ENZIME HIDROLITICE: CARACTERISTICI, CLASIFICARE, FUNCȚII - ANATOMIE ȘI FIZIOLOGIE - 2025

De enzime hidrolitice sau hidrolaze, sunt molecule care reacțiile de hidroliză catalază (hydro = apa; liză = ruptură), adică catalizare o reacție chimică între o moleculă de apă și alte molecule.

Hidrolazele, la fel ca majoritatea enzimelor, sunt de natură proteică, ceea ce înseamnă că sunt alcătuite dintr-unul sau mai multe lanțuri polipeptidice sau aminoacizi.

Diagrama de bandă a enzimei hidrolitice alfa-amilazei pancreatice umane. Preluat și editat din lucrarea proprie. , prin Wikimedia Commons.

Enzimele sunt prezente în aproape toate reacțiile biochimice din organismele vii. Ei sunt responsabili de accelerarea acestor reacții prin reducerea nivelului de energie al reacției.

De exemplu, majoritatea enzimelor digestive sunt hidrolitice. Acestea sunt responsabile de accelerarea defalcării moleculelor complexe din bolus.

Descompunerea are ca rezultat forme mai simple care sunt ușor absorbite de organisme. Enzimele nu numai că îndeplinesc funcții vitale în organisme, dar sunt și de importanță medicală și economică.

caracteristici

Enzimele sunt, în general, molecule proteice mari, cu activitate reglată. Toate au o formă 3D specifică. Acestea funcționează la concentrații mici.

Nu sunt modificate în timpul reacției, astfel încât pot fi recuperate fără modificări în structura lor moleculară sau proteică. Ele pot prelucra substraturile la o viteză variabilă care poate implica mii de molecule pe minut.

Sunt specifice și pot fi denaturate și / sau afectate de modificări ale temperaturii, pH-ului, concentrațiilor substraturilor, printre altele.

La rândul lor, enzimele hidrolitice sunt cel mai mare grup de enzime cunoscute. Există mai mult de 200 de hidrolaze care catalizează reacțiile care rup legăturile Carbon - Oxigen, Carbon - Nitrogen, Carbon - Carbon, Fosfor - Oxigen (Anhidridă fosforică), chiar și legături fosfor - azot.

Alte caracteristici importante ale enzimelor hidrolitice sunt specificul lor larg de substrat și că sunt stereoselective.

Clasificare

Clasificarea enzimelor hidrolitice se bazează în primul rând pe natura legăturii hidrolizate și a substratului. Terminologia taxonomică numește acest tip de enzime hidrolaze sau enzime hidrolitice.

Pe de altă parte, denumirile comune ale enzimelor sunt formate din sufixul -ază, de exemplu colinesteraza, esteraze și proteaze.

În cele din urmă, în conformitate cu Uniunea Internațională de Biochimie și Biologie Moleculară, enzimele sunt clasificate după numerele numite CE (comisia enzimatică).

Hidrolazele aparțin grupului 3 (EC3). Acestea la rândul lor sunt subdivizate în funcție de tipul de legătură pe care îl hidrolizează. De exemplu, dacă enzimele hidrolizează liniare amide numărul lor este EC3.5.1, iar dacă hidrolizează serine proteazate numărul lor este EC3.4.16.21.

Funcții în corpul uman

Colinesteraza

Colinesteraza este una dintre cele mai importante enzime hidrolitice cunoscute. Hidrolizează acetilcolina și o transformă în colină și acid acetic.

Această reacție specifică acționează după transmiterea impulsului nervos, oprind acțiunea moleculelor de neurotransmițător (acetilcolină).

Enzime digestive

Una dintre cele mai studiate reacții enzimatice este cea a degradării alimentelor în organisme. Se știe că în timpul digestiei lipazimele sunt responsabile pentru hidrolizarea lipidelor și proteazele determină descompunerea proteinelor pentru a obține aminoacizi.

Enzimele hidrolitice sunt responsabile de ruperea sau divizarea moleculelor mari și transformarea lor în forme mai simple. Aceste molecule obținute vor fi utilizate în sinteza, excreția deșeurilor sau ca surse de carbon pentru a obține energie.

O caracteristică remarcabilă a enzimelor hidrolitice digestive este aceea că sunt extracelulare și că se amestecă cu alimentele pe măsură ce trec prin tractul digestiv.

Aceste enzime sunt produse de celule care aliniază stomacul, intestinul și alte organe, cum ar fi pancreasul.

Digestia celulară

Lysozomii sunt principalii protagoniști ai digestiei celulare. Există mai mult de 50 de enzime hidrolitice specifice conținute în aceste structuri celulare.

Aceste enzime îndeplinesc funcția de a digera materia organică complexă, transformând-o în molecule mai simple, de exemplu ca: monosacharide sau aminoacizi.

Aplicații

-Industrial

Farmaceutic

Progresele tehnologice și științifice din ultimii 20 de ani au dus la descoperiri importante în câmpul molecular al mecanismelor de funcționare a compușilor.

Dintre cele șase tipuri de enzime cunoscute, cele hidrolitice sunt cele mai utilizate (60%) în procesele biocatalitice ale industriei farmaceutice.

Lipazele sunt enzime hidrolitice care transformă triacilglicerolul în glicerol și acizii grași liberi. Aceste enzime sunt utilizate, în industria farmaceutică, pentru a dezvolta propene (medicamente antiinflamatorii) care acționează împotriva bolilor reumatoide, artritei, durerilor de spate etc.

Alte lipaze sunt utilizate pentru a dezvolta compuși precum sinton chiral (un antifungic) și lotrafiban, care este un medicament utilizat pentru a preveni episoadele trombotice.

Alimente

În prezent, hidrolazele sunt enzime esențiale în producerea diverselor produse alimentare, datorită multiplelor aplicații pe care le au în aproape toate procesele industriale de astăzi.

Un domeniu de interes legat de utilizarea enzimelor hidrolitice este sinteza sau producerea biomasei lignocelulozice. Această biomasă are un potențial mare în industrie pentru a obține biocombustibili.

Pe de altă parte, proteazele, enzimele care catalizează hidroliza compușilor peptidici, au o aplicație ridicată în industria alimentară, în special în prepararea hidrolizaților de proteine ​​de soia.

De asemenea, ele servesc la îmbunătățirea calității pâinilor, la îndulcitori, la reducerea aromelor amare a diferitelor alimente, chiar și în calitate de îndrăgostiți de carne.

Industria agricolă folosește pectinaze. Acestea sunt un grup de enzime capabile să descompună acidul foarte ramificat și polimerii neutri (grupuri de pectină) care se găsesc în pereții celulelor vegetale.

Cele mai utilizate pectinaze la nivel agricol industrial provin din microorganismul numit Aspergillus niger și sunt utilizate pentru fermentarea în culturi scufundate și fermentarea substraturilor solide.

Pectinazele sunt, de asemenea, utilizate în producerea de sucuri de fructe sau sucuri și servesc la scăderea turbidității sau la clarificare, îmbunătățind calitatea acestora. De asemenea, le folosesc pentru producția de gemuri și pulpe de fructe.

Specie de microorganisme Aspergillus niger utilizate pentru obținerea pectinazelor. Preluat și editat din: Mogana Das Murtey și Patchamuthu Ramasamy, prin Wikimedia Commons.

detergenţi

Proteazele digestive sunt cunoscute pentru a curăța hainele încă de la începutul secolului trecut. Până la sfârșitul secolului trecut, majoritatea detergenților conțineau enzime digestive, cum ar fi amilazele și lipazele.

Este cunoscut faptul că utilizarea acestor enzime în industria detergenților face procesul de spălare mai eficient. Acestea reduc consumul de apă, sunt biodegradabile și asigură o curățare totală.

Bacillus licheniformis și Aspergillus flavus produc proteaze utilizate pentru producerea de detergenți. Produsul obținut este utilizat pentru îndepărtarea petelor de origine proteică, cum ar fi sângele, de exemplu.

Ciupercile produc celulaze. Celulazele servesc ca detergent pentru a îndepărta petele de sol sau resturile vegetale. Alte enzime, cum ar fi lipazele, sunt utilizate pentru a îndepărta petele de origine oleică, cum ar fi grăsimea sau rujul. Ciuperca Aspergillus oryzae este utilizată industrial pentru a produce aceste enzime.

Referințe

1. Enzimă. Recuperat de pe en.wikipedia.org.
2. Enzimă, biochimie. Recuperat de pe britannica.com.
3. Introducere în clasa a 3-a enzimă: hidrolaze. Recuperat din chem.uwec.edu.
4. Hidrolază recuperată de la chemistryexplained.com.
5. T. McKee și JR McKee (2003). Biochimie, ediția a III-a. Boston: McGraw-Hill.
6. Enzime digestive. Recuperat de la sciencelearn.org.nz
7. M. Hernaís. Biocataliză aplicată la obținerea de medicamente și produse cu valoare adăugată ridicată. Capitolul VI Recuperat de la analesranf.com.
8. Enzimele din săpunurile de rufe. Recuperat de la argenbio.org