HYDROLYTISKE ENZYMER: EGENSKAPER, KLASSIFISERING, FUNKSJONER - ANATOMI OG FYSIOLOGI - 2024

De hydrolytiske enzymer eller hydrolaser er molekyler som katalyserer hydrolysereaksjoner (hydro = vann; lysis = brudd), dvs. katalyserer en kjemisk reaksjon mellom et vannmolekyl og et annet molekyl.

Hydrolaser, som de fleste enzymer, er proteiner i naturen, noe som betyr at de består av ett eller flere polypeptid- eller aminosyrekjeder.

Tape diagram av humant pankreas alfa-amylase hydrolytisk enzym. Tatt og redigert fra Eget arbeid. , via Wikimedia Commons.

Enzymer er til stede i nesten alle biokjemiske reaksjoner i levende organismer. De er ansvarlige for å akselerere disse reaksjonene ved å redusere energinivået i reaksjonen.

For eksempel er de fleste fordøyelsesenzymer hydrolytiske. Disse er ansvarlige for å akselerere nedbrytningen av komplekse molekyler i bolus.

Nedbrytning resulterer i enklere former som lett tas opp av organismer. Enzymer har ikke bare viktige funksjoner i organismer, men er også av medisinsk og økonomisk betydning.

kjennetegn

Enzymer er generelt store proteinmolekyler med regulert aktivitet. De har alle en spesifikk 3D-form. Disse fungerer i lave konsentrasjoner.

De modifiseres ikke under reaksjonen, slik at de kan utvinnes uten endringer i molekyl- eller proteinstrukturen. De kan behandle underlag med variabel hastighet som kan involvere tusenvis av molekyler i minuttet.

De er spesifikke og kan denatureres og / eller påvirkes av endringer i temperatur, pH, konsentrasjoner av underlagene.

For deres del er hydrolytiske enzymer den største gruppen av enzymer som er kjent. Det er mer enn 200 hydrolaser som katalyserer reaksjoner som bryter karbon - oksygen, karbon - nitrogen, karbon - karbon, fosfor - oksygen (fosforsyreanhydrid) bindinger, til og med fosfor - nitrogenbindinger.

Andre viktige egenskaper ved hydrolytiske enzymer er deres brede substratspesifisitet og at de er stereoselektive.

Klassifisering

Klassifiseringen av hydrolytiske enzymer er hovedsakelig basert på arten av den hydrolyserte binding og underlaget. Taksonomisk terminologi kaller denne typen enzymhydrolaser eller hydrolytiske enzymer.

På den annen side består de vanlige navnene på enzymer av suffikset -ase, for eksempel kolinesterase, esteraser og proteaser.

Til slutt, i henhold til International Union of Biochemistry and Molecular Biology, er enzymer klassifisert etter tall som kalles EC (enzym Commission).

Hydrolaser tilhører gruppe 3 (EC3). Disse blir igjen delt inn i henhold til hvilken type binding de hydrolyserer. For eksempel, hvis enzymer hydrolyserer lineære amider, er antallet deres EC3.5.1, og hvis de hydrolyserer serinproteaser, er deres antall EC3.4.16.21.

Funksjoner i menneskekroppen

cholinesterase

Kolinesterase er en av de viktigste kjente hydrolytiske enzymer. Det hydrolyserer acetylkolin og omdanner det til kolin og eddiksyre.

Denne spesifikke reaksjonen virker etter overføring av nerveimpulsen, og stopper virkningen av nevrotransmittermolekylene (acetylkolin).

Fordøyelsesenzymer

En av de mest studerte enzymatiske reaksjonene er den for nedbrytning av mat i organismer. Det er kjent at lipase-enzymer under fordøyelsen er ansvarlige for hydrolysering av lipider og proteaser forårsaker nedbrytning av proteiner for å oppnå aminosyrer.

Hydrolytiske enzymer er ansvarlige for å bryte eller dele store molekyler og omdanne dem til enklere former. Disse oppnådde molekyler vil bli brukt i syntese, utskillelse av avfall eller som karbonkilder for å oppnå energi.

Et fremragende kjennetegn på fordøyelseshydrolytiske enzymer er at de er ekstracellulære og at de blandes med mat når de passerer gjennom fordøyelseskanalen.

Disse enzymene produseres av celler som fører mage, tarmen og andre organer som bukspyttkjertelen.

Cellulær fordøyelse

Lysosomer er de viktigste hovedpersonene for cellulær fordøyelse. Det er mer enn 50 spesifikke hydrolytiske enzymer som finnes i disse cellulære strukturer.

Disse enzymene oppfyller funksjonen til å fordøye komplekse organiske stoffer og omdanner det til enklere molekyler, for eksempel som: monosakkarider eller aminosyrer.

applikasjoner

-Industriell

Pharmaceutical

De teknologiske og vitenskapelige fremskrittene de siste 20 årene har ført til viktige funn innen molekylfeltet til mekanismer for drift av forbindelser.

Av de seks typene kjente enzymer er de hydrolytiske de mest brukte (60%) i de biokatalytiske prosessene i farmasøytisk industri.

Lipaser er hydrolytiske enzymer som omdanner triacylglyserol til glyserol og frie fettsyrer. Disse enzymene brukes i legemiddelindustrien for å utvikle profeter (betennelsesdempende medisiner) som virker mot revmatoid sykdommer, leddgikt, korsryggsmerter, etc.

Andre lipaser brukes til å utvikle forbindelser som chiral synthon (en soppdrepende middel) og lotrafiban, som er et medikament som brukes for å forhindre trombotiske episoder.

Mat

For tiden er hydrolaser viktige enzymer i produksjonen av forskjellige matprodukter, på grunn av de mange bruksområdene de har i nesten alle industrielle prosesser i dag.

Et område av interesse relatert til bruk av hydrolytiske enzymer er syntese eller produksjon av lignocellulosisk biomasse. Denne biomassen har et stort potensial i industrien for å skaffe biodrivstoff.

På den annen side har proteaser, enzymer som katalyserer hydrolysen av peptidforbindelser, en høy anvendelse i matindustrien, spesielt ved fremstilling av soyaproteinhydrolysater.

De tjener også til å forbedre kvaliteten på brød, i søtstoffer, i å redusere de bitre smakene til forskjellige matvarer, selv som kjøttfordrivere.

Landbruksnæringen bruker pektinaser. Dette er en gruppe enzymer som er i stand til å bryte ned sterkt forgrenede syre- og nøytrale polymerer (pektingrupper) som finnes i plantecellevegger.

De mest brukte pektinasene på det industrielle landbruksnivået kommer fra mikroorganismen kalt Aspergillus niger og brukes til gjæring i nedsenkede kulturer og fermentering av faste underlag.

Pektinaser brukes også til fremstilling av fruktjuice eller juice og tjener til å senke grumligheten eller klargjøre og forbedre kvaliteten. De bruker dem også til produksjon av syltetøy og fruktmasse.

Aspergillus niger arter av mikroorganismer som brukes til å oppnå pektinaser. Tatt og redigert fra: Mogana Das Murtey og Patchamuthu Ramasamy, via Wikimedia Commons.

vaskemidler

Fordøyelsesproteaser har vært kjent for å rense klær siden begynnelsen av forrige århundre. På slutten av forrige århundre inneholdt de fleste vaskemidler fordøyelsesenzymer som amylaser og lipaser.

Det er velkjent at bruken av disse enzymene i vaskemiddelindustrien gjør vaskeprosessen mer effektiv. De reduserer vannforbruket, er biologisk nedbrytbare og sikrer total rengjøring.

Bacillus licheniformis og Aspergillus flavus produserer proteaser som brukes til fremstilling av vaskemidler. Produktet oppnådd blir brukt til fjerning av flekker med proteinopprinnelse som blod.

Sopp produserer cellulaser. Cellulaser tjener som et vaskemiddel for å fjerne jordflekker eller planteavfall. Andre enzymer som lipaser brukes til å fjerne flekker av oljeopprinnelse som fett eller leppestift. Aspergillus oryzae-soppen brukes industrielt til å produsere disse enzymene.

referanser

1. Enzymet. Gjenopprettet fra en.wikipedia.org.
2. Enzym, biokjemi. Gjenopprettet fra britannica.com.
3. Introduksjon til enzymklasse 3: Hydrolaser. Gjenopprettet fra chem.uwec.edu.
4. Hydrolase Gjenopprettet fra chemistryexplained.com.
5. T. McKee & JR McKee (2003). Biokjemi, 3. utgave. Boston: McGraw-Hill.
6. Fordøyelsesenzymer. Gjenopprettet fra sciencelearn.org.nz
7. M. Hernaís. Biokatalyse anvendt for å skaffe medisiner og produkter med høy merverdi. Kapittel VI. Gjenopprettet fra analesranf.com.
8. Enzymer i vaskesåper. Gjenopprettet fra argenbio.org