Амилаза — фермент расщепления крахмала¶
Амилаза — это группа ферментов (белков-катализаторов), которые расщепляют сложные углеводы, прежде всего крахмал и гликоген, до более простых сахаров, таких как мальтоза и глюкоза. Амилаза входит в класс гидролаз и катализирует гидролитическое расщепление α-1,4-гликозидных связей в полисахаридах. Фермент вырабатывается многими живыми организмами — от бактерий и грибов до растений и животных, включая человека.
¶Роль в пищеварении
У человека основная часть амилазы вырабатывается поджелудочной железой и слюнными железами. Слюнная амилаза (птиалин) начинает переваривание крахмала уже в ротовой полости, расщепляя его до мальтодекстринов и мальтозы. Далее, попадая в двенадцатиперстную кишку, пищевой ком смешивается с панкреатическим соком, содержащим панкреатическую амилазу, которая продолжает расщепление углеводов в тонком кишечнике.
Без амилазы организм не мог бы усваивать крахмал — один из основных источников энергии в рационе человека. Крахмал сам по себе слишком крупная молекула, чтобы всасываться через стенку кишечника; амилаза разрезает его на дисахариды, которые затем ферменты кишечной стенки (мальтаза, изомальтаза) превращают в глюкозу.
¶Классификация
Амилазы делятся на три основные группы в зависимости от механизма расщепления связей:
- α-Амилаза (КФ 3.2.1.1) — «внутренняя» эндоамилаза; разрывает связи внутри цепи полисахарида в случайных местах, быстро снижая вязкость раствора и образуя декстрины. Именно этот тип присутствует в слюне и соке поджелудочной железы.
- β-Амилаза (КФ 3.2.1.2) — «концевая» экзоамилаза; отщепляет мальтозу с нередуцирующего конца цепи. Встречается в растениях (прорастающее зерно, картофель, соя), у бактерий и грибов.
- γ-Амилаза (глюкоамилаза, КФ 3.2.1.3) — отщепляет глюкозу с нередуцирующего конца цепи; работает в кислой среде.
Также выделяют амилоглюкозидазу и циклодекстриноглюкозилтрансферазу, применяемые в промышленности.
¶Характеристики
α-Амилаза человека — водорастворимый белок с молекулярной массой около 56 кДа. Оптимальная температура работы фермента — 37 °C, оптимальный pH — около 6,7 для слюнной и 7,1 для панкреатической амилазы. В присутствии ионов хлора (Cl⁻) активность фермента значительно повышается. Кальций входит в структуру молекулы и необходим для её стабильности.
При нагревании выше 60–70 °C амилаза необратимо денатурирует и теряет активность — именно поэтому слюна на горячей пище почти не работает, а варёный крахмал переваривается легче сырого.
¶Измерение активности в медицине
Активность амилазы в крови и моче — распространённый лабораторный показатель. В норме концентрация амилазы в сыворотке крови составляет около 28–100 Ед/л (значения варьируют в зависимости от лаборатории и метода).
Повышение уровня амилазы (гиперамилаземия) наблюдается при:
- остром панкреатите — уровень может возрастать в 6–10 раз;
- воспалении слюнных желез (паротите, «свинке»);
- прободении язвы желудка или двенадцатиперстной кишки;
- кишечной непроходимости;
- почечной недостаточности;
- приёме ряда лекарств (мочегонные, опиаты).
Понижение активности (гипоамилаземия) характерно для тяжёлого панкреатита с некрозом ткани поджелудочной железы, муковисцидоза, гепатита, а также после панкреатэктомии.
Для дифференциальной диагностики используют изоферменный анализ: определяют соотношение слюнной (S-) и панкреатической (P-) изоамилазы.
¶Применение в промышленности
Амилаза широко используется в пищевой промышленности:
- Хлебопечение — добавление амилазы улучшает тесто, увеличивает объём хлеба и продлевает срок хранения.
- Пивоварение — при солодовании зерна амилаза переводит крахмал в сбраживаемые сахара.
- Крахмальная промышленность — гидролиз крахмала с получением сиропов (мальтозного, глюкозного).
- Текстильная промышленность — удаление крахмального клея с тканей (десикация).
- Производство моющих средств — амилаза входит в состав порошков для разложения пищевых пятен.
Промышленные амилазы получают преимущественно из бактерий (Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis) и грибов (Aspergillus niger) методом ферментации.
¶Амилаза в других организмах
У растений амилаза играет ключевую роль при прорастании семян: запасной крахмал эндосперма расщепляется до сахаров, которые питают росток. У насекомых и других беспозвоночных амилаза участвует в переваривании растительной пищи. У бактерий и дрожжей амилаза позволяет использовать крахмал как источник углерода.
¶История
Свойства слюны, растворяющей крахмал, были впервые описаны в 1824 году французским химиком Анселмом Пайеном. В 1833 году Эрнестом Шарлем Франсуа Пельтье и Жаном Жаком Пёрсеном из проросшего ячменя был выделен фермент, названный диастазой (впоследствии — β-амилаза). Термин «амилаза» был предложен в 1860-х годах. В 1900-х годах были разделены слюнная и панкреатическая формы фермента.
¶Источники
- Нельсон Д., Кокс М. «Принципы биохимии Ленингера»
- Ленингер А. «Биохимия»
- Фримен С. «Биохимия с основами молекулярной биологии»
- Справочник по клинической лабораторной диагностике
