ГИДРОЛИТИЧЕСКИЕ ФЕРМЕНТЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА, КЛАССИФИКАЦИЯ, ФУНКЦИИ - АНАТОМИЯ И ПСИХОЛОГИЯ - 2025

В гидролитических ферментах или гидролазы, являются молекулами , которые катализируют реакции гидролиза (гидро = вода; лизис = разрыв), т.е. катализирующая химическая реакция между молекулой воды и другой молекулой.

Гидролазы, как и большинство ферментов, по своей природе являются белками, что означает, что они состоят из одной или нескольких полипептидных или аминокислотных цепей.

Ленточная диаграмма гидролитического фермента альфа-амилазы поджелудочной железы человека. Взято и отредактировано из собственной работы. через Wikimedia Commons.

Ферменты присутствуют почти во всех биохимических реакциях живых организмов. Они несут ответственность за ускорение этих реакций за счет снижения уровня энергии реакции.

Например, большинство пищеварительных ферментов являются гидролитическими. Они отвечают за ускорение разрушения сложных молекул в болюсе.

Разложение приводит к более простым формам, которые легко усваиваются организмами. Ферменты не только выполняют жизненно важные функции в организмах, но также имеют медицинское и экономическое значение.

характеристики

Ферменты, как правило, представляют собой большие белковые молекулы с регулируемой активностью. Все они имеют определенную трехмерную форму. Они работают при низких концентрациях.

Они не модифицируются во время реакции, поэтому их можно восстановить без изменения их молекулярной или белковой структуры. Они могут обрабатывать субстраты с переменной скоростью, которая может включать тысячи молекул в минуту.

Они специфичны и могут быть денатурированы и / или подвержены влиянию изменений температуры, pH, концентрации субстратов, среди прочего.

Со своей стороны, гидролитические ферменты - самая большая группа известных ферментов. Существует более 200 гидролаз, которые катализируют реакции, разрывающие связи углерод-кислород, углерод-азот, углерод-углерод, фосфор-кислород (фосфорный ангидрид), даже фосфор-азотные связи.

Другими важными характеристиками гидролитических ферментов являются их широкая субстратная специфичность и стереоселективность.

классификация

Классификация гидролитических ферментов основана прежде всего на природе гидролизованной связи и субстрате. В таксономической терминологии этот тип ферментов называется гидролазой или гидролитическими ферментами.

С другой стороны, общие названия ферментов состоят из суффикса -аза, например холинэстераза, эстеразы и протеазы.

Наконец, согласно Международному союзу биохимии и молекулярной биологии, ферменты классифицируются по номерам, называемым EC (комиссия по ферментам).

Гидролазы относятся к группе 3 (EC3). Они, в свою очередь, подразделяются в зависимости от типа связи, которую они гидролизуют. Например, если ферменты гидролизуют линейные амиды, их количество составляет EC3.5.1, а если они гидролизуют сериновые протеазы, их количество составляет EC3.4.16.21.

Функции в организме человека

холинэстераза

Холинэстераза - один из наиболее важных известных гидролитических ферментов. Он гидролизует ацетилхолин и превращает его в холин и уксусную кислоту.

Эта специфическая реакция действует после передачи нервного импульса, останавливая действие молекул нейротрансмиттера (ацетилхолина).

Пищеварительные ферменты

Одна из наиболее изученных ферментативных реакций - это реакция разложения пищи в организмах. Известно, что во время пищеварения ферменты липазы отвечают за гидролиз липидов, а протеазы вызывают расщепление белков с получением аминокислот.

Гидролитические ферменты отвечают за разрушение или деление больших молекул и превращение их в более простые формы. Полученные молекулы будут использоваться в синтезе, выведении отходов или в качестве источников углерода для получения энергии.

Отличительной особенностью пищеварительных гидролитических ферментов является то, что они являются внеклеточными и смешиваются с пищей при прохождении через пищеварительный тракт.

Эти ферменты вырабатываются клетками желудка, кишечника и других органов, таких как поджелудочная железа.

Клеточное пищеварение

Лизосомы - главные действующие лица клеточного пищеварения. В этих клеточных структурах содержится более 50 специфических гидролитических ферментов.

Эти ферменты выполняют функцию переваривания сложных органических веществ, превращая их в более простые молекулы, например, в моносахариды или аминокислоты.

Приложения

-Промышленные

фармацевтическая

Технологические и научные достижения последних 20 лет привели к важным открытиям в молекулярной области механизмов действия соединений.

Из шести типов известных ферментов гидролитические ферменты наиболее используются (60%) в биокаталитических процессах фармацевтической промышленности.

Липазы - это гидролитические ферменты, которые превращают триацилглицерин в глицерин и свободные жирные кислоты. Эти ферменты используются в фармацевтической промышленности для разработки пропенов (противовоспалительных препаратов), которые действуют против ревматоидных заболеваний, артрита, боли в пояснице и т. Д.

Другие липазы используются для разработки таких соединений, как хиральный синтон (противогрибковое) и лотрафибан, лекарство, используемое для предотвращения тромботических эпизодов.

питание

В настоящее время гидролазы являются незаменимыми ферментами при производстве различных пищевых продуктов из-за того, что сегодня они имеют множество применений почти во всех промышленных процессах.

Область интереса, связанная с использованием гидролитических ферментов, - это синтез или производство лигноцеллюлозной биомассы. Эта биомасса имеет большой потенциал в промышленности для получения биотоплива.

С другой стороны, протеазы, ферменты, которые катализируют гидролиз пептидных соединений, находят широкое применение в пищевой промышленности, особенно при получении гидролизатов соевого белка.

Они также служат для улучшения качества хлеба, содержат подсластители, уменьшают горький привкус различных продуктов, даже в качестве смягчителей мяса.

В сельском хозяйстве используются пектиназы. Это группа ферментов, способных расщеплять сильно разветвленные кислотные и нейтральные полимеры (пектиновые группы), обнаруженные в стенках растительных клеток.

Наиболее широко используемые пектиназы на уровне промышленного сельского хозяйства происходят от микроорганизма под названием Aspergillus niger и используются для ферментации в погруженных культурах и ферментации твердых субстратов.

Пектиназы также используются при производстве фруктовых соков или соков и служат для снижения мутности или осветления, улучшая их качество. Они также используют их для производства джемов и фруктовых пюре.

Aspergillus niger - вид микроорганизмов, используемых для получения пектиназ. Взято и отредактировано: Могана Дас Муртей и Патчамуту Рамасами, через Wikimedia Commons.

Моющие средства

Пищеварительные протеазы используются для чистки одежды с начала прошлого века. К концу прошлого века большинство моющих средств содержали пищеварительные ферменты, такие как амилазы и липазы.

Хорошо известно, что использование этих ферментов в производстве моющих средств делает процесс стирки более эффективным. Они снижают потребление воды, биоразлагаемы и обеспечивают полную очистку.

Bacillus licheniformis и Aspergillus flavus продуцируют протеазы, используемые для производства моющих средств. Полученный продукт используется для удаления пятен белкового происхождения, например, от крови.

Грибы производят целлюлазы. Целлюлазы служат моющим средством для удаления пятен от почвы и растительных остатков. Другие ферменты, такие как липазы, используются для удаления пятен олеинового происхождения, таких как жир или помада. Гриб Aspergillus oryzae используется в промышленности для производства этих ферментов.

Ссылки

1. Фермент. Восстановлено с en.wikipedia.org.
2. Фермент, биохимия. Получено с britannica.com.
3. Введение в класс ферментов 3: гидролазы. Восстановлено с сайта chem.uwec.edu.
4. Гидролаза Получено с сайта chemistryexplained.com.
5. Т. Макки и Дж. Р. Макки (2003). Биохимия, 3-е издание. Бостон: Макгроу-Хилл.
6. Пищеварительные ферменты. Получено с сайта sciencelearn.org.nz
7. М. Эрнаис. Биокатализ применяется для получения лекарств и продуктов с высокой добавленной стоимостью. Глава VI. Получено с analesranf.com.
8. Ферменты в мыле для стирки. Получено с argenbio.org