ამილოზა

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                               ამილოზა

(ბერძნ. ἄμυλον - "სახამებელი") - 

ერთ-ერთი მთავარი პოლისაქარიდი, რომელიც ქმნის სახამებელს. იგი წარმოიქმნება ალფა-გლუკოზის ნარჩენების წრფივი ან ოდნავ განშტოებული ჯაჭვებით, რომლებიც დაკავშირებულია გლიკოზიდური ბმებით პირველ და მე-4 ნახშირბადის ატომებს შორის: α-(1→4).

მოლეკულების სტრუქტურა ამილოპექტინისა და გლიკოგენის მსგავსია, მაგრამ მისი ჯაჭვები გაცილებით ნაკლებად განშტოებულია.

ამილოზა შედგება α(1→4) შეკრული გლუკოზის მოლეკულებისგან. გლუკოზაზე ნახშირბადის ატომები დანომრილია, დაწყებული ალდეჰიდის (C=O) ნახშირბადიდან, ასე რომ, ამილოზაში, გლუკოზის ერთ მოლეკულაზე 1-ნახშირბადი უკავშირდება გლუკოზის მომდევნო მოლეკულის 4-ნახშირბადს (α(1→4 ) ობლიგაციები). ამილოზის სტრუქტურული ფორმულა გამოსახულია მარჯვნივ. განმეორებითი გლუკოზის ქვედანაყოფების რაოდენობა (n) ჩვეულებრივ 300-დან 3000-მდეა, მაგრამ შეიძლება იყოს მრავალი ათასი.

არსებობს ამილოზის ჯაჭვების სამი ძირითადი ფორმა. ის შეიძლება არსებობდეს მოუწესრიგებელი ამორფული კონფორმაციით ან ორი განსხვავებული ხვეული ფორმით. მას შეუძლია დაუკავშირდეს საკუთარ თავს ორმაგი სპირალის სახით (A ან B ფორმა), ან შეიძლება დაუკავშირდეს სხვა ჰიდროფობიურ სტუმარ მოლეკულას, როგორიცაა იოდი, ცხიმოვანი მჟავა ან არომატული ნაერთი. ეს ცნობილია როგორც V ფორმა და არის ის, თუ როგორ უკავშირდება ამილოპექტინი ამილოზას სახამებლის სტრუქტურაში. ამ ჯგუფში ბევრი განსხვავებული ვარიაციაა. თითოეული აღინიშნება V-ით და შემდეგ აბონენტით, რომელიც მიუთითებს გლუკოზის ერთეულების რაოდენობაზე თითო ბრუნზე. ყველაზე გავრცელებულია V6 ფორმა, რომელსაც აქვს ექვსი გლუკოზის ერთეული მონაცვლეობით. V8 და შესაძლოა V7 ფორმებიც არსებობს. ეს უზრუნველყოფს კიდევ უფრო დიდ სივრცეს სტუმარი მოლეკულის დასაკავშირებლად.

ამ ხაზოვან სტრუქტურას შეიძლება ჰქონდეს გარკვეული ბრუნვა phi და psi კუთხეების გარშემო, მაგრამ უმეტესწილად შეკრული გლუკოზის რგოლის ჟანგბადი დევს სტრუქტურის ერთ მხარეს. α(1→4) სტრუქტურა ხელს უწყობს სპირალური სტრუქტურის ფორმირებას, რაც შესაძლებელს ხდის წყალბადის ბმების წარმოქმნას გლუკოზის ერთი მოლეკულის 2-ნახშირბადთან დაკავშირებულ ჟანგბადის ატომებსა და გლუკოზის შემდეგი მოლეკულის 3-ნახშირბადს შორის. 

ბოჭკოვანი რენტგენის დიფრაქციის ანალიზმა კომპიუტერზე დაფუძნებული სტრუქტურის დახვეწასთან ერთად აღმოაჩინა ამილოზის A-, B- და C- პოლიმორფები. თითოეული ფორმა შეესაბამება A-, B- ან C- სახამებლის ფორმებს. A- და B- სტრუქტურებს აქვთ განსხვავებული სპირალური კრისტალური სტრუქტურა და წყლის შემცველობა, ხოლო C- სტრუქტურა არის A- და B- ერთეული უჯრედების ნარევი, რის შედეგადაც ხდება შუალედური შეფუთვის სიმკვრივე ორ ფორმას შორის.

ფიზიკური თვისებები

იმის გამო, რომ ამილოზის გრძელი ხაზოვანი ჯაჭვები უფრო ადვილად კრისტალიზდება, ვიდრე ამილოპექტინი (რომელსაც აქვს მოკლე, მაღალ განშტოებული ჯაჭვები), მაღალი ამილოზის სახამებელი უფრო მდგრადია საჭმლის მონელების მიმართ. ამილოპექტინისგან განსხვავებით, ამილოზა წყალში ხსნადია. ის ასევე ამცირებს ამილოპექტინის კრისტალურობას და რამდენად ადვილად შეუძლია წყალს შეაღწიოს სახამებელში. რაც უფრო მაღალია ამილოზის შემცველობა, მით ნაკლებია გაფართოების პოტენციალი და მით უფრო დაბალია გელის სიძლიერე იგივე სახამებლის კონცენტრაციისთვის. ამის თავიდან აცილება ნაწილობრივ შესაძლებელია გრანულების ზომის გაზრდით.

ფუნქცია

ამილოზა მნიშვნელოვანია მცენარეთა ენერგიის შესანახად. ის ნაკლებად ადვილად შეიწოვება, ვიდრე ამილოპექტინი; თუმცა, ხვეული სტრუქტურის გამო, ის ნაკლებ ადგილს იკავებს ამილოპექტინთან შედარებით. შედეგად, ეს არის სასურველი სახამებელი მცენარეებში შესანახად. იგი შეადგენს მცენარეებში შენახული სახამებლის დაახლოებით 30%-ს, თუმცა სპეციფიკური პროცენტი განსხვავდება სახეობებისა და ჯიშების მიხედვით.

იხ. ვიდეო - Амилаза повышена. Что значит?

საჭმლის მომნელებელი ფერმენტ α-ამილაზა პასუხისმგებელია სახამებლის მოლეკულის დაშლაზე მალტოტრიოზად და მალტოზად, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ენერგიის წყაროდ.

ამილოზა ასევე არის მნიშვნელოვანი გასქელება, წყლის შემკვრელი, ემულსიის სტაბილიზატორი და ჟელირებადი აგენტი როგორც სამრეწველო, ასევე საკვებზე დაფუძნებულ კონტექსტში. ფხვიერი სპირალური ამილოზის ჯაჭვებს აქვთ ჰიდროფობიური ინტერიერი, რომელსაც შეუძლია დაუკავშირდეს ჰიდროფობიურ მოლეკულებს, როგორიცაა ლიპიდები და არომატული ნაერთები. ამის ერთი პრობლემა ის არის, რომ როდესაც ის კრისტალიზდება ან ასოცირდება, მას შეუძლია დაკარგოს გარკვეული სტაბილურობა, ხშირად გამოიყოფა წყალი ამ პროცესში (სინერეზი). როდესაც ამილოზის კონცენტრაცია იზრდება, გელის წებოვნება მცირდება, მაგრამ გელის სიმტკიცე იზრდება. როდესაც სხვა ნივთიერებები, მათ შორის ამილოპექტინი ამილოზას უკავშირდება, სიბლანტე შეიძლება დაზარალდეს, მაგრამ κ-კარაგენანის, ალგინატის, ქსანთანის რეზინის ან დაბალმოლეკულური წონის შაქრების შეყვანამ შეიძლება შეამციროს სტაბილურობის დაკარგვა. წყლის შებოჭვის უნარს შეუძლია საკვების დამატება ნივთიერება, რომელიც შესაძლოა ცხიმის შემცვლელად იქცეს. მაგალითად, ამილოზა პასუხისმგებელია თეთრი სოუსის გასქელებაზე, მაგრამ გაციებისთანავე მოხდება გარკვეული განცალკევება მყარსა და წყალს შორის. ამილოზა ცნობილია თავისი კარგი ფირის ფორმირების თვისებებით, ამიტომ პოტენციური მნიშვნელობა აქვს საკვების შეფუთვაში. ამილოზის შესანიშნავი ფილმის ფორმირების ქცევა შესწავლილი იქნა უკვე 1950-იან წლებში. ამილოზის ფილმები უკეთესია როგორც ბარიერული თვისებებისთვის, ასევე მექანიკური თვისებებისთვის, ვიდრე ამილოპექტინის ფილმებთან შედარებით.

ლაბორატორიულ პირობებში მას შეუძლია იმოქმედოს როგორც მარკერი. იოდის მოლეკულები კარგად ჯდება ამილოზის ხვეული სტრუქტურის შიგნით, აკავშირებს სახამებლის პოლიმერს, რომელიც შთანთქავს სინათლის გარკვეულ ტალღის სიგრძეებს. აქედან გამომდინარე, საერთო ტესტია იოდის ტესტი სახამებლის შესახებ. შეურიეთ სახამებელი მცირე რაოდენობით ყვითელი იოდის ხსნარს. ამილოზის არსებობისას შეინიშნება ლურჯი-შავი ფერი. ფერის ინტენსივობა შეიძლება შემოწმდეს კოლორიმეტრით, წითელი ფილტრის გამოყენებით ხსნარში არსებული სახამებლის კონცენტრაციის გასარკვევად. ასევე შესაძლებელია სახამებლის, როგორც ინდიკატორის გამოყენება იოდის შემცირებასთან დაკავშირებული ტიტრირებისას. იგი ასევე გამოიყენება ამილოზის მაგნიტურ მარცვლებში და ფისში მალტოზას დამაკავშირებელი ცილის გამოსაყოფად

ბოლო კვლევები

ბრინჯის მაღალი ამილოზას შემცველი ჯიშები, ნაკლებად წებოვანი გრძელმარცვლოვანი ბრინჯი, აქვთ გაცილებით დაბალი გლიკემიური დატვირთვა, რაც შეიძლება სასარგებლო იყოს დიაბეტით დაავადებულთათვის.

მკვლევარებმა დაადგინეს Granule Bound Starch Synthase (GBSS), როგორც ფერმენტი, რომელიც სპეციალურად აგრძელებს ამილოზას მცენარეებში სახამებლის ბიოსინთეზის დროს. ცვილისებრი ლოკუსი სიმინდის კოდირებს GBSS ცილას. მუტანტები, რომლებსაც აკლიათ GBSS ცილა, წარმოქმნიან სახამებელს, რომელიც შეიცავს მხოლოდ ამილოპექტინს, მაგალითად, ცვილისებრი სიმინდი. Arabidopsis-ის ფოთლებში, ამილოზის სინთეზისთვის GBSS-ის გარდა, საჭიროა კიდევ ერთი გენი, რომელიც აკოდირებს პროტეინის მიზნობრივი სახამებლისკენ (PTST) პროტეინს. მუტანტები, რომლებსაც არც ერთი პროტეინი აკლია, აწარმოებენ სახამებელს ამილოზის გარეშე. გენმოდიფიცირებული კარტოფილის ჯიში Amflora BASF Plant Science-ის მიერ შეიქმნა იმისთვის, რომ არ წარმოქმნას ამილოზა.

იხ. ვიდეო - Amylase production