Υδρολάση

Στο Υδρολάση είναι μια ομάδα ενζύμων που υδρολύουν τα υποστρώματα. Ορισμένες υδρολάσες συμβάλλουν στην ομαλή λειτουργία του ανθρώπινου σώματος, για παράδειγμα στην αμυλάση που διαχωρίζει το άμυλο. Άλλες υδρολάσες εμπλέκονται στην ανάπτυξη ασθενειών και, όπως η ουρεάση, παράγονται σε βακτήρια.

Τι είναι η υδρολάση;

Οι υδρολάσες είναι ένζυμα που χρησιμοποιούν νερό για τη διάσπαση των υποστρωμάτων. Το υπόστρωμα αγκυροβολεί στο ενεργό κέντρο ενός ενζύμου, όπου οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των δύο μονάδων προκαλούν τη διάσπαση του υποστρώματος σε δύο μέρη. Ταυτόχρονα, ένα μόριο νερού (Η2Ο) διαιρείται σε ένα μόνο άτομο υδρογόνου (Η) και μια ομάδα ΟΗ. Ένα μέρος του υποστρώματος προσκολλάται στο μοναδικό άτομο υδρογόνου, ενώ η ομάδα ΟΗ προσκολλάται στο άλλο μέρος του υποστρώματος. Το προϊόν υδρολάσης συνεπώς αποτελείται από δύο νέες ενώσεις.

Οι υδρολάσες λειτουργούν με διαφορετικά υποστρώματα. Αυτές περιλαμβάνουν εστέρες, αιθερικά πεπτίδια, γλυκοζίτες, υδρίδια οξέων και C-C δεσμούς. Η υδρολυτική διάσπαση από υδρολάσες είναι αναστρέψιμη, δηλαδή αναστρέψιμη. Στην ταξινόμηση ΕΚ, αντιπροσωπεύουν την ομάδα 3, η οποία περιλαμβάνει πολλές υποομάδες. Οι υποομάδες περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, λιπάση, η οποία διασπά το λίπος και λακτάση, η οποία διασπά τη ζάχαρη γάλακτος (λακτόζη). Η έλλειψη λακτάσης οδηγεί σε δυσανεξία στο σάκχαρο του γάλακτος, το οποίο μπορεί να αντικατοπτρίζεται σε γαστρεντερικά παράπονα κατά την κατανάλωση γάλακτος.

Λειτουργία, εφέ & εργασίες

Οι υδρολάσες είναι πολλές στο ανθρώπινο σώμα. Η αμυλάση είναι επίσης μία από τις υδρολάσες. Η αμυλάση βρίσκεται στο σάλιο και είναι υπεύθυνη για τη διάσπαση του αμύλου και άλλων πολυσακχαριτών. Οι πολυσακχαρίτες είναι πολλαπλά σάκχαρα που αποτελούνται από αλυσίδες υδατανθράκων.

Η αμυλάση χωρίζει υδρολυτικά αυτές τις αλυσίδες και τις διασπά σε μικρότερες μονάδες. Αυτό δημιουργεί τη γλυκιά γεύση που μπορούν να δοκιμάσουν οι άνθρωποι όταν μασούν ψωμί και άλλα αμυλούχα τρόφιμα. Η επεξεργασία των πολυσακχαριτών με αμυλάση είναι το πρώτο στάδιο της βιοχημικής πέψης - αφού τα δόντια έχουν συνθλίψει μηχανικά τα τρόφιμα ενώ μασούν.

Η κυνουρενανάση εμφανίζεται σε όλους τους τύπους ιστών και χωρίζει την αλανίνη. Τόσο η σύνθεση του νικοτινικού οξέος όσο και η διάσπαση της τρυπτοφάνης απαιτούν αυτό το βήμα. Η τρυπτοφάνη είναι ένα απαραίτητο αμινοξύ που εμπλέκεται στη σύνθεση της σεροτονίνης. Η σεροτονίνη είναι ένας σημαντικός νευροδιαβιβαστής (ουσία αγγελιοφόρου). Η διάσπαση της τρυπτοφάνης είναι επίσης ένα ενδιάμεσο βήμα στη σύνθεση άλλων ουσιών, για παράδειγμα νικοτινατίδης νικοτιναμίδης αδενίνης (NAD).

Το NAD είναι ένα συνένζυμο που συμμετέχει σε πολλές βιολογικές λειτουργίες. Για παράδειγμα, υποστηρίζει το έργο των αφυδρογονάσης και αποτελεί μέρος της αναπνευστικής αλυσίδας. Η κυνουρενινάση συμβάλλει όχι μόνο στη διάσπαση της τρυπτοφάνης, αλλά και στη σύνθεση του νικοτινικού οξέος. Το νικοτινικό οξύ ή η νιασίνη είναι μια βιταμίνη που αποτελεί μέρος του συμπλέγματος Β.

Εκπαίδευση, εμφάνιση, ιδιότητες και βέλτιστες τιμές

Το ανθρώπινο σώμα σχηματίζει υδρολάσες όπου χρησιμοποιούνται. Για παράδειγμα, η αμυλάση στο σάλιο παράγεται στον σιελογόνο αδένα, ενώ το πάγκρεας παράγει την παγκρεατική αμυλάση. Όπως όλα τα ένζυμα, οι υδρολάσες μπορούν να λειτουργήσουν μόνο υπό ορισμένες συνθήκες. Πάνω απ 'όλα, το pH του περιβάλλοντος και της θερμοκρασίας έχουν μεγάλη σημασία για αυτά.

Για παράδειγμα, η αμυλάση μπορεί να υπάρχει μόνο σε ρΗ 3,5-9. Εάν το περιβάλλον αποκλίνει από αυτό το εύρος, το ένζυμο μετουσιάζει. Το γαστρικό οξύ έχει τιμή pH 1-1,5 με άδειο στομάχι και επομένως είναι πολύ όξινο για αμυλάση. Το οξύ του στομάχου μετουσιάζει την πρωτεϊνική δομή με διάσπαση των μοριακών δεσμών. Το ένζυμο χάνει το σχήμα του και καθίσταται ανενεργό. Γι 'αυτό το πάγκρεας πρέπει επίσης να συνθέσει αμυλάση και να την προσθέσει στον πολτό σε μεταγενέστερο στάδιο της πέψης.

Η βέλτιστη θερμοκρασία για αμυλάση είναι 45 ° C. Σε αυτήν τη θερμοκρασία, η αμυλάση λειτουργεί ταχύτερα, δηλαδή μετατρέπει τη μεγαλύτερη ποσότητα υποστρώματος. Η αμυλάση μπορεί επίσης να λειτουργήσει εκτός αυτού του βέλτιστου - αλλά ο ρυθμός μεταβολισμού είναι κάπως χαμηλότερος. Οι θερμοκρασίες που είναι πολύ υψηλές μετουσιάζουν επίσης το ένζυμο και είτε το καθιστούν άχρηστο είτε διασπά την πρωτεΐνη στα μεμονωμένα αμινοξέα της.

Ασθένειες & Διαταραχές

Ορισμένες υδρολάσες μπορούν να βοηθήσουν στη διάγνωση ασθενειών. Για παράδειγμα, οι γιατροί μπορούν να χρησιμοποιήσουν επίπεδα αμυλάσης στις ωοθήκες και τους πνεύμονες για τη διάγνωση ορισμένων μορφών καρκίνου. Η συγκέντρωση της αμάλυσης είναι αισθητή στον καρκίνο σε αυτά τα όργανα και μπορεί επομένως να παρέχει ένδειξη της παρουσίας ή της εξάπλωσης των νεοπλασμάτων.

Μια μετάλλαξη στο γονίδιο KYNU οδηγεί σε ανεπάρκεια της κυνουρενανάσης. Το ένζυμο εμπλέκεται σε διάφορες βιοχημικές διεργασίες. Εάν υπάρχει πολύ μικρή κυνουρενανάση στο σώμα, τα κύτταρα δεν μπορούν να συνθέσουν τη βιταμίνη Β3 (που ονομάζεται επίσης νικοτινικό οξύ ή νιασίνη) ως συνήθως και εμφανίζεται υποβιταμίνωση. Σημάδια ανεπάρκειας στο Β3 περιλαμβάνουν δερματίτιδα και φλεγμονή του στόματος, του στομάχου και του εντερικού βλεννογόνου. Επιπλέον, μπορεί να εμφανιστούν διάρροια, κατάθλιψη, απώλεια όρεξης, δυσκολία συγκέντρωσης, διαταραχές του ύπνου και ευερεθιστότητα. Η ανεπάρκεια μπορεί επίσης να προκαλέσει την ασθένεια πελλάγρα.

Δεν είναι μόνο ο ανθρώπινος οργανισμός που σχηματίζει υδρολάσες. Παθογόνα όπως βακτήρια μπορούν επίσης να παράγουν ένζυμα από αυτήν την ομάδα. Ένα ένζυμο που μπορεί ακόμη και να βλάψει τους ανθρώπους ονομάζεται ουρεάση και διασπά την ουρία σε αμμωνία και διοξείδιο του άνθρακα. Η αμμωνία βοηθά τα βακτήρια να αντέχουν στο οξύ του στομάχου. Ως αποτέλεσμα, μπορούν να μολύνουν το πεπτικό σύστημα και να προκαλέσουν μια σειρά από ασθένειες. Το βακτήριο Helicobacter pylori ανήκει σε αυτήν την ομάδα παθογόνων. Το Helicobacter pylori προκαλεί γαστρίτιδα τύπου Β, μπορεί να είναι υπεύθυνο για γαστρικά και δωδεκαδακτυλικά έλκη και, σε περίπτωση χρόνιας λοίμωξης, μπορεί να προκαλέσει γαστρικό καρκίνωμα.