הפעילות של אנזים הלקטאז

רוב אוכלוסיית העולם סובלת ממידה מסוימת ללקטוז. בקרב אנשים ממוצא אירופי ובאזורים מסוימים באפריקה, היכולת לעכל את הלקטוז בחלב ובמוצרי חלב נפוצה מאוד. יכולת זו נגרמת על ידי מוטציה גנטית הגורמת למי שנושא אותה להמשיך לייצר אנזים הנקרא לקטאז גם בבגרותו.

גם חלב אדם וגם פרה עשירים בסוכר הנקרא לקטוז. לקטוז הוא דו-סוכר, מולקולה המיוצרת על ידי שילוב שתי מולקולות סוכר קטנות יותר בשם גלוקוז וגלקטוז. במים, סוכר הלקטוז נוטה להתפרק לגלוקוז ולגלקטוז, אך תגובה זו איטית מאוד. האנזים לקטאז משמש כזרז כדי להקל על התגובה ולגרום לה לקרות מהר מאוד. אנזים זה מורכב מארבע יחידות משנה נפרדות המתאחדות ליצירת אנזים מתפקד יחיד. כל יחידת משנה היא שרשרת ארוכה של חומצות אמינו הנמתחות זו בזו. בסך הכל, אם סופרים את מספר חומצות האמינו בכל שרשרת, יש 4,092 יחידות חומצות אמיניות בחלבון.

אנזים הלקטאז משיג את ביצועיו האופטימליים רק אם קיים מגנזיום והוא מתפקד בצורה הטובה ביותר כאשר ה- pH קרוב ל -6. כאשר האנזים רווי לחלוטין - במילים אחרות, כאשר ריכוז הלקטוז הוא כה גבוה עד כי הגדלתו עוד לא מגדילה את קצב התגובה - היא יכולה לפרק 60 מולקולות של לקטוז א שְׁנִיָה. המנגנון שבאמצעותו הוא מקל על התגובה כולל שתי חומצות אמינו גלוטמט הממוקמות בתוך כזה באופן שברגע שמולקולת הלקטוז נדבקת לאנזים, חומצות אמינו אלה משתפות פעולה בפיצולו פנימה שתיים.

כתינוקות, כל בני האדם מייצרים את אנזים הלקטאז במעיים שלהם. אולם, רוב בני האדם מפסיקים לייצר את האנזים בילדות המוקדמת. מוטציה יחידה הקרובה לגן של אנזים זה מאפשרת לך להמשיך לייצר לקטאז לבגרות - וכך לעכל לקטוז גם כמבוגר. תכונה זו נקראת התמדה של לקטאז, ואנשים שחסרים אותה נאמרים כלא סובלניים ללקטוז, אם כי היקף וחומרת הסובלנות ללקטוז משתנה מאוד בקרב אנשים.

בני אדם החלו את גידול החלב רק לפני כ -10,000 שנה. יש מתאם חזק בין הפופולריות של גידול החלב באזור נתון לבין תדירות המוטציה להתמדה ללקטאז. שני האזורים שבהם ההתמדה לקטז נפוצה ביותר הם אירופה וחלק ממדינות אפריקה, שני האזורים בהם נהוגה גידול חלב במשך אלפי שנים. זה מרמז שהתמדה של לקטאז היא חידוש אבולוציוני לאחרונה וכי הייתה ברירה טבעית חזקה המעדיפה מוטציה זו, כלומר באזורים בהם נהגה גידול חלב, אנשים שיכולים לעכל מוצרי חלב היו בעלי סיכוי גבוה יותר לשרוד ולהתקיים יְלָדִים. מדוע היכולת לאכול חלב כל כך מועילה נותרה לא ברורה.