תפקידו של הלקטאז הוא לפרק לקטוז לשני חד-הסוכרים המרכיבים אותו, גלוקוז וגלקטוז. יונקים מייצרים את הלקטאז בינקות כדי להזין עצמם באמצעות יניקה וממשיכים לייצר את האנזים כל עוד הם ממשיכים לשתות חלב. בני אדם רבים, מיעוט באוכלוסיות ממוצא אירופאי, ואוכלוסיות שלמות ממוצאים אחרים, חדלים בשלב מוקדם בחייהם להיזון ממוצרי חלב, הלקטאז מפסיק להיווצר בגופם, סוכר החלב, הלקטוז ממשיך כמות שהוא בלתי מפורק אל המעי הגס, שם הוא מתפרק בדרך של התססה בעזרת חיידקים בעיקר מסוג של אי קולי (Escherichia coli) המצויים שם. תופעות הלוואי של פירוק זה הן גזים (בעיקר מתאן ופחמן דו-חמצני). מחסור קיצוני בלקטאז עשוי להוביל לכאבי בטן ולשלשול.
לקטוז
לקטוז (Lactose), המכונה גם סוכר החלב, הוא דו סוכר המורכב מהסוכרים גלוקוז וגלקטוז, הקשורים בקשר β גליקוזידי בין הפחמנים 1 ו-4. הסוכר מהווה 2%-8% מהמוצקים בחלב יונקי השליה. מקור שמו הוא השם הלטיני לחלב, Lac, בתוספת הסיומת 'וז' הניתנת לסוכרים.
פירוק לקטוז.
הלקטוז מפורק במעי הדק על ידי האנזים לקטאז המבצע הידרוליזה של הקשר הגליקוזידי, כתוצאה מכך מפורק הלקטוז לשני חד סוכרים גלוקוז וגלקטוז, שיכולים להיספג בתאים. בכל עת שהגוף אינו מסוגל לייצר ולהפריש את הלקטאז (ראו: רגישות ללקטוז), ממשיך סוכר החלב לעבר המעי הגס, שם הוא מתפרק בעזרת חיידקים המצויים שם. בין תופעות הלוואי של פירוק זה נמצאים גזים, כאבי בטן ושלשולים.
פרטים צעירים המשתייכים למחלקת היונקים ניזונים מחלב המכיל לקטוז על ידי אימהותיהם. בגילאים מתקדמים יותר הפרטים מתבגרים ואינם ניזונים עוד על ידי הנקה. כתוצאה מכך, בקרב רוב היונקים יכולת ייצור הלקטאז יורדת עם ההגעה לבגרות. תופעה זו מתרחשת גם אצל בני אדם, אך יש אנשים שמוצאם באירופה, במזרח התיכון, בחלקים רבים בהודו ובחלקים מסוימים באפריקה שלהם גרסה שונה מעט של הגן המקודד ללקטאז. לפיכך, הם מייצרים אותו גם בבגרות. בתרבויות אלו נוהגים לחלוב יונקים אחרים כמו פרות, כבשים ועיזים כמקור מזון. האוכלוסיות הרגישות ביותר ללקטוז הן ממוצא אסייתי, אינדיאני, אפריקני ויהודי-אשכנזי.
אי-סבילות ללקטוז ואלרגיה לחלבון חלב.
אי סבילות ללקטוז ואלרגיה לחלבון חלב הן שתי תגובות, השונות מהותית זו מזו. לכל אחת מהן סיבות, שכיחות ומאפיינים משלה. לקטוז הוא סוכר פשוט שמצוי בכל סוגי החלב הטבעי, וגוף היונקים מעכל אותו באמצעות האנזים לקטאז. הייצור של אנזים זה בגוף יורד באופן משמעותי לאחר תקופת הינקות אצל כל היונקים, כולל בני האדם.
אצל בני אדם במקרים רבים מגיעה הירידה ברמת הלקטאז למצב של חוסר יכולת לעכל כמויות גדולות של לקטוז או לחוסר יכולת מוחלט לעכל לקטוז. זאת כתוצאה ממחסור באנזים המפרק, מה שמוביל לתופעה המכונה "אי-סבילות ללקטוז" (או "רגישות ללקטוז") שהיא בעיית עיכול נפוצה.
אי סבילות ללקטוז היא המצב בו לקטאז לא מיוצר בגוף בזמן הבגרות או מיוצר בכמות שאינה מספקת. צריכה של לקטוז עודף בהיעדר לקטאז גורמת בדרך כלל לכאבי בטן, לגזים במערכת העיכול, לנפיחוֹת, לבחילה ולשלשול. תסמינים אלה נוצרים במערכת העיכול בלבד ולא מערבים תגובה חיסונית. חלק מהסובלים מאי-סבילות ללקטוז מסוגלים בכל זאת לצרוך לקטוז, אבל בכמויות קטנות ומדודות.
אין בנמצא הגדרה חותכת של מוצרים דלי לקטוז. עם זאת, המוסכמה היא שבקבוצת מוצרי החלב דלי הלקטוז נמצאים כל המזונות ש-0.2% ומטה מתכולתם הם לקטוז. בין מוצרי החלב הדלים בלקטוז ניתן למצוא, בין היתר, חלב דל לקטוז או נטול לקטוז, יוגורט, קוטג', גבינות קשות וגבינות שעברו הבשלה (למשל: גבינה שווייצרית, פרמזן וצ`דר). מוצרים אלה מספקים את אותם רכיבי תזונה חיוניים כמו כל מוצרי החלב האחרים.
חלק מהמבוגרים בעלי אי סבילות ללקטוז יכולים לשתות עד כוס (200 מיליליטר) חלב רגיל ליום. אחרים לא יכולים לשתות ולו כפית חלב אחת בלי לפתח תסמינים חמורים.
רוב הבוגרים בעולם הם בעלי אי סבילות מסוימת ללקטוז. מבוגרים בעלי אי סבילות מפסיקים לפתח כמות מספקת של לקטאז בגיל שנתיים עד חמש. שינוי גנטי שהתרחש בזמן קרוב יחסית (יש הטוענים שלפני מספר אלפי שנים) בחלק מהאוכלוסיות האנושיות, שכלל רבים מבין הצפון אירופאים, גרם להמשך הייצור של לקטאז גם בתקופת הבגרות.
לעומת אי-סבילות ללקטוז, אלרגיה לחלבון חלב היא תגובה אימונולוגית (חיסונית) לאחד או יותר מחלבוני החלב. היא מופיעה אצל 2%-6% מהילדים בשנות הינקות והילדות המוקדמות, ואצל רובם חולפת עד גיל חמש שנים. שכיחות האלרגיה לחלבון חלב במבוגרים היא 0.5%-0.1% בלבד. במצב של אלרגיה לחלבון חלב אסור לסובל מהאלרגיה לצרוך חלב ומוצריו בכלל.
לקטופרין
לקטופרין (lactoferrin) הוא גליקופרוטאין גלובולרי, ששייך למשפחת הטרנספרינים ולו תפקידים רבים. בין היתר, החלבון קושר שני יונים של ‎Fe3+‎, והוא מופרש במגוון נוזלים, כגון חלב אם (ובעיקר בחלב הלידה, קולוסטרום), רוק, דמעות וריר. לקטופרין מופרש בכמות גבוהה ביותר בקולוסט אחר כך בחלב אם וכן גם בחלב פרה ובחלב כבשים.
החלבון הוא חלק ממערכת החיסון הלא-ספציפית, בשל יכולתו לדכא שגשוג חיידקים ופטריות. כמו כן, לחלבון תפקידים בהומאוסטזיס של ברזל, בהגנה מפני דלקות, בגדילה ובמיון של תאים וכן נגד גידולים סרטניים.
החלבון מגיב גם עם הפארין, DNA, RNA וכן עם פוליסכרידים.
המחקרים הראשונים על החלבון המבודד החלו בשנות ה-60. במחקרים אלה נמצאה המסה של החלבון, הנקודה האיזואלקטרית שלו, ספקטרום הבליעה שלו והעובדה שכל מולקולה קושרת שני יוני ברזל. החלבון בודד מחלב פרה, והוא היה קרוב מבחינה כימית לסרום טרנספרין, חלבון שאחראי על רמות הברזל בדם. בהתאם לכך, כונה החלבון ב-1961 לקטופרין, שם שבו השתמשו גם קודם לכן, ועל אף שבהמשך התגלה שהחלבון לא נמצא רק בחלב. ב-1961 התגלתה גם הפעילות האנטיבקטריאלית שלו, וקושרה ליכולתו לקשור ברזל. בשנת 2009 דיווחו חוקרים רוסיים כי הצליחו להנדס עזים שחלבן מכיל לקטופרין אנושי.
מונומר
מונומר (באנגלית: Monomer, מיוונית: מונו – אחד, מר – יחידה) הוא אבן הבניין של הפולימר. זוהי מולקולה אשר חוזרת במחזוריות קבועה בפולימר. המונומר הטבעי הנפוץ ביותר הוא גלוקוז, הנקשר בקשרים גליקוזידיים לפולימרים רבים כמו תאית ועמילן, ומהווה למעלה מ-77% ממסת הצמח. לרוב מתייחס המונומר למולקולות אורגניות שיוצרות פולימרים סינתטיים, כגון, כלוריד ויניל שמשמש ליצור פוליוויניל כלוריד (PVC). התהליך בו מונומרים מתחברים בקצותיהם ויוצרים פולימר נקרא "פלמור".
מונומרים טבעיים.
חומצות אמינו הן מונומרים טבעיים שמתחברות בפילמור בריבוזום על-מנת ליצור חלבונים. נוקלאוטידיםֿ מונומרים הנמצאים בגרעין התא, מתחברים בפלמור ליצירת חומצת גרעין - DNA ו-RNA. מונומרים של גלוקוז יכולים לשמש בפלמור ליצירת עמילן, גליקוגן או תאית.
שמות המולקולה.
התרכובות הקטנות ביותר שנוצרות הבנויות ממונומרים נקראות דימרים, טרימרים, טטרמרים אם יש בהם 2, 3, 4 יחידות מונומרים בהתאמה. שמות יחידות המונומרים הללו נרמז על ידי התחילית היוונית המתאימה; כך לדוגמה דצמר (decamer) מורכב מ-10 מונומרים. באפן כללי, מולקולות המורכבות ממספר קטן יחסית של מונומרים, עד לעשרות ספורות, נקראים אוליגומרים.
מיטוזה
מיטוזה (Mitosis; בעברית: חֲלֻקַּת גַּרְעִין הַתָּא) היא תהליך במחזור התא שבו מתחלק גרעין התא לשני גרעינים זהים גנטית לגרעין האם ובכל אחד מהם אותו מספר כרומוזומים כבתא האם. לאחר המיטוזה מתרחשת בדרך כלל התחלקות הציטופלסמה, ולבסוף מתחלק התא כולו לשני תאי בת (נקראים גם "תאי צאצא") זהים לחלוטין לתא האם. תהליך המיטוזה הוא הבסיס לגדילה, לרגנרציה ולרבייה אל-זוויגית בתאים איקריוטיים. התהליך המקביל בתאים פרוקריוטיים נקרא פליגה.
שלבי המיטוזה.
כבר לפני המיטוזה, בשלב מקדים לתהליך, הנקרא "אינטרפאזה" או שְׁלַב מְנוּחָה, מוכפל ה-DNA שבגרעין תא ההורה וכעת כל כרומוזום מורכב משתי כרומטידות אחיות הקשורות זו לזו באזור הנקרא צנטרומר. לאחר מכן מתחילה סדרה של שלבים המתרחשים ברצף עד לקבלת שני גרעינים.
שלב ראשון: פרופאזה.
פרופאזה או שָׁלָב תְּחִלִּי, הוא השלב המתחיל את תהליך המיטוזה. המאפיין הראשון של התחלת המיטוזה הוא הסתדרות הכרומטידות כחוטים דקיקים (מכאן השם "מיטוזה") המסתדרים אט אט למקלונים דקים. המיקרוטובולים מתפרקים לתת-יחידות, הנקראות טובולינים. הטובולינים מסתדרים מחדש, בקרבת הגרעין, למיקרוטובולים חדשים בדוגמת סיבי כישור החלוקה. סיבי הכישור הם סיבים אשר תפקידם לנתב את תנועת הכרומוזומים בזמן המיטוזה. הסיבים נמתחים משני קטבים (קטבי הכישור), בדרך כלל צנטריולים, רובם מתחברים לצנטרומר של אחד הכרומוזומים (אחד מכל צד) והשאר חופפים זה את זה באזור הנקרא מישור המשווה של הכישור. בתחילת הפרופאזה אחד משני זוגות הצנטריולים נע לעברו השני של התא. ממברנת הגרעין עדיין קיימת בתחילת הפרופאזה ולכן הכישור עדיין לא יכול להיקשר אל הכרומוזומים, אך בסיום הפרופאזה הממברנה מתחילה להיקרע ולהפוך לבועיות גדולות.
פרומטפאזה.
הוא מצב המעבר מהפרופאזה למטפאזה, ואינה מהווה שלב בפני עצמו על אף שהיא עשירה מאוד באירועים. בפרומטפאזה ממברנת הגרעין נעלמת כליל. חלק מסיבי הכישור נקשרים לצנטרומר של הכרומוזומים, שאר הכישור לא נוגע בכרומוזומים אלא נועד להרחקת הקטבים זה מזה.
כדי שתא יעבור משלב הפרופאזה למטפאזה: ישנם למינים המייצבים את הממברנה של הגרעין, ה CDK של המיטוזה מזרחן את הלמינים וזה גורם לפירוק של קרום הגרעין ומיקרוטובולים יכולים להיכנס כעת לאזור הגרעין ולקשור את הכרומוזומים.
שלב שני: מטפאזה.