La amilasa se refiere a un grupo de enzimas que actúa sobre el almidón, un polímero de glucosa vegetal omnipresente, convirtiéndolo en moléculas de menor dimensión designadas oligosacáridos.
Los diferentes tipos de amilasa
Las amilasas hidrolizan los enlaces glucosídicos que unen los residuos de glucosa en cadenas que componen la macromolécula de almidón. Existen tres tipos diferentes de amilasas:
- a) La α-amilasa(E.C. 3.2.1.1) cliva aleatoriamente los enlaces glucosídicos α-1,4 internos en las cadenas de almidón. La fractura de estos enlaces genera productos de bajo peso molecular como la glucosa, la maltosa (disacárido compuesto por dos residuos de glucosa) y maltotriosa (trisacárido compuesto por tres residuos de glucosa), etc.
Esta enzima también recibe el nombre alternativo de α-1,4-glucan-4-glucano-hidrolasa y como quiebra enlaces internos es clasificada como una endoamilasa.
La α-amilasa es una metaloenzima de calcio, es decir, depende de la presencia del calcio (Ca2+) para a su estabilidad; el calcio funciona como un cofactor.
La α-amilasa es una enzima con diversas aplicaciones industriales, convirtiéndola en la más conocida y estudiada que las restantes amilasas.
b)La β-amilasa (E.C. 3.2.1.2) es clasificada como una exo-amilasa que actúa a partir de la extremidad no reductora de la cadena polisacárida, clivando el segundo enlace glucosídico α-1,4, liberando así sucesivas moléculas de maltosa.
- c) La γ-amilasa(E.C. 3.2.1.3) es la enzima que cliva los enlaces glucosídicos α-1,6. Adicionalmente también hidroliza el primer enlace α-1,4 en la extremidad no reductora, liberando unidades de glucosa.
Almidón – el sustrato de la amilasa
Para entender el mecanismo de acción es necesario conocer la estructura de su sustrato, el almidón.
El almidón es un polisacárido constituido por muchos residuos de glucosa que están unidos por enlaces glucosídicos formando largas cadenas. En consecuencia del tipo de enlace glucosídico establecido entre los residuos de glucosa, dos tipos diferentes de polímeros son encontrados en el almidón: la amilosa y la amilopectina.
La amilosa es un polímero linear constituido por hasta 6.000 residuos de glucosa unidos por enlaces α-1,4 glucosídicos. El grado de polimerización (i.e., la cantidad de residuos de glucosa) varía de una especie a otra.
La amilopectina consiste en cadenas lineares cortas de 10 a 60 unidades de glucosa unidas por enlaces α-1,4 y por cadenas laterales con 15-45 unidades de glucosa también unidas por enlaces α-1,4. Sin embargo, el enlace que ramifica la cadena lateral es un enlace α-1,6 glucosídico.
La siguiente tabla resume las características de los dos polímeros que constituyen el almidón:
| Monómeros | Enlaces | Estructura | |
| Amilosa | glucosa | α-1,4 | linear |
| Amilopectina | glucosa | α-1,4 y α-1,6 | ramificada |
El almidón es sintetizado por las plantas como consecuencia de la fotosíntesis. Se trata de un compuesto de almacenamiento que se encuentra en los amiloplastos de las células que componen las semillas.
La amilasa y la digestión del almidón en los seres humanos
La α-amilasa cataliza el primer paso para la digestión de almidón que es una de las principales fuentes de hidratos de carbono en la dieta humana. La amilasa presente en la saliva humana fue una de las primeras enzimas que siempre fue reconocida.
En 1831, Erhard Leuchs observó que el almidón es degradado si es mezclado con la saliva humana y acuñó como ptialina al agente en la saliva responsable por la reacción química.
Dos años después, Payen y Persoz aislaron una enzima a partir de la cebada que degradaba el almidón y a la cual acuñó como diastasa.
Hoy se sabe que en los seres humanos son sintetizadas dos amilasas: una en la saliva y otra en el páncreas. Ambas son clasificadas como α-amilasas. La amilasa pancreática es lanzada posteriormente en el duodeno.
Aplicaciones
Dada su capacidad de hidrolizar el almidón han sido usadas industrialmente para sustituir procesos químicos usados anteriormente y para reducir el impacto ambiental de esos mismos procesos.
La α-amilasa puede ser usada para la producción de jarabes de glucosa y de fructosa a partir del almidón. La enzima convierte el almidón en dextrinas de cadena más corta. Posteriormente, otras enzimas como la glucoamilasa y la pululanasa prosiguen la hidrólisis hasta la obtención del jarabe de glucosa. El jarabe de fructosa puede ser obtenido por la conversión de la glucosa en fructosa por la enzima glucosa isomerasa.
En la industria panificadora, la α-amilasa es añadida a la masa, hidrolizando parte del almidón en pequeñas dextrinas que pueden ser fermentadas por las levaduras. Así, se aumenta la tasa de fermentación y el volumen de la masa.
La α-amilasa que es estable a bajas temperaturas y el pH alcalino es añadida a los detergentes de ropa para digerir el almidón de residuos alimenticios en pequeños oligosacáridos solubles.
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