Hidroliza predstavlja delitev kemične spojine na manjše molekule z vključitvijo vode. Hidroliza ima pomembno vlogo tako na anorganskem področju kot v biologiji. V živih organizmih pride do hidrolitske cepitve pod vplivom encimi.
Kaj je hidroliza?
Hidroliza predstavlja cepitev kemične spojine na manjše molekule z vključitvijo vode. V živih organizmih pride do hidrolitske cepitve pod vplivom encimi. Pri hidrolizi se kemične spojine razdelijo na manjše molekule z absorpcijo vode. To velja tako za anorgansko kot biološko področje. V tem procesu se ena delna molekula kombinira s hidroksilno skupino (skupina OH), druga delna molekula pa z vodik ion (H +). Da bi dobili nevtralne molekule, se elektroni hidroksilne skupine formalno preselijo na proton. Te reakcije se običajno ne pojavijo v enem koraku. Pri preprostih reakcijah je potrebnih le nekaj korakov, medtem ko zapletene pretvorbe vedno vključujejo katalizator, ki ostane nespremenjen po zaključku vseh reakcijskih korakov. V biologiji hidroliza pogosto vključuje razgradnjo visoko polimernih ali sestavljenih spojin. Tri najpomembnejša hranila ogljikovi hidrati (polisaharidi), maščobe oz beljakovin so hidrolitsko razgrajeni. V živih sistemih reakcije vedno potekajo v prisotnosti encimi. Encimi predstavljajo katalizatorje, ki so po hidrolitskem cepitvi spet na voljo nespremenjeni in so pripravljeni na naslednjo reakcijo. Preobrat hidrolize daje vodo in se imenuje kondenzacija.
Funkcija in naloga
Hidroliza spada med temeljne reakcije v bioloških sistemih. Zagotavljajo, da se velike biomolekule nenehno pretvarjajo v monomere za uporabo bodisi pri gradnji endogenih snovi bodisi zaradi njihove razgradnje pri oskrbi telesa z energijo. Hidroliza ima torej osrednjo vlogo v telesu. Na primer, po zaužitju hrane pomembna hranila ogljikovi hidrati, maščobe in beljakovin se s hidrolizo razdelijo na posamezne sestavine. V primeru ogljikovi hidratina primer razčlenitev polisaharidi v monomere glukoze poteka z vodo absorpcija. Maščobe predstavljajo glicerol esterificirano z maščobne kisline. Hidrolitska cepitev povzroči posameznika maščobne kisline in glicerol. Beljakovine so verige peptidno povezanih aminokisline ki se med prebavo hidrolitsko cepijo v posamezne aminokisline. Encimi sodelujejo pri vseh hidrolitičnih reakcijah v telesu. Encimi so beljakovine, ki katalitično podpirajo reakcije. Po hidrolizi so encimi prisotni nespremenjeni. Hidroliza se ne pojavi le med prebavo hrane. V telesu nenehno potekajo reakcije hidrolize in kondenzacije kot del celotne presnove. Encimi, ki katalizirajo hidrolizo, se imenujejo hidrolaze. Hidrolaze lahko nato razdelimo na peptidaze, esteraze ali glikozidaze. Peptidaze med drugim razgrajujejo beljakovine in tvorijo posameznike aminokisline. Esteraze pa lahko razgradijo maščobe maščobne kisline in glicerol. V tem primeru gre za lipaze. Glikozidaze razgrajujejo glikozidne spojine. To so bodisi polisaharidi, v katerem več sladkorja molekule so glikozidno povezane ali spojine, ki imajo glikozidno vez med sladkornim in nesladkornim delom. Zato glikozidaze vključujejo amilaza, ki pretvori škrob v glukoze. Druge hidrolaze vključujejo fosfataze in nukleaze. Fosfataze se hidrolitsko cepijo fosfat skupin. Dober primer te reakcije je pretvorba ATP (adenozin trifosfat) v ADP (adenozin difosfat). Na splošno hidrolize vedno nadaljujejo s sproščanjem energije. To je še posebej jasno v reakciji ATP na ADP. To je zato, ker ta pretvorba zagotavlja energijo, predhodno shranjeno v ATP, za druge biokemične reakcije, proizvodnjo toplote ali mehanske gibe. Nukleaze so odgovorne za popolno razgradnjo nukleinska kislina. Te se spet delijo na ribonukleaze in deoksiribonukleaze. Obe skupini encimov hidrolizno cepita fosfodiesterske vezi v molekuli nukleinske kisline, da tvorijo posamezne nukleotide.
Bolezni in motnje
Ker se v človeškem telesu nenehno pojavljajo reakcije hidrolize, so v tem okviru možne tudi najrazličnejše bolezni. Prebava in številne vmesne reakcije v presnovi predstavljajo reakcije hidrolize. Za vsak reakcijski korak obstajajo posebni encimi. Vendar so encimi beljakovine, katerih delovanje lahko omejijo tudi genetske spremembe. Okvara ali pomanjkanje katerega koli posameznega encima ima lahko usodne posledice zdravje. Encimi morajo biti včasih prisotni v velikih količinah, tako da je za njihovo izločanje potreben cel organ. To velja za prebavni encimi trebušne slinavke, med drugim. Trebušna slinavka proizvaja predvsem lipaze in peptidaze. V veliki meri je odgovoren za prebavo celuloze iz želodec. Maščobe in beljakovine se razdelijo na posamezne sestavine. Telo absorbira aminokisline, maščobne kisline, glicerol in glukoze ki je nastal prek Tanko črevo. Pri boleznih trebušne slinavke se pojavijo velike prebavne težave driska, napenjanje in hudo bolečine v trebuhu. Zaradi pomanjkanja razgradnje maščob lahko pride do maščobnega blata. V akutni obliki pankreatitis, možna je celo samoprebava trebušne slinavke s smrtnim izidom. Zaradi različnih vzrokov je prost odtok prebavnih sokov v Tanko črevo lahko moti. Nabirajo se v trebušni slinavki in jo popolnoma raztopijo. Pri kroničnih oblikah pankreatitis, prihaja tudi do stalnega delnega raztapljanja. Drug primer bolezni, ki zadeva hidrolitične procese, predstavljajo mitohondriopatije. Zaradi motenj v sintezi ATP lahko reakcije oskrbe z energijo ATP na ADP potekajo le v omejenem obsegu. Mitohondriopatije se kažejo v kronične utrujenosti in šibkost, med drugimi simptomi.
