υδρόλυση

ο υδρόλυση αντιπροσωπεύει τη διάσπαση μιας χημικής ένωσης σε μικρότερα μόρια με την απορρόφηση νερού.Η υδρόλυση παίζει σημαντικό ρόλο στην ανόργανη περιοχή καθώς και στη βιολογία. Στους ζωντανούς οργανισμούς, η υδρολυτική διάσπαση λαμβάνει χώρα υπό την επίδραση ενζύμων.

Τι είναι η υδρόλυση;

Κατά τη διάρκεια της υδρόλυσης, οι χημικές ενώσεις χωρίζονται σε μικρότερα μόρια όταν απορροφάται το νερό. Αυτό ισχύει τόσο για τις ανόργανες όσο και για τις βιολογικές περιοχές. Ένα μέρος του μορίου συνδέεται με την ομάδα υδροξυλίου (ομάδα ΟΗ) και ένα άλλο μέρος του μορίου συνδέεται με το ιόν υδρογόνου (Η +). Προκειμένου να ληφθούν ουδέτερα μόρια, το ηλεκτρόνιο της υδροξυλομάδας μεταναστεύει επίσημα στο πρωτόνιο.

Αυτές οι αντιδράσεις συνήθως δεν συμβαίνουν σε ένα βήμα. Με απλές αντιδράσεις απαιτούνται μόνο λίγα βήματα, ενώ με πολύπλοκες μετατροπές εμπλέκεται πάντα ένας καταλύτης, ο οποίος παραμένει αμετάβλητος μετά την ολοκλήρωση όλων των σταδίων αντίδρασης.

Στη βιολογία, η υδρόλυση είναι συχνά η ανάλυση πολύ πολυμερών ή σύνθετων ενώσεων. Τα τρία πιο σημαντικά θρεπτικά συστατικά, οι υδατάνθρακες (πολυσακχαρίτες), τα λίπη και οι πρωτεΐνες, διασπώνται υδρολυτικά.

Στα ζωντανά συστήματα, οι αντιδράσεις πραγματοποιούνται πάντα παρουσία ενζύμων. Τα ένζυμα είναι καταλύτες οι οποίοι είναι πάλι αμετάβλητοι μετά την υδρολυτική διάσπαση και είναι διαθέσιμοι για την επόμενη αντίδραση.

Το αντίστροφο της υδρόλυσης αποδίδει νερό και είναι γνωστό ως συμπύκνωση.

Λειτουργία & εργασία

Η υδρόλυση είναι μια από τις θεμελιώδεις αντιδράσεις στα βιολογικά συστήματα. Εξασφαλίζουν ότι τα μεγάλα βιομόρια μετατρέπονται συνεχώς σε μονομερή, έτσι ώστε είτε να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία των ουσιών του ίδιου του σώματος είτε για την τροφοδοσία του σώματος με την κατανομή τους. Επομένως, οι υδρολύσεις διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στο σώμα.

Μετά το φαγητό, τα σημαντικά θρεπτικά συστατικά υδατάνθρακες, λίπη και πρωτεΐνες κατανέμονται στα επιμέρους συστατικά τους με υδρόλυση. Στην περίπτωση υδατανθράκων, για παράδειγμα, οι πολυσακχαρίτες διασπώνται σε μονομερή γλυκόζη όταν απορροφάται νερό. Τα λίπη εστεροποιούνται με γλυκερίνη με λιπαρά οξέα Η υδρολυτική διάσπαση παράγει τα μεμονωμένα λιπαρά οξέα και γλυκερίνη. Οι πρωτεΐνες είναι αλυσίδες πεπτιδικών αμινοξέων που υδρολύονται χωρισμένα σε μεμονωμένα αμινοξέα κατά τη διάρκεια της πέψης. Τα ένζυμα εμπλέκονται σε όλες τις υδρολυτικές αντιδράσεις στο σώμα. Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που υποστηρίζουν καταλυτικά τις αντιδράσεις. Μετά την υδρόλυση, τα ένζυμα είναι αμετάβλητα.

Οι υδρολύσεις δεν λαμβάνουν χώρα μόνο στην πέψη των τροφίμων. Ως μέρος του συνολικού μεταβολισμού, συμβατές αντιδράσεις υδρόλυσης και συμπύκνωσης λαμβάνουν χώρα στο σώμα. Τα ένζυμα που καταλύουν την υδρόλυση ονομάζονται υδρολάσες.Οι υδρολάσες μπορούν με τη σειρά τους να χωριστούν σε πεπτιδάσες, εστεράσες ή γλυκοσιδάσες. Μεταξύ άλλων, οι πεπτιδάσες διασπούν τις πρωτεΐνες με το σχηματισμό μεμονωμένων αμινοξέων. Οι εστεράσες, με τη σειρά τους, μπορούν να διασπάσουν τα λίπη σε λιπαρά οξέα και γλυκερίνη. Τότε είναι λιπάσες. Οι γλυκοσιδάσες διαχωρίζουν τις γλυκοσιδικές ενώσεις. Αυτοί είναι είτε πολυσακχαρίτες, στους οποίους αρκετά μόρια σακχάρου είναι γλυκοσιδικά συνδεδεμένα, ή ενώσεις που έχουν γλυκοσιδικό δεσμό μεταξύ ενός συστατικού σακχάρου και ενός μη σακχάρου συστατικού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η αμυλάση, η οποία μετατρέπει το άμυλο σε γλυκόζη, είναι μία από τις γλυκοσιδάσες.

Περαιτέρω υδρολάσες είναι φωσφατάσες και νουκλεάσες. Οι φωσφατάσες διαχωρίζουν τις φωσφορικές ομάδες υδρολυτικά. Ένα καλό παράδειγμα αυτής της αντίδρασης είναι η μετατροπή του ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη) σε ADP (διφωσφορική αδενοσίνη). Συνολικά, η υδρόλυση πραγματοποιείται πάντα με την απελευθέρωση ενέργειας. Αυτό είναι ιδιαίτερα εμφανές στην αντίδραση από ATP προς ADP. Επειδή αυτή η μετατροπή παρέχει την ενέργεια που είχε προηγουμένως αποθηκευτεί στο ATP για άλλες βιοχημικές αντιδράσεις, παραγωγή θερμότητας ή μηχανικές κινήσεις. Οι νουκλεάσες είναι υπεύθυνες για την πλήρη διάσπαση των νουκλεϊκών οξέων. Αυτές χωρίζονται ξανά στις ριβονουκλεάσες και τις δεοξυριβονουκλεάσες. Και οι δύο ενζυμικές ομάδες διαχωρίζουν υδρολυτικά τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς στο μόριο νουκλεϊκού οξέος για να σχηματίσουν τα μεμονωμένα νουκλεοτίδια.

Ασθένειες και παθήσεις

Δεδομένου ότι οι αντιδράσεις υδρόλυσης συμβαίνουν συνεχώς στο ανθρώπινο σώμα, διάφορες ασθένειες είναι επίσης δυνατές σε αυτό το πλαίσιο. Η πέψη και πολλές ενδιάμεσες αντιδράσεις στο μεταβολισμό είναι αντιδράσεις υδρόλυσης. Υπάρχουν ειδικά ένζυμα για κάθε στάδιο αντίδρασης. Ωστόσο, τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που μπορούν επίσης να περιοριστούν στη λειτουργία τους με γενετικές αλλαγές. Η αποτυχία ή ανεπάρκεια κάθε ενζύμου μπορεί να έχει θανατηφόρες συνέπειες για την υγεία.

Τα ένζυμα μερικές φορές πρέπει να υπάρχουν σε μεγάλες ποσότητες, έτσι ώστε ένα ολόκληρο όργανο είναι απαραίτητο για την έκκρισή τους. Αυτό ισχύει, μεταξύ άλλων, για τα πεπτικά ένζυμα στο πάγκρεας. Το πάγκρεας ή το πάγκρεας παράγει κυρίως λιπάσες και πεπτιδάσες. Είναι σε μεγάλο βαθμό υπεύθυνο για την πέψη της τροφής που βγαίνει από το στομάχι. Τα λίπη και οι πρωτεΐνες κατανέμονται στα επιμέρους συστατικά. Το σώμα απορροφά τα αμινοξέα, λιπαρά οξέα, γλυκερίνη και γλυκόζη που σχηματίζονται μέσω του λεπτού εντέρου. Σε ασθένειες του παγκρέατος, εμφανίζονται μαζικά πεπτικά προβλήματα με διάρροια, μετεωρισμός και σοβαρός κοιλιακός πόνος. Η έλλειψη διάσπασης λίπους μπορεί να οδηγήσει σε λιπαρά κόπρανα.

Στην οξεία μορφή φλεγμονής του παγκρέατος (παγκρεατίτιδα), το πάγκρεας μπορεί ακόμη και να αφομοιωθεί με θανατηφόρο έκβαση. Η ελεύθερη ροή των πεπτικών χυμών στο λεπτό έντερο μπορεί να διαταραχθεί από διάφορες αιτίες. Συσσωρεύονται στο πάγκρεας και διαλύονται εντελώς. Ακόμη και με τις χρόνιες μορφές παγκρεατίτιδας, υπάρχει συνεχής μερική ανακούφιση.

Οι μιτοχονδριοπάθειες είναι ένα άλλο παράδειγμα μιας ασθένειας σε σχέση με τις υδρολυτικές διεργασίες. Λόγω διαταραχών στη σύνθεση ATP, οι αντιδράσεις παροχής ενέργειας από ATP σε ADP μπορούν να πραγματοποιηθούν μόνο σε περιορισμένο βαθμό. Οι μιτοχονδριακές ασθένειες εκφράζονται π.χ. σε χρόνια κόπωση και αδυναμία.