ALFA AMILASA: CARACTERÍSTIQUES, ESTRUCTURA, FUNCIONS - BIOLOGIA - 2025

La alfa amilasa (α-amilasa) és un enzim amilolítica de el grup de les endo amilases que s'encarrega de la hidròlisi dels enllaços α-1,4 entre els residus de glucosa que conformen diferents tipus de carbohidrats en la natura.

Sistemàticament coneguda com sistemàticament coneguda com α-1,4-glucans 4-glucanohidrolas té una àmplia distribució, ja que es troba en animals, plantes i microorganismes. En els humans, per exemple, les amilases presents a la saliva i les secretades pel pàncrees són de tipus α-amilases.

Estructura de l'domini C-terminal de l'enzim alfa amilasa animal (Font: Jawahar Swaminathan and MSD staff at the European Bioinformatics Institute via Wikimedia Commons)

Kuhn, l'any 1925, va ser el primer a encunyar el terme "α-amilasa" basant-se en el fet que els productes de la hidròlisi que catalitzen aquests enzims posseeixen configuració α. Més tard, el 1968 es va determinar que aquestes actuen preferentment sobre substrats de configuració estructural lineal i no ramificada.

A l'igual que altres enzims amilolíticas, la α-amilasa s'encarrega de la hidròlisi de l'midó i d'altres molècules relacionades com el glucogen, produint polímers més petits compostos per unitats repetides de glucosa.

A més de les funcions fisiològiques que té aquest enzim en els animals, les plantes i els microorganismes que l'expressen, la α-amilasa, juntament amb les altres classes de amilases existents, representen el 25% dels enzims emprades amb fins industrials i biotecnològics de l' mercat actual.

Moltes espècies de fongs i bacteris són la principal font d'obtenció de les α-amilases que s'empren amb més freqüència en la indústria i l'experimentació científica. Això es deu principalment a la seva versatilitat, la seva fàcil obtenció, el seu senzill maneig i als baixos costos relatius a la seva producció.

Característiques

Les α-amilases que es troben en la naturalesa poden tenir rangs òptims de pH molt diferents per al seu funcionament; per exemple, l'òptim per a les α-amilases animals i vegetals està entre 5.5 i 8.0 unitats de pH, però alguns bacteris i fongs tenen enzims més alcalines i més altres acídiques.

Els enzims presents a la saliva i el pàncrees de mamífers treballen millor a pH propers a 7 (neutres) a més, requereixen ions clorur per assolir la seva màxima activitat enzimàtica i són capaços d'unir-se a ions divalents de calci.

Les dues enzims animals, les salivals i les pancreàtiques, són produïdes en els organismes per mecanismes independents que involucren cèl·lules i glàndules específiques i que probablement no es relacionen amb els enzims presents en el torrent circulatori i altres cavitats corporals.

Tant el pH com la temperatura òptims per al funcionament d'aquests enzims depèn enormement de la fisiologia de l'organisme que es consideri, ja que hi ha microorganismes extremòfils que creixen en condicions molt particulars respecte a aquests i molts altres paràmetres.

Finalment, en termes de la regulació de la seva activitat, una característica compartida entre els enzims del grup de les α-amilases és que aquestes, a l'igual que altres amilases, poden ser inhibides per ions metàl·lics pesants com el mercuri, el coure, la plata i el plom.

estructura

La α-amilasa és un enzim multidomini que, en animals i plantes, té un pes molecular aproximat de 50 kDa i diferents autors concorden que els enzims pertanyents a aquesta família de glicohidrolasas són enzims amb més de deu dominis estructurals.

El domini central o domini catalític és molt conservat i es coneix com el domini A, que consisteix en un plec simètric de 8 làmines β-plegades arreglades en forma de «barril» que estan envoltades per 8 hèlixs alfa, de manera que també es pot trobar en la literatura com (β / α) 8 o barril tipus "TIM".

És important assenyalar que en l'extrem C-terminal de les làmines β de l'domini A es troben els residus aminoacídics conservats que estan implicats en la catàlisi i en la unió de l'substrat i que aquest domini se situa en la regió N-terminal de la proteïna.

Un altre dels dominis més estudiats d'aquests enzims és l'anomenat domini B, que sobresurt entre la làmina β-plegada i l'hèlix alfa número 3 de l'domini A. Aquest juga un paper fonamental en la unió de l'substrat i de calci divalent.

Dominis addicionals han estat descrits per enzims α-amilases, com els dominis C, D, F, G, H i I, que es localitzen al davant o darrere de l'domini A i les funcions no es coneixen amb exactitud i depenen de l'organisme que s'estudia.

α-amilases de microorganismes

El pes molecular de les α-amilases depèn, així com altres de les seves característiques bioquímiques i estructurals, de l'organisme que s'estudiï. Així doncs, les α-amilases de molts fongs i bacteris tenen pesos tan baixos com 10 kDa i tan alts com 210 kDa.

L'alt pes molecular d'algunes d'aquestes enzims microbianes sovint es relaciona amb la presència de glicosilaciones, encara que la glicosilació de proteïnes en bacteris és bastant rara.

funcions

En els animals, les α-amilases són les responsables dels primers passos en el metabolisme de l'midó i el glucogen, ja que s'encarreguen de la seva hidròlisi a fragments més petits. Els òrgans de sistema gastrointestinal encarregats de la seva producció en els mamífers són el pàncrees i les glàndules salivals.

A més del seu evident funció metabòlica, la producció de α-amilases produïdes per les glàndules salivals de molts mamífers, activada per acció de la norepinefrina, és considerada per molts autors com un important marcador «psicobiològic» d'estrès en el sistema nerviós central.

També té funcions secundàries en la salut bucal, ja que la seva activitat funciona en l'eliminació de bacteris bucals i en la prevenció de la seva adhesió a les superfícies orals.

Funció principal en les plantes

En les plantes, les α-amilases juguen un paper primordial en la germinació de les llavors, ja que són els enzims que hidrolitzen el midó present en el endosperma que nodreix l'embrió al seu interior, procés controlat essencialment per la giberelina, un fitohormona.

aplicacions Industrials

Els enzims pertanyents a la família de les α-amilases tenen múltiples aplicacions en molts contextos diferents: industrials, científics i biotecnològics, etc.

A les grans indústries de processament de midó, les α-amilases són popularment emprades per a la producció de glucosa i fructosa, així com per a la producció de pa amb textures millorades i amb major capacitat de levado.

En l'àmbit biotecnològic, molt interès existeix respecte a la millora dels enzims emprades comercialment, en nom de millorar la seva estabilitat i rendiment en diferents condicions.

referències

1. Aiyer, PV (2005). Amylases and their applications. African Journal of Biotechnology, 4 (13), 1525-1529.
2. Bernfeld, P. (1960). Amylases, a and B. In Enzymes of Carbohydrate Metabolism (Vol. I, pàg. 149-158).
3. Granger, DA, Kivlighan, KT, el, M., Gordis, EB, & Stroud, LR (2007). Salivary a-amylase in Biobehavioral Research. Recent Developments and Applications. Ann. NY Acad. Sci., 1098, 122-144.
4. Monteiro, P., & Oliveira, P. (2010). Application of Microbial a-amylase in Industry- A review. Brazilian Journal of Microbiology, 41, 850-861.
5. Reddy, NS, Nimmagadda, A., & Rao, KRSS (2003). An overview of the microbial α-amylase family. African Journal of Biotechnology, 2 (12), 645-648.
6. Salt, W., & Schenker, S. (1976). Amylase- Its clinical significance: a Review of the Literature. Medicine, 55 (4), 269-289.
7. Svensson, B., & Macgregor, EA (2001). Relationship of sequence and structure to specificity in the a-amylase family of enzymes. Biochimica et Biophysica Acta, 1546, 1-20.
8. Thoma, JA, Spradlin, JE, & Dygert, S. (1925). Plant and Animal Amylases. Ann. Chem., 1, 115-189.