Központi Tudományos Könyvtár - a hidrolízis biológiai szerepe a létfontosságú folyamatokban
Esettanulmány a témában:
A hidrolízis biológiai szerepe a szervezet létfontosságú aktivitásának folyamatában
Befejezett: Golovenko A.O.
Tanár: Rusnyak Yu.I professzor professzor
A hidrolízis biológiai szerepe a szervezet létfontosságú aktivitásának folyamatában. ATP.
Hidrolízis (görög hidrogénvíz + lízis bomlás) - anyagok bomlása,
A víz kötelező részvételének és a rendszer szerinti eljárásnak való megfelelés:
AB + H-OH> AH + BOH
A hidrolízis reakciók különböző anyagokon mennek keresztül. Tehát be
emésztési folyamat nagy molekuláris anyagok (fehérjék, zsírok, poliszacharidok)
és mások) enzimatikus hidrolízisnek vetették alá
alacsony molekulatömegű vegyületek (aminosavak, zsírsavak és
glicerin, glükóz stb.).
E folyamat nélkül az élelmiszerek asszimilációja nem lehetséges, mivel
Csak viszonylag kisméretű molekulák szívhatók be a belekben.
Így például poliszacharidok és diszacharidok asszimilációja válik lehetővé
csak az enzimek monoszacharidok általi teljes hidrolízisét követően. Ugyanígy
a fehérjék és a lipidek csak olyan anyagokat hidrolizálnak, amelyek csak akkor képesek
asszimilálódtak. Tekintsük a fő hidrolízisreakciókat, amelyek a
A fehérjék hidrolízise. A fehérjék hatalmas osztályt alkotnak
szerves, azaz széntartalmú, nevezetesen széntartalmú nitrogén
minden egyes szervezetben elkerülhetetlenül találkozik. A fehérjék szerepe a
a test hatalmas. Fehérje vagy alkotóeleme nélkül - aminosavak - nem
Alapvető szerkezeti elemek sokszorosítása biztosítható
szervek és szövetek, valamint számos fontos anyag képződése,
például enzimeket és hormonokat. Az élelmiszerek fehérjeinek használata
a testszövetek felépítéséhez, előredakált. a test
Nem az élelmiszer-fehérje, amelyet élelmiszerekhez használnak, hanem szerkezeti elemei -
aminosavakat, és talán részben a legegyszerűbb peptideket, amelyek közül azután a
a sejteket specifikusan szintetizálják az ilyen típusú testproteinhez
Minden testtípus, minden egyes szerv és minden szövet tartalmaz saját jellegzetességét
fehérjék, és amikor idegen élelmiszer-fehérjéket emésztünk, a szervezet elsősorban megfoszt
specifikus sajátosságukról. Mielőtt megemésztett fehérjéknek kell lenniük
közömbös anyagba bomlanak. Fehérjeanyagok bomlása többé
egyszerű, nem tartalmaz a vegyület specifikus specifitását, amely képes felszívódni
vér a bél falain keresztül, az emésztőszervekbe kerül
humán és állati eredetű szekvenciákkal végzett szekvenciális hidrolízis során
A szájüregben a fehérjéket nem befolyásolja semmiféle változás, mivel
a proteolitikus enzimekhez szükséges nyál összetétele nem szerepel.
A fehérjék emésztése a gyomorban kezdődik.
A gasztrointesztinális traktusban az élelmiszer-fehérjék aminosavakba bomlanak
emésztési proteolitikus enzimek - peptidhidroláz bevonásával.
Az enzimek ezen csoportja különbözik a szubsztrát-specifikusságtól: mindegyik
ezek az enzimek előnyösen (azaz a legmagasabb arányban) hidrolizálódnak
peptidkötéseket (1. ábra), amelyet bizonyos aminosavak alkotnak. A
Az összes emésztő fehérje peptidil-hidroláz fehérje kombinált hatásának eredménye
az élelmiszer teljesen lebomlik aminosavakra. Ily módon a szervezet megkapja
monomerek az intrinsic fehérjék szintéziséhez.
A gyomorban emésztés (azaz hidrolitikus hasítás)
előfordul egy pepszin proteolitikus enzim hatásával; lényeges
a szerepe ebben a folyamatban játszik sósav, ami miatt a gyomornedv
alacsony pH értékkel (1-2) rendelkezik. Ennek a savnak a hatása alatt szabadul fel
a gyomormirigyek fő sejtjei a pepszinogén fehérje pepszinré alakulnak.
A HCl katalizálja ezt a folyamatot, amely alatt a molekula egy része fel van osztva és
az enzim aktív centruma alakul ki. A pepszin maga katalizálja a sajátját
azaz autokatalizátor.
A pepszin hidrolizálja a peptidből eltávolított peptidkötéseket
láncok (ezért a pepszin endopeptidázoknak nevezzük). Így a fehérjék felbomlanak
a polipeptideken a szabad aminosavak gyakorlatilag nem képződnek.
A fehérjék emésztése befejeződik a vékonybél felső részén
a hasnyálmirigy és a bélsejt enzimjeinek hatására. Ezek a sejtek
számos proenzimet (tripszinogént, kimotripszinogént,
prokaropeptidazin A és B, proelasztáz). Katalitikus képződés után
az aktív hely proenzimjei és a molekulák egy részének hasítása, ezek a fehérjék
enzimekké alakulnak át: Trypsin, Chymotrypsin,
A és B karbopeptidázok és az elasztáz.
Trypsin, kimotripszin és elasztáz - endopeptidázok - hidrolizálja a kötéseket,
a polipeptidlánc közepén fekszik. A tevékenységük termékei
főleg peptidek, de számos aminosav képződik.
Carbopeptidáz - exopeptidáz. Hidrolizálják a peptidkötést,
amelyet a terminális aminosavmaradék képez. Carbopeptidáz A hasít
túlnyomórészt terminális aminosavak hidrofób csoporttal, és
karboxipeptidáz B - a lizin és az arginin maradékai.
Az emésztés utolsó fázisa az enzimek,
a bélsejtek - aminopeptidázok és dipeptidázok szintetizálják. Az első
A terminális aminosavak a peptidekből hasadódnak, a második hidrolizálja a dipeptideket.
Így az élelmiszer-fehérjék emésztése a lényeg, konzisztencia
hidrolízis reakciókat, amelyeket számos enzim katalizál.
A hidrolízis a karbamidszintézis alapja is, az egyenlet szerint haladva:
Ezt a folyamatot az argináz enzim katalizálja, és
A fordított eljárás az arginin ornitinből történő előállítása (a Krebs-Hanselayt ciklus).
Az emésztőrendszerben lévő élelmiszerek szénhidrátjai hatással vannak a monomerekre
glikozidázok - enzimek, amelyek katalizálja a glikozidkötések hidrolízisét (2.
Az emésztés már a szájüregben kezdődik: a nyál enzimet tartalmaz
1,4-glikozidáz), hasadás?
1,4 glikozid kötések.
Mivel a szájüregi táplálék nem tart sokáig, itt a keményítő
csak részben emésztjük. A keményítő emésztés fő helyszíne
vékonybélként szolgál, ahol az amiláz belekerül a hasnyálmirigy összetételébe
mirigy. Az amiláz nem hidrolizálja a glikozid kötést diszacharidokban, így
Az intestinalis amiláz hatásának fő terméke a maltóz diszacharid.
Azokból a glükózmaradékokból, amelyek a keményítő molekulájában 1,6-
glikozid kötést hoz létre, izomaltóz-diszacharidot képez. Továbbá, az élelmiszerekkel együtt
a szervezet szacharóz és laktóz diszacharidjait kapja (3
specifikus glikozidázokkal hidrolizálva - maltáz, izomaltáz,
laktáz és szacharóz.
Termékek teljes szénhidrátok hidrolízise - glükóz, galaktóz és fruktóz -
a bélsejtekbe belép a vérbe.
A zsírok hidrolízise A 12 colonban jön az epe és a hasnyálmirigy
zsírok, amelyek a zsírok emésztéséhez szükségesek. A hasnyálmirigyben
Az észterkötés hidrolízisét katalizáló lipáz enzim
triglicerid. Mivel a zsírok nem oldódnak vizes közegben, lipáz
zsírokban oldhatatlan, a hidrolízis csak ezek felületén fordul elő
fázisok, következésképpen az emésztés mértéke ennek a területnek a függvénye
Az epe összetétele konjugált epesavakat tartalmaz (5.
glikokolikus és taurokolikus. Ezek a savak amfifil tulajdonságokkal rendelkeznek.
A zsírok-vízfelületen olyan módon vannak orientálva, hogy
A hidrofób ciklikus molekularészt a zsírba és a hidrofilbe merítjük
oldalláncot - a vizes fázisba. Ennek eredményeképpen stabil emulzió képződik.
A lipáz hatására a zsírok hidrolízise, amely alatt zsíros
a savak a triacilglicerinnek egymás után le vannak osztva, először a -
akkor az a-szénatomos atomból (6. ábra)
Az élelmiszer-emésztési folyamat során keletkező anyagok - monomerek
egy sor reakcióban. Sokan oxidálják, és az energia felszabadul
Ezt az oxidációt használják az ATP szintézisének az ADP-ből - a fő folyamat
az élő szervezetekben az energia felhalmozódása. Ez az energia szükséges
a szervezet növekedését és normális működését. Egy személy a
az élelmiszer-fehérjék, zsírok és szénhidrátok oxidációs folyamatának többlépcsős folyamata,
és bizonyos észterek, amidok, peptidek és hidrokloridok hidrolízise miatt
glikozidoa. Azonban a legfontosabb energiaforrás sok biológiai
folyamatok - fehérje bioszintézis, ionszállítás, izomösszehúzódás,
idegsejtek elektromos aktivitása - az adenozin-trifoszfát (ATP).
Az ATP (adenozin-trifoszforsav) a szerves bio szerves vegyülethez tartozik
vegyületek, mivel szerves részből áll - adenozin és
szervetlen rész - három lánchoz kötött foszfátcsoport. PH = 7,0
ATP létezik, mint az anion ATP 4-. mivel az összes foszfátcsoport ebben az esetben
a hidrogénindex értéke ionizált.
Az ATP hidrolízisét sav-bázis egyensúlyi formában jegyezzük fel:
ATP 4- + H20 (ADP 3- + HF04 2- + H +
(G0 = -30,5 kJ / mol,
ahol az ADP3 az adenozid-foszfát anionja.
Amint látható, a hidrolízis a Gibbs energia csökkenésével jár
((Go = -30,5 kJ / mol) A hidrolízis megy tovább és tovább, amíg kialakul
adenozin-monofoszfátot (AMP) és végül adenozint.
A hidrolízis során a jelentős energiafelszabadulás megalapozta a bevezetést
egy speciális kifejezés a szerves foszforos anyagok esetében - makro-energetikus.
Az ATP molekula két nagy energiájú (makroenergetikus) kötést tartalmaz
A kémiai képletben hagyományosan a megjelölés jelöli őket
ADP molekula csak egy nagy energiájú kötés; a szintézis eredményeként
Az ATP-t oxidatív foszforilációval még egy újabb, azaz energia
a szubsztrátum oxidációja a molekulák kémiai kötéseinek energiájává alakul át
Általában a különböző anyagok hidrolízis reakciói során felszabadított energia
nem nagy. Ha meghaladja a 30 kJ / mol értéket, akkor a hidrolizálható kötést nevezik
nagy energiájú. Az ATP hidrolízisének energiája a lokalizáció függvényében
a sejtben 40 és 60 kJ / mol között változhat. Átlagosan figyelembe vettük
50 kJ / mol.
A 2. táblázat a standard Gibbs hidrolízis energia értékeit mutatja be
egyes szerves foszfátok.
2. táblázat: Szabványos Gibbs energiák a szerves szerves hidrolízishez
| Kapcsolat | (Go, kJ / mol |
A táblázat adatai láthatók. Egyes foszfátok hidrolízisét eredményezi
kicsit több energiát szabadít fel, mint az ATP hidrolízise, mások -
Az ATP ADP-ből történő szintézisének fő módja az oxidatív foszforiláció. a
ez ADP foszforilálódik szervetlen foszfáttal:
ADP + H3PO4 + Energia> ATP + H2O
A reakciót erőteljesen összekapcsoljuk a hidrogénnel való átvitelével
csökkenti a koenzimeket az oxigénhez. Ez az átadás felszabadul
az energia nagy része oxidálható. A víz szintézisének energiája a gáz halmazállapotú H2-ből
és O2 értéke 230 kJ / mol. Gyakorlatilag ugyanazt kapjuk, ha
hidrogént használunk. Tartalmazza a szerves vegyületek összetételét.
A hidrogén szállítási reakciók és az ATP szintézis energiacsatlakozása
a mitokondriális membrán és a H + -ATP szintetáz részvételével fordul elő.
Az ATP ADP-ből történő szintézisének másik módja a szubsztrátfoszforiláció. Ebben
Az interfészmechanizmus nem igényli a membránok részvételét.
A hidrolízis lényege a foszfátcsoportok transzferálása
olyan vegyületek, amelyek a hidrolízis során több energiát bocsátanak ki, mint az ATP
foszforilált vegyületek, amelyek kevesebb szabad energiát szabadítanak fel
hidrolízis, mint az ATP.
Következésképpen az ATP a sejtekben intermedierként működik,
Az energiát átadó és konjugáló reakciók, a felszabadulás és a
A komplex szerves vegyületek feldarabolásakor, például,
a glükózsejtes üzemanyag oxidációja nagy
energiamennyiség. Ennek jelentős része a konjugátum miatt tárolódik
ATP és ADP szintézise és szervetlen foszfát (8. Részvételével
specifikus enzim - foszfotranszferáz - foszfátcsoport
az R1 szerves foszfor-vegyület egy foszfát, amely magasabb, mint az ATP,
energia, átkerül az ADP-en keresztül. Ez ATP kialakulásához vezet:
R1-foszfát + ADP (R1H + ATP
Az ATP viszont egy másik enzim transzport hatására
végső foszfátcsoport egy kisebb molekulájú szerves vegyület molekulánként
energiát, mint az ATP, ezáltal energiát tárolva bennük. Ugyanakkor,
R2H + ATP (R2-foszfát + ADP,
ahol az R1 - foszfát egy szerves foszforvegyület, amelynek energiája nagyobb, mint a
ATP; R2-foszfát egy szerves foszforvegyület, amelynek energiája alacsonyabb, mint a
Az ATP hidrolízisének energiáját viszont biztosítani kell
különböző endergonos folyamatok. Az ADP és a foszforiláció reakciója
az ATP energiaforrás formájában történő későbbi felhasználása
Oxidálható anyagok energiája
A vizsgált példák a hidrolízis óriási szerepét bizonyítják
életfolyamatok: a táplálkozási folyamatokon alapul
és az izolálás, a homeosztázis fenntartása (a környezet állandósága) és az újraelosztás
Használt irodalomjegyzék:
1. Nikolaev A. Ya: Biológiai kémia - M. OOO "Medical
2. Glinka, NL Általános kémia. Izd.19 th. "Chemistry", 1977.
3. Stepanenko BN A szerves kémia tanfolyamai. 3. kiadás. M .:
Középiskola, 1979
4. Nagy orvosi endiklopediya. M .: A szovjet enciklopédia,
5. Általános kémia. Biofizikai kémia. Biogén elemek kémia. M .: