ENZIMS HIDROLÍTICS: CARACTERÍSTIQUES, CLASSIFICACIÓ, FUNCIONS - ANATOMIA I FISIOLOGIA - 2025

Les enzims hidrolítics o hidrolases, són molècules que catalitzen reaccions d'hidròlisi (hidro = aigua; lisi = ruptura), és a dir que catalitzen una reacció química entre una molècula d'aigua i una altra o altres molècules.

Les hidrolases, a l'igual que la majoria dels enzims, són de naturalesa proteica, el que significa que estan compostes per una o més cadenes polipeptídiques o d'aminoàcids.

Diagrama en cinta de l'enzim hidrolítica alfa-amilasa pancreàtica humana. Presa i editada de Own work., Via Wikimedia Commons.

Els enzims són presents en gairebé totes les reaccions bioquímiques dels organismes vius. S'encarreguen d'accelerar aquestes reaccions reduint el nivell d'energia propi de la reacció.

Per exemple, la majoria dels enzims digestius són hidrolítics. Aquestes s'encarreguen d'accelerar la descomposició de les molècules complexes de el bol alimentari.

La descomposició resulta en formes més senzilles fàcils d'absorbir pels organismes. Els enzims no només compleixen funcions vitals en els organismes sinó que també tenen importància mèdica i econòmica.

Característiques

Els enzims, en general, són molècules de proteïnes grans, amb una activitat regulada. Totes presenten una forma 3D específica. Aquestes treballen a baixes concentracions.

No són modificades durant la reacció, pel que poden ser recuperades sense canvis en la seva estructura molecular o proteica. Poden processar substrats a una velocitat variable que poden implicar milers de molècules per minut.

Són específiques i poden desnaturalitzar i / o veure afectades pels canvis de temperatura, pH, concentracions dels substrats, entre d'altres.

Per la seva banda, els enzims hidrolítics són el grup més grans d'enzims conegudes. Existeixen més de 200 hidrolases que catalitzen reaccions que trenquen enllaços Carbó - Oxigen, Carbó - Nitrogen, Carbó - Carbó, Fòsfor - Oxigen (Anhídrid fosfòric), fins i tot enllaços Fòsfor - Nitrogen.

Altres característiques importants dels enzims hidrolítics són la seva àmplia especificitat de substrats i que són estereoselectives.

classificació

La classificació dels enzims hidrolítics es basa principalment en la naturalesa de l'enllaç hidrolitzat, i de l'substrat. La terminologia taxonòmica denomina hidrolases o enzims hidrolítics a aquest tipus d'enzims.

D'altra banda, els noms comuns dels enzims estan conformats amb el sufix - nansa, per exemple colinesterasa, esterases i proteases.

Finalment, segons la Unió Internacional de Bioquímica i Biologia Molecular, els enzims són classificades per números denominats EC (Enzime commission).

Les hidrolases pertanyen a el grup 3 (EC3). Aquestes al seu torn són subdividides segons el tipus d'enllaç que hidrolitzen. Per exemple, si els enzims hidrolitzen amides lineals seu nombre és EC3.5.1, i si hidrolitzen serin proteases el seu nombre és EC3.4.16.21.

Funcions en el cos humà

colinesterasa

La colinesterasa, és una de les enzims hidrolítics conegudes més importants. Hidrolitza l'acetilcolina i la converteix en pujol i àcid acètic.

Aquesta reacció específica actua després de la transmissió de l'impuls nerviós, detenint l'acció de les molècules de l'neurotransmissor (acetilcolina).

enzims digestius

Una de les reaccions enzimàtiques més estudiades és la de la degradació d'aliments en els organismes. Es coneix que durant la digestió dels enzims lipases s'encarreguen d'hidrolitzar els lípids i les proteases provoquen la ruptura de les proteïnes per obtenir aminoàcids.

Els enzims hidrolítics són les encarregades de trencar o dividir les molècules grans i convertir-les en formes més senzilles. Aquestes molècules obtingudes seran utilitzades en la síntesi, excreció de deixalles o com a fonts de carboni per a l'obtenció d'energia.

Una característica resaltante dels enzims hidrolítics digestius, és que són extracel·lulars i que es barregen amb els aliments en el seu pas pel tub digestiu.

Aquests enzims són produïdes per cèl·lules que recobreixen l'estómac, intestí i altres òrgans com el pàncrees.

digestió cel·lular

Els lisosomes són els principals protagonistes de la digestió cel·lular. Existeixen més de 50 enzims hidrolítics específiques contingudes dins d'aquestes estructures cel·lulars.

Aquests enzims compleixen la funció de digerir la matèria orgànica complexa convertint-la en molècules més simples, per exemple com: monosacàrids o aminoàcids.

usos

-Industrial

Farmacèutica

Els avenços tecnològics i científics dels últims 20 anys han derivat en importants descobriments en l'àmbit molecular dels mecanismes de funcionament dels compostos.

Dels sis tipus d'enzims conegudes, les hidrolítics són les més emprades (60%) en els processos biocatalíticos de la indústria farmacèutica.

Les lipases són enzims hidrolítics que transformen triacilglicerol a glicerol i àcids grassos lliures. Aquests enzims serveixen, en la indústria farmacèutica, per a desenvolupar profenos (medicaments antiinflamatoris) que actuen davant malalties reumatoides, artritis, mals de lumbars etc.

Altres lipases són emprades per desenvolupar compostos com el SINTON quiral (1 antimicòtic) i lotrafiban que és un medicament utilitzats per prevenir els episodis trombòtics.

alimentària

Actualment, les hidrolases són enzims fonamentals en la producció de diversos productes alimentaris, a causa de les múltiples aplicabilitats que tenen en gairebé tots els processos industrials d'avui dia.

Una àrea d'interès relacionada amb l'ocupació d'enzims hidrolítics és la síntesi o producció de biomassa lignocel·lulòsica. Aquesta biomassa té gran potencial en la indústria per a l'obtenció de biocombustibles.

D'altra banda les proteasa, enzims que catalitzen la hidròlisi de compostos peptídics, tenen alta aplicació en la indústria alimentària, especialment en la preparació d'hidrolitzats de proteïna de soja.

També serveixen per millorar la qualitat dels pans, en edulcorants, en la reducció dels sabors amargs de diferents aliments, fins i tot com ablanidors de carn.

La indústria agrícola empra les pectinases. Aquestes són un grup d'enzims capaços de descompondre polímers àcids i neutres molt ramificats (grups pectinos) que es troben a la paret cel·lular de les plantes.

Les pectinases més utilitzades a nivell agrícola industrial provenen de l'microorganisme anomenat Aspergillus niger i són utilitzades per a la fermentació en cultius submergits i fermentació de substrats sòlids.

A les pectinases també les fan servir en l'elaboració de sucs o sucs fruiters i serveixen per baixar la terbolesa o aclarir, millorant la qualitat d'aquests. També les utilitzen per a la producció de melmelades i polpes de fruites.

Aspergillus niger espècie de microorganismes utilitzat per a l'obtenció de pectinases. Pres i editat de: Mogana Das Murtey i Patchamuthu Ramasamy, via Wikimedia Commons.

detergents

Des de principis de segle passat se sap que les proteases digestives netegen la roba. Ja per a finals de segle passat la majoria dels detergents contenien enzims digestius com amilases i lipases.

Es coneix molt bé que l'ús d'aquests enzims en la indústria dels detergents fa més eficient el procés de l'rentat. Redueixen la despesa d'aigua, són biodegradables i asseguren una neteja total.

Bacillus licheniformis i Aspergillus flavus produeixen proteases utilitzades per a la producció de detergents. El producte obtingut serveix per a la remoció de taques d'origen proteic com la sang per exemple.

Els fongs produeixen cel·lulases. Les cel·lulases serveixen com detergent per eliminar taques de terres o restes vegetals. Altres enzims com les lipases serveixen per a la remoció de taques d'origen oleic com greixos o pintures labials. El fong Aspergillus oryzae és emprat industrialment per produir aquests enzims.

referències

1. Enzyme. Recuperat de en.wikipedia.org.
2. Enzyme, Bioquímica. Recuperat de britannica.com.
3. Introduction to Enzyme Class 3: Hydrolases. Recuperat de chem.uwec.edu.
4. Hydrolase.Recuperado de chemistryexplained.com.
5. T. McKee & JR McKee (2003). Biochemistry, 3rd edition. Boston: McGraw-Hill.
6. Digestive enzymes. Recuperat de sciencelearn.org.nz
7. M. Hernaís. Biocatàlisi aplicada a l'obtenció de fàrmacs i productes d'alt valor afegit. Capítol VI. Recuperat de analesranf.com.
8. Els enzims en els sabons per a la roba. Recuperat de argenbio.org