hidroliza

The hidroliza predstavlja cepitev kemijske spojine na manjše molekule z absorpcijo vode. Hidrolize igrajo pomembno vlogo v anorganskem območju kot tudi v biologiji. V živih organizmih poteka hidrolizno cepitev pod vplivom encimov.

Kaj je hidroliza?

Med hidrolizo se kemične spojine cepijo na manjše molekule, ko se voda absorbira. To velja tako za anorganska kot biološka območja. En del molekule se poveže s hidroksilno skupino (OH skupina), drugi del molekule pa se poveže z vodikovim ionom (H +). Da bi dobili nevtralne molekule, se elektroni hidroksilne skupine formalno selijo v proton.

Te reakcije običajno ne potekajo v enem koraku. Pri preprostih reakcijah je potrebnih le nekaj korakov, pri zapletenih pretvorbah pa je vedno vključen katalizator, ki po zaključku vseh reakcijskih korakov ostane nespremenjen.

V biologiji je hidroliza pogosto razpad visoko polimernih ali kompozitnih spojin. Tri najpomembnejša hranila, ogljikovi hidrati (polisaharidi), maščobe in beljakovine, se hidrolično razgradijo.

V živih sistemih reakcije vedno potekajo v prisotnosti encimov. Encimi so katalizatorji, ki so po hidroliznem cepitvi spet nespremenjeni in so na voljo za naslednjo reakcijo.

Reverza hidrolize prinaša vodo in je znana kot kondenzacija.

Funkcija in naloga

Hidroliza je ena temeljnih reakcij bioloških sistemov. Zagotavljajo, da se velike biomolekule nenehno pretvarjajo v monomere, da jih lahko bodisi uporabimo za sestavljanje telesnih lastnih snovi, bodisi z razpadom za oskrbo telesa z energijo. Zato imajo hidrolize osrednjo vlogo v telesu.

Po jedi se pomembne hranilne snovi ogljikovi hidrati, maščobe in beljakovine razgradijo na posamezne sestavine s hidrolizo. Na primer pri ogljikovih hidratih se polisaharidi razgradijo na glukozo monomerov, ko se voda absorbira. Maščobe so glicerin, esterificiran z maščobnimi kislinami, zaradi hidroliznega cepitve pa nastanejo posamezne maščobne kisline in glicerin. Beljakovine so verige peptidnih aminokislin, ki se med prebavo hidrolizirajo na posamezne aminokisline. Encimi sodelujejo pri vseh hidroliznih reakcijah v telesu. Encimi so beljakovine, ki katalitično podpirajo reakcije. Po hidrolizi so encimi nespremenjeni.

Hidrolize ne potekajo samo pri prebavi hrane. Kot del celotnega metabolizma v telesu potekajo stalne reakcije hidrolize in kondenzacije. Encimi, ki katalizirajo hidrolizo, imenujemo hidrolaze.Hidrolaze lahko razdelimo na peptidaze, esteraze ali glikozidaze. Med drugim peptidaze razgrajujejo beljakovine s tvorbo posameznih aminokislin. Esteraze lahko razgradijo maščobe na maščobne kisline in glicerin. Potem so to lipaze. Glikozidaze ločijo glikozidne spojine. To so ali polisaharidi, v katerih je več molekul sladkorja glikozidno povezanih med seboj, ali spojine, ki imajo glikozidno vez med sladkorno in ne-sladkorno komponento. Zato je amilaza, ki pretvarja škrob v glukozo, ena od glikozidaz.

Nadaljnje hidrolaze so fosfataze in nukleaze. Fosfataze hidrolizirajo fosfatne skupine. Dober primer te reakcije je pretvorba ATP (adenozin trifosfat) v ADP (adenozin-difosfat). Na splošno hidroliza vedno poteka s sproščanjem energije. To je še posebej očitno pri reakciji ATP na ADP. Ker ta pretvorba oskrbuje z energijo, predhodno shranjeno v ATP, za druge biokemijske reakcije, pridobivanje toplote ali mehanske premike. Nukleaze so odgovorne za popolno razgradnjo nukleinskih kislin. Te spet delimo na ribonukleze in deoksiribonukleze. Obe skupini encimov sta hidrolizno cepili fosfodiesterske vezi v molekuli nukleinske kisline, da tvorita posamezne nukleotide.

Bolezni in bolezni

Ker v človeškem telesu nenehno potekajo reakcije hidrolize, so v tem okviru možne tudi različne bolezni. Prebava in številne vmesne reakcije v presnovi so reakcije hidrolize. Za vsak reakcijski korak obstajajo posebni encimi. Vendar so encimi beljakovine, ki jih je mogoče tudi omejiti pri svojem delovanju z genetskimi spremembami. Neuspeh ali pomanjkanje vsakega posameznega encima ima lahko usodne posledice za zdravje.

Encimi morajo biti včasih prisotni v velikih količinah, tako da je za njihovo izločanje potreben cel organ. To med drugim velja za prebavne encime v trebušni slinavki. Pankreasa ali trebušna slinavka večinoma proizvaja lipaze in peptidaze. V veliki meri je odgovoren za prebavo hrane, ki pride iz želodca. Maščobe in beljakovine se razgradijo na posamezne sestavine. Telo absorbira aminokisline, maščobne kisline, glicerin in glukozo, ki se tvorijo skozi tanko črevo. Pri boleznih trebušne slinavke se pojavljajo ogromne prebavne težave z drisko, nadutostjo in hudimi bolečinami v trebuhu. Pomanjkanje razgradnje maščobe lahko privede do maščobnega blata.

Pri akutni obliki vnetja trebušne slinavke (pankreatitisa) se trebušna slinavka lahko celo prebavi s smrtnim izidom. Prost pretok prebavnih sokov v tankem črevesju lahko motijo ​​različni vzroki. V trebušni slinavki se kopičijo in popolnoma raztopijo. Tudi pri kroničnih oblikah pankreatitisa obstaja stalna delna ločljivost.

Mitohondriopatije so še en primer bolezni v zvezi s hidroliznimi procesi, zaradi motenj v sintezi ATP pa lahko energijske reakcije od ATP do ADP potekajo le v omejenem obsegu. Mitohondrijske bolezni se izražajo i.a. pri kronični utrujenosti in šibkosti.