thủy phân

Các thủy phân đại diện cho sự phân tách một hợp chất hóa học thành các phân tử nhỏ hơn với sự hấp thụ của nước. Thủy phân đóng một vai trò quan trọng trong lĩnh vực vô cơ cũng như trong sinh học. Trong cơ thể sống, sự phân cắt thuỷ phân diễn ra dưới tác dụng của các enzym.

Sự thủy phân là gì?

Trong quá trình thủy phân, các hợp chất hóa học bị tách thành các phân tử nhỏ hơn khi nước được hấp thụ. Điều này áp dụng cho cả lĩnh vực vô cơ và sinh học. Một phần của phân tử kết nối với nhóm hydroxyl (nhóm OH) và một phần khác của phân tử kết nối với ion hydro (H +). Để có được các phân tử trung hòa, điện tử của nhóm hydroxyl chính thức di chuyển đến proton.

Những phản ứng này thường không diễn ra trong một bước. Với những phản ứng đơn giản chỉ cần một vài bước, trong khi với những chuyển đổi phức tạp, chất xúc tác luôn tham gia, chất này không thay đổi sau khi hoàn thành tất cả các bước phản ứng.

Trong sinh học, thủy phân thường là sự phân hủy các hợp chất cao phân tử hoặc composite. Ba chất dinh dưỡng quan trọng nhất, carbohydrate (polysaccharides), chất béo và protein, được phân hủy bằng cách thủy phân.

Trong các hệ thống sống, các phản ứng luôn diễn ra với sự có mặt của các enzym. Các enzym là chất xúc tác lại không thay đổi sau quá trình phân cắt thủy phân và sẵn sàng cho phản ứng tiếp theo.

Ngược lại của quá trình thủy phân tạo ra nước và được gọi là sự ngưng tụ.

Chức năng & nhiệm vụ

Thủy phân là một trong những phản ứng cơ bản trong hệ thống sinh học. Chúng đảm bảo rằng các phân tử sinh học lớn liên tục được chuyển đổi thành các đơn phân, để chúng có thể được sử dụng để tạo ra các chất riêng của cơ thể hoặc thông qua sự phân hủy của chúng, để cung cấp năng lượng cho cơ thể. Do đó hydrolys đóng một vai trò trung tâm trong cơ thể.

Sau khi ăn, các chất dinh dưỡng quan trọng carbohydrate, chất béo và protein được phân hủy thành các thành phần riêng lẻ của chúng bằng cách thủy phân. Trong trường hợp của cacbohydrat, ví dụ, các polysaccharid bị phân hủy thành các monome glucoza khi nước được hấp thụ. Chất béo là glyxerin được este hóa với các axit béo. Sự phân cắt thủy phân tạo ra các axit béo và glyxerin riêng lẻ. Protein là các chuỗi axit amin peptit được thủy phân thành các axit amin riêng lẻ trong quá trình tiêu hóa. Enzyme tham gia vào tất cả các phản ứng thủy phân trong cơ thể. Enzyme là protein hỗ trợ xúc tác cho các phản ứng. Sau khi thủy phân, các enzym không thay đổi.

Quá trình thủy phân không chỉ diễn ra trong quá trình tiêu hóa thức ăn. Là một phần của quá trình trao đổi chất tổng thể, các phản ứng thủy phân và ngưng tụ liên tục diễn ra trong cơ thể. Enzyme xúc tác quá trình thủy phân được gọi là hydrolase.Lần lượt các hydrolase có thể được chia thành peptidase, esterase hoặc glycosidase. Trong số những thứ khác, peptidase phân hủy protein với sự hình thành các axit amin riêng lẻ. Đến lượt mình, Esterase có thể phân hủy chất béo thành axit béo và glycerine. Sau đó, nó là lipases. Các glycosidase tách các hợp chất glycosidic. Đây là các polysaccharid, trong đó một số phân tử đường được liên kết glycosid với nhau hoặc các hợp chất có liên kết glycosidic giữa một thành phần đường và một thành phần không phải đường. Đây là lý do tại sao amylase, chất chuyển hóa tinh bột thành glucose, là một trong những glycosidase.

Các hydrolase khác là phosphatase và nuclease. Các photphataza bị thủy phân tách ra khỏi các nhóm photphat. Một ví dụ điển hình của phản ứng này là sự chuyển đổi ATP (adenosine triphosphate) thành ADP (adenosine diphosphate). Nhìn chung, quá trình thủy phân luôn diễn ra cùng với sự giải phóng năng lượng. Điều này đặc biệt rõ ràng trong phản ứng từ ATP thành ADP. Bởi vì sự chuyển đổi này cung cấp năng lượng được lưu trữ trước đó trong ATP cho các phản ứng sinh hóa khác, sinh nhiệt hoặc chuyển động cơ học. Các nucleaza chịu trách nhiệm phân hủy hoàn toàn các axit nucleic. Chúng lại được chia thành ribonucleases và deoxyribonucleases. Cả hai nhóm enzym đều thủy phân các liên kết phosphodiester trong phân tử axit nucleic để tạo thành các nucleotide riêng lẻ.

Bệnh tật & ốm đau

Vì các phản ứng thủy phân liên tục diễn ra trong cơ thể con người, nên nhiều loại bệnh cũng có thể xảy ra trong bối cảnh này. Sự tiêu hoá và nhiều phản ứng trung gian trong quá trình chuyển hoá là phản ứng thuỷ phân, mỗi bước phản ứng đều có các enzym đặc biệt. Tuy nhiên, enzyme là protein cũng có thể bị hạn chế chức năng của chúng do thay đổi gen. Sự thất bại hoặc thiếu hụt của từng loại enzyme có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng cho sức khỏe.

Enzyme đôi khi phải có mặt với số lượng lớn, do đó toàn bộ cơ quan cần thiết cho sự bài tiết của chúng. Điều này áp dụng, trong số những thứ khác, đối với các enzym tiêu hóa trong tuyến tụy. Tuyến tụy hoặc tuyến tụy chủ yếu sản xuất lipase và peptidase. Nó chịu trách nhiệm phần lớn cho quá trình tiêu hóa cháo đến từ dạ dày. Chất béo và protein được chia thành các thành phần riêng lẻ. Cơ thể hấp thụ các axit amin, axit béo, glycerine và glucose được hình thành qua ruột non. Trong các bệnh về tuyến tụy, các vấn đề tiêu hóa lớn như tiêu chảy, đầy hơi và đau bụng dữ dội xảy ra. Việc thiếu phân hủy chất béo có thể dẫn đến phân béo.

Trong dạng viêm cấp tính của tuyến tụy (viêm tụy), tuyến tụy thậm chí có thể tự tiêu hóa với kết quả tử vong. Dòng chảy tự do của dịch tiêu hóa vào ruột non có thể bị rối loạn do nhiều nguyên nhân khác nhau. Chúng tích tụ trong tuyến tụy và tan hoàn toàn. Ngay cả với các dạng mãn tính của viêm tụy, có sự tiêu biến một phần liên tục.

Một ví dụ khác về bệnh liên quan đến quá trình thủy phân là bệnh ti thể. Do rối loạn tổng hợp ATP, các phản ứng cung cấp năng lượng từ ATP đến ADP chỉ có thể diễn ra ở một mức độ hạn chế. Các bệnh về ty thể tự biểu hiện i.a. trong tình trạng mệt mỏi mãn tính và suy nhược.