A biológiai szerepe a hidrolízis a szervezet létfontosságú folyamatait - Research Library
A biológiai szerepe a hidrolízis a szervezet létfontosságú folyamatait. ATP.
Hidrolízis (. Görög hydor víz + lízis bomlik) - bomlás áthaladó anyag a kötelező részvétel és folyó víz alatt a rendszer:
AB + H-OH → AH + BOH
hidrolízis reakció alávetni a különböző anyagok. Tehát az emésztés során makromolekuláris anyagokat (fehérjék, zsírok, poliszacharidok, stb) enzimes hidrolízist, így kis molekulatömegű vegyületek (rendre, aminosavak, zsírsavak és glicerin, glükóz, stb).
E folyamat nélkül nem lenne lehetséges az élelmiszer-felszívódás, mint szar a bélben csak viszonylag kis molekulák. Például, az emésztést a poliszacharidok és diszacharidok csak akkor lehetséges, miután a teljes hidrolízis monoszacharidok az enzimek által. Hasonlóképpen, fehérjéket és lipideket hidrolizáljuk anyagokat, amelyek csak ezután lehet felszívódik. Tekintsük a bázikus hidrolízis reakcióban előforduló a szervezetben.
Proteinek hidrolízisével. Fehérje anyagok teszik ki egy hatalmas osztálya szerves, azaz a szén, nevezetesen széntartalmú nitrogénvegyületek, elkerülhetetlenül típusairól a szervezetben. A szerepe a szervezet fehérjéi hatalmas. Anélkül, hogy a fehérjék vagy azok összetevői - aminosavak - nem érhető el reprodukciója a fő szerkezeti elemeinek a szervek és szövetek, valamint a kialakulását számos fontos anyagok, például enzimek és hormonok. élelmiszer-fehérjék, mielőtt felhasználnák, hogy össze egy testszövet, a korábban hasított. Organizmus ellátására használják nem élelmiszer fehérje, és annak szerkezeti elemei - aminosavak és lehet részben egyszerű peptidek, amelyeket azután szintetizált specifikus sejtek a faj organizmus fehérjeszerű anyag.
Minden típusú szervezet minden szerve és minden szövete tartalmaz jellegzetes fehérjéket, és az emésztés az idegen fehérjék, különösen az élelmiszert szervezet megfosztott fajspecificitást. Mielőtt internalizált fehérjék kell bővíteni, hogy egy közömbös anyag. Protein bontás egyszerűbb anyagok hiányzik fajspecifitásuk képes vegyület felszívódik a véráramba a bélfalon keresztül, elvégzett az emésztő szervek az emberek és állatok egymást követő hidrolízis hatására több enzim.
A szájban fehérjék nem mennek keresztül semmilyen változást, mivel a készítmény a nyál ehhez szükséges nem proteolitikus enzimek. A fehérjék emésztését a gyomorban kezdődik.
A gyomor-bél traktus élelmiszer fehérjék bonthatók aminosavak részvételével az emésztő proteolitikus enzimek - peptidogidrolaz. Ez a csoport az enzimek, amelyek különböznek egymástól szubsztrátum-specifitás: Ezen enzimek mindegyike előnyösen (azaz a legmagasabb arány) hidrolizál peptidkötésekkel (1. ábra) által képzett bizonyos aminosavak. Az együttes hatása az összes emésztési peptidogidrolaz élelmiszer fehérjék teljes bonthatók aminosavak. Ezen a módon a szervezet megkapja a monomerek a szintézis a saját fehérjék.
A gyomor emésztést (.. Ie hidrolitikus hasítással) történik az intézkedés alapján a proteolitikus enzim pepszin; jelentős szerepet ebben a folyamatban a sósav, ami miatt a gyomornedv alacsony pH-n (1-2). Az intézkedés alapján ez a sav által szekretált vezető sejtek a gyomor mirigyek pepszinogén fehérje alakul át pepszin. HCl katalizálja ezt a folyamatot, amelyben az lehasad, és az aktív centrum az enzim. Sam pepsin katalizálja a folyamatot kialakulása, azaz a. E. Van egy autokatalizátor.
A pepszin hidrolizálja peptidkötések, távol a végén a peptidlánc (ezért nevezzük endopeptidáz pepszin). Ahol fehérjék bomlanak polipeptidek, szabad aminosavak gyakorlatilag nem képződik.
Fehérjék emésztését befejeződött a vékonybél felső hatására hasnyálmirigy enzimek és az intesztinális sejtek. Ezek a sejtek termelnek több proenzim (tripszinogén, kimotripszinogén, prokarbopeptidazy A és B proelastaza). Képződése után a katalitikus aktív helyén a proenzim molekularészek és hasítása ezen fehérjék alakítjuk rendre enzimek: tripszin, kimotripszin, Karbopeptidazy A és B és az elasztáz.
Tripszin, kimotripszin és elasztáz - endopeptidáz - hidrolizált kommunikáció, közelebb fekszik a közepén a polipeptid-lánc. Termékek tetteik elsősorban peptidek, hanem alakított aminosavak számát.
Karbopeptidazy - exopeptidázokkal. Hidroiizálnak képződött peptidkötés között terminális aminosavmaradék. Egy Karbopeptidaza hasítja túlnyomórészt terminális aminosavak hidrofób csoport, és a karboxipeptidáz-B - arginin és lizin aminosavak.
Az utolsó szakaszban a emésztés megy végbe részvételével enzimek által szintetizált bél sejtek - aminopeptidáz és dipeptidáz. Az első terminális aminosavat lehasítjuk a peptidet, az utóbbi hidrolizált dipeptidek.
Így, emésztést élelmiszer fehérjék - amelyek, hidrolízis reakciósor enzimek katalizálják a következő.
Ezt a folyamatot enzim katalizálja argináz, a fordított folyamat - a szintézis ornitin argininből (Krebs-Henseleit-ciklus).
élelmiszer szénhidrát az emésztőrendszerben bonthatók monomerek hatására glikozidázok - enzimek, amelyek katalizálják az glikozidos kötések (2. ábra) a poliszacharidok.
Emésztés kezdődik a szájban: az enzimet a nyálban amiláz (# 945;
1.4 - glikozidáz), hogy osztja # 945;
1,4 glikozidos kötések. Mivel az étel a szájüregben hosszú lakik, a keményítőt csak részlegesen emésztjük. De a fő helyet a keményítő pervarivaniya a vékonybélben, ami része egy amiláz a hasnyál. Az amiláz nem hidrolizál glikozidos kötéseket diszacharidok, így a vágott akció kishechoy amiláz egy diszacharid maltóz.
Ezekből a glükóz maradékokat a molekulában, amelyek össze vannak kötve a keményítő 1,6-glikozidos kötés képződik diszacharid izomaltóz. Továbbá, az élelmiszer szervezet megkapja a diszacharidok szacharóz és laktóz (3. ábra), hogy a specifikus glikozidázok hidrolizált - maltáz, izomaltáz, laktáz és szukráz rendre.
Termékek teljes hidrolízisét szénhidrát - glükóz, galaktóz és fruktóz - a bél sejtek belépnek a vérkeringésbe.
Zsírok hidrolízisét 12-duodenumban kap epe és a hasnyál, szükséges zsírok emésztését. A hasnyál tartalmaz lipáz enzim, amely katalizálja a hidrolízist az észter kötések triacilglicerolok. Mivel a zsírok vizes közegben oldhatatlan, de oldódik zsírok lipáz, a hidrolízis zajlik csak a felület szakasza ezen fázisok, és következésképpen, a mértéke az emésztés függ a terület a felületre.
Ennek része a epe tartalmaz konjugált epesavak (5. ábra) - glikokólsav és taurokólsav. Ezek a savak rendelkeznek amfifil tulajdonságokkal. A határfelületen az olaj-víz azok irányítása olyan, hogy a hidrofób ciklikus része merítjük olaj és egy hidrofil oldalláncot - a vizes fázisban. Az eredmény egy stabil emulzió.
Az intézkedés alapján a lipáz jön zsírok hidrolízisét, amelyekben a zsírsavak lehasítják a triacil-glicerin, egyik a másik után, az első a # 945; szénatom, akkor - a # 946 szénatom (6. ábra).
Során képződött emésztését anyag monomerek lépnek reakciók sorozata. Sok közülük, akkor oxidálódik és felszabaduló energia az oxidáció folyamán szintézisére alkalmazott ATP ADP - a hálózati tárolási eljárást az élő szervezetben. Ez az energia szükséges a növekedéshez és a normális működését a szervezetben. Man kapja, mint köszönhető, hogy a többlépéses folyamat oxidációs élelmiszer - fehérjék, zsírok és szénhidrátok, valamint amiatt, hogy néhány hidrolízise az észterek, amidok, peptidek és glikozidoa. Azonban a fő energiaforrás többféle biológiai folyamatok - fehérjebioszintézist, ion ingyenes szállítás, az izomösszehúzódás, az idegsejtek elektromos aktivitását - az adenozin-trifoszfát (ATP).
ATP (adenozin-trifoszfát) tartozik a bioszervetlen vegyületek, mivel a szerves része áll - adenozin és a szervetlen rész - csatlakozik a láncot a három vagy foszfátcsoport. A pH-³ 7,0 ATP létezik az ATP 4- anion. mivel minden foszfát-csoportok, ahol a hidrogén-index értéke ionizált.
ATP hidrolízis alakjában rögzítjük a sav-bázis egyensúly ::
4- ATP + H2O Û 3- ADP + HPO4 2- + H +
DGO = -30,5 kJ / mol,
ahol ADP 3- - adenozidifosfata anion.
Mint látható, a hidrolízis kiegészítő Gibbs energiaveszteség
(DGO = -30,5 kJ / mol). A hidrolízis megy tovább képezve adenozin-monofoszfát (AMP), és végül, hogy az adenozin.
A felszabadulás jelentős energia hidrolízis adott okot, hogy vezessenek be egy speciális kifejezés anyagok Szerves - makroenergeticheskie. ATP molekula tartalmaz két nagy energiájú (makroenergeticheskie) kapcsolat (7. ábra).
A kémiai képlet, azokat hagyományosan jelölt jelek
(Tilde). Az ADP-molekula csak egy nagy energiájú kémiai kötés; az ATP szintézis foszforilációval okilitelnogo hozzá egy másik, azaz a szubsztrát oxidációs energia átalakul kémiai energia molekula ATP.
A felszabaduló energia a hidrolízis során reakciókat a különböző anyagok, általában kicsi. Ha ez meghaladja a 30 kJ / mól, a hidrolizálható kötés nevezzük nagy energiájú. ATP hidrolízis energia helyétől függően a sejtben változhat 40-60 kJ / mól. Átlagban, úgy tekintik, hogy egyenlő a 50 kJ / mól.
A 2. táblázat mutatja az értékeket a standard Gibbs energiája hidrolízisével bizonyos szerves foszfátok.
2. táblázat: A szabványos Gibbs energiája hidrolízis bioszervetlen vegyületek
Az adatok az alábbi táblázatban látható. Hidrolízise foszfátok önmagában vezet a kibocsátás egy kissé nagyobb energiát, mint az ATP hidrolízis, a másik - a kisebb.
A fő útvonal az ATP szintézis ADP - oxidatív foszforiláció. Így az ADP foszforilezve szervetlen foszfát.:
ADP + H3PO4 + energia → ATP + H2O
Reakció magában energia átviteléhez a hidrogén csökkentett koenzimek oxigén. Amikor ez a transzfer megszabadítjuk nagy részét az oxidációs energia. Energia Víz szintézise gáznemű H2 és az O2 230 kJ / mól. Közel azonos mennyiségű kapunk, ha hidrogént alkalmazunk. Része a szerves vegyületek. Energia tengelykapcsoló és hidrogén transzfer reakciók ATP szintézis történik részvételével mitokondriális membránhoz, és H + -ATP-szintáz.
Egy másik módja annak, hogy az ATP-szintézis ADP - szubsztrát foszforiláció. Ebben az esetben a kapcsolási mechanizmus nem igényli a részvételt a membránok.
A lényege a hidrolízis átvinni foszfát csoportokat a vegyületek, amelyek a hidrolízis még több energiát, mint az ATP, a foszforilezett vegyületek, generál kevesebb szabad energia a hidrolízis, mint az ATP.
Következésképpen, ATP sejtjeiben funkcionáló mint közbenső terméket, az energia szállítására és konjugálására reakciókat kísérik felszabadulását és energiafogyasztás.
Való hasítás után a komplex szerves vegyületek, mint például a glükóz oxidációja - tüzelőanyag-cella, a nagy mennyiségű energia szabadul fel a sejtekben. Egy jelentős része a tárolás révén párzási szintézise ATP és az ADP és szervetlen foszfát (ábra8). A segítséget egy specifikus enzim - foszfotranszferáz - foszfát csoportot szerves foszforvegyületek R1 - foszfát magasabb, mint az ATP, energia adódik át a ADP. Ez ahhoz vezet, hogy az ATP képződése:
R1-foszfát + ADP ATP ® R1H +
8. ábra: sematikus Gibbs energia-átalakító a cellában
ATP, viszont az intézkedés alapján másik enzim átviszi a terminális foszfát csoportot a molekulában szerves vegyületek, amely kevesebb energia, mint az ATP, így garnering energiát bennük. Ha az újonnan keletkezett ADP:
R2H + ATP ® R2-foszfát + ADP
ahol az R1-foszfát - szerves foszforvegyület nagyobb energiával rendelkezik, mint az ATP; R2-foszfát - szerves foszforvegyület alacsonyabb energiatartalmú, mint az ADP.
ATP hidrolízis energiát, viszont arra használják, hogy a különböző endergonic folyamatok. Reakció ADP foszforiláció és a későbbi használat ATP, mint energiaforrás képez egy ciklusos folyamat:
Energia oxidálható anyagok