אנזימים הידרוליטיים: מאפיינים, סיווג, פונקציות - אנטומיה ופיזיולוגיה - 2025

אנזימי hydrolytic או hydrolases, הם מולקולות אשר תגובות הידרוליזה מזרז (הידרו = מים; המס = קרע), כלומר Catalyzing תגובה כימית בין מולקולת מי מולקולה אחרת.

הידרולאזים, כמו רוב האנזימים, הם חלבונים בטבעם, כלומר הם מורכבים משרשרת פוליפפטיד אחת או יותר או מחומצות אמיניות.

תרשים קלטת של אנזים הידרוליטי אלפא-אמילאז בלבלב אנושי. צולמה ונערכה מעבודה משלו. באמצעות Wikimedia Commons.

אנזימים קיימים כמעט בכל התגובות הביוכימיות באורגניזמים חיים. הם אחראים להאיץ תגובות אלה על ידי הפחתת רמת האנרגיה של התגובה.

לדוגמה, מרבית אנזימי העיכול הם הידרוליטיים. אלה אחראים להאיץ פירוק מולקולות מורכבות בבולוס.

הפירוק מביא לצורות פשוטות יותר שנספגות בקלות על ידי אורגניזמים. אנזימים ממלאים לא רק תפקודים חיוניים באורגניזמים אלא הם בעלי חשיבות רפואית וכלכלית.

מאפיינים

אנזימים הם בדרך כלל מולקולות חלבון גדולות עם פעילות מוסדרת. לכולם צורה תלת מימדית ספציפית. אלה עובדים בריכוזים נמוכים.

הם אינם משתנים במהלך התגובה, כך שניתן להחלים אותם ללא שינויים במבנה המולקולרי או החלבוני שלהם. הם יכולים לעבד מצעים במהירות משתנה שיכולה לערב אלפי מולקולות בדקה.

הם ספציפיים וניתנים להפלה ו / או מושפעים משינויים בטמפרטורה, בחומציות וברכזי המצע, בין היתר.

אנזימים הידרוליטיים הם מצדם הקבוצה הגדולה ביותר של אנזימים הידועים. ישנם יותר מ -200 הידרולזים המנתזים תגובות המפרקות קשרים של פחמן - חמצן, פחמן - חנקן, פחמן - פחמן, זרחן - חמצן (זרחן אנהידריד), ואפילו קשרי זרחן - חנקן.

מאפיינים חשובים אחרים של אנזימים הידרוליטיים הם ספציפיות המצע הרחבה שלהם וכי הם סטראוס-סלקטיביים.

מִיוּן

הסיווג של אנזימים הידרוליטיים מבוסס בעיקר על אופי הקשר ההידרוליסטי והמצע. המינוח הטקסונומי מכנה סוג זה של אנזימים הידרוליזים או אנזימים הידרוליטיים.

מצד שני, השמות הנפוצים של אנזימים מורכבים מהסיומת -אז, למשל כולינסטרז, אסטרזות ופרוטאזות.

לבסוף, על פי האיחוד הבינלאומי לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית, אנזימים מסווגים לפי מספרים הנקראים EC (Commission Enzym Commission).

ההידרולאזים שייכים לקבוצה 3 (EC3). אלה בתורם מחולקים לפי סוג הקשר שהם ממצקים את הידרוליזה. לדוגמה, אם אנזימים ממצריכים הידרוליזה amides ליניארית מספרם הוא EC3.5.1, ואם הם ממצה הידרוליזה פרוטאזות סרין המספר שלהם הוא EC3.4.16.21.

פונקציות בגוף האדם

כולינסטרז

Cholinesterase הוא אחד האנזימים הידרוליטיים החשובים ביותר. זה הידרוליזה אצטילכולין וממיר אותו לכולין וחומצה אצטית.

תגובה ספציפית זו פועלת לאחר העברת דחף העצבים, ועוצרת את פעולת מולקולות הנוירוטרנסמיטר (אצטילכולין).

אנזימי עיכול

אחת התגובות האנזימטיות הנחקרות ביותר היא זו של השפלת המזון באורגניזמים. ידוע שבמהלך העיכול אנזימי ליפאז אחראים על הידרוליזה של ליפידים ופרוטאזות גורמות לפירוק חלבונים לקבלת חומצות אמינו.

אנזימים הידרוליטיים אחראים לשבירה או לחלוקת מולקולות גדולות ולהמרתם לצורות פשוטות יותר. מולקולות אלה המתקבלות ישמשו בסינתזה, בהפרשת הפסולת או כמקורות פחמן להשגת אנרגיה.

מאפיין יוצא דופן של אנזימים הידרוליטיים של מערכת העיכול הוא שהם מחוץ לתאים וכי הם מתערבבים במזון כאשר הם עוברים דרך מערכת העיכול.

אנזימים אלו מיוצרים על ידי תאים הקווים את הקיבה, המעי ואיברים אחרים כמו הלבלב.

עיכול סלולרי

ליזוזומים הם הגיבורים העיקריים לעיכול התא. ישנם יותר מ 50 אנזימים הידרוליטיים ספציפיים הכלולים במבנים התאיים הללו.

אנזימים אלו ממלאים את הפונקציה של עיכול חומר אורגני מורכב, והופכים אותו למולקולות פשוטות יותר, למשל כמו: מונוסכרידים או חומצות אמינו.

יישומים

-תַעֲשִׂיָתִי

תרופות

ההתקדמות הטכנולוגית והמדעית של 20 השנים האחרונות הביאו לתגליות חשובות בתחום המולקולרי של מנגנוני הפעולה של תרכובות.

מבין שישה סוגים של אנזימים ידועים, ההידרוליטים הם הנפוצים ביותר (60%) בתהליכים הבי-קטליטיים של תעשיית התרופות.

ליפאזים הם אנזימים הידרוליטיים ההופכים טריאציל-גליצרול לגליצרול וחומצות שומן חופשיות. אנזימים אלו משמשים, בתעשיית התרופות, לפיתוח נביאים (תרופות אנטי דלקתיות) הפועלים כנגד מחלות ראומטואידיות, דלקת פרקים, כאבי גב תחתון וכו '.

ליפאזים אחרים משמשים לפיתוח תרכובות כמו סינטון כיראלי (אנטי פטרייתי) ולוטראפבן, שהיא תרופה המשמשת למניעת פרקים טרומבוטיים.

מזון

נכון לעכשיו, הידרולאזים הם אנזימים חיוניים בייצור מוצרי מזון שונים, בגלל היישומים המרובים שיש להם כמעט בכל התהליכים התעשייתיים כיום.

תחום עניין הקשור לשימוש באנזימים הידרוליטיים הוא סינתזה או ייצור של ביומסה ליגונוצלולוזית. לביומסה זו פוטנציאל גדול בענף להשיג דלקים ביולוגיים.

לעומת זאת, לפרוטאזות, לאנזימים המזרזים את ההידרוליזה של תרכובות פפטיד יש יישום גבוה בתעשיית המזון, במיוחד בהכנת הידרוליאטים של חלבון סויה.

הם משמשים גם לשיפור איכות הלחמים, בממתיקים, בהפחתת הטעמים המרים של מזונות שונים, אפילו כמכרז בשר.

התעשייה החקלאית משתמשת בפקטינזים. מדובר בקבוצת אנזימים המסוגלים לפרק חומצות מסועפות מאוד ופולימרים ניטרליים (קבוצות פקטין) הנמצאים בדפנות התא הצמחיות.

הפקטינזים הנפוצים ביותר ברמה החקלאית התעשייתית מגיעים מהמיקרואורגניזם הנקרא אספרגילוס ניגר ומשמשים לתסיסה בתרבויות שקועות ותסיסה של מצעים מוצקים.

הפקטינזים משמשים גם בייצור מיצי או מיצי פירות ומשמשים להפחתת עכירות או הבהרה ומשפרת את איכותם. הם גם משתמשים בהם לייצור ריבות וקטניות פרי.

מיני אספרגילוס ניגר של מיקרואורגניזמים המשמשים להשגת פקטינזים. צולם ונערך מתוך: Mogana Das Murtey ו- Patchamuthu Ramasamy, באמצעות Wikimedia Commons.

חומרי ניקוי

פרוטאזות עיכול ידועות כמי שמנקות בגדים מתחילת המאה שעברה. בסוף המאה הקודמת, רוב חומרי הניקוי הכילו אנזימי עיכול כמו אמילאזים וליפאזים.

ידוע היטב כי השימוש באנזימים אלה בתעשיית הדטרגנטים מייעל את תהליך הכביסה. הם מפחיתים את צריכת המים, הם מתכלים ומבטיחים ניקוי מוחלט.

Bacillus licheniformis ו- Aspergillus flavus מייצרים פרוטאזות המשמשות לייצור דטרגנטים. המוצר המתקבל משמש להסרת כתמים ממקור חלבוני כמו דם למשל.

פטריות מייצרות תאיות. תאיות משמשות כחומר ניקוי להסרת כתמי אדמה או פסולת צמחים. אנזימים אחרים כמו ליפאזים משמשים להסרת כתמים ממוצא אולאי כמו גריז או שפתון. פטריית Aspergillus oryzae משמשת באופן תעשייתי לייצור אנזימים אלה.

הפניות

1. אֶנזִים. התאושש מ- en.wikipedia.org.
2. אנזים, ביוכימיה. התאושש מ- britannica.com.
3. מבוא לאנזים Class 3: Hydrolases. התאושש מ- chem.uwec.edu.
4. הידרולאז התאושש מ- chemistryexplained.com.
5. T. McKee ו- JR McKee (2003). ביוכימיה, מהדורה שלישית. בוסטון: מקגרו היל.
6. אנזימי עיכול. התאושש ב- sciencelearn.org.nz
7. מ 'הרנאיס. ביו-קטליזה מיושמת להשגת תרופות ומוצרים בעלי ערך מוסף גבוה. פרק ו. התאושש מ- analesranf.com.
8. אנזימים בסבוני כביסה. התאושש מ- argenbio.org