Содержание
- Лактоза и лактаза
- Условия для ферментативной функции
- Генетика лактазной персистенции
- Происхождение лактазы
Большинство населения планеты в какой-то степени не переносит лактозу. Однако среди людей европейского происхождения и в некоторых частях Африки способность переваривать лактозу в молоке и молочных продуктах очень распространена. Эта способность вызвана генетической мутацией, которая заставляет тех, кто ее несет, продолжать продуцировать фермент, называемый лактазой, в зрелом возрасте.
Лактоза и лактаза
Как человеческое, так и коровье молоко богаты сахаром, называемым лактозой. Лактоза - это дисахарид, молекула, полученная путем объединения двух более мелких молекул сахара, называемых глюкозой и галактозой. В воде сахар лактозы имеет тенденцию распадаться на глюкозу и галактозу, но эта реакция очень медленная. Фермент лактаза действует как катализатор, облегчая реакцию и заставляя ее происходить очень быстро. Этот фермент состоит из четырех отдельных субъединиц, которые объединяются в единый функционирующий фермент. Каждая субъединица представляет собой длинную цепь аминокислот, соединенных вместе. В целом, если подсчитать количество аминокислот в каждой цепи, в белке будет 4092 аминокислотных единиц.
Условия для ферментативной функции
Фермент лактаза достигает своей оптимальной эффективности только при наличии магния, и он функционирует лучше всего, когда рН близок к 6. Когда фермент полностью насыщен - другими словами, когда концентрация лактозы настолько высока, что ее дальнейшее увеличение не приводит к ее увеличению. увеличить скорость реакции - он может расщеплять 60 молекул лактозы в секунду. Механизм, с помощью которого она облегчает реакцию, включает две глутаматные аминокислоты, расположенные таким образом, что как только молекула лактозы прилипает к ферменту, эти аминокислоты взаимодействуют, расщепляя его на две части.
Генетика лактазной персистенции
Как младенцы, все люди производят фермент лактазы в их кишечнике. Однако большинство людей прекращают производство фермента в раннем детстве. Одна мутация, близкая к гену этого фермента, позволяет вам продолжать вырабатывать лактазу во взрослом возрасте и, таким образом, переваривать лактозу даже в зрелом возрасте. Эта черта называется стойкостью к лактазе, и говорят, что люди, у которых ее нет, не переносят лактозу, хотя степень и степень непереносимости лактозы у разных людей сильно различаются.
Происхождение лактазы
Люди начали молочное животноводство только около 10000 лет назад. Существует сильная корреляция между популярностью молочного животноводства в данном регионе и частотой мутации персистенции лактазы. Двумя регионами, в которых персистенция лактазы наиболее распространена, являются Европа и некоторые африканские страны, оба региона, где молочное животноводство практикуется на протяжении тысячелетий. Это означает, что устойчивость к лактазе является недавним эволюционным новшеством и что существует сильный естественный отбор, способствующий этой мутации, что означает, что в регионах, где практиковалось молочное животноводство, люди, которые могли переваривать молочные продукты, имели гораздо больше шансов выжить и иметь детей. Почему способность есть молочные продукты была настолько полезна, остается неясным.