เอนไซม์ไฮโดรไลติก: ลักษณะการจำแนกประเภทหน้าที่ - กายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยา - 2026

เอนไซม์ย่อยสลายหรือ hydrolases เป็นโมเลกุลที่กระตุ้นปฏิกิริยาการย่อยสลาย (น้ำ = น้ำสลาย = แตกร้าว) คือตัวเร่งปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างโมเลกุลของน้ำและโมเลกุลอื่น ๆ

ไฮโดรเลสเช่นเดียวกับเอนไซม์ส่วนใหญ่คือโปรตีนในธรรมชาติซึ่งหมายความว่าประกอบด้วยกลุ่มโพลีเปปไทด์หรือกรดอะมิโนอย่างน้อยหนึ่งกลุ่ม

แผนภาพเทปของเอนไซม์ไฮโดรไลติกอัลฟาอะไมเลสตับอ่อนของมนุษย์ ถ่ายและแก้ไขจากงานของตัวเอง , ผ่าน Wikimedia Commons

เอนไซม์มีอยู่ในปฏิกิริยาทางชีวเคมีเกือบทั้งหมดในสิ่งมีชีวิต พวกมันมีหน้าที่เร่งปฏิกิริยาเหล่านี้โดยการลดระดับพลังงานของปฏิกิริยา

ตัวอย่างเช่นเอนไซม์ย่อยอาหารส่วนใหญ่จะถูกไฮโดรไลติก สิ่งเหล่านี้มีหน้าที่เร่งการสลายโมเลกุลที่ซับซ้อนในยาลูกกลอน

การสลายตัวส่งผลให้เกิดรูปแบบที่ง่ายกว่าซึ่งสิ่งมีชีวิตดูดซึมได้ง่าย เอนไซม์ไม่เพียง แต่ทำหน้าที่สำคัญในสิ่งมีชีวิตเท่านั้น แต่ยังมีความสำคัญทางการแพทย์และเศรษฐกิจอีกด้วย

ลักษณะเฉพาะ

โดยทั่วไปแล้วเอนไซม์เป็นโมเลกุลของโปรตีนขนาดใหญ่ที่มีกิจกรรมควบคุม พวกเขาทั้งหมดมีรูปร่าง 3 มิติที่เฉพาะเจาะจง เหล่านี้ทำงานที่ความเข้มข้นต่ำ

พวกเขาไม่ได้รับการแก้ไขในระหว่างปฏิกิริยาดังนั้นจึงสามารถกู้คืนได้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโมเลกุลหรือโปรตีน พวกเขาสามารถประมวลผลสารตั้งต้นด้วยความเร็วตัวแปรซึ่งสามารถเกี่ยวข้องกับโมเลกุลหลายพันโมเลกุลต่อนาที

มีความเฉพาะเจาะจงและสามารถเปลี่ยนสภาพและ / หรือได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ pH ความเข้มข้นของสารตั้งต้นและอื่น ๆ

ในส่วนของพวกมันเอนไซม์ไฮโดรไลติกเป็นกลุ่มเอนไซม์ที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จักกัน มีไฮโดรเลสมากกว่า 200 ชนิดที่เร่งปฏิกิริยาที่ทำลายคาร์บอน - ออกซิเจนคาร์บอน - ไนโตรเจนคาร์บอน - คาร์บอนฟอสฟอรัส - ออกซิเจน (ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์) พันธบัตรแม้ฟอสฟอรัส - ไนโตรเจน

ลักษณะที่สำคัญอื่น ๆ ของเอนไซม์ไฮโดรไลติกคือความจำเพาะของสารตั้งต้นที่กว้างและเป็นแบบสเตอริโอ

การจัดหมวดหมู่

การจำแนกประเภทของเอนไซม์ไฮโดรไลติกขึ้นอยู่กับลักษณะของพันธะไฮโดรไลซ์และสารตั้งต้นเป็นหลัก ศัพท์อนุกรมวิธานเรียกเอนไซม์ชนิดนี้ว่าไฮโดรเลสหรือไฮโดรไลติกเอนไซม์

ในทางกลับกันชื่อสามัญของเอนไซม์ประกอบด้วยส่วนต่อท้าย -ase ตัวอย่างเช่น cholinesterase, esterases และ proteases

สุดท้ายตามที่สหภาพชีวเคมีและอณูชีววิทยาระหว่างประเทศระบุว่าเอนไซม์ถูกจำแนกตามตัวเลขที่เรียกว่า EC (ค่าคอมมิชชันเอนไซม์)

Hydrolases อยู่ในกลุ่ม 3 (EC3) สิ่งเหล่านี้จะแบ่งย่อยตามประเภทของพันธะที่ไฮโดรไลซ์ ตัวอย่างเช่นถ้าเอนไซม์ไฮโดรไลซ์ลิเนียร์เอไมด์มีจำนวนเท่ากับ EC3.5.1 และถ้าไฮโดรไลซ์ซีรีนโปรตีเอสจะมีจำนวน EC3.4.16.21

หน้าที่ในร่างกายมนุษย์

cholinesterase

Cholinesterase เป็นเอนไซม์ไฮโดรไลติกที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่ง ไฮโดรไลเซสอะซิติลโคลีนและเปลี่ยนเป็นโคลีนและกรดอะซิติก

ปฏิกิริยาเฉพาะนี้ทำหน้าที่หลังจากการส่งกระแสประสาทหยุดการทำงานของโมเลกุลของสารสื่อประสาท (acetylcholine)

เอนไซม์ย่อยอาหาร

ปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่มีการศึกษามากที่สุดอย่างหนึ่งคือการย่อยสลายของอาหารในสิ่งมีชีวิต เป็นที่ทราบกันดีว่าในระหว่างการย่อยเอนไซม์ไลเปสมีหน้าที่ในการย่อยไขมันและโปรตีเอสทำให้เกิดการสลายโปรตีนเพื่อให้ได้กรดอะมิโน

เอนไซม์ไฮโดรไลติกมีหน้าที่ทำลายหรือแบ่งโมเลกุลขนาดใหญ่และเปลี่ยนเป็นรูปแบบที่ง่ายกว่า โมเลกุลเหล่านี้จะถูกนำไปใช้ในการสังเคราะห์การขับของเสียหรือเป็นแหล่งคาร์บอนเพื่อให้ได้พลังงาน

ลักษณะเด่นของเอนไซม์ย่อยอาหารที่ย่อยสลายได้ก็คือพวกมันอยู่นอกเซลล์และผสมกับอาหารเมื่อผ่านทางเดินอาหาร

เอนไซม์เหล่านี้ผลิตโดยเซลล์ที่อยู่ในกระเพาะอาหารลำไส้และอวัยวะอื่น ๆ เช่นตับอ่อน

การย่อยอาหารของเซลล์

ไลโซโซมเป็นตัวชูโรงหลักของการย่อยอาหารของเซลล์ มีเอนไซม์ไฮโดรไลติกเฉพาะมากกว่า 50 ชนิดอยู่ภายในโครงสร้างเซลล์เหล่านี้

เอนไซม์เหล่านี้ทำหน้าที่ย่อยสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนเปลี่ยนเป็นโมเลกุลที่ง่ายกว่าเช่นโมโนแซ็กคาไรด์หรือกรดอะมิโน

การประยุกต์ใช้งาน

-Industrial

เภสัชกรรม

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมานำไปสู่การค้นพบที่สำคัญในด้านโมเลกุลของกลไกการทำงานของสารประกอบ

จากหกชนิดของเอนไซม์ที่รู้จักกันดีไฮโดรไลติกถูกใช้มากที่สุด (60%) ในกระบวนการทางชีวภาพของอุตสาหกรรมยา

ไลเปสเป็นเอนไซม์ไฮโดรไลติกที่เปลี่ยนไตรอะซิลกลีเซอรอลเป็นกลีเซอรอลและกรดไขมันอิสระ เอนไซม์เหล่านี้ใช้ในอุตสาหกรรมยาเพื่อพัฒนาโพรฟีน (ยาต้านการอักเสบ) ที่ทำหน้าที่ต่อต้านโรครูมาตอยด์โรคข้ออักเสบอาการปวดหลังส่วนล่างเป็นต้น

ไลเปสอื่น ๆ ใช้ในการพัฒนาสารประกอบเช่นไครัลซินทอน (เชื้อรา) และลอตราฟิบันซึ่งเป็นยาที่ใช้ในการป้องกันการเกิดลิ่มเลือด

อาหาร

ปัจจุบันไฮโดรเลสเป็นเอนไซม์ที่จำเป็นในการผลิตผลิตภัณฑ์อาหารต่างๆเนื่องจากมีการใช้งานที่หลากหลายในกระบวนการทางอุตสาหกรรมเกือบทั้งหมดในปัจจุบัน

ประเด็นที่น่าสนใจเกี่ยวกับการใช้เอนไซม์ไฮโดรไลติกคือการสังเคราะห์หรือการผลิตชีวมวลลิกโนเซลลูโลส ชีวมวลนี้มีศักยภาพมากในอุตสาหกรรมในการจัดหาเชื้อเพลิงชีวภาพ

ในทางกลับกันโปรตีเอสซึ่งเป็นเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของสารประกอบเปปไทด์มีการใช้งานสูงในอุตสาหกรรมอาหารโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเตรียมไฮโดรไลซิสโปรตีนถั่วเหลือง

นอกจากนี้ยังช่วยปรับปรุงคุณภาพของขนมปังในสารให้ความหวานในการลดรสชาติขมของอาหารต่าง ๆ แม้ในขณะที่เนื้อนุ่ม

อุตสาหกรรมการเกษตรใช้เพคติเนส เหล่านี้เป็นกลุ่มของเอนไซม์ที่สามารถทำลายกรดที่แตกแขนงสูงและพอลิเมอร์เป็นกลาง (กลุ่มเพคติน) ที่พบในผนังเซลล์ของพืช

เพคติเนสที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในระดับเกษตรอุตสาหกรรมมาจากจุลินทรีย์ที่เรียกว่า Aspergillus niger และใช้สำหรับการหมักในวัฒนธรรมที่จมอยู่ใต้น้ำและการหมักพื้นผิวที่เป็นของแข็ง

นอกจากนี้ยังใช้เพคติเนสในการผลิตน้ำผลไม้หรือน้ำผลไม้และทำหน้าที่ลดความขุ่นหรือชี้แจงปรับปรุงคุณภาพ นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตแยมและเนื้อผลไม้

จุลินทรีย์สายพันธุ์แอสเปอร์จิลลัสไนเจอร์ใช้เพื่อให้ได้เพคติเนส ถ่ายและเรียบเรียงจาก: Mogana Das Murtey และ Patchamuthu Ramasamy ผ่าน Wikimedia Commons

ผงซักฟอก

โปรตีเอสย่อยอาหารเป็นที่รู้จักกันในการทำความสะอาดเสื้อผ้าตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ผ่านมา ปลายศตวรรษที่แล้วผงซักฟอกส่วนใหญ่มีเอนไซม์ย่อยอาหารเช่นอะไมเลสและไลเปส

เป็นที่ทราบกันดีว่าการใช้เอนไซม์เหล่านี้ในอุตสาหกรรมผงซักฟอกทำให้กระบวนการซักมีประสิทธิภาพมากขึ้น ช่วยลดการใช้น้ำย่อยสลายได้ทางชีวภาพและมั่นใจได้ถึงการทำความสะอาดทั้งหมด

Bacillus licheniformis และ Aspergillus flavus ผลิตโปรตีเอสที่ใช้ในการผลิตผงซักฟอก ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับใช้สำหรับกำจัดคราบของแหล่งกำเนิดโปรตีนเช่นเลือดเป็นต้น

เชื้อราผลิตเซลลูเลส เซลลูเลสทำหน้าที่เป็นผงซักฟอกเพื่อขจัดคราบดินหรือเศษซากพืช เอนไซม์อื่น ๆ เช่นไลเปสใช้ในการขจัดคราบของแหล่งกำเนิดโอเลอิกเช่นจาระบีหรือลิปสติก เชื้อรา Aspergillus oryzae ใช้ในอุตสาหกรรมเพื่อผลิตเอนไซม์เหล่านี้

อ้างอิง

1. เอนไซม์. สืบค้นจาก en.wikipedia.org.
2. เอนไซม์ชีวเคมี กู้คืนจาก britannica.com.
3. รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับเอนไซม์คลาส 3: ไฮโดรเลส กู้คืนจาก chem.uwec.edu.
4. Hydrolase กู้คืนจาก chemistryexplained.com.
5. T. McKee และ JR McKee (2003) ชีวเคมีพิมพ์ครั้งที่ 3. บอสตัน: McGraw-Hill
6. เอนไซม์ย่อยอาหาร กู้คืนจาก sciencelearn.org.nz
7. M. Hernaís. Biocatalysis นำไปใช้กับการได้รับยาและผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูง บทที่ VI. กู้คืนจาก analesranf.com.
8. เอนไซม์ในสบู่ซักผ้า กู้คืนจาก argenbio.org