hydroliza

Plik hydroliza reprezentuje rozpad związku chemicznego na mniejsze cząsteczki z absorpcją wody. Hydroliza odgrywa ważną rolę w dziedzinie nieorganicznej, jak również w biologii. W organizmach żywych rozkład hydrolityczny zachodzi pod wpływem enzymów.

Co to jest hydroliza?

Podczas hydrolizy związki chemiczne są rozkładane na mniejsze cząsteczki, gdy woda jest wchłaniana. Dotyczy to zarówno obszarów nieorganicznych, jak i biologicznych. Jedna część cząsteczki łączy się z grupą hydroksylową (grupą OH), a inna część cząsteczki łączy się z jonem wodorowym (H +). Aby otrzymać obojętne cząsteczki, elektron z grupy hydroksylowej formalnie migruje do protonu.

Reakcje te zwykle nie przebiegają w jednym etapie. Przy prostych reakcjach wystarczy tylko kilka etapów, podczas gdy przy skomplikowanych przemianach zawsze używany jest katalizator, który pozostaje niezmieniony po zakończeniu wszystkich etapów reakcji.

W biologii hydroliza to często rozpad wysoce polimerycznych lub kompozytowych związków. Trzy najważniejsze składniki odżywcze, węglowodany (polisacharydy), tłuszcze lub białka, są rozkładane hydrolitycznie.

W żywych systemach reakcje zawsze zachodzą w obecności enzymów. Enzymy są katalizatorami, które ponownie pozostają niezmienione po hydrolitycznym rozszczepieniu i są dostępne do następnej reakcji.

Odwrotność hydrolizy daje wodę i jest znana jako kondensacja.

Funkcja i zadanie

Hydroliza jest jedną z podstawowych reakcji w układach biologicznych. Zapewniają ciągłą przemianę dużych biomolekuł w monomery, dzięki czemu można je wykorzystać do budowy własnych substancji organizmu lub, poprzez ich rozpad, do dostarczenia organizmowi energii. Dlatego hydroliza odgrywa kluczową rolę w organizmie.

Po jedzeniu ważne składniki odżywcze, węglowodany, tłuszcze i białka, są rozkładane na poszczególne składniki w wyniku hydrolizy. Na przykład w przypadku węglowodanów polisacharydy są rozkładane na monomery glukozę podczas wchłaniania wody. Tłuszcze są estryfikowane gliceryną z kwasami tłuszczowymi, w wyniku hydrolitycznego rozkładu powstają poszczególne kwasy tłuszczowe i gliceryna. Białka to łańcuchy aminokwasów peptydowych, które podczas trawienia są hydrolitycznie rozszczepiane na pojedyncze aminokwasy. Enzymy biorą udział we wszystkich reakcjach hydrolitycznych w organizmie. Enzymy to białka, które katalitycznie wspomagają reakcje. Po hydrolizie enzymy pozostają niezmienione.

Hydroliza zachodzi nie tylko podczas trawienia pokarmu. W ramach całego metabolizmu w organizmie zachodzą ciągłe reakcje hydrolizy i kondensacji. Enzymy katalizujące hydrolizę nazywane są hydrolazami.Hydrolazy można z kolei podzielić na peptydazy, esterazy lub glikozydazy. Między innymi peptydazy rozkładają białka, tworząc pojedyncze aminokwasy. Z kolei esterazy mogą rozkładać tłuszcze na kwasy tłuszczowe i glicerynę. Wtedy to lipazy. Glikozydazy rozszczepiają związki glikozydowe. Są to albo polisacharydy, w których kilka cząsteczek cukru jest ze sobą połączonych glikozydowo, albo związki, które mają wiązanie glikozydowe między składnikiem cukrowym a składnikiem niecukrowym. Dlatego jedną z glikozydaz jest amylaza, która przekształca skrobię w glukozę.

Dalsze hydrolazy to fosfatazy i nukleazy. Fosfatazy hydrolitycznie odszczepiają grupy fosforanowe. Dobrym przykładem takiej reakcji jest konwersja ATP (trifosforan adenozyny) do ADP (difosforan adenozyny). Ogólnie hydroliza zawsze zachodzi wraz z uwolnieniem energii. Jest to szczególnie widoczne w reakcji ATP do ADP. Ponieważ ta konwersja dostarcza energię wcześniej zmagazynowaną w ATP do innych reakcji biochemicznych, wytwarzania ciepła lub ruchów mechanicznych. Nukleazy są odpowiedzialne za całkowity rozkład kwasów nukleinowych. Są one ponownie podzielone na rybonukleazy i deoksyrybonukleazy. Obie grupy enzymów hydrolitycznie rozszczepiają wiązania fosfodiestrowe w cząsteczce kwasu nukleinowego, tworząc pojedyncze nukleotydy.

Choroby i dolegliwości

Ponieważ w organizmie ludzkim stale zachodzą reakcje hydrolizy, w tym kontekście możliwe są również różne choroby. Trawienie i wiele reakcji pośrednich w metabolizmie to reakcje hydrolizy. Na każdym etapie reakcji istnieją specjalne enzymy. Jednak enzymy to białka, których funkcja może być również ograniczona przez zmiany genetyczne. Awaria lub niedobór każdego enzymu może mieć fatalne skutki dla zdrowia.

Czasami enzymy muszą być obecne w dużych ilościach, więc do ich wydzielenia niezbędny jest cały organ. Dotyczy to między innymi enzymów trawiennych w trzustce. Trzustka lub trzustka produkuje głównie lipazy i peptydazy. W dużej mierze odpowiada za trawienie owsianki pochodzącej z żołądka. Tłuszcze i białka są rozkładane na poszczególne składniki. Organizm wchłania aminokwasy, kwasy tłuszczowe, glicerynę i glukozę, które powstają w jelicie cienkim. W chorobach trzustki dochodzi do masywnych problemów trawiennych z biegunkami, wzdęciami i silnymi bólami brzucha. Brak rozkładu tłuszczu może prowadzić do tłustych stolców.

W ostrej postaci zapalenia trzustki (zapalenie trzustki), trzustka może nawet strawić się ze skutkiem śmiertelnym. Swobodny przepływ soków trawiennych do jelita cienkiego może być zakłócany z różnych przyczyn. Gromadzą się w trzustce i całkowicie się rozpuszczają. Nawet w przypadku przewlekłych postaci zapalenia trzustki dochodzi do ciągłego częściowego rozpuszczania.

Kolejnym przykładem choroby związanej z procesami hydrolitycznymi są mitochondriopatie, które ze względu na zaburzenia syntezy ATP powodują, że reakcje dostarczania energii z ATP do ADP mogą zachodzić tylko w ograniczonym zakresie. Mitochondriopatie wyrażają się m.in. w chronicznym zmęczeniu i osłabieniu.