A hidrolízis azt jelenti, hogy egy kémiai vegyület kisebbekre oszlik molekulák felvételével víz. A hidrolízis mind a szervetlen, mind a biológiai területen nagy szerepet játszik. Élő organizmusokban a hidrolitikus hasadás a enzimek.
Mi a hidrolízis?
A hidrolízis egy kémiai vegyület hasadását jelenti molekulák felvételével víz. Élő organizmusokban a hidrolitikus hasadás a enzimek. A hidrolízis során a kémiai vegyületek kisebbekre oszlanak molekulák felszívódva víz. Ez mind a szervetlen, mind a biológiai téren igaz. Ebben a folyamatban egy részleges molekula egyesül a hidroxilcsoporttal (OH csoport), egy másik részleges molekula pedig a hidrogén ion (H +). Semleges molekulák megszerzéséhez a hidroxilcsoport elektronja formálisan a protonhoz vándorol. Ezek a reakciók általában nem egy lépésben fordulnak elő. Egyszerű reakciók esetén csak néhány lépés szükséges, míg a bonyolult átalakítások mindig katalizátort tartalmaznak, amely az összes reakciólépés befejezése után változatlan marad. A biológiában a hidrolízis gyakran magában foglalja az erősen polimer vagy összetett vegyületek lebontását. A három legfontosabb tápanyag szénhidrátok (poliszacharidok), zsírok vagy fehérjék hidrolitikusan lebomlanak. Az élő rendszerekben a reakciók mindig a jelenlétében zajlanak enzimek. Az enzimek olyan katalizátorokat képviselnek, amelyek a hidrolitikus hasítás után változatlanul rendelkezésre állnak, és készen állnak a következő reakcióra. A hidrolízis megfordulása vizet eredményez, és kondenzációnak nevezzük.
Funkció és feladat
A hidrolízis az egyik alapvető reakció a biológiai rendszerekben. Gondoskodnak arról, hogy a nagy biomolekulák folyamatosan monomerekké alakuljanak, amelyek felhasználhatók akár endogén anyagok felépítésében, akár lebomlásuk révén a test energiaellátásában. A hidrolízis ezért központi szerepet játszik a szervezetben. Például étkezés után a fontos tápanyagok szénhidrátok, zsírok és fehérjék hidrolízissel lebomlanak az egyes komponenseikre. Abban az esetben szénhidrátokpéldául a poliszacharidok a monomerekbe szőlőcukor vízzel történik abszorpció. A zsírok képviselik glicerin észterezett zsírsavak. A hidrolitikus hasítás eredményezi az egyént zsírsavak és a glicerin. Fehérjék peptidesen kapcsolt láncok aminosavak amelyeket az emésztés során hidrolitikusan hasítanak egyes aminosavakká. Az enzimek részt vesznek a test összes hidrolitikus reakciójában. Az enzimek olyan fehérjék, amelyek katalitikusan támogatják a reakciókat. A hidrolízis után az enzimek változatlan formában vannak jelen. A hidrolízis nem csak az élelmiszer-emésztés során következik be. A teljes anyagcsere részeként a szervezetben folyamatosan zajlanak a hidrolízis és a kondenzációs reakciók. A hidrolízist katalizáló enzimeket hidrolázoknak nevezzük. A hidrolázok viszont peptidázokra, észterázokra vagy glikozidázokra oszthatók. Többek között a peptidázok lebontják a fehérjéket, hogy egyedivé alakuljanak aminosavak. Az észterázok viszont a zsírokat degradálhatják zsírsavak és a glicerin. Ebben az esetben lipázok. A glikozidázok lebontják a glikozidvegyületeket. Ezek is poliszacharidok, amelyben több cukor a molekulák glikozidszerűen kapcsolódnak, vagy olyan vegyületek, amelyek glikozidos kötéssel rendelkeznek egy cukor és egy nem cukor rész között. Ezért a glikozidázok magukban foglalják amiláz, amely keményítőt alakít át szőlőcukor. Egyéb hidrolázok közé tartoznak a foszfatázok és a nukleázok. A foszfatázok hidrolitikusan hasadnak foszfát csoportok. Jó példa erre a reakcióra az ATP (adenozin trifoszfát) ADP-re (adenozin-difoszfát). Összességében a hidrolízis mindig az energia felszabadulásával megy végbe. Ez különösen egyértelmű az ATP és az ADP reakciójában. Ez az átalakítás ugyanis biztosítja az ATP-ben korábban tárolt energiát más biokémiai reakciókhoz, hőtermeléshez vagy mechanikai mozgásokhoz. A nukleázok felelősek a teljes lebontásáért nukleinsavak. Ezeket ismét a ribonukleázokra és a dezoxiribonukleázokra osztjuk. Az enzimek mindkét csoportja hidrolitikusan hasítja a foszfodiészter kötéseket a nukleinsavmolekulában, így alkotják az egyes nukleotidokat.
Betegségek és rendellenességek
Mivel az emberi testben folyamatosan fordulnak elő hidrolízisreakciók, ebben az összefüggésben sokféle betegség is lehetséges. Az emésztés és az anyagcserében sok közbenső reakció képviseli a hidrolízis reakcióit. Minden reakció lépéshez vannak speciális enzimek. Az enzimek azonban olyan fehérjék, amelyek működését genetikai változások is korlátozhatják. Bármelyik enzim kudarca vagy hiánya halálos következményekkel járhat Egészség. Az enzimeknek néha nagy mennyiségben kell jelen lenniük, így egy teljes szerv szükséges a szekréciójukhoz. Ez igaz a emésztőenzimek többek között a hasnyálmirigy. A hasnyálmirigy elsősorban lipázokat és peptidázokat termel. Nagyrészt felelős az ETA - ból származó élelmiszerpép emésztéséért gyomor. A zsírokat és fehérjéket az egyes komponensekre bontják. A test elnyeli a aminosavak, zsírsavak, glicerin és szőlőcukor keresztül alakult ki vékonybél. A hasnyálmirigy betegségei esetén hatalmas emésztési panaszok jelentkeznek hasmenés, puffadás és súlyos hasi fájdalom. A zsírok lebontásának hiánya miatt zsíros széklet léphet fel. Akut formájában hasnyálmirigy-gyulladás, akár a hasnyálmirigy önemésztése is végzetes kimenetelű. Különböző okok miatt az emésztőnedvek szabad kiáramlása a vékonybél zavart okozhat. Felhalmozódnak a hasnyálmirigyben, és teljesen feloldják. A krónikus formáiban hasnyálmirigy-gyulladás, állandó részleges oldódás is van. A hidrolitikus folyamatokat érintő betegség másik példáját a mitokondriopátiák jelentik. Az ATP szintézisének zavarai miatt az ATP és az ADP közötti energiaellátó reakciók csak korlátozott mértékben mehetnek végbe. A mitokondriopátiák abban nyilvánulnak meg Krónikus fáradtság és gyengeség, többek között.
