Тысячи различных ферментов постоянно работают в организме человека. Это сложные белковые молекулы или молекулярные комплексы, которые катализируют биохимические реакции в живой клетке. Каждый из них имеет несколько важных функциональных областей: каталитическая реакция и связь с субстратом, дополнительное связывание фермент-субстрат, регуляторная функция (локализация молекул в организме может повлиять на активность фермента).
Ферменты являются белками и обладают всеми свойствами белков. Ферменты подобно белкам делятся на простые и сложные.
Для чего нужны ферменты
Роль ферментов заключается в ускорении биохимических реакций до 1 000 000 раз. Ферменты снижают энергетический барьер реакции, не влияя на термодинамическое равновесие. Они характеризуются специфичностью как в реакции, которую они катализируют, так и в субстрате. Это определяется соответствием каталитической и гидрофобной областей, взаимодействием поверхностных электрических зарядов и т.д.
Благодаря ферментам осуществляются, ускоряются и контролируются процессы, поддерживающие жизнь организма. Они не меняются, поэтому их называют биокатализаторами.
Ферменты - это потрясающее творение природы. Только с их помощью возможно:
- обновление клеток;
- преобразование питательных веществ в энергию и строительные компоненты;
- удаление отходов после обмена веществ и посторонних элементов из организма;
- защита организма от патогенных микроорганизмов;
Без ферментов жизнь была бы абсолютно невозможна, каждый из них в буквальном смысле слова «узкий специалист» и выполняет одну единственную задачу, которая реализуется самым совершенным и безупречным образом. Для жизни и здоровья организма крайне важно, чтобы все ферменты в нем присутствовали в достаточном количестве, в оптимальном соотношении и нормальном функциональном состоянии.
Специфичность – отличительное свойство ферментов. В отношении ферментов она бывает абсолютная или относительная. Это возможность влиять только на определённые реакции. Фермент с абсолютной специфичностью может связываться только с одним единственным субстратом (Например, аргиназа только с аргинином, лактаза только с лактозой).
Ферменты с относительной (широкой субстратной) специфичностью могут связываться с уже несколькими сходными по структуре субстратами. Например, такой фермент, как панкреатическая липаза может гидролизовать любые пищевые жиры. Что позволяет использовать ее в качестве лекарственных препаратов, по такому принципу и работает мезим
С возрастом ферменты теряют свою первоначальную эффективность и начинают совершать ошибки, поэтому их необходимо постоянно обновлять. Они очень чувствительны к температуре. Оказалось, что при 38 - 40 градусах они теряют свои первоначальные свойства и становятся «ленивыми», «бессильными», а при 43 градусах умирают.
«Эффективность одного и того же количества фермента может быть разной. Фермент может находиться как в активной, так и неактивной форме, бывает, что меньшее количество фермента вызывает более высокую скорость реакции.
Под действием ферментов происходят все жизненно важные функции организма - переваривание пищи, очищение крови и тканей, заживление ран, выделение патогенов и раковых клеток, даже обеспечение проникновения сперматозоидов в яйцеклетку — тоже происходит под действием ферментов. Человек может быть здоров, только если его ферменты находятся в нужном количестве и функционируют как можно лучше.
Функции ферментов
Хотя ферменты работают вместе, у каждого из них есть определенные функции в организме. Например, тот, которому «поручено» переваривать глюкозу и фруктозу в кишечнике, не может переваривать галактозу и лактозу. Поэтому природа придумала существование тысяч различных ферментов.
Их «специальность» имеет свои преимущества, но также и недостатки - когда фермент по какой-то причине не выполняет свою функцию, это может иметь последствия для всего организма. Многие лекарства, пестициды и другие токсичные вещества способны вызывать такое нарушение.
Различные категории ферментов
Метаболиты необходимы для гармоничного функционирования каждой клетки в каждой ткани человеческого организма. Сумма этих ферментов выражает энзимный потенциал жизнедеятельности.
Пищеварительный тракт, секретируемый на всем пути от полости рта до кишечника через поджелудочную железу, расщепляет пищу таким образом, что питательные вещества попадают в кровоток после прохождения сквозь кишечный барьер. Амилаза расщепляет углеводород, протеаза - белок, липаза - жир, целлюлаза - растительные волокна.
Питательные вещества содержатся в сырой, ферментированной и кисломолочной пище. Они помогают пищеварению во время еды. Их также можно получить в виде пищевых добавок на основе фруктов или ферментированных микробных культур (грибов, дрожжей, бактерий).
Снижение ферментов в организме проявляется формированием хронических воспалительных заболеваний, повышенной чувствительностью к инфекциям, трудно заживающими ранами.
Когда заболевание становится хроническим, несмотря на соответствующее лечение, следует прежде всего искать причины возможного дефицита фермента. Это может быть связано со старением организма, стрессом, курением и загрязнением окружающей среды, а также из-за неправильного питания. Современное питание с готовыми, рафинированными продуктами не соответствует физиологическим потребностям человека.
Пищеварительные ферменты, как и все остальные, адаптированы к первичным молекулам питательных веществ, которые потреблялись нашими далекими предками. Ферменты нормально не функционируют, если в них часто содержатся объемные молекулы молока, модифицированные злаки и термически обработанные продукты.
Желудочный сок и его ферменты
О том, что пища переваривается желудочным соком, уже знали в конце XVIII века. Позже узнали, он содержит несколько групп ферментов: протеолитические ферменты, липолитические ферменты, амилолитические ферменты.
Протеолитические ферменты желудочного сока
Протеолитические ферменты желудочного сока представлены пепсиногенами I, II и III, имеющими примерно одинаковые функциональные соотношения эндопептидаз. Они становятся активными пепсинами под воздействием соляной кислоты. При оптимальном pH около 1,5 активные пепсины расщепляют белки на более мелкие белковые комплексы - полипептиды, пептиды и пептоны. Влияние пепсина на мясо и особенно на яичные и молочные белки особенно сильно.
Липолитические ферменты желудочного сока
Липаза является основным представителем липолитических ферментов желудочного сока. Она характеризуется своим действием в кислой среде (оптимальное значение рН 4-5), разлагая эмульгированные жиры (в основном молоко) на глицерин и высшие жирные кислоты. Под действием фермента липокиназы липаза изменяется от неактивной до активной.
Амилолитические ферменты желудочного сока
Эти ферменты не выводятся из желудка, а в течение 1-1,5 часа (это время, необходимое для полного переваривания пищи в желудке) углеводное пищеварение происходит под действием слюнной амилазы и мальтазы. При низком рН желудочного сока это действие прекращается.
Гастро-мукопротеин, так называемый внутренний фактор Касла, выделяется из привратниковой части слизистой оболочки желудка. Это способствует нормальному усвоению витамина B12 (внешний фактор Касла). Взаимодействие внешних и внутренних факторов приводит к появлению в печени противоанемического фактора, стимулирующего эритропоэз. При выделении эфира, брома и других веществ выражается защитно-выделительная функция желудочной секреции.
Источники ферментов и их идентификация
Основными источниками ферментов являются сырые фрукты и овощи. Также семена и другая растительная пища способна обеспечить наш организм всеми необходимыми ферментами в достаточных количествах, что является гарантией хорошего здоровья в любом возрасте.
Рабочее название ферментов имеет суффикс «аза», присоединенный к названию субстрата, например, амилаза, алкогольдегидрогеназа.
Однако в употреблении сохранилось небольшое количество тривиальных, исторически закрепленных названий ферментов, которые не дают представления ни о субстрате, ни о типе химического превращения, например, трипсин, пепсин.
Враги ферментов
Их много. Метаболические ферменты чувствительны к загрязнителям окружающей и домашней среды, электромагнитным волнам. На них также влияет:
- хронический стресс;
- алкоголь и сигареты;
- зубные амальгамы;
- лекарства;
- химиотерапия;
- пищевые макромолекулы и бактерии.
Пищеварительные ферменты находятся под угрозой при недостаточном пережевывании пищи; термообработке более 45 градусов по Цельсию; замораживании продуктов после предварительного бланширования; воздействии красителей и искусственных ароматизаторов;
в пожилом возрасте - после 70 лет выработка пищеварительных ферментов снижается на 45 процентов.
