Alfa-Amilaza

A. PREZENTARE GENERALA A ENZIMEI:

Amilaza este o enzima ce activeaza hidroliza amidonului in maltoza si dextrine.

Enzimele sunt componente de natura proteica produse de celulele vii care catalizeaza reactii de sinteza si degradare din organismele animale, vegetale si microorganisme. Enzimele, ca toti catalizatorii, nu catalizeaza decat reactii termodinamic posibile, decurgand in sensul stabilirii unui echilibru[2]. Enzimele actioneaza fie in celula vie in care iau nastere, constituind un factor cheie in asigurarea cineticii optime a reactiilor chimice necesare proceselor vitale, fie in afara mediului care le-a creat (cazul enzimelor constituite in secretii sau al celor care actioneaza in vitro).

α-Amilaza, alaturi de β-amilaza, hidrolizeaza legaturile α-1,4-glucozidice. α-Amilaza, cunoscuta si sub denumirea de amilaza dextrinogenica, ptialina, α-1,4-glucon 4-glucanohidroxilaza (E.C. 3.2.1.1.), este o metalproteina care contine calciu in proportie de 1 atom gram/molecula, strans legata de enzima. Prin indepartarea calciului, enzima devine inactiva si instablila la caldura. Calciul nu participa la formarea complexului enzima-substrat, dar mentine molecula de enzima in configuratia optima pentru un maxim de activitate si stabilitate. Enzima are activitate la pH cuprins intre 4,5-7,0 , pH-ul optim depinzand de originea enzimei.

B. CLASIFICAREA E.C.:

O recenta clasificare si nomenclatura a enzimelor se bazeaza pe principiile si regulile stabilite in 1961 de catre Comisia de Enzime a Uniunii Internationale de Biochimie (C.E.-I.U.B) si a Uniunii Internationale de Chimie Pura si Aplicata (I.U.P.A.C.). Astfel, enzimele au fost clasificate in 6 clase (numeroase subclase si sub-subclase) [3].

Potrivit acestei clasificari, α-amilaza este codificata cu E.C. 3.2.1.1. literele E.C. reprezinta o prescurtare de la Enzyme Commission; Prima cifra, 3 face referire la clasa din care face parte enzima, si anume, hidrolaze. Hidrolazele catalizeaza scindarea hidrolitica a substraturilor, determinand desfacerea legaturilor dintre atomii de carbon si alti atomi prin introducerea elementei apei. A doua cifra, 2, reprezinta subclasa din clasa hidrolazelor, unde se gaseste emzima de interes, si anume: glicozidaze. Glicozidazele scindeaza legaturile glicozidice. Cea de-a treia cifra, 1 face referire la sub-subclasa din care face parte enzima si anume: polizaharidaze, iar ultima cifra, 1, este numarul de ordine din sub-subclasa.

Tabel 1. Clasificarea enzimelor

I. Oxido-reductaze

II. Transferaze

III. Hidrolaze

1. Esteraze Reactii: hidrolize de esteri, amide, peptide

2. Glicozidaze Hidrolizeaza legaturi glicozidice

1.Oligozaharidaze

2. Polizaharidaze 1. a-Amilaze 5. Poligalacturonidaze

2. b-Amilaze 6. Chitinaze

3. Cicloamilaze 7. Hialuronidaze

4. Celulaze

3. Amidaze Hidrolizeaza legatura C-N

4. Proteaze Hidrolizeaza legaturi peptidice

5. Purin-desaminaze Amino-purine hidroxi-purine + NH3

6. Nucleaze Hidrolizeaza acizi nucleici

IV. Liaze

V. Izomeraze

VI. Ligaze

C. ROL CATALITIC SI FIZIOLOGIC:

a).Rol catalitic:

α-Amilaza actioneaza asupra amidonului, care reprezinta substratul ei natural. α-Amilaza scindeaza hidrolitic, la intamplare, orice legatura α-1,4-glucozidica, preferandu-le totusi pe cele din interiorul macromoleculelor de amiloza si amilopectina, motiv pentru care li s-a si dat denumirea de endoamilaze.

Sub actiunea lor, amiloza si amilopectina sunt fragmentate la polizaharide cu grad de polimerizare mai mic, numite dextrine. Ea realizeaza o lichefiere a amidonului si o hidroliza prelungita la maltoza si maltotrioze[3]. α-Amilazele nu pot scinda legaturile α-1,6-glucozidice din amilopectina.

b).Rol fiziologic:

S-a demonstrat faptul ca α-amilaza este prezenta in cantitati mai mari in caz de pancreatite acute, oreion, colecistite, calculi biliari si obturatie intestinala[5].

α-Amilaza joaca un rol important si in aparitia placii dentare si a cariilor. Se cunoaste faptul ca aceasta enzima formeaza legaturi cu un grad ridicat de afinitate cu un anumit grup de streptococci orali. Datorita faptului ca α-amilaza este prezenta in smaltul dintilor, duce la formarea legaturilor α-amilaza - bacterie. Acest contact intre legatura α-amilaza – bacterie si dinti poate avea implicatii importante in aparitia placii dentare si a cariilor. Datorita actiunii α-amilazei asupra carbohidratilor care ajung in gura, se realizeaza o hidroliza a acestora, formandu-se acid lactic, care in final duce la demineralizare[10].

De asemenea, α-amilaza reprezinta un agent antiinflamator[12].

Se cunoaste faptul ca α-amilaza este secretata de glandele salivare si de pancreas, insa aceasta mai este eliberata si in limfa si urina atunci cand o persoana prezinta diferite forme de cancer, cum sunt: cel de plamani, ovarian. Majoritatea cancerelor de plamani care produc amilaza s-au dovedit a fi adenocarcinogene[11].

α-Amilazele pot fi de origine animala (amilaza produsa de glanda salivara si pancreas), de origine vegetala (cereale incoltite, in special malt) cu importanta in industria berii, spirtului si panificatiei si de origine microbiana (bacterii, mucegaiuri si mai putin drojdii), cele de origine bacteriana fiind mai stabile la caldura decat cele de origine fungica.

α-Amilaza de origine bacteriana pot fi moderat termostabile (α-amilaze normale)si termostabile. Astfel, α-amilaza din Bacillus subtillis, var. amiloliquefaciens, este moderat termostabila (α-amilaza normala), iar cea din B. Licheniformis este termostabila, suportand temperaturi cu 200C mai mari decat celelalte α-amilaze bacteriene. Firma NOVO comercializeaza preparatul enzimatic termostabil „TermamilR” a carui stabilitate nu este strisct dependenta de Ca2+ si care se utilizeaza la lichefierea amidonului intr-o singura treapta, ce incepe cu temperatura de 1050C iar dupa cateva minute se scade la 95÷1000C, valoare care se mentine cateva ore. Acest procedeu de lichefiere se aplica la obtinerea izosiropului, unde se cere un material de start cu puritate ridicata. α-Amilaze termostabile se mai obtin si din Bacillus coagulans si Bacillus stearothermophilus. Preparatul enzimatic de α-amilaza moderat termostabila (α-amilaza normala) este comercializat de firma NOVO sub denumirea de BAN si se utilizeaza la lichefierea amidonului in 3 trepte, preparatul fiind utilizat in treptele 1 si 3 care se desfasoara la 850C. In etapa 2, amidonul este incalzit la 1400C, pentru o completa gelatinizare.

α-Amilazele de origine fungica (A. oryzae, A. niger) sunt termostabile, avand actiune maltogenica (sunt folosite la zaharificare pentru obtinerea siropului de maltoza). Astfel, preparatul FurgamilR (NOVO) are actiune mai buna decat α-amilaza bacteriana (BAN), in sensul ca prin degradarea amidonului se obtine o cantitate mai mare de maltoza. Fungamilul se utilizeaza si impreuna cu amiloglucozidaza (AMG) pentru obtinerea de siropuri dulci fermentescibile.