hydrolýza

hydrolýza Představuje rozdělení chemické sloučeniny na menší molekuly s absorpcí vody. Hydrolýzy hrají důležitou roli v anorganické oblasti i v biologii. V živých organismech dochází k hydrolytickému štěpení vlivem enzymů.

Co je to hydrolýza?

Během hydrolýzy se chemické sloučeniny při absorpci vody rozdělují na menší molekuly. To platí pro anorganické i biologické oblasti. Jedna část molekuly se připojuje k hydroxylové skupině (skupina OH) a druhá část molekuly se připojuje k vodíkovému iontu (H +). Aby se získaly neutrální molekuly, elektron hydroxylové skupiny formálně migruje na proton.

Tyto reakce obvykle neprobíhají v jednom kroku. U jednoduchých reakcí je nutných pouze několik kroků, zatímco u komplikovaných konverzí je vždy zapojen katalyzátor, který zůstává po dokončení všech reakčních kroků nezměněn.

V biologii je hydrolýza často rozkladem vysoce polymerních nebo složených sloučenin. Tři nejdůležitější živiny, uhlohydráty (polysacharidy), tuky nebo bílkoviny, se hydrolyticky rozkládají.

V živých systémech probíhají reakce vždy v přítomnosti enzymů. Enzymy jsou katalyzátory, které se po hydrolytickém štěpení opět nezmění a jsou k dispozici pro další reakci.

Reverzní hydrolýza poskytuje vodu a je známá jako kondenzace.

Funkce a úkol

Hydrolýza je jednou ze základních reakcí v biologických systémech. Zajišťují, že velké biomolekuly jsou neustále přeměňovány na monomery, takže je lze buď použít k vytváření vlastních látek v těle, nebo jejich rozpadem dodávat tělu energii. Proto hydrolýza hraje v těle ústřední roli.

Po jídle se důležité živiny uhlohydráty, tuky a bílkoviny hydrolyzují na jednotlivé složky. Například v případě uhlohydrátů se polysacharidy rozpadají na glukózu monomerů, když je absorbována voda. Tuky jsou glycerin esterifikovány mastnými kyselinami a hydrolytickým štěpením vznikají jednotlivé mastné kyseliny a glycerin. Proteiny jsou řetězce peptidických aminokyselin, které jsou během trávení hydrolyticky rozděleny na jednotlivé aminokyseliny. Enzymy se podílejí na všech hydrolytických reakcích v těle. Enzymy jsou proteiny, které katalyzují reakce. Po hydrolýze se enzymy nezmění.

Hydrolýzy probíhají nejen při trávení potravin. V rámci celkového metabolismu probíhají v těle konstantní hydrolyzační a kondenzační reakce. Enzymy, které katalyzují hydrolýzu, se nazývají hydrolázy.Hydrolázy lze zase rozdělit na peptidázy, esterázy nebo glykosidázy. Mimo jiné peptidázy rozkládají proteiny za vzniku jednotlivých aminokyselin. Esterázy zase mohou rozkládat tuky na mastné kyseliny a glycerin. Pak jsou to lipázy. Glykosidázy štěpí glykosidické sloučeniny. Jsou to buď polysacharidy, ve kterých je několik cukerných molekul glykosidicky vázáno, nebo sloučeniny, které mají glykosidovou vazbu mezi cukernou složkou a necukrovou složkou. Proto je amyláza, která přeměňuje škrob na glukózu, jednou z glykosidáz.

Dalšími hydrolázami jsou fosfatázy a nukleázy. Fosfatázy hydrolyticky štěpí fosfátové skupiny. Dobrým příkladem této reakce je přeměna ATP (adenosintrifosfát) na ADP (adenosin difosfát). Celkově k hydrolýze dochází vždy s uvolněním energie. To je zvláště zřejmé v reakci z ATP na ADP. Protože tato přeměna dodává energii dříve uloženou v ATP pro další biochemické reakce, tvorbu tepla nebo mechanické pohyby. Nukleázy jsou zodpovědné za kompletní rozklad nukleových kyselin. Ty se opět dělí na ribonukleázy a deoxyribonukleázy. Obě enzymové skupiny hydrolyticky štěpí fosfodiesterové vazby v molekule nukleové kyseliny za vzniku jednotlivých nukleotidů.

Nemoci a nemoci

Protože v lidském těle neustále probíhají hydrolytické reakce, jsou v tomto kontextu také možné různé choroby. Trávení a mnoho přechodných reakcí v metabolismu jsou hydrolytické reakce, pro každý reakční krok existují speciální enzymy. Enzymy jsou však proteiny, které mohou být ve své funkci také omezeny genetickými změnami. Selhání nebo nedostatek každého jednotlivého enzymu může mít fatální následky pro zdraví.

Enzymy musí být někdy přítomny ve velkém množství, takže pro jejich sekreci je nutný celý orgán. To se vztahuje mimo jiné na trávicí enzymy v pankreatu. Pankreas nebo pankreas produkuje hlavně lipázy a peptidázy. To je do značné míry zodpovědné za trávení jídla, které vychází z žaludku. Tuky a proteiny se dělí na jednotlivé složky. Tělo absorbuje vytvořené aminokyseliny, mastné kyseliny, glycerin a glukózu skrz tenké střevo. U onemocnění slinivky břišní dochází k masivním zažívacím potížím s průjmem, plynatostí a silnou bolestí břicha. Nedostatek odbourávání tuků může vést k mastným stolicím.

Při akutní formě zánětu slinivky břišní (pankreatitida) se slinivka břišní může dokonce fatálně usmrtit. Volný tok trávicích šťáv do tenkého střeva může být narušen různými příčinami. Budují se ve slinivce břišní a úplně se rozpustí. I u chronických forem pankreatitidy dochází k částečnému řešení.

Mitochondriopatie jsou dalším příkladem nemoci s ohledem na hydrolytické procesy: V důsledku poruch v syntéze ATP mohou reakce dodávající energii z ATP na ADP probíhat pouze v omezené míře. Mitochondriální choroby se projevují i.a. při chronické únavě a slabosti.