HYDROLYTICKÉ ENZÝMY: VLASTNOSTI, KLASIFIKÁCIA, FUNKCIE - ANATÓMIA A FYZIOLÓGIA - 2026

Tieto hydrolytické enzýmy alebo hydrolázy, sú molekuly, ktoré katalyzujú reakcie hydrolýzy (hydro = voda; lýzy = prasknutie), tj katalyzovať chemickú reakciu medzi molekuly vody a iné molekuly.

Hydrolázy, rovnako ako väčšina enzýmov, sú proteínovej povahy, čo znamená, že sú tvorené jedným alebo viacerými polypeptidovými alebo aminokyselinovými reťazcami.

Páskový diagram ľudského pankreatického alfa-amylázového hydrolytického enzýmu. Prevzaté a upravené z vlastnej práce. , prostredníctvom Wikimedia Commons.

Enzýmy sa vyskytujú takmer vo všetkých biochemických reakciách v živých organizmoch. Sú zodpovedné za urýchlenie týchto reakcií znížením úrovne energie reakcie.

Napríklad väčšina tráviacich enzýmov je hydrolytická. Sú zodpovedné za urýchlenie rozkladu komplexných molekúl v boluse.

Rozklad vedie k jednoduchším formám, ktoré sa organizmy ľahko absorbujú. Enzýmy plnia nielen životne dôležité funkcie v organizmoch, ale majú tiež lekársky a ekonomický význam.

vlastnosti

Enzýmy sú všeobecne veľké proteínové molekuly s regulovanou aktivitou. Všetky majú špecifický 3D tvar. Fungujú pri nízkych koncentráciách.

Počas reakcie sa nemodifikujú, takže ich možno získať bez zmeny ich molekulárnej alebo proteínovej štruktúry. Môžu spracovávať substráty premenlivou rýchlosťou, ktorá môže zahŕňať tisíce molekúl za minútu.

Sú špecifické a môžu byť denaturované a / alebo ovplyvnené okrem iného zmenami teploty, pH, koncentrácií substrátov.

Hydrolytické enzýmy sú najväčšou známou skupinou enzýmov. Existuje viac ako 200 hydroláz, ktoré katalyzujú reakcie, ktoré narušujú väzby uhlík - kyslík, uhlík - dusík, uhlík - uhlík, fosfor - kyslík (anhydrid kyseliny fosforečnej), dokonca aj väzby fosfor - dusík.

Ďalšími dôležitými charakteristikami hydrolytických enzýmov sú ich široká substrátová špecificita a že sú stereoselektívne.

klasifikácia

Klasifikácia hydrolytických enzýmov je založená predovšetkým na povahe hydrolyzovanej väzby a substráte. Taxonomická terminológia nazýva tento typ enzýmov hydroláz alebo hydrolytických enzýmov.

Na druhej strane bežné názvy enzýmov sú tvorené príponou -ázou, napríklad cholinesterázou, esterázami a proteázami.

Nakoniec, podľa Medzinárodnej únie biochémie a molekulárnej biológie sú enzýmy klasifikované podľa čísel nazývaných EC (enzýmová komisia).

Hydrolasy patria do skupiny 3 (EC3). Tieto sa ďalej delia podľa typu väzby, ktorú hydrolyzujú. Napríklad, ak enzýmy hydrolyzujú lineárne amidy, ich počet je EC3.5.1 a ak hydrolyzujú serínové proteázy, ich počet je EC3.4.16.21.

Funkcie v ľudskom tele

cholínesterázy

Cholinesteráza je jedným z najdôležitejších známych hydrolytických enzýmov. Hydrolyzuje acetylcholín a premieňa ho na cholín a kyselinu octovú.

Táto špecifická reakcia pôsobí po prenose nervového impulzu a zastaví pôsobenie molekúl neurotransmitera (acetylcholín).

Tráviace enzýmy

Jednou z najviac študovaných enzymatických reakcií je degradácia potravín v organizmoch. Je známe, že počas trávenia sú lipázové enzýmy zodpovedné za hydrolýzu lipidov a proteázy spôsobujú rozklad proteínov, aby sa získali aminokyseliny.

Hydrolytické enzýmy sú zodpovedné za rozbitie alebo rozdelenie veľkých molekúl a ich premenu na jednoduchšie formy. Získané molekuly sa použijú pri syntéze, vylučovaní odpadu alebo ako zdroje uhlíka na získanie energie.

Vynikajúca charakteristika tráviacich hydrolytických enzýmov spočíva v tom, že sú extracelulárne a pri prechode tráviacim traktom sa zmiešajú s jedlom.

Tieto enzýmy sú produkované bunkami, ktoré líšia žalúdok, črevo a ďalšie orgány, ako je napríklad pankreas.

Bunkové trávenie

Lyzozómy sú hlavnými protagonistami bunkového trávenia. V týchto bunkových štruktúrach je obsiahnutých viac ako 50 špecifických hydrolytických enzýmov.

Tieto enzýmy plnia funkciu trávenia komplexných organických látok a menia ich na jednoduchšie molekuly, napríklad ako: monosacharidy alebo aminokyseliny.

aplikácia

-Priemyselný

farmaceutické

Technologický a vedecký pokrok za posledných 20 rokov viedol k významným objavom v molekulárnom poli mechanizmov pôsobenia zlúčenín.

Z šiestich typov známych enzýmov sú hydrolytické enzýmy najpoužívanejšie (60%) v biokatalytických procesoch farmaceutického priemyslu.

Lipázy sú hydrolytické enzýmy, ktoré transformujú triacylglycerol na glycerol a voľné mastné kyseliny. Tieto enzýmy sa vo farmaceutickom priemysle používajú na vývoj profilov (protizápalových liekov), ktoré pôsobia proti reumatoidným chorobám, artritíde, bolesti dolných častí chrbta atď.

Iné lipázy sa používajú na vývoj zlúčenín, ako je chirálny syntón (antimykotikum) a lotrafiban, čo je liečivo používané na prevenciu trombotických epizód.

jedlo

V súčasnosti sú hydrolázy zásadnými enzýmami pri výrobe rôznych potravinárskych výrobkov, a to vďaka mnohorakým aplikáciám, ktoré dnes majú takmer vo všetkých priemyselných procesoch.

Oblasťou záujmu súvisiacou s použitím hydrolytických enzýmov je syntéza alebo produkcia lignocelulózovej biomasy. Táto biomasa má v priemysle veľký potenciál na získanie biopalív.

Na druhej strane proteázy, enzýmy, ktoré katalyzujú hydrolýzu peptidových zlúčenín, majú v potravinárskom priemysle vysoké uplatnenie, najmä pri príprave hydrolyzátov sójových proteínov.

Slúžia tiež na zlepšenie kvality chleba v sladidlách, na zníženie horkej chuti rôznych potravín, dokonca aj ako látky na úpravu mäsa.

Poľnohospodársky priemysel používa pektinázy. Jedná sa o skupinu enzýmov schopných štiepiť vysoko rozvetvené kyseliny a neutrálne polyméry (pektínové skupiny) nachádzajúce sa v bunkových stenách rastlín.

Najpoužívanejšie pektinázy na priemyselnej poľnohospodárskej úrovni pochádzajú z mikroorganizmu Aspergillus niger a používajú sa na fermentáciu v ponorených kultúrach a na fermentáciu pevných substrátov.

Pektinázy sa tiež používajú pri výrobe ovocných štiav alebo štiav a slúžia na zníženie zákalu alebo na vyčírenie, zlepšenie ich kvality. Používajú sa tiež na výrobu džemov a ovocných rezkov.

Druhy mikroorganizmov Aspergillus niger použité na získanie pektináz. Prevzaté a upravené: Mogana Das Murtey a Patchamuthu Ramasamy, prostredníctvom Wikimedia Commons.

detergenty

Tráviace proteázy sú známe tým, že čistia odevy od začiatku minulého storočia. Do konca minulého storočia väčšina detergentov obsahovala tráviace enzýmy, ako sú amylázy a lipázy.

Je dobre známe, že použitie týchto enzýmov v priemysle čistiacich prostriedkov zefektívňuje pranie. Znižujú spotrebu vody, sú biologicky odbúrateľné a zaisťujú úplné čistenie.

Bacillus licheniformis a Aspergillus flavus produkujú proteázy používané na výrobu detergentov. Získaný produkt sa používa na odstránenie škvŕn proteínového pôvodu, ako je napríklad krv.

Huby produkujú celulázy. Celulázy slúžia ako detergent na odstránenie škvŕn z pôdy alebo zvyškov rastlín. Iné enzýmy, ako sú lipázy, sa používajú na odstránenie škvŕn olejového pôvodu, ako je napríklad tuk alebo rúž. Huba Aspergillus oryzae sa priemyselne používa na výrobu týchto enzýmov.

Referencie

1. Enzým. Obnovené z en.wikipedia.org.
2. Enzyme, Biochemistry. Obnovené zo stránky britannica.com.
3. Úvod do triedy enzýmov 3: Hydrolasy. Získané z chem.uwec.edu.
4. Hydroláza Získaná z chemistryexplained.com.
5. T. McKee a JR McKee (2003). Biochemistry, 3. vydanie. Boston: McGraw-Hill.
6. Tráviace enzýmy. Obnovené zo stránky sciencelearn.org.nz
7. M. Hernaís. Biokatalýza použitá pri získavaní liekov a výrobkov s vysokou pridanou hodnotou. Kapitola VI. Obnovené zo stránky analesranf.com.
8. Enzýmy v pracích mydlách. Získané z argenbio.org