根据浙科版高中生物学选修一38页淀粉水解流程图的描述,很容易让人误以为三者的作用底物分别为淀粉、糊精和麦芽糖,为了便于理解几类淀粉酶的作用,先需要辨析两组概念:直链淀粉与支链淀粉、α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键。
直链淀粉为无分支的螺旋结构,由葡萄糖残基仅以α-1,4-糖苷键首尾相连而成;支链淀粉的每条链由葡萄糖残基以α-1,4-糖苷键首尾相连形成,但在分枝处则为α-1,6-糖苷键。
1.α-淀粉酶及其作用
α- 淀粉酶又称内切淀粉酶,是一种需要钙离子的金属水解酶,钙离子与酶蛋白结合表现出活性,螯合剂EDTA处理可使其活性丧失。
α- 淀粉酶能随机水解淀粉内部的α-1,4-糖苷键,但不能水解α-1,6-糖苷键。若底物为直链淀粉,则水解产生葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖;若作用底物是支链淀粉,则水解产物是葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖和包含α-1,6-糖苷键含3个葡萄糖残基以上的α-糊精。
另外,需要说明的一点是,α- 淀粉酶和β淀粉酶中的α和β不表示任何构象关系,只是编号而已。在自然界中产生α- 淀粉酶的方式有很多种,例如微生物发酵是最常用的一种方式。另外,从植物或者动物体内也可以提取这种酶,从不同方式获得的淀粉酶的性质有所不同,在工业生产过程中由于α- 淀粉酶的需求量较大,一般采用真菌和细菌发酵而成。枯草杆菌、芽孢杆菌、吸水链霉菌等都能产生α- 淀粉酶。
2.β-淀粉酶及其作用
β-淀粉酶又称外切淀粉酶,它是一种含有巯基的水解酶。该酶从淀粉的非还原端开始,以两个葡萄糖残基为单位,依次水解α-1,4-糖苷键,产生麦芽糖,它不能水解α-1,6-糖苷键,也就不能越过分枝点而剩下一个很长的糊精,即β-糊精。所以,当β-淀粉酶作用于直链淀粉时,几乎只产生麦芽糖;当作用于支链淀粉时,则产物有麦芽糖、β-糊精。
3.R-酶及其作用
R-酶也叫脱支酶,作用于α-1,6-糖苷键。在脱支酶的作用下,α-糊精和β-糊精种的α-1,6-糖苷键被水解,分支的支链被去除。剩余的直链部分再由α- 淀粉酶和β-淀粉酶作用水解生成麦芽糖和葡萄糖。但是,R-酶不能直接水解处于支链淀粉内部的α-1,6-糖苷键。
4.糖化淀粉酶及其作用
糖化淀粉酶即葡萄糖淀粉酶,是一种能够将淀粉水解成为葡萄糖的酶,其中水解的比例能达到100%,通常被当做淀粉的糖化剂。葡萄糖淀粉酶的专一性不高,对很多物质都适用,它不仅可以从淀粉分子的非还原性末端切开α-1,4- 糖苷键,而且还能切开α-1,6-糖苷键,只是α-1,4- 糖苷键的水解速度更快一些。同时也能水解糊精、麦芽糖、糖原等。水解作用是由底物分子的末端开始的,属于外切酶。