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3.6: Die Hydrolyse
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Hydrolysis
 
PROTOKOLLE

3.6: Hydrolysis

3.6: Die Hydrolyse

Overview

Hydrolysis is a chemical reaction in which water breaks a bond within a molecule. For example, it breaks peptides into amino acids, carbohydrates into simple sugars and DNA into nucleotides. Enzymes often facilitate these processes.

Hydrolysis Reverses Dehydration Synthesis

To break down complex carbohydrates, the linkage between individual sugar units needs to be broken. The reaction that breaks a glycosidic bond is called hydrolysis, as water is added to the compound. The glycosidic bonds between sugar molecules are stable, so hydrolases often catalyze hydrolysis. Hydrolases are enzymes that are specialized in catalyzing hydrolysis.

Different types of glycosidic bonds (e.g., 1-4 linkage, 1-6 linkage) require different hydrolases. The type of enzyme needed also depends on the location of the sugar unit within the polymer. For instance, starch primarily consists of 1-4 linked glucose, with a relatively small number of 1-6 glycosidic bonds. While α-amylase can cleave 1-4 glycosidic bonds in the middle of the polymer, the enzyme amyloglucosidase breaks only 1-6 or 1-4 bonds at the terminus (i.e., the last glucose unit at the end of the chain).

The Lack of Lactase Can Cause Gastrointestinal Symptoms

Human babies produce the enzyme lactase, which catalyzes the hydrolysis of milk sugar, or lactose. Lactose is a disaccharide that consists of glucose and galactose. In many areas of the world, humans stop producing lactase when they reach adulthood, leaving them lactose intolerant. The inability or reduced ability to hydrolyze lactose means that lactose passes through the intestine into the colon without being broken down into glucose and galactose. Some bacteria in the colon can metabolize lactose. The byproducts of this bacterial activity are gas and water influx into the colon, which causes gastrointestinal symptoms such as bloating, flatulence and diarrhea. These symptoms can be mitigated by either consuming lactase with any meal that contains dairy products or removing dairy from the diet altogether.

Überblick

Die Hydrolyse ist eine chemische Reaktion, bei der Wasser eine Bindung innerhalb eines Moleküls aufbricht. Sie kann beispielsweise Peptide in Aminosäuren, Kohlenhydrate in Einfachzucker und DNA in Nucleotide aufbrechen. Oftmals erleichtern Enzyme diesen Prozess.

Die Hydrolyse kehrt die Dehydratationssynthese um

Um komplexe Kohlenhydrate aufzuspalten, muss die Verbindung zwischen den einzelnen Zuckereinheiten aufgebrochen werden. Die Reaktion, die eine glykosidische Bindung aufbricht, nennt man Hydrolyse. In diesem Fall wird der Verbindung nämlich Wasser zugesetzt. Da die glykosidischen Bindungen zwischen den Zuckermolekülen stabil sind, katalysieren Hydrolasen oft die Hydrolyse. Hydrolasen sind Enzyme, die darauf spezialisiert sind, die Hydrolyse zu katalysieren.

Verschiedene Arten von glykosidischen Bindungen (z.B. 1-4 Bindung, 1-6 Bindung) erfordern unterschiedliche Hydrolasen. Die Art des benötigten Enzyms hängt auch von der Lage der Zuckereinheit innerhalb des Polymers ab. So besteht beispielsweise Stärke hauptsächlich aus 1-4 gebundener Glucose, mit einer relativ geringen Anzahl von 1-6 glykosidischen Bindungen. Während α-Amylase in der Mitte des Polymers 1-4 glykosidische Bindungen spalten kann, bricht das Enzym Amyloglucosidase nur 1-6 oder 1-4 Bindungen am Ende der Kette (d.h. der letzten Glucoseeinheit am Ende der Kette) auf.

Das Fehlen von Laktase kann gastrointestinale Symptome verursachen

Menschliche Babys produzieren das Enzym Laktase, welches die Hydrolyse des Milchzuckers oder der Laktose katalysiert. Laktose ist ein Disaccharid, das aus Glucose und Galaktose besteht. In vielen Gebieten der Welt stellt der menschliche Körper die Produktion von Laktase beim Erreichen des Erwachsenenalters ein. Das führt zu einer Laktoseintoleranz. Die Unfähigkeit oder reduzierte Fähigkeit, Laktose zu hydrolysieren, bedeutet, dass Laktose durch den Darm in den Dickdarm gelangt, ohne dann in Glucose und Galaktose zerlegt zu werden. Einige Bakterien im Dickdarm können Laktose jedoch metabolisieren. Die Nebenwirkungen des Wirkens dieser Bakterien sind ein Gas- und Wassereintritt in den Dickdarm. Es kommt zu gastrointestinalen Symptomen wie Blähungen, Flatulenz und Durchfall. Diese Symptome können entweder durch den regelmäßigen Verzehr von Laktase abgemildert werden, oder man entfernt Milchprodukte insgesamt von seinem Ernährungsplan.

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