הידרולאז

בְּ הידרולאז היא קבוצה של אנזימים המפרקים את המצעים באופן הידרוליטי. חלק מההידרולאזים תורמים לתפקוד התקין של גוף האדם, למשל העמילאז המפצל עמילן. הידרולאזים אחרים מעורבים בהתפתחות מחלות וכמו Urease, מיוצרים בחיידקים.

מה ההידרולאז?

הידרולאזים הם אנזימים המשתמשים במים לצורך פירוק מצעים. המצע יעגן למרכז הפעיל של אנזים, כאשר אינטראקציות בין שתי היחידות גורמות למצע להתפרק לשני חלקים. במקביל, מולקולת מים (H2O) מחולקת לאטום מימן יחיד (H) ולקבוצת OH. חלק אחד של המצע נקשר לאטום המימן הבודד, ואילו קבוצת OH מצמידה את עצמה לחלק השני של המצע. המוצר ההידרוליזה מורכב בהתאם משני תרכובות חדשות.

הידרולסים עובדים עם מצעים שונים; אלה כוללים אסטרים, פפטידים אתריים, גליקוזידים, חומצות הידרידות וקשרים C-C. המחשוף ההידרוליטי על ידי הידרולייז הוא הפיך, כלומר הפיך. בסיווג האיחוד האירופי הם מייצגים קבוצה 3 הכוללת מספר קבוצות משנה. תת הקבוצות כוללות, למשל, ליפאז, המפרק שומן, ולקטאז המפרק את סוכר החלב (לקטוז). מחסור בלקטאז מביא לחוסר סובלנות של סוכר חלב, אשר יכול לבוא לידי ביטוי בתלונות במערכת העיכול בעת צריכת חלב.

פונקציה, אפקט ומשימות

הידרולאזים רבים בגוף האדם. אמילאז הוא גם אחד ההידרולאזים. אמילאז נמצא ברוק ואחראי על פירוק עמילן ופוליסכרידים אחרים. פוליסכרידים הם סוכרים מרובים המורכבים משרשראות פחמימות.

אמילאז מפצל הידרוליטית את השרשראות הללו ומפרק אותן ליחידות קטנות יותר. זה יוצר את הטעם המתוק שאנשים יכולים לטעום לועסים לחם ואוכלים עמילניים אחרים. עיבוד הפוליסכרידים על ידי אמילאז הוא השלב הראשון בעיכול ביוכימי - לאחר שהשיניים ריסקו באופן מכני את המזון תוך כדי הלעיסה.

הקניורנינאז מופיע בכל סוגי הרקמות ומתפצל אלנין. גם סינתזה של חומצה ניקוטינית וגם פירוק טריפטופן מחייבים שלב זה. טריפטופן היא חומצת אמינו חיונית העוסקת בסינתזה של סרוטונין. סרוטונין הוא מוליך עצבי חשוב (חומר שליח). פירוק הטריפטופן הוא גם שלב ביניים בסינתזה של חומרים אחרים, למשל ניקוטין-אדנין דינוקלוטיד (NAD).

NAD הוא קו אנזים שמשתתף בתפקודים ביולוגיים רבים. לדוגמא, הוא תומך בעבודה של דה-הידרוגנזים ומהווה חלק משרשרת הנשימה. Kynureninase לא רק תורם להתמוטטות הטריפטופן, אלא גם לסינתזה של חומצה ניקוטינית. חומצה ניקוטינית או ניאצין היא ויטמין המהווה חלק ממתחם B.

חינוך, התרחשות, תכונות וערכים מיטביים

גוף האדם יוצר הידרולאזים במקום בו הם משמשים. לדוגמא, העמילאז ברוק מיוצר בבלוטת הרוק ואילו הלבלב מייצר את העמילז הלבלב. כמו כל האנזימים, hydrolases יכולים לעבוד רק בתנאים מסוימים. מעל לכל, יש חשיבות רבה לחומציות החומציות של הסביבה והטמפרטורה עבורם.

לדוגמא, עמילאז יכול להתקיים רק ב- pH 3.5-9. אם הסביבה חורגת מטווח זה האנזים מכחיש. לחומצה הקיבה ערך pH של 1-1.5 על קיבה ריקה ולכן היא חומצית מדי עבור עמילאז. חומצת הקיבה מכחישה את מבנה החלבון על ידי שבירת קשרים מולקולריים. האנזים מאבד את צורתו ונעשה לא פעיל. זו הסיבה שהלבלב צריך גם לסנתז עמילז ולהוסיף אותו לעיסה בשלב מאוחר יותר של העיכול.

הטמפרטורה האופטימלית עבור עמילאז היא 45 מעלות צלזיוס; בטמפרטורה זו האמילז עובד הכי מהר, כלומר הוא ממיר את הכמות הגדולה ביותר של המצע. אמילאז יכול לעבוד גם מחוץ לאופטימום הזה - אך קצב חילוף החומרים נמוך במקצת. טמפרטורות גבוהות מדי מכחישות את האנזים והן הופכות אותו לבלתי שמיש או מפרק את החלבון לחומצות האמינו האישיות שלו.

מחלות והפרעות

חלק מההידרולים יכולים לעזור באבחון מחלות. לדוגמה, רופאים יכולים להשתמש ברמות עמילאז בשחלות ובריאות כדי לאבחן צורות מסוימות של סרטן. ריכוז ההיווצרות מורגש בסרטן באיברים אלה ולכן יכול לספק אינדיקציה לנוכחות או התפשטות של neoplasms.

מוטציה בגן KYNU מובילה למחסור בקינורינאז. האנזים מעורב בתהליכים ביוכימיים שונים. אם יש פחות מדי קיורנינאז בגוף, התאים אינם יכולים לסנתז ויטמין B3 (המכונה גם חומצה ניקוטינית או ניאצין) כרגיל, ומתרחשת היפוביטמינוזה. סימנים של מחסור ב- B3 כוללים דרמטיטיס ודלקת ברירית הפה, הקיבה והמעי. בנוסף עלולים להופיע שלשולים, דיכאון, אובדן תיאבון, קשיי ריכוז, הפרעות שינה ועצבנות. המחסור יכול גם לעורר את מחלת הפלגרה.

לא רק האורגניזם האנושי יוצר הידרולאזים. פתוגנים כמו חיידקים יכולים גם לייצר אנזימים מקבוצה זו. אנזים שיכול אפילו לפגוע בבני אדם נקרא urease, והוא מפרק אוריאה לאמוניה ופחמן דו חמצני. האמוניה עוזרת לחיידקים לעמוד בחומצה בקיבה. כתוצאה מכך הם יכולים להדביק את מערכת העיכול ולגרום למגוון של מחלות. חיידק הליקובקטר פילורי שייך לקבוצה זו של פתוגנים. הליקובקטר פילורי מעוררת דלקת קיבה מסוג B, יכולה להיות אחראית לכיבי קיבה ותריסריון ובמקרה של זיהום כרוני עלולה לגרום לקרצינומה בקיבה.