Чудесный разговор

Полезная информация о вашем здоровье

Фермент амилаза

Основной формой запасных углеводов в семенах и клубнях растений является крахмал. Ферментативные превращения крахмала лежат в основе многих пищевых технологий. Поэтому ферменты амилолитического комплекса растительного, животного и микробного происхождения интенсивно изучаются со времени их открытия Кирхгофом в 1814 г. и до настоящего времени.

α-Амилазы обнаружены у животных (в слюне и поджелудочной железе), в растениях (проросшее зерно пшеницы, ржи, ячменя), они вырабатываются плесневыми грибами и бактериями.

Действие α-амилазы на крахмал характеризуется быстрым снижением вязкости раствора и молекулярной массы олигосахаридов. Фермент имеет выраженное сродство к гликозидным связям, удаленным от конца молекулы. Расщепление гликозидной связи происходит между атомом кислорода и С1-атомом глюкозного остатка. Атака субстрата носит случайный характер и может быть как единичной, так и множественной, когда от субстрата последовательно отщепляется нескольку фрагментов. Гидролизу подвергаются олигосахариды, содержащие менее 3 глюкозных единиц. При гидролизе амилопектина в продуктах гидролиза, наряду с олигосахаридами линейного строения, присутствуют α-декстрины, представляющие собой не затронутые реакцией разветвленные участки амилопектиновых молекул.

Процесс расщепления крахмала хорошо прослеживается по реакции продуктов с йодом. Синяя окраска характерна для амилодекстринов, содержащих не менее 45 глюкозных единиц (Г45), пурпурная – для декстринов Г35-Г40, красная – для эритродекстринов Г20-Г30, коричневая – для декстринов Г12-Г15. Ахроодекстрины, не окрашивающиеся йодом, имеют величину не более 12 глюкозных единиц. Образование ахроодекстринов завершает первую стадию гидролиза крахмала. Накопление низкомолекулярных сахаров происходит во второй, стационарной, медленнотекущей стадии.

Различные α-амилазы при длительном воздействии на крахмал расщепляют его на смесь олигосахаридов с преобладанием характерных сахаров. Конечный продукт расщепления крахмала – глюкоза образуется в незначительном количестве.

α-Амилазы условно делят на две группы: разжижающие и осаха-ривающие. К первым относят ферменты, расщепляющие в растворимом крахмале или амилозе не более 40% гликозидных связей, ко вторым – расщепляющие до 60%. Так, осахаривающая амилаза термофильного актиномицета гидролизует амилозу с образованием 77% мальтозы, 17% мальтотриозы, 3,5% мальтопентаозы и 2,5% глюкозы, что соответствует степени расщепления около 47% гликозидных связей. При действии бактериальных амилаз разжижающего типа на растворимый крахмал предельная степень расщепления гликозидных связей составляет от 16 до 30%, при этом в качестве основного продукта гидролиза может обнаруживаться мальтогексаоза, мальтопентаоза или мальтоза. Бактериальные амилазы осахаривающего типа гидролизуют крахмал с образованием до 70% мальтозы и глюкозы. Амилаза микроскопических грибов относится к осахаривающему типу, при гидролизе крахмала образуется до 87% мальтозы и глюкозы.

Образование продуктов расщепления крахмала под действием α-амилазы идет как по механизму гидролитической реакции, так и по механизму трансгликозилирования. Способность к трансгликозилированию более выражена у амилаз осахаривающего типа. В процессе трансгликозилирования образуются олигосахариды, являющиеся хорошим субстратом для реакции гидролиза, что способствует более глубокому расщеплению крахмала, повышению концентрации глюкозы и мальтозы в продуктах реакции.

α-Амилазы очень широко распространены в органическом мире. Их находят у низших и высших животных, растений, микроорганизмов. Наибольшее практическое применение имеют α-амилазы бактерий и микромицетов.

Микроорганизмы продуцируют α-амилазы с различными физико-химическими свойствами. Молекулярная масса фермента из различных источников составляет 16-76 кДа. Многие амилазы содержат кальций, в количестве от 1 до 30 грамм-атомов на моль белка. Кальций существен для проявления активности и стабильности амилаз. Наличие кальция более характерно для амилаз разжижающего типа.

Некоторые грибные амилазы включают углеводный компонент. Большинство исследованных амилаз проявляет активность в слабокислой и нейтральной среде, в частности, производимая в крупном масштабе бактериальная α-амилаза из культуры В. subtilis имеет оптимум при рН около 6 (небольшие вариации в зависимости от штамма продуцента). Известны продуценты кислой α-амилазы, относящиеся к p.p. Bacillus, Clostridium. Кислые амилазы имеют оптимум при рН 2-4. Некоторые штаммы В. licheniformis синтезируют фермент, активный в щелочной зоне, при рН 9,5. Амилазы микроскопических грибов имеют оптимум при рН 4-5.

Оптимальная температура для действия α-амилазы мезофильных штаммов микроорганизмов обычно не превышает 70° С. Амилазы грибов имеют оптимум при 45-60° С. Термофильные бактерии могут синтезировать фермент с оптимумом 85-91° С. Такие ферменты особенно ценятся в промышленном биокатализе.

Большое практическое значение имеет влияние температуры и рН на стабильность амилаз. Быстрое разрушение зерновой α-амилазы при рН 3,3—4,0, например, дает возможность выпекать ржаной хлеб из муки, которая содержит избыток α-амилазы, при низких значениях рН, чтобы предотвратить излишнее декстринирование крахмала и образование клейких веществ в мякише хлеба.

Говоря о термостабильности α-амилаз различного происхождения, можно расположить их в следующем ряду по мере снижения устойчивости к нагреванию: бактериальные амилазы — зерновые амилазы — грибные амилазы.

α-Амилаза принадлежит к числу ферментов с достаточно высокой термостабильностью. Мезофильные бактерии продуцируют фермент, стабильный при температуре до 80°С, чаще не выше 70°С. Амилаза термофилов может обладать поразительной стабильностью. Так α-амилаза В. licteniformis, выпускаемая в виде коммерческого препарата Термамил, в присутствии 1 мМ СаС12 и 31,5% крахмала не теряет активности при 90° С, а при 100°С время полуинактавации составляет более 3 ч.

Амилазы кальций-независимые (так называемые «истинные»), как правило, менее термостабильны, чем кальций-зависимые.

Последними работами в области изучения амилаз показано, что в семенах растений присутствуют два типа α-амилазы: α-амилаза созревания и α-амилаза прорастания.

В созревающем зерне синтезируется α-амилаза созревания, которая затем переходит в латентную форму, локализуясь на мембранах алейронового слоя. Первый этап гидролиза крахмала при прорастании осуществляется этой α-амилазой. И только на следующем этапе в работу включается вновь синтезируемый фермент — α-амилаза прорастания. Ее синтез в клетках зародыша и алейронового слоя начинается при влажности зерна выше 28%. Две формы α-амилазы семян злаков различаются по термостабильности: α-амилаза созревания при 70°С теряет 50% своей активности, тогда как α-амилаза прорастания при этой температуре только незначительно снижает свою активность.

Мощным механизмом регуляции скорости расщепления крахмальных гранул является система белковых ингибиторов амилаз, широко представленных в растениях. Ингибиторы белковой природы избирательно взаимодействуют с амилазами и образуют неактивные комплексы «амилаза—ингибитор». Высокой активностью обладают ингибиторы амилаз картофельного сока. Из зерна пшеницы выделен ингибитор с двумя активными центрами (двухцентровой). Один активный центр имеет сродство к протеазам и способен блокировать их действие. Другой активный центр имеет сродство к амилазам. Таким образом, один ингибитор белковой природы способен блокировать работу как протеаз, так и амилаз. В образующемся надмолекулярном комплексе ингибитор выполняет своеобразную роль связывающего звена, подавляя активность ферментов разного механизма действия.

Совершенствование технологии микробных α-амилаз идет по двум основным направлениям: создания препаратов высокой термостабильности для гидролиза клейстеризованного крахмала и препаратов, пригодных для гидролиза сырого, неклейстеризованного крахмала. Второй путь обещает в будущем Переход к низкотемпературному расщеплению крахмала, что существенно сократит энергозатраты и упростит аппаратурное оформление процесса гидролиза.

Амилоза гидролизуется полностью. Минимальный расщепляемый фрагмент – Г4. От ветвей амилопектина отщепляется по 10-12 мальтозных остатков. Гидролиз амилопектина может идти до предпоследней связи, граничащей с точкой ветвления. Нерасщепленные фрагменты амилопектина носят название β-предельных декстринов. В результате гидролиза крахмала β-амилазой образуется 54-58% мальтозы и 42-46% предельных декстринов. Мальтоза при отщеплении переходит в β-форму, что объясняет название фермента.

На представленной ниже схеме действие β-амилазы на амилозу и амилопектин показано стрелками.

β-Амилазу продуцируют высшие растения, микроорганизмы. Фермент содержится в непроросшем зерне и солоде злаковых культур. Солод злаков долгое время был единственным источником β-амилазы, используемым в практике. Зерновые β-амилазы наиболее активны при рН 4-6, |стабильны при рН 4-8. Оптимальная температура действия 40-50°С, температура стабильности – не выше 60°С. Зерновые β-амилазы – сульфгидрильные ферменты, их активность подавляют тяжелые металлы и окислительные агенты.

В зерне β-амилаза присутствует в активной и латентной форме. При прорастании латентная форма активируется под действием протеаз, осуществляющих процессинг фермента.

Многие бактерии, в частности, бациллы синтезируют β-амилазу в значительных количествах. Фермент бацилл активен при рН 6-7,5, оптимальная температура действия фермента из разных культур колеблется в пределах 30-60°С. Бактериальная β-амилаза стабильна при рН 5-9 и температуре не выше 55° С.

β-Амилаза редко используется как индивидуальный фермент. Ее осахаривающая способность существенно увеличивается при сочетании с α-амилазой. Комплекс этих ферментов позволяет расщеплять крахмал на 94-96% до мальтозы, помимо которой в гидролизате присутствует небольшое количество глюкозы и низкомолекулярные а-1,6-декстрины.

Глюкоамилаза (α-1,4-глюкан-глюкогидролаза, К.Ф.3.2.1.3) – экзо-фермент, катализирующий отщепление β-глюкозы от нередуцирующего конца амилозы и амилопектина. Глюкоамилаза расщепляет α-1,4, α-1,6 и α-1,3-гликозидные связи, с наибольшей скоростью – α-1,4. Механизм гидролиза — множественная атака, то есть последовательный гидролиз нескольких гликозидных связей в одной молекуле субстрата. Возможен и одноцепочечный механизм, когда фермент расщепляет все связи в одной молекуле.

Глюкоамилаза гидролизует предпочтительно высокомолекулярный субстрат. Низкомолекулярные олигосахариды расщепляются медленно.

Фермент имеет выраженную трансфертную способность, которая проявляется тем более, чем выше степень гидролиза субстрата и концентрация глюкозы в реакционной среде. В результате трансферазных реакций накапливаются такие сахара, как изомальтоза, паноза, нигероза, измальтотриоза и другие. Появление этих продуктов снижает выход глюкозы. Поэтому в закрытой гидролитической системе, где глюкоза не удаляется из сферы реакции, теоретически невозможно достичь полного превращения крахмала в глюкозу под действием глюкоамилазы. В открытой системе, при удалении глюкозы, снижается интенсивность трансферазных реакций, повышается скорость гидролиза за счет снятия ингибирования продуктом реакции. В таких условиях можно достичь практически полного гидролиза крахмала до глюкозы с помощью одного фермента. На практике предпочитают использовать глюкоамилазу для осахаривания частично декстринизированного крахмала.

Глюкоамилазы широко распространены у животных и микроорганизмов. Большинство глюкоамилаз – гликопротеины, содержание углеводов – до 35%.

В промышленном биокатализе используют глюкоамилазы, продуцируемые микроскопическими грибами. рода Aspergillus: A. oryzae, A. niger, A. awamory и некоторыми другими, например, Rhizopus delamarn и Rhizopus niveus.

Грибные глюкоамилазы – белки молекулярной массы от 48 до 112 кДа. Максимальная активность проявляется при рН 4,3-5,9 и температуре 40-70° С. Фермент из Asp. terreus активен в зоне рН 2-8. Глюкоамилазы имеют низкую термостабильность, что не препятствует их применению для осахаривания декстринизированного крахмала. Глюкоамилазы мукоровых грибов способны гидролизовать крахмал на 95-100%, фермент из пенициллов и аспергиллов – на 88-95%.

α-Глюкозидаза (α-D-глюкозид-глюкогидролаза, К.Ф.3.2.1.20), часто называемая мальтазой, является экзо-ферментом. Глюкозидаза гидролизует α-1,4-связи на нередуцирующем конце α-1,4-глюканов, отщепляя глюкозу в α-форме. Субстратами α-глюкозидазы могут служить мальтоза, мальтоолигосахариды, сахароза, амилодекстрины, амилоза, амилопектин, гликоген. В отличие от глюкоамилазы, мальтаза предпочтительно гидролизует низкомолекулярные субстраты. Крахмал и гликоген расщепляют не все α-глюкозидазы.

α-Глюкозидаза имеет высокую глюкозилтрансферазную способность. В процессе трансгликозилирования происходит разрыв и замыкание α-1,3; 1,4; 1,6; 2,1 и 2,6-гликозидных связей, так что наряду с линейными образуются разветвленные сахара. α-Глюкозидаза из различных источников имеет разное соотношение гидролитической и трансферазной способности. Ферменты животного происхождения, а также выделенные из некоторых штаммов пекарских дрожжей, имеют очень низкую трансферазную способность. Глюкозидаза большинства аспергиллов, дрожжеподобных грибов p.p. Candida и Endomycopsis характеризуется высокой глюкозилтрансферазной способностью. Реакции переноса проходят с разной интенсивностью в зависимости от концентрации субстрата. Так, мальтаза штамма Endomycopsis sp. 20-9 проявляет гидролитическое действие при концентрации мальтозы от 1 до 10%, а в 20-30% растворах наряду с гидролизом мальтозы осуществляется синтез продуктов с α-1,4 и а-1,6-гликозидными связями, в результате чего образуются изомальтоза и изомальториоза. При концентрации мальтозы 40 50% отмечается высокая скорость трансферазных реакций. Аналогичная закономерность имеет место при действии мальтазы на крахмал.

α-Глюкозидазу активно синтезируют многие микроорганизмы, в том числе различные виды бацилл, дрожжи сахаромицеты, микроскопические грибы – аспергиллы, пенициллы, мукоры. Фермент имеет молекулярную массу 35-85 кДа, максимальная активность проявляется у бактериальных глюкозидаз при рН 6-7, у большинства грибных – при рН 3-6. Оптимальная температура для действия фермента 35-55° С.

Пуллуланаза (пуллулан-6-глюканогидролаза, К.Ф.3.2.1.41) гидролизует α-1,6-гликозидные связи в пуллулане, гликогене, амилопектине и предельных декстринах, образующихся при действии на амилопектин α- и β-амилаз. Гидролиз происходит по эндо-типу, основной продукт расщепления пуллулана – мальтотриоза.

На представленной ниже схеме действие пуллуланазы на пуллулан показано стрелками.

α-1,6-гликозидная связь

редуцирующий конец

Действие пуллуланазы на пулуллан

Пуллуланаза выделена из различных видов бактерий, преимущественно из бацилл, и из актиномицетов. Фермент проявляет максимальную активность при рН 5-7, некоторые штаммы бацилл продуцируют щелочную пуллуланазу с оптимумом действия при рН 8,5-9. Оптимальная температура – 45-60° С. Стабильность пуллуланаз повышается в присутствии ионов кальция.

Пуллуланаза наряду с другими амилолитическими ферментами применяется в технологии сахаристых продуктов, получаемых из крахмала.

Изоамилаза (гликоген-6-глюканогидролаза, К.Ф.3.2.1.68) гидролизует α-1,6-гликозидные связи в ветвящихся субстратах, за исключением пуллулана. Слабо гидролизует α-предельные декстрины. Полностью расщепляет гликозиные связи в точках ветвления гликогена.

Изоамилаза выделена из дрожжей, грибов, бактерий. Фермент наиболее активен при рН 3-6 и температуре 25-50° С. Используется в сочетании с другими амилазами при получении сахаристых продуктов из крахмала.

Инулин накапливается как запасной полисахарид в клубнях и корнях растений, в том числе у многих сложноцветных. Содержание инулина в % к сухой массе составляет: в клубнях топинамбура – 80, корнях цикория – 75, георгина – 72, колокольчика – 45, одуванчика и вьюнка – 40. Промышленное значение имеет топинамбур, который дает урожай 200-300 ц/га. Сырое вещество клубней топинамбура содержит около 18% инулина, что превышает содержание сахарозы в сахарной свекле (11%). Клубни топинамбура содержат фруктозаны различной молекулярной массы, от сахарозы до инулина со степенью полимеризации 40.

Инулин представляет собой полимер β-1,2-связанной фруктозы, у которого на нередуцирующем конце имеется один остаток глюкопиранозы, присоединенный 1,1-гликозидной связью. Среднее число фруктозных остатков 30-40, молекулярная масса 5-6,5 кДа.

Ферментативный гидролиз инулина катализируют инулиназы (К.Ф.3.2.1.7). Деградация происходит путем последовательного отщепления фруктозных остатков со стороны фруктозного конца полимера, глюкоза появляется в продуктах реакции только при степени гидролиза около 90%. Механизм реакции – многоцепочечная или множественная атака. Помимо инулина, инулиназы гидролизуют сахарозу, инуло- и фруктоолигосахариды. Сродство к инулоолигосахаридам возрастает с увеличением степени полимеризации. В растворах с высокой концентрацией сахарозы и фруктоолигосахаридов инулиназы проявляют фруктозилтрансферазную способность, катализируя образование новых фруктозанов. Поэтому в концентрированных растворах субстратов гидролиз не достигает полноты.

Биосинтез инулиназ широко распространен у микроорганизмов различных таксономических групп. Исследованы инулиназы бактерий микроскопических грибов (аспергиллов, пенициллов), различных видов дрожжей. Пенициллы и аспергиллы синтезируют инулиназу как внеклеточный фермент, бактерии В. licheniformis и дрожжи p. Kluyveromyces как внутриклеточный.

Большинство инулиназ проявляет максимальную активность и стабильность в слабокислой и нейтральной среде (рН 4-7), фермент из Агthrobacter ureafaciens стабилен в интервале рН 4-11. Оптимальная температура действия инулиназ 45-60°С. Инулиназы – ферменты относительно невысокой термостабильности, лишь немногие выдерживают 1 ч при 50-60°С без потери активности (это ферменты из культур Pen. cyclopium. Pen. petitions, дрожжей p. Kluyveromyces). Стабилизаторы инулиназ – ионы калия, натрия, кальция, магния, марганца, кобальта. Ингибиторы – ионы свинца, серебра, ртути.

Инулиназы внутриклеточной локализации, продуцируемые дрожжами Kluyveromyces marxianus, используются для получения фруктозоглюкозного сиропа. Клетки дрожжей иммобилизуют путем химической сшивки. Фермент иммобилизованных клеток имеет более высокий температурный оптимум и стабильность, чем его растворимая форма, извлеченная из автолизированных клеток.

β-Фруктофуранозидаза (Н.Ф.3.2.1.26). Другие названия этого фермента — инвертаза или сахараза.

Для промышленного производства имеют значения ферменты из S. cerevisiae и S. carlsbergensis. β-Фруктофуранозидазу выделяют из дрожжей путем автолиза. Этот фермент гидролизует сахарозу по β-фруктозидной связи согласно уравнению:

В результате действия фермента на сахарозу получается смесь эквимолярных количеств α-глюкозы и β-фруктозы, получившая название «инвертного сахара». Термин «инверсия» обозначает изменения, происходящие в способности сахара вращать плоскость поляризованного света. Это можно выразить следующей схемой:

Сахароза + Н20 D (+)-глюкоза + D (—)-фруктоза

D=+66,50 D=+52,50 D=–92,4o

Инвертаза отщепляет концевой невосстанавливающий β-1,2-связанный остаток фруктозы не только от сахарозы, но и от других олигосахаридов, частично гидролизует инулин. При гидролизе рафинозы из одной ее молекулы образуется по одной молекуле лактозы и фруктозы.

Инвертаза имеет трансгликозилазную способность и может переносить фруктозил с сахарозы на другие олигосахариды. Единичная реакция переноса приводит к образованию нового сахарида с фруктозильным остатком на конце и одной молекулы глюкозы, освобождающейся из сахарозы при отделении фруктозила. Из сахарозы по механизму трансгликозилирования могут синтезироваться полифруктозиды, например, леван.

Инвертазу выделяют из культур дрожжей и микроскопических грибов. У дрожжей инвертаза локализована в клеточной стенке, где связана с маннаном. Фермент освобождается из клетки в процессе автолиза. Грибы продуцируют внеклеточную инвертазу. Активными продуцентами инвертазы являются грибы p. p. Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Humicola, Malbranchea, Thermomyces. Некоторые штаммы этих грибов осмофильны и сахарозотолерантны, они способны расти и развиваться на средах с концентрацией сахарозы 20-40%.

Инвертаза – гликопротеин, молекулярная масса 47-270 кДа. Углеводная часть молекулы составляет у инвертазы дрожжей 30-80%, мицелиальных грибов – 10-12%. Некоторые инвертазы имеют четвертичную структуру и состоят из двух или четырех субъединиц молекулярной массы около 50 кДа.

Инвертаза дрожжей сахаромицетов, грибов аспергиллов и пенициллов проявляет максимальную активность при рН 4,0-4,5 и температуре 45-55°С, стабильна при температуре до 60° С. Дрожжевая инвертаза требует для стабилизации присутствия сахарозы или глицерина. Необходимость в стабилизаторах объясняется тем, что внутриклеточные ферменты при переходе в свободное состояние утрачивают стабильность, которая внутри клетки обеспечивалась естественной иммобилизацией на соответствующих структурах.

Инвертаза находит широкое применение в пищевой промышленности. Гидролиз концентрированных растворов сахарозы приводит к образованию более сладких сиропов. Точка кипения инвертированных сиропов выше, а точка замерзания ниже, т. к. при инверсии повышается осмотическое давление. Образовавшиеся при действии инвертазы моносахариды более растворимы, не так легко выкристаллизовываются из высококонцентрированных сиропов.

Необходимость гидролиза (инверсии) сахарозы возникает при приготовлении концентрированных сахарных сиропов, мороженого, начинок для конфет.

β-Галактозидаза (Н.Ф.3.2.1.23). Фермент, который часто называют лактазой, катализирует реакцию гидролитического отщепления нередуцирующих остатков β-D-галактозы в β-галактозидах, в частности, в молочном сахаре — дисахариде лактозы:

β-Галактозидаза, отщепляет остаток галактозы от нередуцирующего конца галактозидов: олигосахаридов, полисахаридов, гликолипидов, гликопептидов, мукополисахаридов. Расщепляется связь между С1-атомом остатка галактозы и гликозидным атомом кислорода:

R — О –— Галактозил + Н20 R — ОН + Галактоза.

Гидролиз протекает с сохранением конфигурации субстрата.

β-Галактозидаза относится к числу ферментов с выраженной трансгликозилазной способностью. Фермент катализирует перенос остатка галактозы с сохранением конфигурации на различные сахара и спирты.

β-Галактозидазу продуцируют растения, животные, микроорганизмы разных таксономических групп. Способность синтезировать фермент присуща многим, но не всем молочнокислым бактериям. Микроорганизмы, лишенные этой способности, не сбраживают лактозу.

Многие люди страдают лактазной недостаточностью, в том числе негроиды и монголоиды на 75-100%.

Препараты β-галактозидазы выделяют из культур микроорганизмов. Дрожжи и бактерии синтезируют внутриклеточный фермент высокой молекулярной массы (200-600 кДа), имеющий субъединичную структуру. Оптимальный рН 6,9-7,2. Фермент теряет активность при температуре 40° С. Активаторы фермента – ионы магния и марганца.

Грибы синтезируют как внутриклеточную, так и внеклеточную форму β-галактозидазы, Вторая преобладает, что облегчает выделение ферментных препаратов. Внеклеточная β-галактозидаза грибов – гликопротеин молекулярной массы 115-176 кДа, субъединичной структуры не имеет. Не активируется металлами. Оптимальный рН действия 3,6-5,3. Грибная β-галактозидаза более стабильна, чем внутриклеточный фермент дрожжей и бактерий.

В качестве промышленных продуцентов β-галактозидазы используют дрожжи, микроскопические грибы и бактерии. Фермент дрожже и бактерий в свободном состоянии недостаточно стабилен, в качестве препаратов целесообразно использовать высушенные или иммобилизованные клетки продуцентов. За рубежом выделяют препараты β-галактозидазы из культуры дрожжей Kluyveromyces fragilis.

Грибная β-галактозидаза не только более стабильна, чем дрожжевая и бактериальная, но имеет также более широкую субстратную специфичность, что объясняется значительной долей фракции внеклеточного фермента у грибов. Отечественные препараты растворимой и иммобилизованной β-галактозидазы получают из культуры Penicillium canescens.

Гидролиз лактозы проводят или переработке продуктов растительного происхождения совместно с молочным сырьем, как это имеет место в хлебопечении, кондитерской и безалкогольной промышленности.

Амилаза в крови

Амилаза (другие названия – альфа-амилаза, диастаза, панкреатическая амилаза) это биологически активное вещество, участвующее в процессе метаболизма углеводов. В организме человека большая ее часть вырабатывается поджелудочной железой, меньшая – слюнными железами.

В организме человека синтезируется только альфа-амилаза, которая является пищеварительным ферментом.

Показания к анализу

Несмотря на то, что амилаза крови отражает изменения, характерные для многих обменных и воспалительных заболеваний (сахарный диабет, гепатиты, эпидемический паротит и другие), основным показанием к анализу является подозрение на острый или хронический панкреатит.

Для определения уровня амилазы крови используется биохимический анализ крови из вены. Забор крови производится утром натощак (накануне перед сдачей анализа следует избегать употребления острой и жирной пищи).

Норма амилазы в крови

Так как поджелудочная железа является железой смешанной секреции (выделяет гормоны и ферменты как в просвет кишечника, так и в кровь), амилазу, выработанную в ней принято отличать от общей альфа-амилазы и называть панкреатической амилазой. Соответственно, в биохимическом анализе крови (или мочи, который также используется с целью определения уровня амилазы в организме) выделяют два показателя амилазы: альфа-амилазу и панкреатическую амилазу.

Альфа-амилаза

Для альфа-амилазы (представляющей из себя суммарное количество всей амилазы в организме) нормальными считают значения*:

  • дети до 2-х лет: 5 — 65 Ед/л;
  • 2 года – 70 лет: 25 — 125 Ед/л;
  • старше 70 лет: 20 — 160 Ед/л.

*по данным независимой лаборатории Инвитро

Панкреатическая амилаза

В альфа-амилазу входит панкреатическая амилаза, количество которой также измеряется. Нормальным количеством панкреатической амилазы считают*:

  • дети до 6 мес.:
  • дети 6 — 12 мес.:
  • все старше 1 года:

*по данным независимой лаборатории Инвитро

Причины отклонений от нормы

Причины, вызывающие повышение количества альфа-амилазы в крови (повышением амилазы крови считают цифры выше 105 ед/л для альфа-амилазы и выше 50 ед/л для панкреатической амилазы):

  • Острый или хронический панкреатит. При воспалении поджелудочной железы секреция клетками амилазы возрастает в несколько раз
  • Киста, опухоль или камень в просвете поджелудочной железы. Изменение структуры железы вызывает сдавление железистой ткани и ее вторичное воспаление, которое способствует повышению секреции амилазы (уровень амилазы достигает значения 150-200 ед/л).
  • Эпидемический паротит. Воспаление слюнных желез также вызывает усиление секреции амилазы (.
  • Перитонит. При перитоните все органы брюшной полости, включая поджелудочную железу, подвергаются раздражению и воспалительным изменениям. Такие изменения повышают активность клеток поджелудочной железы, что приводит к повышению уровня амилазы в анализе крови.
  • Сахарный диабет. При сахарном диабете происходят системные нарушения обмена веществ, в том числе – обмена углеводов. Таким образом, не вся амилаза вырабатываемая организмом будет рационально расходоваться на превращения крахмала в олигосахариды, что приведет к увеличению ее количества в крови.
  • Почечная недостаточность. Так как амилаза выводится из организма через почки, недостаточная их функция вызовет задержку и повышение количества фермента в крови.

Причины уменьшения количества амилазы в крови (снижением уровня амилазы крови считают цифры менее 100 ед/л для альфа-амилазы):

  • Гепатиты в острой или хронической форме. При гепатитах происходит нарушение углеводного обмена, что влечет за собой повышение нагрузки на ферментативные системы организма, в том числе и на амилазу. Определенное время поджелудочная железа вырабатывает достаточное количество фермента, но, в последствии начинает замедлять процесс синтеза амилазы, что отразится ее низким количеством в анализе крови.
  • Опухоли поджелудочной железы. При некоторых опухолях происходит перерождение ткани поджелудочной железы, что делает невозможным секрецию амилазы.

Также, вследствие травм, падений с высоты и отравлений возможны нарушения секреции амилазы как в большую, так и в меньшую сторону.

Функции амилазы

Функция амилазы заключается в расщеплении крахмала до более простых форм — олигосахаридов. Расщепление начинается уже в ротовой полости, так как амилаза входит в состав слюны, а затем, в желудочно-кишечном тракте, где большая ее часть синтезируется поджелудочной железой.

Так как молекулы крахмала из-за сложности своей структуры не могут всосаться в петлях кишечника, от действия амилазы зависит качество усвоения углеводов пищи.

Амилаза — Amylase

Амилаза ( / Ae м ɪ л eɪ сек / ) представляет собой фермент , который катализирует на гидролиз из крахмала в сахар . Амилаза присутствует в слюне людей и некоторых других млекопитающих, где она начинает химический процесс пищеварения . Продукты , которые содержат большое количество крахмала , но мало сахара, такие как рис и картофель , могут приобрести слегка сладкий вкус , как они жевали , потому что амилаза деградирует некоторые из их крахмала в сахар. В поджелудочной железеи слюнные железы делают амилазы ( альфа — амилаза ) , чтобы гидролизовать диетический крахмал в дисахариды и трисахариды , которые преобразуются с помощью других ферментов глюкозы , чтобы снабжать организм энергией. Растения и некоторые бактерии также производят амилазы. Как диастаза , амилаза является первым ферментом , чтобы быть обнаружены и выделены ( с помощью Пайен в 1833 году). Конкретные амилазы белки обозначаются различными греческими буквами. Все амилазы гликозид гидролазы и действуют на альфа-1,4- гликозидных связей .

классификация

α-амилаза

статьи

статьи

белки

Альфа-амилаза
Человек амилаза слюны: кальций ион видимый в бледно — хаки, хлорид ион в зеленом цвете. PDB 1SMD
Идентификаторы
номер ЕС 3.2.1.1
Количество CAS 9000-90-2
Базы данных
IntEnz вид IntEnz
BRENDA запись BRENDA
ExPASy вид NiceZyme
KEGG запись KEGG
MetaCyc метаболический путь
PRIAM профиль
PDB структуры RCSB PDB PDBe PDBsum
Джин Онтология Amigo / QuickGO
Поиск PMC PubMed NCBI

Основная статья: Альфа-амилаза

В альфа-амилазы ( EC 3.2.1.1 ) ( CAS # 9014-71-5) (альтернативные названия: 1,4-α- D глюкана glucanohydrolase; glycogenase) являются кальций металлоэнзимами . Действуя в случайных местах вдоль цепи крахмала, альфа-амилазы ломается с длинной цепью сахаридов , в конечном счете , получая мальтотриоз и мальтозу из амилозы , или мальтозы, глюкозы и «предельного декстрина» из амилопектина . Потому что он может действовать в любом месте на подложке , α-амилаза имеет тенденцию быть быстрее действия , чем бета-амилаза. В животных , он является одним из основных пищеварительных ферментов, и ее оптимальное значение рН составляет 6,7-7,0.

В физиологии человека, как и слюнной амилазы поджелудочной железы являются альфа-амилазы.

Форма альфа-амилазы также содержится в растениях, грибов (аскомицетов и базидиомицетов) и бактерии ( Bacillus )

β-амилаза

статьи

статьи

белки

Бета-амилаза
Структура ячменя бета-амилазы. PDB 2xfr
Идентификаторы
номер ЕС 3.2.1.2
Количество CAS 9000-91-3
Базы данных
IntEnz вид IntEnz
BRENDA запись BRENDA
ExPASy вид NiceZyme
KEGG запись KEGG
MetaCyc метаболический путь
PRIAM профиль
PDB структуры RCSB PDB PDBe PDBsum
Джин Онтология Amigo / QuickGO
Поиск PMC PubMed NCBI

Другая форма амилаза, бета-амилаза ( ЕС 3.2.1.2 ) (альтернативные названия: 1,4-α- D глюкана maltohydrolase; glycogenase; saccharogen амилаза) также синтезируются бактериями , грибами и растениями . Работа с невосстанавливающего конца, β-амилаза катализирует гидролиз второго α-1,4 гликозидной связи, отщепления двух единиц глюкозы ( мальтозы ) за один раз. Во время созревания из плодов , бета-амилаза расщепляющий крахмал в мальтозу, в результате чего сладкий вкус спелых фруктов.

Оба α-амилазы и β-амилазы присутствуют в семенах; β-амилаза присутствует в неактивной форме до всходов , тогда как альфа-амилазы и протеазы появляются раз прорастание началось. Многие микробы также производят амилазы деградировать внеклеточные крахмалы. Животные ткань не содержит -амилазу, хотя он может присутствовать в микроорганизмах , содержащихся в желудочно — кишечном тракте . Оптимальный рН для бета-амилаза является 4.0-5.0

γ-амилаза

статьи

статьи

белки

Гамма-амилаза. Глюкан 1,4-альфа-глюкозидазы
Идентификаторы
номер ЕС 3.2.1.3
Количество CAS 9032-08-0
Базы данных
IntEnz вид IntEnz
BRENDA запись BRENDA
ExPASy вид NiceZyme
KEGG запись KEGG
MetaCyc метаболический путь
PRIAM профиль
PDB структуры RCSB PDB PDBe PDBsum
Джин Онтология Amigo / QuickGO
Поиск PMC PubMed NCBI

Пользы

Ферментация

Альфа- и бета — амилазы играют важную роль в пивоварении и щелока , изготовленного из сахаров , полученных из крахмала. В ферментации , дрожжи поглощают сахар и выделяют спирт. В некоторых пиве и алкогольных напитках, сахар , присутствующий в начале ферментации было произведена компанией «затирание» зерном или другими источниками крахмала (например, картофель). В традиционном пивоварении пива, ячмень смешивают с горячей водой , чтобы создать «затора» , который выдерживают при данной температуре , чтобы позволить амилазы в солодового зерна превращать крахмал ячменя в сахар в. Различные температуры оптимизировать активность альфа или бета — амилазы, в результате различных смесей сбраживаемых и несбраживаемых сахаров. При выборе температуры затора и соотношение зерна к воде, пивовар может изменить содержание спирта, привкус, аромат и вкус готового пива.

В некоторых исторических способах производства алкогольных напитков, превращение крахмала в сахар начинается с пивоваром жевательного зерном, чтобы смешать его со слюной. Эта практика широко не используется.

Мука добавка

Амилазы используются в хлебопечении и разрушить сложный сахар, такие как крахмал (находится в муке), в простой сахар. Дрожжи затем питается этих простых сахаров и преобразует его в продукты жизнедеятельности спирта и CO 2 . Это придает вкус и вызывает хлеб расти. В то время как амилазы , естественно , в клетках дрожжей, требуется время для дрожжей , чтобы произвести достаточное количество этих ферментов , чтобы сломать значительное количество крахмала в хлебе. Именно по этой причине долго ферментированных теста , такие как кислое тесто. Современные методы хлебопекарных включали амилазы (часто в виде солодового ячменя ) в хлебе улучшитель , тем самым делая процесс более быстрым и практичным для коммерческого использования.

Альфа-амилаза часто упоминаются в качестве ингредиента на коммерческой основе пакета измельченных мук. Пекари с длительным воздействием амилазы обогащенной муки подвергаются риску развития дерматита или астмы.

Молекулярная биология

В молекулярной биологии , присутствие амилазы может служить в качестве дополнительного способа выбора для успешной интеграции репортерной конструкции в дополнение к устойчивости к антибиотикам. Как репортерные гены фланкированы гомологичными участками структурного гена амилазы, успешная интеграция будет нарушать ген амилазы и предотвращение деградации крахмала, который легко обнаружить с помощью йода окрашивания.

Медицинские применения

Амилаза также имеет медицинское применение в использовании панкреатической ферментной заместительной терапии (PERT). Это один из компонентов в Sollpura (Liprotamase) , чтобы помочь в разрушении сахаридов в простой сахар.

Другие области применения

Ингибитор альфа-амилаза, называется Phaseolamin , был испытан в качестве потенциальной диеты помощи.

При использовании в качестве пищевой добавки , амилаза имеет E Количество E1100, и может быть получена из свиной поджелудочной железы или пресс — формы гриба.

Bacilliary амилазы также используется в одежде и посудомоечных моющих средств для растворения крахмала из тканей и посуды.

Фабричные рабочие , которые работают с амилазы для любого из указанных выше применений подвергаются повышенному риску профессиональной астмы . От пяти до девяти процентов пекарей имеют положительный тест кожи, а четвертые трети пекарей с проблемами дыхания с повышенной чувствительностью к амилазе.

Hyperamylasemia

В сыворотке крови амилаза может быть измерена для целей медицинской диагностики . Более высокие , чем нормальная концентрация может отражать одну из нескольких медицинских условий, в том числе острого воспаления в поджелудочной железе (это может быть измерено одновременно с более конкретной липазой ), но также и перфорированная пептическая язва , кручение из кисты яичника , удушение , непроходимость , брыжеечной ишемии , macroamylasemia и эпидемический паротит . Амилаза может быть измерена в других жидкостях организма, в том числе мочи и перитонеальной жидкости.

Января 2007 исследование из Вашингтонского университета в Сент — Луисе , показывает , что слюна испытания фермента могут быть использованы для обозначения дефицита сна, поскольку фермент увеличивает свою активность в соотношении с длиной времени субъект был лишен сна.

история

В 1831 году Эрхард Фридриха Leuchs (1800-1837) описал гидролиз крахмала под воздействием слюны, из — за присутствия фермента в слюне, » птиалин «, амилазы. Современная история ферментов началась в 1833 году, когда французские химики Пайны и Жан-Франсуа Персоз изолированной амилазу комплекс из проросшего ячменя и назвали его » диастазом «. В 1862 году Александр Jakulowitsch Danilewsky (1838-1923) , разделенных панкреатическую амилазу из трипсина .

Эволюция человека

Сахариды являются источником пищи , богатой энергией. После сельскохозяйственной революции 12000 лет назад, человек диета начал смещаться больше растений и животных одомашнивания на месте сбора и охоты. Большие полимеры , такие как крахмал, частично гидролизуют в полости рта под действием фермента амилазы , прежде чем расщепляется далее в сахара. Таким образом, люди , которые содержали амилазу в слюне выиграют от увеличенной способности переварить крахмал более эффективно и в больших количествах. Несмотря на очевидные преимущества, ранние люди не обладают слюнной амилазы, тенденция , которая также рассматривается в эволюционном родственников человека, таких как шимпанзе и бонобо , которые обладают либо одной или ни одной копии гена , ответственного за производство слюнной амилазы. Этот ген, AMY1, возник в поджелудочной железе. Размножение событие гена AMY1 позволило ему развить слюнную специфичность, что приводит к получению амилазы в слюне. Кроме того то же событие произошло независимо друг от друга у грызунов, подчеркивается важность слюнной амилазы в организмах , которые потребляют относительно большие количества крахмала.

Однако, не все люди имеют одинаковое количество копий гена AMY1. Популяции известных в большей степени полагаться на сахаридах имеют большее количество копий , чем AMY1 человеческих популяции , что, по сравнению, потребляют немного крахмала. Число генов AMY1 копий в организме человека может варьироваться от шести копий сельскохозяйственных групп , таких как (две группы высокого крахмала) европейско-американских и японских только 2-3 копий в обществах охотников-собирателей , таких как Biaka , Datog и якутов . Корреляция , которая существует между потреблением крахмала и количеством AMY1 копий , характерных для населения свидетельствует о том , что больше AMY1 копий в больших популяциях крахмала были выбрана для естественного отбора и считаются благоприятным фенотипом для этих лиц. Таким образом, наиболее вероятно , что польза от человека , обладающего более копий AMY1 в популяции высокого крахмала повышает пригодность и производит здоровое, механикам потомство. Этот факт особенно заметно при сравнении географически близких популяций с разными привычками питания , которые обладают различным числом копий гена AMY1. Так обстоит дело для некоторых азиатских популяций , которые , как были показаны, обладают несколько копиями AMY1 по отношению к некоторому сельскому населению в Азии. Это дает убедительные доказательства того, что естественный отбор действовал на этом гене , в отличие от возможности того, что ген распространился через генетический дрейф.

Амилаза — что это такое: уровень фермента в крови и моче

Процесс пищеварения представляет собой механическую и химическую обработку пищи. Сложные органические вещества, которые человек получает с продуктами питания, расщепляются до простых составляющих. Эти биохимические реакции проходят с участием пищеварительных ферментов, которые являются катализаторами. Фермент амилаза обеспечивает расщепление сложных углеводов. Его название происходит от «amilon», что при переводе с греческого означает «крахмал».

Расщепление углеводов происходит в ротовой полости и двенадцатиперстной кишке. Амилаза – это пищеварительный фермент, который расщепляет полисахариды до олигосахаридов, а затем до моносахаридов. Другими словами, под действием активного вещества сложные углеводы (например, крахмал) распадаются на простые составляющие (например, до глюкозы). Небольшое количество вещества вырабатывается слюнными железами, кишечником, печенью, почками, легкими, жировой тканью, маточными трубами. Поджелудочная секретирует основное количество фермента.

Молекулы полисахаридов имеют сложную структуру, плохо всасываются тонким кишечником. Процесс переваривания сложных углеводов (полисахаридов) под действием амилазы начинается уже при попадании пищи в рот, поэтому крахмалистые продукты (картофель, рис, хлеб) необходимо тщательно пережевывать, чтобы хорошо смочить слюной. Это значительно облегчает их переваривание начальным отделом тонкого кишечника. Под действием амилазы метаболизм сложных углеводов ускоряется, улучшается их усвоение.

Фермент имеет несколько названий – α-амилаза, диастаза, панкреатическая. Существуют разновидности: альфа, бета, гамма. Организм человека синтезирует только альфа-амилазу. Это общий показатель пищеварительного фермента. От него отличают панкреатическую амилазу. Она вырабатывается поджелудочной железой, которая относится к железам внутренней секреции. Ее гормоны и ферменты попадают не только в кишечник, но и в кровь. Биохимический анализ крови (или мочи) определяет два показателя: панкреатическую и α-амилазу.

Анализ на α-амилазу

Нарушение обменных процессов, воспаления разного происхождения вызывают изменения состава крови. Амилаза крови преимущественно определяется при подозрениях на острый или хронический панкреатит (воспаление поджелудочной). Приступы заболевания сопровождаются болью вокруг пупка, тошнотой, позывами на рвоту, повышением температуры. Отклонения от норм уровня фермента вызывают опухоли, камни в протоках поджелудочной железы.

Показатели фермента нарушаются при сахарном диабете, гепатитах, эпидемическом паротите (свинке), воспалительном процессе брюшной полости (или перитоните) Для биохимического анализа утром на тощий желудок делается забор венозной крови. Для получения достоверных результатов накануне нельзя употреблять острую и жирную пищу, алкоголь. Необходимо исключить физические и эмоциональные перегрузки.

При нормальном пищеварении жидкая часть крови содержит около 60% альфа-амилазы и 40% панкреатической. На активность фермента влияет время суток. Ночью амилаза менее активна, поэтому у любителей ночного приема пищи велик риск развития панкреатита. Для диагностики патологий определяющее значение имеет определение уровня фермента в плазме и сыворотке крови. Почками выделяется панкреатическая амилаза, поэтому с помощью анализа выявляют проявления панкреатита на поздних стадиях.

Венозная кровь для проведения исследования отправляется в лабораторию в течение часа. Для определения­ ферментного уровня недопустимо длительное простаивание взятого материала. При отсутствии условий для проведения анализа после отделения сгустка сыворотка замораживается и тестируется позже. Методики определения фермента отличаются и зависят от используемого реактива, поэтому бланк анализа содержит информацию об установленных показателях и допустимых нормах.

Диагностическое значение имеет динамика уровня фермента. На определенных стадиях заболевания количество фермента за 6-12 часов может увеличиться в 30 раз. После острого состояния показатели нормализуются за 2-6 суток. В случае если за 5 дней ферментные показатели остаются высокими, говорят о прогрессировании воспалительного процесса и высоком риске развития тотального панкреонекроза.

Норма амилазы

Биохимический анализ крови на содержание фермента выполняет любая биохимическая лаборатория. Он показывает содержание условных единиц пищеварительного фермента в 1 литре крови. Концентрация вещества зависит от возраста пациента. Норма фермента в крови не зависит от половой принадлежности:

Возраст

Содержание альфа-амилазы в ед./л

Дети до 2-х лет

Дети от 2-х лет и взрослые пациенты

Пациенты после 70 лет

Содержание панкреатической амилазы исчисляется из расчета на 1 мл. Для нее принимается самая допустимая величина (в отличие от альфа-амилазы, для которой указан диапазон значений). Нормальными считаются показатели:

Возраст

Содержание панкреатической амилазы в ед./л

Дети до 6 месяцев

Дети от 6 месяцев до 1 года

Дети от 1 года и взрослые пациенты

Альфа-амилаза понижена в крови

Стремление концентрации амилазы к нулевому значению – нормальное состояние. Это показатель того, что пищеварительная железа способна контролировать уровень активного вещества. На практике содержание пищеварительного фермента никогда не бывает нулевым, и он всегда определяется в анализе крови. При значениях ниже установленной минимальной границы, говорят о снижении ферментной активности клеток поджелудочной.

Причины

Пониженное содержание α-амилазы связано с серьезными заболеваниями и патологическими состояниями. Отклонение от нормы вызывают:

  • Тотальный панкреонекроз. Патология характеризуется самоперевариванием поджелудочной железы.
  • Онкология 4 стадии. Нормальная ткань поджелудочной железы замещается злокачественным новообразованием.
  • Муковисцидоз. Наследственное заболевание, при котором поражаются железы внешней секреции.
  • Операции. При оперативном вмешательстве удалена большая часть поджелудочной железы.

Альфа-амилаза повышена

Незначительные отклонения от показателей нормального диапазона значений при стабильном самочувствии не являются свидетельством патологических процессов. При увеличении показателей вдвое и более имеют место поражения поджелудочной железы и близлежащих органов. В результате большое количество пищеварительного фермента попадет в системный кровоток.

Причины увеличения (происходит чаще, чем снижение) количества пищеварительного фермента следующие:

  • Чрезмерная секреция поджелудочного (или панкреатического) сока.
  • Затрудненный отток панкреатического сока в двенадцатиперстную кишку.
  • Повышенный выход пищеварительных ферментов в результате усиления кровотока, вызванного воспалением поджелудочной железы и близлежащих органов.
  • Травма тканей поджелудочной железы.
  • Панкреонекроз.
  • Острый и хронический панкреатит.
  • Опухоли поджелудочной железы.
  • Желчнокаменная болезнь.
  • Эпидемический паротит.

Уровень в моче

Диастаза – это амилаза, которую определяют в анализе мочи. В ней концентрация пищеварительного фермента выше. Нормальным уровнем для взрослых считается 10-125 ед/л, для детей 10-64. Для достоверности результатов накануне необходимо воздержаться от соленой и острой пищи, алкоголя, продуктов, которые меняют цвет мочи (свекла, морковь). Результаты искажают наркотические анальгетики, оральные контрацептивы, ибупрофен, кортикостероиды.

Анализ на диастазу назначают при сильных болях в животе и спине на фоне отсутствия аппетита, частой рвоты, повышенной температуры. Все патологические состояния и заболевания, которые вызывают повышение фермента в крови, автоматически вызывают повышение диастазы. Среди них:

  • панкреатит;
  • панкреонекроз;
  • злокачественные опухоли поджелудочной железы;
  • желчнокаменная болезнь любой формы;
  • гепатиты;
  • неправильное питание;
  • злоупотребление алкоголем;
  • аппендицит;
  • холецистит (воспаление желчного пузыря);
  • прободная язва.
  • беременность внематочная.

Показатели фермента в крови и моче связаны, но при острых состояниях определение диастазы не назначают. Существует разрыв во времени между изменениями уровня фермента в крови и выделение его почками. По этой причине определение фермента в моче используют как вспомогательное средство для диагностирования панкреатита и других патологий органов пищеварения.

Видео

О чем говорят анализы крови Смотреть видео

Внимание! Информация, представленная в статье, носит ознакомительный характер. Материалы статьи не призывают к самостоятельному лечению. Только квалифицированный врач может поставить диагноз и дать рекомендации по лечению, исходя из индивидуальных особенностей конкретного пациента. Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим! Понравилась статья? Реклама на сайте

Амилаза в биохимическом анализе крови

Желудочно-кишечный тракт человека работает слаженно и гармонично благодаря целому ряду присутствующих в нем пищеварительных ферментов. Почетное место среди них занимает энзим амилаза. В литературе можно встретить синонимы этого термина — общая амилаза, амилаза сыворотки крови и др.

Что такое амилаза в биохимическом анализе крови

Обмен амилазы

Амилаза является пищеварительным ферментом и бывает трех типов — альфа, бета и гамма. У человека присутствует альфа и гамма тип амилазы. Диагностическую значимость имеет альфа-амилаза, так как повышение ее уровня в циркулирующей крови указывает на ряд заболеваний. Альфа-амилаза представлена панкреатической и слюнной амилазой.

Панкреатическая амилаза является Р-типом и входит в состав панкреатического сока, слюнная амилаза является S-типом и входит в секрет слюнных желез. Амилаза является кальций/хлор-зависимым ферментом и активируется в присутствии ионов кальция и хлора.

Слюнной и панкреатической амилазам присущи свои функции. Первой в процесс пищеварения включается слюнная амилаза. Поступающие с пищей углеводы уже в ротовой полости частично подвергаются ее обработке. Далее пища поступает в желудок и двенадцатиперстную кишку, где встречается с панкреатической амилазой. По сути, слюнная амилаза подготавливает пищевой комок к панкреатической амилазе. В тонком кишечнике происходит основной процесс расщепления углеводов.

Функции альфа-амилазы — расщепление полисахаридов (крахмала, гликогена, инулина) до олигосахаридов. Почему именно в тонком кишечнике происходит основной процесс переваривания углеводов? Ответ прост: именно здесь есть все оптимальные условия для этого процесса, а именно: слабая щелочная среда и дополнительные пищеварительные ферменты, разъединяющие углеводные связи.

У деток активность амилазы низкая, так как все необходимы готовые «строительные материалы» они получают с молоком матери. С двух месяцев активность фермента начинает повышаться и достигает уровня таковой у взрослого к концу первого года, так как в пищевой рацион крохи вводятся прикормы. Выводится фермент из организма через почки с мочой (через мочевыделительную систему).

Виды амилазы

Функция альфа-амилазы — расщепление углеводов

Несмотря на то, что клинический и диагностический интерес связан с альфа-амилазой, коснемся всех существующих типов этого энзима.

  • Альфа амилаза — фермент, который делится на два вида — секретируемую и несекретируемую амилазу. Проще говоря, первый вид циркулирует в организме, так как выделяется в кровь. Поэтому уровень фермента можно измерить в крови. Второй вид является внутриклеточным и не выходит в кровоток. Внутриклеточная амилаза помогает расщеплять полисахариды до декстринов. Секретируемая амилаза представлена двумя типами. 40 процентов циркулирующего в крови фермента выделяется клетками поджелудочной железы. 60 процентов составляет слюнная амилаза. Кроме панкреатической и слюнной желез, фермент секретируется слизистой тонкого и толстого кишечника, яичниками, маточными трубами, печенью.
  • Бета тип — фермент, который встречается у растений, грибов и бактерий. Благодаря ему плодовый крахмал расщепляется на сахар, и этим объясняется сладкий вкус спелых плодов. Хотя этот тип не имеет прямого отношения к физиологии человека, он широко изучается в научноклинических лабораториях. Фермент, участвующий в обмене полисахаридов, помогает получить ценную информацию в изучении гликогенозов. Данная группа включает наследственные заболевания, в основе которых лежит нарушение функционирования ферментов, участвующих в синтезе и расщеплении гликогена.
  • Гамма тип — глюкоамилаза. Данный вид амилазы полностью расщепляет гликоген и крахмал до глюкозы. Гамма-амилаза присутствует в организме человека и представлена двумя типами: кислой и нейтральной амилазой. Кислая локализуется в лизосомах, нейтральная — в микросомах и гиалоплазме клеток. Способность гамма-амилазы расщеплять гликоген позволяет ее использовать в лечении гликогенозов. Введение данного фермента в организм приводит к важному терапевтическому эффекту — уменьшению количества гликогена в жизненно важных органах — печени, сердце и др.

Показания к проведению теста

Показание для проведения теста — «острый живот»

Концентрация уровня амилазы возрастает или падает при патологических изменениях в поджелудочной, слюнной железах, кишечнике, печени, желудке. Так как фермент выводится почками, то параллельно с кровью пациенту рекомендуется сдавать анализ мочи. Пациент может быть направлен на забор крови для определения уровня амилазы в следующих случаях:

  • дифференциальная диагностика боли в животе;
  • острый и хронический панкреатит;
  • камни в панкреатических протоках;
  • новообразования протоков;
  • кисты поджелудочной железы;
  • воспаление околоушной слюнной железы — паротит;
  • острый перитонит;
  • сахарный диабет;
  • воспаление желчного пузыря (холецистит);
  • почечная недостаточность;
  • кишечная непроходимость;
  • пониженная выработка амилазы в организме;
  • рак яичников;
  • рак легких;
  • хронический алкоголизм;
  • прободная язва желудка;
  • разрыв аневризмы аорты;
  • инфаркт миокарда;
  • тиреотоксикоз;
  • отравление опиатами;
  • эктопическая беременность.

Подготовка к тесту

Пациенту необходимо быть подготовленным к тесту

Для определения уровня амилазы производится забор венозной крови. Исследование проводится натощак. Как и при большинстве лабораторных тестов, пациент должен быть минимально подготовлен к исследованию. Подготовка не требует особых усилий и времени. Важно помнить следующее:

  • никакого алкоголя;
  • исключить жареную и острую пищу накануне;
  • с утра нельзя пить чай и кофе, допускается обычная питьевая вода;
  • не рекомендовано проводить забор крови сразу после некоторых диагностических процедур — флюорографии, рентгенографии, ультразвукового исследования, физиотерапевтических процедур;
  • никаких лекарств в день сдачи теста. Особенно важно отменить следующие: каптоприл, фуросемид, ибупрофен, оральные контрацептивы, кортикостероиды, наркотические анальгетики;
  • нельзя курить перед тестом;
  • исключить утренние занятия спортом;
  • отменить накануне баню и сауну;
  • 15-тиминутный отдых перед процедурой.

Изменение уровня амилазы наблюдается в первые 12 часов

Повышение активности амилазы наблюдается в первые 12 часов. Важный момент состоит в том, что амилаза не имеет своего «золотого стандарта». Концентрация ее в крови может значительно колебаться в течение суток. Каждая лаборатория имеет свои показатели в зависимости от того, какими диагностическими методами проводится определение концентрации фермента. Нормальными значениями амилазы в крови у лиц младше 50 лет являются следующие:

  • Общая альфа-амилаза — в сыворотке или плазме крови до 100 единиц на литр;
  • Панкреатическая амилаза — в сыворотке или плазме крови до 53 единиц на литр.

После 50-летнего рубежа диапазон допустимых значений — от 25 до 120 единиц на литр.

У детей первого года жизни лабораторные показатели отличаются. Диапазон нормальных значений — от 5 до 65 единиц на литр.

Амилаза при беременности

Уровень амилазы возрастает при внематочной беременности

Отдельно стоит вопрос об уровне альфа-амилазы при внематочной (эктопической) беременности. Если плодное яйцо прикрепилось к эндометрию в матке, тогда уровень амилазы не отличается от таковых до беременности. Повышение или понижение концентрации показателя может иметь место при вышеперечисленных состояниях. Если произошла имплантация плодного яйца в маточной трубе или яичнике, то уровень показателя возрастает примерно в 8 раз. Это связано с тем, что маточные трубы и яичники начинают активно секретировать данный фермент.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх