Η δραστηριότητα του ενζύμου λακτάσης

Η πλειονότητα του παγκόσμιου πληθυσμού είναι σε κάποιο βαθμό δυσανεξία στη λακτόζη. Ωστόσο, μεταξύ των ανθρώπων ευρωπαϊκής καταγωγής και σε ορισμένα μέρη της Αφρικής, η ικανότητα πέψης της λακτόζης στο γάλα και στα γαλακτοκομικά προϊόντα είναι πολύ συχνή. Αυτή η ικανότητα προκαλείται από μια γενετική μετάλλαξη που αναγκάζει εκείνους που τη μεταφέρουν να συνεχίσουν να παράγουν ένα ένζυμο που ονομάζεται λακτάση μέχρι την ενηλικίωση.

Τόσο το ανθρώπινο όσο και το αγελαδινό γάλα είναι πλούσια σε μια ζάχαρη που ονομάζεται λακτόζη. Η λακτόζη είναι ένας δισακχαρίτης, ένα μόριο που παράγεται συνδυάζοντας δύο μικρότερα μόρια σακχάρου που ονομάζονται γλυκόζη και γαλακτόζη. Στο νερό, το σάκχαρο λακτόζης τείνει να διασπάται σε γλυκόζη και γαλακτόζη, αλλά αυτή η αντίδραση είναι πολύ αργή. Το ένζυμο λακτάση δρα ως καταλύτης για τη διευκόλυνση της αντίδρασης και για να συμβεί πολύ γρήγορα. Αυτό το ένζυμο αποτελείται από τέσσερις ξεχωριστές υπομονάδες που ενώνονται για να σχηματίσουν ένα λειτουργικό ένζυμο. Κάθε υπομονάδα είναι μια μακρά αλυσίδα αμινοξέων που συνδέονται μεταξύ τους. Συνολικά, εάν μετράτε τον αριθμό των αμινοξέων σε κάθε αλυσίδα, υπάρχουν 4.092 μονάδες αμινοξέων στην πρωτεΐνη.

Το ένζυμο λακτάσης επιτυγχάνει τη βέλτιστη απόδοσή του μόνο εάν υπάρχει μαγνήσιο και λειτουργεί καλύτερα όταν το pH είναι κοντά στο 6. Όταν το ένζυμο είναι πλήρως κορεσμένο - με άλλα λόγια, όταν η συγκέντρωση της λακτόζης είναι τόσο υψηλή που αυξάνοντας περαιτέρω δεν αυξάνει τον ρυθμό αντίδρασης - μπορεί να διασπάσει 60 μόρια λακτόζης α δεύτερος. Ο μηχανισμός με τον οποίο διευκολύνει την αντίδραση περιλαμβάνει δύο αμινοξέα γλουταμινικού που βρίσκονται σε τέτοια με τον τρόπο που το μόριο της λακτόζης κολλάει στο ένζυμο, αυτά τα αμινοξέα συνεργάζονται στο διαχωρισμό του δύο.

Ως βρέφη, όλοι οι άνθρωποι παράγουν το ένζυμο λακτάσης στα έντερα τους. Ωστόσο, οι περισσότεροι άνθρωποι παύουν να παράγουν το ένζυμο στην πρώιμη παιδική ηλικία. Μια μόνο μετάλλαξη κοντά στο γονίδιο για αυτό το ένζυμο σας επιτρέπει να συνεχίσετε να παράγετε λακτάση έως την ενηλικίωση - και έτσι να χωνεύετε τη λακτόζη ακόμη και ως ενήλικας. Αυτό το χαρακτηριστικό ονομάζεται ανθεκτικότητα στη λακτάση και τα άτομα που το λείπουν λέγεται ότι δεν έχουν δυσανεξία στη λακτόζη, αν και η έκταση και η σοβαρότητα της δυσανεξίας στη λακτόζη ποικίλλει ευρέως μεταξύ των ατόμων.

Οι άνθρωποι άρχισαν μόνο την εκτροφή γαλακτοκομικών πριν από 10.000 χρόνια. Υπάρχει μια ισχυρή συσχέτιση μεταξύ της δημοτικότητας της γαλακτοπαραγωγής σε μια δεδομένη περιοχή και της συχνότητας της μετάλλαξης επιμονής στη λακτάση. Οι δύο περιοχές όπου η επιμονή στη λακτάση είναι πιο συχνή είναι η Ευρώπη και ορισμένες αφρικανικές χώρες, και οι δύο περιοχές όπου η γαλακτοπαραγωγή έχει ασκηθεί εδώ και χιλιετίες. Αυτό συνεπάγεται ότι η επιμονή της λακτάσης είναι μια πρόσφατη εξελικτική καινοτομία και ότι υπήρξε ισχυρή φυσική επιλογή που ευνοεί αυτήν τη μετάλλαξη, που σημαίνει ότι σε περιοχές όπου ασκήθηκε γαλακτοπαραγωγή, οι άνθρωποι που μπορούσαν να αφομοιώσουν τα γαλακτοκομικά προϊόντα είχαν πολύ περισσότερες πιθανότητες να επιβιώσουν και να έχουν παιδιά. Γιατί η ικανότητα κατανάλωσης γαλακτοκομικών προϊόντων ήταν τόσο ευεργετική παραμένει ασαφής.