Eseu pe tema:
Rolul biologic al hidrolizei în procesele de activitate vitală a unui organism
Finalizat: Golovenko A.O.
Profesor: Profesor asociat Rusnyak Yu.I.
Rolul biologic al hidrolizei în procesele de activitate vitală a organismului. ATP.
Hidroliza (descompunerea apei hidrice grecești + liza) - descompunerea substanțelor,
Trecerea cu participarea obligatorie a apei și desfășurarea în conformitate cu schema:
AB + H-OH> AH + BOH
Reacțiile de hidroliză suferă o varietate de substanțe. Așa că
procesul de digestie substanțe moleculare înalte (proteine, grăsimi, polizaharide
și altele) sunt supuse hidrolizei enzimatice cu formarea de
compuși cu conținut scăzut de molecule (respectiv, aminoacizi, acizi grași și
glicerol, glucoză, etc.).
Fără acest proces, asimilarea produselor alimentare nu ar fi posibilă, deoarece
Numai moleculele relativ mici pot fi absorbite în intestin.
Astfel, de exemplu, asimilarea polizaharidelor și dizaharidelor devine posibilă
numai după hidroliza completă prin enzime la monozaharide. În același mod
proteinele și lipidele se hidrolizează la substanțe care numai atunci pot
asimilat. Să luăm în considerare principalele reacții de hidroliză apărute în
Hidroliza proteinelor. Substanțele de proteine constituie o clasă uriașă
organic, adică carbonat, și anume azot carbonic
compuși inevitabil întâlniți în fiecare organism. Rolul proteinelor în
corpul este imens. Fără proteine sau constituenții lor - aminoacizi - nu
Se poate asigura reproducerea elementelor structurale de bază
organelor și țesuturilor, precum și formarea unui număr de substanțe importante,
de exemplu, enzime și hormoni. Proteinele alimentare înainte de a fi utilizate
pentru construcția țesuturilor corporale pre-crăpate. corpul
Nu este proteina alimentară în sine utilizată pentru nutriție, dar elementele sale structurale -
aminoacizi și, probabil, parțial cele mai simple peptide, din care apoi în
celulele sunt sintetizate specifice pentru acest tip de proteine corporale
Fiecare tip de corp, fiecare organ și fiecare țesut conține propria sa caracteristică
proteine, iar atunci când digeră proteine alimentare străine, organismul în primul rând lipsește
specificitatea lor specifică. Înainte de a fi digerate, proteinele trebuie să fie
sunt descompuse în material indiferent. Descompunerea substanțelor proteice la mai mult
simplu, lipsită de specificitatea specifică a compusului, capabilă să fie absorbită
sânge prin pereții intestinului, este transportat în organele digestive
uman și animal prin hidroliză secvențială sub acțiunea unui număr de
În cavitatea orală, proteinele nu sunt afectate de nicio modificare, deoarece în
nu este inclusă compoziția saliva necesară pentru aceste enzime proteolitice.
Digestia proteinelor incepe in stomac.
În tractul gastrointestinal, proteinele alimentare se descompun în aminoacizi
cu implicarea enzimelor proteolitice digestive - peptidohidrolază.
Acest grup de enzime diferă în specificitatea substratului: fiecare dintre acestea
aceste enzime, de preferință (adică, la cea mai mare viteză), se hidrolizează
peptide (fig.1), formate de anumiți aminoacizi. În
Rezultatul acțiunii combinate a tuturor proteinelor digestive proteic peptidil hidrolază
alimentele se descompun complet în aminoacizi. În acest fel, corpul primește
monomeri pentru sinteza proteinelor intrinseci.
În stomac, digestia (adică scindarea hidrolitică)
apare cu acțiunea unei enzime proteolitice pepsină; substanțial
rolul în acest proces este jucat de acidul clorhidric, datorită căruia sucul gastric
are o valoare scăzută a pH-ului (1-2). Sub acțiunea acestui acid eliberat
celulele principale ale pepsinogenului glandelor gastrice se transformă în pepsină.
HCI catalizează acest proces, în timpul căruia o parte a moleculei este separată și
se formează un centru activ al enzimei. Pepsin insusi catalizeaza propriile sale
adică este un autocatalizator.
Pepsinul hidrolizează legăturile peptidice extrase din peptidă
(prin urmare, pepsina este denumită endopeptidaze). Astfel proteinele se descompun
pe polipeptide, aminoacizii liberi nu sunt practic formați.
Digestia proteinelor este completă în partea superioară a intestinului subțire
sub acțiunea enzimelor pancreasului și a celulelor intestinale. Aceste celule
produce un număr de proenzime (tripsinogen, chymotrypsinogen,
prokaropeptidaza A și B, proelastază). După formarea catalitică în
proenzimele situsului activ și scindarea unei părți a moleculelor, aceste proteine
sunt transformate în enzime: Trypsin, Chymotrypsin,
Carbopeptidazele A și B și elastaza.
Tripsina, chimiterpsina și elastaza - endopeptidaze - legături hidrolizate,
situată aproape de mijlocul lanțului polipeptidic. Produsele acțiunii lor
sunt în principal peptide, dar se formează un număr de aminoacizi.
Carboepeptidaza - exopeptidaza. Ei hidrolizează legătura peptidică,
formată de restul terminal de aminoacid. Carbopeptidaza A se descompune
în principal aminoacizi terminali cu un radical hidrofob și
carboxipeptidaza B - reziduurile de lizină și arginină.
Ultima etapă a digestiei are loc cu participarea enzimelor,
sintetizate de celulele intestinale - aminopeptidaze și dipeptidaze. Primul
Aminoacizii terminali sunt scindați din peptide, al doilea hidrolizează dipeptidele.
Astfel, digestia proteinelor alimentare este esența, coerența
reacții de hidroliză catalizate de un număr de enzime.
Hidroliza este, de asemenea, baza sintezei ureei, procedând conform ecuației:
Acest proces este catalizat de enzima arginază și
Procesul invers este sinteza argininei din ornitină (ciclul Krebs-Hanselayt).
Carbohidrații de alimente din tractul digestiv se descompun în monomeri în acțiune
glicozidaze - enzime care catalizează hidroliza legăturilor glicozidice (Fig.2)
Digestia începe deja în cavitatea bucală: saliva conține o enzimă
1,4 - glicozidază),
1,4 glicozidice.
Deoarece alimentele din cavitatea bucală nu durează mult, amidonul este aici
este doar parțial digerat. Locul principal pentru digestia amidonului
servește ca un intestin subțire, în care amilaza intră în compoziția sucului pancreatic
glanda. Amilaza nu hidrolizează legătura glicozidică în dizaharide, deci
Principalul produs al acțiunii amilazei intestinale este dizaharidul maltozei.
Dintre acele resturi de glucoză, care în molecula de amidon sunt conectate 1,6-
glicozidică, se formează o dizaharidă de izomaltoză. În plus, cu alimentele din
organismul primește dizaharide de zaharoză și lactoză (Figura 3), care
hidrolizate de glicozidaze specifice - maltază, izomaltază,
lactaza și respectiv sucroza.
Produse de hidroliză completă a carbohidraților - glucoză, galactoză și fructoză -
prin celulele intestinului intră în sânge.
Hidroliza grăsimilor În colonul 12 se găsește sucul biliar și pancreatic
glandele necesare digestiei grasimilor. În sucul pancreatic
Enzima lipază care catalizează hidroliza legăturii de ester în
triacilglicerol. Deoarece grăsimile sunt insolubile în mediu apos, lipaza
insolubil în grăsimi, hidroliza apare numai la interfața dintre acestea
fazele și, în consecință, rata de digestie depinde de zona în care se află
Compoziția bilă conține acizi biliari conjugați (Figura 5) -
glicocholic și taurocolic. Acești acizi au proprietăți amfifilice.
Pe interfața de grăsime-apă, ele sunt orientate în așa fel încât
Partea ciclică hidrofobă este imersată în grăsimi și hidrofile
laterală - în faza apoasă. Ca rezultat, se formează o emulsie stabilă.
Sub acțiunea lipazei este hidroliza grăsimilor, în timpul căreia grasimea
acizii sunt separați de triacilglicerină unul după altul, mai întâi de la -
atomi de carbon, apoi - din atomul de carbon a (Figura 6)
Se introduc substanțele-monomeri formate în timpul procesului de digerare a alimentelor
într-o serie de reacții. În multe dintre ele ele sunt oxidate, iar energia eliberată la
Această oxidare este folosită pentru a sintetiza ATP din ADP - procesul principal
acumularea de energie în organismele vii. Această energie este necesară pentru
creșterea și funcționarea normală a corpului. O persoană o primește ca a
a unui proces în mai multe etape de oxidare a alimentelor - proteine, grăsimi și carbohidrați,
și datorită hidrolizei anumitor esteri, amide, peptide și
glikozidoa. Cu toate acestea, principala sursă de energie pentru multe biologice
procese - biosinteza proteinelor, transportul ionilor, contracția musculară,
activitatea electrică a celulelor nervoase - este adenozin trifosfat (ATP).
ATP (acidul adenozin trifosforic) aparține organo-bioorganicului
compuși, deoarece constă dintr - o parte organică - adenozină și
partea anorganică - trei grupări fosfatice legate în lanț. La pH (7,0
ATP există ca ATP anionic 4-. deoarece toate grupurile fosfat în acest caz
valoarea indicelui de hidrogen este ionizată.
Hidroliza ATP este înregistrată sub formă de echilibru acid-bază:
ATP 4 + H20 (ADP 3 + HF04 2 + H +
(G0 = -30,5 kJ / mol,
unde ADP 3 este un anion de adenosidifosfat.
După cum se poate observa, hidroliza este asociată cu o scădere a energiei Gibbs
((Go = -30,5 kJ / mol) Hidroliza poate continua până la formare
adenozin monofosfat (AMP) și, în final, la adenozină.
Eliberarea energiei considerabile în timpul hidrolizei a dat temei pentru introducere
un termen special pentru substanțele organofosforice - macro-energetice.
Molecula ATP conține două legături de mare energie (macro-energetică)
În formula chimică, ele sunt în mod tradițional denominate de semn
Molecula ADP doar o singură legătură de energie înaltă; ca urmare a sintezei
ATP prin fosforilare oxidativă este adăugat încă o dată, adică energie
oxidarea substratului este transformată în energia legăturilor chimice din moleculă
Energia eliberată în timpul reacțiilor de hidroliză a diferitelor substanțe, de obicei
nu este mare. Dacă depășește 30 kJ / mol, atunci se cheamă legătura hidrolizabilă
De mare energie. Energia hidrolizei ATP în funcție de localizare
în celulă poate varia de la 40 la 60 kJ / mol. În medie, este luat în considerare
50 kJ / mol.
Tabelul 2 prezintă valorile energiei standard de hidroliză Gibbs
unele fosfați organici.
Tabelul 2: Energii standard Gibbs pentru hidroliza bioorganic
| Conectare | (Go, kJ / mol |
Datele din acest tabel sunt vizibile. Se produce hidroliza unor fosfați
eliberați puțin mai multă energie decât hidroliza ATP, altele -
Principalul mod de sinteză a ATP din ADP este fosforilarea oxidativă. la
acesta este ADP fosforilat de fosfat anorganic:
ADP + H3PO4 + Energie> ATP + H2O
Reacția este cuplată energetic cu transferul de hidrogen cu
reduc coenzimele la oxigen. La acest transfer este eliberat
cea mai mare parte a energiei este oxidabilă. Energia sintezei apei din H2 gazos
și O2 este de 230 kJ / mol. Practic, același lucru se obține dacă
se utilizează hidrogen. Inclus în compoziția compușilor organici.
Cuplarea energetică a reacțiilor de transport pe bază de hidrogen și a sintezei ATP
apare cu participarea membranei mitocondriale și sintetazei H + -ATP.
O altă modalitate de sinteză a ATP din ADP este fosforilarea substratului. În asta
Mecanismul de interfață nu necesită participarea membranelor.
Esența hidrolizei este transferul de grupări fosfat din
compuși care, în timpul hidrolizei, eliberează mai multă energie decât ATP, la
compușii fosforilați care eliberează mai puțină energie liberă la
hidroliză decât ATP.
În consecință, ATP funcționează în celule ca un intermediar,
Reacțiile de transfer de energie și de conjugare, însoțite de eliberarea și
Atunci când se separă compuși organici complexi, de exemplu,
oxidarea glicemiei, o cantitate mare
cantitate de energie. O parte semnificativă a acesteia este stocată datorită conjugatului
sinteza ATP și ADP și a fosfatului anorganic (figura 8). Cu participarea lui
enzima specifică - fosfotransferază - o grupă fosfat din
compusul organofosforic R1 este un fosfat cu o valoare mai mare decât ATP,
energie, este transferată prin ADP. Aceasta duce la formarea ATP:
R1-fosfat + ADP (R1H + ATP
ATP, la rândul său, sub acțiunea unei alte transporturi enzimatice
end grup de fosfați pe moleculă de compuși organici cu o cantitate mai mică
energie decât ATP, stocând astfel energie în ele. În același timp,
R2H + ATP (R2-fosfat + ADP,
unde R1-fosfatul este un compus organofosforic cu o energie mai mare decât
ATP; R2-fosfatul este un compus organofosforic cu o energie mai mică decât
Energia hidrolizei ATP este, la rândul ei, utilizată pentru a asigura
diverse procese endergonice. Reacția de fosforilare a ADP și
utilizarea ulterioară a ATP ca formă de sursă de energie
Energia substanțelor oxidabile
Exemplele considerate demonstrează rolul colosal al hidrolizei în
procesele vieții: se bazează pe procesele de nutriție
și izolarea, menținerea homeostaziei (constanța mediului) și redistribuirea
Lista literaturii utilizate:
1. Nikolaev A. Ya. Chimie biologică - M. OOO "Medical
2. Glinka, NL Chimie generală. Izd.19-lea. "Chimie", 1977.
3. Curs de chimie organică de la Stepanenko BN. Ediția a treia. M .:
Liceul, 1979
4. Endiklopediya mare medical. M .: Enciclopedia sovietică,
5. Chimia generală. Chimie biofizică. Chimia elementelor biogene. M .:
Articole similare
-
Rolul biologic al hidrolizei în procesele de activitate vitală a unui organism
-
Cultura ca factor de schimbare socială - biblioteca științifică
Trimiteți-le prietenilor: