Hydrolýza

Hydrolýza je rozkladná reakce, při které se spotřebovává voda (při každém kroku jedna molekula); např. celulóza se při hydrolýze štěpí na kratší řetězce – až na monomery. Patří do skupiny solvolytických reakcí.

Příklady hydrolytických reakcí[editovat | editovat zdroj]

Hydrolýza kovových solí[editovat | editovat zdroj]

Ionty kovů jsou často Lewisovy kyseliny, proto ve vodě hydrolyzují za vzniku bazické soli. Typickým příkladem je hydrolýza chloridu hlinitého, který se ve vodném prostředí vyskytuje ve formě hexaaquahlinitého kationtu.

[Al(H₂O)₆]³⁺ + H₂O ↔ [Al(OH)(H₂O)₅]²⁺ + H₃O⁺

Hydrolýza esterů[editovat | editovat zdroj]

Existují dva mechanismy hydrolýzy esterů, bazická a kyselá hydrolýza. Kyselá hydrolýza je zahájena protonací karbonylové skupiny, čímž dojde k usnadnění nukleofilního ataku molekuly vody. Bazická hydrolýza se provádí refluxováním esteru s vodným roztokem silné báze, např. hydroxidu sodného.

Příklady hydrolýzy[editovat | editovat zdroj]

1. sůl silné zásady a slabé kyseliny:

Na₂CO₃ ↔ 2 Na⁺ + CO₃²⁻

2 Na⁺ + CO₃²⁻ + 2 H₂O ↔ H₂CO₃ + 2 Na⁺ + 2 OH⁻ vznikne slabě zásaditý roztok

2. sůl slabé zásady a silné kyseliny:

Al³⁺ + 3 Cl⁻ + 3 H₂O↔ Al(OH)₃ + 3 Cl⁻ + 3 H⁺ vznikne slabě kyselý roztok

3. sůl slabé kyseliny a slabé zásady – pH kapaliny nezáleží na koncentraci soli, ale na rozdílu síly kyseliny a zásady.

4. sůl silné kyseliny a silné zásady – nehydrolyzuje, pouze se hydratuje

Na⁺ + Cl⁻ + H₂O ↔ Na⁺ + Cl⁻ + H₂O neutrální roztok

5. Bazická hydrolýza esteru

Hydrolytické štěpení nukleových kyselin[editovat | editovat zdroj]

Alkalická hydrolýza[editovat | editovat zdroj]

K alkalické hydrolýze polynukleotidu je třeba 2’-OH skupina, neboť prvním jejím krokem je přesun vazby z C5’ následujícího nukleotidu na C2’ téhož nukleotidu. Tím se přeruší osa polynukleotidu a přechodně se vytvoří cyklický 2’,3’-fosfát, jenž se dále degraduje na směs 2’ a 3’-fosfátů. Z toho vyplývá, že zahřátím v alkalickém prostředí se hydrolyzuje pouze RNA, zatímco DNA je alkalirezistentní.

Kyselá hydrolýza[editovat | editovat zdroj]

Mírnou kyselou hydrolýzou (pH asi 3) se selektivně štěpí β-glykosidová vazba purinových nukleotidů. Výsledkem je apurinový polynukleotid. Působením hydrazinu lze připravit apyrimidinovou nukleovou kyselinu.

V silně kyselém prostředí a při vyšší teplotě (HCl o konc. 6mol·l⁻¹, 175 °C) se RNA i DNA štěpí na jednotlivé složky. Navíc se cytosin deaminuje na uracil, což je třeba vzít v úvahu při stanovení poměru bází v polynukleotidu.

Enzymatická hydrolýza[editovat | editovat zdroj]

Pro stanovení primární sekvence nukleových kyselin je potřebnější enzymová hydrolýza, kterou katalyzují nukleázy. Rozeznávají se 3’- a 5’-exonukleázy, podle toho, od kterého konce polynukleotidu postupně odštěpují mononukleotidy. Endonukleázy štěpí vazby v určitém místě uvnitř řetězce, takže produktem bývají nestejně dlouhé oligonukleotidy.

Endonukleázy jsou specifické vzhledem k pentóze, existují ribonukleázy (RNázy) a deoxyribonukleázy (DNázy). Dalším kritériem specificity nukleáz je polovina fosfodiesterové vazby, kterou štěpí. Nukleázy štěpící vazbu blíže C3’ uvolňují nukleosid-3’-fosfáty. Restrikční endonukleázy štěpí dvoušroubovici DNA v místě s centrální symetrií v sekvenci nukleotidů.

Fosfodiesteráza z hadího jedu je 3’-exonukleáza štěpící a-vazby v RNA i DNA. Fosfodiesteráza z hovězí sleziny je 5’-exonukleáza štěpící b-vazby polynukleotidu. Pankreatická RNáza je endonukleáza, která štěpí v RNA b-vazby, pokud na a-vazbu daného fosfátu se napojuje pyrimidinový nukleotid. Z plísně byla izolována RNáza T štěpící b-vazby těch fosfátů, kde na a-vazbě je připojen purinový nukleotid.^[1]