HYDROLYTISKA ENZYMER: EGENSKAPER, KLASSIFICERING, FUNKTIONER - ANATOMI OCH FYSIOLOGI - 2025

De hydrolytiska enzymerna eller hydrolaserna är molekyler som katalyserar hydrolysreaktioner (hydro = vatten; lys = bristning), dvs katalyserar en kemisk reaktion mellan en vattenmolekyl och annan molekyl.

Hydrolaser är, liksom de flesta enzymer, protein i naturen, vilket innebär att de består av en eller flera polypeptid- eller aminosyrakedjor.

Banddiagram av humant pankreas-alfa-amylashydrolytiskt enzym. Taget och redigerat från eget arbete. , via Wikimedia Commons.

Enzymer finns i nästan alla biokemiska reaktioner i levande organismer. De ansvarar för att påskynda dessa reaktioner genom att minska reaktionsnivån.

Till exempel är de flesta matsmältningsenzymer hydrolytiska. Dessa är ansvariga för att påskynda nedbrytningen av komplexa molekyler i bolusen.

Nedbrytning resulterar i enklare former som lätt absorberas av organismer. Enzymer uppfyller inte bara vitala funktioner i organismer utan har också medicinsk och ekonomisk betydelse.

egenskaper

Enzymer är i allmänhet stora proteinmolekyler med reglerad aktivitet. De har alla en specifik 3D-form. Dessa arbetar i låga koncentrationer.

De modifieras inte under reaktionen, så de kan återvinnas utan förändringar i deras molekylära eller proteinstruktur. De kan bearbeta substrat med en variabel hastighet som kan involvera tusentals molekyler per minut.

De är specifika och kan denatureras och / eller påverkas av förändringar i temperatur, pH, koncentrationer av underlaget, bland andra.

För deras del är hydrolytiska enzymer den största kända enzymen. Det finns mer än 200 hydrolaser som katalyserar reaktioner som bryter kol - syre, kol - kväve, kol - kol, fosfor - syre (fosforsyraanhydrid) bindningar, till och med fosfor - kvävebindningar.

Andra viktiga egenskaper hos hydrolytiska enzymer är deras breda substratspecificitet och att de är stereoselektiva.

Klassificering

Klassificeringen av hydrolytiska enzymer baseras främst på arten av den hydrolyserade bindningen och substratet. Taxonomisk terminologi kallar denna typ av enzymhydrolaser eller hydrolytiska enzymer.

Å andra sidan består de vanliga namnen på enzymer av suffixet, till exempel kolinesteras, esteraser och proteaser.

Slutligen, enligt International Union of Biochemistry and Molecular Biology, klassificeras enzymer med nummer som kallas EC (enzymprovision).

Hydrolaser tillhör grupp 3 (EC3). Dessa i sin tur är indelade efter den typ av bindning som de hydrolyserar. Till exempel, om enzymer hydrolyserar linjära amider är deras antal EC3.5.1, och om de hydrolyserar serinproteaser är deras antal EC3.4.16.21.

Funktioner i människokroppen

kolinesteras

Kolinesteras är en av de viktigaste kända hydrolytiska enzymerna. Det hydrolyserar acetylkolin och omvandlar det till kolin och ättiksyra.

Denna specifika reaktion verkar efter överföringen av nervimpulsen och stoppar verkan av neurotransmittermolekylerna (acetylkolin).

Matsmältnings enzymer

En av de mest studerade enzymatiska reaktionerna är nedbrytningen av livsmedel i organismer. Det är känt att lipas-enzymer under matsmältningen ansvarar för hydrolysering av lipider och proteaser orsakar nedbrytning av proteiner för att erhålla aminosyror.

Hydrolytiska enzymer ansvarar för att bryta eller dela stora molekyler och omvandla dem till enklare former. Dessa erhållna molekyler kommer att användas vid syntes, utsöndring av avfall eller som kolkällor för att erhålla energi.

Ett enastående kännetecken för hydrolytiska enzymer i matsmältningen är att de är extracellulära och att de blandas med mat när de passerar genom matsmältningskanalen.

Dessa enzymer produceras av celler som leder magen, tarmen och andra organ, såsom bukspottkörteln.

Celldigestion

Lysosomer är de huvudsakliga huvudpersonerna för cellklyvning. Det finns mer än 50 specifika hydrolytiska enzymer i dessa cellstrukturer.

Dessa enzymer uppfyller funktionen att digerera komplexa organiska ämnen och omvandlar det till enklare molekyler, till exempel som: monosackarider eller aminosyror.

tillämpningar

-Industriell

Farmaceutisk

De teknologiska och vetenskapliga framstegen under de senaste 20 åren har lett till viktiga upptäckter inom molekylfältet av mekanismerna för att använda föreningar.

Av de sex typerna av kända enzymer är de hydrolytiska de mest använda (60%) i de biokatalytiska processerna inom läkemedelsindustrin.

Lipaser är hydrolytiska enzymer som omvandlar triacylglycerol till glycerol och fria fettsyror. Dessa enzymer används i läkemedelsindustrin för att utveckla profeter (antiinflammatoriska läkemedel) som verkar mot reumatoidsjukdomar, artrit, nedre ryggsmärta, etc.

Andra lipaser används för att utveckla föreningar som chiral synthon (ett svampdämpande) och lotrafiban, som är ett läkemedel som används för att förhindra trombotiska avsnitt.

Mat

För närvarande är hydrolaser väsentliga enzymer i produktionen av olika livsmedelsprodukter på grund av de många tillämpningar de har i nästan alla industriella processer idag.

Ett område av intresse relaterat till användning av hydrolytiska enzymer är syntes eller produktion av lignocellulosisk biomassa. Denna biomassa har stor potential i branschen att få biobränslen.

Å andra sidan har proteaser, enzymer som katalyserar hydrolysen av peptidföreningar, en hög tillämpning inom livsmedelsindustrin, särskilt vid framställningen av sojaproteinhydrolysat.

De tjänar också till att förbättra kvaliteten på bröd, i sötningsmedel, för att minska de bittera smakerna av olika livsmedel, även som köttbärare.

Jordbruksindustrin använder pektinaser. Dessa är en grupp enzymer som kan bryta ner mycket grenade syra och neutrala polymerer (pektingrupper) som finns i växtcellväggar.

De mest använda pektinaserna på den industriella jordbruksnivån kommer från mikroorganismen som kallas Aspergillus niger och används för jäsning i nedsänkta kulturer och jäsning av fasta underlag.

Pektinaser används också vid framställning av fruktjuicer eller juicer och tjänar till att sänka grumligheten eller klargöra och förbättra deras kvalitet. De använder dem också för produktion av sylt och fruktmassor.

Aspergillus niger arter av mikroorganismer som används för att erhålla pektinaser. Taget och redigerat från: Mogana Das Murtey och Patchamuthu Ramasamy, via Wikimedia Commons.

tvättmedel

Klyvningsproteaser har varit kända för att rengöra kläder sedan början av förra seklet. I slutet av förra seklet innehöll de flesta rengöringsmedel matsmältningsenzymer som amylaser och lipaser.

Det är välkänt att användningen av dessa enzymer i tvättmedelsindustrin effektiviserar tvättprocessen. De minskar vattenförbrukningen, är biologiskt nedbrytbara och garanterar total rengöring.

Bacillus licheniformis och Aspergillus flavus producerar proteaser som används för produktion av tvättmedel. Den erhållna produkten används för att avlägsna fläckar av proteinursprung såsom blod.

Svampar producerar cellulaser. Cellulaser fungerar som ett tvättmedel för att avlägsna markfläckar eller växtskräp. Andra enzymer såsom lipaser används för att avlägsna fläckar av oleiskt ursprung såsom fett eller läppstift. Svampen Aspergillus oryzae används industriellt för att producera dessa enzymer.

referenser

1. Enzym. Återställs från en.wikipedia.org.
2. Enzym, biokemi. Återställs från britannica.com.
3. Introduktion till enzymklass 3: Hydrolaser. Återställdes från chem.uwec.edu.
4. Hydrolas återvinns från chemistryexplained.com.
5. T. McKee & JR McKee (2003). Biokemi, 3: e upplagan. Boston: McGraw-Hill.
6. Matsmältnings enzymer. Återställdes från sciencelearn.org.nz
7. M. Hernaís. Biokatalys användes för att erhålla läkemedel och produkter med högt mervärde. Kapitel VI. Återställdes från analesranf.com.
8. Enzymer i tvätt tvålar. Återställs från argenbio.org