Амилолитични лекарства (страница 1 от 8)

Амилолитичните лекарства се произвеждат широко у нас и в чужбина. Това е предимно мащабно производство. Амилаза нахо­Те се използват в почти всички области, където се обработват нишестесъдържащи суровини. Амилазите се използват за озахаряване на зърно и кара­тофи нишесте. Най - големият потребител на амилолитични ензими е алкохолната и пивоварната промишленост, където в­в момента малцът (покълнало зърно) се заменя успешно с амилолит­cic ензимни препарати.

Източници на получаване на амилази

Амилазите са много широко разпространени в природата. Те се синтезират от много микроорганизми (бактерии, гъби, актиномицети, дрожди), животни и растения. Преди развитието на ензимната индустрия глави­покълналото зърно (малц) е основен индустриален източник на производство на амилаза в европейските страни. За медицински цели амилазите са получени от животински суровини. В момента основният източник на амилази е­микроорганизми, особено бактерии, гъбички и по-рядко дрожди.

Механизъм на действие и свойства на амилазите

Субстратите за действието на амилазите са нишесте, състоящо се от амило­PS и амилопектин, продукти на частична хидролиза на нишесте и гликоген.

Нишесте - растителен полизахарид с много сложна структура. Това е двукомпонентно съединение, състоящо се от 13-30% амилоза и 70-85% амилопектин. И двата компонента са нехомогенни, тяхното молекулно тегло (M. м.) варира в широки граници и зависи от естеството на нишестето. Амилозата е неразклоняващ се полимер, в който са глюкозните остатъци­nena a-1,4-гликозидна връзка; степента на полимеризация е около 2000. При "ненормални" амилози с една или две а-1, 6-връзки полимеризацията на мо­може да нарасне до 6000 (фиг. 1). Амило­за почти нищо­се разбира като се възстановява­способност, тъй като във всеки режим­амилозна лекула­има само един­свободна алдехидна група.

Молекулата на амилозата е удължена спирала, стъпката на която е­Той е 10,6 А и всеки контур включва 3 глюкозни остатъка. Максимално-

Фигура 1. Структура на амилоза:

а - амилоза без анормални аномалии; б - възможна схема­разклоняваща се амилоза; в - спирала от амилоза в разтвор с­йодни молекули, вкарани в кухината му.

Край на връзките с

алдехидни групи 1 клон

- 2 вилици 4 вилици 8 вилици

16 крайни връзки

Фигура: 2.2. Амилопектин, дихо схема­томично разделяне на амилопектин (според К. Майер):

а - в равнината; б - в космоса.

дължината на молекулата на амилозата достига 7000 А. В разтвора спиралата се компресира поради увеличаването на завоя, в който вече участват 6 глюкозни остатъка­кози. Когато йодните молекули навлязат в амилозната спирала, вдигат шум­има характерен син цвят. Невъзможно е да се говори стриктно за размера на молекулата на амилозата, т.е. дори от една проба на нишесте се извлича амило­за, с размер на молекулата от 500 до 2000 глюкозни остатъка. Амилопектинът има по-високо молекулно тегло от ами­лоза, и по-сложна система­не. Това е разклонен полис­харид. Предполага се ами­Дихотомия на клонове на лопектин­т.е. броят на крайните връзки винаги е с един повече от броя на връзките, даващи разклоняване, а сумата от тези числа дава общия брой на връзките по цялата верига (вж. фиг. 2.2).

Механизъм на действие. Групата на амилотичните ензими включва a- и b-амилази, глюкоамилаза, пулуланаза, изоамилаза и някои други ензими. Амилазите са два вида: ендо- и екзоамилази. Ясно изразено­женската ендоамилаза е амилаза, способна да разруши интрамо­молекулни връзки във високополимерни вериги на субстрата.

Глюкоамилазата и b-амилазата са екзоамилази, т.е. ензими, които атакуват субстрата от нередуциращия край.

При изучаването на механизма на действие на амилазите има някои­и преди всичко те се състоят в това, че субстратът - нишесте не е­хомогенен и има различни характеристики по отношение на степента на полимеризация на гликозидната верига и броя на разклоненията.

Реакциите, катализирани от амилазите, имат два етапа: кратко - неподвижен и дълго - неподвижен. По време на първия етап ендоамилазата бързо намалява молекулното тегло на субстрата, образувайки смес от линейни и разклонени олигозахариди. Вторият етап на реакцията продължава, докато продуктите на хидролизата престанат да се оцветяват на йо­къща; протича много по-бавно и зависи от индивидуалните свойства на ензима и неговата природа. Следователно крайните продукти на хидролиза от а-амилази могат да бъдат различни. Първият етап от ефекта на ензима върху субстрата, макар и да е неподреден, има подобен механизъм за всички видове а-амилази.

Има две хипотези относно механизма на действие на екзоамилазите върху субстрата. Първата хипотеза предполага, че въздействайки върху субстрата чрез едноверижен или "мълниеподобен" механизъм, екзоамилазата образува фер­комплекс от субстрат с улавяне на нередуциращия край на веригата.

По-нататъшно популяризиране на фер­промяна по тази верига настъпва до пълната й хидролиза. Според втората хипотеза (b- и бъг­амилазата действа върху субстрата чрез механизъм за множествена атака, т.е. ензимът образува комплекс с молекулата на субстрата, след което след няколко етапа този комплекс се разлага и fer­ченге се свързва с новия бен­по-хладен субстрат. С други думи­mi, при многократна атака има кръстоска между разстроен механизъм и едноверижна атака "мълния". За пълно хидро­лиза по този механизъм е една

субстратната молекула трябва многократно да образува ензимно-субстратни комплекси. В този случай е възможна хидролиза на няколко връзки в една ката.­литичен акт.

Механизмът на действие на амилазите върху субстрата може да се разглежда с №­колко позиции:

1) вида на скъсаната връзка (a-1.4 или a-1.6);

2) вида на въздействието върху основата (ендо- или екзо-);

3) влияние върху скоростта на хидро­лизис на степента на полимеризация на субстрата;

4) възможността за хидролиза на олиго­захариди;

4) способността на ензима да атакува многократно субстрата.

Наличието на признаци на амилази, отразени в позиции 3 и 4, когато действат върху линейни субстрати, може да показва съществуването на субцентрова структура в тези ензими. Активното място на амилазата вероятно ще се състои от няколко подцентра, всеки от които може да влезе в контакт с глюкозен остатък. Енергията на взаимодействие (A;), изразена в единици свободна енергия (kJ/mol), определя афинитета на субцентъра на ензима към субстрата. Този афинитет е индивидуален­но може да бъде както положителен, така и отрицателен. Вероятността за съществуване на подцентрови структури на амилазите помага да се установи­изследване на активния център на амилазите, дава по-ясно обяснение на специфичността на субстрата, но не обяснява механизма на хидролиза на разклонени­ните субстрати.

а-амилаза. a-амилаза (a-1,4-глюкан-4-глюканохидролаза, EC 3.2.1.1.)­Това е ендоамилаза, предизвикваща хидролитично разцепване на a-1,4-гликозидни връзки в силно полимеризиран субстрат. Ензим на­наречена а-амилаза, тъй като освобождава глюкоза в а-мутамерна форма.

а-Амилазата е водоразтворим протеин с глобулинови свойства и М. м. 45 000-60 000. Един вид изключение е B. macerans a-амилаза, която има М. м. 130 000. Има индикации, че някои­ry термостабилни а-амилази имат M. m. 14 000-15 000, но в тяхната бенка­kulah съдържа 2-3 пъти повече калциеви атоми.

води до инактивиране на ензима. Повторно въвеждане на калций в околната среда­може частично да възстанови своята дейност. B. subtilis a-амилаза, с помощта на цинков йон, е способна да образува димерна форма, която липсва на други a-амилази. Всички а-амилази са устойчиви на протеази. Те са богати­колофон и триптофан. Състав на глутаминова и аспарагинова киселина­са 25% от протеиновата маса. Наличието на тези киселини в а-амилазата е свързано с капацитетната им способност. По този начин втечняващите а-амилази нямат сулфхидрилни групи, докато захарифициращите съдържат един цистеинов остатък. Аминокиселините, съдържащи сяра, са сравнително малко или напълно липсват в а-амилазите. Някои а-амилази от гъбичен произход имат­леводичен фрагмент, който може да включва маноза, ксилоза, хексозоамин, но неговите функции не са установени.

В зависимост от вида на микроорганизма, свойствата на ос-амилазите могат да се различават значително не само в механизма на действие върху субстрата и крайните продукти, но и в оптималните условия за проява на максимална активност.

Въздействайки върху цялото нишестено зърно, а-амилазата го атакува, разхлабвайки повърхността и образувайки канали и канали, т.е. сякаш цепи зърното на парчета. Желатинизираното нишесте се хидролизира от него, за да образува продукти, оцветени с йод - състоящи се главно от ниско молекулно тегло­къдрави декстрини. Процесът на хидролиза на нишестето е многоетапен. В резултат на действието на а-амилаза в първите етапи на процеса, декстрините се натрупват в хидролизата, след което не оцветяват йо­дом на тетра- и трималтоза, които много бавно се хидролизират от а-амилаза до ди- и монозахариди.

Всички а-амилази проявяват най-нисък афинитет към хидролизата на крайни връзки в субстрата. Някои а-амилази, особено от гъбичен произход­дения, на втория етап от процеса те хидролизират субстрата по-дълбоко с­образуването на малки количества малтоза и глюкоза. Схемата на хидролиза под действието на а-амилаза може да бъде написана по следния начин:

Нишесте,----------------> a-декстрини + малтоза + глюкоза