Amülaas — tärklise lagundav ensüüm: alfa- ja gamma-amülaas
Amülaas: tärklise lagundav ensüüm — alfa- ja gamma-amülaasi roll seedimises, süljes ja maos. Lugege toimemehhanismi, pH-optimumeid ja tervisemõjusid.
Amülaas on ensüüm, mis lagundab tärklise suhkruks, mida keha saab kasutada. See on tegelikult sarnaste ensüümide perekond, mida leidub paljudes loomades, taimedes ja seentes.
Peamised tüübid ja nende omadused
- Alfa-amülaas — inimese peamine seedimisensüüm, mida toodetakse nii süljes (süljenäärmetes) kui ka kõhunäärmes (kõhunäärmemahlas). Alfa-amülaasi optimaalne pH on umbes 6,7–7,0. See on endo-ensüüm: ta lõikab tärklise ahelaid seestpoolt, murdes α-1,4-glükosiidsidemeid ja tekitades lühemaid osakesi — peamiselt maltoosiks, maltotrioosiks ja piiratud dektriinideks.
- Gamma-amülaas — tihti nimetatud ka glükoamülaasiks. See erineb alfa-amülaasist selle poolest, et on happekindlam ja eksotsütaarne: ta lõikab monosahhariide (glükoosi) tärklise ahela lõpposadest, lugedes molekuli mitteredutseerivalt poolt. Gamma-amülaasidel on madalam optimaalne pH (näiteks ~3), mistõttu mõned happekindlad vormid võivad olla kõige aktiivsemad happelises keskkonnas, näiteks maos (maos), või tööstuslikes protsessides, kus kasutatakse madalat pH-d.
Millal ja kus amülaas töötab
Suus: sülje alfa-amülaas alustab tärklise eellagundamist kohe söömisel — see lõikab pikemaid tärkliseahelaid lühemateks fragmendideks, kuni toit jõuab maosse. Gastriliselt (maos) võib süljeamülaas osaliselt inaktiveeruda tugeva happe tõttu, kuid osa amülaasiaktiivsusest võib säilida või edasi minna kliiniliselt tähendusrikkas lagundamises, sõltuvalt pHst ja teistest tingimustest.
Peensool: pankrease alfa-amülaas ja peensoole epiteelrakkude (nt glükoamülaas) ensüümid viivad tärklise lõpp-lagunduse lõpetamiseks, muutes oligosahhariidid ja disahhariidid glükoosiks, mida omastatakse verre.
Bioloogiline ja kliiniline tähendus
- Amülaasid on olulised süsivesikute seedimisel ja keharakkude energia saamisel.
- Laboratoorselt mõõdetakse seerumi või uriini amülaasitaset, sest selle tõus võib viidata ägedale pankreatiidile (kõhunäärmepõletikule), süljenäärmepõletikule (näiteks mumps) või muudele seedetrakti ja kõhu patoloogiatele. Tõus võib esineda ka muudes haigusseisundites, seega tuleb tulemusi tõlgendada koos kliinilise pildiga.
Muud rakendused ja huvipunktid
- Industriaalsetes protsessides kasutatakse amülaase (nt pagaritööstuses, õlletööstuses, tekstiili- ja pesutööstuses) tärklise lagundamiseks ja ühtlasteks tooteomadusteks.
- Taimedes ja mikroorganismides (nt pärm, bakterid) leiduvad erinevad amülaasid (alfa-, beta- ja gamma-amülaasid) täidavad spetsiifilisi rolle tärklise metabolismis ja võimaldavad organismidel energiat varustada või varuaineid mobiliseerida.
- Terminoloogia võib allikiti varieeruda — mõnikord kasutatakse nimetust „gamma-amülaas” laiemalt happekindlate glükoamülaaside kohta, teiste allikate järgi on aga tähtsaimad inimese seedimises alfa-amülaas ja peensoole ensüümid. Seetõttu on kasulik täpsustada, millise organismi või tööstusliku allika amülaasist jutt käib.
Kokkuvõte
Amülaasid on tärklise lagundavad ensüümid, mille peamised vormid inimesel on alfa-amülaas (süljes ja kõhunäärmes) ning happekindlamad glükoamülaasi-sarnased ensüümid (mõnikord nimetatud gamma-amülaasiks), mis töötavad madalamal pH-l. Alfa-amülaas lõikab tärklise ahelatest lühemaid fragmente (nt maltoos), glükoamülaasid aitavad lõpp-produktina glükoosi vabanemisel. Amülaaside aktiivsus on oluline nii normaalse seedimise kui ka diagnoosimise (nt pankreatiit) seisukohalt, ning neid kasutatakse laialdaselt ka tööstuses.
Inimese evolutsioon
Ilmselt ei olnud varajastel inimestel süljeamülaasi. Inimese lähimatel evolutsioonilistel sugulastel, šimpansidel ja bonobodel, on süljeamülaasi tootmise geeni kas üks koopia või puudub see üldse. AMY1-geeni duplikatsioon tõi kaasa amülaasi tootmise süljes. Sama sündmus toimus sõltumatult närilistel. See näitab süljeamülaasi tähtsust organismides, mis söövad suhteliselt suures koguses tärklist.
Süsivesikud on energiarikas toiduallikas. Pärast põllumajanduslikku revolutsiooni hakkas inimese toitumine jahipidamise ja kogumise asemel rohkem toetuma taimede ja loomade kodustamisele. See muutus tähistas 49% süsivesikutest koosneva toitumise algust, erinevalt varasemast 35%-st, mida täheldati paleoliitikumi inimestel. Seega muutus tärklis põhiliseks inimtoiduks. Inimeste süljes sisalduv amülaas sai kasu suurenenud võimest seedida tärklist tõhusamalt ja suuremas koguses.
Kõigil inimestel ei ole AMY1 geeni koopiaid ühesugune arv. Süsivesikutest sõltuvatel populatsioonidel on AMY1 koopiate arv suurem kui populatsioonidel, kes söövad vähe tärklist. AMY1-geeni koopiate arv inimestel võib ulatuda kuuest koopiast põllumajanduslikes rühmades, nagu Euroopa-Ameerika ja Jaapani (kaks tärkliserikast populatsiooni), kuni ainult 2-3 koopiani küttide-kogerijate ühiskondades, nagu biaka, datog ja jakuutid.
Tärklise tarbimise ja AMY1 koopiate arvu vaheline korrelatsioon viitab sellele, et AMY1 koopiate arvu suurenemine kõrge tärklisesisaldusega populatsioonides on tingitud looduslikust valikust. See on nende indiviidide jaoks soodne fenotüüp. Seega on tõenäoline, et AMY1 koopiate arvu suurenemine kõrge tärklisesisaldusega populatsioonis suurendab fitnessi ja annab tervislikumaid, tublimaid järeltulijaid. Erinevate toitumisharjumustega geograafiliselt lähedased populatsioonid omavad erinevat arvu AMY1 geeni koopiaid. See annab tugeva tõendusmaterjali selle kohta, et looduslik valik on seda geeni mõjutanud.
Küsimused ja vastused
K: Mis on amülaas?
V: Amülaas on ensüüm, mis lagundab tärklise suhkruks, mida keha saab kasutada.
K: Mis on alfa-amülaasi ülesanne?
V: Alfa-amülaas on peamine seedeensüüm, mis lagundab tärkliseahelad väiksemateks kahe kuni kolme glükoosiühikuga tükkideks.
K: Kus leidub organismis alfa-amülaasi?
V: Alfa-amülaasi leidub süljes ja kõhunäärmemahlas ning see toimib seedimise ajal suus ja maos.
K: Milline on alfa-amülaasi optimaalne pH-vahemik?
V: Alfa-amülaasi optimaalne pH-vahemik on 6,7-7,0.
K: Millisteks suhkruteks saab alfa-amülaas tärklist lagundada?
V: Alfa-amülaas võib lagundada tärklist maltoosiks.
K: Mis on gamma-amülaas?
V: Gamma-amülaas on teine amülaasivariant, mille optimaalne pH on kõigist amülaasidest kõige happelisem.
K: Kus organismis töötab gamma-amülaas kõige paremini?
V: Gamma-amülaas toimib kõige paremini maos, mille pH on happeline.
Otsige