Diastazė (amilazės) — krakmolo skaidymo fermentai, atradimas ir reikšmė

Diastazė (amilazės): krakmolo skaidymas, 1833 m. atradimas ir fermentų reikšmė biologijoje, pramonėje bei maisto virškinime.

Diastazė - tai grupė fermentų, skaidančių krakmolą į cukrų maltozę. Diastazė buvo pirmasis atrastas fermentas. Ją 1833 m. iš salyklo tirpalo gavo Prancūzijos cukraus fabriko chemikai Anselme'as Payenas ir Jeanas-François Persozas.

Pavadinimas "diastazė" kilęs iš graikų kalbos žodžio διάστασις (diastazė), reiškiančio atsiskyrimą arba atskyrimą. Fermentai tiesiogiai skaidė krakmolo molekules į mažesnius angliavandenius. Šiandien terminu diastazė apibūdinamos įvairios amilazės (dažniausiai α-, β- ar γ-amilazės), gebančios skaidyti polisacharidus ir angliavandenius.

Tipai ir veikimo mechanizmas

Diastazės apima kelis pagrindinius fermentų tipus:

• α‑amilazė (EC 3.2.1.1) – endo‑amilazė, kuri atsitiktinai hidrolizuoja α‑1,4 glikozidinius ryšius krakmolo grandinėje. Jos veikimo produktai yra dekstrinai, maltotriozė ir kai kuriais atvejais maltozė.
• β‑amilazė (EC 3.2.1.2) – exo‑aminazė, kuri nuo grandinės nejudančio (non‑redukuojančio) galo išskiria maltozės vienetus.
• Glucoamilazė (kartais vadinama γ‑amilaze) (EC 3.2.1.3) – nuosekliai atpalaiduoja gliukozę, skaidydama tiek α‑1,4, tiek tam tikromis sąlygomis α‑1,6 ryšius.

Bendra diastazės katalizuojama reakcija apibrėžiama kaip hidrolizė:

A-B + H₂O → A-OH + B-H

tai reiškia, kad vandens molekulė yra įtraukiama į fosforiliuotą arba glikozidinį ryšį ir junginys skaidomas į du mažesnius fragmentus.

Šaltiniai

Diastazės aptinkamos įvairiuose organizmuose:

• Augaluose – ypač dygstančiuose grūduose ir "salyklo" (maltuose), kur fermentai išskiriami suteikiant energiją daigui.
• Gyvūnuose – seilėse (ptialinas) ir kasoje (pankreatinė α‑amilazė), kurios padeda virškinti krakmolą maiste.
• Mikroorganizmuose – bakterijų ir grybų amilazės plačiai naudojamos pramonėje dėl įvairių pH ir temperatūros optimų.

Biologinė ir pramoninė reikšmė

Diastazės atlieka svarbų vaidmenį virškinime ir angliavandenių apykaitoje. Pramonėje jų pritaikymo sritys yra plačios:

• Aludarystė ir spiritinių gėrimų gamyba – maltose susidarymas iš krakmolo yra būtinas fermentacijai.
• Duonos kepimas – amilazės pagerina tešlos kokybę, skaidydamos rezervinį krakmolą ir suteikdamos cukrų mielėms.
• Škrobų konversija – gaminant gliukozės sirupus, dekstrinus ir kitus produktus.
• Tekstilės ir skalbiklių pramonė – fermentai padeda pašalinti krakmolo pagrindo nešvarumus ar pagerinti audinių apdorojimą.

Medicininė reikšmė

Serumo amilazės koncentracijos matavimas naudojamas klinikinėje diagnostikoje. Padidėjęs serumo amilazės kiekis gali reikšti:

• Ūminį pankreatitą (dažnas priežastis)
• Seilių liaukų uždegimą
• Kitas abdominalines ar retroperitonines patologijas

Reikėtų pažymėti, kad lipazė yra dažnai specifiškesnis pankreatito žymuo nei amilazė.

Fermentų savybės ir struktūra

Daugelis amilazių priklauso glukanazinių (glicozidinių hidrolazių) šeimoms. α‑amilazės dažnai reikalauja Ca2+ jonų stabilumui ir aktyvumui; jos turi charakteringą trimatę struktūrą su aktyvios srities katalitiniu centru. Biotechnologijoje fermentų baltymų inžinerija naudojama atsparumui temperatūrai, pH ir inhibitoriams gerinti.

Istorija ir terminologija

Payeno ir Persozo atradimas 1833 m. laikomas pirmuoju išskirtu fermento identifikavimu. Nuo to laiko terminas "diastazė" tapo istoriniu apibūdinimu fermentams, skaidantiems krakmolą. Šiuolaikinė nomenklatūra dažniau naudoja konkrečius pavadinimus (α‑amilazė, β‑amilazė, glukoamilazė), o priesaga -azė (pvz., „amilazė“) kilo būtent iš žodžio diastazė.

Praktiniai patarimai

• Maisto gamyboje, norint aktyvinti diastazes (pvz., maltui), svarbu kontroliuoti temperatūrą ir drėgmę, nes per aukšta temperatūra denaturuoja fermentus.
• Medicinoje, vien tik amilazės padidėjimo nereikėtų vertinti izoliuotai — reikalingi papildomi tyrimai ir klinikinis kontekstas.

Diastazė — tai plačiai paplitusi ir pritaikoma fermentų grupė, kuri nuo XIX a. atradimo iki šiandien lieka svarbi tiek biologijoje, tiek pramonėje ir medicinoje.

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kas yra diastazės?

K: Kas atrado pirmąjį fermentą diastazę ir kur ji buvo rasta?

K: Kokia žodžio "diastazė" reikšmė?

K: Ką diastazė reiškia šiandien?

K: Iš kur kilusi fermentams pavadinti dažniausiai vartojama priesaga -azė?

K: Kokia yra bendroji diastazės katalizuojama krakmolo skaidymo reakcija?

K: Kodėl diastazė yra svarbi?

Paieška pagal raidę