Det hydrolyse repræsenterer opdeling af en kemisk forbindelse i mindre molekyler med absorption af vand. Hydrolyser spiller en vigtig rolle i det uorganiske område såvel som i biologien. I levende organismer finder hydrolytisk spaltning sted under påvirkning af enzymer.
Hvad er hydrolyse?
Under hydrolyse opdeles kemiske forbindelser i mindre molekyler, når vand absorberes. Dette gælder både uorganiske og biologiske områder. Den ene del af molekylet forbindes til hydroxylgruppen (OH-gruppen), og en anden del af molekylet forbindes til hydrogenionen (H +). For at opnå neutrale molekyler migrerer elektronet fra hydroxylgruppen formelt til protonen.
Disse reaktioner finder normalt ikke sted i et trin. Ved enkle reaktioner er kun et par trin nødvendige, medens der ved komplicerede omdannelser altid er involveret en katalysator, som forbliver uændret efter afslutningen af alle reaktionstrin.
I biologi er hydrolyse ofte nedbrydningen af stærkt polymere eller sammensatte forbindelser. De tre vigtigste næringsstoffer, kulhydrater (polysaccharider), fedt eller proteiner, nedbrydes hydrolytisk.
I levende systemer finder reaktionerne altid sted i nærvær af enzymer. Enzymerne er katalysatorer, som igen er uændrede efter den hydrolytiske spaltning og er tilgængelige til den næste reaktion.
Det omvendte af hydrolyse giver vand og er kendt som kondensation.
Funktion & opgave
Hydrolyse er en af de grundlæggende reaktioner i biologiske systemer. De sikrer, at store biomolekyler konstant omdannes til monomerer for enten at bruge dem til at opbygge kroppens egne stoffer eller gennem deres nedbrydning forsyne kroppen med energi. Derfor spiller hydrolyser en central rolle i kroppen.
Efter at have spist, opdeles de vigtige næringsstoffer kulhydrater, fedt og proteiner i deres individuelle komponenter ved hydrolyse. I tilfælde af kulhydrater, for eksempel, nedbrydes polysacchariderne i monomerer glukose, når vand absorberes. Fedtstoffer esterificeres med fedtsyrer Den hydrolytiske spaltning producerer de individuelle fedtsyrer og glycerol. Proteiner er kæder af peptidiske aminosyrer, der er hydrolytisk opdelt i individuelle aminosyrer under fordøjelsen. Enzymer er involveret i alle hydrolytiske reaktioner i kroppen. Enzymer er proteiner, der katalytisk understøtter reaktionerne. Efter hydrolyse er enzymerne uændrede.
Hydrolyse finder ikke kun sted i fordøjelsen af fødevarer. Som en del af den samlede metabolisme finder konstant hydrolyse og kondensationsreaktioner sted i kroppen. Enzymer, der katalyserer hydrolyse, kaldes hydrolaser.Hydrolaserne kan igen opdeles i peptidaser, esteraser eller glycosidaser. Blandt andet nedbryder peptidaser proteiner med dannelse af individuelle aminosyrer. Esteraser kan på sin side nedbryde fedt i fedtsyrer og glycerin. Så er det lipaser. Glykosidaserne opdeler glycosidforbindelser. Disse er enten polysaccharider, hvor flere sukkermolekyler er glycosidisk bundet til hinanden, eller forbindelser, der har en glycosidbinding mellem en sukkerbestanddel og en ikke-sukkerbestanddel. Dette er grunden til, at amylase, der omdanner stivelse til glucose, er en af glycosidaser.
Yderligere hydrolaser er phosphataser og nukleaser. Phosfataserne opdeler hydrolytisk phosphatgrupper. Et godt eksempel på denne reaktion er omdannelsen af ATP (adenosintriphosphat) til ADP (adenosindiphosphat). Generelt sker hydrolyse altid med frigivelse af energi. Dette er især tydeligt i reaktionen fra ATP til ADP. Fordi denne konvertering forsyner den energi, der tidligere er lagret i ATP til andre biokemiske reaktioner, varmeudvikling eller mekaniske bevægelser. Nukleaser er ansvarlige for den komplette nedbrydning af nukleinsyrer. Disse er igen opdelt i ribonukleaserne og deoxyribonukleaserne. Begge enzymgrupper splitter hydrolytisk phosphodiesterbindingerne i nukleinsyremolekylet til dannelse af de individuelle nukleotider.
Sygdomme og lidelser
Da hydrolysereaktioner konstant finder sted i den menneskelige krop, er forskellige sygdomme også mulige i denne sammenhæng. Fordøjelse og mange mellemreaktioner i stofskiftet er hydrolysereaktioner. Der er specielle enzymer til hvert reaktionstrin. Enzymer er imidlertid proteiner, som også kan begrænses i deres funktion ved genetiske ændringer. Svigt eller mangel på hvert enkelt enzym kan have fatale følger for helbredet.
Enzymer skal undertiden være til stede i store mængder, så et helt organ er nødvendigt for deres sekretion. Dette gælder blandt andet fordøjelsesenzymerne i bugspytkirtlen. Bugspytkirtlen eller bugspytkirtlen producerer hovedsageligt lipaser og peptidaser. Det er i vid udstrækning ansvarlig for fordøjelsen af den mad, der kommer ud af maven. Fedtstoffer og proteiner opdeles i de enkelte komponenter. Kroppen absorberer aminosyrer, fedtsyrer, glycerol og glukose, der dannes gennem tyndtarmen. Ved sygdomme i bugspytkirtlen optræder der massive fordøjelsesproblemer med diarré, flatulens og alvorlige mavesmerter. Manglen på nedbrydning af fedt kan føre til fedt afføring.
I den akutte form for betændelse i bugspytkirtlen (pancreatitis) kan bugspytkirtlen endda fordøje sig selv med et fatalt resultat. Den frie strøm af fordøjelsessafter ind i tyndtarmen kan forstyrres af forskellige årsager. De bygger sig op i bugspytkirtlen og opløses helt. Selv med de kroniske former for pancreatitis er der konstant delvis opløsning.
Mitochondriopathies er et andet eksempel på en sygdom med hensyn til hydrolytiske processer På grund af forstyrrelser i ATP-syntese kan de energiforsygende reaktioner fra ATP til ADP kun finde sted i begrænset omfang. De mitokondriske sygdomme udtrykker sig bl.a. ved kronisk træthed og svaghed.
