ENZYMY HYDROLITYCZNE: CHARAKTERYSTYKA, KLASYFIKACJA, FUNKCJE - ANATOMIA I FIZJOLOGIA - 2026

Te enzymy hydrolityczne lub hydrolazy są cząsteczkami, które katalizują reakcje hydrolizy (hydro = woda; lizy = pękania), to znaczy do katalizowania reakcji chemicznej między cząsteczką wody lub inne cząsteczki.

Hydrolazy, podobnie jak większość enzymów, mają naturę białkową, co oznacza, że ​​składają się z jednego lub więcej łańcuchów polipeptydowych lub aminokwasowych.

Schemat taśmowy enzymu hydrolitycznego ludzkiej alfa-amylazy trzustkowej. Zrobione i zredagowane z pracy własnej. , za pośrednictwem Wikimedia Commons.

Enzymy są obecne w prawie wszystkich reakcjach biochemicznych w organizmach żywych. Odpowiadają za przyspieszenie tych reakcji poprzez obniżenie poziomu energii reakcji.

Na przykład większość enzymów trawiennych jest hydrolityczna. Są one odpowiedzialne za przyspieszenie rozpadu złożonych cząsteczek w bolusie.

Rozkład prowadzi do prostszych form, które są łatwo wchłaniane przez organizmy. Enzymy pełnią nie tylko funkcje życiowe w organizmach, ale mają również znaczenie medyczne i ekonomiczne.

cechy

Enzymy to na ogół duże cząsteczki białek o regulowanej aktywności. Wszystkie mają określony kształt 3D. Działają przy niskich stężeniach.

Nie są modyfikowane podczas reakcji, dzięki czemu można je odzyskać bez zmian w ich strukturze molekularnej lub białkowej. Potrafią przetwarzać substraty ze zmienną prędkością, która może obejmować tysiące cząsteczek na minutę.

Są specyficzne i mogą ulegać denaturacji i / lub wpływać między innymi na zmiany temperatury, pH, stężenia substratów.

Ze swojej strony enzymy hydrolityczne stanowią największą grupę znanych enzymów. Istnieje ponad 200 hydrolaz, które katalizują reakcje, które przerywają wiązania węgiel - tlen, węgiel - azot, węgiel - węgiel, fosfor - tlen (bezwodnik fosforowy), a nawet wiązania fosfor - azot.

Innymi ważnymi cechami enzymów hydrolitycznych jest ich szeroka specyficzność substratowa oraz stereoselektywność.

Klasyfikacja

Klasyfikacja enzymów hydrolitycznych opiera się przede wszystkim na naturze hydrolizowanego wiązania i substratu. Terminologia taksonomiczna nazywa ten typ hydrolaz enzymatycznych lub enzymów hydrolitycznych.

Z drugiej strony nazwy zwyczajowe enzymów składają się z przyrostka -azy, na przykład cholinoesteraza, esterazy i proteazy.

Wreszcie, według Międzynarodowej Unii Biochemii i Biologii Molekularnej, enzymy są klasyfikowane według numerów zwanych EC (komisja enzymów).

Hydrolazy należą do grupy 3 (EC3). Te z kolei są podzielone według typu wiązania, które hydrolizują. Na przykład, jeśli enzymy hydrolizują liniowe amidy, ich liczba wynosi EC3.5.1, a jeśli hydrolizują proteazy serynowe, ich liczba wynosi EC3.4.16.21.

Funkcje w organizmie człowieka

Cholinesteraza

Cholinesteraza jest jednym z najważniejszych znanych enzymów hydrolitycznych. Hydrolizuje acetylocholinę i przekształca ją w cholinę i kwas octowy.

Ta specyficzna reakcja zachodzi po przekazaniu impulsu nerwowego, zatrzymując działanie cząsteczek neuroprzekaźnika (acetylocholiny).

Enzymy trawienne

Jedną z najlepiej zbadanych reakcji enzymatycznych jest degradacja żywności w organizmach. Wiadomo, że podczas trawienia lipazy są odpowiedzialne za hydrolizę lipidów, a proteazy powodują rozpad białek na aminokwasy.

Enzymy hydrolityczne są odpowiedzialne za rozbijanie lub dzielenie dużych cząsteczek i przekształcanie ich w prostsze formy. Otrzymane cząsteczki zostaną wykorzystane w syntezie, wydalaniu odpadów lub jako źródło węgla do pozyskiwania energii.

Wyjątkową cechą enzymów hydrolitycznych układu trawiennego jest to, że działają one zewnątrzkomórkowo i mieszają się z pokarmem podczas przechodzenia przez przewód pokarmowy.

Enzymy te są wytwarzane przez komórki wyściełające żołądek, jelita i inne narządy, takie jak trzustka.

Trawienie komórkowe

Lizosomy są głównymi bohaterami procesu trawienia komórkowego. W tych strukturach komórkowych znajduje się ponad 50 specyficznych enzymów hydrolitycznych.

Enzymy te pełnią funkcję trawienia złożonej materii organicznej, przekształcając ją w prostsze cząsteczki, np. Monosacharydy czy aminokwasy.

Aplikacje

-Przemysłowy

Farmaceutyczny

Postęp technologiczny i naukowy ostatnich 20 lat doprowadził do ważnych odkryć w dziedzinie molekularnej mechanizmów działania związków.

Spośród sześciu typów znanych enzymów, w procesach biokatalitycznych przemysłu farmaceutycznego najczęściej (60%) wykorzystywane są enzymy hydrolityczne.

Lipazy to enzymy hydrolityczne, które przekształcają triacyloglicerol w glicerol i wolne kwasy tłuszczowe. Enzymy te są używane w przemyśle farmaceutycznym do opracowywania proroctw (leków przeciwzapalnych), które działają przeciwko chorobom reumatoidalnym, zapaleniu stawów, bólom krzyża itp.

Inne lipazy są wykorzystywane do opracowywania związków, takich jak chiralny synthon (środek przeciwgrzybiczy) i lotrafiban, który jest lekiem stosowanym w zapobieganiu epizodom zakrzepowym.

jedzenie

Obecnie hydrolazy są enzymami niezbędnymi do produkcji różnych produktów spożywczych, ze względu na wielorakie zastosowania, jakie mają obecnie w prawie wszystkich procesach przemysłowych.

Obszarem zainteresowań związanych z wykorzystaniem enzymów hydrolitycznych jest synteza lub produkcja biomasy lignocelulozowej. Ta biomasa ma duży potencjał w przemyśle do pozyskiwania biopaliw.

Z drugiej strony proteazy, enzymy katalizujące hydrolizę związków peptydowych, mają duże zastosowanie w przemyśle spożywczym, zwłaszcza przy wytwarzaniu hydrolizatów białka sojowego.

Służą również do poprawy jakości pieczywa, w substancjach słodzących, do redukcji gorzkich smaków różnych potraw, nawet jako zmiękczacze mięsa.

W rolnictwie stosowane są pektynazy. To grupa enzymów zdolnych do rozkładania silnie rozgałęzionych kwasowych i obojętnych polimerów (grup pektynowych) znajdujących się w ścianach komórkowych roślin.

Najpowszechniej stosowane pektynazy w rolnictwie przemysłowym pochodzą od mikroorganizmu zwanego Aspergillus niger i są wykorzystywane do fermentacji w kulturach zanurzonych oraz do fermentacji stałych substratów.

Pektynazy są również wykorzystywane do produkcji soków lub soków owocowych i służą do obniżenia zmętnienia lub klarowania, poprawiając ich jakość. Wykorzystują je również do produkcji dżemów i przecierów owocowych.

Gatunki mikroorganizmów Aspergillus niger wykorzystywane do otrzymywania pektynaz. Zrobione i zredagowane przez: Mogana Das Murtey i Patchamuthu Ramasamy, za pośrednictwem Wikimedia Commons.

Detergenty

Od początku ubiegłego wieku wiadomo, że proteazy trawienne czyszczą ubrania. Pod koniec ubiegłego wieku większość detergentów zawierała enzymy trawienne, takie jak amylazy i lipazy.

Powszechnie wiadomo, że zastosowanie tych enzymów w przemyśle detergentów zwiększa efektywność procesu prania. Zmniejszają zużycie wody, są biodegradowalne i zapewniają całkowite czyszczenie.

Bacillus licheniformis i Aspergillus flavus wytwarzają proteazy używane do produkcji detergentów. Otrzymany produkt służy do usuwania plam pochodzenia białkowego, np. Krwi.

Grzyby produkują celulazy. Celulazy służą jako detergent do usuwania plam z gleby lub resztek roślinnych. Inne enzymy, takie jak lipazy, są używane do usuwania plam pochodzenia oleinowego, takich jak tłuszcz lub szminka. Grzyb Aspergillus oryzae jest używany przemysłowo do produkcji tych enzymów.

Bibliografia

1. Enzym. Odzyskany z en.wikipedia.org.
2. Enzym, biochemia. Odzyskany z britannica.com.
3. Wprowadzenie do klasy enzymów 3: hydrolazy. Odzyskany z chem.uwec.edu.
4. Hydrolaza odzyskana z chemistryexplained.com.
5. T. McKee i JR McKee (2003). Biochemistry, wydanie 3. Boston: McGraw-Hill.
6. Enzymy trawienne. Odzyskany z sciencelearn.org.nz
7. M. Hernaís. Biokataliza stosowana do otrzymywania leków i produktów o wysokiej wartości dodanej. Rozdział VI. Odzyskany z analesranf.com.
8. Enzymy w mydłach do prania. Odzyskany z argenbio.org