Определение гидролиза
Гидролизовать связь – значит разрушить ее водой. От греческих слов гидро и лизис, или «разрыв воды», гидролиз буквально только это. Вода (или H2O) распадается на две части: положительный водород, H + и отрицательный гидроксид, (OH) -. Эти заряженные молекулы используются для расщепления более крупных молекул путем привлечения различных частей связи. При этом связь может быть разорвана, гидроксид связан с одной половиной, а положительный водород – с другой.
Хотя существует ряд химических реакций вне биологии, которые включают гидролиз, есть много биологических реакций, которые требуют воды для гидролиза связей больших молекул. Животным требуется вода для гидролиза сахаров, липидов и белков. Другими словами, гидролиз позволяет нам переваривать все, что мы едим. Ниже приведены некоторые примеры.
Примеры гидролиза
Белковый гидролиз
Все, что мы едим, содержит большое количество белка. Белки – это большие молекулы, и они используются всеми формами жизни для выполнения ряда задач. Они состоят из многих аминокислоты, связанные вместе пептидными связями. В то время как наш организм может использовать отдельные аминокислоты для производства новых белков, он должен сначала разрушить аминокислоты.
пептидная связь образуется между азотом и углеродом двух разных аминокислот. Чтобы разорвать эту связь, более отрицательный гидроксид связывается с более положительным углеродом, в то время как водород из воды связывается с более отрицательным азотом второй аминокислоты. Часто живые организмы используют ферменты или другие белки, чтобы увеличить скорость и эффективность реакций. Интересно, что пептидные связи создаются прямо противоположным образом, позволяя углероду и азоту реагировать и исключая воду молекула, Это известно как реакция дегидратации.
Когда мы гидролизуем связи в любом белке, белок распадается на отдельные аминокислоты, из которых он состоит. Эти аминокислоты затем используются вашим организмом для создания белков, необходимых для его функционирования. Таким образом, белок из моркови может стать белком, который составляет ваш мускул, Вся жизнь на Земле происходит из одной и той же ДНК, и вся жизнь на Земле использует в основном те же 20 аминокислот. Фактически, поскольку мы можем гидролизовать белок в его основные части, можно получить весь необходимый белок из рациона, состоящего исключительно из растений. «Факт», что мясо так или иначе является требованием белка, является распространенным заблуждением.
Углеводный гидролиз
В то время как наши тела используют белки для ряда целей, нам также необходим источник энергии для наших клеток, чтобы работать. В основном мы получаем эту энергию в форме глюкозы. Однако почти ни одна из продуктов, которые мы едим, не содержит глюкозы. Скорее, они содержат большие полисахариды, которые мы должны расщеплять или гидролизовать до глюкозы. Эти полисахариды представляют собой просто длинные цепочки глюкозы, используемые для хранения энергии в компактной форме. Эти полисахариды, также известные как крахмалы и сложные сахара, являются основным способом накопления энергии, которую они получают от солнца.
Чтобы гидролизовать эти сахара и крахмалы обратно в глюкозу, необходима вода. Однако простое помещение крахмала в воду не превращает его в глюкозу со скоростью, которая поможет выжить живому животному. Для ускорения процесса используется другой фермент. Этот фермент немного отличается по форме от используемого для гидролиза аминокислот, потому что сахара имеют другую форму, чем белки. Один раз клетка сделал правильные ферменты, реакция может протекать очень быстро. На самом деле, этот процесс начинается, как только пища попадает в организм. В вашей слюне высвобождаются ферменты, которые быстро начинают переваривать крахмал в более простые сахара. Быстро доставляя глюкозу в клетки, клетки могут дышать и накапливать энергию, необходимую для обработки и включения поступающих в пищу аминокислот и липидов. Хорошо сбалансированная еда обеспечивает и энергию, и больше ресурсов для построения и восстановления клеток.
Родственные термины по биологии
- Реакция обезвоживания – противоположность гидролизу, при котором молекула воды образуется, когда две молекулы объединяются.
- Пептидная связь – Связь, образованная между двумя аминокислотами, используемая для образования длинных цепочек аминокислот, например белков.
- полисахарид – цепь из нескольких моносахаридов, обычно глюкозы, образующаяся в результате реакций дегидратации.
- энзим – Белок, используемый для обеспечения энергии реакции и, тем самым, увеличения скорости реакции.
викторина
1. А фосфолипид большая молекула, состоящая из мелких частей глава молекулы содержит атом фосфора и притягивается к воде. Хвост фосфолипида содержит длинные углеродные цепи, связанные с гидроксильными группами. Хвост отталкивается водой. Таким образом, фосфолипиды используются для создания клеточных мембран всей жизни на Земле. Если большая клетка фагоцитирует или съедает другую клетку, что она должна сделать с фосфолипидами, чтобы переварить их?A. Обезвоживать связиB. Гидролизовать связиC. Конвертировать облигации
Ответ на вопрос № 1
В верно. Более крупная клетка будет использовать ферменты для гидролиза фосфолипидов в более мелкие молекулы, которые она может использовать для создания своих собственных фосфолипидов. Для облегчения процесса будут использоваться специальные ферменты, специфичные для разрываемых связей. Для обезвоживания связей было бы противоположностью пищеварения. Это создало бы большие молекулы и использовало бы энергию в процессе.
2. В реакции из предыдущего вопроса предположим, что первая связь, которую будет гидролизовать клетка, – это связь между более положительным атомом X и более отрицательным атомом Y. С какими атомами будут связаны водородные и гидроксидные группы?A. Атом X к водороду (H +) и атом Y к гидроксиду ((OH) -)B. Атом Y для водорода (H +) и Атом X для гидроксида ((OH) -)C. Атом X к водороду (H +) и атом X к гидроксиду ((OH) -). Атом Y не связывается.
Ответ на вопрос № 2
В верно. Противоположности притягиваются, поэтому положительный атом Х будет притягиваться к отрицательному атому кислорода в гидроксидной группе. Аналогично, отрицательный атом Y будет притягиваться к положительному водороду. Однако, поскольку весь X связан с Y, а H связан с OH, для осуществления этой реакции требуется определенное количество энергии. Именно здесь и вступают ферменты. Создавая правильную форму и объединяя молекулы, энзимы могут стимулировать молекулы к обмену партнерами гораздо быстрее, чем это было бы возможно в обычном режиме.
3. В то время как животные являются только потребителями глюкозы, растения могут создавать глюкозу и использовать глюкозу. Они создают глюкозу из углекислого газа, солнечного света и воды и используют глюкозу через тот же процесс дыхания, что и животные. Следовательно, глюкоза должна быть обезвожена для хранения и гидролизована для использования. Как оба эти процесса могут происходить одновременно?A. Они не могут. Растения должны делать их в разное время.B. Они разделены пробелом.C. Ферменты автоматически включаются и выключаются.
Ответ на вопрос № 3
В верно. В то время как некоторые ферменты активируются и деактивируются определенными сигналами, для растений самый простой способ разделить реакции – провести их в разных частях клетки. Самые большие молекулы крахмала могут быть созданы различными органеллами, которые отвечают за преобразование глюкозы в энергию. Различные органеллы содержат различные ферменты, и, таким образом, клетка может одновременно создавать и использовать энергию.