הידרולאז: פונקציה ומחלות

הידרולאז היא קבוצה של אנזימים שמבקרת הידרוליטית מצעים. חלק מההידרולזים תורמים לתפקוד תקין של גוף האדם, למשל, ביקוע עמילן עמילאז. הידרולזות אחרות מעורבות בהתפתחות מחלות, וכמו אוריאז, הן מיוצרות ב בקטריה.

מה זה הידרולאז?

הידרולאזים הם אנזימים השימוש הזה מַיִם לניתוק מצעים. המצע עוגן עם האתר הפעיל של אנזים, היכן יחסי גומלין בין שתי היחידות גורם למצע להתפרק לשני חלקים. במקביל, א מַיִם מולקולה (H2O) מפוצלת לסינגל הידרוגנציה אטום (H) וקבוצת OH. חלק אחד של המצע מתחבר לסינגל הידרוגנציה אטום, ואילו קבוצת ה- OH מתחברת לחלק השני של המצע. בהתאם, תוצר ההידרולאזים מורכב משתי תרכובות חדשות. הידרולזות עובדות עם מצעים שונים; אלה כוללים אסטרים, אתר פפטידים, גליקוזידים, חומצות הידרידים וקשרי CC. מחשוף הידרוליטי על ידי הידרולאזים הוא הפיך. בסיווג EC הם מייצגים קבוצה 3, הכוללת מספר תת-קבוצות. תת-הקבוצות כוללות, למשל, ליפאז, שמפלס שומן, ו לקטאז, שניתק חלב סוכר (לקטוז). חסר של לקטאז מוביל לחוסר סובלנות כלפי לקטוז, אשר יכול לבוא לידי ביטוי בתסמינים במערכת העיכול כאשר חלב נצרך.

פונקציה, אפקט ומשימות

הידרולזות קיימות בשפע בגוף האדם. עמילאז הוא גם אחד ההידרולזים. עמילאז נמצא ב רוק ואחראי על מחשוף עמילן ואחר פוליסכרידים. סוכרים הם סוכרים מרובים המורכבים משרשראות של פחמימות. עמילאז מפצל את השרשראות ההידרולטית ובכך מפרק אותן ליחידות קטנות יותר. זה מוליד את המתוק מפתחות שאנשים יכולים לטעום כשלעוסים לחם ומזונות עמילניים אחרים. העיבוד של פוליסכרידים על ידי עמילאז מייצג את השלב הראשון של העיכול הביוכימי - לאחר שהשיניים פירקו את המזון באופן מכני במהלך הלעיסה. Kynureninase נמצא בכל סוגי הרקמות והמפלגים אלנין. גם הסינתזה של חומצה ניקוטינית והתמוטטות של טריפטופן דורשים שלב זה. טריפטופן היא חומצת אמינו חיונית המעורבת בסינתזה של סרוטונין. סרוטונין הוא חשוב נוירוטרנסמיטר (חומר שליח). עם זאת, התמוטטות של טריפטופן מהווה גם שלב ביניים בסינתזה של חומרים אחרים, למשל ניקוטינאמיד אדנין דינוקלאוטיד (NAD). NAD הוא קואנזים המשתתף בתפקודים ביולוגיים רבים. לדוגמא, הוא תומך בעבודה של דה-הידרוגנזים והוא חלק משרשרת הנשימה. Kynureninase תורם לא רק להשפלת הטריפטופן, אלא גם לסינתזה של חומצה ניקוטינית. חומצה ניקוטית או ניאצין הוא a ויטמין ששייך למתחם B.

גיבוש, התרחשות, מאפיינים וערכים אופטימליים

גוף האדם יוצר הידרולאזים במקום בו הם משמשים. לדוגמה, העמילאז ב- רוק נוצר בבלוטת הרוק, ואילו הלבלב מייצר עמילאז בלבלב. כמו כולם אנזימים, הידרולאזים יכולים לעבוד רק בתנאים מסוימים. מעל לכל, ערך ה- pH של הסביבה והטמפרטורה הם בעלי חשיבות רבה עבורם. עמילאז, למשל, יכול להתקיים רק ב- pH של 3.5 עד 9. אם הסביבה חורגת מתחום זה, האנזים מנטרל. חומצת קיבה יש pH של 1-1.5 על ריק בטן, מה שהופך אותו לחומצי מדי עבור עמילאז. חומצת קיבה מנטר את מבנה החלבון על ידי שבירת קשרים מולקולריים. האנזים מאבד אפוא את צורתו והופך ללא פעיל. לכן על הלבלב גם לסנתז עמילאז ולהחזירו לעיסת המזון בשלב מאוחר יותר של העיכול. הטמפרטורה האופטימלית לעמילאז היא 45 מעלות צלזיוס; בטמפרטורה זו עמילאז עובד הכי מהר, כלומר הוא ממיר את כמות המצע הגדולה ביותר. עמילאז יכול לעבוד גם מחוץ לאופטימום זה - אך קצב חילוף החומרים נמוך במקצת. טמפרטורות גבוהות מדי מכחישות את האנזים וגם הופכות אותו לחסר תועלת או מפרקות את החלבון לאינדיבידואל שלו חומצות אמינו.

מחלות והפרעות

כמה הידרולזות יכולות לעזור באבחון מחלות. לדוגמה, רופאים יכולים להשתמש ברמות עמילאז ב השחלות וריאות לאבחון צורות מסוימות של סרטןרמות האנליזה בולטות בסרטן באיברים אלה ובכך יכולות לספק אינדיקציה לנוכחות או להתפשטות של ניאופלזמות. מוטציה ב- KYNU גֵן מוביל למחסור של kynureninase. האנזים מעורב בתהליכים ביוכימיים שונים. כאשר יש מעט מדי kynureninase בגוף, התאים אינם יכולים לסנתז ויטמין B3 (נקרא גם חומצה ניקוטינית או ניאצין) כרגיל ומתרחשת היפוויטמינוזיס. סימנים למחסור ב- B3 כוללים דרמטיטיס ו דלקת של הפה, הקיבה והמעיים רירית. בנוסף, שלשול, דכאון, אובדן תיאבון, ריכוז בעיות, הפרעות שינה ועצבנות עלולה להתרחש. המחסור יכול גם לגרום למחלה פלאגרה. לא רק האורגניזם האנושי מייצר הידרולזות. פתוגנים כמו בקטריה יכול גם לייצר אנזימים מקבוצה זו. אנזים אחד שיכול למעשה לפגוע בבני אדם נקרא urease, אשר נשבר אוריאה אל תוך אַמוֹנִיָה ו פַּחמָן דוּ תַחמוֹצֶת. ה אַמוֹנִיָה עוזר ל בקטריה להתנגד בטן חוּמצָה. כתוצאה מכך הם יכולים להדביק את מערכת העיכול ולגרום למספר מחלות. החיידק הליקובקטר פילורי שייך לקבוצה זו של פתוגנים. בין היתר, הליקובקטר פילורי מפעיל סוג ב ' דַלֶקֶת הַקֵבָה, יכול להיות אחראי על כיב קיבה ותריסריון, ויכול לגרום לקרצינומה בקיבה אם נדבק בה כרונית.