Fermenti

Fermenti (fermenti) ir olbaltumvielu bioloģiski katalizatori ar spēju aktivizēt dažādas ķīmiskas reakcijas, kas notiek dzīvā organismā.

Fermenti veidojas jebkurā dzīvā šūnā un var būt aktīvi ārpus tās. Fermentu darbība ir stingri specifiska, tas ir, katrs ferments katalizē tikai vienu vai vairākas ciešas ķīmiskas reakcijas. Tāpēc viņu vārdu veido vielas nosaukums, uz kuras viņi darbojas, un "pamati" beigas. Piemēram, fermentu, kas sadala saharozi, sauc par saharozi, laktozi sauc par laktāzi. Fermentiem ir ļoti augsta aktivitāte. Lai pārvērstu milzīgu vielas daudzumu no viena stāvokļa uz otru, pietiek ar nenozīmīgu devu. Fermentus raksturo noteiktas īpašības. Tātad daži fermentatīvie procesi ir atgriezeniski, t.i., atkarībā no apstākļiem, tie ir vienādi. fermenti var paātrināt gan pūšanas procesu, gan vielas sintēzi. Viņi ir jutīgi pret temperatūras izmaiņām. Fermenti uzrāda visaugstāko aktivitāti 40-50 ° С temperatūrā. Tādēļ, lai novērstu sabojāšanos, produktus uzglabā aukstumā vai vārītus..

Fermentiem ir liela nozīme pārtikas produktu ražošanā, to uzglabāšanas un gatavošanas procesā. Siera pagatavošanai izmanto fermenta fermentus. Raudzēta piena produktu ražošanā tiek iesaistīti marinēti dārzeņi un mīklas fermentācija, fermenti, kas izdala baktērijas un raugu. Fermenti ievērojami ietekmē produktu kvalitāti. Dažos gadījumos šis efekts ir pozitīvs, piemēram, gaļas nogatavošanās pēc dzīvnieku kaušanas un siļķu un laša zivīm sālīšanas laikā, citos gadījumos tā ir negatīva, piemēram, ābolu un kartupeļu aptumšošana mizošanas un šķēlēšanas laikā. Fermentu ietekmē tauki tiek oksidēti. Zupas, nobriedušu augļu raudzēšana, kompotu raudzēšana un konservi izraisa fermentus, ko izdala pārtikā esošie mikrobi. Lai apturētu fermentu negatīvo iedarbību, tiek izmantota produktu sildīšana vai pazemināšana uzglabāšanas temperatūrā..

Saskaņā ar mūsdienu klasifikāciju, visi fermenti ir sadalīti sešās klasēs: oksidoreduktāzes, transferāzes, hidrolāzes, lizāzes, izomerāzes, ligas (sintetāzes). Katra klase ir sadalīta apakšklasēs, un katra apakšklase ir sadalīta grupās.

Oksidoreduktāzes. Tie ir fermenti, kas katalizē redoksreakcijas, kas notiek dzīvos organismos..

Oksidoreduktāžu klasē primārā nozīme ir dehidrogenāzēm, kas veic dehidrogenēšanas reakciju. Visas dehidrogenāzes ir sadalītas divās grupās: anaerobās un aerobās, kuras sauc par oksidāzēm.

Anaerobās dehidrogenāzes ir specifiski fermenti, kas katalizē ūdeņraža noņemšanu no noteiktām ķīmiskām vielām un pārnes to uz citiem fermentiem - ūdeņraža nesējiem. Tātad, laktāta dehidrogenāze katalizē pienskābes oksidācijas reakciju uz piruvarskābi, izocitrāta dehidrogenāze katalizē izolimonskābes oksidēšanu par skābeņskābju sukinskābi..

Aerobās dehidrogenāzes (oksidāzes) grupā ietilpst enzīmi, kas kā koenzīms ietver B vitamīnu2 (riboflavīns), tāpēc tos sauc par flavina enzīmiem. Viņi spēj atdalīt ūdeņradi no oksidējamās vielas un pārnest to uz citiem savienojumiem vai skābekli. Šajā enzīmu grupā ietilpst polifenola oksidāze, askorbāta oksidāze, glikogēna oksidāze.

Transferāzes vai fermentu pārnešana. Viņi paātrina veselu atomu grupu pārvietošanos no viena savienojuma uz otru. Transferāzēm ir liela nozīme metabolismā dzīvajos organismos. Atkarībā no nodoto grupu rakstura izšķir aminotransferāzes, fosforotransferāzes, glikoziltransferāzes, aciltransferāzes utt..

Aminotransferāzes paātrina aminoskābju transaminēšanu ar keto skābēm.

Fosfāta transferāzes paātrina fosforskābes atlikumu pārnešanu uz spirtu, karboksilgrupu, slāpekli saturošām un citām dažādu organisko savienojumu grupām.

Glikozil-transferāzes katalizē glikozīdu atlikumu pārnešanu no fosfātu esteru vai citu savienojumu molekulām uz monosaharīdu, polisaharīdu vai citu vielu molekulām..

Hidrolāzes. Šie fermenti katalizē hidrolīzi un dažreiz arī organisko savienojumu sintēzi, piedaloties ūdenim. Šī klase ir sadalīta 9 apakšklasēs. Vissvarīgākās ir četras hidrolāžu apakšklases: esterāze, ogļhidrāze, amidāze un peptidāze.

Esterāzes paātrina hidrolīzes un esteru sintēzes reakcijas. Tajos ietilpst lipāzes, lecitināzes un citi fermenti..

Ogļhidrāzes sašķeļ glikozīdiskās saites ogļhidrātos un to atvasinājumos. Tie ietver maltāzi, laktāzi, pektināzi utt..

Amidāzes paātrina skābju amīdu hidrolīzi. Tajos ietilpst purīna un piramidīna dezamināzes, acilamidāzes, amidināzes utt..

Peptidāzes katalizē olbaltumvielu un polipeptīdu šķelšanos.

Vietas. Tie apvieno fermentus, kas paātrina organisko vielu nehidrotisku sadalīšanos, noņemot ūdeni, oglekļa dioksīdu vai amonjaku utt. Dažas no šīm reakcijām ir atgriezeniskas, un attiecīgie fermenti noteiktos apstākļos katalizē ne tikai sadalīšanos, bet arī sintēzi..

Izomerāze. Tie katalizē organisko savienojumu pārvēršanu to izomēros. Atšķirībā no transferāzes, izmerazes katalizē grupu pārvietošanos tikai molekulās. Šīs pārvērtības var ietvert ūdeņraža, fosfātu un acetilgrupu pārvietošanos molekulāri, mainoties atomu grupu telpiskajam izvietojumam, divkāršo saišu kustībā. Izomerāzēm ir svarīga loma metabolismā..

Ligases (sintetāzes). Šī ir liela enzīmu grupa, kas paātrina sarežģītu organisko savienojumu sintēzi no vienkāršākiem. Sintēzes reakcijai nepieciešami ievērojami enerģijas izdevumi, tāpēc ligāžu aktivitāte izpaužas tikai tādu makroenerģētisko savienojumu klātbūtnē kā adenozīna trifosforskābe (ATP) vai cits nukleotīdu trifosfāts. Atdaloties no ATP molekulām fosforskābes vienas vai divu galu atlikumu ligāžu klātbūtnē, izdalās liels enerģijas daudzums, kas tiek izmantots reaģentu aktivizēšanai..

Fermenti spēj veikt katalītiskās funkcijas ārpus šūnas un ārpus ķermeņa, tāpēc praktiskos nolūkos ir liela interese izdalīt fermentus un to izmantošanu pārtikas, vieglajā, medicīnas un dažās citās nozarēs, kā arī sabiedriskās ēdināšanas uzņēmumos. Fermentu izmantošana vairumā gadījumu ļauj intensificēt tehnoloģiskos procesus, uzlabot gatavā produkta kvalitāti, uzlabot tā noformējumu, samazināt ražošanas izmaksas, paplašināt izejvielas.

Fermenti

Jebkura organisma dzīvība ir iespējama metabolisma procesu dēļ, kas tajā notiek. Šīs reakcijas kontrolē dabiskie katalizatori vai fermenti. Vēl viens šo vielu nosaukums ir fermenti. Termins "fermenti" nāk no latīņu fermentuma, kas nozīmē "skābene". Koncepcija parādījās vēsturiski fermentācijas procesu izpētē..


Att. 1 - Fermentācija, izmantojot raugu - tipisks fermentatīvas reakcijas piemērs

Cilvēce jau sen izmanto šo enzīmu labvēlīgās īpašības. Piemēram, sieru daudzu gadsimtu garumā gatavo no siera..

Fermenti no katalizatoriem atšķiras ar to, ka tie darbojas dzīvā organismā, bet katalizatori ir nedzīvi. Bioķīmijas nozari, kas pēta šīs dzīvībai svarīgās vielas, sauc par enzimoloģiju..

Fermentu vispārējās īpašības

Fermenti ir olbaltumvielu molekulas, kas mijiedarbojas ar dažādām vielām, noteiktā veidā paātrinot to ķīmisko pārveidošanu. Tomēr tie netiek patērēti. Katram fermentam ir aktīvs centrs, kas savieno substrātu, un katalītiskā vieta, kas izsauc noteiktu ķīmisku reakciju. Šīs vielas paātrina notiekošās bioķīmiskās reakcijas organismā, nepalielinot temperatūru.

Fermentu galvenās īpašības:

  • specifiskums: fermenta spēja darboties tikai uz noteiktu substrātu, piemēram, lipāzes - uz taukiem;
  • katalītiskā efektivitāte: fermentatīvo olbaltumvielu spēja simtiem un tūkstošiem reižu paātrināt bioloģiskās reakcijas;
  • regulēšanas spēja: katrā šūnā fermentu ražošanu un aktivitāti nosaka sava veida pārveidošanas ķēde, kas ietekmē šo olbaltumvielu spēju atkal sintezēt.

Fermentu lomu cilvēka ķermenī nevar pārvērtēt. Tajā laikā, kad DNS struktūra bija tikko atklāta, tika teikts, ka viens gēns ir atbildīgs par viena proteīna sintēzi, kas jau nosaka noteiktu pazīmi. Tagad šis apgalvojums izklausās šādi: "Viens gēns - viens enzīms - viena zīme." Tas ir, dzīve nevar pastāvēt bez fermentu aktivitātes šūnā..

Klasifikācija

Atkarībā no lomas ķīmiskajās reakcijās izšķir šādas enzīmu klases:

Klases

Iespējas

Katalizē to substrātu oksidāciju, nododot elektronus vai ūdeņraža atomus

Piedalieties ķīmisko grupu pārvietošanā no vienas vielas uz otru

Sadaliet lielas molekulas mazākās, pievienojot tām ūdens molekulas

Katalizējiet molekulāro saišu šķelšanos bez hidrolīzes

Aktivizējiet molekulu atomu permutāciju

Izmantojot ATP enerģiju, izveidojiet saites ar oglekļa atomiem.

Dzīvā organismā visi fermenti tiek sadalīti starpšūnu un ārpusšūnu. Intracelulāri ir, piemēram, aknu enzīmi, kas iesaistīti dažādu vielu neitralizācijas reakcijās, kas nonāk asinsritē. Tie tiek atrasti asinīs, kad ir bojāts orgāns, kas palīdz diagnosticēt tā slimības..

Starpšūnu fermenti, kas ir iekšējo orgānu bojājuma marķieri:

  • aknas - alanīna aminotransferāze, aspartāta aminotransferāze, gamma-glutamiltranspeptidāze, sorbitola dehidrogenāze;
  • nieres - sārmainā fosfatāze;
  • prostatas dziedzeris - skābā fosfatāze;
  • sirds muskulis - laktātdehidrogenāze

Ārpusšūnu enzīmus dziedzeri izdala vidē. Galvenās no tām izdalās siekalu dziedzeru, kuņģa sienas, aizkuņģa dziedzera, zarnu šūnās un aktīvi iesaistās gremošanā..

Gremošanas fermenti

Gremošanas fermenti ir olbaltumvielas, kas paātrina lielu molekulu, kas veido pārtiku, sadalīšanos. Viņi sadala šādas molekulas mazākos fragmentos, kurus šūnas vieglāk absorbē. Galvenie gremošanas enzīmu veidi ir proteāzes, lipāzes, amilāzes.

Galvenais gremošanas dziedzeris ir aizkuņģa dziedzeris. Tas ražo lielāko daļu šo enzīmu, kā arī nukleāzes, kas šķeļ DNS un RNS, un peptidāzes, kas iesaistītas brīvo aminoskābju veidošanā. Turklāt neliels daudzums fermentu var “pārstrādāt” lielu daudzumu pārtikas.

Barības vielu fermentatīvas sadalīšanās laikā tiek atbrīvota enerģija, kas tiek iztērēta vielmaiņas procesiem un dzīvībai nepieciešamajām funkcijām. Bez fermentu līdzdalības šādi procesi notiktu pārāk lēni, nenodrošinot ķermenim pietiekamas enerģijas rezerves.

Turklāt fermentu dalība gremošanas procesā nodrošina barības vielu sadalīšanos molekulās, kas var iziet cauri zarnu sienas šūnām un iekļūt asinsritē..

Amilāze

Amilāzi ražo siekalu dziedzeri. Tas iedarbojas uz cietes pārtiku, kas sastāv no garas glikozes molekulu ķēdes. Šī fermenta darbības rezultātā tiek izveidotas vietas, kas sastāv no divām savienotām glikozes molekulām, tas ir, fruktozes un citiem īsas ķēdes ogļhidrātiem. Pēc tam tie tiek metabolizēti par glikozi zarnās un no turienes tiek absorbēti asinīs.

Siekalu dziedzeri sadala tikai daļu cietes. Siekalas amilāze ir aktīva neilgu laiku, kamēr pārtika tiek sakošļāta. Pēc iekļūšanas kuņģī fermentu inaktivē tā skābais saturs. Lielākā daļa cietes jau ir sadalīta divpadsmitpirkstu zarnā aizkuņģa dziedzera amilāzes ietekmē, ko ražo aizkuņģa dziedzeris.


Att. 2 - Amilāze sāk cietes sadalīšanos

Īsie ogļhidrāti, ko veido aizkuņģa dziedzera amilāze, nonāk tievā zarnā. Šeit ar maltāzes, laktāzes, saharozes, dekstrināzes palīdzību tie tiek sadalīti līdz glikozes molekulām. Nesagremojamas šķiedras izdalās no zarnām ar fekālijām.

Proteāzes

Olbaltumvielas vai olbaltumvielas ir būtiska cilvēka uztura sastāvdaļa. To šķelšanai nepieciešami proteāzes enzīmi. Tie atšķiras sintēzes vietā, substrātos un citās īpašībās. Daži no tiem aktīvi darbojas kuņģī, piemēram, pepsīns. Citus ražo aizkuņģa dziedzeris un aktīvi darbojas zarnu lūmenā. Pašā dzelžā izdalās neaktīvs enzīma prekursors - himotripsinogēns, kurš sāk darboties tikai pēc sajaukšanas ar skābu pārtikas saturu, pārvēršoties himotripsīnā. Šis mehānisms palīdz izvairīties no aizkuņģa dziedzera šūnu proteāžu paškaitējuma..


Att. 3 - fermentu enzīmu šķelšanās

Protēzes sadala pārtikas olbaltumvielas mazākos fragmentos - polipeptīdos. Fermenti - peptidāzes iznīcina tos līdz aminoskābēm, kas uzsūcas zarnās.

Lipāze

Pārtikas taukus iznīcina lipāzes fermenti, kurus ražo arī aizkuņģa dziedzeris. Viņi sadala tauku molekulas taukskābēs un glicerīnā. Šādai reakcijai nepieciešama žults klātbūtne aknās izveidotā divpadsmitpirkstu zarnas lūmenā..


Att. 4 - Enzimātiska tauku hidrolīze

Aizstājterapijas loma ar narkotiku "Mikrasim"

Daudziem cilvēkiem ar gremošanas traucējumiem, īpaši ar aizkuņģa dziedzera slimībām, enzīmu iecelšana nodrošina funkcionālu atbalstu ķermenim un paātrina dziedināšanas procesu. Pēc pankreatīta vai citas akūtas situācijas pārtraukšanas enzīmu uzņemšanu var pārtraukt, jo ķermenis patstāvīgi atjauno to sekrēciju.

Fermentatīvo zāļu ilgstoša lietošana ir nepieciešama tikai smagas eksokrīnas aizkuņģa dziedzera mazspējas gadījumā.

Viena no fizioloģiskākajām sastāvā ir zāles "Mikrasim". Tas satur amilāzi, proteāzi un lipāzi, kas atrodas aizkuņģa dziedzera sulā. Tāpēc nav nepieciešams atsevišķi izvēlēties, kuru enzīmu vajadzētu izmantot dažādām šī orgāna slimībām.

Indikācijas šo zāļu lietošanai:

  • hronisks pankreatīts, cistiskā fibroze un citi aizkuņģa dziedzera enzīmu nepietiekamas sekrēcijas cēloņi;
  • aknu, kuņģa, zarnu iekaisuma slimības, īpaši pēc operācijām ar tām, lai ātrāk atjaunotu gremošanas sistēmu;
  • kļūdas uzturā;
  • traucēta košļājamā funkcija, piemēram, ar zobu slimībām vai pacienta nekustīgumu.

Gremošanas enzīmu uzņemšana ar aizstājošu mērķi palīdz izvairīties no vēdera uzpūšanās, vaļīgiem izkārnījumiem un sāpēm vēderā. Turklāt smagu hronisku aizkuņģa dziedzera slimību gadījumā Mikrasim pilnībā uzņemas barības vielu sadalīšanas funkciju. Tādēļ tos var viegli absorbēt zarnās. Tas ir īpaši svarīgi bērniem ar cistisko fibrozi..

Svarīgi: pirms lietošanas izlasiet instrukcijas vai konsultējieties ar ārstu.

Kas ir fermenti? Fermentu loma cilvēka ķermenī

Bieži vien kopā ar vitamīniem, minerālvielām un citiem cilvēka ķermenim noderīgiem elementiem tiek minētas vielas, ko sauc par fermentiem. Kas ir fermenti un kādu funkciju organismā viņi veic, kāda ir to būtība un kur viņi atrodas?

Kas tas ir?

Fermenti ir olbaltumvielu molekulas, kuras sintezē dzīvās šūnas. Katrā kamerā ir vairāk nekā simts. Šo vielu loma ir milzīga. Tie ietekmē ķīmisko reakciju ātruma gaitu temperatūrā, kas ir piemērota konkrētajam organismam. Vēl viens enzīmu nosaukums ir bioloģiskie katalizatori. Ķīmiskās reakcijas ātruma palielināšanās notiek, atvieglojot tās gaitu. Kā katalizatori tos neizmanto reakcijas procesā un nemaina tā virzienu. Fermentu galvenās funkcijas ir tādas, ka bez tiem dzīvajos organismos visas reakcijas notiktu ļoti lēni, un tas manāmi ietekmētu dzīvotspēju.

Piemēram, sakošļājot pārtikas produktus, kas satur cieti (kartupeļus, rīsus), mutē parādās salda garša, kas ir saistīta ar amilāzes, fermenta, kas sašķeļ siekalās esošo cieti, darbu. Pati ciete ir bez garšas, jo tā ir polisaharīds. Sadalīšanās produktiem (monosaharīdiem) ir salda garša: glikoze, maltoze, dekstrīni.

Visi olbaltumvielu fermenti ir sadalīti vienkāršos un sarežģītos. Pirmais sastāv tikai no olbaltumvielām, bet otrais sastāv no olbaltumvielu (apoenzīma) un ne-olbaltumvielu (koenzīma) daļām. Koenzīmi var būt B, E, K grupas vitamīni.

Fermentu klases

Parasti šīs vielas iedala sešās grupās. Sākotnēji viņiem nosaukums tika dots atkarībā no substrāta, uz kuru darbojas noteikts ferments, saknei pievienojot galu. Tātad tos fermentus, kas hidrolizē olbaltumvielas (olbaltumvielas), sauca par proteināzēm, tauki (lipos) - lipāzes, ciete (amilons) - amilāzes. Tad fermentiem, kas katalizē līdzīgas reakcijas, tika piešķirti nosaukumi, kas norāda atbilstošās reakcijas veidu - acilāzes, dekarboksilāzes, oksidāzes, dehidrogenāzes un citas. Lielākā daļa šo vārdu joprojām tiek izmantoti mūsdienās..

Vēlāk Starptautiskā bioķīmiskā savienība ieviesa nomenklatūru, saskaņā ar kuru enzīmu nosaukumam un klasifikācijai jāatbilst katalizētās ķīmiskās reakcijas veidam un mehānismam. Šis solis deva atvieglojumu to datu sistematizācijā, kuri attiecas uz dažādiem metabolisma aspektiem. Reakcijas un to katalizējošie enzīmi ir sadalīti sešās klasēs. Katra klase sastāv no vairākām apakšklasēm (4-13). Fermenta nosaukuma pirmā daļa atbilst substrāta nosaukumam, otrā - katalizētās reakcijas veidam ar –āzes beigām. Katram fermentam pēc klasifikācijas (CF) ir savs koda numurs. Pirmais cipars ir reakcijas klase, nākamais ir apakšklase, bet trešais ir apakšklase. Ceturtais cipars norāda fermenta numuru secībā tā apakšklasē. Piemēram, ja CF 2.7.1.1, tad enzīms pieder 2. šķirai, 7. apakšklasei, 1. apakšklasei. Pēdējais cipars norāda fermentu heksokināzi.

Vērtība

Ja mēs runājam par to, kas ir fermenti, tad nevar ignorēt jautājumu par to nozīmi mūsdienu pasaulē. Tos plaši izmanto gandrīz visās cilvēka darbības jomās. Šāda viņu izplatība ir saistīta ar faktu, ka viņi spēj saglabāt savas unikālās īpašības ārpus dzīvām šūnām. Medicīnā, piemēram, tiek izmantoti lipāzes, proteāzes un amilāzes grupu fermenti. Viņi sadala taukus, olbaltumvielas, cieti. Kā likums, šis tips ir daļa no tādām zālēm kā Panzinorm, Festal. Šie līdzekļi galvenokārt tiek izmantoti kuņģa un zarnu trakta slimību ārstēšanai. Daži fermenti var izšķīdināt asins recekļus asinsvados, tie palīdz strutainu brūču ārstēšanā. Enzīmoterapija ieņem īpašu vietu vēža ārstēšanā.

Sakarā ar spēju noārdīt cieti, amilāzes fermentu plaši izmanto pārtikas rūpniecībā. Tajā pašā laukā tiek izmantotas lipāzes, kas sadala taukus un proteīnus šķeļošās proteāzes. Amilāzes enzīmus izmanto alus darīšanā, vīna darīšanā un maizes cepšanā. Gatavojot graudaugus un mīkstinot gaļu, tiek izmantotas proteāzes. Siera ražošanā tiek izmantotas lipāzes un himozīns. Arī kosmētikas nozare nevar iztikt bez viņiem. Tie ir daļa no veļas pulveriem, krēmiem. Piemēram, veļas pulveriem pievieno cieti sašķeļošu amilāzi. Olbaltumvielu sārņus un olbaltumvielas šķeļ proteāzes, un lipāzes attīra eļļas un tauku audus.

Fermentu loma organismā

Cilvēka ķermenī par metabolismu ir atbildīgi divi procesi: anabolisms un katabolisms. Pirmais nodrošina enerģijas un nepieciešamo vielu asimilāciju, otrais - atkritumu produktu sadalīšanos. Pastāvīga šo procesu mijiedarbība ietekmē ogļhidrātu, olbaltumvielu un tauku uzsūkšanos un organisma uzturēšanu. Metabolisma procesus regulē trīs sistēmas: nervu, endokrīnā un asinsrites. Tās var normāli darboties ar fermentu ķēdes palīdzību, kas savukārt nodrošina cilvēka pielāgošanos ārējās un iekšējās vides apstākļu izmaiņām. Fermentos ietilpst gan olbaltumvielu, gan bez olbaltumvielu produkti..

Organisma bioķīmisko reakciju procesā, kurā piedalās fermenti, paši tie netiek patērēti. Katram no viņiem ir sava ķīmiskā struktūra un sava unikālā loma, tāpēc katrs ierosina tikai noteiktu reakciju. Bioķīmiskie katalizatori palīdz taisnās zarnas, plaušas, nieres un aknas no ķermeņa izvadīt toksīnus un atkritumu produktus. Tie arī veicina ādas, kaulu, nervu šūnu, muskuļu audu veidošanos. Glikozes oksidēšanai tiek izmantoti īpaši fermenti..

Visi fermenti organismā ir sadalīti vielmaiņas un gremošanas. Metabolisms piedalās toksīnu neitralizācijā, olbaltumvielu un enerģijas ražošanā, paātrina bioķīmiskos procesus šūnās. Piemēram, superoksīda dismutāze ir spēcīgākais antioksidants, kas dabiski atrodams lielākajā daļā zaļo augu, balto kāpostu, Briseles kāpostu un brokoļu, kviešu dīgļos, zaļumos un miežos.

Fermenta darbība

Lai šīs vielas varētu pilnībā veikt savas funkcijas, ir nepieciešami noteikti nosacījumi. Viņu darbību galvenokārt ietekmē temperatūra. Ar palielinātu pieaug ātrumu ķīmisko reakciju. Palielinoties molekulu ātrumam, tās, visticamāk, saduras savā starpā, un tāpēc palielinās reakcijas iespējamība. Optimāla temperatūra nodrošina vislielāko aktivitāti. Olbaltumvielu denaturācijas dēļ, kas notiek, kad optimālā temperatūra novirzās no normas, ķīmiskās reakcijas ātrums samazinās. Kad temperatūra sasniedz sasalšanas temperatūru, ferments nevis denaturējas, bet tiek inaktivēts. Ātrās sasaldēšanas metode, ko plaši izmanto produktu ilgstošai glabāšanai, aptur mikroorganismu augšanu un attīstību, kam seko iekšpusē esošo enzīmu inaktivācija. Tā rezultātā ēdiens nesadalās..

Enzīmu aktivitāti ietekmē arī vides skābums. Viņi strādā pie neitrāla pH līmeņa. Tikai daži no fermentiem darbojas sārmainā, stipri sārmainā, skābā vai stipri skābā vidē. Piemēram, siers sadala olbaltumvielas stipri skābā vidē cilvēka kuņģī. Inhibitori un aktivatori var ietekmēt fermentu. Daži joni, piemēram, metāli, tos aktivizē. Citiem joniem ir inhibējoša ietekme uz enzīmu aktivitāti..

Hiperaktivitāte

Pārmērīga fermentu aktivitāte ietekmē visa organisma darbību. Pirmkārt, tas provocē fermenta darbības ātruma palielināšanos, kas savukārt izraisa reakcijas substrāta deficītu un ķīmiskās reakcijas produkta pārpalikuma veidošanos. Substrātu deficīts un šo produktu uzkrāšanās ievērojami pasliktina labsajūtu, izjauc ķermeņa dzīvībai svarīgās funkcijas, izraisa slimību attīstību un var izraisīt cilvēka nāvi. Piemēram, urīnskābes uzkrāšanās noved pie podagras un nieru mazspējas. Pamatnes trūkuma dēļ nebūs liekā produkta. Tas darbojas tikai gadījumos, kad jūs varat iztikt bez viena un otra..

Fermentu pārmērīgai aktivitātei ir vairāki iemesli. Pirmais ir gēna mutācija, tā var būt iedzimta vai iegūta mutagēnu ietekmē. Otrs faktors ir vitamīna vai mikroelementa pārpalikums ūdenī vai pārtikā, kas nepieciešams fermenta darbībai. C vitamīna pārpalikums, piemēram, palielinot kolagēna sintēzes enzīmu aktivitāti, izjauc brūču dzīšanas mehānismus.

Hipoaktivitāte

Gan paaugstināta, gan samazināta enzīmu aktivitāte negatīvi ietekmē ķermeņa darbību. Otrajā gadījumā ir iespējama pilnīga darbības pārtraukšana. Šis apstāklis ​​strauji samazina fermenta ķīmiskās reakcijas ātrumu. Tā rezultātā pamatnes uzkrāšanos papildina produkta deficīts, kas rada nopietnas komplikācijas. Ņemot vērā ķermeņa dzīvībai svarīgo funkciju traucējumus, pasliktinās veselība, attīstās slimības un var būt letāls iznākums. Amonjaka vai ATP deficīta uzkrāšanās noved pie nāves. Fenilalanīna uzkrāšanās dēļ attīstās oligofrēnija. Šeit piemēro arī principu, ka bez fermenta substrāta reakcijas substrāts neuzkrājas. Stāvoklis, kurā asins fermenti nepilda savas funkcijas, slikti ietekmē ķermeni.

Tiek apskatīti vairāki hipoaktivitātes cēloņi. Pirmā ir iedzimtu vai iegūtu gēnu mutācija. Stāvokli var labot, izmantojot gēnu terapiju. Jūs varat mēģināt izslēgt no pārtikas trūkstošā enzīma substrātus. Dažos gadījumos tas var palīdzēt. Otrais faktors ir vitamīna vai mikroelementa trūkums pārtikā, kas nepieciešams fermenta darbībai. Šie cēloņi ir traucēta vitamīnu aktivizēšana, aminoskābju deficīts, acidoze, inhibitoru parādīšanās šūnā un olbaltumvielu denaturācija. Fermenta aktivitāte arī samazinās, pazeminoties ķermeņa temperatūrai. Daži faktori ietekmē visu veidu fermentu darbību, savukārt citi ietekmē tikai noteiktu enzīmu darbību.

Gremošanas fermenti

Cilvēks bauda ēšanas procesu un dažreiz ignorē faktu, ka gremošanas galvenais uzdevums ir pārtikas produktu pārvēršana vielās, kas var kļūt par enerģijas un organisma celtniecības materiāla avotu, uzsūcas zarnās. Olbaltumvielu fermenti veicina šo procesu. Gremošanas vielas ražo gremošanas orgāni, kas iesaistīti pārtikas sadalīšanā. Fermentu darbība ir nepieciešama, lai no pārtikas iegūtu nepieciešamos ogļhidrātus, taukus, aminoskābes, kas veido nepieciešamās barības vielas un enerģiju normālai ķermeņa darbībai.

Lai normalizētu traucētu gremošanu, ieteicams vienlaikus ar uzturu lietot nepieciešamās olbaltumvielas. Pārēdot, jūs varat lietot 1-2 tabletes pēc ēšanas vai ēšanas laikā. Aptiekās tiek pārdots liels skaits dažādu fermentu preparātu, kas palīdz uzlabot gremošanas procesus. Tas jāuzkrāj, saņemot viena veida barības vielas. Ja rodas problēmas ar košļājamo vai norīšanas pārtiku, ēšanas laikā ir nepieciešams lietot fermentus. Labi to lietošanas iemesli var būt arī tādas slimības kā iegūtas un iedzimtas fermentopathies, kairinātu zarnu sindroms, hepatīts, holangīts, holecistīts, pankreatīts, kolīts, hronisks gastrīts. Fermentu preparāti jālieto kopā ar zālēm, kas ietekmē gremošanas procesu..

Enzymatopathology

Medicīnā ir vesela sadaļa, kurā tiek meklēts savienojums starp slimību un noteikta fermenta sintēzes trūkumu. Šī ir enzimoloģijas joma - enzimopatoloģija. Jāņem vērā arī nepietiekama enzīmu sintēze. Piemēram, iedzimta slimība fenilketonūrija attīstās, ņemot vērā zaudēto aknu šūnu spēju sintezēt šo vielu, kas katalizē fenilalanīna pārvēršanu tirozīnā. Šīs slimības simptomi ir garīgi traucējumi. Tā kā pacienta ķermenī pakāpeniski uzkrājas toksiskas vielas, rodas tādi simptomi kā vemšana, nemiers, paaugstināta uzbudināmība, neinteresēšanās par kaut ko, smags nogurums.

Dzimstot patoloģija nenotiek. Primāros simptomus var novērot divu līdz sešu mēnešu vecumā. Mazuļa dzīves otro pusi raksturo izteikta garīgās attīstības nobīde. 60% pacientu attīstās idiocitāte, mazāk nekā 10% ir ierobežota ar vāju oligofrēnijas pakāpi. Šūnu fermenti netiek galā ar savām funkcijām, bet to var labot. Savlaicīga patoloģisko izmaiņu diagnostika var apturēt slimības attīstību līdz pubertātei. Ārstēšana ir ierobežot fenilalanīna daudzumu uzturā.

Fermentu preparāti

Atbildot uz jautājumu par to, kas ir fermenti, var atzīmēt divas definīcijas. Pirmais ir bioķīmiskie katalizatori, bet otrais - zāles, kas tos satur. Viņi spēj normalizēt vides stāvokli kuņģī un zarnās, nodrošina galaproduktu šķelšanos mikrodaļiņās un uzlabo absorbcijas procesu. Tie arī novērš gastroenteroloģisko slimību rašanos un attīstību. Visslavenākais no fermentiem ir narkotika Mezim Forte. Savā sastāvā tam ir lipāze, amilāze, proteāze, kas palīdz mazināt sāpes hroniska pankreatīta gadījumā. Kapsulas lieto kā aizstājterapiju, ja aizkuņģa dziedzeris nepietiekami ražo fermentus.

Šīs zāles galvenokārt lieto ēdienreizēs. Ārsta izrakstīto kapsulu vai tablešu skaits, pamatojoties uz konstatētajiem absorbcijas mehānisma pārkāpumiem. Uzglabājiet tos labāk ledusskapī. Ar ilgstošu gremošanas enzīmu uzņemšanu atkarība nerodas, un tas neietekmē aizkuņģa dziedzera darbu. Izvēloties narkotiku, jums jāpievērš uzmanība datumam, kvalitātes un cenas attiecībai. Fermentu preparāti ir ieteicami hroniskām gremošanas sistēmas slimībām, pārēšanās, periodisku kuņģa problēmu gadījumos, kā arī saindēšanās ar pārtiku. Visbiežāk ārsti izraksta tablešu preparātu Mezim, kas labi nostiprinājies vietējā tirgū un pārliecinoši notur savas pozīcijas. Ir arī citi šīs zāles analogi, ne mazāk pazīstami un vairāk nekā pieņemamām cenām. Īpaši daudzi dod priekšroku Pakreatin vai Festal tabletēm ar tādām pašām īpašībām kā dārgākiem kolēģiem..

Kādas vielas sauc par fermentiem


Fermenti (fermenti) ir olbaltumvielu bioloģiski katalizatori ar spēju aktivizēt dažādas ķīmiskas reakcijas, kas notiek dzīvā organismā.

Fermenti veidojas jebkurā dzīvā šūnā un var būt aktīvi ārpus tās. Fermentu darbība ir stingri specifiska, tas ir, katrs ferments katalizē tikai vienu vai vairākas ciešas ķīmiskas reakcijas. Tāpēc viņu vārdu veido vielas nosaukums, uz kuras viņi darbojas, un "pamati" beigas. Piemēram, fermentu, kas sadala saharozi, sauc par saharozi. Fermentiem ir ļoti augsta aktivitāte. Viņi ir jutīgi pret temperatūras izmaiņām. Fermenti uzrāda visaugstāko aktivitāti 40-50 ° С temperatūrā. Tādēļ, lai novērstu sabojāšanos, produktus uzglabā aukstumā vai vārītus..

Fermentiem ir liela nozīme pārtikas produktu ražošanā, to uzglabāšanas un gatavošanas procesā. Siera pagatavošanai izmanto fermenta fermentus. Raudzēta piena produktu ražošanā tiek iesaistīti marinēti dārzeņi un mīklas fermentācija, fermenti, kas izdala baktērijas un raugu. Fermentu ietekmē tauki tiek oksidēti. Zupas, nobriedušu augļu raudzēšana, kompotu raudzēšana un konservi izraisa fermentus, ko izdala pārtikā esošie mikrobi. Lai apturētu fermentu negatīvo iedarbību, tiek izmantota produktu sildīšana vai pazemināšana uzglabāšanas temperatūrā..

Pēc ķīmiskās būtības fermentus iedala divās grupās:

1. Vienkomponents: sastāv tikai no olbaltumvielām (ureāzes, amilāzes, pepsīna).

2. Divkomponentu: sastāv no olbaltumvielu un olbaltumvielu daļiņām, koenzīma.

1. Fermentu aktivitāte ir vairākas reizes augstāka nekā neorganisko katalizatoru aktivitāte, un fermentatīvās reakcijas notiek ar minimālu enerģijas patēriņu.

2. Darbības specifika - katrs enzīms katalizē tikai noteiktas struktūras pārvērtības. Piemēram, saharoze sāk saharozes hidrolīzi, bet neietekmē maltozi, kaut arī tā ir arī disaharīds.

3. Darbības atkarība no ārējiem apstākļiem, temperatūras, mitruma, ūdeņraža jonu koncentrācijas, inhibitoru un aktivatoru sveicieniem.

Pēc darbības veida izšķir 6 klases;

I. Oksidoreduktāzes veicina redoksreakciju ieviešanu. Tos iedala četrās grupās: 1 - dehidrogenāzes (aerobās un anaerobās (piedalās elpošanas, fermentācijas procesos)). 2. Oksigenāzes: sadaliet tējas katehīnus par melanīniem. 3. Peroksigenaze: oksidēta ar peroksīdiem, agons satur dzelzi (III). 4. Lipoksigenazes oksidē PUFA, karotīnu, A vitamīnu, lipoīdus.

II. Transferāzes katalizē atomu pārvietošanos no vienas vielas uz otru. Tie ir sadalīti: 1Hexokinase - veic fosforskābes atlikumu pārvietošanu no ATP uz citu vielu. 2. Fosfoferāzes - nes fosforu. 3. Aminoferāzes - aminogrupu pārnešana.

III. Hidrolāzes. Tos iedala 9 apakšklasēs: 1. Esterāzes, kuru sastāvā ir vairākas grupas: lipāzes - sadala taukus glicerīnā un taukskābēs. 2. Ogļhidrāzes šķeļ ogļhidrātus. 3. Amidāzes - sašķeļ amīda (peptīda) saiti (-CO-NH-). 4. Protēzes - sadala olbaltumvielas, un saskaņā ar šķelšanās mehānismu tiek sadalītas: peptidāzēs un proteināzēs.

IV. Lizāzes (šķelšanās fermenti)

V. Izomerāze veicina izomerizācijas reakcijas.

VI. Ligases (sintetāzes). Piemēram, acetilkoasintēze.


Fermenti spēj veikt katalītiskās funkcijas ārpus šūnas un ārpus ķermeņa, tāpēc praktiskos nolūkos ir liela interese izdalīt fermentus un to izmantošanu pārtikas, vieglajā, medicīnas un dažās citās nozarēs, kā arī sabiedriskās ēdināšanas uzņēmumos. Fermentu izmantošana vairumā gadījumu ļauj intensificēt tehnoloģiskos procesus, uzlabot gatavā produkta kvalitāti, uzlabot tā noformējumu, samazināt ražošanas izmaksas, paplašināt izejvielas.

Par gremošanas fermentiem, to veidiem un funkcijām

Gremošanas fermenti ir olbaltumvielu rakstura vielas, kuras ražo kuņģa-zarnu traktā. Tie nodrošina pārtikas gremošanas procesu un stimulē tā asimilāciju.

Fermenta funkcijas

Gremošanas enzīmu galvenā funkcija ir sarežģītu vielu sadalīšana vienkāršākās vielās, kuras cilvēka zarnās viegli uzsūcas..

Olbaltumvielu molekulu darbība ir vērsta uz šādām vielu grupām:

  • olbaltumvielas un peptīdi;
  • oligo un polisaharīdi;
  • tauki, lipīdi;
  • nukleotīdi.

Fermentu veidi

  1. Pepsins. Ferments ir viela, kas tiek ražota kuņģī. Tas iedarbojas uz olbaltumvielu molekulām pārtikā, sadalot tās elementāros komponentos - aminoskābēs.
  2. Tripsīns un himotripsīns. Šīs vielas ir iekļautas aizkuņģa dziedzera enzīmu grupā, ko ražo aizkuņģa dziedzeris un piegādā divpadsmitpirkstu zarnā. Šeit viņi iedarbojas arī uz olbaltumvielu molekulām.
  3. Amilāze. Ferments attiecas uz vielām, kas noārda cukurus (ogļhidrātus). Amilāze tiek ražota mutes dobumā un tievā zarnā. Tas sadalās vienā no galvenajiem polisaharīdiem - cietes. Rezultāts ir mazs ogļhidrātu - maltoze.
  4. Maltāze. Ferments ietekmē arī ogļhidrātus. Tā specifiskais substrāts ir maltoze. Tas sadalās 2 glikozes molekulās, kuras absorbē zarnu siena.
  5. Saharaza. Olbaltumvielas iedarbojas uz citu parasto disaharīdu - saharozi, kas atrodama jebkurā pārtikā ar augstu ogļhidrātu saturu. Ogļhidrāti sadalās fruktozē un glikozē, ko ķermenis viegli absorbē.
  6. Laktāze. Īpašs enzīms, kas ietekmē ogļhidrātus no piena, ir laktoze. Kad tas sadalās, iegūst citus produktus - glikozi un galaktozi.
  7. Nukleāzes Šīs grupas fermenti iedarbojas uz nukleīnskābēm - DNS un RNS, kas atrodas pārtikā. Pēc to iedarbības vielas sadalās atsevišķos komponentos - nukleotīdos.
  8. Nukleotidāzes Otro enzīmu grupu, kas iedarbojas uz nukleīnskābēm, sauc par nukleotidāzēm. Viņi sadalās nukleotīdos, lai iegūtu mazākas sastāvdaļas - nukleozīdus.
  9. Karboksipeptidāze. Ferments iedarbojas uz mazām olbaltumvielu molekulām - peptīdiem. Šī procesa rezultātā tiek iegūtas atsevišķas aminoskābes..
  10. Lipāze. Viela sadala taukus un lipīdus gremošanas sistēmā. Šajā gadījumā veidojas to sastāvdaļas - alkohols, glicerīns un taukskābes.

Gremošanas enzīmu deficīts

Nepietiekama gremošanas enzīmu ražošana ir nopietna problēma, kurai nepieciešama medicīniska palīdzība. Ar nelielu daudzumu endogēno enzīmu pārtika nespēs normāli sagremot cilvēka zarnas.

Ja vielas netiek sagremotas, tad tās nevar absorbēt zarnās. Gremošanas sistēma spēj absorbēt tikai nelielus organisko molekulu fragmentus. Lielās sastāvdaļas, kas veido maltīti, nevar dot labumu cilvēkam. Tā rezultātā organismā var attīstīties noteiktu vielu deficīts..

Ogļhidrātu vai tauku trūkums liks organismam zaudēt degvielu enerģiskai darbībai. Olbaltumvielu deficīts atņem cilvēka ķermenim celtniecības materiālu, kas ir aminoskābes. Turklāt gremošanas traucējumi izraisa izkārnījumu rakstura izmaiņas, kas var nelabvēlīgi ietekmēt zarnu peristaltikas raksturu..

Cēloņi

  • iekaisuma procesi zarnās un kuņģī;
  • ēšanas traucējumi (pārēšanās, nepietiekama termiskā apstrāde);
  • vielmaiņas slimības;
  • pankreatīts un citas aizkuņģa dziedzera slimības;
  • aknu un žults ceļu bojājumi;
  • iedzimtas enzīmu sistēmas patoloģijas;
  • pēcoperācijas sekas (fermentu deficīts sakarā ar gremošanas sistēmas daļas noņemšanu);
  • ārstnieciska iedarbība uz kuņģi un zarnām;
  • grūtniecība;
  • disbioze.

Simptomi

  • smagums vai sāpes vēderā;
  • meteorisms, vēdera uzpūšanās;
  • slikta dūša un vemšana;
  • pilnības sajūta kuņģī;
  • caureja, izmaiņas izkārnījumos;
  • grēmas;
  • burping.

Ilgstoši saglabājot gremošanas nepietiekamību, tiek parādīti vispārēji simptomi, kas saistīti ar samazinātu barības vielu uzņemšanu organismā. Šajā grupā ietilpst šādas klīniskās izpausmes:

  • vispārējs vājums;
  • samazināta veiktspēja;
  • galvassāpes;
  • miega traucējumi;
  • paaugstināta uzbudināmība;
  • smagos gadījumos - anēmijas simptomi nepietiekamas dzelzs uzsūkšanās dēļ.

Pārmērīgi daudz gremošanas enzīmu

Gremošanas enzīmu pārpalikums visbiežāk tiek novērots ar tādu slimību kā pankreatīts. Stāvoklis ir saistīts ar šo vielu pārprodukciju aizkuņģa dziedzera šūnās un to izdalīšanās zarnās pārkāpumu. Šajā sakarā orgāna audos attīstās aktīvs iekaisums, ko izraisa fermentu darbība..

Pankreatīta pazīmes var ietvert:

  • stipras sāpes vēderā;
  • slikta dūša;
  • vēdera uzpūšanās;
  • izkārnījumu traucējumi.

Bieži attīstās vispārējs pacienta stāvokļa pasliktināšanās. Parādās vispārējs vājums, aizkaitināmība, ķermeņa svars samazinās, tiek traucēts normāls miegs.

Kā identificēt traucējumus gremošanas enzīmu sintēzē?

  1. Izkārnījumu izpēte. Neizgremotu pārtikas atlieku noteikšana fekālijās norāda uz zarnu fermentatīvās sistēmas aktivitātes pārkāpumu. Atkarībā no izmaiņu rakstura var pieņemt, kuram fermentam ir deficīts.
  2. Asins ķīmija. Pētījums ļauj novērtēt pacienta metabolisma stāvokli, kas tieši atkarīgs no gremošanas aktivitātes.
  3. Kuņģa sulas izpēte. Metode ļauj novērtēt enzīmu saturu kuņģa dobumā, kas norāda uz gremošanas aktivitāti.
  4. Aizkuņģa dziedzera enzīmu izpēte. Analīze ļauj detalizēti izpētīt orgānu sekrēcijas daudzumu, lai jūs varētu noteikt pārkāpumu cēloni.
  5. Ģenētiskā izpēte. Dažas fermentopathies var būt iedzimtas. Tos diagnosticē, analizējot cilvēka DNS, kurā tiek atrasti gēni, kas atbilst konkrētai slimībai..

Fermentu traucējumu ārstēšanas pamatprincipi

Mainot gremošanas enzīmu ražošanu, ir izdevība apmeklēt ārstu. Pēc visaptverošas pārbaudes ārsts nosaka pārkāpumu cēloni un izraksta atbilstošu ārstēšanu. Nav ieteicams patstāvīgi cīnīties ar patoloģiju.

Svarīga ārstēšanas sastāvdaļa ir pareiza uztura. Pacientam tiek nozīmēta piemērota diēta, kuras mērķis ir atvieglot pārtikas gremošanu. Jāizvairās no pārēšanās, jo tas izraisa zarnu sajukumu. Pacientiem tiek nozīmēta zāļu terapija, ieskaitot enzīmu aizstājterapiju..

Konkrētus līdzekļus un to devas izvēlas ārsts.

Turpinot tēmu, noteikti izlasiet:

Diemžēl mēs nevaram piedāvāt jums piemērotus izstrādājumus.

Fermenti

Fermenti ir īpašs olbaltumvielu veids, kam daba ir dažādu ķīmisko procesu katalizatoru loma..

Šis termins tiek nepārtraukti dzirdēts, tomēr ne visi saprot, kas ir enzīms vai ferments, kādas funkcijas šī viela veic un kā fermenti atšķiras no fermentiem un vai tie vispār atšķiras. To visu mēs uzzināsim tagad.

Bez šīm vielām ne cilvēki, ne dzīvnieki nevarētu sagremot pārtiku. Pirmoreiz cilvēce ķērās pie fermentu lietošanas ikdienas dzīvē pirms vairāk nekā 5 tūkstošiem gadu, kad mūsu senči uzzināja, kā pienu uzglabāt trauciņos no dzīvnieku kuņģiem. Šādos apstākļos fermenta iespaidā piens pārvērtās par sieru. Un tas ir tikai viens piemērs tam, kā ferments darbojas kā katalizators, kas paātrina bioloģiskos procesus. Mūsdienās fermenti ir neaizstājami rūpniecībā, tie ir svarīgi cukura, margarīnu, jogurtu, alus, ādas, tekstilizstrādājumu, alkohola un pat betona ražošanā. Šie mazgāšanas līdzekļi ir arī mazgāšanas līdzekļos un mazgāšanas līdzekļos - tie palīdz noņemt traipus zemā temperatūrā.

Atklāšanas stāsts

No grieķu valodas tulkots ferments nozīmē “raugs”. Un šīs vielas atklāšana cilvēcei ir parādā holandietim Jānam Baptistam Van Helmontam, kurš dzīvoja XVI gadsimtā. Vienā reizē viņš ļoti interesējās par alkoholisko fermentāciju un pētījuma gaitā atrada nezināmu vielu, kas paātrina šo procesu. Holandietis to sauca par fermentum, kas nozīmē “fermentācija”. Tad gandrīz trīs gadsimtus vēlāk francūzis Luiss Pasteurs, arī novērojot fermentācijas procesus, nonāca pie secinājuma, ka fermenti nav nekas cits kā dzīvās šūnas vielas. Un pēc kāda laika vācietis Eduards Buhners ekstrahēja fermentu no rauga un noteica, ka šī viela nav dzīvs organisms. Viņš arī deva viņam vārdu - “zimaza”. Dažus gadus vēlāk cits vācietis Willy Kühne ierosināja visus olbaltumvielu katalizatorus sadalīt divās grupās: fermentos un fermentos. Turklāt viņš ierosināja otro terminu saukt par “raugu”, kura darbība notiek ārpus dzīvajiem organismiem. Un tikai 1897. gads izbeidza visus zinātniskos strīdus: tika nolemts abus terminus (fermentu un fermentu) izmantot kā absolūtus sinonīmus.

Struktūra: tūkstošiem aminoskābju ķēde

Visi fermenti ir olbaltumvielas, bet ne visi proteīni ir fermenti. Tāpat kā citas olbaltumvielas, fermentus veido aminoskābes. Un kas ir interesanti, katra fermenta radīšana prasa no simts līdz miljonam aminoskābju, kas savērtas kā pērles uz pavediena. Bet šis pavediens nav vienmērīgs - parasti tas ir saliekts simtiem reižu. Tādējādi tiek izveidota katram fermentam unikāla trīsdimensiju struktūra. Tikmēr fermenta molekula ir samērā liels veidojums, un tikai maza tās struktūras daļa, tā sauktais aktīvais centrs, ir iesaistīta bioķīmiskajās reakcijās.

Katra aminoskābe ir saistīta ar cita veida ķīmisko saiti, un katram fermentam ir sava unikālā aminoskābju secība. Apmēram 20 sugas tiek izmantotas, lai izveidotu lielāko daļu no tām. Pat nelielas izmaiņas aminoskābju secībā var dramatiski mainīt fermenta izskatu un "talantus".

Bioķīmiskās īpašības

Lai arī ar enzīmu līdzdalību dabā notiek milzīgs skaits reakciju, tomēr visas tās var iedalīt 6 kategorijās. Attiecīgi katra no šīm sešām reakcijām notiek noteikta veida fermentu ietekmē..

Reakcijas, kurās iesaistīti fermenti:

  1. Oksidācija un reģenerācija.

Šajās reakcijās iesaistītos fermentus sauc par oksidoreduktāzēm. Kā piemēru mēs varam atgādināt, kā spirta dehidrogenāzes primāros spirtus pārvērš aldehīdos.

Fermentus, kuru dēļ notiek šīs reakcijas, sauc par transferāzēm. Viņiem ir spēja pārvietot funkcionālās grupas no vienas molekulas uz otru. Tas notiek, piemēram, kad alanīna aminotransferāzes pārnes alfa-aminogrupas starp alanīnu un aspartātu. Transferāzes arī pārnes fosfātu grupas starp ATP un citiem savienojumiem, un no glikozes atlikumiem veidojas disaharīdi..

Reakcijā iesaistītās hidrolāzes var sadalīt atsevišķās saites, pievienojot ūdens elementus.

  1. Izveidojiet vai izdzēsiet dubultā saiti.

Šāda veida reakcija notiek nehidrolītiski, piedaloties lāzei..

  1. Funkcionālā izomerizācija.

Daudzās ķīmiskās reakcijās funkcionālās grupas novietojums molekulā mainās, bet pati molekula sastāv no tā paša atomu skaita un veida, kādi bija pirms reakcijas sākuma. Citiem vārdiem sakot, substrāts un reakcijas produkts ir izomēri. Šāda veida transformācija ir iespējama izomerāzes enzīmu ietekmē..

  1. Vienotās saites veidošanās ar ūdens elementa izvadīšanu.

Hidrolāzes sarauj saiti, pievienojot molekulā ūdens elementus. Lizāzes veic apgrieztu reakciju, no funkcionālajām grupām noņemot ūdens daļu. Tādējādi izveidojiet vienkāršu savienojumu.

Kā viņi darbojas ķermenī?

Fermenti paātrina gandrīz visas ķīmiskās reakcijas, kas notiek šūnās. Tie ir ļoti svarīgi cilvēkiem, atvieglo gremošanu un paātrina vielmaiņu..

Dažas no šīm vielām palīdz sadalīt pārāk lielas molekulas mazākos “gabalos”, ko organisms var sagremot. Citi, gluži pretēji, saista mazas molekulas. Bet fermenti zinātniskā ziņā ir ļoti selektīvi. Tas nozīmē, ka katra no šīm vielām var paātrināt tikai noteiktu reakciju. Molekulas, ar kurām fermenti “strādā”, tiek saukti par substrātiem. Substrāti savukārt veido savienojumu ar fermenta daļu, ko sauc par aktīvo centru.

Ir divi principi, kas izskaidro fermentu un substrātu mijiedarbības specifiku. Tā sauktajā “key-lock” modelī fermenta aktīvais centrs substrātā aizņem stingri noteiktu konfigurāciju. Saskaņā ar citu modeli, abi reakcijas dalībnieki, aktīvais centrs un substrāts, maina savas formas, lai izveidotu savienojumu.

Pēc jebkura principa, kad notiek mijiedarbība, rezultāts vienmēr ir vienāds - reakcija fermenta ietekmē notiek daudzkārt ātrāk. Šīs mijiedarbības rezultātā "dzimst" jaunas molekulas, kuras pēc tam atdala no fermenta. Un katalizatora viela turpina savu darbu, bet ar citu daļiņu piedalīšanos.

Hiper un hipoaktivitāte

Dažreiz fermenti pilda savas funkcijas ar nepareizu intensitāti. Pārmērīga aktivitāte izraisa pārmērīgu reakcijas produktu veidošanos un substrāta trūkumu. Rezultāts ir labklājības pasliktināšanās un nopietnas slimības. Hiperaktīva fermenta cēlonis var būt vai nu ģenētiski traucējumi, vai reakcijā izmantoto vitamīnu vai mikroelementu pārpalikums..

Fermentu hipoaktivitāte var izraisīt pat nāvi, kad, piemēram, fermenti neizvada toksīnus no organisma vai rodas ATP deficīts. Šī stāvokļa iemesls var būt arī mutācijas gēni vai, gluži pretēji, hipovitaminoze un citu barības vielu deficīts. Turklāt zemāka ķermeņa temperatūra arī palēnina fermentu darbību..

Katalizators un vairāk

Šodien jūs bieži varat dzirdēt par fermentu priekšrocībām. Bet kas ir šīs vielas, no kurām ir atkarīga mūsu ķermeņa darbība?

Fermenti ir bioloģiskas molekulas, kuru dzīves ciklu nenosaka karkass kopš dzimšanas un nāves. Viņi vienkārši darbojas ķermenī, līdz tie izšķīst. Parasti tas notiek citu fermentu ietekmē..

Bioķīmisko reakciju procesā tās nekļūst par galaprodukta daļu. Kad reakcija ir pabeigta, ferments atstāj substrātu. Pēc tam viela ir gatava sākt darbu no jauna, bet ar citu molekulu. Un tas notiek tik ilgi, cik nepieciešams ķermenim.

Fermentu unikalitāte ir tāda, ka katrs no tiem veic tikai vienu tam piešķirto funkciju. Bioloģiska reakcija notiek tikai tad, kad ferments atrod tam piemērotu substrātu. Šo mijiedarbību var salīdzināt ar atslēgas un slēdzenes darbības principu - "pareizi" darboties varēs tikai pareizi izvēlēti elementi. Vēl viena īpašība: tie var darboties zemā temperatūrā un mērenā pH, un katalizatoru lomā ir stabilāki nekā jebkuras citas ķīmiskas vielas.

Fermenti kā katalizatori paātrina vielmaiņas procesus un citas reakcijas..

Parasti šie procesi sastāv no noteiktiem posmiem, no kuriem katrs prasa noteikta fermenta darbu. Bez tā pārvēršanas vai paātrinājuma cikls nevar beigties.

Varbūt pazīstamākā no visām fermentu funkcijām ir katalizatora loma. Tas nozīmē, ka fermenti apvieno ķīmiskos reaģentus tādā veidā, lai samazinātu enerģijas izmaksas, kas vajadzīgas produkta ātrākai veidošanai. Bez šīm vielām ķīmiskās reakcijas būtu simtiem reižu lēnākas. Bet tas vēl nav enzīmu spēju beigas. Visi dzīvie organismi satur enerģiju, kas nepieciešama dzīves turpināšanai. Adenozīna trifosfāts jeb ATP ir sava veida uzlādēts akumulators, kas šūnām piegādā enerģiju. Bet ATP darbība nav iespējama bez fermentiem. Un galvenais ferments, kas ražo ATP, ir sintāze. Katrā glikozes molekulā, kas tiek pārveidota enerģijā, sintāze rada apmēram 32-34 ATP molekulas.

Turklāt medicīnā aktīvi tiek izmantoti fermenti (lipāze, amilāze, proteāze). Jo īpaši tie kalpo kā enzīmu preparātu sastāvdaļa, piemēram, Festal, Mezim, Panzinorm, Pancreatin, ko lieto gremošanas traucējumu ārstēšanai. Bet daži fermenti var ietekmēt arī asinsrites sistēmu (izšķīdina asins recekļus), paātrināt strutojošu brūču sadzīšanu. Un pat pretvēža terapijā viņi izmanto arī fermentus.

Fermentu aktivitātes faktori

Tā kā ferments daudzkārt spēj paātrināt reakciju, tā aktivitāti nosaka tā sauktais ātrums. Šis termins attiecas uz substrāta (reaģenta) molekulu skaitu, kas vienas minūtes laikā spēj pārveidot 1 fermenta molekulu. Tomēr reakcijas ātrumu nosaka vairāki faktori:

Substrāta koncentrācijas palielināšanās noved pie paātrinātas reakcijas. Jo vairāk aktīvās vielas molekulu, jo ātrāka ir reakcija, jo tiek iesaistīti vairāk aktīvo centru. Tomēr paātrinājums ir iespējams tikai līdz brīdim, kad tiek iesaistītas visas fermenta molekulas. Pēc tam pat substrāta koncentrācijas palielināšanās neizraisīs reakcijas paātrināšanos.

Parasti temperatūras paaugstināšanās izraisa ātrākas reakcijas. Šis noteikums darbojas lielākajā daļā enzīmu reakciju, bet tikai līdz temperatūras paaugstināšanās virs 40 grādiem pēc Celsija. Pēc šīs zīmes reakcijas ātrums, gluži pretēji, sāk strauji samazināties. Ja temperatūra nokrītas zem kritiskā līmeņa, fermentatīvo reakciju ātrums atkal palielināsies. Ja temperatūra turpina paaugstināties, kovalentās saites sadalās un fermenta katalītiskā aktivitāte tiek zaudēta uz visiem laikiem.

PH ietekmē arī fermentatīvo reakciju ātrumu. Katram fermentam ir savs optimālais skābuma līmenis, pie kura reakcija notiek vispiemērotāk. PH izmaiņas ietekmē fermenta aktivitāti un līdz ar to arī reakcijas ātrumu. Ja izmaiņas ir pārāk lielas, substrāts zaudē spēju saistīties ar aktīvo kodolu, un ferments vairs nevar katalizēt reakciju. Atjaunojot nepieciešamo pH līmeni, tiek atjaunota arī fermenta aktivitāte.

Gremošanas fermenti

Fermentus, kas atrodas cilvēka ķermenī, var iedalīt 2 grupās:

Metaboliskais "darbs", lai neitralizētu toksiskas vielas, kā arī veicina enerģijas un olbaltumvielu ražošanu. Nu un, protams, paātriniet bioķīmiskos procesus organismā.

Par ko ir atbildīga gremošanas sistēma, ir skaidrs jau no nosaukuma. Bet šeit darbojas selektivitātes princips: noteikts fermentu veids ietekmē tikai viena veida pārtiku. Tāpēc, lai uzlabotu gremošanu, varat ķerties pie neliela viltības. Ja ķermenis kaut ko labi nesagremo no pārtikas, tad jums ir jāpapildina uzturs ar produktu, kas satur fermentu, kas var sadalīt grūti sagremojamo pārtiku.

Uztura fermenti ir katalizatori, kas sadala pārtikas produktus tādā stāvoklī, ka ķermenis spēj absorbēt barības vielas no tiem. Gremošanas fermenti ir vairāku veidu. Cilvēka ķermenī dažādās gremošanas trakta daļās ir atrodami dažāda veida fermenti.

Mutes dobums

Šajā posmā alfa amilāze iedarbojas uz pārtiku. Tas sadala ogļhidrātus, cietes un glikozi, kas atrodama kartupeļos, augļos, dārzeņos un citos ēdienos..

Kuņģis

Šeit pepsīns sadala olbaltumvielas peptīdu stāvoklī, un želatināze - želatīns un kolagēns, kas atrodas gaļā.

Aizkuņģa dziedzeris

Šajā posmā "darbs":

  • tripsīns - atbildīgs par olbaltumvielu sadalīšanos;
  • alfa-himotripsīns - palīdz absorbēt olbaltumvielas;
  • elastāzes - sadala noteikta veida olbaltumvielas;
  • nukleāzes - palīdz sadalīt nukleīnskābes;
  • steapsīns - veicina taukainas pārtikas uzsūkšanos;
  • amilāze - ir atbildīga par cietes asimilāciju;
  • lipāze - noārda taukus (lipīdus), kas atrodami piena produktos, riekstos, eļļās un gaļā.

Tievās zarnas

Pār pārtikas daļiņas "uzburt":

  • peptidāzes - sašķeļ peptīdu savienojumus līdz aminoskābju līmenim;
  • saharoze - palīdz absorbēt sarežģītos cukurus un cietes;
  • maltāze - sadala disaharīdus līdz monosaharīdu stāvoklim (iesala cukurs);
  • laktāze - sadala laktozi (glikoze, kas atrodama piena produktos);
  • lipāze - veicina triglicerīdu, taukskābju uzsūkšanos;
  • Erepsīns - ietekmē olbaltumvielas;
  • izomaltāze - “darbojas” ar maltozi un izomaltozi.

Kols

Fermentu funkcijas ir šādas:

  • E. coli - atbild par laktozes gremošanu;
  • laktobacilli - ietekmē laktozi un dažus citus ogļhidrātus.

Papildus šiem fermentiem ir arī:

  • diastāze - sagremo augu cieti;
  • invertāze - sadala saharozi (galda cukuru);
  • glikoamilāze - pārvērš cieti glikozē;
  • alfa galaktozidāze - veicina pupiņu, sēklu, sojas produktu, sakņu dārzeņu un lapu gremošanu;
  • bromelaīns - ferments, kas iegūts no ananāsiem, veicina dažāda veida olbaltumvielu sadalīšanos, ir efektīvs dažādos barotnes skābuma līmeņos, tam piemīt pretiekaisuma īpašības;
  • papaiīns - ferments, kas izolēts no neapstrādātas papaijas, veicina mazu un lielu olbaltumvielu sadalīšanos, ir efektīvs visdažādākajos substrātos un skābumā.
  • celulāze - sadala celulozi, augu šķiedras (cilvēka ķermenī nav atrodamas);
  • endoproteāze - šķeļ peptīdu saites;
  • liellopu žults ekstrakts - dzīvnieku izcelsmes ferments, stimulē zarnu kustīgumu;
  • pankreatīns - dzīvnieku izcelsmes ferments, paātrina tauku un olbaltumvielu gremošanu;
  • pankrelipāze ir dzīvnieku ferments, kas veicina olbaltumvielu, ogļhidrātu un lipīdu uzsūkšanos;
  • pektināze - noārda augļos esošos polisaharīdus;
  • fitāze - veicina fitīnskābes, kalcija, cinka, vara, mangāna un citu minerālu absorbciju;
  • ksilāze - noārda glikozi no labības.

Katalizatori izstrādājumos

Fermenti ir kritiski veselībai, jo tie palīdz organismam sadalīt pārtikas komponentus līdz stāvoklim, kas piemērots barības vielu lietošanai. Zarnas un aizkuņģa dziedzeris ražo plašu enzīmu klāstu. Bet papildus tam daudzi no labvēlīgajiem gremošanas līdzekļiem ir atrodami arī noteiktos pārtikas produktos..

Raudzēti pārtikas produkti ir gandrīz ideāls labu baktēriju avots, kas nepieciešami pareizai gremošanai. Un, lai arī aptieku probiotikas “darbojas” tikai gremošanas sistēmas augšējā daļā un bieži nesasniedz zarnas, fermentatīvo produktu iedarbība ir jūtama visā kuņģa-zarnu traktā.

Piemēram, aprikozes satur noderīgu enzīmu maisījumu, ieskaitot invertāzi, kas ir atbildīgs par glikozes sadalīšanos un veicina ātru enerģijas izdalīšanos.

Avokado var kalpot kā dabisks lipāzes avots (veicina ātrāku lipīdu gremošanu). Ķermenī šī viela rada aizkuņģa dziedzeri. Bet, lai padarītu šo orgānu dzīvi vieglāku, varat sevi palutināt, piemēram, ar avokado salātiem - garšīgi un veselīgi.

Papildus tam, ka banāns ir slavenākais kālija avots, tas arī piegādā ķermenim amilāzi un maltāzi. Amilāze ir atrodama arī maizē, kartupeļos un graudaugos. Maltāze veicina maltozes, tā sauktā iesala cukura, sadalīšanos, kas daudzumā atrodams alā un kukurūzas sīrupā.

Vēl viens eksotisks auglis - ananāsi satur veselu fermentu komplektu, ieskaitot bromelaīnu. Un viņam, saskaņā ar dažiem pētījumiem, ir arī pretvēža un pretiekaisuma īpašības.

Ekstremofīli un rūpniecība

Extremophiles ir vielas, kas spēj saglabāt dzīvībai svarīgu darbību ekstremālos apstākļos.

Dzīvie organismi, kā arī fermenti, kas ļauj tiem darboties, tika atrasti geizeros, kur temperatūra ir tuvu viršanas temperatūrai, un dziļi ledū, kā arī ārkārtēja sāļuma apstākļos (Nāves ieleja ASV). Turklāt zinātnieki atrada fermentus, kuru pH līmenis, kā izrādījās, arī nebija pamatprasība efektīvam darbam. Pētnieki ir īpaši ieinteresēti pētīt ekstremofīlos enzīmus kā vielas, kuras var plaši izmantot rūpniecībā. Lai gan mūsdienās fermenti jau ir atraduši savu pielietojumu rūpniecībā kā bioloģiski un videi draudzīgas vielas. Fermentu izmantošana pārtikas rūpniecībā, kosmetoloģijā, sadzīves ķimikāliju ražošanā.

Turklāt enzīmu “pakalpojumi” šādos gadījumos ir lētāki nekā sintētiskie analogi. Turklāt dabiskās vielas ir bioloģiski noārdāmas, kas padara to izmantošanu videi draudzīgu. Dabā ir mikroorganismi, kas fermentus var sadalīt atsevišķās aminoskābēs, kuras pēc tam kļūst par jaunas bioloģiskās ķēdes sastāvdaļām. Bet šis, kā saka, ir pavisam cits stāsts.