Hidrolizė reiškia cheminio junginio padalijimą į mažesnį molekulės įtraukiant vanduo. Hidrolizė vaidina pagrindinį vaidmenį neorganiniame lauke ir biologijoje. Gyvuose organizmuose hidrolizinis skilimas vyksta veikiant fermentai (enzimai).
Kas yra hidrolizė?
Hidrolizė reiškia cheminio junginio skilimą į mažesnį molekulės įtraukiant vanduo. Gyvuose organizmuose hidrolizinis skilimas vyksta veikiant fermentai (enzimai). Vykdant hidrolizę, cheminiai junginiai yra padalijami į mažesnius molekulės sugerdamas vanduo. Tai galioja tiek neorganinėje, tiek biologinėje srityje. Šiame procese viena dalinė molekulė jungiasi su hidroksilo grupe (OH grupė), o kita dalinė molekulė - su vandenilis jonų (H +). Norint gauti neutralias molekules, hidroksilo grupės elektronas formaliai migruoja į protoną. Šios reakcijos paprastai nevyksta vienu žingsniu. Paprastose reakcijose reikalingi tik keli žingsniai, o sudėtingos konversijos visada apima katalizatorių, kuris lieka nepakitęs baigus visus reakcijos etapus. Biologijoje hidrolizė dažnai apima labai polimerinių arba sudėtinių junginių skaidymą. Trys svarbiausios maistinės medžiagos angliavandenių (polisacharidai), riebalai arba baltymai yra hidroliziškai skaidomi. Gyvose sistemose reakcijos visada vyksta esant fermentai (enzimai). Fermentai yra katalizatoriai, kurie po hidrolizinio skilimo vėl yra nepakeisti ir yra paruošti kitai reakcijai. Hidrolizės pakeitimas duoda vandens ir vadinamas kondensatu.
Funkcija ir užduotis
Hidrolizės yra viena iš pagrindinių reakcijų biologinėse sistemose. Jie užtikrina, kad didelės biomolekulės būtų nuolat paverčiamos monomerais, naudojamiems kuriant endogenines medžiagas arba jas skaidant tiekiant energiją organizmui. Todėl hidrolizė organizme atlieka pagrindinį vaidmenį. Pavyzdžiui, pavartojus maisto, svarbios maistinės medžiagos angliavandenių, riebalai ir baltymai yra suskaidomi į atskirus komponentus hidrolizės būdu. Jeigu angliavandenių, pavyzdžiui, polisacharidai į monomerus gliukozė vyksta su vandeniu absorbcija. Riebalai atstovauja glicerolis esterifikuotas su riebalų rūgštys. Hidrolizinis skilimas gamina individą riebalų rūgštys ir glicerolis. Baltymai yra peptidiškai susietos grandinės amino rūgštys kurios virškinimo metu hidroliziškai suskaidomos į atskiras aminorūgštis. Fermentai dalyvauja visose hidrolizinėse organizmo reakcijose. Fermentai yra baltymai, kataliziškai palaikantys reakcijas. Po hidrolizės fermentai yra nepakitę. Hidrolizė vyksta ne tik virškinant maistą. Hidrolizės ir kondensacijos reakcijos organizme nuolat vyksta kaip bendros metabolizmo dalis. Fermentai, katalizuojantys hidrolizę, vadinami hidrolazėmis. Savo ruožtu hidrolazes galima suskirstyti į peptidazes, esterazes ar glikozidazes. Be kita ko, peptidazės skaido baltymus ir sudaro individualius amino rūgštys. Kita vertus, esterazės gali skaidyti riebalus į riebalų rūgštys ir glicerolis. Šiuo atveju tai yra lipazės. Glikozidazės skaido glikozidinius junginius. Tai taip pat polisacharidai, kuriame keli cukrus molekulės yra sujungtos glikozidiškai arba junginiai, turintys glikozidinį ryšį tarp cukraus ir ne cukraus. Todėl glikozidazės apima amilazė, kuris krakmolą paverčia gliukozė. Kitos hidrolazės yra fosfatazės ir nukleazės. Fosfatazės hidroliziškai suskyla fosfatas grupės. Geras šios reakcijos pavyzdys yra ATP konversija (adenozino trifosfatas) iki ADP (adenozino difosfatas). Apskritai hidrolizės visada vyksta išsiskiriant energijai. Tai ypač akivaizdu ATP reakcijoje į ADP. Taip yra todėl, kad ši konversija suteikia anksčiau ATP sukauptą energiją kitoms biocheminėms reakcijoms, šilumos generavimui ar mechaniniams judėjimams. Nukleazės yra atsakingos už visišką degradaciją nukleorūgštys. Jie vėl skirstomi į ribonukleazes ir dezoksiribonukleazes. Abi fermentų grupės hidroliziškai suardo fosfodiesterio ryšius nukleorūgšties molekulėje, kad susidarytų atskiri nukleotidai.
Ligos ir sutrikimai
Kadangi žmogaus organizme nuolat vyksta hidrolizės reakcijos, šiame kontekste taip pat galimos įvairios ligos. Virškinimas ir daugelis tarpinių metabolizmo reakcijų yra hidrolizės reakcijos. Kiekvienam reakcijos etapui yra specialūs fermentai. Tačiau fermentai yra baltymai, kurių funkciją taip pat gali riboti genetiniai pokyčiai. Bet kurio atskiro fermento nesėkmė ar trūkumas gali sukelti mirtinas pasekmes sveikatai. Fermentų kartais turi būti daug, todėl jų sekrecijai reikalingas visas organas. Tai pasakytina apie virškinimo fermentai kasos, be kita ko. Kasa daugiausia gamina lipazes ir peptidazes. Jis daugiausia atsakingas už maisto išspaudų virškinimą skrandis. Riebalai ir baltymai skirstomi į atskirus komponentus. Kūnas sugeria amino rūgštys, riebalų rūgštys, glicerolis ir gliukozė susiformavo per plonoji žarna. Kasos ligomis pasireiškia didžiuliai virškinimo sutrikimai viduriavimas, dujų susikaupimas ir sunkus pilvo skausmas. Dėl nepakankamo riebalų skaidymo gali atsirasti riebios išmatos. Ūmios formos pankreatitas, galimas net pats kasos virškinimas ir mirtinas rezultatas. Dėl įvairių priežasčių laisvas virškinimo sulčių nutekėjimas į plonoji žarna gali būti sutrikdyta. Jie kaupiasi kasoje ir visiškai ištirpsta. Lėtinėmis formomis pankreatitas, taip pat vyksta nuolatinis dalinis tirpimas. Kitas ligos, susijusios su hidroliziniais procesais, pavyzdys yra mitochondriopatijos. Dėl ATP sintezės sutrikimų energiją tiekiančios ATP reakcijos į ADP gali vykti tik ribotai. Mitochondriopatijos pasireiškia lėtinis nuovargis ir silpnumas, be kitų simptomų.
