Instructor: Asistent universitar Rusnyak YI
Rolul biologic al hidroliză în procesele vitale ale organismului. ATP.
Hidroliza (. Hydor apă greacă + liză descompunere) - descompunere a materialului care trece cu participarea obligatorie și apa care curge în cadrul schemei:
AB + H-OH → AH + BOH
reacția de hidroliză sunt supuse o varietate de substanțe. Deci, în timpul digestiei substanțe macromoleculare (proteine, lipide, polizaharide, etc.) sunt supuse hidrolizei enzimatice pentru a forma compuși cu greutate moleculară mică (respectiv, aminoacizi, acizi grași și glicerină, glucoză, etc.).
Fără acest proces nu ar fi posibilă absorbția de alimente, cum aspirat in intestin poate doar molecule relativ mici. De exemplu, digestia de polizaharide și dizaharide devine posibilă numai după hidroliza lor completă a monozaharidelor de enzime. In mod similar, proteinele și lipidele sunt hidrolizate la substanțe care numai atunci pot fi absorbite. Luați în considerare reacția de hidroliză de bază care apar în organism.
Hidroliza proteinelor. Substanțe proteice alcătuiesc o clasă mare de carbon organic, adică, compuși ai azotului și anume carbonice, în mod inevitabil, întâlnite în fiecare organism. Rolul proteinelor in organism este imens. Fără proteinele sau componentele acestora - aminoacizi - nu se poate realiza o reproducere a principalelor elemente structurale ale organelor și țesuturilor, precum și formarea unui număr de substanțe importante, cum ar fi enzime si hormoni. Proteinele produse alimentare înainte de a fi utilizate pentru a construi un corp de țesut, scindată anterior. Organism este folosit pentru a furniza nu proteina alimentară și elementele sale structurale - aminoacizi și peptide pot fi parțial simple, care sunt apoi sintetizate in celule specifice pentru speciile de substanță proteiformă organism.
Fiecare tip de organism, fiecare organ și fiecare țesut conține proteinele lor caracteristice și digestia proteinelor străine în special a organismului alimentar lipsit de specificitatea lor specii. Proteinele Înainte să fie internalizate trebuie extinsă la un material indiferent. Proteinele se descompune în substanțe mai simple, lipsite de specii de specificitate compus capabil absorbit în fluxul sanguin, prin peretele intestinal, realizat în organele digestive ale oamenilor și animalelor prin hidroliză succesivă prin acțiunea mai multor enzime.
In gura proteinele nu suferă nicio modificare, deoarece compoziția salivei necesare pentru aceasta nu sunt enzime proteolitice. Digestia proteinelor incepe in stomac.
În tractul gastrointestinal al proteinelor alimentare se descompun in aminoacizi cu participarea enzime proteolitice digestive - peptidogidrolaz. Acest grup de enzime care diferă în specificitatea de substrat: Fiecare dintre aceste enzime este preferabil (adică, cu cea mai mare rată) hidrolizează legăturile peptidice (Figura 1) formate de anumiți aminoacizi. Efectul combinat al tuturor proteinelor peptidogidrolaz alimentari digestive dezintegreze complet in aminoacizi. In acest fel organismul primeste monomerii pentru sinteza proteinelor proprii.
Digestia gastrică (.. Ie scindare hidrolitică) are loc sub acțiunea pepsinei enzimă proteolitică; un rol important în acest proces este acidul clorhidric, din cauza căreia sucul gastric este pH scăzut (1-2). Sub acțiunea acestui acid secretat de celulele principale ale proteinei glande gastrice Pepsinogen este convertit în pepsină. HCl catalizează acest proces, în care este clivat fragmentul și centrul activ al enzimei. Sam pepsinei catalizează procesul de formare a acesteia, adică. E. Este un autocatalyst.
Pepsina hidrolizează legăturile peptidice, la distanță de la capetele lanțului peptidic (de aici denumit pepsina endopeptidază). Proteinele se descompun în care polipeptide, aminoacizi liberi nu este practic format.
Digestia proteinelor este finalizată în intestinul subțire superior prin acțiunea enzimelor pancreatice si celulele intestinale. Aceste celule produc un număr de proenzime (trypsinogen, chimotripsonigen, prokarbopeptidazy A și B proelastaza). După formarea în situsul catalitic activ al fragmentelor proenzimei și scindarea acestor proteine sunt convertite respectiv enzime: tripsina, chimotripsina, Karbopeptidazy A și B și elastaza.
Tripsina, chimotripsina și elastaza - endopeptidazei - comunicare hidrolizată, situată mai aproape de mijlocul lanțului polipeptidic. Produsele de acțiunile lor sunt în primul rând peptide, dar, de asemenea, au format un număr de aminoacizi.
Karbopeptidazy - exopeptidaze. Ei hidrolizează legătura peptidică formată între restul aminoacidului terminal. Un scindează Karbopeptidaza predominant aminoacizi terminale cu un radical hidrofob și carboxipeptidază B - lizină și reziduuri de arginină.
Ultima etapă a digestiei are loc cu participarea enzimelor sintetizate de celulele intestinale - aminopeptidazei și dipeptidaza. Primii aminoacizi terminali sunt clivate din peptida, acesta din urmă este dipeptide hidrolizată.
Astfel, digestia proteinelor produse alimentare - sunt, secvența de hidroliză a reacțiilor de enzime catalizează următoarea.
Hidroliza - De asemenea, baza de uree care curge prin ecuația:
Acest proces este catalizată de enzima arginase, cu procesul invers - sinteza ornitinei din arginină (ciclul Krebs-Henseleit).
glucide alimentare în tractul digestiv se descompun în monomeri sub acțiunea glicozidazele - enzime care catalizează hidroliza legăturilor glicozidice (Figura 2) în polizaharide.
Digestia incepe in gura: saliva conține enzima amilază (α
1.4 - glucozidaza) α clivarea
1,4 glicozidice. Deoarece produsele alimentare în cavitatea bucală pentru temporizări lungi, amidonul este doar parțial digerate. Dar, locul principal al pervarivaniya amidonului este intestinul subțire, care vine ca parte a unei amilază de suc pancreatic. Amilază nu hidrolizează legături glicozidice în dizaharide, astfel încât acțiunea de capse kishechoy amilază este o maltoză dizaharidă.
Din aceste reziduuri de glucoză din moleculă care sunt conectate amidon 1,6-glicozidice legăturii dizaharid format izomaltoză. Mai mult, cu alimente corpul primește zaharoză și lactoză dizaharide (Figura 3), că glicozidazele specific hidrolizate - maltase, izomaltază, lactază și zaharazei respectiv.
Produse de hidroliză completă de carbohidrați - glucoză, galactoză și fructoză - prin intermediul celulelor intestinale intra în sânge.
Hidroliza grăsimilor în 12-duoden primește bilă și suc pancreatic, necesar pentru digestia grăsimilor. Sucul pancreatic conține enzima lipaza care catalizează hidroliza legăturilor esterice în triacilgliceroli. Deoarece grăsimile sunt insolubile în mediu apos, dar solubilă în lipazei grăsimi, hidroliza are loc numai la secția de suprafață a acestor faze și, în consecință, rata de digestie depinde de aria acestei suprafețe.
Ca parte a bilei conține acizi biliari conjugați (Figura 5) - glicocolic și taurocolic. Acești acizi au proprietăți amfifile. La interfața ulei-apă care sunt orientate astfel încât porțiunea ciclică hidrofobă este cufundat în ulei și o catenă laterală hidrofil - în faza apoasă. Rezultatul este o emulsie stabilă.
P
od se hidroliza lipază grăsimilor, în care acizii grași sunt clivate din Triglicerolul, unul după altul, mai întâi de la atomii α-carbon, apoi - prin atom β-carbon (Figura 6).
Formate în timpul digestiei monomerilor substanță alimentară vin într-o serie de reacții. În multe dintre ele, sunt oxidate și energia eliberată în timpul acestei oxidari folosit pentru sinteza ATP din ADP - principalul proces de stocare a energiei în organisme vii. este necesară pentru creșterea și funcționarea normală a organismului Această energie. Omul primește ca urmare a procesului de mai multe etape de oxidare a alimentelor - proteine, grăsimi și carbohidrați, precum și din cauza unor hidrolizei esteri, amide, peptide și glikozidoa. Cu toate acestea, sursa principală de energie pentru multe procese biologice - biosinteza proteinelor, transportul liber de ioni, contracția musculară, activitatea electrică celulelor nervoase - este adenozin trifosfat (ATP).
ATP (adenozin trifosfat) aparține compușilor Bioinorganic, deoarece partea organică constă din - porțiunea adenozin și anorganică - legat într-un lanț de trei grupări fosfat. la pH # 61619; 7.0 ATP există în anion ATP 4-. deoarece toate grupurile de fosfat, în care valoarea indicelui de hidrogen ionizat.
hidroliza ATP este înregistrată sub formă de echilibru acido-bazic ::
4- ATP + H2O # 61659; 3- ADP + HPO4 2- + H +
# 61508; G o = -30.5 kJ / mol,
unde ADP 3- - anion adenozidifosfata.
După cum se poate observa, hidroliza complementară Gibbs risipa de energie
( # 61508; G u = -30.5 kJ / mol). Hidroliza poate merge mai departe, pentru a forma adenozin monofosfat (AMP), și în final la adenozină.
Eliberarea de energie semnificativă prin hidroliză a dat un motiv pentru a introduce un termen special pentru substanțele organofosforici - makroenergeticheskie. molecula ATP cuprinde doua mare de energie (makroenergeticheskie) conexiune (Figura 7).
În formula chimică, acestea sunt marcate în mod tradițional cu semne
(Tilda). Molecula ADP doar o legătură mare de energie; sinteza de ATP prin okilitelnogo fosforilare a adăugat un alt, adică substratul energetic de oxidare este transformată în energie chimică molecula ATP.
Energia eliberată în timpul reacțiilor de hidroliză ale diferitelor substanțe, este de obicei mic. Dacă aceasta depășește 30 kJ / mol, legătura hidrolizabilă se numește de energie înaltă. ATP energie de hidroliză în funcție de localizarea în celula poate varia la 40 la 60 kJ / mol. În medie, se consideră a fi egală cu 50 kJ / mol.
Tabelul 2 prezintă valorile energiei standard, Gibbs de hidroliză a anumitor fosfați organici.
Tabelul 2: standard Energia Gibbs a compușilor Bioinorganic hidroliză