هضم کربوهیدرات­ها

هضم کربوهیدرات­ها

نشاسته و گلیکوژن، پلی­ ساکاریدهای اصلی ذخیره­ای گیاهان و حشرات، به ترتیب توسط آمیلازهایی که پیوندهای گلیکوزیدی آلفا 1 و 4 را هیدرولیز می­کنند، هضم می­شوند. در اینجا ممکن است آمیلازهای داخلی و خارجی وجود داشته باشند که بصورت داخلی و انتهایی به نشاسته حمله کنند. دی­ ساکاریدهای عادی نظیر ساکروز و مالتوز دارای واحدهای گلوکزی هستند که توسط پیوند آلفا به قند دیگری تبدیل می­شوند.

کربوهیدراز­ها

این آنزیم­ها به وسیله غدد­بزاقی یا اپی­تلیوم روده میانی ترشح می­شوند. رژیم غذایی نشاسته و ترکیبات کربوهیدراتی به جز سلولز که اکثر حشرات نمی­توانند آن را هضم کنند توسط حشرات گیاهخوار بلعیده می­شود. گلیکوژن نیز که یک ترکیب کربوهیدراتی است به وسیله حشرات گوشتخوار مورد تغذیه قرار می­گیرد. معمول­ترین آنزیم هضم کننده در حشرات آلفا­آمیلاز است که روی نشاسته و گلیکوژن اثر می­گذارد.

کربوهیدرازها بر اساس سوبستراهای اختصاصی­شان رده­بندی می­گردند و با این توصیف به دو گروه اصلی تقسیم می شوند:

دزپلی­مراز

آنزیم­هایی که باعث شکست باندهای داخلی در پلی­ساکاریدها می­شوند و بر اساس سوبستراهایشان خوانده می­شوند مانند آمیلاز، سلولاز، پکتیناز، و کیتیناز.

گلیکوزیداز

شامل آنزیم­هایی می­باشد که الیگوساکاریدها و دی­ساکاریدها را هیدرولیز می­ کنند. گلیکوزیدازها معمولاً بر اساس مونوساکاریدها نام­گذاری می­شوند. بنابراین گلوکز حاصل از عمل آنـزیم و شکست باندهای آن­ها از ناحیه آلفا یا بتاگلوکوزید حاصل می­گردد. یک حشره معمولاً تنها تعداد کمی از این آنزیم­های هضم کربوهیدراتی را دارد که بسته به غذایی که می­خورد فرق می­کند.

آلفا­آمیلاز

آمیلاز­ها گروهی از آنزیم­های کلیدی هضم و متابولسم کربوهیدرات در حشرات می­باشند
. آلفا­آمیلاز (α-1,4-glucanohydrolases, E C 3.2.1.1) در برگیرنده­ی خانواده­ای از آندوآمیلازها هستند که هیدرولیز پیوند α-D-(1,4)glucan را در ترکیبات نشاسته­ای، گلیکوژن و سایر کربوهیدرات­های وابسته انجام می­دهند. این آنزیم­ها نقش محوری در متابولسم کربوهیدرات­ها در جانوران گیاهان و میکروارگانیسم­های با رژیم غذایی غنی از نشاسته دارند و بقای این موجودات وابسته به این آنزیم می­باشد. این آنزیم­ها از بزرگ­ترین خانواده­های آنزیمی گروه گلایکوزیل هیدرولازها هستند که بر مبنای توالی­شان طبقه­بندی شده­اند. آلفا­آمیلاز نشاسته را به مالتوز تبدیل می­کند که بعد توسط آلفاگلوکوزیداز به گلوکز تبدیل می­شود. در حشرات فقط آلفا­آمیلاز وجود داشته و وظیفه هیدرولیز رشته های بلند α-1,4-glucan مثل نشاسته و گلیکوژن را بر عهده دارد.

فعالیت آلفا آمیلاز در حشرات راسته­های مختلف شامل Coleoptera Hymenoptera  ،Diptera  ، Lepidoptera ،  Hemiptera تعیین شده است.

بسیاری از حشرات به ویژه آن­هایی که طی مرحله لاروی و یا حشره کامل خود بر روی فرآورده های غله­ای زندگی می­کنند برای زنده ماندن وابسته به آمیلازهایشان هستند. آمیلازهای حشرات و پستانداران در شکل ساختمان­های نوع اول و سوم خود شباهت­های بسیار زیادی را نـشان می­دهند. تنها آلفا­آمیلاز حشرات که ساختمان سه بُعدی آن مشخص شده است مربوط به گونه Tenebrio molitor می­باشند. شکل سه­بعدی این آنزیم مشابه مدل­های ارائه شده برای آلفا­آمیلاز با منشاء میکروبی، گیاهی و پستانداران می­باشد. زنجیره پلی­پپتیدی این آنزیم از 471 اسیدآمینه، یک یون کلسیم، یک یون کلر و 261 مولکول آب تشکیل شده است.

مقایسه فعالیت آلفا­آمیلاز در روده میانی به ویژه در غدد بزاقی بسیاری از ناجوربالان گیاهخوار نشان دهنده این است که حشرات گیاهخوار برای هضم غذای خود که سرشار از کربوهیدرات می­باشد، در درجه اول وابسته به آلفا­آمیلازهایشان هستند. ویژگی­های این آنزیم و سایر آنریم­های گوارشی بسته به نوع گونه، رژیم غذایی، مرحله نشو و نمایی، شرایط جغرافیایی و غیره متفاوت بوده و به همین دلیل ویژگی­های آن­ها در هر گونه به صورت مجزا مورد بررسی قرار گرفته­است.