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α-澱粉酶、β-澱粉酶和糖化澱粉酶的區別

根據浙江理科版高中生物選修課38頁澱粉水解流程圖的描述,很容易把澱粉、糊精、麥芽糖誤認為是它們的底物。為了理解幾類澱粉酶的功能,有必要區分兩組概念:直鏈澱粉和支鏈澱粉,α-1,4-糖苷鍵和α-1,6-糖苷鍵。

直鏈澱粉是沒有分支的螺旋結構,由葡萄糖殘基僅通過α-1,4-糖苷鍵首尾相連組成。支鏈澱粉的每條鏈都是葡萄糖殘基用α-1,4-糖苷鍵首尾相連而成,但在分支處是α-1,6-糖苷鍵。

1.α-澱粉酶及其功能

α-澱粉酶又稱內切澱粉酶,是壹種需要鈣離子的金屬水解酶。鈣離子與酶蛋白結合並表現出活性,但EDTA處理會使其活性喪失。

α-澱粉酶能隨機水解澱粉中的α-1,4-糖苷鍵,但不能水解α-1,6-糖苷鍵。如果底物是直鏈澱粉,就會水解產生葡萄糖、麥芽糖和麥芽三糖;如果底物是支鏈澱粉,水解產物是葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖和含有α-1,6-糖苷鍵的α-糊精,具有3個以上的葡萄糖殘基。

另外需要註意的是,α-澱粉酶和β-澱粉酶中的α和β不代表任何構象關系,只是編號而已。自然界生產α-澱粉酶的方法很多,例如,微生物發酵是最常用的方法。另外,這種酶也可以從植物或動物中提取,不同途徑獲得的澱粉酶性質不同。由於工業生產對α-澱粉酶的需求量很大,所以壹般采用真菌和細菌發酵。枯草芽孢桿菌、芽孢桿菌、吸水鏈黴菌等都能產生α-澱粉酶

2.β-澱粉酶及其功能

β-澱粉酶又稱外切澱粉酶,是壹種含有巰基的水解酶。該酶從澱粉的非還原端開始,以兩個葡萄糖殘基為單位依次水解α-1,4-糖苷鍵,生成麥芽糖,但不能水解α-1,6-糖苷鍵,所以不能越過分支點,留下很長的糊精,即β-糊精。因此,當β-澱粉酶作用於直鏈澱粉時,幾乎只產生麥芽糖;當用於支鏈澱粉時,產物是麥芽糖和β-糊精。

3.R-酶及其功能

R-酶也叫脫支酶,作用於α-1,6-糖苷鍵。在脫支酶的作用下,α-糊精和β-糊精的α-1,6-糖苷鍵被水解,支鏈被去除。剩余的線性部分被α-澱粉酶和β-澱粉酶水解產生麥芽糖和葡萄糖。而R-酶不能直接水解支鏈澱粉中的α-1,6-糖苷鍵。

4.糖基化澱粉酶及其功能

糖化澱粉酶,糖化酶,是壹種能將澱粉水解成葡萄糖的酶,其中水解率可達100%,通常用作澱粉的糖化劑。糖化酶專壹性低,適用於多種物質。它既能從澱粉分子的非還原端切割α-1,4-糖苷鍵,也能切割α-1,6-糖苷鍵,但α-1,4-糖苷鍵的水解速度更快。同時能水解糊精、麥芽糖、糖原等。水解從底物分子末端開始,屬於核酸外切酶。