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Amilase

A amilase refere-se a um grupo de enzimas que atua sobre o amido, um polímero de glucose vegetal omnipresente, convertendo-o em moléculas de menor dimensão designadas por oligossacáridos.

Os diferentes tipos de amilase

As amilases hidrolisam as ligações glicosídicas que unem os resíduos de glucose em cadeias que compõem a macromolécula de amido. Existem três tipos diferentes de amilases:

a) A α-amilase (E.C. 3.2.1.1) cliva aleatoriamente as ligações glicosídicas α-1,4 internas nas cadeias de amido. A clivagem destas ligações gera produtos de baixo peso molecular como a glucose, a maltose (dissacárido composto por dois resíduos de glucose) e maltotriose (trissacárido composto por três resíduos de glucose), etc.

Esta enzima também recebe o nome alternativo de α-1,4-glucan-4-glucano-hidrolase e como quebra ligações internas é classificada como uma endo-amilase.

A α-amilase é uma metaloenzima de cálcio, isto é, depende da presença do cálcio (Ca2+) para a sua estabilidade; o cálcio funciona como um cofator.

A α-amilase é uma enzima com diversas aplicações industriais, tornado-a a mais conhecida e estudada do que as restantes amilases.

b) A β-amilase (E.C. 3.2.1.2) é classificada como uma exo-amilase que atua a partir da extremidade não redutora da cadeia polissacárida, clivando a segunda ligação glicosídica α-1,4, libertando, assim, sucessivas moléculas de maltose.

c) A γ-amilase (E.C. 3.2.1.3) é a enzima que cliva as ligações glicosídicas α-1,6. Adicionalmente também hidrolisa a primeira ligação α-1,4 na extremidade não redutora, libertando unidades de glucose.

Amido – o substrato da amilase

Para entender o mecanismo de ação das amilases é preciso conhecer a estrutura do seu substrato, o amido.

O amido é um polissacárido constituído por n resíduos de glucose que estão unidos por ligações glicosídicas formando longas cadeias. Em consequência do tipo de ligação glicosídica estabelecida entre os resíduos de glucose, dois tipos diferentes de polímeros são encontrados no amido: a amilose e a amilopectina.

A amilose é um polímero linear constituído por até 6.000 resíduos de glucose unidos por ligações α-1,4 glicosídicas. O grau de polimerização (i.e., a quantidade de resíduos de glucose) varia de espécie para espécie.

A  amilopectina consiste em cadeias lineares curtas de 10 a 60 unidades de glucose unidas por ligações α-1,4  e por cadeias laterais com 15-45 unidades de glicose também unidas por ligações α-1,4. Porém, a ligação que e ramifica a cadeia lateral é uma ligação α-1,6 glicosídica.

A tabela seguinte resume as características dos dois polímeros que constituem o amido:

  Monómeros Ligações Estrutura
Amilose glucose α-1,4 linear
Amilopectina glucose α-1,4 e α-1,6 ramificada

 

O amido é sintetizado pelas plantas em consequência da fotossíntese. Trata-se de um composto de armazenamento que se encontra nos amiloplastos das células que compõem as sementes.

A amilase e a digestão do amido nos seres humanos

A α-amilase catalisa o primeiro passo para a digestão de amido que é uma das principais fontes de hidratos de carbono na dieta humana. Amilase presente na saliva humana foi um dos primeiras enzimas de sempre a ser reconhecida.

Em 1831, Erhard Leuchs notou que o amido é degradado se for misturado com a saliva humana e apelidou de ptialina o agente na saliva responsável pela reacção química.

Dois anos depois, Payen e Persoz isolaram uma enzima a partir da cevada que degradava o amido e à qual apelidou de diastase.

Hoje sabe-se que nos seres humanos são sintetizadas duas amilases: uma na saliva e outra no pâncreas. Ambas são classificadas como α-amilases. A amilase pancreática é lançada posteriormente no duodeno.

Aplicações

Dada a sua capacidade de hidrolisar o amido, as amilases têm sido usadas industrialmente para substituir processos químicos usados anteriormente e para reduzir o impacto ambiental desses mesmos processos.

A α-amilase pode ser usada para a produção de xaropes de glucose e de frutose a partir do amido. A enzima converte o amido em dextrinas de cadeia mais curta. Posteriormente, outras enzimas como a glucoamilase e a pululanase prosseguem a hidrólise até à obtenção do xarope de glucose. O xarope de frutose pode ser obtido pela conversão da glucose em frutose pela enzima glucose isomerase.

Na indústria panificadora, a α-amilase é acrescentada à massa, hidrolisando parte do amido em pequenas dextrinas que podem ser fermentadas pelas leveduras. Assim, aumenta-se a taxa de fermentação e o volume da massa.

A α-amilase que é estável a baixas temperaturas e a pH alcalino é acrescentada aos detergentes de roupa para digerir o amido de resíduos alimentares em pequenos oligossacáridos solúveis.

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References:

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  • Maarel, M.J.E.C. et al. (2002). Properties and applications of starch-converting enzymes of the α-amylase family. Journal of Biotechnology, 94: 137–155.
  • Souza, P. M.; Magalhães, P. O. (2010). Application of Microbial Amylase in Industry – A Review. Brazilian Journal of Microbiology, 41: 850-861.
  • Sundarram, A.; Murthy T. P. K. (2014). α-Amylase Production and Applications: A Review. Journal of Applied & Environmental Microbiology, 2 (4): 166-175.

 

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