Amylase – enzym der nedbryder stivelse: typer, funktion og pH
Amylase: enzymet der nedbryder stivelse — typer, funktion og pH-optimum (alfa vs. gamma). Lær hvordan pH påvirker fordøjelsen og enzymaktiviteten.
Amylase er et enzym, der nedbryder stivelse til mindre sukkerstoffer, som kroppen kan optage og bruge som energi. Amylase betegner en hel familie af beslægtede enzymer, der findes i mange dyr, planter og svampe. I naturen forekommer flere typer, blandt andet alfa-, beta- og gamma‑amylaser (ofte kaldet glukoamylaser), som adskiller sig i virkningsmekanisme og optimale arbejdsforhold.
Typer og hvor de findes
Hos mennesker er de vigtigste amylaser alfa‑amylaser, som findes i spyt (salivær amylase) og i bugspytkirtelsaft (pancreasamylase). Salivær og pancreas‑alfa‑amylase nedbryder stivelsesmolekyler hurtigt og effektivt i fordøjelseskanalen. Andre amylaser, som beta‑amylase og gamma‑ (gluko-)amylase, er almindelige i planter, mikroorganismer og industrielle processer; gamma‑amylase er særligt udbredt i mikrober og fungerer ved lav pH.
Funktion og kemisk mekanisme
Alfa‑amylase er et endo‑enzym, hvilket betyder, at det angriber de indre alfa‑1,4‑bindinger i stivelseskæder og kløver lange polysakkaridkæder i kortere stykker som maltose, maltotriose og dextriner. Beta‑amylase virker typisk som et exo‑enzym og frigør maltose fra kædens ikke‑reducerende ende. Gamma‑/glukoamylase kan kløve både alfa‑1,4‑ og alfa‑1,6‑bindinger ved kædens ikke‑reducerende ende og danner derved i højere grad enkeltglukose.
For at fungere optimalt kræver mange amylaser tilstedeværelse af calciumioner for strukturstabilitet, og nogle påvirkes også positivt af kloridioner.
pH, temperatur og fordøjelse
Aktiviteten af amylase er afhængig af pH og temperatur:
- Alfa‑amylase har typisk et optimalt pH i det neutrale område (omkring pH 6,7–7,0 i nogle beskrivelser); salivær amylase virker allerede i munden og kan fortsætte at virke kortvarigt i den øverste del af maven, maven, indtil den sure maveindhold denaturerer enzymet. Pancreasamylase fungerer bedst i tyndtarmen, hvor miljøet er mere neutralt til let basisk.
- Gamma‑/glukoamylase har ofte et tydeligt mere surt optimum og er meget aktiv omkring pH 3, hvorfor denne type fungerer bedre i sure miljøer eller i industrielle processer ved lav pH.
Temperaturmæssigt har de fleste amylaser et moderat temperaturoptimum (ofte omkring menneskekropstemperatur for humane enzymer), men industrielle amylaser kan være optimeret til højere temperaturer.
Betydning for fordøjelsen og klinisk brug
I fordøjelsen starter nedbrydningen af stivelse i munden via salivær amylase; når maden når tyndtarmen, overtager pancreasamylase det meste af stivelsesnedbrydningen, så kulhydrat kan optages som glukose. Hos mennesker findes genetisk variation i antallet af AMY1‑gener (salivær amylase), hvilket korrelerer med kostens indhold af stivelse.
Klinisk måles amylase i blod og urin som en markør ved mistanke om akut pankreatitis (betændelse i bugspytkirtlen) eller andre tarmsygdomme. Forhøjede amylaseværdier kan indikere pankreasskade, men lipase er ofte mere specifik for pankreatitis.
Industrielle og praktiske anvendelser
Amylaser anvendes bredt i fødevareindustrien (fx bagning og ølbrygning), i produktion af sirupper og glukoser, samt i vaskemidler til at fjerne stivelsespletter. Valg af amylase‑type afhænger af ønsket produktsammensætning og arbejdsforhold (pH, temperatur).
Vigtige punkter at huske: Amylase er en familie af enzymer, der nedbryder stivelse; mennesker har primært alfa‑amylase i spyt og bugspytkirtelsaft; enzymaktivitet afhænger af pH og temperatur, og gamma‑/glukoamylase er mere sur‑aktiv og mest effektiv omkring pH 3 i fx maven eller i industrielle sammenhænge.
Menneskets udvikling
De tidlige mennesker havde tilsyneladende ikke spyt-amylase. Menneskets nærmeste evolutionære slægtninge, chimpanser og bonoboer, har enten én eller ingen kopi af genet til produktion af spyt-amylase. En duplikering af AMY1-genet førte til produktion af amylase i spyt. Den samme begivenhed fandt sted uafhængigt af hinanden hos gnavere. Dette viser betydningen af spyt-amylase i organismer, der spiser relativt store mængder stivelse.
Kulhydrater er en energikrævende fødevarekilde. Efter landbrugsrevolutionen begyndte menneskets kost at blive mere afhængig af domesticering af planter og dyr i stedet for jagt og indsamling. Dette skift markerede begyndelsen til en kost bestående af 49 % kulhydrater i modsætning til de 35 %, der tidligere blev observeret hos palæolitiske mennesker. Stivelse blev således en hovedbestanddel af den menneskelige kost. Mennesker, der indeholdt amylase i spyttet, ville drage fordel af en øget evne til at fordøje stivelse mere effektivt og i større mængder.
Ikke alle mennesker har det samme antal kopier af AMY1-genet. Befolkninger, der er afhængige af kulhydrater, har et højere antal AMY1-kopier end befolkninger, der kun spiser lidt stivelse. Antallet af AMY1-genkopier hos mennesker kan variere fra seks kopier hos landbrugsgrupper som f.eks. de europæisk-amerikanske og japanske (to befolkningsgrupper, der spiser meget stivelse) til kun 2-3 kopier hos jægersamlersamfund som Biaka, Datog og Yakuterne.
Sammenhængen mellem stivelsesforbruget og antallet af AMY1-kopier tyder på, at flere AMY1-kopier i populationer med højt stivelsesforbrug skyldes naturlig selektion. Det er en gunstig fænotype for disse individer. Derfor er det sandsynligt, at flere AMY1-kopier i en population med højt stivelsesindhold øger fitness og giver sundere og mere veltrænede afkom. Geografisk nærtliggende populationer med forskellige spisevaner har et forskelligt antal kopier af AMY1-genet. Dette er et stærkt bevis for, at naturlig udvælgelse har påvirket dette gen.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er amylase?
A: Amylase er et enzym, der nedbryder stivelse til sukkerarter, som kroppen kan bruge.
Spørgsmål: Hvad er funktionen af alfa-amylase?
A: Alfa-amylase er et vigtigt fordøjelsesenzym, der nedbryder stivelseskæder til mindre stykker med to til tre glukoseenheder.
Spørgsmål: Hvor findes alfa-amylase i kroppen?
A: Alfa-amylase findes i spyt og bugspytkirtelsaft, og det virker i munden og maven under fordøjelsen.
Spørgsmål: Hvad er det optimale pH-område for alfa-amylase?
Svar: Det optimale pH-område for alfa-amylase er 6,7-7,0.
Spørgsmål: Hvilken type sukkerarter kan alfa-amylase nedbryde stivelse til?
Svar: Alfa-amylase kan nedbryde stivelse til maltose.
Spørgsmål: Hvad er gamma-amylase?
Svar: Gamma-amylase er en anden variant af amylase, som har den mest sure optimale pH-værdi af alle amylaser.
Spørgsmål: Hvor i kroppen virker gamma-amylase bedst?
Svar: Gamma-amylase virker bedst i maven, som har en sur pH-værdi.
Søge