Amylazy

Amylazy
amylaza ślinowa; zielony = jon chlorkowy, żółty = jon wapnia
Klasyfikacja enzymów
WE, kategoria	3.2.1. ,  Glikozydazy
Typ odpowiedzi	hydroliza
Podłoże	Polisacharydy

Amylazy (od starożytnego greckiego ἄμυλον ámylon „skrobia”) to enzymy występujące w większości żywych organizmów i rozkładające tam polisacharydy . Obecnie α-amylaza jest również produkowana przez inżynierię genetyczną. Jego działanie polega na tym, że może rozkładać i rozkładać polisacharydy (np. skrobię ) na wiązaniach glikozydowych .

Amylaza jest klasyfikowana jako hydrolaza (enzym rozkładający hydrolitycznie) lub glikozydaza (enzym rozkładający polisacharydy).

fabuła

Amylaza została odkryta w 1811 roku przez niemieckiego aptekarza Constantina Kirchhoffa w Petersburgu. Z powodu blokady kontynentalnej nałożonej na brytyjskie towary kolonialne przez Napoleona, trzcina cukrowa stała się rzadkością w całej Europie. Gorączkowo poszukiwano metod chemicznych w celu uzyskania cukru bezpośrednio ze skrobi . Z zamiarem wyprodukowania substytutu gumowatego arabskiego Kirchhoffowi udało się mimowolnie wyprodukować większe ilości cukru przez gotowanie skrobi z rozcieńczonym kwasem siarkowym. Było to pierwsze odkrycie i natychmiastowe zastosowanie procesu chemicznego do rozkładania skrobi bez udziału mikroorganizmów. W tamtym czasie nie było wiadomo, że działanie drobnoustrojów opiera się na składnikach, które obecnie nazywane są enzymami. Erhard Friedrich Leuchs odkrył w 1831 roku, że ludzka ślina najwyraźniej scukrza skrobię.

Dwaj francuscy chemicy Anselme Payen i Jean-Francois Persoz udoskonalili proces produkcji cukru ze skrobi w cukrowni pod Paryżem w 1833 roku. Byli przekonani, że jest to „prosty chemiczny” proces i że po prostu oddziela się cukier od skrobi; stąd nazwali ten proces diastazą (po grecku oddzielić). W 1835 roku szwedzki chemik Jöns Jakob Berzelius podejrzewał, że diastaza jest procesem chemicznym, w którym działają siły katalityczne. Na początku XX wieku przestarzały termin „diastaza” nie był już używany do oznaczania procesu chemicznego według Payena, ale był synonimem terminu „amylaza”, który jest obecnie używany do nazywania enzymów promujących hydrolizę skrobi w cukrze Catalyze.

W kolejnych latach identyfikacja i nazwanie enzymów przez Eduarda Buchnera , Roberta Kocha i Wilhelma Kühne oraz charakterystyka chemiczna przez Johna Howarda Northropa . Ten ostatni dowiódł, że enzymy mogą składać się wyłącznie z „czystego” białka.

W 1925 roku enzymy Richarda Kuhna nazwano α-amylazami , których produkty występują w konfiguracji α. W 1930 Ohlsson odkrył inną amylazę, która dała produkt β-mannozy. W 1971 Kamaryt zlokalizował locus dla genów ludzkich enzymów amylazy na I chromosomie. Struktura krystaliczna α-amylazy została wyizolowana z pleśni Aspergillus oryzae i wyjaśniona przez Matsuura w 1979 roku. Sekwencja aminokwasowa α-amylazy została opublikowana przez Kluh et al. 1981 oraz Pasero i in. Przedstawiona w 1986 roku pełna sekwencja chromosomalnego DNA została następnie opublikowana w 1999 roku przez Darnis et al. oświecony.

Specyfika efektu

• α-amylaza ( EC  3.2.1.1 ) rozszczepia wewnętrzne wiązania α(1-4)-glikozydowe amylozy , ale nie końcowe lub wiązania α(1-6)-glikozydowe. Tworzy to maltozę , maltotriozę i rozgałęzione oligosacharydy . U ludzi istnieje pięć izoform α-amylazy, których geny nazywają się AMY1A , AMY1B , AMY1C (wszystkie trzy nazywane są amylazą ślinową ) oraz AMY2A i AMY2B (obie amylaza trzustkowa ).
• β-Amylaza ( EC  3.2.1.2 ) oddziela jedną cząsteczkę maltozy po drugiej od końca łańcucha. Może zatem działać lepiej, im więcej końcówek łańcucha zostało już utworzonych przez α-amylazę. Ta amylaza znajduje się w bakteriach i roślinach.
• γ-Amylaza ( EC  3.2.1.3 ) oddziela jedną β-D-glukozę po drugiej od końca łańcucha. Ich występowanie ogranicza się do grzybów. Ludzka glukoamylaza maltazowa w jelicie katalizuje podobną reakcję, ale nie jest amylazą.
• Izoamylazy ( EC  3.2.1.68 ) występują tylko w roślinach i bakteriach i podobnie jak enzym odgałęziający glikogen dzielą 1,6-glikozydowe gałęzie glikogenu i amylopektyny .

Efekt w królestwie roślin

Amylazy powstają w ziarnach zbóż i owocach w procesie dojrzewania . Tam zamieniają skrobię w cukier, który umożliwia kiełkowanie ziaren zbóż, a owoce stają się słodsze. Są one niezbędne do przekształcenia nierozpuszczalnych w wodzie „węglowodanów magazynujących” z powrotem w rozpuszczalne w wodzie cukry pojedyncze i podwójne ( mono- i disacharydy ). Tylko w tej formie sadzonka może je wchłonąć i zbudować nowe komórki.

Wpływ α-amylaz na organizm człowieka

α-amylazy wytwarzane są w trzustce ( amylaza trzustkowa ) oraz w gruczołach ślinowych jamy ustnej ( amylaza ślinowa ). W kontekście diagnozowania raka rzadko też odgrywa rolę wykrywanie amylazy z jajników i płuc . Większość enzymu jest uwalniana do przewodu pokarmowego. Węglowodany przyjmowane z pożywieniem mogą być wykorzystywane przez organizm. Tylko część amylaz dostaje się do krwi.

Wartość pH i optymalna temperatura

Jak wszystkie enzymy, amylazy działają tylko w pewnym zakresie pH (pH 3,5 do pH 9). Optymalna aktywność zależy od pochodzenia amylaz: amylazy otrzymane z kultur grzybowych mają swoje optimum przy pH 5,7, natomiast amylazy zwierzęce i amylazy otrzymane z kultur bakteryjnych wykazują tendencję do wykazywania aktywności w zakresie od obojętnego do zasadowego. Zdenaturują w (silnie) kwaśnym środowisku i nie działają, jeśli w żołądku następuje silne wydzielanie kwasu żołądkowego (dla denaturacji białek). Kwasy owocowe mogą również hamować enzymy. Optymalna temperatura amylaz to około 45°C.

Objawy choroby

Zwiększoną aktywność amylazy w ludzkiej krwi można zmierzyć w

• Świnka (zapalenie przyusznic, coll.: koza Piotra), wirusowe zapalenie gruczołów ślinowych
• ostre zapalenie trzustki , spowodowane uszkodzeniem komórek wytwarzających amylazę
• przewlekłe zapalenie trzustki
• Zaburzenia drenażowe dróg żółciowych ( cholestaza )
• Niewydolność nerek z powodu zmniejszonego wydalania

Pomiar wartości amylazy jest łatwy do przeprowadzenia. Był to główny test na zapalenie trzustki, ale został częściowo zastąpiony pomiarem aktywności lipazy . Jednak ich wartości pozostają ważnym parametrem w wyjaśnianiu dolegliwości w górnej części brzucha. W laboratorium mierzy się albo poziom amylazy trzustkowej, albo amylazy całkowitej. Jeśli jednak mierzy się tylko amylazę trzustkową, nie można wykryć podwyższonej wartości spowodowanej chorobami gruczołów ślinowych.

Normalne wartości u ludzi

Istnieją znaczne różnice w zależności od zastosowanej metody.

• serum
  • Alfa-amylaza, łącznie 28-100 U/L
  • Alfa-amylaza trzustkowa 13-53 U/l
  • Alfa-amylaza, gruczoł ślinowy <47 U/l
  • Noworodkowa alfa amylaza, całkowita <80 U/L
• Mocz (pomiar 37 ° C)
  • Spontaniczny mocz <460 U/l
  • Mocz zbiorczy <270 U/l

Zastosowanie w technologii żywności

Słód jęczmienny (= kiełkujący jęczmień browarniczy). Maltoza jest wynikiem słodowania .

Enzymy naturalnie występujące w ziarnie działają podczas warzenia piwa . Kiełkowanie jest stymulowane przez moczenie i przerywane suszeniem ( słodowanie ). Podczas zacierania amylazy są wykorzystywane w optymalnych temperaturach i wartościach pH do przekształcenia skrobi z ziarna w fermentowalne cukry pojedyncze i podwójne , z których drożdże górnej lub dolnej fermentacji fermentują alkohol i CO ₂ .

Amylazy wytwarzane biotechnologicznie (z kultur bakterii lub pleśni , zwłaszcza Aspergillus oryzae ) mogą być stosowane w piekarni jako środek do przetwarzania mąki, jeśli mąka ma zbyt małą zdolność tworzenia gazu. Amylazy wytwarzają cukry, które podczas fermentacji są przekształcane w etanol i dwutlenek węgla, dzięki czemu ciasto lepiej rośnie. Ponadto wypieki są lepiej przyrumienione po zabiegu. Z drugiej strony należy przeciwdziałać aktywności amylazy żyta poprzez zakwaszanie ciasta, aby zagwarantować zdolność pieczenia tego produktu zbożowego (patrz zakwas ).

Stosowanie w lekach

Leki oparte głównie na α-amylazach są stosowane w postaci tabletek powlekanych między innymi w leczeniu łagodnego bólu gardła, któremu nie towarzyszy gorączka.

Używaj w detergentach do zmywania naczyń i detergentach

W detergentach do zmywania naczyń (proszki i tabletki) oraz detergentach często dodawana jest amylaza do rozpuszczania resztek żywności zawierających skrobię.

Klasyfikacja

Według Henrissata amylazy tworzą rodziny 13, 14 i 15 w klasyfikacji glikozydaz.

Ocena ryzyka

W 2014 roku α-amylaza została włączona przez UE do bieżącego planu działań Wspólnoty ( CoRAP ) zgodnie z rozporządzeniem (WE) nr 1907/2006 (REACH) w ramach oceny substancji . Skutki substancji na zdrowie człowieka lub środowisko są ponownie oceniane i, jeśli to konieczne, podejmowane są działania następcze. Przyczynami absorpcji α-amylazy były obawy związane z używaniem przez konsumentów i narażeniem pracowników, a także podejrzeniem zagrożeń związanych z właściwościami uczulającymi. Ponowna ocena miała miejsce od 2015 r. i została przeprowadzona przez Wielką Brytanię . Następnie opublikowano raport końcowy.

linki internetowe

Wikisłownik: Amylaza  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

• Porównanie sekwencji aminokwasowych wszystkich pięciu izoform ludzkiej α-amylazy
• Hydrolazy
• Krótki przegląd wartości laboratoryjnych amylazy
• Wartości laboratoryjne amylazy wyjaśnione bardzo szczegółowo
• David Goodsell / PDB-101: Cząsteczka miesiąca: alfa-amylaza. (pol.)

Indywidualne dowody