ГИДРОЛИЗ

ГИДРОЛИЗ (от греч. hydor—вода и lysis— разделение), процессы расщепления молекул сложных хим. соединений за счет присоединения элементов воды. Следует различать Г. электролитов (гидролитическая диссоциация) и Г. органических соединений.—Г и д-ролитическая диссоциация. При растворении в воде солей сильных кислот с сильными основаниями (напр., NaCl, K₂S0₄) полученный раствор показывает нейтральную реакцию, при растворении же солей слабых кислот или слабых оснований реакция изменяется в щелочную или кислую сторону. Так, напр., раствор цианистого калия (К—сильное основание, a HCN—очень слабая кислота) обнаруживает щелочную реакцию, раствор сернокислого алюминия (соль сильной кислоты и слабого основания)— имеет кислую реакцию. Явление это, называемое Г., объясняется следующим образом. Указанные соли слабых оснований или кислот, как и все электролиты, в водном растворе распадаются на ионы, притом почти нацело. С другой стороны, вода, хотя и в очень незначительной степени, тоже диссоциирована на ионы Н" и ОН'. Т. о., в растворе, напр., KCN, наряду с недиссоцииро-ванными молекулами будут иметься ионы: К', CN', Н' и ОН'. Так как HCN очень слабая кислота, то она в водном растворе лишь в очень незначительной степени распадается на ионы Н' и CN', главная же масса ее остается в виде недиссоциированных молекул HCN, и обратно—если в водном растворе встречаются ионы Н' и CN', то они в главной своей массе соединяются в недиссоции-рованные молекулы HCN. Именно этот случай имеется при растворении KCN: ионы CN', появившиеся в результате диссоциации KCN, встречаются с образующимися вследствие диссоциации воды ионами Н" и соединяются с ними в недиссоциированные молекулы HCN. Наступающая вследствие этого убыль Н'-ионов пополняется диссоциацией новых молекул воды до тех пор, пока не установится состояние нек-рого равновесия. При этом в растворе остаются свободные ОН'-ионы, к-рые и сообщают ему щелочную реакцию. При растворении соли слабого основания, например, А1, ионы последнего соединяются в недиссоциированные молекулы с ОН'-ионами воды, а остающиеся в избытке Н'-ионы сообщают раствору кислую реакцию. Таким образом, при гидролизе электролитов имеется как бы расщепление молекул воды, при чем один из ионов связывается в недиссоциированную молекулу, а второй сообщает раствору ту или иную реакцию. Степень Г., т. е. отношение числа гидро-лизированных молекул к числу негидроли-зированных, возрастает с повышением t°. В отличие от процессов гидролитической диссоциации, практически протекающих мгновенно, Г. органических соединений протекает в большинстве случаев весьма медленно, и для ускорения его приходится прибегать к участию тех или иных катализаторов. Таковыми в первую очередь являются элементы самой воды, т. е. ионы Н и ОН. Под влиянием кислот или щелочей очень многие сложные органические соединения, присоединяя элементы воды, распадаются на более простые составные части. К процессам такого рода относится, напр., гидролитическое расщепление эфиров (т. к. получение мыла из жиров тоже основано на Г. сложных эфиров, то часто и другие гидролитические расщепления называют «омылением»). Омыление эфиров протекает по схеме: R.CO.O.R, + = R.COOH + HO.R,. В качестве другого примера можно привести омыление органических производных синильной кислоты, т. н. нитрилов; галоидан-гидриды кислот и нек-рые амиды разлагаются уже просто водой.—Реакциями Г. широко пользуются как в препаративной химии, так и в технике. Важнейшие из технических применений Г.—это мыловарение и паточное производство. В первом случае жиры, при кипячении со щелочью, _ подвергаются Г. и распадаются на свои со-' ставные части—глицерин и жирные кислоты, при чем последние с избыточной щелочью дают соли, т. е. мыло. Получение патоки основано на Г. высокомолекулярного углевода—крахмала, превращающегося при нагревании с серной кислотой в моносахарид глюкозу, сиропообразный раствор к-рой и представляет собой патока. Применение Г. в б и о л. химии сыграло исключительно важную роль для изучения строения важнейших составных частей животного и растительного организма— белков и углеводов. Подойти к выяснению структуры этих чрезвычайно сложных соединений стало возможным лишь после того, как в Г. был найден способ расчленения их на более простые структурные единицы, доступные уже непосредственному химич. анализу. Обычно гидролиз белка производится путем кипячения с крепкой кислотой или щелочью в течение довольно продолжительного времени. При этом белок распадается на свои основные структурные элементы— отдельные аминокислоты. В последнее время Зелинский показал, что при несколько повышенном давлении Г. белка происходит уже под влиянием даже таких слабых кислот, как щавелевая и муравьиная. Для Г. сложных углеводов нагревают их с разведенной кислотой, при чем в результате получаются свободные низшие углеводы—моносахариды. На Г. основано, напр., определение гликогена: последний кипячением с соляной кислотой расщепляется до глюкозы, к-рая затем и определяется. Реакции Г., наряду с окислительными процессами, являются важнейшими процессами в экономике живого организма. Последний обладает мощными катализаторами для различнейших гидролитических процессов. Этими катализаторами являются ферменты. Совершенно те же расщепления сложных высокомолекулярных соединений, которые достигаются путем применения сильных кислот и щелочей при высокой t°, протекают в организме под влиянием гидролитических ферментов. Биол. значение реакций Г. двоякое: во-первых, преобладающая часть принимаемых с пищей веществ представляет собой настолько сложные соединения, что они, в силу величины молекулы, сообщающей им коллоидальный характер (белки, крахмалы), или вследствие физ. свойств (нерастворимость жиров в воде) не могут проникнуть, диффундировать через стенки пищеварительного канала. В результате же Г., обусловленного содержащимися в пищеварительных соках ферментами, сложные молекулы распадаются на низкомолекулярные, легко диффундирующие компоненты, свободно поступающие в кровь и используемые клетками и тканями организма. При этом использовании большое значение имеет то обстоятельство, что все процессы Г. обратимы,.т. е. при известных условиях из простых соединений, путем выделения элементов воды, образуются более сложные вещества. Этим дается возможность, напр., построения тканевых белков из аминокислот, образовавшихся при Г. белков пищи, или гликогена из молекул моносахаридов.—Вторая задача, которую выполняют реакции Г. в организме,—это подготовление веществ для использования заключающейся в них химич. энергии. Энергия, необходимая организму для выполнения его жизненных функций, для ме'ханич. работы, поддержания t°, работы роста и размножения, черпается практически исключительно за счет процессов аэробного окисления или анаэробного распада органических молекул. Однако, эти процессы окисления и распада в подавляющем большинстве случаев разыгрываются лишь над наиболее простыми соединениями, между тем как в организме весь запас потенциальной хим. энергии откладывается в виде более стойких, высокомолекулярных веществ. В тканях, под влиянием тканевых ферментов, происходит постепенный Г. этих запасных веществ, и образующиеся продукты гидролитического распада уже утилизируются в качестве субстрата для реакций окисления и расщепления. Т. о., гидролитические процессы, сами по себе в ! термохим. отношении почти нейтральные, ! принимают участие и в энергетической эко-j иомии организма. j Лит.: N ernst W., Theoretische Chemie, p. 805. i Stuttgart, 1926; Michaelis L., Die Wasserstolf-i ionenkonzentration, B. I. p. 74, В., 1922; Zelinsky N. und Ssadikow W., tjber die Hydrolyse der Eiweisstoffe mittels verdunnter Sauren, Biochemische Zeitschr.. B. CXXXVIII, p. 156, 1923. В. Энгепьгардт. ГИДРОЛИТИЧЕСКИЕ ФЕРМЕНТЫ (гидролазы), ферменты, под влиянием к-рых сложные органические вещества, присоединяя воду, распадаются на более простые составные части, т. е. подвергаются гидролизу (см.). I При определенных условиях возможно обращение действия Г. ф.,—синтез сложных веществ из простых с отщеплением воды. Г. ф., к к-рым относятся все пищеварительные и i значительная часть тканевых ферментов, об-I разуют один из двух главных классов ферментов организма. Они играют громадную физиол. роль, переводя пищевые вещества в доступную всасыванию форму, участвуя в синтезе собственных веществ тела и подготовляя вещества клетки к использованию в тканевом обмене. Тепловой эффект действия Г. ф. незначителен, реакции же, к-рые служат организму источником энергии, катализируются второй главной группой ферментов—десмолазами. Различают следующие типы Г. ф.: 1. Эстеразы, расщепляющие соединения типа сложных эфиров (R.COO.Rj + H₂0=R.COOH -Ы^ОН),—липазы, фосфатазы. 2. Карбогидразы, расщепляющие эфирную связь R—О—R', ферменты, гидролизпрующие углеводы,—поли- и ди-сахаразы, гликозидазы. 3. Амидазы, расщепляющие амидную связь (—СО—NH—),— уреаза, аргиназа, пептидазы. К этой же группе относят протеазы (см.), расщепляющие белковые тела. Лит.: Палладии А., Учебник физиологической химии, Харьков, 1927; Euler H., Chemie der Enzyme, Teil 2, Munchen, 1927; Oppenhei-m e r C, Lehrbuch der Enzyme, Lpz., 1927 (рус. изд.— M.—Л., печ.); его же, Die E'ennente u. ihre Wir-kungen, B. I—II. Lpz.. 1S25—26.

Смотрите также:

ГИДРОЛЯБИЛЬНОСТЬ, термин, введенный Финкелыптейном (Finkelstein) для обозначения одной из конституциональных особенностей раннего детского возраста, состоящей в чрезвычайной «лябильности», неустойчивости, клеточной воды: клетки обла- дают способностью как чрезмерно задерживать воду, так ...
ГИДРОМАНИЯ (от греч. hydor — вода и mania—сумасшествие), один из видов навязчивых состояний, характеризующийся болезненным стремлением покончить жизнь самоубийством через утопление; такие б-ные не могут спокойно находиться около воды, переходить мост: ...
HYDROMENINGOCELE, или meningoce-1е, тип мозговой грыжи (см.), при которой выполненный жидкостью грыжевой мешок состоит из кожи и мозговых оболочек. Относится к порокам развития головного и спинного мозга; наблюдается часто при ...
HYDROMETRA (от греч. hydor—вода и metra—матка), водянка матки, скопление слизисто-водянистой или (реже) медообраз-ной жидкости в полости матки. Возникает на почве закрытия или сужения выводящих путей, а именно, чаще всего канала шейки ...
ГИДРОМЕХАНИКА, отдел механики, занимающийся изучением равновесия и движения жидкостей. Первая задача рассматривается в гидростатике, вторая—в гидродинамике . Гидростатика — учение о равновесии жидкостей, которые должно представить себе, как такие вещества, ...