Thủy phân theo nghĩa đen có nghĩa là phản ứng với nước. Nó là một quá trình hóa học trong đó một phân tử được phân tách thành hai phần bằng cách cho thêm một phân tử nước. Một đoạn của phân tử mẹ có được một ion hydro (H +) từ phân tử nước bổ sung. Các nhóm khác thu thập các nhóm hydroxyl còn lại (OH -). Để minh họa cho quá trình này, một số ví dụ từ thực tế đời sống và các hệ thống sống thực tế được thảo luận ở đây.
Các thủy phân thông thường nhất xảy ra khi một muối của axit yếu hoặc bazơ yếu (hoặc cả hai) được hòa tan trong nước. Nước autoionizes thành các ion hydroxyl tiêu cực và các ion hydro. Các muối phân hủy thành các ion dương và âm. Ví dụ, natri axetat phân ly trong nước thành các ion natri và acetate. Ion Natri phản ứng rất ít với ion hydroxyl trong khi các ion axetat kết hợp với ion hydro để tạo ra axít acetic trung tính, và kết quả cuối là một sự dư thừa tương đối của các ion hydroxyl, gây ra một giải pháp cơ bản.
Tuy nhiên, trong điều kiện bình thường, chỉ có một vài phản ứng giữa nước và các hợp chất hữu cơ xảy ra. Nói chung, các axit mạnh hoặc các căn cứ cần phải được thêm vào để đạt được thủy phân nơi nước không có hiệu lực. Các acid hoặc cơ sở được coi là một chất xúc tác. Họ có nghĩa là để tăng tốc độ phản ứng, nhưng được phục hồi vào cuối của nó.
Acid-base-xúc tác hydrolyses rất phổ biến; một ví dụ là thủy phân amit hoặc este. Thủy phân của họ xảy ra khi các tác nhân nucleophin (một đại lý hạt nhân trục lợi, như nước hay ion hydroxyl) tấn carbon của nhóm cacbonyl của este hay amide. Trong một cơ sở dịch nước, ion hydroxyl là nucleophiles tốt hơn so với các lưỡng cực như nước. Trong axit, nhóm cacbonyl trở thành proton, và điều này dẫn đến một cuộc tấn công ái nhân dễ dàng hơn nhiều. Các sản phẩm cho cả hydrolyses là những hợp chất có nhóm axit cacboxylic.
Có lẽ ví dụ cổ xưa nhất của este thủy phân là quá trình được gọi là xà phòng hóa. Đó là quá trình thủy phân của một triglyceride (chất béo) với một cơ sở dịch nước như natri hydroxide (NaOH). Trong quá trình này, glycerol, cũng có tên thương mại glycerin, được hình thành, và các axit béo có phản ứng với các cơ sở, chuyển đổi chúng sang các muối. Các muối được gọi là xà phòng, thường được sử dụng trong các hộ gia đình.
Hơn nữa, quá trình thủy phân là một quá trình quan trọng trong thực vật và động vật, ví dụ đáng kể nhất là sự chuyển hóa năng lượng và lưu trữ. Tất cả các tế bào sống đòi hỏi một nguồn cung cấp liên tục của năng lượng cho hai mục đích chính: cho sinh tổng hợp nhỏ và các đại phân tử, và cho các hoạt động vận chuyển của các ion và các phân tử qua màng tế bào. Năng lượng có nguồn gốc từ quá trình oxy hóa các chất dinh dưỡng không được sử dụng trực tiếp, nhưng, bằng phương tiện của một chuỗi phức tạp và lâu dài của các phản ứng, nó được chuyển thành phân tử lưu trữ năng lượng đặc biệt, adenosine triphosphate (ATP).
Các phân tử ATP có chứa liên kết pyrophosphate (trái phiếu hình thành khi hai đơn vị phosphate được kết hợp với nhau) mà phóng năng lượng khi cần thiết. ATP có thể bị thủy phân theo hai cách: loại bỏ phosphate cuối cùng để tạo thành adenosine diphosphate (ADP) và phosphate vô cơ, hoặc việc loại bỏ một diphosphate thiết bị đầu cuối để mang adenosine monophosphate (AMP) và pyrophosphate. Sau này thường được chẻ hơn nữa để mang lại hai phốt phát. Điều này dẫn đến các phản ứng sinh tổng hợp, trong đó không xảy ra một mình, mà có thể được điều khiển theo hướng tổng hợp khi các trái phiếu phosphate được thủy phân.
Ngoài ra, trong hệ thống sống, hầu hết các phản ứng sinh hóa, bao gồm ATP thủy phân, diễn ra trong sự xúc tác của enzyme . Các hành động xúc tác của enzyme cho phép quá trình thủy phân protein, chất béo, dầu, và carbohydrate. Như một ví dụ, người ta có thể xem xét các protease, enzyme tiêu hóa mà viện trợ bằng cách thủy phân liên kết peptide trong protein. Họ xúc tác thủy phân liên kết peptide bên trong chuỗi peptide, như trái ngược với exopeptidases, một lớp học của các enzyme, xúc tác thủy phân liên kết peptide thiết bị đầu cuối, giải phóng một axit amin tự do tại một thời điểm.
Tuy nhiên, protease không xúc tác cho quá trình thủy phân của tất cả các loại protein. Hành động của họ là stereo chọn lọc: Chỉ có các protein có cấu trúc bậc ba nhất định sẽ được nhắm mục tiêu. Lý do là một số loại định hướng lực lượng cần thiết để đặt nhóm amide ở vị trí thích hợp cho xúc tác. Các địa chỉ liên lạc cần thiết giữa một enzyme và cơ chất của nó (protein) được tạo ra bởi vì các enzyme nếp một cách nào đó để tạo thành một kẽ hở vào đó các chất nền phù hợp; các kẽ hở cũng chứa các nhóm xúc tác. Do đó, các protein mà không phù hợp vào các kẽ hở sẽ không bị thủy phân. Đặc này bảo tồn tính toàn vẹn của các protein khác như kích thích tố, và do đó các hệ thống sinh học vẫn tiếp tục hoạt động bình thường.
SEE ALSO Enzymes; Tertiary Struct
đang được dịch, vui lòng đợi..
