ALFA AMILĀZE: RAKSTUROJUMS, STRUKTŪRA, FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Alfa amilāzes (α-amilāzes) ir Amilolītiskie ferments grupa amilāžu Endo, kas ir atbildīgs par hidrolizējot alfa-1,4 saitēm starp glikozes atlikumi, kas ietver dažāda veida ogļhidrātu dabā.

Sistemātiski pazīstams kā sistemātiski pazīstams kā α-1,4-glikāna 4-glikohidroles ir plaši izplatīts, jo tas ir atrodams dzīvniekiem, augiem un mikroorganismiem. Piemēram, cilvēkiem, siekalās esošās amilāzes un aizkuņģa dziedzera izdalītās amilāzes ir α-amilāzes.

Dzīvnieku alfa amilāzes enzīma C-termināla domēna struktūra (Avots: Jawahar Swaminathan un MSD darbinieki Eiropas Bioinformatikas institūtā, izmantojot Wikimedia Commons)

Kuhns 1925. gadā bija pirmais, kurš monēja terminu "α-amilāze", pamatojoties uz faktu, ka hidrolīzes produktiem, kas katalizē šos fermentus, ir α konfigurācija. Vēlāk, 1968. gadā, tika noteikts, ka tie iedarbojas galvenokārt uz lineāras un nesazarotas struktūras konfigurācijas pamatnēm.

Tāpat kā citi amilolītiskie fermenti, α-amilāze ir atbildīga par cietes un citu saistītu molekulu, piemēram, glikogēna, hidrolīzi, iegūstot mazākus polimērus, ko veido atkārtotas glikozes vienības.

Papildus fizioloģiskajām funkcijām, kas šim fermentam piemīt dzīvniekiem, augiem un mikroorganismiem, kas to ekspresē, α-amilāze kopā ar citām esošajām amilāžu klasēm pārstāv 25% fermentu, ko izmanto rūpnieciskiem un biotehnoloģiskiem mērķiem pašreizējais tirgus.

Daudzas sēnīšu un baktēriju sugas ir galvenais avots amilāžu iegūšanai, kuras biežāk izmanto rūpniecībā un zinātniskos eksperimentos. Tas galvenokārt ir saistīts ar tā daudzpusību, vieglo iegūšanu, vienkāršo apstrādi un ar tā ražošanu saistītajām mazajām izmaksām.

raksturojums

Dabā sastopamajām α-amilāzēm to funkcijai var būt ļoti atšķirīgi optimālie pH diapazoni; piemēram, dzīvnieku un augu α-amilāžu optimālais rādītājs ir no 5,5 līdz 8,0 pH vienībām, bet dažām baktērijām un sēnītēm ir vairāk sārmainu un skābāku enzīmu.

Fermenti, kas atrodas siekalās un zīdītāju aizkuņģa dziedzerī, vislabāk darbojas, ja pH ir tuvu 7 (neitrāls), turklāt tiem ir nepieciešami hlorīda joni, lai sasniegtu maksimālo fermentatīvo aktivitāti, un tie spēj saistīties ar divvērtīgiem kalcija joniem.

Gan dzīvnieku fermentus, gan siekalu, gan aizkuņģa dziedzera organismus ražo ar neatkarīgiem mehānismiem, kas iesaista īpašas šūnas un dziedzerus, un kuri, iespējams, nav saistīti ar asinsritē esošajiem fermentiem un citiem ķermeņa dobumiem.

Gan optimālais pH, gan temperatūra šo enzīmu darbībai lielā mērā ir atkarīgs no apskatāmā organisma fizioloģijas, jo ir ekstremofīlie mikroorganismi, kas aug ļoti īpašos apstākļos attiecībā uz šiem un daudziem citiem parametriem.

Visbeidzot, runājot par to aktivitātes regulēšanu, starp α-amilāžu grupas fermentiem ir raksturīga īpašība, ka tos, tāpat kā citas amilāzes, var inhibēt smago metālu joni, piemēram, dzīvsudrabs, varš, sudrabs un svins.

Uzbūve

Α-amilāze ir daudzdomēnu enzīms, kura dzīvniekiem un augiem ir aptuvenā molekulmasa 50 kDa, un dažādi autori ir vienisprātis, ka šai glikohidrāžu ģimenei piederošie fermenti ir fermenti ar vairāk nekā desmit strukturāliem domēniem.

Centrālais domēns vai katalītiskais domēns ir ļoti konservēts un tiek dēvēts par domēnu A, kas sastāv no simetriskas 8 β salocītas loksnes, kas sakārtotas "mucas" formā un ko ieskauj 8 alfa heliki, tāpēc to var arī literatūrā atrodams kā (β / α) 8 vai stobra tips “TIM”.

Svarīgi atzīmēt, ka A domēna β-lapu C-termināļa galā ir konservētas aminoskābju atlikumi, kas ir iesaistīti katalīzē un substrāta saistīšanā, un ka šis domēns atrodas proteīna N-terminālajā reģionā .

Vēl viens no visvairāk izpētītajiem šo enzīmu domēniem ir tā sauktais B domēns, kas izceļas starp β-salocīto loksni un A domēna alfa-spirāles numuru 3. Tam ir būtiska loma substrāta un divvērtīgā kalcija saistīšanā.

Ir aprakstīti papildu domēni α-amilāzes fermentiem, piemēram, domēni C, D, F, G, H un I, kas atrodas A domēna priekšā vai aizmugurē un kuru funkcijas nav precīzi zināmas un ir atkarīgas no organisma, kas tas tiek pētīts.

mikroorganismu α-amilāzes

Α-amilāžu molekulmasa, kā arī citas bioķīmiskās un strukturālās īpašības ir atkarīgas no pētāmā organisma. Tādējādi daudzu sēņu un baktēriju α-amilāžu svars ir tik mazs - 10 kDa un pat 210 kDa.

Dažu šo mikrobu enzīmu augstā molekulmasa bieži ir saistīta ar glikozilāciju klātbūtni, kaut arī olbaltumvielu glikozilēšana baktērijās notiek diezgan reti.

Iespējas

Dzīvniekiem α-amilāzes ir atbildīgas par pirmajiem cietes un glikogēna metabolisma posmiem, jo ​​tās ir atbildīgas par to hidrolīzi mazākos fragmentos. Kuņģa-zarnu trakta sistēmas orgāni, kas ir atbildīgi par tā ražošanu zīdītājiem, ir aizkuņģa dziedzeris un siekalu dziedzeri.

Papildus acīmredzamajai metabolisma funkcijai daudzu zīdītāju siekalu dziedzeru ražotā α-amilāžu ražošana, ko aktivizē norepinefrīns, daudzi autori to uzskata par svarīgu centrālās nervu sistēmas stresa «psihobioloģisko» marķieri.

Tam ir arī sekundāras funkcijas mutes dobuma veselībā, jo tā darbība novērš perorālās baktērijas un novērš to pielipšanu mutes dobuma virsmām.

Galvenā funkcija augos

Augos α-amilāzēm ir būtiska loma sēklu dīgšanā, jo tie ir fermenti, kas hidrolizē cietes klātbūtni endospermā, kas baro embriju iekšpusē - procesu, ko galvenokārt kontrolē giberellīns - fitohormons.

Rūpnieciski lietojumi

Fermentiem, kas pieder α-amilāžu saimei, ir dažādi pielietojumi daudzos dažādos kontekstos: rūpnieciskajā, zinātniskajā un biotehnoloģiskajā utt.

Lielajā cietes pārstrādes rūpniecībā α-amilāzes tiek plaši izmantotas glikozes un fruktozes ražošanai, kā arī tādas maizes ražošanai, kurai ir uzlabotas tekstūras un lielāka celtspēja.

Biotehnoloģiju jomā ir liela interese par komerciāli izmantoto fermentu uzlabošanu, lai uzlabotu to stabilitāti un veiktspēju dažādos apstākļos.

Atsauces

1. Aiyer, PV (2005). Amilāzes un to pielietojumi. African Journal of Biotechnology, 4 (13), 1525–1529.
2. Bernfelds, P. (1960). Amilāzes, a un B. Ogļhidrātu metabolisma fermentos (I sējums, 149. – 158. Lpp.).
3. Gingers, DA, Kivlighan, KT, El, M., Gordis, EB, & Stroud, LR (2007). S siekalu a-amilāze bio-uzvedības pētījumos. Jaunākie sasniegumi un lietojumi. Ann. NY Acad. Sci., 1098, 122. – 144.
4. Monteiro, P., un Oliveira, P. (2010). Mikrobu a-amilāzes pielietojums rūpniecībā - pārskats. Brazīlijas žurnāls par mikrobioloģiju, 41, 850–861.
5. Redijs, NS, Nimmagadda, A., & Rao, KRSS (2003). Pārskats par mikrobu α-amilāžu saimi. African Journal of Biotechnology, 2 (12), 645–648.
6. Salt, W., and Schenker, S. (1976). Amilāze - tās klīniskā nozīme: literatūras apskats. Medicīna, 55 (4), 269. – 289.
7. Svensons, B., un Makgregors, EA (2001). Secības un struktūras saistība ar specifiskumu enzīmu a-amilāžu saimē. Biochimica et Biophysica Acta, 1546, 1–20.
8. Thoma, JA, Spradlin, JE, & Dygert, S. (1925). Augu un dzīvnieku amilāzes. Ann. Chem., 1, 115-189.