hydrolyse

De hydrolyse representerer splitting av en kjemisk forbindelse i mindre molekyler med absorpsjon av vann. Hydrolyser spiller en viktig rolle både i det uorganiske området og i biologien. I levende organismer foregår hydrolytisk spaltning under påvirkning av enzymer.

Hva er hydrolyse?

Under hydrolyse blir kjemiske forbindelser delt opp i mindre molekyler når vann blir absorbert. Dette gjelder både uorganiske og biologiske områder. Den ene delen av molekylet kobles til hydroksylgruppen (OH-gruppen) og en annen del av molekylet kobles til hydrogenionet (H +). For å oppnå nøytrale molekyler, migrerer elektronet fra hydroksylgruppen formelt til protonet.

Disse reaksjonene finner vanligvis ikke sted på ett trinn. Med enkle reaksjoner er bare noen få trinn nødvendige, mens ved kompliserte omdannelser alltid er en katalysator involvert, som forblir uendret etter fullføring av alle reaksjonstrinn.

I biologi er hydrolyse ofte nedbrytningen av sterkt polymere eller sammensatte forbindelser. De tre viktigste næringsstoffene, karbohydrater (polysakkarider), fett og proteiner, brytes ned hydrolytisk.

I levende systemer finner reaksjonene alltid sted i nærvær av enzymer. Enzymene er katalysatorer som igjen er uendret etter hydrolytisk spaltning og er tilgjengelige for neste reaksjon.

Det motsatte av hydrolyse gir vann og er kjent som kondensering.

Funksjon & oppgave

Hydrolyse er en av de grunnleggende reaksjonene i biologiske systemer. De sikrer at store biomolekyler kontinuerlig blir konvertert til monomerer, slik at de enten kan brukes til å bygge opp kroppens egne stoffer eller, gjennom nedbrytningen, for å forsyne kroppen med energi. Derfor spiller hydrolyser en sentral rolle i kroppen.

Etter å ha spist, brytes de viktige næringsstoffene karbohydrater, fett og proteiner ned i deres individuelle komponenter ved hydrolyse. Når det gjelder karbohydrater, for eksempel, brytes polysakkaridene ned i monomerer glukose når vann blir absorbert. Fett er esterifisert med fettsyrer. Hydrolytisk spaltning produserer individuelle fettsyrer og glyserin. Proteiner er kjeder av peptidiske aminosyrer som er hydrolytisk delt i individuelle aminosyrer under fordøyelsen. Enzymer er involvert i alle hydrolytiske reaksjoner i kroppen. Enzymer er proteiner som katalytisk understøtter reaksjonene. Etter hydrolyse er enzymene uendret.

Hydrolyser foregår ikke bare i fordøyelsen av mat. Som en del av det totale stoffskiftet foregår konstant hydrolyse og kondensasjonsreaksjoner i kroppen. Enzymer som katalyserer hydrolyse kalles hydrolaser.Hydrolasene kan igjen deles inn i peptidaser, esteraser eller glykosidaser. Blant annet bryter peptidaser ned proteiner med dannelse av individuelle aminosyrer. Esteraser kan på sin side bryte ned fett til fettsyrer og glyserin. Da er det lipaser. Glykosidasene deler glykosidforbindelser. Dette er enten polysakkarider, der flere sukkermolekyler er glykosidisk bundet til hverandre, eller forbindelser som har en glykosidbinding mellom en sukkerkomponent og en ikke-sukkerkomponent. Dette er grunnen til at amylase, som omdanner stivelse til glukose, er en av glykosidaseene.

Ytterligere hydrolaser er fosfataser og nukleaser. Fosfatasene splitter fosfatgrupper hydrolytisk. Et godt eksempel på denne reaksjonen er omdannelsen av ATP (adenosintrifosfat) til ADP (adenosindifosfat). Totalt sett skjer alltid hydrolyse med frigjøring av energi. Dette er spesielt tydelig i reaksjonen fra ATP til ADP. Fordi denne konverteringen forsyner energien som tidligere er lagret i ATP for andre biokjemiske reaksjoner, varmeutvikling eller mekaniske bevegelser. Nukleaser er ansvarlige for fullstendig nedbrytning av nukleinsyrer. Disse er igjen delt inn i ribonukleasene og deoksyribonukleasene. Begge enzymgruppene splitter hydrolytisk fosfodiesterbindinger i nukleinsyremolekylet for å danne de individuelle nukleotider.

Sykdommer og plager

Siden hydrolysereaksjoner kontinuerlig finner sted i menneskekroppen, er det også mulig ulike sykdommer i denne sammenhengen. Fordøyelse og mange mellomreaksjoner i metabolismen er hydrolysereaksjoner. Det er spesielle enzymer for hvert reaksjonstrinn. Imidlertid er enzymer proteiner som også kan begrenses i sin funksjon av genetiske endringer. Svikt eller mangel på hvert enkelt enzym kan ha fatale konsekvenser for helsen.

Enzymer må noen ganger være til stede i store mengder, slik at et helt organ er nødvendig for deres sekresjon. Dette gjelder blant annet fordøyelsesenzymer i bukspyttkjertelen. Bukspyttkjertelen eller bukspyttkjertelen produserer hovedsakelig lipaser og peptidaser. Det er i stor grad ansvaret for fordøyelsen av grøten som kommer fra magen. Fett og proteiner brytes ned i de enkelte komponentene. Kroppen tar opp aminosyrene, fettsyrene, glyserin og glukose som dannes gjennom tynntarmen. Ved sykdommer i bukspyttkjertelen oppstår det store fordøyelsesproblemer med diaré, flatulens og alvorlige magesmerter. Mangelen på nedbrytning av fett kan føre til fet avføring.

I den akutte formen for betennelse i bukspyttkjertelen (pankreatitt) kan bukspyttkjertelen til og med fordøye seg selv med et dødelig utfall. Den frie strømmen av fordøyelsessafter til tynntarmen kan forstyrres av forskjellige årsaker. De bygger seg opp i bukspyttkjertelen og oppløses fullstendig. Selv med de kroniske formene for pankreatitt, er det konstant delvis oppløsning.

Mitokondriopathies er et annet eksempel på en sykdom med tanke på hydrolytiske prosesser. På grunn av forstyrrelser i ATP-syntese, kan de energiforsyningsreaksjonene fra ATP til ADP bare finne sted i begrenset grad. Mitokondriesykdommene uttrykker seg bl.a. ved kronisk tretthet og svakhet.