Роль гидролиза в процессах жизнедеятельности организма

Гидролиз солей.

Гидролиз солей - взаимодействие ионов  соли с водой, приводящее к образованию  слабого электролита. Слабым электролитом принято считать химические соединения, молекулы которых даже в сильно разбавленных растворах не полностью дислоцированы на ионы.

Гидролизу подвергаются три типа солей:

а) соли, образованные слабым основанием и сильной кислотой (CuCl2, NH2Cl, Fe2(S04)3 — гидролиз по катиону);

б) соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой (К2С03, Na2S — гидролиз по аниону);

в) соли, образованные слабым основанием и слабой кислотой (NH4)2C03, Fe2(C03)3 - гидролиз катиону и по аниону).

Гидролиз  в пищеварении.

Для нормальной жизнедеятельности организму необходим  пластический и энергетический материал. Эти вещества поступают в организм с пищей. Но только минеральные соли, вода и витамины усваиваются человеком в том виде, в котором они находятся в пище. Белки, жиры и углеводы попадают в организм в виде сложных комплексов, и для того чтобы всосаться и подвергнуться усвоению, требуется сложная физическая и химическая переработка пищи. При этом компоненты пищи должны утратить свою видовую специфичность, иначе они будут приняты системой иммунитета как чужеродные вещества. Для этих целей и служит система пищеварения. Пищеварение - совокупность физических, химических и физиологических процессов, обеспечивающих обработку и превращение пищевых продуктов в простые химические соединения, способные усваиваться клетками организма. Эти процессы идут в определенной последовательности во всех отделах пищеварительного тракта (полости рта, глотке, пищеводе, желудке, тонкой и толстой кишке с участием печени и желчного пузыря, поджелудочной железы), что обеспечивается регуляторными механизмами различного уровня. Последовательная цепь процессов, приводящая к расщеплению пищевых веществ до мономеров, способных всасываться, носит название пищеварительного конвейера.

В зависимости  от происхождения гидролитических  ферментов пищеварение делят  на 3 типа: собственное, симбионтное  и аутолитическое. Собственное пищеварение осуществляется ферментами, синтезированными железами человека или животного.

Симбионтное пищеварение происходит под влиянием ферментов, синтезированных симбионтами  макроорганизма (микроорганизмами) пищеварительного тракта. Так происходит переваривание клетчатки пищи в толстой кишке.

Аутолитическое  пищеварение осуществляется под  влиянием ферментов, содержащихся в  составе принимаемой пищи. Материнское  молоко содержит ферменты, необходимые  для его створаживания.

В зависимости  от локализации процесса гидролиза  питательных веществ различают  внутриклеточное и внеклеточное пищеварение. Внутриклеточное пищеварение  представляет собой процесс гидролиза  веществ внутри клетки клеточными (лизосомальными) ферментами. Вещества поступают в  клетку путем фагоцитоза и пиноцитоза. Внутриклеточное пищеварение характерно для простейших животных. У человека внутриклеточное пищеварение встречается в лейкоцитах и клетках лимфоретикуло-гистиоцитарной системы. У высших животных и человека пищеварение осуществляется внеклеточной. Внеклеточное пищеварение делят на диктантное (полостное) и контактное (пристеночное, или мембранное). Диктантное (полостное) пищеварение осуществляется с помощью ферментов пищеварительных секретов в полостях желудочно-кишечного тракта на расстоянии от места образования этих ферментов. Контактное (пристеночное, или мембранное) пищеварение происходит в тонкой кишке в зоне гликокаликса, на поверхности микроворсинок с участием ферментов, фиксированных на клеточной мембране и заканчивается всасыванием - транспортом питательных веществ через энтероцит в кровь или лимфу.

Гидролиз  белков.

Белковые  вещества составляют громадный класс  органических, то есть углеродистых, а  именно углеродисто азотистых соединений, неизбежно встречаемых в каждом организме. Роль белков в организме  огромна. Без белков или их составных  частей – аминокислот – не может  быть обеспечено воспроизводство основных структурных элементов органов  и тканей, а также образование  ряда важнейших веществ, как, например, ферментов и гормонов. Белки пищи прежде, чем быть использованы для  построения тканей тела, предварительно расщепляются. Организмом используется для питания не сам пищевой  белок, а его структурные элементы – аминокислоты и, может быть, частично простейшие пептиды, из которых затем  в клетках синтезируются специфические  для данного вида организма белковые вещества.

Каждый вид  организма, каждый орган и каждая ткань содержат свои характерные  белки, и при усвоении чужеродных белков пищи организм, прежде всего, лишает их видовой специфичности. Перед тем, как быть усвоенными белки должны быть разложены на индифферентный материал. Разложение белковых веществ на более простые, лишенные видовой специфичности соединения, способные всасываться в кровь через стенки кишечника, осуществляется в пищеварительных органах человека и животных путем последовательного гидролиза под действием ряда ферментов.

Переваривание белков начинается в желудке. В желудочно-кишечном тракте пищевые белки распадаются на аминокислоты. В желудке переваривание (т. е. гидролитическое расщепление) происходит при действии фермента пепсина; существенную роль в этом процессе играет соляная кислота, за счёт которой желудочный сок имеет низкое значение pH (1-2). Под действием этой кислоты выделяемый главными клетками желудочных желез белок пепсиноген превращается в пепсин. Соляная кислота катализирует этот процесс, в ходе которого отщепляется часть молекулы и образуется активный центр фермента. Сам пепсин катализирует процесс своего образования, т. е. является авто катализатором. Пепсин гидролизирует пептидные связи, удалённые от концов пептидной цепи. При этом белки распадаются на полипептиды, свободные аминокислоты практически не образуются.

Переваривание белков завершается в верхнем  отделе тонкого кишечника под  действием ферментов поджелудочной  железы и клеток кишечника. Эти клетки продуцируют ряд проферментов (трипсиноген, химотрипсиноген, прокарбопептидазы А и В, проэластаза). Последний этап переваривания происходит при участии ферментов, синтезируемых клетками кишечника – аминопептидаз и дипептидаз. Первые отщепляют концевые аминокислоты от пептидов, вторые гидролизуют дипептиды.Таким образом, переваривание пищевых белков – суть, последовательность реакций гидролиза, катализирующегося рядом ферментов.

Гидролиз  углеводов.

Углеводы  пищи в пищеварительном тракте распадаются  на мономеры при действии гликозид – ферментов, катализирующих гидролиз гликозидных связей в полисахаридах. По числу входящих в их молекулы структурных единиц (остатков простейших углеводов) и способности к гидролизу углеводы подразделяют на моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Моносахариды не гидролизуются с образованием более простых углеводов. Олиго - и полисахариды расщепляются при гидролизе до моносахаридов. Продукты полного гидролиза углеводов – глюкоза, галактоза и фруктоза – через клетки кишечника поступают в кровь. Для человека наиболее важны глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза.  
 

Гидролиз  жиров.

В двенадцатиперстную кишку поступает  желчь и сок поджелудочной  железы, необходимые для переваривания  жиров. В соке поджелудочной железы содержится фермент липаза, катализирующий гидролиз сложноэфирной связи в  триацилглицеринах. Поскольку жиры нерастворимы в водных средах, а липаза нерастворима в жирах, гидролиз происходит лишь на поверхности раздела этих фаз и, следовательно, скорость переваривания зависит от площади этой поверхности.

Вывод.

Рассмотренные примеры доказывают огромную роль гидролиза в процессах жизнедеятельности организма: На нём основываются процессы питания и выделения, поддержания гомеостаза (постоянства среды) и перераспределения энергии Без этого процесса не было бы возможным усвоение пищевых продуктов, так как высасываться в кишечнике способны только относительно небольшие молекулы. Образующиеся в процессе переваривания пищи вещества-мономеры, вступают в ряд реакций. Во многих из них они окисляются, и энергия, выделяющаяся при этом окислении, используется для синтеза АТФ из АДФ – основного процесса аккумулирования энергии в живых организмах. Эта энергия необходима для роста и нормального функционирования организма. Человек получает её как за счёт многостадийного процесса окисления пищи – белков, жиров и углеводов, так и за счёт гидролиза некоторых сложных эфиров, амидов, пептидов и гликозидов. Гидролиз – также основа синтеза мочевины.  
  

Краткое описание

Гидролиз - химическая реакция разделения молекул вещества при взаимодействии с водой. Часто происходит в присутствии  катализатора. Например, при пищеварении  ферменты катализируют гидролиз углеводов, белков и жиров, и образуются молекулы, которые легко усваиваются организмом. Живые организмы осуществляют гидролиз различных органических веществ  в ходе реакций катаболизма при  участии ферментов. Например, в ходе гидролиза при участии пищеварительных  ферментов белки расщепляются на аминокислоты, жиры — на глицерин и  жирные кислоты, полисахариды (например, крахмал и целлюлоза) — на моносахариды (например, на глюкозу), нуклеиновые  кислоты — на свободные нуклеотиды