Die Aktivität des Lactase-Enzyms

Die Mehrheit der Weltbevölkerung ist bis zu einem gewissen Grad laktoseintolerant. Bei Menschen europäischer Abstammung und in bestimmten Teilen Afrikas ist jedoch die Fähigkeit, die Laktose in Milch und Milchprodukten zu verdauen, weit verbreitet. Diese Fähigkeit wird durch eine genetische Mutation hervorgerufen, die dazu führt, dass diejenigen, die sie tragen, bis ins Erwachsenenalter ein Enzym namens Laktase produzieren.

Sowohl menschliche als auch Kuhmilch sind reich an einem Zucker namens Laktose. Lactose ist ein Disaccharid, ein Molekül, das durch die Kombination von zwei kleineren Zuckermolekülen namens Glucose und Galactose hergestellt wird. In Wasser neigt der Laktosezucker dazu, in Glukose und Galaktose abgebaut zu werden, aber diese Reaktion ist sehr langsam. Das Enzym Laktase wirkt als Katalysator, um die Reaktion zu erleichtern und sehr schnell ablaufen zu lassen. Dieses Enzym besteht aus vier separaten Untereinheiten, die sich zu einem einzigen funktionierenden Enzym zusammenfügen. Jede Untereinheit ist eine lange Kette von Aminosäuren, die aneinandergereiht sind. Wenn man die Anzahl der Aminosäuren in jeder Kette hochzählt, gibt es insgesamt 4.092 Aminosäureeinheiten im Protein.

Das Lactase-Enzym erreicht seine optimale Leistung nur, wenn Magnesium vorhanden ist, und es funktioniert am besten, wenn der pH-Wert nahe 6 liegt. Wenn das Enzym vollständig gesättigt ist – mit anderen Worten, wenn die Laktosekonzentration so hoch ist, dass eine weitere Erhöhung erhöht nicht die Reaktionsgeschwindigkeit – es kann 60 Moleküle Laktose abbauen a zweite. Der Mechanismus, durch den es die Reaktion erleichtert, umfasst zwei Glutamat-Aminosäuren, die sich in einer solchen Sobald das Laktosemolekül an dem Enzym klebt, kooperieren diese Aminosäuren bei der Spaltung in zwei.

Als Säuglinge produzieren alle Menschen das Enzym Laktase in ihrem Darm. Die meisten Menschen stellen jedoch in der frühen Kindheit die Produktion des Enzyms ein. Eine einzige Mutation in der Nähe des Gens für dieses Enzym ermöglicht es Ihnen, bis ins Erwachsenenalter Laktase zu produzieren – und so Laktose auch als Erwachsener zu verdauen. Diese Eigenschaft wird als Laktase-Persistenz bezeichnet, und Menschen, denen sie fehlt, werden als Laktoseintoleranz bezeichnet, obwohl das Ausmaß und die Schwere der Laktoseintoleranz von Person zu Person stark variieren.

Der Mensch begann erst vor etwa 10.000 Jahren mit der Milchwirtschaft. Es besteht eine starke Korrelation zwischen der Popularität der Milchviehhaltung in einer bestimmten Region und der Häufigkeit der Lactase-Persistenzmutation. Die beiden Regionen, in denen die Persistenz von Laktase am häufigsten vorkommt, sind Europa und einige afrikanische Länder, beides Regionen, in denen seit Jahrtausenden Milchwirtschaft betrieben wird. Dies impliziert, dass die Laktase-Persistenz eine neue evolutionäre Innovation ist und dass es eine starke natürliche Selektion gegeben hat, die diese Mutation begünstigt. Das bedeutet, dass in Regionen, in denen Milchwirtschaft betrieben wurde, Menschen, die Milchprodukte verdauen konnten, viel wahrscheinlicher überlebten und Kinder. Warum die Möglichkeit, Milchprodukte zu essen, so vorteilhaft war, bleibt unklar.