Amilāze: funkcija, veidi (alfa, gamma) un nozīme gremošanā
Uzzini visu par amilāzi — funkciju, alfa- un gamma-amilāzes veidus un to nozīmi gremošanā. Skaidri par enzīmu darbību, pH optimāliem un atrašanās vietām.
Amilāze ir ferments, kas šķeļ cieti par organismā izmantojamiem cukuriem.
Precīzāk, tā ir līdzīgu enzīmu grupa, kas darbojas dažādos dzīvniekos, augos un sēnēs. Cilvēkiem ir divi varianti: alfa-amilāze un gamma-amilāze.
Alfa-amilāze ir galvenais gremošanas enzīms. Tās optimālais pH ir 6,7-7,0. Tā ir sastopama siekalās un aizkuņģa dziedzera sulā. Tā pārņem cietes ķēdes un sašķeļ tās mazākos gabaliņos ar divām vai trim glikozes vienībām. Tas var sadalīt cieti maltozē. Tas darbojas mutē un kuņģī gremošanas laikā.
No visām amilazēm gamma-amilāzei ir visskābākais optimālais pH, jo tā ir visaktīvākā aptuveni pH 3. Tāpēc tā vislabāk darbojas kuņģī, kuram ir skābs pH.
Funkcija un darbības princips
Amilāzes galvenā loma ir cietes (polisaharīdu) hidrolīze līdz mazākiem ogļhidrātu fragmentiem, kurus organisms var absorbēt vai tālāk sadalīt. Alfa-amilāze ir endo-enzīms — tā pārtrauc cietes garas ķēdes iekšējos savienojumus, radušos produktus veido maltotriozi, maltoze un limitdekstrīni. Gamma-amilāze (bieži saukta arī par glukoamilāzi) ir ekso-enzīms — tā pakāpeniski atdala glikozes molekulas no cietes molekulas ne-reducējošā gala, veidojot brīvo glikozi.
Kur amilāzes atrodas un kā tās darbojas organismā
- Siekalu (vai orālā) alfa-amilāze: tiek izdalīta siekalu dziedzeros un sāk cietes sagremošanu mutē. Tā darbojas optimālā neitrālā vai viegli sārmainā vidē.
- Aizkuņģa dziedzera (pankreatiskā) alfa-amilāze: izdalās kopā ar gremošanas sulām zarnās un darbojas galvenokārt tievajā zarnā, kur pH ir piemērots tās aktivitātei. Tā pabeidz cietes sadalīšanu līdz maziem cukuru fragmentiem, kurus zarnu disaharidāzes tālāk šķeļ līdz glikozei.
- Gamma-amilāze (glukoamilāze): darbojas skābākā vidē (optimums ap pH 3), tāpēc tai ir nozīme kuņģa vai citās skābās saplūsmās un arī mikrobu fermentos, kas darbojas fermentācijas vai noārdīšanas procesos.
Praktiski svarīgi punkti par aktivitāti
- Alfa-amilāzes darbība ir visefektīvākā pie pH aptuveni 6,7–7,0. Siekalu amilāze sāk darbu mutē, un tā var turpināt iedarboties kuņģa saturā īsu brīdi, līdz kuņģa skābā vide to deaktivizē. Galvenā pankreatiskā alfa-amilāze darbojas tievajā zarnā, kur pH ir tuvu neitrālam.
- Gamma-amilāze ir piemērota skābākai videi, tāpēc tā var būt aktīva tur, kur alfa-amilāze nav efektīva.
- Pastāv arī citas amilāzes formas (piem., beta-amilāze augos), kuru īpašības atšķiras atkarībā no bioloģiskā avota.
Rūpnieciskā un biotehnoloģiskā nozīme
Amilāzes plaši izmanto pārtikas rūpniecībā (piem., rūpnieciskas cietes pārstrāde, maizes cepšanā, alus un spirta ražošanā), tekstilizstrādājumu apstrādē un biotehnoloģijā. GLS (glukoamilāze) un alfa-amilāze tiek lietotas, lai pārvērstu cieti cukuros fermentāru ražošanā un biokatalizēšanā.
Klīniskā nozīme un diagnostika
Asins vai urīna amilāzes noteikšana ir nozīmīga diagnostikas metode. Palielināts amilāzes līmenis asinīs var liecināt par:
- akūtu aizkuņģa dziedzera iekaisumu (pankreatītu),
- siekalu dziedzeru iekaisumu vai obstrukciju,
- kuņģa vai zarnu perforāciju un citiem akūtiem stāvokļiem.
Tomēr amilāze nav pilnīgi specifisks marķieris — piemēram, aknu vai nieru darbības traucējumi var ietekmēt rādītājus. Lai precīzāk noteiktu aizkuņģa dziedzera bojājumu, bieži izmanto arī lipāzes testu un isoenzīmu analīzes (lai atšķirtu pankreatisko un salivāro amilāzi).
Faktori, kas ietekmē amilāzes aktivitāti
- pH un temperatūra — katrai amilāzes formai ir savs optimālais pH un temperatūras režīms;
- proteīnu denaturācija kuņģa skābē var izslēgt siekalu amilāzi;
- hormonālā un nervu regulācija ietekmē izdalīšanos — piemēram, pankreatiskā sekrēcija tiek stimulēta ar hormoniem CCK un sekretīnu, bet siekalu sekrēcija tiek vadīta galvenokārt refleksu ceļā.
Kopsavilkums
Amilāzes ir būtiski enzīmi cietes pārstrādē — alfa-amilāze darbojas kā galvenais gremošanas enzīms mutē un zarnās, bet gamma-amilāze (glukoamilāze) papildina šo darbību skābākā vidē, atbrīvojot glikozi. Klīniski svarīga ir amilāzes analīze kā daļa no akūtu gremošanas orgānu traucējumu diagnostikas, bet interpretācija prasa uzmanību un bieži papildus testus.
Cilvēka evolūcija
Acīmredzot agrīnajiem cilvēkiem nebija siekalu amilāzes. Cilvēkiem evolucionāri tuvākajiem radiniekiem - šimpanzēm un bonobiem - ir vai nu viena vai neviena siekalu amilāzes gēna kopija. AMY1 gēna dubultošanās izraisīja amilizes veidošanos siekalās. Tas pats notikums neatkarīgi notika arī grauzējiem. Tas liecina par siekalu amilazes nozīmi organismos, kas ēd salīdzinoši daudz cietes.
Ogļhidrāti ir enerģētiski bagāts pārtikas avots. Pēc lauksaimniecības revolūcijas cilvēku uzturā medību un vākšanas vietā sāka vairāk izmantot augu un dzīvnieku pieradināšanu. Šī pāreja iezīmēja sākumu, kad cilvēku uzturā bija 49 % ogļhidrātu, salīdzinot ar iepriekšējiem 35 %, kas bija vērojami paleolīta cilvēkos. Tādējādi ciete kļuva par cilvēka uztura pamatu. Cilvēkiem, kuru siekalās bija amilazes, palielinājās spēja efektīvāk un lielākā daudzumā sagremot cieti.
Ne visiem cilvēkiem ir vienāds AMY1 gēna kopiju skaits. Populācijās, kurās uzturā izmanto ogļhidrātus, AMY1 kopiju skaits ir lielāks nekā populācijās, kurās lieto maz cietes. AMY1 gēna kopiju skaits cilvēkiem var svārstīties no sešām kopijām tādās lauksaimniecības grupās kā Eiropas amerikāņi un japāņi (divas populācijas ar augstu cietes saturu) līdz tikai 2-3 kopijām mednieku un vācēju sabiedrībās, piemēram, biaku, datogu un jakutu vidū.
Korelācija starp cietes patēriņu un AMY1 kopiju skaitu liecina, ka vairāk AMY1 kopiju populācijās ar augstu cietes saturu ir dabiskās atlases rezultāts. Šiem indivīdiem tas ir labvēlīgs fenotips. Tāpēc ir iespējams, ka lielāks AMY1 kopiju skaits populācijās ar augstu cietes saturu palielina fizisko sagatavotību un rada veselīgākus un spējīgākus pēcnācējus. Ģeogrāfiski tuvās populācijās ar atšķirīgiem ēšanas paradumiem ir atšķirīgs AMY1 gēna kopiju skaits. Tas ir spēcīgs pierādījums tam, ka šo gēnu ir ietekmējusi dabiskā atlase.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir amilāze?
A: Amilazē ir ferments, kas šķeļ cieti organismā izmantojamos cukros.
J: Kāda ir alfa-amilāzes funkcija?
A: Alfa-amilāze ir galvenais gremošanas enzīms, kas šķeļ cietes ķēdes mazākos gabaliņos ar divām līdz trim glikozes vienībām.
J: Kur organismā atrodama alfa-amilāze?
A: Alfa-amilāze ir sastopama siekalās un aizkuņģa dziedzera sulā, un tā darbojas mutē un kuņģī gremošanas laikā.
J: Kāds ir alfa-amilāzes optimālais pH diapazons?
A: Optimālais alfa-amilāzes pH diapazons ir 6,7-7,0.
J: Kāda veida cukurā alfa-amilāze var sadalīt cieti?
A: Alfa-amilāze var sadalīt cieti maltozē.
J: Kas ir gamma-amilāze?
A: Gamma-amilāze ir vēl viens amilāzes paveids, kam ir visskābākais optimālais pH no visām amilāzēm.
J: Kur organismā gamma-amilāze darbojas vislabāk?
A: Gamma-amilāze vislabāk darbojas kuņģī, kuram ir skābs pH.
Meklēt