Hydrolase

Bij Hydrolase is een groep enzymen die substraten hydrolytisch afbreken. Sommige hydrolasen dragen bij aan de normale werking van het menselijk lichaam, bijvoorbeeld de zetmeelsplitsende amylase. Andere hydrolasen zijn betrokken bij het ontstaan ​​van ziekten en worden, net als urease, in bacteriën geproduceerd.

Wat is de hydrolase?

Hydrolasen zijn enzymen die water gebruiken om substraten af ​​te breken. Het substraat wordt gekoppeld aan het actieve centrum van een enzym, waar interacties tussen de twee eenheden ervoor zorgen dat het substraat in twee delen uiteenvalt. Tegelijkertijd wordt een watermolecuul (H2O) verdeeld in een enkel waterstofatoom (H) en een OH-groep. Een deel van het substraat hecht zich aan het enkele waterstofatoom, terwijl de OH-groep zich aan het andere deel van het substraat hecht. Het hydrolaseproduct bestaat dus uit twee nieuwe verbindingen.

Hydrolasen werken met verschillende ondergronden; deze omvatten esters, etherpeptiden, glycosiden, zuurhydriden en C-C-bindingen. De hydrolytische splitsing door hydrolasen is omkeerbaar, d.w.z. omkeerbaar. In de EG-classificatie vertegenwoordigen ze groep 3, die uit meerdere subgroepen bestaat. De subgroepen zijn bijvoorbeeld lipase, dat vet afbreekt, en lactase, dat melksuiker (lactose) afbreekt. Een tekort aan lactase leidt tot een intolerantie voor melksuiker, wat tot uiting kan komen in maagdarmklachten bij het consumeren van melk.

Functie, effect en taken

Hydrolasen zijn talrijk in het menselijk lichaam. Amylase is ook een van de hydrolasen. Amylase wordt aangetroffen in speeksel en is verantwoordelijk voor het afbreken van zetmeel en andere polysacchariden. Polysacchariden zijn meerdere suikers die zijn opgebouwd uit ketens van koolhydraten.

Amylase splitst deze ketens hydrolytisch en splitst ze op in kleinere eenheden. Hierdoor ontstaat de zoete smaak die mensen kunnen proeven bij het kauwen op brood en ander zetmeelrijk voedsel. De verwerking van polysacchariden door amylase is de eerste fase van biochemische vertering - nadat de tanden het voedsel mechanisch hebben geplet tijdens het kauwen.

Het kynureninase komt voor in alle weefseltypen en splitst alanine. Zowel de synthese van nicotinezuur als de afbraak van tryptofaan vereisen deze stap. Tryptofaan is een essentieel aminozuur dat betrokken is bij de synthese van serotonine. Serotonine is een belangrijke neurotransmitter (boodschappersubstantie). De afbraak van tryptofaan is ook een tussenstap in de synthese van andere stoffen, bijvoorbeeld nicotinamide adenine dinucleotide (NAD).

NAD is een co-enzym dat deelneemt aan tal van biologische functies. Het ondersteunt bijvoorbeeld het werk van dehydrogenases en maakt deel uit van de ademhalingsketen. Kynureninase draagt ​​niet alleen bij aan de afbraak van tryptofaan, maar ook aan de synthese van nicotinezuur. Nicotinezuur of niacine is een vitamine die deel uitmaakt van het B-complex.

Opleiding, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden

Het menselijk lichaam vormt hydrolasen waar ze worden gebruikt. Het amylase in speeksel wordt bijvoorbeeld geproduceerd in de speekselklier, terwijl de pancreas het pancreasamylase produceert. Zoals alle enzymen kunnen hydrolasen alleen onder bepaalde omstandigheden werken. Voor hen zijn vooral de pH van de omgeving en de temperatuur van groot belang.

Amylase kan bijvoorbeeld alleen bestaan ​​bij pH 3,5-9. Als het milieu van dit bereik afwijkt, denatureert het enzym. Het maagzuur heeft op een lege maag een pH-waarde van 1–1,5 en is daardoor te zuur voor amylase. Het maagzuur denatureert de eiwitstructuur door moleculaire bindingen te verbreken. Het enzym verliest zijn vorm en wordt inactief. Daarom moet de alvleesklier ook amylase synthetiseren en in een later stadium van de spijsvertering aan het vruchtvlees toevoegen.

Het temperatuuroptimum voor amylase is 45 ° C; Bij deze temperatuur werkt het amylase het snelst, d.w.z. het zet de grootste hoeveelheid substraat om. Amylase kan ook buiten dit optimum werken, maar de stofwisseling is iets lager. Te hoge temperaturen denatureren het enzym ook en maken het onbruikbaar of breken het eiwit af in zijn individuele aminozuren.

Ziekten en aandoeningen

Sommige hydrolasen kunnen helpen bij het diagnosticeren van ziekten. Artsen kunnen bijvoorbeeld amylasespiegels in de eierstokken en longen gebruiken om bepaalde vormen van kanker te diagnosticeren. De amalyseconcentratie is bij kanker in deze organen merkbaar en kan daarom een ​​indicatie zijn van de aanwezigheid of verspreiding van neoplasma's.

Een mutatie in het KYNU-gen leidt tot een tekort aan kynureninase. Het enzym is betrokken bij verschillende biochemische processen. Als er te weinig kynureninase in het lichaam aanwezig is, kunnen de cellen vitamine B3 (ook wel nicotinezuur of niacine genoemd) niet zoals gewoonlijk aanmaken en treedt hypovitaminose op. Tekenen van een tekort aan B3 zijn onder meer dermatitis en ontsteking van de mond, maag en darmslijmvlies. Bovendien kunnen diarree, depressie, verminderde eetlust, concentratiestoornissen, slaapstoornissen en prikkelbaarheid optreden. Het tekort kan ook de ziekte van pellagra veroorzaken.

Het is niet alleen het menselijke organisme dat hydrolasen vormt. Ziekteverwekkers zoals bacteriën kunnen ook enzymen uit deze groep produceren. Een enzym dat zelfs mensen kan schaden, wordt urease genoemd en het breekt ureum af in ammoniak en kooldioxide. De ammoniak helpt de bacteriën maagzuur te weerstaan. Als gevolg hiervan kunnen ze het spijsverteringsstelsel infecteren en een reeks aandoeningen veroorzaken. De Helicobacter pylori-bacterie behoort tot deze groep ziekteverwekkers. Helicobacter pylori veroorzaakt gastritis type B, kan verantwoordelijk zijn voor maag- en duodenumzweren en, in het geval van chronische infectie, maagcarcinoom veroorzaken.