ENZIMI IDROLITICI: CARATTERISTICHE, CLASSIFICAZIONE, FUNZIONI - ANATOMIA E FISIOLOGIA - 2024

Gli enzimi idrolitici o idrolasi, sono molecole che catalizzano le reazioni di idrolisi (idro = acqua; lisi = rottura), cioè catalizzano una reazione chimica tra una molecola d'acqua e un'altra molecola.

Le idrolasi, come la maggior parte degli enzimi, sono di natura proteica, nel senso che sono costituite da uno o più polipeptidi o catene di amminoacidi.

Diagramma a nastro dell'enzima idrolitico alfa-amilasi pancreatica umana. Tratto e modificato da Opera propria. , tramite Wikimedia Commons.

Gli enzimi sono presenti in quasi tutte le reazioni biochimiche negli organismi viventi. Sono responsabili dell'accelerazione di queste reazioni riducendo il livello di energia della reazione.

Ad esempio, la maggior parte degli enzimi digestivi sono idrolitici. Questi sono responsabili dell'accelerazione della scomposizione di molecole complesse nel bolo.

La decomposizione si traduce in forme più semplici che vengono facilmente assorbite dagli organismi. Gli enzimi non solo svolgono funzioni vitali negli organismi, ma sono anche di importanza medica ed economica.

caratteristiche

Gli enzimi sono generalmente grandi molecole proteiche con attività regolata. Hanno tutti una forma 3D specifica. Questi funzionano a basse concentrazioni.

Non vengono modificati durante la reazione, quindi possono essere recuperati senza cambiamenti nella loro struttura molecolare o proteica. Possono elaborare substrati a una velocità variabile che può coinvolgere migliaia di molecole al minuto.

Sono specifici e possono essere denaturati e / o influenzati da variazioni di temperatura, pH, concentrazioni dei substrati, tra gli altri.

Da parte loro, gli enzimi idrolitici sono il più grande gruppo di enzimi conosciuti. Ci sono più di 200 idrolasi che catalizzano reazioni che rompono i legami carbonio - ossigeno, carbonio - azoto, carbonio - carbonio, fosforo - ossigeno (anidride fosforica), anche fosforo - legami azoto.

Altre caratteristiche importanti degli enzimi idrolitici sono la loro ampia specificità di substrato e che sono stereoselettivi.

Classificazione

La classificazione degli enzimi idrolitici si basa principalmente sulla natura del legame idrolizzato e sul substrato. La terminologia tassonomica chiama questo tipo di idrolasi enzimatiche o enzimi idrolitici.

D'altra parte, i nomi comuni degli enzimi sono costituiti dal suffisso -asi, ad esempio colinesterasi, esterasi e proteasi.

Infine, secondo l'Unione Internazionale di Biochimica e Biologia Molecolare, gli enzimi sono classificati in base a numeri chiamati EC (enzyme commission).

Le idrolasi appartengono al gruppo 3 (EC3). Questi a loro volta sono suddivisi in base al tipo di legame che idrolizzano. Ad esempio, se gli enzimi idrolizzano le ammidi lineari, il loro numero è EC3.5.1 e se idrolizzano le serine proteasi il loro numero è EC3.4.16.21.

Funzioni nel corpo umano

colinesterasi

La colinesterasi è uno dei più importanti enzimi idrolitici conosciuti. Idrolizza l'acetilcolina e la converte in colina e acido acetico.

Questa reazione specifica agisce dopo la trasmissione dell'impulso nervoso, bloccando l'azione delle molecole del neurotrasmettitore (acetilcolina).

Enzimi digestivi

Una delle reazioni enzimatiche più studiate è quella della degradazione del cibo negli organismi. È noto che durante la digestione gli enzimi lipasi sono responsabili dell'idrolisi dei lipidi e le proteasi provocano la scomposizione delle proteine ​​per ottenere amminoacidi.

Gli enzimi idrolitici sono responsabili della rottura o della divisione di grandi molecole e della loro conversione in forme più semplici. Queste molecole ottenute verranno utilizzate nella sintesi, escrezione di rifiuti o come fonti di carbonio per ottenere energia.

Una caratteristica eccezionale degli enzimi idrolitici digestivi è che sono extracellulari e che si mescolano al cibo mentre attraversano il tubo digerente.

Questi enzimi sono prodotti dalle cellule che rivestono lo stomaco, l'intestino e altri organi come il pancreas.

Digestione cellulare

I lisosomi sono i principali protagonisti della digestione cellulare. Ci sono più di 50 enzimi idrolitici specifici contenuti all'interno di queste strutture cellulari.

Questi enzimi svolgono la funzione di digerire la materia organica complessa, convertendola in molecole più semplici, ad esempio come: monosaccaridi o amminoacidi.

applicazioni

-Industriale

farmaceutico

I progressi tecnologici e scientifici degli ultimi 20 anni hanno portato a importanti scoperte nel campo molecolare dei meccanismi di funzionamento dei composti.

Dei sei tipi di enzimi noti, quelli idrolitici sono i più utilizzati (60%) nei processi biocatalitici dell'industria farmaceutica.

Le lipasi sono enzimi idrolitici che trasformano il triacilglicerolo in glicerolo e acidi grassi liberi. Questi enzimi vengono utilizzati, nell'industria farmaceutica, per sviluppare profeni (farmaci antinfiammatori) che agiscono contro malattie reumatoidi, artrite, lombalgia, ecc.

Altre lipasi vengono utilizzate per sviluppare composti come il sintone chirale (un antimicotico) e il lotrafiban, un farmaco utilizzato per prevenire episodi trombotici.

Cibo

Attualmente, le idrolasi sono enzimi essenziali nella produzione di vari prodotti alimentari, a causa delle molteplici applicazioni che hanno oggi in quasi tutti i processi industriali.

Un'area di interesse legata all'uso di enzimi idrolitici è la sintesi o produzione di biomasse lignocellulosiche. Questa biomassa ha un grande potenziale nel settore per ottenere biocarburanti.

D'altra parte, le proteasi, enzimi che catalizzano l'idrolisi dei composti peptidici, hanno un'elevata applicazione nell'industria alimentare, soprattutto nella preparazione di idrolizzati proteici di soia.

Servono anche per migliorare la qualità del pane, negli edulcoranti, nel ridurre i sapori amari di cibi diversi, anche come inteneritori di carne.

L'industria agricola utilizza pectinasi. Si tratta di un gruppo di enzimi in grado di scomporre acidi altamente ramificati e polimeri neutri (gruppi di pectine) presenti nelle pareti cellulari delle piante.

Le pectinasi più utilizzate a livello agricolo industriale provengono dal microrganismo chiamato Aspergillus niger e sono utilizzate per la fermentazione in colture sommerse e la fermentazione di substrati solidi.

Le pectinasi vengono utilizzate anche nella produzione di succhi o succhi di frutta e servono per abbassare la torbidità o chiarificare, migliorandone la qualità. Li usano anche per la produzione di marmellate e polpe di frutta.

Aspergillus niger specie di microrganismi utilizzati per ottenere pectinasi. Tratto e modificato da: Mogana Das Murtey e Patchamuthu Ramasamy, tramite Wikimedia Commons.

detergenti

Le proteasi digestive sono note per pulire i vestiti dall'inizio del secolo scorso. Entro la fine del secolo scorso, la maggior parte dei detergenti conteneva enzimi digestivi come amilasi e lipasi.

È noto che l'uso di questi enzimi nell'industria dei detersivi rende più efficiente il processo di lavaggio. Riducono il consumo di acqua, sono biodegradabili e garantiscono una pulizia totale.

Bacillus licheniformis e Aspergillus flavus producono proteasi utilizzate per la produzione di detergenti. Il prodotto ottenuto viene utilizzato per rimuovere macchie di origine proteica come ad esempio sangue.

I funghi producono cellulasi. Le cellulasi servono come detergenti per rimuovere macchie di sporco o resti di piante. Altri enzimi come le lipasi vengono utilizzati per rimuovere macchie di origine oleica come grasso o rossetto. Il fungo Aspergillus oryzae viene utilizzato industrialmente per produrre questi enzimi.

Riferimenti

1. Enzima. Estratto da en.wikipedia.org.
2. Enzima, biochimica. Recuperato da britannica.com.
3. Introduzione all'enzima classe 3: idrolasi. Recupero da chem.uwec.edu.
4. Hydrolase Recuperato da chemistryexplained.com.
5. T. McKee e JR McKee (2003). Biochimica, 3a edizione. Boston: McGraw-Hill.
6. Enzimi digestivi. Recupero da sciencelearn.org.nz
7. M. Hernaís. Biocatalisi applicata per ottenere farmaci e prodotti ad alto valore aggiunto. Capitolo VI. Recupero da analesranf.com.
8. Enzimi nei saponi da bucato. Estratto da argenbio.org