Hydrolaza

W Hydrolaza to grupa enzymów, które hydrolitycznie rozkładają substraty. Niektóre hydrolazy, na przykład amylaza rozszczepiająca skrobię, przyczyniają się do normalnego funkcjonowania organizmu ludzkiego. Inne hydrolazy biorą udział w rozwoju chorób i podobnie jak ureaza są wytwarzane przez bakterie.

Co to jest hydrolaza?

Hydrolazy to enzymy, które wykorzystują wodę do rozkładania substratów. Substrat przyczepia się do aktywnego centrum enzymu, gdzie interakcje między dwiema jednostkami powodują rozpad substratu na dwie części. W tym samym czasie cząsteczka wody (H2O) jest podzielona na pojedynczy atom wodoru (H) i grupę OH. Jedna część podłoża łączy się z pojedynczym atomem wodoru, podczas gdy grupa OH przyczepia się do drugiej części podłoża. Produkt hydrolazy składa się zatem z dwóch nowych związków.

Hydrolazy działają na różnych podłożach; obejmują one estry, peptydy eterowe, glikozydy, wodorki kwasowe i wiązania C-C. Hydrolityczne rozszczepienie przez hydrolazy jest odwracalne, tj. Odwracalne. W klasyfikacji WE reprezentują grupę 3, która obejmuje kilka podgrup. Podgrupy obejmują na przykład lipazę, która rozkłada tłuszcz i laktazy, która rozkłada cukier mleczny (laktozę). Brak laktazy prowadzi do nietolerancji cukru mlecznego, co może przekładać się na dolegliwości żołądkowo-jelitowe podczas spożywania mleka.

Funkcja, efekt i zadania

Hydrolazy są liczne w organizmie człowieka. Amylaza jest również jedną z hydrolaz. Amylaza znajduje się w ślinie i jest odpowiedzialna za rozkład skrobi i innych polisacharydów. Polisacharydy to liczne cukry zbudowane z łańcuchów węglowodanów.

Amylaza hydrolitycznie dzieli te łańcuchy i rozbija je na mniejsze jednostki. Stwarza to słodki smak, który ludzie mogą poczuć podczas żucia chleba i innych produktów bogatych w skrobię. Przetwarzanie polisacharydów przez amylazę jest pierwszym etapem biochemicznego trawienia - po mechanicznym zgnieceniu pokarmu przez zęby podczas żucia.

Kinureninaza występuje we wszystkich typach tkanek i rozszczepia alaninę. Etapu tego wymaga zarówno synteza kwasu nikotynowego, jak i rozkład tryptofanu. Tryptofan jest niezbędnym aminokwasem biorącym udział w syntezie serotoniny. Serotonina jest ważnym neuroprzekaźnikiem (substancją przekaźnikową). Rozkład tryptofanu jest również etapem pośrednim w syntezie innych substancji, na przykład dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NAD).

NAD to koenzym, który uczestniczy w wielu funkcjach biologicznych. Przykładowo wspomaga pracę dehydrogenaz i wchodzi w skład łańcucha oddechowego. Kynureninaza nie tylko przyczynia się do rozpadu tryptofanu, ale także do syntezy kwasu nikotynowego. Kwas nikotynowy lub niacyna to witamina wchodząca w skład kompleksu B.

Edukacja, występowanie, właściwości i optymalne wartości

Organizm ludzki tworzy hydrolazy tam, gdzie są używane. Na przykład amylaza zawarta w ślinie jest wytwarzana w gruczole ślinowym, podczas gdy trzustka wytwarza amylazę trzustkową. Jak wszystkie enzymy, hydrolazy mogą działać tylko w określonych warunkach. Przede wszystkim duże znaczenie mają dla nich pH środowiska i temperatura.

Na przykład amylaza może istnieć tylko przy pH 3,5-9. Jeśli środowisko odbiega od tego zakresu, enzym ulega denaturacji. Kwas żołądkowy na pusty żołądek ma wartość pH 1–1,5 i dlatego jest zbyt kwaśny dla amylazy. Kwas żołądkowy powoduje denaturację struktury białka poprzez zrywanie wiązań molekularnych. Enzym traci swój kształt i staje się nieaktywny. Dlatego trzustka musi również syntetyzować amylazę i dodawać ją do miazgi na późniejszym etapie trawienia.

Optymalna temperatura dla amylazy wynosi 45 ° C; W tej temperaturze amylaza działa najszybciej, czyli przetwarza największą ilość substratu. Amylaza może również działać poza tym optimum - ale tempo metabolizmu jest nieco niższe. Zbyt wysokie temperatury również powodują denaturację enzymu i czynią go bezużytecznym lub rozkładają białko na poszczególne aminokwasy.

Choroby i zaburzenia

Niektóre hydrolazy mogą pomóc w diagnozowaniu chorób. Na przykład lekarze mogą wykorzystywać poziomy amylazy w jajnikach i płucach do diagnozowania pewnych postaci raka. Stężenie amalityczne jest zauważalne w raku w tych narządach i dlatego może wskazywać na obecność lub rozprzestrzenianie się nowotworów.

Mutacja w genie KYNU prowadzi do niedoboru kynureninazy. Enzym bierze udział w różnych procesach biochemicznych. Jeśli w organizmie jest za mało kynureninazy, komórki nie mogą jak zwykle syntetyzować witaminy B3 (zwanej również kwasem nikotynowym lub niacyną) i dochodzi do hipowitaminozy. Objawy niedoboru witaminy B3 obejmują zapalenie skóry i zapalenie błony śluzowej jamy ustnej, żołądka i jelit. Ponadto może wystąpić biegunka, depresja, utrata apetytu, trudności z koncentracją, zaburzenia snu i drażliwość. Niedobór może również wywołać chorobę pelagry.

Nie tylko organizm ludzki tworzy hydrolazy. Patogeny, takie jak bakterie, również mogą wytwarzać enzymy z tej grupy. Enzym, który może nawet zaszkodzić ludziom, nazywa się ureazą i rozkłada mocznik na amoniak i dwutlenek węgla. Amoniak pomaga bakteriom wytrzymać działanie kwasu żołądkowego. W efekcie mogą infekować układ pokarmowy i wywoływać szereg dolegliwości. Do tej grupy patogenów należy bakteria Helicobacter pylori. Helicobacter pylori wyzwala nieżyt żołądka typu B, może odpowiadać za wrzody żołądka i dwunastnicy, aw przypadku przewlekłego zakażenia wywoływać raka żołądka.