La α-amilasa es una enzima ( EC 3.2.1.1; nombre sistemático 4-α- D -glucanoglucanohidrolasa ) que hidroliza los enlaces α de polisacáridos grandes con enlaces α , como el almidón y el glucógeno , produciendo cadenas más cortas de los mismos, dextrinas y maltosa. , a través del siguiente proceso bioquímico: [2]
Es la principal forma de amilasa que se encuentra en humanos y otros mamíferos. [3] También está presente en semillas que contienen almidón como reserva alimenticia y es secretado por muchos hongos. Es un miembro de la familia de las glucósidos hidrolasas 13 .
Aunque se encuentra en muchos tejidos, la amilasa es más prominente en el jugo pancreático y la saliva , cada uno de los cuales tiene su propia isoforma de α-amilasa humana. Se comportan de manera diferente en el enfoque isoeléctrico y también pueden separarse en las pruebas mediante el uso de anticuerpos monoclonales específicos . En los seres humanos, todas las isoformas de amilasa se unen al cromosoma 1p 21 (ver AMY1A ).
La amilasa se encuentra en la saliva y descompone el almidón en maltosa y dextrina . Esta forma de amilasa también se llama "ptyalina" / ˈt aɪ əl ɪ n / , que fue nombrada por el químico Jöns Jacob Berzelius . El nombre deriva de la palabra griega πτυω (escupo), porque la sustancia se obtenía de la saliva. [4] Romperá moléculas de almidón grandes e insolubles en almidones solubles ( amilodextrina , eritrodextrina y acrodextrina) produciendo almidones sucesivamente más pequeños y, en última instancia, maltosa . La ptialina actúa sobre enlaces glicosídicos α(1,4) lineales , pero la hidrólisis compuesta requiere una enzima que actúa sobre productos ramificados. La amilasa salival es inactivada en el estómago por el ácido gástrico . En el jugo gástrico ajustado a pH 3,3, la ptialina se inactivó totalmente en 20 minutos a 37 °C. Por el contrario, el 50% de la actividad de la amilasa permaneció después de 150 minutos de exposición al jugo gástrico a pH 4,3. [5] Tanto el almidón, el sustrato de la ptialina, como el producto (cadenas cortas de glucosa) pueden protegerlo parcialmente contra la inactivación por el ácido gástrico. La ptialina añadida al tampón a pH 3,0 experimentó una inactivación completa en 120 minutos; sin embargo, la adición de almidón a un nivel de 0,1% dio como resultado que permaneciera un 10% de la actividad, y una adición similar de almidón a un nivel de 1,0% dio como resultado que permaneciera aproximadamente un 40% de la actividad a los 120 minutos. [6]
El gen de la amilasa salival se ha duplicado durante la evolución y los estudios de hibridación de ADN indican que muchos individuos tienen múltiples repeticiones en tándem del gen. El número de copias de genes se correlaciona con los niveles de amilasa salival, medidos mediante ensayos de transferencia de proteínas que utilizan anticuerpos contra la amilasa humana. El número de copias genéticas está asociado con una aparente exposición evolutiva a dietas ricas en almidón. [9] Por ejemplo, un individuo japonés tenía 14 copias del gen de la amilasa (un alelo con 10 copias y un segundo alelo con cuatro copias). La dieta japonesa tradicionalmente ha contenido grandes cantidades de almidón de arroz . Por el contrario, un individuo Biaka portaba seis copias (tres copias en cada alelo). Los Biaka son cazadores-recolectores de la selva tropical que tradicionalmente han consumido una dieta baja en almidón. Perry y sus colegas especularon que el mayor número de copias del gen de la amilasa salival podría haber mejorado la supervivencia coincidiendo con un cambio a una dieta rica en almidón durante la evolución humana.
La α-amilasa pancreática escinde aleatoriamente los enlaces glucosídicos α(1-4) de la amilosa para producir dextrina , maltosa o maltotriosa . Adopta un mecanismo de doble desplazamiento con retención de configuración anomérica . En los humanos, la amilasa salival evolucionó a partir de una copia de ella. [9]
La prueba de amilasa es más fácil de realizar que la de lipasa , lo que la convierte en la prueba principal utilizada para detectar y controlar la pancreatitis . Los laboratorios médicos normalmente medirán la amilasa pancreática o la amilasa total. Si solo se mide la amilasa pancreática, no se notará un aumento en caso de paperas u otros traumatismos de las glándulas salivales.
Sin embargo, debido a la pequeña cantidad presente, el momento oportuno es fundamental a la hora de tomar muestras de sangre para esta medición. La sangre debe extraerse poco después de un ataque de dolor de pancreatitis; de lo contrario, los riñones la excretan rápidamente .
La α-amilasa salival se ha utilizado como biomarcador de estrés [10] [11] y como marcador sustituto de la actividad del sistema nervioso simpático (SNS) [12] que no requiere extracción de sangre.
Los niveles plasmáticos elevados en humanos se encuentran en:
Las lecturas de amilasa total superiores a 10 veces el límite superior normal (LSN) sugieren pancreatitis. De cinco a 10 veces el LSN puede indicar íleo o enfermedad duodenal o insuficiencia renal, y las elevaciones más bajas se encuentran comúnmente en la enfermedad de las glándulas salivales.
La actividad de la α-amilasa en el grano se mide, por ejemplo, mediante el número de caída de Hagberg-Perten , una prueba para evaluar los daños a los brotes, [13] o el método Phadebas . Ocurre en el trigo . [14]
La α-amilasa se utiliza en la producción de etanol para descomponer los almidones de los cereales en azúcares fermentables.
El primer paso en la producción de jarabe de maíz con alto contenido de fructosa es el tratamiento del almidón de maíz con α-amilasa, que escinde los largos polímeros de almidón en cadenas más cortas de oligosacáridos .
Una α-amilasa llamada "Termamyl", procedente de Bacillus licheniformis , también se utiliza en algunos detergentes, especialmente en lavavajillas y detergentes para eliminar almidón. [15]
Consulte amilasa para conocer más usos de la familia de las amilasas en general.
La α-amilasa ha demostrado eficacia en la degradación de biopelículas bacterianas polimicrobianas mediante la hidrolización de los enlaces glicosídicos α (1 → 4) dentro de los exopolisacáridos estructurales de la matriz de la sustancia polimérica extracelular (EPS). [16] [17]
Se informa que la molécula tris inhibe varias α-amilasas bacterianas, [18] [19] por lo que no deben usarse en tampón tris.
Hay varios métodos disponibles para determinar la actividad de la α-amilasa y diferentes industrias tienden a depender de diferentes métodos. La prueba de yodo y almidón, un desarrollo de la prueba de yodo , se basa en el cambio de color, ya que la α-amilasa degrada el almidón y se usa comúnmente en muchas aplicaciones. Una prueba similar pero producida industrialmente es la prueba de amilasa Phadebas , que se utiliza como prueba cualitativa y cuantitativa en muchas industrias, como la de detergentes, diversas harinas, cereales y alimentos de malta, y biología forense.
Se describe la microdeterminación colorimétrica modificada de amilasa en la que la digestión del almidón se mide por la disminución del color almidón-yodo. [20]
Las α-amilasas contienen varios dominios proteicos distintos. El dominio catalítico tiene una estructura que consiste en un barril α/β de ocho cadenas que contiene el sitio activo, interrumpido por un dominio de unión a calcio de ~70 aminoácidos que sobresale entre la cadena β 3 y la hélice α 3, y un dominio carboxil- dominio de barril β de clave griega terminal . [21] Varias α-amilasas contienen un dominio de hoja β, generalmente en el extremo C. Este dominio está organizado como una hoja β antiparalela de cinco cadenas. [22] [23] Varias α-amilasas contienen un dominio totalmente β, generalmente en el extremo C terminal. [24]
