التحلل المائي

ال التحلل المائي يمثل انقسام مركب كيميائي إلى جزيئات أصغر مع امتصاص الماء ، تلعب التحلل المائي دورًا مهمًا في المنطقة غير العضوية وكذلك في علم الأحياء. في الكائنات الحية ، يحدث الانقسام المائي تحت تأثير الإنزيمات.

ما هو التحلل المائي؟

أثناء التحلل المائي ، تنقسم المركبات الكيميائية إلى جزيئات أصغر عند امتصاص الماء. هذا ينطبق على كل من المجالات غير العضوية والبيولوجية. يتصل جزء من الجزيء بمجموعة الهيدروكسيل (مجموعة OH) وجزء آخر من الجزيء يتصل بأيون الهيدروجين (H +). من أجل الحصول على جزيئات محايدة ، يهاجر إلكترون مجموعة الهيدروكسيل رسميًا إلى البروتون.

لا تحدث ردود الفعل هذه عادة في خطوة واحدة. مع التفاعلات البسيطة ، لا يلزم سوى بضع خطوات ، بينما في التحويلات المعقدة ، يكون المحفز دائمًا متورطًا ، والذي يظل دون تغيير بعد الانتهاء من جميع خطوات التفاعل.

في علم الأحياء ، غالبًا ما يكون التحلل المائي هو تحلل المركبات عالية البوليمرية أو المركبة. يتم تكسير العناصر الغذائية الثلاثة الأكثر أهمية ، وهي الكربوهيدرات (السكريات) والدهون والبروتينات ، بطريقة التحليل المائي.

في الأنظمة الحية ، تحدث التفاعلات دائمًا في وجود الإنزيمات. الإنزيمات عبارة عن محفزات لا تتغير مرة أخرى بعد الانقسام المائي وتكون متاحة للتفاعل التالي.

ينتج عكس التحلل المائي الماء ويعرف بالتكثيف.

الوظيفة والمهمة

التحلل المائي هو أحد التفاعلات الأساسية في الأنظمة البيولوجية. إنها تضمن أن الجزيئات الحيوية الكبيرة يتم تحويلها باستمرار إلى مونومرات بحيث يمكن استخدامها إما لبناء مواد الجسم أو ، من خلال تحللها ، لتزويد الجسم بالطاقة. لذلك يلعب التحلل المائي دورًا مركزيًا في الجسم.

بعد تناول الطعام ، يتم تكسير العناصر الغذائية الهامة ، الكربوهيدرات والدهون والبروتينات إلى مكونات فردية عن طريق التحلل المائي. في حالة الكربوهيدرات ، على سبيل المثال ، يتم تكسير السكريات المتعددة إلى مونومرات جلوكوز عند امتصاص الماء. الدهون هي الجلسرين أسترة مع الأحماض الدهنية ، وينتج الانقسام المائي الأحماض الدهنية الفردية والجلسرين. البروتينات عبارة عن سلاسل من الأحماض الأمينية الببتيدية التي تنقسم مائيًا إلى أحماض أمينية فردية أثناء الهضم. تشارك الإنزيمات في جميع تفاعلات التحلل المائي في الجسم. الإنزيمات عبارة عن بروتينات تدعم التفاعلات بشكل محفز. بعد التحلل المائي ، فإن الإنزيمات لا تتغير.

لا تحدث التحلل المائي في عملية هضم الطعام فقط. كجزء من عملية التمثيل الغذائي الكلي ، تحدث تفاعلات التحلل المائي والتكثيف المستمر في الجسم. تسمى الإنزيمات التي تحفز التحلل المائي بالهيدروليسات.يمكن تقسيم hydrolase بدورها إلى peptidase أو esterases أو glycosidases. من بين أمور أخرى ، تكسر الببتيدات البروتينات بتكوين الأحماض الأمينية الفردية. يمكن للإسترات بدورها أن تكسر الدهون إلى أحماض دهنية وغليسيرين. ثم هو الليباز. تقسم الغليكوزيدات مركبات الجليكوسيد. هذه إما عديد السكاريد ، حيث ترتبط العديد من جزيئات السكر ارتباطًا جليكوسيدًا ، أو مركبات لها رابطة جليكوسيدية بين مكون السكر ومكون غير سكر. هذا هو السبب في أن الأميليز ، الذي يحول النشا إلى جلوكوز ، هو أحد الجليكوزيدات.

مزيد من hydrolase الفوسفاتيز و nucleases. تنقسم الفوسفاتازات إلى مجموعات الفوسفات المائي. خير مثال على هذا التفاعل هو تحويل ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) إلى ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين). بشكل عام ، يحدث التحلل المائي دائمًا مع إطلاق الطاقة. يتضح هذا بشكل خاص في رد الفعل من ATP إلى ADP. لأن هذا التحويل يوفر الطاقة المخزنة مسبقًا في ATP للتفاعلات الكيميائية الحيوية الأخرى أو توليد الحرارة أو الحركات الميكانيكية. نوكلياز هي المسؤولة عن الانهيار الكامل للأحماض النووية. وتنقسم هذه مرة أخرى إلى ريبونوكليازات و ديوكسي ريبونوكليسات. تقوم كلتا مجموعتي الإنزيم بتقسيم روابط الفسفودايستر في جزيء الحمض النووي مائيًا لتشكيل النيوكليوتيدات الفردية.

الامراض والاعتلالات

نظرًا لأن تفاعلات التحلل المائي تحدث باستمرار في جسم الإنسان ، فمن الممكن أيضًا الإصابة بأمراض مختلفة في هذا السياق. الهضم والعديد من التفاعلات الوسيطة في عملية التمثيل الغذائي هي تفاعلات تحلل مائي ، وهناك إنزيمات خاصة لكل خطوة من خطوات التفاعل. ومع ذلك ، فإن الإنزيمات عبارة عن بروتينات يمكن أيضًا تقييد وظيفتها عن طريق التغييرات الجينية. يمكن أن يكون لفشل أو نقص كل إنزيم عواقب وخيمة على الصحة.

يجب أن تكون الإنزيمات أحيانًا بكميات كبيرة ، بحيث يكون العضو بأكمله ضروريًا لإفرازها. وهذا ينطبق ، من بين أمور أخرى ، على الإنزيمات الهاضمة في البنكرياس. ينتج البنكرياس أو البنكرياس بشكل أساسي الليباز والببتيداز. وهي مسؤولة إلى حد كبير عن هضم الطعام الذي يخرج من المعدة. يتم تقسيم الدهون والبروتينات إلى مكونات فردية. يمتص الجسم الأحماض الأمينية والأحماض الدهنية والجلسرين والجلوكوز التي تتشكل من خلال الأمعاء الدقيقة. في أمراض البنكرياس تحدث مشاكل هضمية ضخمة مع الإسهال وانتفاخ البطن وآلام شديدة في البطن. يمكن أن يؤدي نقص تكسير الدهون إلى براز دهني.

في الشكل الحاد من التهاب البنكرياس (التهاب البنكرياس) ، يمكن للبنكرياس أن يهضم نفسه بنتيجة مميتة. يمكن أن يتأثر التدفق الحر للعصارة الهضمية في الأمعاء الدقيقة لأسباب مختلفة. تتراكم في البنكرياس وتذوب تمامًا. حتى مع الأشكال المزمنة من التهاب البنكرياس ، هناك انحلال جزئي مستمر.

اعتلالات الميتوكوندريا هي مثال آخر للمرض فيما يتعلق بعمليات التحلل المائي.بسبب الاضطرابات في تخليق ATP ، لا يمكن أن تحدث تفاعلات تزويد الطاقة من ATP إلى ADP إلا في نطاق محدود. تعبر اعتلالات الميتوكوندريا عن نفسها مثل. في التعب والضعف المزمن.