2.4C: Hydrolyse

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2.4C: Hydrolyse

Hydrolyse

Polymere werden in einem Prozess in Monomere zerlegt, der als Hydrolyse bekannt ist, was „Wasser spalten“ bedeutet. Bei diesen Reaktionen wird das Polymer in zwei Komponenten zerlegt. Wenn die Komponenten nicht ionisiert sind, erhält ein Teil ein Wasserstoffatom (H-) und der andere eine Hydroxylgruppe (OH-) aus einem gespaltenen Wassermolekül. Dies geschieht, wenn Monosaccharide aus komplexen Kohlenhydraten durch Hydrolyse freigesetzt werden.

Abbildung \(\PageIndex{1}\): Hydrolysereaktion, bei der nicht-ionisierte Produkte entstehen: Bei der hier gezeigten Hydrolysereaktion wird das Disaccharid Maltose unter Zugabe eines Wassermoleküls in zwei Glukosemonomere gespalten. Die eine Glukose erhält eine Hydroxylgruppe an der Stelle der ehemaligen kovalenten Bindung, die andere Glukose ein Wasserstoffatom. Dies ist die umgekehrte Reaktion der Dehydratationssynthese, bei der die beiden Monomere miteinander verbunden werden.

Werden die Komponenten nach der Spaltung ionisiert, erhält ein Teil zwei Wasserstoffatome und eine positive Ladung, der andere Teil ein Sauerstoffatom und eine negative Ladung. Dies geschieht, wenn Aminosäuren durch Hydrolyse aus Proteinketten freigesetzt werden.

Abbildung \(\PageIndex{1}\): Hydrolysereaktion mit ionisierten Produkten: Bei der hier dargestellten Hydrolysereaktion wird das Dipeptid unter Zugabe eines Wassermoleküls zu zwei ionisierten Aminosäuren gespalten. Eine Aminosäure erhält ein Sauerstoffatom und eine negative Ladung, die andere Aminosäure erhält zwei Wasserstoffatome und eine positive Ladung. Dies ist die Umkehrung der Dehydratationssynthesereaktion, bei der diese beiden Monomere miteinander verbunden werden.

Diese Reaktionen stehen im Gegensatz zu Dehydratationssynthesereaktionen (auch als Kondensation bekannt). Bei Dehydratationssynthesereaktionen wird ein Wassermolekül als Ergebnis der Erzeugung einer kovalenten Bindung zwischen zwei monomeren Komponenten in einem größeren Polymer gebildet. Bei Hydrolysereaktionen wird ein Wassermolekül als Ergebnis des Bruchs der kovalenten Bindung, die zwei Komponenten eines Polymers zusammenhält, verbraucht.

Dehydratisierungs- und Hydrolysereaktionen sind chemische Reaktionen, die durch spezifische Enzyme katalysiert oder „beschleunigt“ werden; bei Dehydratisierungsreaktionen werden neue Bindungen gebildet, wofür Energie benötigt wird, während bei Hydrolysereaktionen Bindungen aufgebrochen und Energie freigesetzt wird.

In unserem Körper wird die Nahrung zunächst durch katalytische Enzyme im Verdauungstrakt in kleinere Moleküle aufgespalten. Dies ermöglicht eine einfache Aufnahme der Nährstoffe durch die Zellen im Verdauungstrakt. Jedes Makromolekül wird von einem bestimmten Enzym aufgespalten. Kohlenhydrate werden zum Beispiel durch Amylase, Sucrase, Lactase oder Maltase aufgespalten. Proteine werden durch die Enzyme Trypsin, Pepsin, Peptidase und andere aufgespalten. Lipide werden durch Lipasen aufgespalten. Sobald die kleineren Stoffwechselprodukte, die aus diesen hydrolytischen Enzymen entstehen, von den Körperzellen aufgenommen werden, werden sie von anderen Enzymen weiter abgebaut. Der Abbau dieser Makromoleküle ist ein allgemeiner energiefreisetzender Prozess und liefert Energie für zelluläre Aktivitäten.

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