ENZYME THỦY PHÂN: ĐẶC ĐIỂM, PHÂN LOẠI, CHỨC NĂNG - GIẢI PHẨU HỌC VÀ SINH LÝ HỌC - 2026

Các enzym thủy phân hoặc hydrolases, là các phân tử phản ứng Thúc đẩy quá trình thủy phân (thủy = nước; ly giải = vỡ), tức là Thúc đẩy một phản ứng hóa học giữa một phân tử nước và phân tử khác.

Hydrolase, giống như hầu hết các enzym, có bản chất là protein, có nghĩa là chúng được tạo thành từ một hoặc nhiều chuỗi polypeptide hoặc axit amin.

Sơ đồ băng của enzym thủy phân alpha-amylase tụy người. Lấy và chỉnh sửa từ Tác phẩm riêng. , thông qua Wikimedia Commons.

Enzyme có mặt trong hầu hết các phản ứng sinh hóa trong cơ thể sống. Chúng có nhiệm vụ đẩy nhanh các phản ứng này bằng cách giảm mức năng lượng của phản ứng.

Ví dụ, hầu hết các enzym tiêu hóa đều bị thủy phân. Đây là nguyên nhân thúc đẩy sự phá vỡ các phân tử phức tạp trong bolus.

Sự phân hủy dẫn đến các dạng đơn giản hơn dễ được sinh vật hấp thụ. Enzyme không chỉ thực hiện các chức năng quan trọng trong sinh vật mà còn có tầm quan trọng về mặt y tế và kinh tế.

nét đặc trưng

Enzyme nói chung là các phân tử protein lớn với hoạt động được điều chỉnh. Tất cả chúng đều có hình dạng 3D cụ thể. Chúng hoạt động ở nồng độ thấp.

Chúng không bị biến đổi trong quá trình phản ứng, vì vậy chúng có thể được phục hồi mà không bị thay đổi cấu trúc phân tử hoặc protein của chúng. Họ có thể xử lý chất nền với tốc độ thay đổi có thể liên quan đến hàng nghìn phân tử mỗi phút.

Chúng đặc trưng và có thể bị biến tính và / hoặc bị ảnh hưởng bởi những thay đổi về nhiệt độ, độ pH, nồng độ của chất nền, trong số những chất khác.

Về phần mình, enzym thủy phân là nhóm enzym lớn nhất được biết đến. Có hơn 200 hydrolase xúc tác cho các phản ứng phá vỡ liên kết Carbon - Oxygen, Carbon - Nitrogen, Carbon - Carbon, Photpho - Oxy (Phosphoric Anhydride), thậm chí cả liên kết Photpho - Nitơ.

Các đặc điểm quan trọng khác của enzym thủy phân là tính đặc hiệu cơ chất rộng và chúng có tính chọn lọc lập thể.

Phân loại

Việc phân loại enzym thủy phân chủ yếu dựa vào bản chất của liên kết thủy phân và cơ chất. Thuật ngữ phân loại học gọi loại enzyme này là hydrolase hoặc enzyme thủy phân.

Mặt khác, tên thông thường của các enzym được tạo thành từ hậu tố -ase, ví dụ cholinesterase, esterase và protease.

Cuối cùng, theo Liên minh Hóa sinh và Sinh học Phân tử Quốc tế, các enzym được phân loại theo số gọi là EC (ủy ban enzym).

Hydrolase thuộc nhóm 3 (EC3). Những chất này lần lượt được chia nhỏ theo loại liên kết mà chúng thủy phân. Ví dụ, nếu các enzym thủy phân các amit tuyến tính thì số của chúng là EC3.5.1, và nếu chúng thủy phân các protease serine thì số của chúng là EC3.4.16.21.

Các chức năng trong cơ thể con người

Cholinesterase

Cholinesterase là một trong những enzym thủy phân quan trọng nhất được biết đến. Nó thủy phân acetylcholine và chuyển nó thành choline và axit acetic.

Phản ứng cụ thể này hoạt động sau khi truyền xung thần kinh, làm dừng hoạt động của các phân tử dẫn truyền thần kinh (acetylcholine).

Enzim tiêu hóa

Một trong những phản ứng enzym được nghiên cứu nhiều nhất là phản ứng phân hủy thức ăn ở sinh vật. Được biết, trong quá trình tiêu hóa, enzym lipase có nhiệm vụ thủy phân lipid và protease gây ra sự phân hủy protein để thu được các axit amin.

Enzyme thủy phân có nhiệm vụ phá vỡ hoặc phân chia các phân tử lớn và chuyển chúng thành các dạng đơn giản hơn. Những phân tử thu được sẽ được sử dụng trong quá trình tổng hợp, bài tiết chất thải hoặc làm nguồn cacbon để thu năng lượng.

Một đặc điểm nổi bật của enzym thủy phân tiêu hóa là chúng có tính chất ngoại bào và trộn lẫn với thức ăn khi đi qua đường tiêu hóa.

Các enzym này được sản xuất bởi các tế bào lót dạ dày, ruột và các cơ quan khác như tuyến tụy.

Tiêu hóa tế bào

Lysosome là chất chính của quá trình tiêu hóa tế bào. Có hơn 50 loại enzym thủy phân cụ thể chứa trong các cấu trúc tế bào này.

Các enzym này thực hiện chức năng tiêu hóa các chất hữu cơ phức tạp, chuyển đổi nó thành các phân tử đơn giản hơn, ví dụ như: monosaccharid hoặc axit amin.

Các ứng dụng

-Công nghiệp

Dược phẩm

Những tiến bộ khoa học và công nghệ trong 20 năm qua đã dẫn đến những khám phá quan trọng trong lĩnh vực phân tử về cơ chế hoạt động của các hợp chất.

Trong số sáu loại enzym đã biết, enzym thủy phân được sử dụng nhiều nhất (60%) trong các quá trình xúc tác sinh học của ngành dược phẩm.

Lipase là các enzym thủy phân biến triacylglycerol thành glycerol và các axit béo tự do. Trong ngành dược phẩm, những enzym này được sử dụng để phát triển các chất tiên tri (thuốc chống viêm) có tác dụng chống lại các bệnh thấp khớp, viêm khớp, đau lưng dưới, v.v.

Các lipase khác được sử dụng để phát triển các hợp chất như chiral synthon (một chất chống nấm) và lotrafiban, là một loại thuốc được sử dụng để ngăn ngừa các đợt huyết khối.

Món ăn

Hiện nay, hydrolase là các enzym thiết yếu trong sản xuất các sản phẩm thực phẩm khác nhau, do chúng có nhiều ứng dụng trong hầu hết các quy trình công nghiệp ngày nay.

Một lĩnh vực quan tâm liên quan đến việc sử dụng enzym thủy phân là tổng hợp hoặc sản xuất sinh khối lignocellulosic. Sinh khối này có tiềm năng lớn trong ngành công nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh học.

Mặt khác, protease, enzym xúc tác quá trình thủy phân các hợp chất peptit, có ứng dụng cao trong công nghiệp thực phẩm, đặc biệt trong điều chế các sản phẩm thủy phân protein đậu nành.

Chúng cũng dùng để cải thiện chất lượng của bánh mì, trong chất làm ngọt, làm giảm mùi vị đắng của các loại thực phẩm khác nhau, ngay cả khi làm mềm thịt.

Ngành nông nghiệp sử dụng pectinase. Đây là một nhóm các enzym có khả năng phá vỡ axit phân nhánh cao và các polyme trung tính (nhóm pectin) được tìm thấy trong thành tế bào thực vật.

Các pectinase được sử dụng rộng rãi nhất ở cấp độ nông nghiệp công nghiệp đến từ vi sinh vật được gọi là Aspergillus niger và được sử dụng để lên men trong môi trường nuôi cấy chìm và lên men các chất nền rắn.

Pectinase cũng được sử dụng trong sản xuất nước trái cây hoặc nước trái cây và dùng để làm giảm độ đục hoặc làm trong, cải thiện chất lượng của chúng. Họ cũng sử dụng chúng để sản xuất mứt và bột trái cây.

Aspergillus niger loài vi sinh vật được sử dụng để thu nhận pectinase. Lấy và biên tập từ: Mogana Das Murtey và Patchamuthu Ramasamy, qua Wikimedia Commons.

Chất tẩy rửa

Protease tiêu hóa đã được biết đến để làm sạch quần áo từ đầu thế kỷ trước. Vào cuối thế kỷ trước, hầu hết các chất tẩy rửa đều chứa các enzym tiêu hóa như amylase và lipase.

Ai cũng biết rằng việc sử dụng các enzym này trong công nghiệp chất tẩy rửa làm cho quá trình giặt tẩy hiệu quả hơn. Chúng giảm tiêu thụ nước, có thể phân hủy sinh học và đảm bảo làm sạch toàn bộ.

Bacillus licheniformis và Aspergillus flavus tạo ra protease được sử dụng để sản xuất chất tẩy rửa. Sản phẩm thu được được sử dụng để tẩy các vết bẩn có nguồn gốc protein chẳng hạn như máu.

Nấm sản xuất xenlulaza. Xenlulaza đóng vai trò như một chất tẩy rửa để loại bỏ vết bẩn hoặc mảnh vụn thực vật. Các enzym khác như lipase được sử dụng để loại bỏ các vết bẩn có nguồn gốc oleic như dầu mỡ hoặc son môi. Nấm Aspergillus oryzae được sử dụng trong công nghiệp để sản xuất các enzym này.

Người giới thiệu

1. Chất men. Khôi phục từ en.wikipedia.org.
2. Enzyme, Hóa sinh. Phục hồi từ britannica.com.
3. Giới thiệu về Enzyme Lớp 3: Hydrolases. Được khôi phục từ chem.uwec.edu.
4. Hydrolase Thu hồi từ chemistryexplained.com.
5. T. McKee & JR McKee (2003). Hóa sinh, tái bản lần thứ 3. Boston: McGraw-Hill.
6. Enzim tiêu hóa. Đã khôi phục từ sciencelearn.org.nz
7. M. Hernaís. Thẩm phân sinh học ứng dụng để thu được thuốc và sản phẩm có giá trị gia tăng cao. Chương VI. Phục hồi từ analesranf.com.
8. Enzyme trong xà phòng giặt. Đã khôi phục từ argenbio.org