Hydrolýza představuje rozdělení chemické sloučeniny na menší molekuly se zahrnutím voda. Hydrolýza hraje hlavní roli jak v anorganické oblasti, tak v biologii. V živých organismech dochází k hydrolytickému štěpení pod vlivem enzymy.
Co je to hydrolýza?
Hydrolýza představuje štěpení chemické sloučeniny na menší molekuly se zahrnutím voda. V živých organismech dochází k hydrolytickému štěpení pod vlivem enzymy. Při hydrolýze se chemické sloučeniny štěpí na menší molekuly absorbováním voda. To platí jak v anorganické, tak v biologické sféře. V tomto procesu se jedna částečná molekula kombinuje s hydroxylovou skupinou (OH skupina) a další částečná molekula se spojuje s vodík iont (H +). K získání neutrálních molekul elektron hydroxylové skupiny formálně migruje do protonu. K těmto reakcím obvykle nedochází v jednom kroku. U jednoduchých reakcí je zapotřebí pouze několik kroků, zatímco složité převody vždy zahrnují katalyzátor, který po dokončení všech reakčních kroků zůstává nezměněn. V biologii hydrolýza často zahrnuje rozpad vysoce polymerních nebo složených sloučenin. Tři nejdůležitější živiny sacharidy (polysacharidy), tuky nebo Proteinů jsou hydrolyticky degradovány. V živých systémech reakce probíhají vždy za přítomnosti enzymy. Enzymy představují katalyzátory, které jsou po hydrolytickém štěpení opět k dispozici beze změny a jsou připraveny pro další reakci. Zvrat hydrolýzy poskytuje vodu a nazývá se kondenzace.
Funkce a úkol
Hydrolyzy patří mezi základní reakce v biologických systémech. Zajišťují, aby se velké biomolekuly neustále přeměňovaly na monomery pro použití buď při vytváření endogenních látek, nebo prostřednictvím jejich degradace při dodávání energie tělu. Hydrolýza proto hraje v těle ústřední roli. Například po příjmu potravy důležité živiny sacharidy, tuky a Proteinů se hydrolýzou rozkládají na jednotlivé složky. V případě sacharidynapříklad rozpis polysacharidy do monomerů glukóza probíhá s vodou vstřebávání. Tuky představují glycerol esterifikováno mastné kyseliny. Hydrolytické štěpení produkuje jednotlivce mastné kyseliny a glycerol. Proteiny jsou řetězce peptidicky vázané aminokyseliny které se během trávení hydrolyticky štěpí na jednotlivé aminokyseliny. Enzymy se účastní všech hydrolytických reakcí v těle. Enzymy jsou proteiny, které katalyticky podporují reakce. Po hydrolýze jsou enzymy přítomny beze změny. K hydrolýze nedochází pouze při trávení potravy. Hydrolýza a kondenzace probíhají v těle neustále jako součást celkového metabolismu. Enzymy, které katalyzují hydrolýzu, se nazývají hydrolázy. Hydrolázy lze dále rozdělit na peptidázy, esterázy nebo glykosidázy. Peptidázy mimo jiné degradují proteiny na individuální formu aminokyseliny. Esterázy mohou naopak odbourávat tuky mastné kyseliny a glycerol. V tomto případě se jedná o lipázy. Glykosidázy štěpí glykosidové sloučeniny. Jsou to buď polysacharidy, ve kterém několik cukr molekuly jsou glykosidicky spojené nebo sloučeniny, které mají glykosidovou vazbu mezi cukrovou částí a nesacharidovou částí. Glykosidázy proto zahrnují amylázy, který převádí škrob na glukóza. Mezi další hydrolázy patří fosfatázy a nukleázy. Fosfatázy se hydrolyticky štěpí fosfát skupiny. Dobrým příkladem této reakce je přeměna ATP (adenosin trifosfát) na ADP (adenosindifosfát). Celkově hydrolyzy vždy pokračují s uvolňováním energie. To je zvláště jasné při reakci ATP na ADP. Je to proto, že tato přeměna poskytuje energii dříve uloženou v ATP pro další biochemické reakce, generování tepla nebo mechanické pohyby. Nukleázy jsou odpovědné za úplnou degradaci nukleové kyseliny. Ty se opět dělí na ribonukleázy a deoxyribonukleázy. Obě skupiny enzymů hydrolyticky štěpí fosfodiesterové vazby v molekule nukleové kyseliny za vzniku jednotlivých nukleotidů.
Nemoci a poruchy
Vzhledem k tomu, že v lidském těle neustále probíhají hydrolýzní reakce, je v tomto kontextu možná také celá řada nemocí. Trávení a mnoho intermediárních reakcí v metabolismu představují hydrolýzní reakce. Pro každý reakční krok existují speciální enzymy. Enzymy jsou však bílkoviny, jejichž funkce může být také omezena genetickými změnami. Výpadek nebo nedostatek jakéhokoli jednotlivého enzymu může mít fatální následky zdraví. Enzymy musí být někdy přítomny ve velkém množství, takže pro jejich vylučování je nezbytný celý orgán. To platí pro Trávicí enzymy slinivky břišní, mimo jiné. Pankreas produkuje hlavně lipázy a peptidázy. Je do značné míry zodpovědný za trávení buničiny pocházející z žaludek. Tuky a bílkoviny se rozkládají na jednotlivé složky. Tělo absorbuje aminokyseliny, mastné kyseliny, glycerol a glukóza vytvořené prostřednictvím tenké střevo. U onemocnění slinivky břišní dochází k masivním potížím s trávením průjem, nadýmání a závažné bolest břicha. Kvůli nedostatečnému odbourávání tuků se může objevit mastná stolice. V akutní formě pankreatitidaje možné dokonce i vlastní trávení slinivky břišní s fatálním následkem. Z různých příčin je volný odtok trávicích šťáv do tenké střevo může být narušen. Hromadí se v slinivce břišní a úplně je rozpustí. V chronických formách pankreatitida, dochází také k neustálému částečnému rozpuštění. Dalším příkladem onemocnění týkajícího se hydrolytických procesů jsou mitochondriopatie. Kvůli poruchám v syntéze ATP mohou reakce ATP na ADP dodávající energii probíhat pouze v omezené míře. Mitochondriopatie se projevují chronická únava a slabost, mimo jiné příznaky.
