Alfa amilase: características, estrutura, funções

A alfa-amilase (α-amilase) é uma enzima amilolítica de amilases endo, que é responsável pela hidrólise de α-1,4 entre os resíduos de glicose que compreendem diferentes tipos de hidratos de carbono na natureza.

Sistematicamente conhecido como sistematicamente conhecido como α-1,4-glucano 4-glucano-hidrolas tem uma ampla distribuição, uma vez que é encontrado em animais, plantas e microorganismos. Nos seres humanos, por exemplo, as amilases presentes na saliva e as secretadas pelo pâncreas são do tipo α-amilases.

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Estrutura do domínio C-terminal da enzima alfa amilase animal (Fonte: Jawahar Swaminathan e equipe de MSD do Instituto Europeu de Bioinformática [Domínio público] via Wikimedia Commons)

Kuhn, em 1925, foi o primeiro a cunhar o termo “α-amilase” com base no fato de que os produtos de hidrólise que catalisam essas enzimas têm uma configuração α. Posteriormente, em 1968, foi determinado que estes atuam preferencialmente em substratos de configuração estrutural linear e não ramificada.

Como outras enzimas amilolíticas, a α-amilase é responsável pela hidrólise do amido e outras moléculas relacionadas, como o glicogênio, produzindo polímeros menores compostos por unidades repetidas de glicose.

Além das funções fisiológicas que esta enzima possui em animais, plantas e microorganismos que a expressam, a α-amilase, juntamente com as outras classes de amilases existentes, representam 25% das enzimas usadas para fins industriais e biotecnológicos. mercado atual

Muitas espécies de fungos e bactérias são a principal fonte de obtenção das α-amilases mais frequentemente utilizadas na indústria e na experimentação científica. Isto se deve principalmente à sua versatilidade, facilidade de obtenção, manuseio simples e baixos custos relacionados à sua produção.

Caracteristicas

As α-amilases encontradas na natureza podem ter faixas de pH muito diferentes e muito diferentes para o seu funcionamento; Por exemplo, o ideal para α-amilases animais e vegetais é entre 5,5 e 8,0 unidades de pH, mas algumas bactérias e fungos têm enzimas mais alcalinas e mais ácidas.

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As enzimas presentes na saliva e no pâncreas dos mamíferos funcionam melhor em pH próximo a 7 (neutro). Além disso, requerem íons cloreto para atingir sua atividade enzimática máxima e são capazes de se ligar a íons de cálcio divalentes.

Ambas as enzimas animais, salivares e pancreáticas, são produzidas em organismos por mecanismos independentes que envolvem células e glândulas específicas e provavelmente não estão relacionadas às enzimas presentes na corrente sanguínea e em outras cavidades corporais.

Tanto o pH quanto a temperatura ideais para o funcionamento dessas enzimas dependem muito da fisiologia do organismo considerado, pois existem microorganismos extremos que crescem em condições muito particulares em relação a esses e muitos outros parâmetros.

Finalmente, em termos de regulação de sua atividade, uma característica compartilhada entre as enzimas do grupo α-amilases é que estas, como outras amilases, podem ser inibidas por íons de metais pesados, como mercúrio, cobre, Prata e chumbo

Estrutura

A Α-amilase é uma enzima de múltiplos domínios que, em animais e plantas, possui um peso molecular aproximado de 50 kDa e diferentes autores concordam que as enzimas pertencentes a essa família de glicoidrolase são enzimas com mais de dez domínios estruturais.

O domínio central ou domínio catalítico é muito conservado e é conhecido como domínio A, que consiste em uma dobra simétrica de 8 folhas dobradas em β dispostas na forma de um “barril” cercado por 8 hélices alfa, para que também possa ser encontrados na literatura como (β / α) 8 ou tipo “TIM” de barril.

É importante notar que na extremidade C-terminal das folhas β do domínio A são resíduos de aminoácidos conservados que estão envolvidos na catálise e na ligação ao substrato e que esse domínio está localizado na região N-terminal da proteína .

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Outro dos domínios mais estudados dessas enzimas é o chamado domínio B, que se projeta entre a folha dobrada em β e a hélice alfa número 3 do domínio A. Isso desempenha um papel fundamental na união do substrato e do cálcio divalente.

Domínios adicionais foram descritos para as enzimas α-amilase, como os domínios C, D, F, G, H e I, localizados na frente ou atrás do domínio A e cujas funções não são conhecidas exatamente e dependem do organismo que É estudado.

α-amilases de microrganismos

O peso molecular das α-amilases depende, assim como de outras características bioquímicas e estruturais, do organismo estudado. Assim, as α-amilases de muitos fungos e bactérias têm pesos tão baixos quanto 10 kDa e tão altos quanto 210 kDa.

O alto peso molecular de algumas dessas enzimas microbianas está freqüentemente relacionado à presença de glicosilação, embora a glicosilação de proteínas nas bactérias seja bastante rara.

Funções

Nos animais, as α-amilases são responsáveis ​​pelos primeiros passos no metabolismo do amido e glicogênio, pois são responsáveis ​​pela hidrólise em fragmentos menores. Os órgãos do sistema gastrointestinal responsáveis ​​por sua produção em mamíferos são o pâncreas e as glândulas salivares.

Além de sua óbvia função metabólica, a produção de α-amilases produzidas pelas glândulas salivares de muitos mamíferos, ativadas pela ação da norepinefrina, é considerada por muitos autores como um importante marcador “psicobiológico” do estresse no sistema nervoso central.

Também possui funções secundárias na saúde bucal, uma vez que sua atividade atua na eliminação de bactérias orais e na prevenção de sua adesão às superfícies orais.

Função principal em plantas

Nas plantas, as α-amilases desempenham um papel primordial na germinação das sementes, pois são as enzimas que hidrolisam o amido presente no endosperma que nutre o embrião no interior, um processo essencialmente controlado pela giberelina, um fito-hormônio.

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Aplicações Industriais

As enzimas pertencentes à família das α-amilases têm múltiplas aplicações em muitos contextos diferentes: industrial, científico e biotecnológico, etc.

Nas grandes indústrias de processamento de amido, as α-amilases são popularmente usadas para a produção de glicose e frutose, bem como para a produção de pão com texturas aprimoradas e maior capacidade de levedura.

No campo biotecnológico, existe muito interesse em melhorar as enzimas utilizadas comercialmente, a fim de melhorar sua estabilidade e desempenho em diferentes condições.

Referências

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