Alpha-Glucosidase

Was ist die Alpha-Glucosidase?

Die Alpha-Glucosidase ist ein Enzym, das in verschiedenen Unterformen in allen Zellen des Körpers vorkommt. Dabei muss nicht zwangsläufig jede Unterform in jeder Zelle vorkommen.
Die Aufgabe der Alpha-Glucosidase liegt in der Spaltung von alpha-glykosidischen Bindungen. Diese Bindungsart bezeichnet eine Form der Verknüpfung zwischen einzelnen Zucker-Molekülen. Einzelne Glucose-Moleküle können zu großen Ketten aus mehreren tausend Zuckern, so genannten Polysacchariden, verknüpft sein, die durch die Alpha-Glucosidase abgebaut werden.

Aufgabe und Funktion

Jede Unterform der Alpha-Glucosidase unterscheidet sich im Ort des Vorkommens.

Eine weit verbreitete Form ist die Maltase-Glucoamylase, die in den oberflächlichen Zellen der Darmschleimhaut, den Nieren und einigen Immunzellen gebildet wird. Neben dieser Form kommen noch andere Unterformen in den genannten Geweben vor. Wie jede Alpha-Glucosidase spaltet auch die  Maltase-Glucoamylase alpha-glykosidische Bindungen. Jedoch werden sie bevorzugtbei Disacchariden, Zucker-Ketten aus zwei einzelnen Zucker-Molekülen, gelöst. Durch die Trennung des Disaccharids in zwei Monosaccharide ist es möglich die einzelnen Zucker-Moleküle über die Schleimhaut des Dünndarms in den Körper aufzunehmen. Somit spielt das Enzym eine wichtige Rolle bei der Verdauung von Zuckern. In der Niere werden ebenfalls bevorzugt Disaccharide, die über die Niere aus dem Blut gefiltert werden und sich danach im Primärharn, einem Vorläufer des Endharns, befinden, in einzelne Monosaccharide gespalten, die durch die Nierenzellen erneut in den Körper aufgenommen werden können. Dies ist ein wichtiger Vorgang, um einem hohen Energieverlust durch Ausscheidung von Zucker über den Harn vorzubeugen.  

Eine weitere Unterform der Alpha-Glucosidasen kommt in jeder Zelle in den Lysosomen vor. Lysosomen sind Zellorganellen, die Substanzen abbauen, die sich in den Zellen ansammeln und nicht verwertet werden können. Die hier vorkommende Unterform wird analog zum Zellorganell lysosomale Alpha-Glucosidase oder saure Maltase genannt. Sie hat die Aufgabe, anfallende Ketten aus Zuckern, die der Körper nicht verwenden kann, in Monosaccharide zu spalten, damit sie einfacher weiterverwertet und ausgeschieden werden können.

Des Weiteren existiert eine Unterform der Alpha-Glucosidase in der Leber, die essentiell für den Energiestoffwechsel des Körpers ist. Diese Form ist unter anderem verantwortlich für den Abbau des Glykogens. Glykogen ist ein Polysaccharid, das aus mehreren zehntausend Molekülen Glucose besteht und die Speicherform der Glucose im Körper darstellt. Bei Energiebedarf des Körpers, sei es durch Hunger oder sportliche Aktivität, wird der Energiespeicher durch Alpha-Glucosidasen abgebaut, wodurch die nötige Leistung weiterhin erbracht werden kann.

Dieselbe Untereinheit der Alpha-Glucosidase, die sich in der Leber findet, befindet sich ebenfalls in der Muskulatur. Auch hier existiert ein Glykogen-Speicher, der bei Bedarf abgebaut werden kann. Die frei werdenden Glucose-Moleküle werden allerdings nicht dem Körper zu Verfügung gestellt, sondern dienen alleine der Muskulatur als Energielieferant.

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Wo wird die Alpha-Glucosidase hergestellt?

Wie der überwiegende Anteil der menschlichen Enzyme wird jede Form der Alpha-Glucosidase in speziellen Zellorganellen gebildet. Dabei wird eine Vorstufe des Enzyms zuerst im endoplasmatischen Retikulum synthetisiert. Dort findet bereits ein erster Schritt der Reifung hin zum reifen Enzym statt.

Daraufhin erfolgt der Transport zum sogenannten Golgi-Apparat. Hier findet ebenfalls eine Reifung statt. Im Golgi-Apparat werden die Enzym in spezielle Vesikel verpackt und zu ihrem Zielort transportiert.

Je nach Gewebe unterscheidet sich das Ziel. In Leber und Muskulatur sind das Ziel spezielle intrazelluläre Granula, in denen Glucose als Glykogen gespeichert vorliegt. In Darm undNiere erfolgt der Transport zur Zellmembran. Hier erfolgt eine Leerung der Vesikel, da der Wirkort der Alpha-Glucosidase außerhalb der Zellen liegt. Die lysosomale Alpha-Glucosidase wird in Vesikel verpackt, die mit der Membran der Lysosomen verschmelzen.

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Was ist die Beta-Glucosidase?

Beta-Glucosidasen sind Enzyme, die wie Alpha-Glucosidasen glykosidische Bindungen unter Verbrauch von Wasser spalten. Während Alpha-Glucosidasen alpha-glykosidische Bindungen lösen, spalten Beta-Glucosidasen beta-glykosidische Bindungen. Der Unterschied zwischen den beiden Bindungsarten liegt hierbei in der Anordnung einer Alkoholgruppe der verknüpften Zucker. Wie sich diese verhält wird durch verschiedene komplizierte Faktoren bedingt.

Der Mensch kann selbst nur in beschränktem Ausmaß beta-glykosidische Bindungen spalten. Dies spielt zum Beispiel bei der Verwertung von Lactose eine Rolle. Lactose findet sich in milchhaltigen Produkten und wird gemeinhin als Milchzucker bezeichnet. Da es bei vielen Menschen in Mitteleuropa evolutionsbedingt zu keiner Bildung der Lactase kommt, dem Enzym, das die beta-glykosidische Bindung der Lactose spaltet, existiert bei diesen Menschen eine Lactose- Intoleranz.

Des Weiteren existieren bei der Verwertung von Cellulose Defizite. Da der Mensch kein Enzym besitzt, das Cellulose in seine Bestandteile zerlegen kann, gilt es als Ballaststoff, der nicht verdaut werden kann und direkt wieder ausgeschieden wird.

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Was ist die Transglucosidase?

Eine Transglucosidase ist ein Enzym, das im menschlichen Körper vorkommt und eine wichtige Aufgabe beim Auf- und Abbau des Glykogens einnimmt. Es wird außerdem als Glucan-Transferase bezeichnet.

Die Hauptaufgabe liegt in dem Verschieben von Monosacchariden, Disacchariden oder auch Oligosacchariden mit drei Zucker-Molekülen innerhalb des Glykogens. Diese Verschiebung ist vor Allem für den Abbau von Glucose-Molekülen wichtig, die mehr als eine Bindung zu einem benachbarten Glucose-Molekül aufweisen. Ist dies der Fall, können die Enzyme, die normalerweise für den Abbau des Glykogens zuständig sind, nicht weiterarbeiten, da solche Verbindungen zwischen einem Glucose-Molekül mit zwei weiteren ein Hindernis darstellen.

Aus diesem Grund kann die Transglucosidase die Verbindung zwischen der Kette aus Glucose-Molekülen mit mehreren Bindungen lösen und die frei werdende Kette aus Di- oder Oligosacchariden bzw. das Monosaccharid auf ein weiteres freies Ende des Glykogens übertragen. Im Folgenden kann der Abbau des Glykogens für die weitere Bereitstellung von Energie für den Körper fortgeführt werden.

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Autor: Dr. Nicolas Gumpert
Veröffentlicht: 07.09.2018 - Letzte Änderung: 15.04.2021