AMILASE: KARAKTERISTIK, KLASIFIKASI, STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2025

Amilase adalah istilah yang digunakan untuk mengidentifikasi kelompok enzim penting yang bertanggung jawab untuk hidrolisis ikatan glikosidik antara molekul glukosa yang ada dalam karbohidrat, seperti pati dan yang terkait lainnya, yang dicerna dalam makanan banyak organisme hidup.

Jenis enzim ini diproduksi oleh bakteri, jamur, hewan, dan tumbuhan, yang pada dasarnya mengkatalisasi reaksi yang sama dan memiliki berbagai fungsi, terutama terkait dengan metabolisme energi.

Representasi grafis dari Alpha Amylase yang berasal dari hewan (Sumber: Jawahar Swaminathan dan staf MSD di European Bioinformatics Institute melalui Wikimedia Commons)

Produk reaksi hidrolisis dari ikatan glikosidik dapat dianggap sebagai karakteristik untuk setiap jenis enzim amilolitik, oleh karena itu hal ini sering menjadi parameter penting untuk klasifikasi mereka.

Pentingnya enzim ini, secara antroposentris, tidak hanya fisiologis, karena saat ini enzim jenis ini memiliki kepentingan bioteknologi yang besar dalam produksi industri makanan, kertas, tekstil, gula, dan lainnya.

Istilah "amilase" berasal dari bahasa Yunani "amylon", yang berarti pati, dan diciptakan pada tahun 1833 oleh ilmuwan Payen dan Persoz, yang mempelajari reaksi hidrolitik enzim ini pada pati.

karakteristik

Beberapa amilase bersifat multimerik, seperti ubi jalar β-amilase, yang berperilaku seperti tetramer. Namun, perkiraan berat molekul monomer amilase berada pada kisaran 50 kDa.

Secara umum, enzim tumbuhan dan hewan memiliki komposisi asam amino yang relatif "umum" dan memiliki aktivitas optimal pada pH antara 5,5 dan 8 unit (dengan amilase hewani lebih aktif pada pH yang lebih netral).

Amilase adalah enzim yang mampu menghidrolisis ikatan glikosidik dari sejumlah besar polisakarida, umumnya menghasilkan disakarida, tetapi tidak mampu menghidrolisis kompleks seperti selulosa.

Karakteristik substrat

Alasan mengapa amilase sangat penting di alam, terutama dalam pencernaan karbohidrat, terkait dengan keberadaan substrat alami mereka (pati) di jaringan sayuran "tingkat tinggi", yang berfungsi sebagai sumber. makanan untuk berbagai jenis hewan dan mikroorganisme.

Polisakarida ini pada gilirannya terdiri dari dua kompleks makromolekul yang dikenal sebagai amilosa (tidak larut) dan amilopektin (larut). Bagian amilosa terdiri dari rantai linier residu glukosa yang dihubungkan oleh ikatan α-1,4 dan didegradasi oleh α-amilase.

Amilopektin adalah senyawa dengan berat molekul tinggi, terdiri dari rantai bercabang residu glukosa yang digabungkan dengan ikatan α-1,4, yang cabangnya didukung oleh ikatan α-1,6.

Klasifikasi

Enzim amilase diklasifikasikan menurut situs di mana mereka mampu memutus ikatan glikosidik sebagai endoamylase atau exoamylases. Ikatan hidrolisis sebelumnya di daerah internal karbohidrat, sedangkan yang terakhir hanya dapat mengkatalisis hidrolisis residu di ujung polisakarida.

Selain itu, klasifikasi tradisional terkait dengan stereokimia produk reaksinya, sehingga protein dengan aktivitas enzimatik ini juga diklasifikasikan sebagai α-amilase, β-amilase atau γ-amilase.

-A-amilase (α-1,4-glukan 4-glukan hidrolase) adalah endoamylase yang bekerja pada ikatan internal substrat konformasi linier dan yang produknya memiliki konfigurasi α dan merupakan campuran oligosakarida.

Β-amilase (α-1,4-glukan maltohidrolase) adalah exoamylase tumbuhan yang bekerja pada ikatan di ujung non-pereduksi polisakarida seperti pati dan yang produk hidrolitiknya adalah residu β-maltosa.

-Akhirnya, γ-amilase adalah kelas ketiga dari amilase yang juga disebut glukoamilase (α-1,4-glukan glukohidrolase) yang, seperti β-amilase, adalah exoamylase yang mampu menghilangkan unit glukosa sederhana dari ujung non-pereduksi polisakarida dan membalikkan konfigurasinya.

Kelas enzim yang terakhir dapat menghidrolisis ikatan α-1,4 dan α, 1-6, mengubah substrat seperti pati menjadi D-glukosa. Pada hewan, mereka terutama ditemukan di jaringan hati.

Peringkat saat ini

Dengan munculnya teknik analisis biokimia baru untuk enzim dan substrat serta produknya, penulis tertentu telah menentukan bahwa setidaknya ada enam kelas enzim amilase:

1-Endoamylases yang menghidrolisis ikatan α-1,4 glukosidik dan yang dapat "melewati" (memotong) ikatan α-1,6. Contoh dari kelompok ini adalah α-amilase.

2-Exoamylases mampu menghidrolisis α-1,4, produk utamanya adalah residu maltosa dan ikatan α-1,6 tidak dapat "dilewati". Contoh kelompoknya adalah β-amilase.

3-Exoamylases mampu menghidrolisis ikatan α-1,4 dan α-1,6, seperti amyloglucosidases (glukoamilase) dan exoamylase lainnya.

4-Amilase yang hanya menghidrolisis ikatan α-1,6 glukosidik. Dalam kelompok ini adalah enzim "pelepasan cabang" dan yang lain disebut pullulanase.

5-Amilase seperti α-glukosidase, yang secara istimewa menghidrolisis ikatan α-1,4 oligosakarida pendek yang dihasilkan oleh aksi enzim lain pada substrat seperti amilosa atau amilopektin.

6-Enzim yang menghidrolisis pati menjadi polimer siklik non-pereduksi dari residu D-glukosidik yang dikenal sebagai siklodekstrin, seperti beberapa amilase bakteri.

fitur

Banyak fungsi yang dikaitkan dengan enzim dengan aktivitas amilase, tidak hanya dari sudut pandang alam atau fisiologis, tetapi juga dari sudut pandang komersial dan industri, yang berhubungan langsung dengan manusia.

Pada hewan

Amilase pada hewan pada dasarnya ada dalam air liur, hati dan pankreas, di mana mereka memediasi degradasi polisakarida berbeda yang dikonsumsi dalam makanan (dari hewan (glikogen) atau nabati (pati)).

Adanya α-amilase dalam air liur digunakan sebagai indikator keadaan fisiologis kelenjar ludah, karena mengandung lebih dari 40% produksi protein kelenjar ini.

Di kompartemen oral, enzim ini bertanggung jawab untuk "pra-pencernaan" pati, menghasilkan residu maltosa, maltotriosa dan dekstrin.

Pada tumbuhan

Pada tumbuhan, pati adalah polisakarida cadangan dan hidrolisasinya, yang dimediasi oleh enzim amilase, memiliki banyak fungsi penting. Di antara mereka, kami dapat menyoroti:

• Perkecambahan biji sereal melalui pencernaan lapisan aleuron.
• Degradasi zat cadangan untuk perolehan energi dalam bentuk ATP.

Dalam mikroorganisme

Banyak mikroorganisme menggunakan amilase untuk mendapatkan karbon dan energi dari berbagai sumber polisakarida. Dalam industri, mikroorganisme ini dieksploitasi untuk produksi enzim-enzim ini dalam skala besar, yang berfungsi untuk memenuhi berbagai kebutuhan komersial manusia.

Penggunaan industri

Dalam industri, amilase digunakan untuk berbagai keperluan, termasuk pembuatan maltosa, sirup fruktosa tinggi, campuran oligosakarida, dekstrin, dll.

Mereka juga digunakan untuk fermentasi alkohol langsung dari pati menjadi etanol dalam industri pembuatan bir, dan untuk penggunaan air limbah yang dihasilkan selama pemrosesan makanan nabati sebagai sumber makanan untuk pertumbuhan mikroorganisme, misalnya.

Referensi

1. Aiyer, PV (2005). Amilase dan aplikasinya. Jurnal Bioteknologi Afrika, 4 (13), 1525-1529.
2. Azcón-Bieto, J., & Talón, M. (2008). Fundamentals of Plant Physiology (edisi ke-2nd). Madrid: McGraw-Hill Interamericana of Spain.
3. Del Vigna, P., Trinidade, A., Naval, M., Soares, A., & Reis, L. (2008). Komposisi dan Fungsi Saliva: Tinjauan komprehensif. The Journal of Contemporary Dental Practice, 9 (3), 72-80.
4. Naidu, MA, & Saranraj, P. (2013). Bakteri Amilase: Tinjauan. Jurnal Internasional Farmasi & Arsip Biologi, 4 (2), 274-287.
5. Salt, W., & Schenker, S. (1976). Amilase- Signifikansi klinisnya: Review of the Literature. Medicine, 55 (4), 269–289.
6. Saranraj, P., & Stella, D. (2013). Fungal Amylase - Review. Jurnal Internasional Penelitian Mikrobiologi, 4 (2), 203-211.
7. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biology (edisi ke-5). Philadelphia, Pennsylvania: Penerbitan Saunders College.
8. Thoma, JA, Spradlin, JE, & Dygert, S. (1925). Amilase Tumbuhan dan Hewan. Ann. Chem., 1, 115-189.