Теоретичні відомості про амілазу

Амілаза (діастаза) - фермент, що гідролітично розщеплює крохмаль і глікоген з утворення декстринів, мальтози и глюкози.

В рослинах амілаза сприяє перетворенню запасного крохмалю в розчинні цукри.
У тварин амілаза, якої найбільше виявлено в соку підшлункової залозі та слині, в основному активує розщеплення крохмалю при травленні.
Класифікація
За субстратної специфічності амілази класифікують на альфа-, бета-і гамма-амілазу.

α-Амілаза
α-Амілаза (КФ 3.2.1.1; 1,4-α-D-глюкан-глюканогідролаза; глікогеназа) є кальцій-залежним ферментом. До цього типу належать амілаза слинних залоз і амілаза підшлункової залози. Вона здатна гідролізувати полісахаридний ланцюг крохмалю та інших довголанцюгових вуглеводів в будь-якому місці. Таким чином, процес гідролізу прискорюється і призводить до утворення олігосахаридів різної довжини. У тварин α-амілаза є основним травним ферментом. Активність α-амілази оптимальна при нейтральній pH 6,7-7,0. Фермент виявлений також у рослин (наприклад, у вівсі), в грибах (в аскоміцетів та базидіоміцетів) і бактеріях (Bacillus).

β-Амілаза
β-Амілаза (КФ 3.2.1.2; 1,4-α-D-глюкан-мальтогідролаза) присутній у бактерій, грибів і рослин, але відсутній у тварин. Вона відщеплює другу з кінця α-1,4-Глікозидний зв'язок, утворюючи, таким чином, дисахарид мальтозу. При дозріванні фруктів β-амілаза розщеплює плодовий крохмаль на цукру, що призводить до солодкого смаку зрілих плодів. У насінні β-амілаза активна на стадії попередньої проростання, тоді як α-амілаза важлива при безпосередньо проростанні насіння.
β-Амілаза пшениці є ключовим компонентом при утворенні солоду. Бактеріальна β-амілаза бере участь в розкладанні позаклітинного крохмалю.

γ-Амілаза
γ-Амілаза (КФ 3.2.1.3; глюкан-1,4-α-глюкозидази; амілоглюкозідаза; екзо-1,4-α-глюкозадаза; глюкоамилаза; лізосомальних α-глюкозидази; 1,4-α-D-глікани-глюкогідролаза) відщеплює останню α-1,4-Глікозидний зв'язок, приводячи до утворення глюкози. Крім цього, γ-амілаза здатна гідролізувати α-1,6-Глікозидний зв'язок. На відміну від інших амілаз γ-амілаза найбільш активна в кислих умовах при pH 3.

Застосування
При приготуванні дріжджового тіста дріжджі розкладають крохмаль з допомогою амілази до ди - і трисахаридів, які потім використовуються в життєдіяльності, утворюючи в результаті спирт, вуглекислий газ (CO2) та інші метаболіти, які надають хлібу специфічний смак і «піднімають» тісто. Однак, це тривалий процес, тому в сучасних технологіях амілаза використовується як один із важливих складових спеціальної добавки, що прискорює процес бродіння. Бактеріальна амілаза використовується в пральних порошках для розкладання крохмалю, присутнього в білизні.
У харчовій промисловості зареєстрована в якості харчової добавки E1100 як поліпшувач борошна та хліба.

Амілаза в людському організмі

Найбільш інформативно і достовірно підвищення активності А. в крові при захворюваннях підшлункової залози, що відбувається за рахунок збільшення активності панкреатичного ізоферменту α-амілази. Активність А. в крові та сечі різко зростає при гострому панкреатиті (у перші три доби від початку захворювання активність ферменту може збільшуватися на 90% і більше) і раку підшлункової залози. Збільшення активності А. в крові відзначають також при вірусному гепатиті, ураженні слинних залоз, ниркової недостатності, лікуванні кортикостероїдами, саліцилатами, антибіотиками тетрациклінового ряду, фуросемідом, гістаміном. У людини α-амілаза є основним травним ферментом. Амілаза забезпечує переварювання вуглеводів їжі, розщеплюючи їх і перетворюючи в глюкозу. Завдяки цьому ж ферменту глюкоза засвоюється організмом.
Амілаза слинних залоз починає цей процес і може фактично зробити переварювання значної частини крохмалю до надхоження його в тонку кишку і контакту з панкреатичної амілазою.
Основне перетравлювання вуглеводів відбувається в тонкому кишечнику, де для цього є всі необхідні умови: слаболужне середовище та ферменти, каталізуючі розпад глікозидних зв'язків у вуглеводах. Розрізняють два основних типи (ізоферменту) амілази: панкреатичну амілазу (виробляється в підшлунковій залозі) і амілазу слини.
Альфа-амілаза слинних залоз (птіалін) і панкреатична амілаза, що виділяється підшлункової залозою в просвіт дванадцятипалої кишки, поетапно здійснюється розщеплення високомолекулярних вуглеводів до простих цукрів.Амілаза шлунка має другорядне значення по відношенню до амілаза слинних залоз і підшлункової залози.Значно нижчою амілазною активністю володіють також такі органи як яєчники, фаллопієві труби, тонкий і товстий кишечник, печінка.
Біохімія і фізіологічна активність Причини і наслідки дефіциту (надлишку) Хвороби і стану систем організму, на які впливає Особливі вказівки, примітки
Активність α-амілази оптимальним на при нейтральній pH = 6,7-7,0. Активність амілази пригнічується кислим середовищем, створюваної шлунковим соком.
Велика частина панкреатичної амілази розщеплюється в нижній частині кишкового тракту трипсином, невеликих велику кількість потрапляє в кров.
З організму амілазу виводять нирки разом з сечею.
Ознакою дефіциту амілази в ШКТ може бути її підвищений вміст у крові при:
- Гострому або хронічному панкреатиті;
- Кісті підшлункової залози;
- Камені, пухлини в протоці підшлункової залози;
- Раку підшлункової залози;
- Епідемічному паротиті;
- Гострому перитоніті;
- Цукровому діабеті;
- Захворюваннях жовчних шляхів (холецистит);
- Ниркової недостатності;
- Непрохідності кишечника;
- Ектопічної вагітності;
- Мікроамілаземіі;
- Вірусних інфекціях;
- Раку яєчників;
- Раку легенів;
- Хронічному алкоголізмі;
- Отруєння опіатами.
Ознакою дефіциту амілази в ШКТ може також бути її знижений вміст у крові при:
- Недостатності підшлункової залози;
- Некрозі клітин підшлункової залози;
- Муковісцидозі;
- Ураженнях печінки;
- Панкреатектомії;
- Токсикозі вагітних.
- Недостатність функції підшлункової залози;
- Недостатність травлення;
- Операції на підшлунковій залозі, кишечнику, печінки і шлунку.
Визначення рівня амілази в крові та сечі застосовується при діагностиці захворювань-ний підшлункової залози, слинних залоз, причин болю в животі.
Альфа-амілаза є кальцій-залежним ферментом, так як її діяльність активується іоном кальцію.

Вплив на рН середовища

Активність ферментів досить чутлива до кислотності середовищ. Більшість ферментів активна, тобто виявляє оптимальну активність у досить вузьких межах концентрації водневих іонів (рН). Для кожного ферменту характерний свій рН, при якому активність його максимальна. Зниження або підвищення рН відносно оптимального зумовлює зниження активності ферменту Залежно від рН середовища активний центр ферменту може бути в різній мірі іонізований, що впливає на формування активного фермент – субстратного комплексу, а також на іонізацію субстрату і кофакторів, що також має значення для каталітичної дії ферменту.

Оптимальні умови дії α- і β-амілаз різні. β-амілаза найактивніша при рН середовища 4,5 – 4,8 і температурі 49 – 54 ° С. При температурі 70 ° С вона інактивується. Для α-амілази оптимальним є рН середовища є 5,6 – 6,3, а температура 58 – 65 ° С. Інактивується α-амілаза при температурі 80 - 85° С. Проте є дані, що інактивація α-амілази відбувається при температурі 95 °С. Порівняно з β-амілазою α-амілаза більш термолабільна, але чутлива до зниження рН середовища. При рН 3,3- 4,0 α-амілаза інактивується. При зниження рН середовища знижується температурний оптимум і температура активації амілаз. Залежно від кислотності середовища температура інактивації коливається для β-амілази в межах 60 – 84, α-амілази – 70-95 °С.

Хід роботи

У три пробірки піпеткою вносять 20 мл 1%-го розчину крохмалю. У першій розчин крохмалю з pH=2, у другій – pH=4.7, у третій – pH=11. Реакція гідролізу крохмалю до декстринів відбувається при оптимальній температурі 37 градусів. Тому усі три пробірки ставляться у термостат на 15 хвилин. У кожну з пробірок по черзі піпеткою вносять по 10 мл розчину амілази (1:1000). За початок реакції беруть час, коли з піпетки виллється половина вмісту. Через кожну хвилину(або частіше) після початку реакції скляною паличкою відбирають краплину рідини і на білій порцеляновій пластинці з’єднують її з раніше нанесеною краплиною робочого розчину йоду.