HYDROLYTICKÉ ENZYMY: VLASTNOSTI, KLASIFIKACE, FUNKCE - ANATOMIE A FYZIOLOGIE - 2025

Tyto hydrolytické enzymy nebo hydrolázy, jsou molekuly, které katalyzují reakce hydrolýzy (hydro = voda; lýzy = prasknutí), tj katalyzovat chemickou reakci mezi molekuly vody a jiné molekuly.

Hydrolasy, stejně jako většina enzymů, jsou proteinové povahy, což znamená, že jsou tvořeny jedním nebo více polypeptidovými nebo aminokyselinovými řetězci.

Páskový diagram lidského pankreatického alfa-amylázového hydrolytického enzymu. Převzato a upraveno z vlastní práce., prostřednictvím Wikimedia Commons.

Enzymy se vyskytují téměř ve všech biochemických reakcích v živých organismech. Jsou odpovědné za urychlení těchto reakcí snížením energetické úrovně reakce.

Například většina trávicích enzymů je hydrolytická. Ty jsou odpovědné za urychlení rozkladu komplexních molekul v bolusu.

Rozklad vede k jednodušším formám, které jsou organismy snadno absorbovány. Enzymy plní nejen životně důležité funkce v organismech, ale mají také lékařský a ekonomický význam.

vlastnosti

Enzymy jsou obecně velké proteinové molekuly s regulovanou aktivitou. Všechny mají specifický 3D tvar. Tyto pracují při nízkých koncentracích.

Během reakce nejsou modifikovány, takže je lze získat beze změn ve své molekulární nebo proteinové struktuře. Mohou zpracovávat substráty proměnnou rychlostí, která může zahrnovat tisíce molekul za minutu.

Jsou specifické a mohou být denaturovány a / nebo ovlivněny změnami teploty, pH, koncentrací substrátů.

Hydrolytické enzymy jsou největší skupinou známých enzymů. Existuje více než 200 hydroláz, které katalyzují reakce, které narušují vazby uhlík - kyslík, uhlík - dusík, uhlík - uhlík, fosfor - kyslík (anhydrid fosforu), dokonce vazby fosfor - dusík.

Dalšími důležitými charakteristikami hydrolytických enzymů jsou jejich široká substrátová specificita a že jsou stereoselektivní.

Klasifikace

Klasifikace hydrolytických enzymů je založena především na povaze hydrolyzované vazby a substrátu. Taxonomická terminologie nazývá tento typ enzymových hydroláz nebo hydrolytických enzymů.

Na druhé straně jsou běžná jména enzymů tvořena příponou -asou, například cholinesterázou, esterázami a proteázami.

Konečně podle Mezinárodní unie biochemie a molekulární biologie jsou enzymy klasifikovány podle čísel zvaných EC (enzymová komise).

Hydrolasy patří do skupiny 3 (EC3). Ty jsou dále členěny podle typu vazby, kterou hydrolyzují. Například pokud enzymy hydrolyzují lineární amidy, jejich počet je EC3.5.1, a pokud hydrolyzují serinové proteázy, je jejich počet EC3.4.16.21.

Funkce v lidském těle

Cholinesteráza

Cholinesteráza je jedním z nejdůležitějších známých hydrolytických enzymů. Hydrolyzuje acetylcholin a převádí jej na cholin a kyselinu octovou.

Tato specifická reakce působí po přenosu nervového impulsu a zastavuje působení molekul neurotransmiteru (acetylcholin).

Trávicí enzymy

Jednou z nejvíce studovaných enzymatických reakcí je degradace potravy v organismech. Je známo, že během trávení jsou lipázové enzymy odpovědné za hydrolýzu lipidů a proteázy způsobují rozklad proteinů za účelem získání aminokyselin.

Hydrolytické enzymy jsou zodpovědné za rozbití nebo rozdělení velkých molekul a jejich přeměnu na jednodušší formy. Získané molekuly budou použity při syntéze, vylučování odpadu nebo jako zdroje uhlíku k získání energie.

Vynikající vlastností trávicích hydrolytických enzymů je to, že jsou extracelulární a že se mísí s jídlem, když procházejí trávicím traktem.

Tyto enzymy jsou produkovány buňkami, které lemují žaludek, střevo a další orgány, jako je slinivka břišní.

Buněčné trávení

Lysozomy jsou hlavními protagonisty buněčného trávení. V těchto buněčných strukturách je více než 50 specifických hydrolytických enzymů.

Tyto enzymy plní funkci trávení složitých organických látek a jejich přeměnu na jednodušší molekuly, například jako: monosacharidy nebo aminokyseliny.

Aplikace

-Průmyslový

Farmaceutický

Technologický a vědecký pokrok posledních 20 let vedl k důležitým objevům v molekulárním poli mechanismů fungování sloučenin.

Z šesti typů známých enzymů jsou hydrolytické enzymy nejpoužívanější (60%) v biokatalytických procesech farmaceutického průmyslu.

Lipázy jsou hydrolytické enzymy, které transformují triacylglycerol na glycerol a volné mastné kyseliny. Tyto enzymy se ve farmaceutickém průmyslu používají k vývoji propenů (protizánětlivých léků), které působí proti revmatoidním onemocněním, artritidě, bolesti dolní části zad atd.

Jiné lipázy se používají k vývoji sloučenin, jako je chirální synton (antimykotik) a lotrafiban, což je léčivo používané k prevenci trombotických epizod.

Jídlo

V současné době jsou hydrolázy nezbytnými enzymy při výrobě různých potravinářských výrobků, a to díky mnohonásobným aplikacím, které mají dnes ve všech průmyslových procesech.

Oblast zájmu související s použitím hydrolytických enzymů je syntéza nebo produkce lignocelulózové biomasy. Tato biomasa má v průmyslu velký potenciál získat biopaliva.

Na druhé straně proteázy, enzymy, které katalyzují hydrolýzu peptidových sloučenin, mají v potravinářském průmyslu vysoké uplatnění, zejména při přípravě hydrolyzátů sójových proteinů.

Slouží také ke zlepšení kvality chleba ve sladidlech, ke snížení hořkých chutí různých potravin, a to i jako masové přísady.

Zemědělský průmysl používá pektinázy. Jedná se o skupinu enzymů schopných štěpit vysoce rozvětvené kyseliny a neutrální polymery (skupiny pektinů), které se nacházejí v buněčných stěnách rostlin.

Nejpoužívanější pektinázy na průmyslové zemědělské úrovni pocházejí z mikroorganismů zvaných Aspergillus niger a používají se pro fermentaci v ponořených kulturách a fermentaci pevných substrátů.

Pektinázy se také používají při výrobě šťáv nebo ovocných šťáv a slouží ke snížení zákalu nebo k vyčeření, ke zlepšení jejich kvality. Také je používají k výrobě džemů a ovocných řízků.

Druhy mikroorganismů Aspergillus niger používané k získání pektináz. Převzato a upraveno: Mogana Das Murtey a Patchamuthu Ramasamy, přes Wikimedia Commons.

Čistící prostředky

Je známo, že trávicí proteázy čistí oblečení od začátku minulého století. Do konce minulého století většina detergentů obsahovala trávicí enzymy, jako jsou amylázy a lipázy.

Je dobře známo, že použití těchto enzymů v průmyslu detergentů zefektivňuje praní. Snižují spotřebu vody, jsou biologicky rozložitelné a zajišťují úplné čištění.

Bacillus licheniformis a Aspergillus flavus produkují proteázy používané pro výrobu detergentů. Získaný produkt se používá k odstranění skvrn bílkovinného původu, jako je například krev.

Houby produkují celulázy. Celulázy slouží jako čisticí prostředek k odstranění skvrn v půdě nebo rostlinných zbytků. Jiné enzymy, jako jsou lipázy, se používají k odstranění skvrn olejového původu, jako je tuk nebo rtěnka. Plíseň Aspergillus oryzae se průmyslově používá k produkci těchto enzymů.

Reference

1. Enzym. Obnoveno z en.wikipedia.org.
2. Enzyme, Biochemistry. Obnoveno z britannica.com.
3. Úvod do enzymové třídy 3: Hydrolasy. Obnoveno z chem.uwec.edu.
4. Hydrolaza Obnoveno z chemistryexplained.com.
5. T. McKee a JR McKee (2003). Biochemie, 3. vydání. Boston: McGraw-Hill.
6. Trávicí enzymy. Obnoveno z sciencelearn.org.nz
7. M. Hernaís. Biokatalýza použitá při získávání léčiv a produktů s vysokou přidanou hodnotou. Kapitola VI. Obnoveno z analesranf.com.
8. Enzymy v pracích mýdlech. Obnoveno z argenbio.org