نشاط انزيم اللاكتيز

غالبية سكان العالم يعانون إلى حد ما من عدم تحمل اللاكتوز. ومع ذلك ، فإن القدرة على هضم اللاكتوز في الحليب ومنتجات الألبان شائعة جدًا بين الأشخاص المنحدرين من أصل أوروبي وفي أجزاء معينة من إفريقيا. هذه القدرة ناتجة عن طفرة جينية تجعل من يحملونها يواصلون إنتاج إنزيم يسمى اللاكتاز حتى مرحلة البلوغ.

حليب الإنسان وحليب البقر غنيان بالسكر المسمى اللاكتوز. اللاكتوز عبارة عن جزيء ثنائي السكاريد يتم تكوينه عن طريق الجمع بين جزيئين أصغر من السكر يسمى الجلوكوز والجلاكتوز. في الماء ، يميل سكر اللاكتوز إلى التفتت إلى جلوكوز وجلاكتوز ، لكن هذا التفاعل يكون بطيئًا جدًا. يعمل إنزيم اللاكتاز كمحفز لتسهيل التفاعل وجعله يحدث بسرعة كبيرة. يتكون هذا الإنزيم من أربع وحدات فرعية منفصلة تتجمع معًا لتشكل إنزيمًا واحدًا يعمل. كل وحدة فرعية عبارة عن سلسلة طويلة من الأحماض الأمينية مرتبطة ببعضها البعض. إجمالاً ، إذا قمت بحساب عدد الأحماض الأمينية في كل سلسلة ، فهناك 4092 وحدة من الأحماض الأمينية في البروتين.

يحقق إنزيم اللاكتاز أدائه الأمثل فقط في حالة وجود المغنيسيوم ، ويعمل بشكل أفضل عندما يقترب الرقم الهيدروجيني من 6. عندما يكون الإنزيم مشبعًا تمامًا - بمعنى آخر ، عندما يكون تركيز اللاكتوز مرتفعًا جدًا زيادتها لا تزيد من معدل التفاعل - يمكنها تكسير 60 جزيء من اللاكتوز أ ثانيا. تتضمن الآلية التي تسهل من خلالها التفاعل اثنين من الأحماض الأمينية الغلوتاماتية الموجودة في مثل هذا الطريقة التي بمجرد أن يلتصق جزيء اللاكتوز بالإنزيم ، تتعاون هذه الأحماض الأمينية في تقسيمه إلى اثنين.

عند الرضع ، ينتج جميع البشر إنزيم اللاكتيز في أمعائهم. ومع ذلك ، يتوقف معظم البشر عن إنتاج الإنزيم في مرحلة الطفولة المبكرة. تمكّنك طفرة واحدة قريبة من جين هذا الإنزيم من الاستمرار في إنتاج اللاكتاز حتى مرحلة البلوغ - وبالتالي هضم اللاكتوز حتى عندما تكون بالغًا. تسمى هذه السمة استدامة اللاكتيز ، ويقال إن الأشخاص الذين يفتقرون إليها يعانون من عدم تحمل اللاكتوز ، على الرغم من أن مدى وشدة عدم تحمل اللاكتوز يختلفان بشكل كبير بين الأفراد.

بدأ البشر فقط في زراعة الألبان منذ حوالي 10000 عام. هناك علاقة قوية بين شعبية تربية الألبان في منطقة معينة وتواتر طفرة استدامة اللاكتيز. المنطقتان اللتان ينتشر فيهما استدامة اللاكتيز هما أوروبا وبعض البلدان الأفريقية ، وهما منطقتان تمارس فيهما زراعة الألبان منذ آلاف السنين. هذا يعني أن استدامة اللاكتيز هي ابتكار تطوري حديث وأن هناك انتقاء طبيعي قوي يفضل هذه الطفرة ، مما يعني أنه في المناطق التي تمارس فيها مزارع الألبان ، كان الأشخاص الذين يمكنهم هضم منتجات الألبان أكثر عرضة للبقاء على قيد الحياة ولديهم الأطفال. لماذا كانت القدرة على تناول منتجات الألبان مفيدة للغاية لا تزال غير واضحة.