HIDROLĪTISKIE FERMENTI: RAKSTUROJUMS, KLASIFIKĀCIJA, FUNKCIJAS - ANATOMIJA UN FIZIOLOĢIJA - 2025

The hidrolītiski fermenti vai hidrolāzes, ir molekulas, kas katalizē hidrolīzes reakcijas (hydro = ūdenī, līzes = pārrāvuma), ti katalizēt ķīmiskā reakcija starp ūdens molekulu un citas molekulas.

Hidrolāzes, tāpat kā vairums enzīmu, ir olbaltumvielas, kas nozīmē, ka tās sastāv no vienas vai vairākām polipeptīdu vai aminoskābju ķēdēm.

Cilvēka aizkuņģa dziedzera alfa-amilāzes hidrolītiskā enzīma lentes diagramma. Paņemts un rediģēts no paša darba. , izmantojot Wikimedia Commons.

Fermenti atrodas gandrīz visās dzīvu organismu bioķīmiskās reakcijās. Viņi ir atbildīgi par šo reakciju paātrināšanu, samazinot reakcijas enerģijas līmeni.

Piemēram, lielākā daļa gremošanas enzīmu ir hidrolītiski. Tie ir atbildīgi par sarežģītu molekulu sadalīšanās paātrināšanu bolusā.

Sadalīšanās rezultātā rodas vienkāršākas formas, kuras organismi viegli absorbē. Fermenti ne tikai pilda organismu dzīvībai svarīgās funkcijas, bet ir arī medicīniski un ekonomiski svarīgi.

raksturojums

Fermenti parasti ir lielas olbaltumvielu molekulas ar regulētu aktivitāti. Viņiem visiem ir noteikta 3D forma. Tie darbojas zemā koncentrācijā.

Reakcijas laikā tie netiek pārveidoti, tāpēc tos var atgūt, nemainot to molekulāro vai olbaltumvielu struktūru. Viņi var apstrādāt substrātus mainīgā ātrumā, kas minūtē var ietvert tūkstošiem molekulu.

Tie ir specifiski, un tos var denaturēt un / vai ietekmēt cita starpā temperatūras, pH un substrātu koncentrācijas izmaiņas.

No savas puses hidrolītiskie fermenti ir lielākā zināmo enzīmu grupa. Ir vairāk nekā 200 hidrolāžu, kas katalizē reakcijas, kas sarauj oglekļa - skābekļa, oglekļa - slāpekļa, oglekļa - oglekļa, fosfora - skābekļa (fosfora anhidrīda) saites, pat fosfora - slāpekļa saites.

Citas svarīgas hidrolītisko enzīmu īpašības ir to plašā substrāta specifika un stereoselektīvās īpašības.

Klasifikācija

Hidrolītisko enzīmu klasifikācija galvenokārt balstās uz hidrolizētās saites un substrāta īpašībām. Taksonomijas terminoloģijā tiek saukti šāda veida fermentu hidrolāzes vai hidrolītiskie fermenti.

No otras puses, vispārīgos enzīmu nosaukumus veido piedēkļu bāze, piemēram, holīnesterāze, esterāzes un proteāzes.

Visbeidzot, saskaņā ar Starptautiskās bioķīmijas un molekulārās bioloģijas savienību fermenti tiek klasificēti pēc skaitļiem, ko sauc par EC (fermentu komisija).

Hidrolāzes pieder pie 3. grupas (EC3). Tie, savukārt, ir sadalīti atkarībā no saites veida, kuru tie hidrolizē. Piemēram, ja fermenti hidrolizē lineāros amīdus, to skaits ir EC3.5.1 un ja tie hidrolizē serīna proteāzes, to skaits ir EC3.4.16.21.

Funkcijas cilvēka ķermenī

Holīnesterāze

Holīnesterāze ir viens no vissvarīgākajiem zināmajiem hidrolītiskajiem fermentiem. Tas hidrolizē acetilholīnu un pārvērš to holīnā un etiķskābē.

Šī specifiskā reakcija darbojas pēc nervu impulsa pārnešanas, pārtraucot neirotransmitera molekulu (acetilholīna) darbību.

Gremošanas fermenti

Viena no visvairāk izpētītajām fermentatīvajām reakcijām ir pārtikas sadalīšanās organismos. Ir zināms, ka gremošanas laikā lipāzes fermenti ir atbildīgi par lipīdu hidrolīzi, un proteāzes izraisa olbaltumvielu sadalīšanos, lai iegūtu aminoskābes.

Hidrolītiskie fermenti ir atbildīgi par lielu molekulu sadalīšanu vai sadalīšanu un to pārvēršanu vienkāršākās formās. Šīs iegūtās molekulas tiks izmantotas atkritumu sintēzē, izdalīšanā vai kā oglekļa avoti enerģijas iegūšanai.

Gremošanas hidrolītisko enzīmu izcila īpašība ir tā, ka tie ir ārpusšūnu un, sajaucoties ar pārtiku, iet cauri gremošanas traktam.

Šos fermentus ražo šūnas, kas savieno kuņģi, zarnu un citus orgānus, piemēram, aizkuņģa dziedzeri.

Šūnu gremošana

Lizosomas ir galvenie šūnu sagremošanas dalībnieki. Šajās šūnu struktūrās ir vairāk nekā 50 specifiski hidrolītiski fermenti.

Šie fermenti pilda komplekso organisko vielu sagremošanas funkciju, pārvēršot to vienkāršākās molekulās, piemēram, kā: monosaharīdi vai aminoskābes.

Lietojumprogrammas

-Rūpnieciskā

Farmācija

Pēdējo 20 gadu tehnoloģiskā un zinātniskā attīstība ir radījusi svarīgus atklājumus savienojumu darbības mehānismu molekulārajā jomā.

No sešiem zināmajiem enzīmu veidiem hidrolītiskie tiek izmantoti visvairāk (60%) farmācijas nozares biokatalītiskajos procesos.

Lipāzes ir hidrolītiski fermenti, kas pārveido triacilglicerīnu par glicerīnu un brīvajām taukskābēm. Šie fermenti farmācijas nozarē tiek izmantoti, lai izstrādātu propēnus (pretiekaisuma līdzekļus), kas darbojas pret reimatoīdām slimībām, artrītu, muguras lejasdaļas sāpēm utt.

Citas lipāzes tiek izmantotas, lai attīstītu savienojumus, piemēram, hirālo sintonu (pretsēnīšu) un lotrafibānu, kas ir zāles, ko lieto trombozes epizožu novēršanai.

Ēdiens

Pašlaik hidrolāzes ir svarīgi fermenti dažādu pārtikas produktu ražošanā, pateicoties to daudzveidīgajam pielietojumam gandrīz visos mūsdienu ražošanas procesos.

Interesanta joma, kas saistīta ar hidrolītisko enzīmu izmantošanu, ir lignocelulozes biomasas sintēze vai ražošana. Šai biomasai ir liels potenciāls nozarē iegūt biodegvielu.

No otras puses, proteāzes, fermenti, kas katalizē peptīdu savienojumu hidrolīzi, ir plaši pielietojami pārtikas rūpniecībā, īpaši sojas olbaltumvielu hidrolizātu sagatavošanā.

Tie kalpo arī, lai uzlabotu maizes kvalitāti saldinātājos, samazinot dažādu ēdienu rūgtās garšas, pat kā gaļas mīkstinātāji.

Lauksaimniecības nozarē izmanto pektināzes. Tās ir enzīmu grupa, kas spēj sadalīt augsti sazarotus skābes un neitrālos polimērus (pektīnu grupas), kas atrodami augu šūnu sienās.

Rūpnieciskajā lauksaimniecības līmenī visplašāk izmantotās pektināzes nāk no mikroorganisma, ko sauc par Aspergillus niger, un tiek izmantotas fermentācijai zemūdens kultūrās un cietu substrātu fermentācijai.

Pektināzes izmanto arī augļu sulu vai sulu ražošanā un kalpo duļķainības samazināšanai vai dzidrināšanai, uzlabojot to kvalitāti. Viņi tos izmanto arī ievārījumu un augļu mīkstumu ražošanai.

Aspergillus niger mikroorganismu sugas, ko izmanto pektināžu iegūšanai. Uzņemts un rediģēts no: Mogana Das Murtey un Patchamuthu Ramasamy, izmantojot Wikimedia Commons.

Mazgāšanas līdzekļi

Ir zināms, ka gremošanas proteāzes tīra drēbes kopš pagājušā gadsimta sākuma. Līdz pagājušā gadsimta beigām vairumā mazgāšanas līdzekļu bija gremošanas enzīmi, piemēram, amilāzes un lipāzes.

Ir labi zināms, ka šo fermentu izmantošana mazgāšanas līdzekļu rūpniecībā mazgāšanas procesu padara efektīvāku. Tie samazina ūdens patēriņu, ir bioloģiski noārdāmi un nodrošina pilnīgu tīrīšanu.

Bacillus licheniformis un Aspergillus flavus ražo proteāzes, ko izmanto mazgāšanas līdzekļu ražošanai. Iegūto produktu izmanto olbaltumvielu izcelsmes traipu, piemēram, asiņu, noņemšanai.

Sēnītes ražo celulāzes. Celulāzes kalpo kā mazgāšanas līdzeklis, lai notīrītu augsnes traipus vai augu atliekas. Oleīna izcelsmes traipu, piemēram, tauku vai lūpu krāsas, noņemšanai izmanto citus fermentus, piemēram, lipāzes. Aspergillus oryzae sēnīti šo fermentu ražošanai izmanto rūpnieciski.

Atsauces

1. Ferments. Atgūts no vietnes en.wikipedia.org.
2. Ferments, bioķīmija. Atgūts no britannica.com.
3. Ievads 3. klases fermentā: hidrolāzes. Atgūts no chem.uwec.edu.
4. Hidrolāze, kas atgūta no chemistryexplained.com.
5. T. Makkejs un JR Makkejs (2003). Bioķīmija, 3. izdevums. Bostona: Makgreivs.
6. Gremošanas fermenti. Atjaunots no sciencelearn.org.nz
7. M. Hernaís. Biokatalīze tiek piemērota zāļu un produktu ar augstu pievienoto vērtību iegūšanai. VI nodaļa. Atgūts no analesranf.com.
8. Fermenti veļas ziepēs. Atgūts no argenbio.org