Amyláza — definícia, typy (alfa/gama) a úloha pri trávení škrobu
Amyláza — objavte rozdiel medzi alfa a gama amylázou, ich úlohu pri trávení škrobu v slinách, pankrease a žalúdku a vplyv na tráviace zdravie.
Amyláza je enzým, ktorý štiepi škrob a ďalšie polysacharidy na jednoduchšie cukry, ktoré telo môže využiť ako zdroj energie. Pojem „amyláza“ v skutočnosti zahŕňa niekoľko typov enzýmov s rôznymi mechanizmami účinku a optimálnymi pracovnými podmienkami. V prírode sa amylázy vyskytujú u živočíchov, rastlín, húb a mikroorganizmov.
Hlavné typy amyláz a ich vlastnosti
- Alfa-amyláza – je to endoamyláza, ktorá náhodne štiepi vnútorné α-1,4 glykosidické väzby v reťazcoch škrobu a glykozidov. Výsledkom sú kratšie reťazce, predovšetkým maltóza, maltotrióza a limitné dextríny. U ľudí sú dôležité dve formy alfa-amylázy: slinná a pankreatická. Jej optimálne pH je približne 6,7–7,0, preto je aktívna hlavne v ústach a v prostredí tenkého čreva (po aktivácii pankreatickej šťavy). Slinná alfa-amyláza začína trávenie škrobu už v ústach; po prehĺtaní jej činnosť v žalúdku klesá s poklesom pH a pôsobením pepsínu.
- Beta-amyláza – je to exoamyláza bežná v rastlinách a niektorých baktériách. Postupne odštiepí maltózové jednotky z neredukujúcich koncov polysacharidového reťazca. Beta-amyláza nie je u ľudí hlavným tráviacim enzýmom škrobu, ale v rastlinnom materiáli hrá dôležitú úlohu pri mobilizácii zásobného škrobu.
- Gama-amyláza (glukoamyláza) – tiež exoamyláza, schopná hydrolyzovať aj väzby α-1,6 a α-1,4, čím postupne uvoľňuje glukózu jednotku po jednotke. Mnohé glukoamylázy z mikroorganizmov či húb majú optimálne pH v kyslom rozmedzí (napríklad okolo pH 3) a sú preto aktívne pri nízkych pH. V ľudskom tráviacom systéme sa konečné rozkladanie maltózy a oligosacharidov na glukózu vykonáva hlavne pomocou enzymatických komplexov v štetinovitých hranách čreva (brush-border enzýmy), ktoré majú vlastnosti podobné glukoamyláze, ale pôsobia pri neutrálnom až mierne zásaditom pH.
Kde a ako amyláza pôsobí pri trávení
- V ústach: slinná alfa-amyláza začína rozklad škrobu už pri žuvaní, čo uľahčuje následné trávenie a ovplyvňuje chuť pokrmov.
- V žalúdku: nízke pH väčšinou inaktivuje veľkú časť slinnej amylázy; niektoré mikrobiálne glukoamylázy sú kyselinám odolné, avšak u človeka sa hlavné dokončenie trávenia škrobu odohráva ďalej v tenkom čreve.
- V tenkom čreve: pankreatická alfa-amyláza pokračuje v štiepení škrobu na maltozóny a kratšie oligosacharidy. Na epitelových bunkách tenkého čreva potom štetinovité enzýmy (maltáza, glukoamyláza, isomaltáza) rozkladajú tieto produkty až na glukózu, ktorá je vstrebávateľná.
Biologický a klinický význam
- Amylázy sú nevyhnutné pre využitie škrobu a komplexných sacharidov v strave.
- Množstvo amylázy v krvi alebo v moči sa používa v medicíne: najmä hladina pankreatickej amylázy stúpa pri zápale pankreasu (akútna pankreatitída). Vyšetrenie sérových enzýmov (amyláza, lipáza) pomáha pri diagnostike ochorení pankreasu.
- Genetické rozdiely: počet kópií génu pre slinnú amylázu (AMY1) sa líši medzi populáciami a môže ovplyvniť schopnosť rýchlejšie štiepiť škrob a zmeny v zložení mikrobioty.
Praktické a priemyselné využitie
- Potravinárstvo: amylázy sa používajú pri pekárenskom procese (štiepenie škrobu na jednoduchšie cukry podporuje kvasenie), v pivovarníctve a pri výrobe glukózových sirupov.
- Priemyselné aplikácie: amylázy sú súčasťou pracích prostriedkov na odstraňovanie škrobových škvŕn; tiež sa využívajú v biotechnologických procesoch.
Ďalšie poznámky
Aj keď sa v popularizovaných textoch často rozlišujú len alfa- a gama-amyláza, biologicky existuje viac foriem s rôznymi mechanizmami (endo- vs. exo-činnosťou) a rozličnými optimami pH a teploty. Pre ľudské trávenie je najdôležitejšia alfa-amyláza (sliny a pankreas) a následná aktivita štetinovitých glukoamyláz v tenkom čreve, ktoré zabezpečia konečný vznik glukózy vstrebateľnej do krvi.
Vývoj človeka
Prví ľudia zrejme nemali slinnú amylázu. Najbližší evoluční príbuzní človeka, šimpanzy a bonobo, majú buď jednu, alebo žiadnu kópiu génu pre produkciu slinnej amylázy. Duplikácia génu AMY1 viedla k produkcii amylázy v slinách. Rovnaká udalosť sa nezávisle od toho vyskytla aj u hlodavcov. To poukazuje na význam slinnej amylázy u organizmov, ktoré konzumujú relatívne veľké množstvo škrobu.
Sacharidy sú zdrojom energie. Po poľnohospodárskej revolúcii sa ľudská strava začala viac spoliehať na domestikáciu rastlín a zvierat namiesto lovu a zberu. Tento posun znamenal začiatok stravy pozostávajúcej zo 49 % sacharidov v porovnaní s predchádzajúcimi 35 % pozorovanými u paleolitických ľudí. Základom ľudskej stravy sa tak stal škrob. Ľudia, ktorí obsahovali amylázu v slinách, by profitovali zo zvýšenej schopnosti tráviť škrob efektívnejšie a vo väčšom množstve.
Nie všetci ľudia majú rovnaký počet kópií génu AMY1. Populácie, ktoré sú závislé na sacharidoch, majú vyšší počet kópií AMY1 ako populácie, ktoré jedia málo škrobu. Počet kópií génu AMY1 u ľudí sa môže pohybovať od šiestich kópií u poľnohospodárskych skupín, ako sú Európania a Japonci (dve populácie s vysokým obsahom škrobu), až po iba 2 - 3 kópie u lovecko-zberačských spoločností, ako sú Biaka, Datogovia a Jakuti.
Korelácia medzi spotrebou škrobu a počtom kópií AMY1 naznačuje, že viac kópií AMY1 v populáciách s vysokým obsahom škrobu je spôsobené prirodzeným výberom. Je to priaznivý fenotyp pre týchto jedincov. Preto je pravdepodobné, že väčší počet kópií AMY1 v populácii s vysokým obsahom škrobu zvyšuje kondíciu a produkuje zdravšie a zdatnejšie potomstvo. Geograficky blízke populácie s rôznymi stravovacími návykmi majú rôzny počet kópií génu AMY1. To poskytuje silný dôkaz, že na tento gén pôsobil prirodzený výber.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to amyláza?
Odpoveď: Amyláza je enzým, ktorý štiepi škrob na cukry, ktoré môže telo využiť.
Otázka: Aká je funkcia alfa-amylázy?
Odpoveď: Alfa-amyláza je hlavný tráviaci enzým, ktorý štiepi reťazce škrobu na menšie kúsky s dvoma až tromi jednotkami glukózy.
Otázka: Kde sa alfa-amyláza v tele nachádza?
Odpoveď: Alfa-amyláza sa nachádza v slinách a pankreatickej šťave a počas trávenia pôsobí v ústach a žalúdku.
Otázka: Aký je optimálny rozsah pH pre alfa-amylázu?
Odpoveď: Optimálny rozsah pH pre alfa-amylázu je 6,7 - 7,0.
Otázka: Na aký typ cukrov môže alfa-amyláza rozložiť škrob?
Odpoveď: Alfa-amyláza dokáže rozložiť škrob na maltózu.
Otázka: Čo je gama-amyláza?
Odpoveď: Gama-amyláza je ďalší variant amylázy, ktorá má zo všetkých amyláz najkyslejšie optimálne pH.
Otázka: Kde v tele gama-amyláza najlepšie pôsobí?
Odpoveď: Gama-amyláza najlepšie pôsobí v žalúdku, ktorý má kyslé pH.
Prehľadať