- kenmerken
- Classificatie
- Functies in het menselijk lichaam
- Cholinesterase
- Spijsverteringsenzymen
- Cellulaire spijsvertering
- Toepassingen
- -Industrieel
- Farmaceutisch
- Eten
- Wasmiddelen
- Referenties
De hydrolytische enzymen of hydrolasen zijn moleculen die hydrolysereacties katalyseren (hydro = water; lysis = breuk), dwz een chemische reactie katalyseren tussen een watermolecuul en een ander molecuul.
Hydrolasen zijn, zoals de meeste enzymen, van nature proteïne, wat betekent dat ze bestaan uit een of meer polypeptide- of aminozuurketens.
Banddiagram van humaan alvleesklier alfa-amylase hydrolytisch enzym. Genomen en bewerkt vanuit eigen werk. , via Wikimedia Commons.
Enzymen zijn aanwezig in bijna alle biochemische reacties in levende organismen. Ze zijn verantwoordelijk voor het versnellen van deze reacties door het energieniveau van de reactie te verlagen.
De meeste spijsverteringsenzymen zijn bijvoorbeeld hydrolytisch. Deze zijn verantwoordelijk voor het versnellen van de afbraak van complexe moleculen in de bolus.
Ontleding resulteert in eenvoudigere vormen die gemakkelijk door organismen worden opgenomen. Enzymen vervullen niet alleen vitale functies in organismen, maar zijn ook van medisch en economisch belang.
kenmerken
Enzymen zijn over het algemeen grote eiwitmoleculen met gereguleerde activiteit. Ze hebben allemaal een specifieke 3D-vorm. Deze werken bij lage concentraties.
Ze worden niet gewijzigd tijdens de reactie, dus ze kunnen worden teruggewonnen zonder veranderingen in hun moleculaire of eiwitstructuur. Ze kunnen substraten verwerken met een variabele snelheid die duizenden moleculen per minuut kan bevatten.
Ze zijn specifiek en kunnen gedenatureerd worden en / of beïnvloed worden door onder meer veranderingen in temperatuur, pH, concentraties van de substraten.
Hydrolytische enzymen vormen op hun beurt de grootste bekende groep enzymen. Er zijn meer dan 200 hydrolasen die reacties katalyseren die koolstof - zuurstof, koolstof - stikstof, koolstof - koolstof, fosfor - zuurstof (fosforanhydride) bindingen breken, zelfs fosfor - stikstof bindingen.
Andere belangrijke kenmerken van hydrolytische enzymen zijn hun brede substraatspecificiteit en dat ze stereoselectief zijn.
Classificatie
De classificatie van hydrolytische enzymen is voornamelijk gebaseerd op de aard van de gehydrolyseerde binding en het substraat. Taxonomische terminologie noemt dit type enzymhydrolasen of hydrolytische enzymen.
Aan de andere kant bestaan de gebruikelijke namen van enzymen uit het achtervoegsel -ase, bijvoorbeeld cholinesterase, esterases en proteasen.
Ten slotte worden enzymen volgens de International Union of Biochemistry and Molecular Biology geclassificeerd volgens nummers die EC (enzymcommissie) worden genoemd.
Hydrolasen behoren tot groep 3 (EC3). Deze zijn op hun beurt weer onderverdeeld volgens het type binding dat ze hydrolyseren. Als enzymen bijvoorbeeld lineaire amiden hydrolyseren, is hun aantal EC3.5.1 en als ze serineproteasen hydrolyseren, is hun aantal EC3.4.16.21.
Functies in het menselijk lichaam
Cholinesterase
Cholinesterase is een van de belangrijkste bekende hydrolytische enzymen. Het hydrolyseert acetylcholine en zet het om in choline en azijnzuur.
Deze specifieke reactie werkt na de overdracht van de zenuwimpuls en stopt de werking van de neurotransmittermoleculen (acetylcholine).
Spijsverteringsenzymen
Een van de meest bestudeerde enzymatische reacties is die van de afbraak van voedsel in organismen. Het is bekend dat lipase-enzymen tijdens de spijsvertering verantwoordelijk zijn voor het hydrolyseren van lipiden en dat proteasen de afbraak van eiwitten veroorzaken om aminozuren te verkrijgen.
Hydrolytische enzymen zijn verantwoordelijk voor het breken of delen van grote moleculen en ze om te zetten in eenvoudiger vormen. Deze verkregen moleculen zullen worden gebruikt bij de synthese, uitscheiding van afval of als koolstofbronnen om energie te verkrijgen.
Een opvallend kenmerk van hydrolytische enzymen in de spijsvertering is dat ze extracellulair zijn en dat ze zich vermengen met voedsel terwijl ze door het spijsverteringskanaal gaan.
Deze enzymen worden geproduceerd door cellen die de maag, de darmen en andere organen zoals de alvleesklier bekleden.
Cellulaire spijsvertering
Lysosomen zijn de belangrijkste protagonisten van cellulaire spijsvertering. Er zijn meer dan 50 specifieke hydrolytische enzymen in deze cellulaire structuren.
Deze enzymen vervullen de functie om complexe organische stof te verteren en om te zetten in eenvoudigere moleculen, bijvoorbeeld als: monosacchariden of aminozuren.
Toepassingen
-Industrieel
Farmaceutisch
De technologische en wetenschappelijke vooruitgang van de afgelopen 20 jaar hebben geleid tot belangrijke ontdekkingen op moleculair gebied van de werkingsmechanismen van verbindingen.
Van de zes bekende enzymen worden de hydrolytische enzymen het meest gebruikt (60%) in de biokatalytische processen van de farmaceutische industrie.
Lipasen zijn hydrolytische enzymen die triacylglycerol omzetten in glycerol en vrije vetzuren. Deze enzymen worden in de farmaceutische industrie gebruikt om profenen (ontstekingsremmende geneesmiddelen) te ontwikkelen die werken tegen reumatoïde ziekten, artritis, lage rugpijn, enz.
Andere lipasen worden gebruikt om verbindingen te ontwikkelen zoals chirale synthon (een antischimmelmiddel) en lotrafiban, een geneesmiddel dat wordt gebruikt om trombotische episodes te voorkomen.
Eten
Momenteel zijn hydrolasen essentiële enzymen bij de productie van verschillende voedingsproducten, vanwege de vele toepassingen die ze tegenwoordig in bijna alle industriële processen hebben.
Een interessegebied met betrekking tot het gebruik van hydrolytische enzymen is de synthese of productie van lignocellulose biomassa. Deze biomassa heeft in de industrie een groot potentieel om biobrandstoffen te verkrijgen.
Aan de andere kant hebben proteasen, enzymen die de hydrolyse van peptideverbindingen katalyseren, een hoge toepassing in de voedingsindustrie, vooral bij de bereiding van soja-eiwithydrolysaten.
Ze dienen ook om de kwaliteit van brood te verbeteren, in zoetstoffen, door de bittere smaken van verschillende soorten voedsel te verminderen, zelfs als vleesvermalsers.
De landbouwindustrie gebruikt pectinasen. Dit is een groep enzymen die sterk vertakte zuren en neutrale polymeren (pectinegroepen) in plantencelwanden kunnen afbreken.
De meest gebruikte pectinasen op industrieel landbouwniveau zijn afkomstig van het micro-organisme Aspergillus niger en worden gebruikt voor fermentatie in ondergedompelde culturen en fermentatie van vaste substraten.
Pectinasen worden ook gebruikt bij de productie van sappen of vruchtensappen en dienen om troebelheid te verminderen of te zuiveren, waardoor de kwaliteit ervan verbetert. Ze gebruiken ze ook voor de productie van jam en fruitpulp.
Aspergillus niger soorten micro-organismen die worden gebruikt om pectinasen te verkrijgen. Genomen en bewerkt uit: Mogana Das Murtey en Patchamuthu Ramasamy, via Wikimedia Commons.
Wasmiddelen
Het is bekend dat spijsverteringsproteasen kleding reinigen sinds het begin van de vorige eeuw. Tegen het einde van de vorige eeuw bevatten de meeste wasmiddelen spijsverteringsenzymen zoals amylasen en lipasen.
Het is algemeen bekend dat het gebruik van deze enzymen in de wasmiddelenindustrie het wasproces efficiënter maakt. Ze verminderen het waterverbruik, zijn biologisch afbreekbaar en zorgen voor een totale reiniging.
Bacillus licheniformis en Aspergillus flavus produceren proteasen die worden gebruikt voor de productie van wasmiddelen. Het verkregen product wordt gebruikt voor het verwijderen van vlekken van eiwitoorsprong zoals bijvoorbeeld bloed.
Schimmels produceren cellulasen. Cellulasen dienen als wasmiddel om vuilvlekken of plantenresten te verwijderen. Andere enzymen, zoals lipasen, worden gebruikt om vlekken van oleïne-oorsprong, zoals vet of lippenstift, te verwijderen. De Aspergillus oryzae-schimmel wordt industrieel gebruikt om deze enzymen te produceren.
Referenties
- Enzym. Opgehaald van en.wikipedia.org.
- Enzyme, Biochemistry. Opgehaald van britannica.com.
- Inleiding tot enzymklasse 3: hydrolasen. Opgehaald van chem.uwec.edu.
- Hydrolase Hersteld van chemistryexplained.com.
- T. McKee en JR McKee (2003). Biochemistry, 3e editie. Boston: McGraw-Hill.
- Spijsverteringsenzymen. Opgehaald van sciencelearn.org.nz
- M. Hernaís. Biokatalyse toegepast om medicijnen en producten met een hoge toegevoegde waarde te verkrijgen. Hoofdstuk VI. Opgehaald van analesranf.com.
- Enzymen in waszepen. Opgehaald van argenbio.org