Zawartość
- Laktoza i laktaza
- Warunki funkcjonowania enzymu
- Genetyka przetrwania laktazy
- Początki trwałości laktazy
Większość światowej populacji jest w pewnym stopniu nietolerancyjna dla laktozy. Jednak wśród ludzi europejskiego pochodzenia i niektórych części Afryki zdolność do trawienia laktozy w mleku i produktach mlecznych jest bardzo powszechna. Ta zdolność jest spowodowana mutacją genetyczną, która powoduje, że osoby, które ją noszą, kontynuują wytwarzanie enzymu zwanego laktazy aż do dorosłości.
Laktoza i laktaza
Zarówno mleko ludzkie, jak i krowie są bogate w cukier zwany laktozą. Laktoza jest disacharydem, cząsteczką utworzoną przez połączenie dwóch mniejszych cząsteczek cukru o nazwie glukoza i galaktoza. W wodzie cukier laktozowy ma tendencję do rozpadu na glukozę i galaktozę, ale ta reakcja jest bardzo wolna. Enzym laktazy działa jak katalizator, aby ułatwić reakcję i sprawić, że zajdzie ona bardzo szybko. Enzym ten składa się z czterech oddzielnych podjednostek, które łączą się, tworząc jeden funkcjonujący enzym. Każda podjednostka jest długim łańcuchem aminokwasów połączonych razem. W sumie, jeśli policzysz liczbę aminokwasów w każdym łańcuchu, białko zawiera 4092 jednostki aminokwasowe.
Warunki funkcjonowania enzymu
Enzym laktazy osiąga swoje optymalne działanie tylko wtedy, gdy występuje magnez, i działa najlepiej, gdy pH jest bliskie 6. Gdy enzym jest w pełni nasycony - innymi słowy, gdy stężenie laktozy jest tak wysokie, że dalsze jej zwiększanie nie zwiększyć szybkość reakcji - może rozbić 60 cząsteczek laktozy na sekundę. Mechanizm, za pomocą którego ułatwia reakcję, obejmuje dwa aminokwasy glutaminianowe umieszczone w taki sposób, że gdy cząsteczka laktozy przylgnie do enzymu, aminokwasy te współpracują, dzieląc go na dwie części.
Genetyka przetrwania laktazy
Jako niemowlęta wszyscy ludzie wytwarzają enzym jelitowy w jelitach. Jednak większość ludzi przestaje wytwarzać enzym we wczesnym dzieciństwie. Pojedyncza mutacja zbliżona do genu dla tego enzymu umożliwia dalsze wytwarzanie laktazy do wieku dorosłego - a tym samym trawienie laktozy nawet w wieku dorosłym. Ta cecha nazywa się uporczywością laktazy, a ludzie, którzy jej nie mają, twierdzą, że nie tolerują laktozy, chociaż zakres i nasilenie nietolerancji laktozy jest bardzo różne u poszczególnych osób.
Początki trwałości laktazy
Ludzie zaczęli hodowlę mleka dopiero około 10 000 lat temu. Istnieje silna korelacja między popularnością hodowli bydła mlecznego w danym regionie a częstotliwością mutacji przetrwania laktazy. Dwa regiony, w których uporczywość laktazy występuje najczęściej, to Europa i niektóre kraje afrykańskie, oba regiony, w których hodowla bydła jest praktykowana od tysiącleci. Oznacza to, że trwałość laktazy jest ostatnią innowacją ewolucyjną i że istniała silna selekcja naturalna sprzyjająca tej mutacji, co oznacza, że w regionach, w których prowadzona była hodowla bydła mlecznego, ludzie, którzy mogli trawić produkty mleczne, byli znacznie bardziej skłonni do przeżycia i posiadania dzieci. Dlaczego zdolność jedzenia nabiału była tak korzystna, pozostaje niejasna.