的水解酶或水解酶,是分子催化水解反应(氢=水;裂解=破裂),即催化一个水分子和其它分子之间的化学反应。
与大多数酶一样,水解酶本质上也是蛋白质,这意味着它们由一个或多个多肽或氨基酸链组成。
人胰α-淀粉酶水解酶的带状图。从自己的作品中获取和编辑。,通过Wikimedia Commons。
酶几乎存在于活生物体的所有生化反应中。它们负责通过降低反应能级来加速这些反应。
例如,大多数消化酶是水解的。这些负责加速推注中复杂分子的分解。
分解会导致更简单的形式,易于有机体吸收。酶不仅在生物体中发挥重要作用,而且在医学和经济上也很重要。
特点
酶通常是具有调节活性的大蛋白分子。它们都有特定的3D形状。这些在低浓度下起作用。
它们在反应过程中不会被修饰,因此可以在不改变其分子或蛋白质结构的情况下进行回收。他们可以以每分钟涉及数千个分子的可变速度处理基板。
它们是特异性的,并且可以通过温度,pH,底物浓度等的变化而变性和/或影响。
就其本身而言,水解酶是已知的最大的酶组。有200多种水解酶催化打破碳-氧,碳-氮,碳-碳,磷-氧(磷酸酐)键,甚至是磷-氮键的反应。
水解酶的其他重要特征是其广泛的底物特异性和立体选择性。
分类
水解酶的分类主要基于水解键和底物的性质。分类学术语称为这种酶水解酶或水解酶。
另一方面,酶的通用名称由后缀-ase组成,例如胆碱酯酶,酯酶和蛋白酶。
最后,根据国际生物化学和分子生物学联合会,酶通过称为EC(酶委员会)的数字进行分类。
水解酶属于第3组(EC3)。这些又根据它们水解的键的类型进行细分。例如,如果酶水解线性酰胺,则其编号为EC3.5.1;如果水解丝氨酸蛋白酶,则其编号为EC3.4.16.21。
在人体中的功能
胆碱酯酶
胆碱酯酶是最重要的已知水解酶之一。它水解乙酰胆碱,并将其转化为胆碱和乙酸。
这种特定的反应在神经冲动传递后起作用,从而停止了神经递质分子(乙酰胆碱)的作用。
消化酶
研究最多的酶促反应之一是生物体内食物的降解。众所周知,在消化过程中,脂肪酶负责水解脂类,而蛋白酶则导致蛋白质分解以获得氨基酸。
水解酶负责分解或分裂大分子并将其转化为更简单的形式。获得的这些分子将用于合成,排泄废物或用作获取能量的碳源。
消化水解酶的一个突出特点是它们在细胞外,并在通过消化道时与食物混合。
这些酶由在胃,肠和其他器官(如胰腺)中排列的细胞产生。
细胞消化
溶酶体是细胞消化的主要主角。这些细胞结构中包含50多种特定的水解酶。
这些酶具有消化复杂有机物的功能,将其转化为更简单的分子,例如单糖或氨基酸。
应用领域
-产业
制药业
最近20年的技术和科学进步已导致在化合物作用机理的分子领域中的重要发现。
在六种已知酶中,水解酶是制药行业生物催化过程中使用最多的酶(占60%)。
脂肪酶是将三酰基甘油转化为甘油和游离脂肪酸的水解酶。这些酶在制药工业中用于开发可预防类风湿性疾病,关节炎,下背部疼痛等的蛋白(抗炎药)。
其他脂肪酶可用于开发化合物,例如手性合成子(抗真菌剂)和Lotrafiban,这是一种用于预防血栓性发作的药物。
餐饮
目前,水解酶是生产各种食品的必需酶,这是由于水解酶在当今几乎所有工业过程中都有多种应用。
与水解酶的使用相关的一个领域是木质纤维素生物质的合成或生产。这种生物质在工业上具有获得生物燃料的巨大潜力。
另一方面,蛋白酶,即催化肽化合物水解的酶,在食品工业中,特别是在大豆蛋白水解物的制备中具有很高的应用。
它们还可以改善甜味剂中的面包质量,减少不同食品的苦味,甚至可以用作肉嫩剂。
农业使用果胶酶。这是一组能够分解植物细胞壁中发现的高度支链的酸和中性聚合物(果胶基团)的酶。
在工业农业水平上,使用最广泛的果胶酶来自称为黑曲霉的微生物,可用于深层培养中的发酵和固体底物的发酵。
果胶酶还用于果汁或果汁的生产中,可降低浊度或澄清度,从而提高其质量。他们还将它们用于果酱和果肉的生产。
黑曲霉菌种用于获得果胶酶的微生物。摘自并编辑:Mogana Das Murtey和Patchamuthu Ramasamy,通过Wikimedia Commons。
清洁剂
自上个世纪初以来,人们就已经知道消化蛋白酶可以清洁衣物。到上世纪末,大多数洗涤剂都含有消化酶,例如淀粉酶和脂肪酶。
众所周知,在洗涤剂工业中使用这些酶使洗涤过程更有效。它们减少了用水量,可生物降解并确保全面清洁。
地衣芽孢杆菌和黄曲霉产生用于生产洗涤剂的蛋白酶。所得产物用于去除蛋白质来源的污渍,例如血液。
真菌产生纤维素酶。纤维素酶用作去污剂以去除土壤污渍或植物残渣。其他酶(例如脂肪酶)用于去除油性起源的污渍(例如油脂或唇膏)。米曲霉真菌在工业上用于生产这些酶。
参考文献
- 酵素 从en.wikipedia.org恢复。
- 酶,生物化学。从britannica.com恢复。
- 酶简介3:水解酶。从chem.uwec.edu恢复。
- 水解酶从chemistryexplained.com中回收。
- T.McKee和JR McKee(2003)。生物化学,第3版。波士顿:麦格劳-希尔。
- 消化酶。从sciencelearn.org.nz中恢复
- 赫尔纳斯先生。生物催化应用于获得高附加值的药品和产品。第六章 从analesranf.com恢复。
- 洗衣皂中的酶。从argenbio.org恢复