הידרוליזה: פונקציה, משימות, תפקיד ומחלות

הידרוליזה מייצגת פיצול של תרכובת כימית לקטנה יותר מולקולות עם הכללת מַיִם. הידרוליזה ממלאת תפקיד מרכזי הן בתחום האורגני והן בביולוגיה. באורגניזמים חיים, מחשוף הידרוליטי מתרחש בהשפעת אנזימים.

מהי הידרוליזה?

הידרוליזה מייצגת מחשוף של תרכובת כימית לקטנה יותר מולקולות עם הכללת מַיִם. באורגניזמים חיים, מחשוף הידרוליטי מתרחש בהשפעת אנזימים. בהידרוליזה, תרכובות כימיות מפוצלות לקטנות יותר מולקולות על ידי ספיגה מַיִם. זה נכון גם בתחום האורגני וגם הביולוגי. בתהליך זה, מולקולה חלקית אחת משתלבת עם קבוצת ההידרוקסיל (קבוצת OH) ומולקולה חלקית אחרת משתלבת עם ה- הידרוגנציה יון (H +). כדי להשיג מולקולות ניטרליות, האלקטרון של קבוצת ההידרוקסיל נודד באופן רשמי לפרוטון. תגובות אלו בדרך כלל אינן מתרחשות בשלב אחד. בתגובות פשוטות, רק כמה צעדים נחוצים, בעוד שהמרות מסובכות כרוכות תמיד בזרז, שנשאר ללא שינוי לאחר השלמת כל שלבי התגובה. בביולוגיה, הידרוליזה כוללת לעיתים קרובות פירוק של תרכובות פולימריות מאוד או מורכבות. שלושת החומרים המזינים החשובים ביותר פחמימות (פוליסכרידים), שומנים או חלבונים מושפלים הידרוליטית. במערכות חיים התגובות מתרחשות תמיד בנוכחות אנזימים. האנזימים מייצגים זרזים, אשר זמינים שוב ללא שינוי לאחר המחשוף ההידרוליטי ומוכנים לתגובה הבאה. היפוך ההידרוליזה מניב מים ומכונה עיבוי.

פונקציה ומשימה

הידרוליזות הן בין התגובות הבסיסיות במערכות ביולוגיות. הם מבטיחים כי ביומולקולות גדולות הופכות כל הזמן למונומרים לשימוש בבניית חומרים אנדוגניים או באמצעות פירוק שלהם, באספקת אנרגיה לגוף. לכן הידרוליזה ממלאת תפקיד מרכזי בגוף. לדוגמא, לאחר צריכת מזון, החומרים המזינים החשובים פחמימות, שומנים ו חלבונים מפורקים למרכיביהם האינדיבידואליים על ידי הידרוליזה. במקרה של פחמימות, למשל, פירוט פוליסכרידים לתוך המונומרים גלוקוז מתרחש עם מים קליטה. שומנים מייצגים גליצרול הועלה עם חומצות שומן. מחשוף הידרוליטי מייצר את האדם חומצות שומן ו גליצרול. חלבונים הם שרשראות של פפטידיות חומצות אמינו הנבקעים בהידרוליטיקה לחומצות אמינו בודדות במהלך העיכול. אנזימים מעורבים בכל התגובות ההידרוליטיות בגוף. אנזימים הם חלבונים התומכים בקטליטית בתגובות. לאחר הידרוליזה, האנזימים קיימים ללא שינוי. הידרוליזה לא מתרחשת רק במהלך עיכול המזון. תגובות הידרוליזה ועיבוי מתרחשות כל הזמן בגוף כחלק מחילוף החומרים הכללי. אנזימים המזרזים הידרוליזה נקראים הידרולזות. ניתן לחלק את ההידרולאזות בתור לפפטידזים, אסטרזות או גליקוזידאזות. בין היתר, פפטידזים משפילים חלבונים ליצירת הפרט חומצות אמינו. לעומת זאת, אסתרזות יכולות להישבר לשומנים חומצות שומן ו גליצרול. במקרה זה, הם ליפאזות. גליקוזידאזים מפרקים תרכובות גליקוזידיות. אלה הם גם פוליסכרידים, בהם כמה סוכר מולקולות קשורות גליקוזידית, או תרכובות שיש להן קשר גליקוזידי בין חלק סוכר לחלק שאינו סוכר. לכן, הגליקוזידאזים כוללים עמילאז, הממיר עמילן ל גלוקוז. הידרולזות אחרות כוללות פוספטאזות ונוקלאזות. הפוספטזים נפרקים הידרוליטית פוספט קבוצות. דוגמה טובה לתגובה זו היא ההמרה של ATP (אדנוזין טריפוספט) ל- ADP (אדנוזין דיפוספט). בסך הכל, הידרוליזות תמיד ממשיכות עם שחרור האנרגיה. זה ברור במיוחד בתגובת ATP ל- ADP. הסיבה לכך היא שהמרה זו מספקת את האנרגיה שאוחסנה בעבר ב- ATP לתגובות ביוכימיות אחרות, לייצור חום או לתנועות מכניות. גרעיני גרעין אחראים על השפלה מוחלטת של חומצות גרעין. אלה מחולקים שוב לריבונוקלאזות ודאוקסיריבונוקליזות. שתי קבוצות האנזימים מפלצות את ההקשרים של הפוספודיאסטר במולקולת חומצת הגרעין בצורה הידרוליטית ליצירת הנוקלאוטידים האישיים.

מחלות והפרעות

מכיוון שתגובות הידרוליזה מתרחשות כל הזמן בגוף האדם, מגוון רחב של מחלות אפשרי גם בהקשר זה. עיכול ותגובות ביניים רבות בחילוף החומרים מייצגות תגובות הידרוליזה. ישנם אנזימים מיוחדים לכל שלב בתגובה. עם זאת, אנזימים הם חלבונים שניתן להגביל את תפקודם על ידי שינויים גנטיים. לכישלון או מחסור של אנזים כלשהו יכול להיות השלכות קטלניות עבור בריאות. לעיתים אנזימים חייבים להיות בכמויות גדולות, כך שאבר שלם נחוץ להפרשתם. זה נכון לגבי אנזימי עיכול של הלבלב, בין היתר. הלבלב מייצר בעיקר ליפאזות ופפטידזים. היא אחראית במידה רבה לעיכול עיסת המזון שמקורו ב בטן. שומנים וחלבונים מפורקים למרכיבים האישיים שלהם. הגוף סופג את חומצות אמינו, חומצות שומן, גליצרול ו גלוקוז נוצר באמצעות מעי דק. במחלות של הלבלב, מתרחשות תלונות עיכול מאסיביות עם שלשול, הפחה וחמור כאב בטן. בגלל היעדר פירוק שומנים, עלולים להופיע צואה שומנית. בצורה החריפה של דלקת הלבלב, אפילו עיכול עצמי של הלבלב עם תוצאה קטלנית אפשרי. בשל גורמים שונים, זרימה חופשית של מיצי עיכול לשטח מעי דק עלול להיות מופרע. הם מצטברים בלבלב וממיסים אותו לחלוטין. בצורות הכרוניות של דלקת הלבלב, יש גם פירוק חלקי מתמיד. דוגמה נוספת למחלה הנוגעת לתהליכים הידרוליטיים מיוצגת על ידי מיטוכונדריופתיה. עקב הפרעות בסינתזת ATP, התגובות המספקות אנרגיה של ATP ל- ADP יכולות להתרחש רק במידה מוגבלת. המיטוכונדריופטיות מתבטאות ב עייפות כרונית וחולשה, בין יתר הסימפטומים.