Hidroliza predstavlja cijepanje kemijskog spoja na manje molekule s uključenjem voda. Hidroliza ima glavnu ulogu u anorganskom polju i u biologiji. U živim organizmima dolazi do hidrolitičkog cijepanja pod utjecajem enzimi.
Što je hidroliza?
Hidroliza predstavlja cijepanje kemijskog spoja na manje molekule s uključenjem voda. U živim organizmima dolazi do hidrolitičkog cijepanja pod utjecajem enzimi. U hidrolizi se kemijski spojevi dijele na manje molekule upijanjem voda. To vrijedi i za anorgansko i za biološko područje. U ovom se procesu jedna djelomična molekula kombinira s hidroksilnom skupinom (OH skupina), a druga djelomična molekula kombinira s vodik ion (H +). Da bi se dobili neutralni molekuli, elektron hidroksilne skupine formalno migrira na proton. Te se reakcije obično ne javljaju u jednom koraku. U jednostavnim reakcijama potrebno je samo nekoliko koraka, dok komplicirane pretvorbe uvijek uključuju katalizator, koji ostaje nepromijenjen nakon završetka svih reakcijskih koraka. U biologiji hidroliza često uključuje razgradnju visoko polimernih ili složenih spojeva. Tri najvažnije hranjive tvari ugljikohidrati (polisaharide), masti ili proteini su hidrolitički razgrađeni. U živim sustavima reakcije se uvijek odvijaju u prisutnosti enzimi. Enzimi predstavljaju katalizatore, koji su nakon hidrolitičkog cijepanja ponovno dostupni nepromijenjeni i spremni su za sljedeću reakciju. Preokret hidrolize daje vodu i naziva se kondenzacija.
Funkcija i zadatak
Hidroliza je jedna od temeljnih reakcija u biološkim sustavima. Osiguravaju da se velike biomolekule neprestano pretvaraju u monomere za uporabu ili u izgradnji endogenih tvari ili njihovom razgradnjom u opskrbi tijela energijom. Hidroliza stoga igra središnju ulogu u tijelu. Primjerice, nakon unosa hrane važne hranjive tvari ugljikohidrati, masti i proteini se hidrolizom rastavljaju na njihove pojedinačne komponente. U slučaju ugljikohidrati, na primjer, kvar na polisaharide u monomere glukoza odvija se s vodom apsorpcija. Masti predstavljaju glicerol esterificirana sa masnih kiselina. Hidrolitičko cijepanje stvara pojedinca masnih kiselina i glicerol. Proteini su lanci peptidki povezani aminokiseline koji se tijekom probave hidrolitički cijepaju na pojedine aminokiseline. Enzimi sudjeluju u svim hidrolitičkim reakcijama u tijelu. Enzimi su proteini koji katalitički podržavaju reakcije. Nakon hidrolize, enzimi su prisutni nepromijenjeni. Hidroliza se ne događa samo tijekom probave hrane. Reakcije hidrolize i kondenzacije neprestano se odvijaju u tijelu kao dio ukupnog metabolizma. Enzimi koji kataliziraju hidrolizu nazivaju se hidrolazama. Hidrolaze se pak mogu podijeliti na peptidaze, esteraze ili glikozidaze. Između ostalog, peptidaze razgrađuju proteine da bi stvorile pojedince aminokiseline. Esteraze, s druge strane, mogu razgraditi masti masnih kiselina i glicerol. U ovom su slučaju to lipaze. Glikozidaze razgrađuju glikozidne spojeve. Ovo su bilo polisaharide, u kojem nekoliko šećer molekule su glikozidno povezane ili spojevi koji imaju glikozidnu vezu između ostatka šećera i dijela koji nije šećer. Stoga glikozidaze uključuju amilaza, koji škrob pretvara u glukoza. Ostale hidrolaze uključuju fosfataze i nukleaze. Fosfataze se hidrolitički cijepaju fosfat grupe. Dobar primjer ove reakcije je konverzija ATP (adenozin trifosfat) u ADP (adenozin difosfat). Sve u svemu, hidrolize uvijek nastaju oslobađanjem energije. To je posebno jasno u reakciji ATP-a na ADP. To je zato što ova pretvorba daje energiju prethodno pohranjenu u ATP-u za druge biokemijske reakcije, stvaranje topline ili mehaničke pokrete. Nukleaze su odgovorne za potpunu degradaciju nukleinske kiseline. Oni se opet dijele na ribonukleaze i deoksiribonukleaze. Obje skupine enzima hidrolitički cijepaju fosfodiesterske veze u molekuli nukleinske kiseline da bi stvorile pojedinačne nukleotide.
Bolesti i poremećaji
Budući da se u ljudskom tijelu neprestano javljaju reakcije hidrolize, u ovom su kontekstu moguće i razne bolesti. Probava i mnoge međuaktivne reakcije u metabolizmu predstavljaju reakcije hidrolize. Za svaki korak reakcije postoje posebni enzimi. Međutim, enzimi su proteini čija se funkcija također može ograničiti genetskim promjenama. Neuspjeh ili nedostatak bilo kojeg pojedinog enzima može imati kobne posljedice za zdravlje. Enzimi ponekad moraju biti prisutni u velikim količinama, tako da je za njihovo lučenje potreban čitav organ. To vrijedi za probavni enzimi gušterače, između ostalih. Gušterača proizvodi uglavnom lipaze i peptidaze. U velikoj je mjeri odgovoran za probavu pulpe hrane koja dolazi iz želudac. Masti i proteini se raščlanjuju na njihove pojedinačne komponente. Tijelo apsorbira aminokiseline, masne kiseline, glicerol i glukoza nastala putem tankog crijeva. Kod bolesti gušterače javljaju se masivne probavne tegobe proljev, nadutost i teška bol u trbuhu. Zbog nedostatka razgradnje masti može doći do masne stolice. U akutnom obliku pankreatitis, moguća je čak i samoprobava gušterače sa smrtnim ishodom. Zbog različitih uzroka, slobodan odljev probavnih sokova u tankog crijeva može biti poremećen. Nakupljaju se u gušterači i potpuno je otapaju. U kroničnim oblicima pankreatitis, također postoji stalno djelomično otapanje. Sljedeći primjer bolesti koja se odnosi na hidrolitičke procese predstavljaju mitohondriopatije. Zbog poremećaja u sintezi ATP-a, reakcije opskrbe energijom ATP-a na ADP mogu se odvijati samo u ograničenoj mjeri. Mitohondriopatije se očituju u kronični umor i slabost, između ostalih simptoma.
