Hydrolýza predstavuje rozdelenie chemickej zlúčeniny na menšie molekuly so zaradením voda. Hydrolýza hrá hlavnú úlohu tak v anorganickej oblasti, ako aj v biológii. V živých organizmoch dochádza k hydrolytickému štiepeniu pod vplyvom enzýmy.
Čo je to hydrolýza?
Hydrolýza predstavuje štiepenie chemickej zlúčeniny na menšie molekuly so zaradením voda. V živých organizmoch dochádza k hydrolytickému štiepeniu pod vplyvom enzýmy. Pri hydrolýze sa chemické zlúčeniny štiepia na menšie molekuly absorbovaním voda. To platí tak v anorganickej, ako aj v biologickej oblasti. V tomto procese sa jedna čiastočná molekula kombinuje s hydroxylovou skupinou (skupina OH) a ďalšia čiastočná molekula sa spája s vodík ión (H +). Na získanie neutrálnych molekúl elektrón hydroxylovej skupiny formálne migruje do protónu. Tieto reakcie sa zvyčajne nevyskytujú v jednom kroku. Pri jednoduchých reakciách je potrebných iba niekoľko krokov, zatiaľ čo komplikované konverzie vždy zahŕňajú katalyzátor, ktorý po dokončení všetkých reakčných krokov zostáva nezmenený. V biológii hydrolýza často zahrnuje rozpad vysoko polymérnych alebo zložených zlúčenín. Tri najdôležitejšie živiny sacharidy (polysacharidy), tuky alebo proteíny sa hydrolyticky odbúravajú. V živých systémoch reakcie prebiehajú vždy za prítomnosti enzýmy. Enzýmy predstavujú katalyzátory, ktoré sú po hydrolytickom štiepení opäť k dispozícii v nezmenenej podobe a sú pripravené na ďalšiu reakciu. Zvrátením hydrolýzy sa získa voda a nazýva sa kondenzácia.
Funkcia a úloha
Hydrolyzy patria medzi základné reakcie v biologických systémoch. Zaisťujú, aby sa veľké biomolekuly neustále premieňali na monoméry na použitie buď pri vytváraní endogénnych látok, alebo prostredníctvom ich degradácie dodávajú telu energiu. Hydrolýza preto hrá v tele ústrednú úlohu. Napríklad po príjme potravy dôležité živiny sacharidy, tuky a proteíny sa hydrolýzou štiepia na jednotlivé zložky. V prípade sacharidynapríklad rozpis polysacharidy do monomérov glukóza prebieha s vodou vstrebávanie. Tuky reprezentujú glycerol esterifikované s mastné kyseliny. Hydrolytické štiepenie produkuje jednotlivca mastné kyseliny a glycerol. Proteíny sú reťazce peptidicky spojené aminokyseliny ktoré sa počas trávenia hydrolyticky štiepia na jednotlivé aminokyseliny. Enzýmy sa podieľajú na všetkých hydrolytických reakciách v tele. Enzýmy sú proteíny, ktoré katalyticky podporujú reakcie. Po hydrolýze sú enzýmy prítomné nezmenené. K hydrolýze nedochádza iba pri trávení potravy. Hydrolýza a kondenzačné reakcie prebiehajú v tele neustále ako súčasť celkového metabolizmu. Enzýmy, ktoré katalyzujú hydrolýzu, sa nazývajú hydrolázy. Hydrolázy je možné rozdeliť na peptidázy, esterázy alebo glykozidázy. Okrem iného peptidázy degradujú proteíny na individuálny tvar aminokyseliny. Esterázy môžu naopak tuky odbúravať mastné kyseliny a glycerol. V tomto prípade sú to lipázy. Glykozidázy štiepia glykozidové zlúčeniny. Toto sú buď polysacharidy, v ktorom niekoľko cukor molekuly sú glykozidicky spojené alebo zlúčeniny, ktoré majú glykozidovú väzbu medzi cukrovou časťou a necukornou časťou. Glykozidázy preto zahŕňajú amylázy, ktorý premieňa škrob na glukóza. Medzi ďalšie hydrolázy patria fosfatázy a nukleázy. Fosfatázy sa hydrolyticky štiepia fosfát skupiny. Dobrým príkladom tejto reakcie je konverzia ATP (adenozín trifosfát) na ADP (adenozíndifosfát). Celkovo hydrolyzy vždy prebiehajú s uvoľňovaním energie. Toto je zvlášť zrejmé pri reakcii ATP na ADP. Je to preto, že táto premena poskytuje energiu predtým uloženú v ATP na ďalšie biochemické reakcie, tvorbu tepla alebo mechanické pohyby. Nukleázy sú zodpovedné za úplnú degradáciu nukleové kyseliny. Tieto sa opäť delia na ribonukleázy a deoxyribonukleázy. Obe skupiny enzýmov hydrolyticky štiepia fosfodiesterové väzby v molekule nukleovej kyseliny za vzniku jednotlivých nukleotidov.
Choroby a poruchy
Pretože v ľudskom tele neustále prebiehajú hydrolýzne reakcie, je v tejto súvislosti možná aj široká škála chorôb. Trávenie a mnoho intermediárnych reakcií v metabolizme predstavuje hydrolýzne reakcie. Pre každý reakčný krok existujú špeciálne enzýmy. Enzýmy sú však bielkoviny, ktorých funkcia môže byť tiež obmedzená genetickými zmenami. Výpadok alebo nedostatok ktoréhokoľvek jednotlivého enzýmu môže mať pre človeka fatálne následky zdravie. Enzýmy musia byť niekedy prítomné vo veľkom množstve, takže na ich vylučovanie je nevyhnutný celý orgán. To platí pre tráviace enzýmy okrem iného aj pankreasu. Pankreas produkuje hlavne lipázy a peptidázy. Je do značnej miery zodpovedný za trávenie buničiny pochádzajúcej z žalúdok. Tuky a bielkoviny sa rozkladajú na jednotlivé zložky. Telo absorbuje aminokyseliny, mastné kyseliny, glycerol a glukóza tvorený prostredníctvom tenké črevo. Pri ochoreniach pankreasu sa vyskytujú masívne tráviace ťažkosti hnačka, nadúvanie a vážne bolesť brucha. Z dôvodu nedostatočného odbúravania tukov sa môže vyskytnúť mastná stolica. V akútnej forme zápal pankreasu, je možné dokonca aj samostrávenie pankreasu so smrteľnými následkami. Z rôznych príčin je voľný odtok tráviacich štiav do tenké črevo môžu byť narušené. Hromadia sa v pankrease a úplne ho rozpúšťajú. V chronických formách zápal pankreasu, dochádza tiež k neustálemu čiastočnému rozpúšťaniu. Ďalším príkladom ochorenia týkajúceho sa hydrolytických procesov sú mitochondriopatie. Kvôli poruchám v syntéze ATP môžu reakcie ATP na ADP dodávajúce energiu prebiehať iba v obmedzenej miere. Prejavujú sa mitochondriopatie chronická únava a slabosť, okrem iných príznakov.
