Согласно диаграмме роли α-амилазы, β-амилазы и осахаривающей амилазы легко позволить людям ошибочно думать, что роль трех субстратов должна быть крахмалом, декстрином и мальтозой, соответственно, есть дети, которые однажды спросили меня, осахаривающая амилаза не является ферментом мальтозы. Поэтому я считаю необходимым провести небольшой анализ роли этих трех субстратов.

Для того чтобы облегчить понимание роли нескольких типов амилаз, необходимо сначала определить два набора понятий: прямоцепочечный и разветвленный крахмал, а также α-1,4-гликозидные и α-1,6-гликозидные связи.

Существует два типа крахмала: крахмал с прямой цепью и крахмал с разветвленной цепью. Прямоцепочечный амилопектин представляет собой неразветвленную спиралевидную структуру, образованную остатками глюкозы, соединенными только α-1,4-гликозидными связями от головы до хвоста; разветвленно-цепочечный амилопектин образован остатками глюкозы, соединенными α-1,4-гликозидными связями от головы до хвоста в каждой цепи, но α-1,6-гликозидными связями на ветвях.

α-Амилаза и ее роль

α-амилаза, также известная как эндо-амилаза, является металлогидролазой, для проявления активности которой необходимы ионы кальция, связывающиеся с белком фермента, что может быть утрачено при обработке хелатирующим агентом ЭДТА.

α-Амилаза может произвольно гидролизовать α-1,4-гликозидную связь в крахмале, но не может гидролизовать α-1,6-гликозидную связь.

Если субстратом является прямоцепочечный крахмал, то в результате гидролиза образуются глюкоза, мальтоза и мальтотриоза; если действующим субстратом является разветвленный крахмал, то продуктами гидролиза являются глюкоза, мальтоза, мальтотриоза и α-декстрин, содержащий α-1,6-гликозидные связи с более чем тремя остатками глюкозы.

Следует также отметить, что символы α и β в α-амилазе и β-амилазе не указывают на конформационные отношения, а просто пронумерованы.

В природе существуют различные способы получения α-амилазы, например, одним из наиболее распространенных является микробная ферментация. Кроме того, этот фермент может быть получен из растений или животных, и свойства амилазы, полученной разными способами, отличаются. В промышленном производстве, в связи с большим спросом на α-амилазу, ее обычно получают путем ферментации грибов и бактерий. Bacillus subtilis, Bacillus sphaericus и Streptomyces sphaericus могут производить α-амилазу.

β-Амилаза и ее функции

β-амилаза, также известная как экзоамилаза, - это гидролаза, содержащая сульфгидрильные группы. Фермент начинается с нередуцирующего конца крахмала и гидролизует α-1,4-гликозидную связь последовательно с двумя остатками глюкозы с образованием мальтозы, которая не может гидролизовать α-1,6-гликозидную связь, а также не может пересечь точку разветвления и остаться с очень длинным декстрином, т. е. β-декстрином.

Поэтому, когда β-амилаза действует на прямоцепочечные крахмалы, она производит почти исключительно мальтозу; когда она действует на крахмалы с разветвленной цепью, продуктами являются мальтоза и β-декстрин.

R-фермент и его действие

R-ферменты, также называемые ферментами разветвления, действуют на α-1,6-гликозидную связь. В присутствии ферментов разветвления α-1,6-гликозидная связь α-декстрина и β-декстрина гидролизуется, и разветвленные цепи удаляются.

Оставшиеся прямые цепи затем гидролизуются α-амилазой и β-амилазой с образованием мальтозы и глюкозы. Однако R-амилазы не могут напрямую гидролизовать α-1,6-гликозидные связи в разветвленных крахмалах.

Гликозилирующая амилаза и ее действие

Гликозилирующая амилаза, или глюкоамилаза, - это фермент, который гидролизует крахмал до глюкозы, где процент гидролиза может достигать 100%, и часто используется в качестве осахаривающего агента для крахмала. Глюкоамилаза не очень специфична и применима ко многим веществам, она может не только разрезать α-1,4-гликозидную связь с нередуцирующего конца молекулы крахмала, но и разрезать α-1,6-гликозидную связь, просто гидролиз α-1,4-гликозидной связи происходит немного быстрее. Он также может гидролизуют декстрин, мальтозу и гликоген. Гидролиз начинается с конца молекулы субстрата и является экзонуклеазой.

Результаты действия α-амилазы, β-амилазы и гликозилированной амилазы на крахмал с разветвленной цепью можно представить в виде следующей диаграммы: