Hydrolyse: Funksjon, oppgaver, rolle og sykdommer

Hydrolyse representerer delingen av en kjemisk forbindelse i mindre molekyler med inkludering av Vann. Hydrolyse spiller en viktig rolle både i det uorganiske feltet og i biologien. I levende organismer forekommer hydrolytisk spaltning under påvirkning av enzymer.

Hva er hydrolyse?

Hydrolyse representerer en spaltning av en kjemisk forbindelse i mindre molekyler med inkludering av Vann. I levende organismer forekommer hydrolytisk spaltning under påvirkning av enzymer. I hydrolyse blir kjemiske forbindelser delt inn i mindre molekyler ved å absorbere Vann. Dette gjelder både i uorganiske og biologiske riker. I denne prosessen kombineres et delvis molekyl med hydroksylgruppen (OH-gruppen) og et annet delvis molekyl med hydrogen ion (H +). For å oppnå nøytrale molekyler vandrer elektronet i hydroksylgruppen formelt til protonen. Disse reaksjonene forekommer vanligvis ikke i ett trinn. I enkle reaksjoner er bare noen få trinn nødvendige, mens kompliserte konverteringer alltid involverer en katalysator, som forblir uendret etter at alle reaksjonstrinnene er fullført. I biologi involverer hydrolyse ofte nedbrytning av høyt polymere eller sammensatte forbindelser. De tre viktigste næringsstoffene karbohydrater (polysakkarider), fett eller proteiner er hydrolytisk nedbrutt. I levende systemer skjer reaksjonene alltid i nærvær av enzymer. Enzymene representerer katalysatorer som er tilgjengelige igjen uendret etter den hydrolytiske spaltningen og er klare for neste reaksjon. Vending av hydrolyse gir vann og kalles kondens.

Funksjon og oppgave

Hydrolyser er blant de grunnleggende reaksjonene i biologiske systemer. De sørger for at store biomolekyler kontinuerlig blir omdannet til monomerer for bruk enten i å bygge endogene stoffer eller, ved nedbrytning, til å levere energi til kroppen. Hydrolyse spiller derfor en sentral rolle i kroppen. For eksempel, etter matinntak, viktige næringsstoffer karbohydrater, fett og proteiner brytes ned i deres individuelle komponenter ved hydrolyse. I tilfelle av karbohydrater, for eksempel sammenbrudd av polysakkarider inn i monomerene glukose foregår med vann absorpsjon. Fett representerer glyserol forestret med fettsyrer. Hydrolytisk spaltning produserer individet fettsyrer og glyserol. Proteiner er kjeder av peptidisk bundet aminosyrer som blir spaltet hydrolytisk i individuelle aminosyrer under fordøyelsen. Enzymer er involvert i alle hydrolytiske reaksjoner i kroppen. Enzymer er proteiner som katalytisk støtter reaksjonene. Etter hydrolyse er enzymene tilstede uendret. Hydrolyse forekommer ikke bare under fordøyelsen av maten. Hydrolyse og kondensreaksjoner foregår konstant i kroppen som en del av den totale metabolismen. Enzymer som katalyserer hydrolyse kalles hydrolaser. Hydrolasene kan i sin tur deles i peptidaser, esteraser eller glykosidaser. Blant annet nedbryter peptidaser proteiner for å danne individuelle aminosyrer. Esteraser kan derimot nedbryte fett til fettsyrer og glyserol. I dette tilfellet er de lipaser. Glykosidaser bryter ned glykosidforbindelser. Disse er enten polysakkarider, der flere sukker molekyler er glykosidisk bundet, eller forbindelser som har en glykosidisk binding mellom en sukkerdel og en ikke-sukkerdel. Derfor inkluderer glykosidaser amylase, som konverterer stivelse til glukose. Andre hydrolaser inkluderer fosfataser og nukleaser. Fosfatasene spaltes hydrolytisk fosfat grupper. Et godt eksempel på denne reaksjonen er omdannelsen av ATP (adenosin trifosfat) til ADP (adenosindifosfat). Samlet sett fortsetter hydrolyser alltid med frigjøring av energi. Dette er spesielt tydelig i reaksjonen fra ATP til ADP. Dette er fordi denne konverteringen gir den energien som tidligere er lagret i ATP for andre biokjemiske reaksjoner, varmegenerering eller mekaniske bevegelser. Nukleaser er ansvarlige for fullstendig nedbrytning av nukleinsyrer. Disse er igjen delt inn i ribonukleaser og deoksyribonukleaser. Begge gruppene av enzymer spalter hydrolytisk fosfodiesterbindinger i nukleinsyremolekylet for å danne de enkelte nukleotidene.

Sykdommer og lidelser

Fordi hydrolysereaksjoner stadig forekommer i menneskekroppen, er et bredt spekter av sykdommer også mulig i denne sammenhengen. Fordøyelsesbesvær og mange mellomreaksjoner i metabolismen representerer hydrolysereaksjoner. Det er spesielle enzymer for hvert reaksjonstrinn. Imidlertid er enzymer proteiner hvis funksjon også kan begrenses av genetiske endringer. Svikt eller mangel på et enkelt enzym kan ha fatale konsekvenser for Helse. Enzymer må noen ganger være til stede i store mengder, slik at et helt organ er nødvendig for deres utskillelse. Dette gjelder for fordøyelsesenzymer av bukspyttkjertelen, blant andre. Bukspyttkjertelen produserer hovedsakelig lipaser og peptidaser. Det er i stor grad ansvarlig for å fordøye matmassen som kommer fra mage. Fett og proteiner brytes ned i deres individuelle komponenter. Kroppen absorberer aminosyrer, fettsyrer, glyserol og glukose dannet via tynntarm. Ved sykdommer i bukspyttkjertelen oppstår massive fordøyelsesklager med diaré, flatulens og alvorlig magesmerter. På grunn av mangel på nedbrytning av fett, kan fettavføring forekomme. I den akutte formen av pankreatitt, selv fordøyelse av bukspyttkjertelen med dødelig utfall er mulig. På grunn av forskjellige årsaker, er den frie utstrømningen av fordøyelsessaft til tynntarm kan bli forstyrret. De akkumuleres i bukspyttkjertelen og løser den opp helt. I kroniske former for pankreatitt, er det også en konstant delvis oppløsning. Et annet eksempel på en sykdom som gjelder hydrolytiske prosesser er representert av mitokondriopatier. På grunn av forstyrrelser i ATP-syntese, kan energiforsyningsreaksjonene til ATP til ADP bare finne sted i begrenset grad. Mitokondriopatiene manifesterer seg i kronisk tretthet og svakhet, blant andre symptomer.