آمیلازها

نشاسته و گلیکوژن، پلی ساکاریدهای مهم ذخیره ای هستند که به ترتیب در گیاهان و جانوران مجود دارند. این مواد به وسیله ی آمیلازها هضم و قابلیت جذب پیدا می کنند. نشاسته قسمت بزرگی از غذای گیاه خواران را تشکیل داده و در گیاهان عالی ساخته می شود. این ماده در بذر، غده و برخی از قسمت های هوایی گیاهان وجود دارد. این ماده یک پلی ساکارید ناهمگون است که از دو ترکیب آمیلوپکتین و آمیلوز ساخته شده است. آمیلوپکتین یک پلیمر شاخه دار است که در محل اتصال شاخه ها، دارای پیوندهای آلفا 1 و 6 است در حالی که آمیلوز، یک مولکول خطی ساده با پیوندهای آلفا 1 و 4 است.

جانوران برای استفاده از نشاسته، به آمیلازهای گوارشی وابسته هستند. آمیلازها به دو گروه عمده تقسیم می شوند:

اندوآمیلازها: آنزیم هایی هستند که به طور تصادفی روی اتصالات آلفا 1 و 4 عمل می کنند و در اثر عمل آنها اتصالات آلفا 1 و 6 که نقاط انشعابی آمیلوپکتین و گلیکوژن می باشند، دست نخورده باقی می مانند، بنابراین آلفا آمیلاز در این گروه قرار می گیرند.

اگزوآمیلازها: آنزیم هایی هستند که فقط از قسمت غیر احیاء مولکول، به صورت یک در میان، هیدرولیز کرده و در نهایت، مالتوز به دست می آید .

یاماموتو (1988) در بررسی های بعدی، آمیلازها را به طور عمومی در چهار دسته گروه بندی نموده است: آلفا-آمیلازها، بتا-آمیلازها، گلوکوآمیلازها و ایزوآمیلازها. آلفا-آمیلازها، آمیلوز یا گلیکوژین را به طورغالب به صورت (اندو) می شکنند و یک مخلوطی از الیگوساکاریدها و دکسترین های حد واسط را آزاد می کنند. ایزوآمیلازها، گلوکوآمیلازها و گلوکوزیدازها، الیگوساکاریدهای کوچک را تبدیل به مالتوز و گلوکوز می نمایند. در سیستم گوارش جانوران، آلفا-آمیلاز، نشاسته یا گلیکوژن را مورد حمله قرار می دهد. اگرچه اغلب آلفا آمیلازها به عنوان اندوآمیلاز شناخته شده اند اما برخی نیز به عنوان اگزوآمیلاز معرفی شده اند. بتاآمیلازها، آمیلوز و گلیکوژن را به طور منحصر به فرد به صورت (اگزو) می شکنند که حاصل این عمل، مالتوز تیپ (بتا) می باشد. بتاآمیلاز، اولین بار در گیاهان پیدا شده و تا کنون در باکتری ها و قارچ ها نیز گزارش شده است .

گلوکوآمیلاز، یک آنزیم هیدرولیزکننده ی خارجی است که به طور پی در پی، واحدهای گلوکوز را از انتهای non-reducing نشاسته و گلیکوژین آزاد می نماید. گلوکوآمیلاز، همچنین آمیلوگلوکوزیداز نامیده می شود. این آنزیم، نشاسته ی شکسته شده و گلیکوژن را به مالتوز تیپ (بتا) تبدیل می نماید. آلفا گلوکوزیداز، به واسطه ی تولید گلوکوز تیپ (آلفا) و عدم توانایی آن در شکستن آمیلوز شکسته شده یا گلیکوژن، از گلوکوآمیلازها شناخته می شود.

ایزوآمیلازها، آنزیم های بدون شاخه ای هستند که اتصالات آلفا 1 به 6 را به خصوص در آلفا گلوکان نظیر نشاسته، آمیلوپکتین، گلیکوژن و ترکیباتی که دارای اتصالات آلفا 1 به 4 و آلفا 1 به 6 گلوکوزید هستند را هیدرولیز می نمایند. آلفاآمیلازها، تنها گروهی از آنزیم ها هستند که در حشرات یافت می شوند و روی اتصالات آلفا 1 و 4 نشاسته و گلیکوژن عمل کرده و آنها را می شکنند. آلفاآمیلازها شامل گروهی از اندوآمیلازها نی باشند که پیوند α-D-(1,4)-glucan را در ترکیبات نشاسته ای ، گلیکوژنی و سایر کربوهیدرات های وابسته هیدرولیز می کنند. این آنزیم ها نقش محوری در متابویسم کربوهیدرات در جانوران، گیاهان و میکروارگانیسم ها بر عهده دارند. به خاطر گسترش وسیع در تمامی اشکال حیات، آلفاآمیلازها توالی اسیدآمینه ای وسیعی دارند. بسیاری از حشرات، خصوصا آنهایی که روی فراورده های غلات زندگی می کنند، برای زنده ماندن به آمیلازهایشان وابسته اند.

آلفاآمیلازها جزء گلیکوزیدها هستند. گلیکوزیدها را به عنوان هیدرولیز کننده ی پیوندهای –O گلیکوزیل می شناسند. آلفاآمیلازها، پلی ساکاریدهایی را که دارای 3 یا بیشتر از 3 واحد D-Glocose متصل به آلفا 1 و 4 هستند (مانند نشاسته و گلیکوژن)، هیدرولیز می کنند و محل پیوند مورد حمله به صورت تصادفی انتخاب می شود. آلفاآمیلازها عضو مهمی از یک مجموعه ی آنزیم های گوارشی است که به ماکرومولکول ها حمله می کند. این آنزیم، نشاسته را به مالتوز تبدیل می کند که بعدا توسط یک آلفا-گلوکوزیداز، هیدرولیز شده و به گلوکوز تبدیل می شود. ایزوزایم های آمیلاز در بزاق جانوران عالی و همچنین بافت های بدن حشرات وجود دارند که می توان آنها را توسط تکنیک الکتروفورز ژل پلی اکریل آمید، جداسازی و بررسی کرد و یا توسط تکنیک های دیگری مانند HPLC مطالعه نمود. در حشرات، اولین با آلفاآمیلاز سوسک سیاه آرد (Tenebrio molitoor)، بررسی شد و ویژگی های آن مورد مطالعه قرار گرفت و نیز اولین آلفاآمیلازی که ساختمان سه بعدی آن مشاهده شد، مربوط به این حشره است .