הִידרוֹלִיזָה

ה הִידרוֹלִיזָה מייצג פיצול של תרכובת כימית למולקולות קטנות יותר עם ספיגת מים. הידרוליות ממלאות תפקיד חשוב גם באזור האורגני וגם בביולוגיה. באורגניזמים חיים, המחשוף ההידרוליטי מתרחש תחת השפעת אנזימים.

מהי הידרוליזה?

במהלך הידרוליזה, תרכובות כימיות מפוצלות למולקולות קטנות יותר כאשר נספגות מים. זה חל על אזורים אורגניים וביולוגיים כאחד. חלק אחד של המולקולה מתחבר לקבוצת ההידרוקסיל (קבוצת OH) וחלק אחר של המולקולה מתחבר ליון המימן (H +). על מנת להשיג מולקולות ניטרליות, האלקטרון של קבוצת ההידרוקסיל נודד רשמית לפרוטון.

תגובות אלה אינן מתרחשות בדרך כלל בשלב אחד. עם תגובות פשוטות נחוצים רק כמה צעדים, בעוד שבמרות המרות מורכבות תמיד מעורב זרז, שנשאר ללא שינוי לאחר השלמת כל שלבי התגובה.

בביולוגיה, הידרוליזה היא לרוב פירוק של תרכובות פולימריות או מורכבות מאוד. שלושת החומרים המזינים החשובים ביותר, פחמימות (פוליסכרידים), שומנים וחלבונים, מתפרקים באופן הידרוליטי.

במערכות חיות התגובות תמיד מתרחשות בנוכחות אנזימים. האנזימים הם זרזים אשר שוב אינם משתנים לאחר המחשוף ההידרוליטי וזמינים לתגובה הבאה.

ההיפוך מההידרוליזה מניב מים ומכונה עיבוי.

פונקציה ומשימה

הידרוליזה היא אחת התגובות הבסיסיות במערכות ביולוגיות. הם מבטיחים כי ביומולקולות גדולות יומרו ללא הרף למונומרים על מנת להשתמש בהן כדי לבנות את החומרים של הגוף עצמו או, באמצעות פירוק שלהם, לספק לגוף אנרגיה. לכן הידרוליזה ממלאת תפקיד מרכזי בגוף.

לאחר האכילה, החומרים המזינים החשובים פחמימות, שומנים וחלבונים מתפרקים לרכיבים האישיים שלהם על ידי הידרוליזה. במקרה של פחמימות, למשל, הפוליסכרידים מתפרקים לגלוקוזה של מונומרים כאשר הם נספגים. השומנים מועשרים עם גליצרין באמצעות חומצות שומן. המחשוף ההידרוליטי מייצר את חומצות השומן והגליצרין. חלבונים הם שרשראות של חומצות אמינו פפטידיות המפוצלות הידרוליטית לחומצות אמינו בודדות במהלך העיכול. אנזימים מעורבים בכל התגובות ההידרוליטיות בגוף. אנזימים הם חלבונים התומכים באופן קטליטי בתגובות. לאחר הידרוליזה, האנזימים אינם משתנים.

הידרוליזה לא מתרחשת רק בעיכול המזון. כחלק מהמטבוליזם הכללי, התגובות הידרוליזה מתמדת ומתעבות מתרחשות בגוף. אנזימים המזרזים את הידרוליזה נקראים הידרולאזים.ניתן לחלק את ההידרולאזים לפפטידים, אסטרזות או גליקוזידזים. בין היתר, פפטידייז מפרק חלבונים עם היווצרות חומצות אמינו אינדיבידואליות. אסטראז, בתורו, יכול לפרק שומנים לחומצות שומן ולגליצרין. ואז זה ליפזים. הגליקוזידאזים מפצלים תרכובות גליקוזידיות. אלה הם פוליסכרידים, בהם מספר מולקולות סוכר קשורות זו בזו גליקוזידית, או תרכובות שיש להן קשר גליקוזידי בין מרכיב סוכר לרכיב שאינו סוכר. זו הסיבה שעמילאז, הממיר עמילן לגלוקוז, הוא אחד הגליקוזידזים.

הידרולאזים נוספים הם פוספטאזים וגרעינים. הפוספטאזים מפוצלים קבוצות פוספטים באופן הידרוליטי. דוגמה טובה לתגובה זו היא המרה של ATP (אדנוזין טריפוספט) ל- ADP (אדנוזין דיפוספט). בסך הכל, הידרוליזה מתרחשת תמיד עם שחרור אנרגיה. הדבר בולט במיוחד בתגובה מ- ATP ל- ADP. מכיוון שהמרה זו מספקת את האנרגיה שנשמרה בעבר ב- ATP לתגובות ביוכימיות אחרות, ייצור חום או תנועות מכניות. גרעינים אחראיים לפירוק מוחלט של חומצות גרעין. אלה מחולקים שוב לריבונוקליזות ולדהוקסיריבונוקליזות. שתי קבוצות האנזים מפיצות באופן הידרוליטי את קשרי הפוספודיאסטר במולקולת החומצה הגרעינית ליצירת הנוקלאוטידים.

מחלות ומחלות

מכיוון שתגובות הידרוליזה מתרחשות כל הזמן בגוף האדם, מחלות שונות אפשריות גם בהקשר זה. עיכול ותגובות ביניים רבות במטבוליזם הן תגובות הידרוליזה.יש אנזימים מיוחדים לכל שלב בתגובה. עם זאת, אנזימים הם חלבונים שיכולים גם להיות מוגבלים בתפקודם על ידי שינויים גנטיים. הכישלון או המחסור של כל אנזים בודד יכולים להיות השלכות קטלניות על הבריאות.

אנזימים צריכים לפעמים להיות נוכחים בכמויות גדולות, כך שאיבר שלם נחוץ להפרשתם. זה חל בין היתר על אנזימי העיכול בלבלב. הלבלב או הלבלב מייצרים בעיקר ליפאזים ופפטידים. זה אחראי במידה רבה לעיכול הדייסה שמגיעה מהבטן. שומנים וחלבונים מתפרקים לרכיבים האישיים. הגוף סופג את חומצות האמינו, חומצות השומן, הגליצרין והגלוקוזה הנוצרות דרך המעי הדק. במחלות של הלבלב, מתרחשות בעיות עיכול מאסיביות עם שלשול, גזים במערכת העיכול וכאבי בטן קשים. היעדר פירוק שומן יכול להוביל לצואה שומנית.

בצורה חריפה של דלקת בלבלב (דלקת הלבלב) הלבלב יכול אפילו לעכל את עצמו בתוצאה קטלנית. הזרם החופשי של מיצי העיכול למעי הדק יכול להפריע מסיבות שונות. הם מצטברים בלבלב ומתמוססים לחלוטין. אפילו עם הצורות הכרוניות של דלקת הלבלב, ישנה פירוק חלקי מתמיד.

מיטוכונדריופתיות הן דוגמא נוספת למחלה בכל הקשור לתהליכים הידרוליטיים.בשל הפרעות בסינתזת ATP, התגובות המספקות אנרגיה מ- ATP ל- ADP יכולות להתרחש רק במידה מוגבלת. המיטוכונדריופתים מבטאים את עצמם בין היתר. בעייפות כרונית וחולשה.