina itd.

Koriste se i za izravnu alkoholnu fermentaciju škroba u etanol u industriji piva, te za otpadne vode koje nastaju tijekom prerade biljnih namirnica kao izvor hrane za rast mikroorganizama.

Reference

1. Aiyer, PV (2005). Amilaze i njihove primjene. African Journal of Biotechnology, 4 (13), 1525–1529.
2. Azcón-Bieto, J., i Talón, M. (2008). Osnove fiziologije bilja (2. izd.). Madrid: Španjolska McGraw-Hill Interamericana.
3. Del Vigna, P., Trinidade, A., Naval, M., Soares, A., & Reis, L. (2008). Sastav i funkcije pljuvačke: sveobuhvatan pregled. Časopis za suvremenu stomatološku praksu, 9 (3), 72–80.
4. Naidu, MA, i Saranraj, P. (2013). Bakterijska amilaza: pregled. Međunarodni časopis za farmaceutske i biološke arhive, 4 (2), 274–287.
5. Salt, W., & Schenker, S. (1976). Amilaza- Njegov klinički značaj: pregled literature. Medicina, 55 (4), 269–289.
6. Saranraj, P., & Stella, D. (2013). Gljivična amilaza - pregled. Međunarodni časopis za mikrobiološka istraživanja, 4 (2), 203–211.
7. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologija (5. izd.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.
8. Thoma, JA, Spradlin, JE, & Dygert, S. (1925). Biljne i životinjske amilaze. Ann. Chem., 1, 115-189.