HYDROLYTISKE ENZYMER: EGENSKABER, KLASSIFICERING, FUNKTIONER - ANATOMI OG FYSIOLOGI - 2025

De hydrolytiske enzymer eller hydrolaser er molekyler, der katalyserer hydrolysereaktioner (hydro = vand; lysis = brud), dvs. katalyserer en kemisk reaktion mellem et vandmolekyle og andet molekyle.

Hydrolaser er, ligesom de fleste enzymer, proteiner i naturen, hvilket betyder, at de består af et eller flere polypeptid- eller aminosyrekæder.

Bånddiagram over humant pancreas-alfa-amylase-hydrolytisk enzym. Taget og redigeret fra Eget arbejde., via Wikimedia Commons.

Enzymer er til stede i næsten alle biokemiske reaktioner i levende organismer. De er ansvarlige for at fremskynde disse reaktioner ved at reducere reaktionens energiniveau.

For eksempel er de fleste fordøjelsesenzymer hydrolytiske. Disse er ansvarlige for at fremskynde nedbrydningen af ​​komplekse molekyler i bolus.

Nedbrydning resulterer i enklere former, der let absorberes af organismer. Enzymer har ikke kun vigtige funktioner i organismer, men har også medicinsk og økonomisk betydning.

egenskaber

Enzymer er generelt store proteinmolekyler med reguleret aktivitet. De har alle en bestemt 3D-form. Disse fungerer i lave koncentrationer.

De modificeres ikke under reaktionen, så de kan udvindes uden ændringer i deres molekylære eller proteinstruktur. De kan behandle underlag med en variabel hastighed, der kan involvere tusinder af molekyler i minuttet.

De er specifikke og kan denatureres og / eller påvirkes af ændringer i temperatur, pH, koncentrationer af underlagene.

For deres del er hydrolytiske enzymer den største gruppe af enzymer, der er kendt. Der er mere end 200 hydrolaser, der katalyserer reaktioner, der bryder kulstof - ilt, kul - kvælstof, kul - kul, fosfor - ilt (fosforsyreanhydrid) -bindinger, endda fosfor - kvælstofbindinger.

Andre vigtige egenskaber ved hydrolytiske enzymer er deres brede substratspecificitet og at de er stereoselektive.

Klassifikation

Klassificeringen af ​​hydrolytiske enzymer er primært baseret på arten af ​​den hydrolyserede binding og underlaget. Taxonomisk terminologi kalder denne type enzymhydrolaser eller hydrolytiske enzymer.

På den anden side består de almindelige navne på enzymer af suffikset -ase, for eksempel cholinesterase, esteraser og proteaser.

Endelig, ifølge International Union of Biochemistry and Molecular Biology, er enzymer klassificeret efter tal kaldet EC (enzym Commission).

Hydrolaser hører til gruppe 3 (EC3). Disse til gengæld er opdelt efter den type binding, som de hydrolyserer. For eksempel, hvis enzymer hydrolyserer lineære amider, er deres antal EC3.5.1, og hvis de hydrolyserer serinproteaser, er deres antal EC3.4.16.21.

Funktioner i den menneskelige krop

cholinesterase

Cholinesterase er en af ​​de vigtigste kendte hydrolytiske enzymer. Det hydrolyserer acetylcholin og omdanner det til cholin og eddikesyre.

Denne specifikke reaktion virker efter transmissionen af ​​nerveimpulsen og stopper virkningen af ​​neurotransmittermolekylerne (acetylcholin).

Fordøjelsesenzymer

En af de mest studerede enzymatiske reaktioner er den for nedbrydning af mad i organismer. Det er kendt, at lipaseenzymer under fordøjelsen er ansvarlige for hydrolysering af lipider, og proteaser forårsager nedbrydning af proteiner til opnåelse af aminosyrer.

Hydrolytiske enzymer er ansvarlige for at bryde eller opdele store molekyler og omdanne dem til enklere former. Disse opnåede molekyler vil blive brugt til syntese, udskillelse af affald eller som kulstofkilder til opnåelse af energi.

Et enestående træk ved fordøjelseshydrolytiske enzymer er, at de er ekstracellulære, og at de blandes med mad, når de passerer gennem fordøjelseskanalen.

Disse enzymer produceres af celler, der linjer maven, tarmen og andre organer, såsom bugspytkirtlen.

Cellulær fordøjelse

Lysosomer er de vigtigste hovedpersoner i cellulær fordøjelse. Der er mere end 50 specifikke hydrolytiske enzymer indeholdt i disse cellulære strukturer.

Disse enzymer udfører funktionen ved at fordøje komplekse organiske stoffer og omdanne det til enklere molekyler, for eksempel som: monosaccharider eller aminosyrer.

Applikationer

-Industriel

farmaceutisk

De teknologiske og videnskabelige fremskridt i de sidste 20 år har ført til vigtige opdagelser inden for det molekylære felt af mekanismerne til drift af forbindelser.

Af de seks typer kendte enzymer er de hydrolytiske de mest anvendte (60%) i de biokatalytiske processer i den farmaceutiske industri.

Lipaser er hydrolytiske enzymer, der omdanner triacylglycerol til glycerol og frie fedtsyrer. Disse enzymer bruges i den farmaceutiske industri til at udvikle profeter (antiinflammatoriske lægemidler), der virker mod reumatoid sygdomme, gigt, lændesmerter osv.

Andre lipaser bruges til at udvikle forbindelser, såsom chiral synthon (en antifungal) og lotrafiban, som er et lægemiddel, der anvendes til at forhindre trombotiske episoder.

Mad

I øjeblikket er hydrolaser vigtige enzymer i produktionen af ​​forskellige fødevarer på grund af de mange anvendelser, de har i næsten alle industrielle processer i dag.

Et område af interesse relateret til brugen af ​​hydrolytiske enzymer er syntese eller produktion af lignocellulosisk biomasse. Denne biomasse har et stort potentiale i industrien til at få biobrændstoffer.

På den anden side har proteaser, enzymer, der katalyserer hydrolysen af ​​peptidforbindelser, en høj anvendelse i fødevareindustrien, især til fremstilling af sojaproteinhydrolysater.

De tjener også til at forbedre kvaliteten af ​​brød, i sødestoffer, til at reducere den bitre smag af forskellige fødevarer, selv som kødbud.

Landbrugsindustrien bruger pektinaser. Dette er en gruppe enzymer, der er i stand til at nedbryde stærkt forgrenede syre og neutrale polymerer (pektingrupper), der findes i plantecellevægge.

De mest anvendte pektinaser på det industrielle landbrugsniveau kommer fra mikroorganismen kaldet Aspergillus niger og bruges til gæring i nedsænkede kulturer og gæring af faste underlag.

Pektinaser bruges også til produktion af juice eller frugtsaft og tjener til at sænke uklarheden eller tydeliggøre, hvilket forbedrer deres kvalitet. De bruger dem også til produktion af syltetøj og frugtmasser.

Aspergillus niger-arter af mikroorganismer, der bruges til at opnå pektinaser. Taget og redigeret fra: Mogana Das Murtey og Patchamuthu Ramasamy, via Wikimedia Commons.

Rengøringsmidler

Fordøjelsesproteaser har været kendt for at rense tøj siden begyndelsen af ​​forrige århundrede. Ved udgangen af ​​forrige århundrede indeholdt de fleste vaskemidler fordøjelsesenzymer såsom amylaser og lipaser.

Det er velkendt, at brugen af ​​disse enzymer i detergentindustrien gør vaskeprocessen mere effektiv. De reducerer vandforbruget, er biologisk nedbrydelige og sikrer total rengøring.

Bacillus licheniformis og Aspergillus flavus producerer proteaser, der bruges til fremstilling af vaskemidler. Det opnåede produkt anvendes til fjernelse af pletter med proteinoprindelse, som f.eks. Blod.

Svampe producerer cellulaser. Cellulaser tjener som et rengøringsmiddel til fjernelse af jordpletter eller planteaffald. Andre enzymer, såsom lipaser, bruges til at fjerne pletter af oleisk oprindelse, såsom fedt eller læbestift. Aspergillus oryzae-svampen bruges industrielt til at fremstille disse enzymer.

Referencer

1. Enzym. Gendannet fra en.wikipedia.org.
2. Enzym, biokemi. Gendannes fra britannica.com.
3. Introduktion til enzymklasse 3: Hydrolaser. Gendannes fra chem.uwec.edu.
4. Hydrolase gendannes fra chemistryexplained.com.
5. T. McKee & JR McKee (2003). Biokemi, 3. udgave. Boston: McGraw-Hill.
6. Fordøjelsesenzymer. Gendannet fra sciencelearn.org.nz
7. M. Hernaís. Biokatalyse anvendt til opnåelse af lægemidler og produkter med høj merværdi. Kapitel VI. Gendannes fra analesranf.com.
8. Enzymer i vaske sæber. Gendannes fra argenbio.org