Τι ονομάζονται ένζυμα στη χημεία; Βιολογικά ένζυμα

Κάθε ζωντανός οργανισμός είναι ένα τέλειο σύστημα στο οποίο κυριολεκτικά κάθε λεπτό συμβαίνει κάτι και αυτές οι διαδικασίες δεν μπορούν να συμβούν χωρίς τη συμμετοχή ενζύμων. Τι είναι λοιπόν τα ένζυμα; Ποιος είναι ο ρόλος τους στη ζωή του σώματος; Από τι είναι φτιαγμένα? Ποιος είναι ο μηχανισμός της επιρροής τους; Παρακάτω θα βρείτε απαντήσεις σε όλες αυτές τις ερωτήσεις.

Τι είναι τα ένζυμα;

Τα ένζυμα, ή ένζυμα όπως ονομάζονται επίσης, είναι σύμπλοκα πρωτεϊνών. Αυτοί είναι αυτοί που δρουν ως καταλύτες για χημικές αντιδράσεις. Στην πραγματικότητα, ο ρόλος των ενζύμων είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί, γιατί ούτε μια διαδικασία σε ένα ζωντανό κύτταρο ή σε ολόκληρο τον οργανισμό δεν μπορεί να συμβεί χωρίς αυτά.

Ο ίδιος ο όρος «ένζυμο» προτάθηκε τον 17ο αιώνα από τον Helmont. Και παρόλο που οι μεγάλοι επιστήμονες εκείνης της εποχής κατάλαβαν ότι το κρέας χωνεύεται όταν υπάρχει και το άμυλο διασπάται σε απλά σάκχαρα υπό την επίδραση του σάλιου, κανείς δεν ήξερε τι ακριβώς προκάλεσε τέτοιες διεργασίες. Αλλά ήδη στις αρχές του 19ου αιώνα, ο Kirchhoff απομόνωσε για πρώτη φορά το ένζυμο του σάλιου - αμυλάση. Λίγα χρόνια αργότερα, περιγράφηκε η γαστρική πεψίνη. Από τότε, η επιστήμη της ενζυμολογίας έχει αρχίσει να αναπτύσσεται ενεργά.

Τι είναι τα ένζυμα; Ιδιότητες και μηχανισμός δράσης

Αρχικά, αξίζει να σημειωθεί ότι όλα τα ένζυμα είναι είτε πρωτεΐνες στην καθαρή τους μορφή είτε σύμπλοκα πρωτεϊνών. Μέχρι σήμερα, η αλληλουχία αμινοξέων των περισσότερων ενζύμων στο ανθρώπινο σώμα έχει αποκρυπτογραφηθεί.

Η κύρια ιδιότητα των ενζύμων είναι η υψηλή ειδικότητά τους. Κάθε ένζυμο μπορεί να καταλύσει μόνο έναν τύπο αντίδρασης. Για παράδειγμα, τα πρωτεολυτικά ένζυμα μπορούν να διασπάσουν μόνο τους δεσμούς μεταξύ των υπολειμμάτων αμινοξέων ενός μορίου πρωτεΐνης. Μερικές φορές ένα υπόστρωμα (το αντικείμενο της δράσης του ενζύμου) μπορεί να επηρεαστεί από πολλά ένζυμα που έχουν παρόμοια δομή.

Όμως ένα ένζυμο μπορεί να είναι ειδικό όχι μόνο σε σχέση με την αντίδραση, αλλά και σε σχέση με το υπόστρωμα. Ο πιο κοινός τύπος είναι ο ομαδικός Αυτό σημαίνει ότι ένα συγκεκριμένο ένζυμο μπορεί να επηρεάσει μόνο μια συγκεκριμένη ομάδα υποστρωμάτων που έχουν παρόμοια δομή.

Αλλά μερικές φορές εμφανίζεται η αποκαλούμενη απόλυτη εξειδίκευση. Αυτό σημαίνει ότι το ένζυμο μπορεί να συνδεθεί στην ενεργό θέση ενός μόνο υποστρώματος. Φυσικά, μια τέτοια ιδιαιτερότητα είναι σπάνια στη φύση. Αλλά για παράδειγμα, μπορούμε να θυμηθούμε το ένζυμο ουρεάση, το οποίο μπορεί να καταλύσει μόνο την υδρόλυση της ουρίας.

Τώρα ανακαλύψαμε τι είναι τα ένζυμα. Αλλά αυτές οι ουσίες μπορεί να είναι εντελώς διαφορετικές. Επομένως, συνηθίζεται να ταξινομούνται.

Ταξινόμηση ενζύμων

Η σύγχρονη επιστήμη γνωρίζει περισσότερα από δύο χιλιάδες ένζυμα, αλλά αυτός δεν είναι σε καμία περίπτωση ο ακριβής αριθμός τους. Για μεγαλύτερη ευκολία, χωρίζονται σε έξι κύριες ομάδες ανάλογα με την αντίδραση που καταλύεται.

• Οι οξειδορεδουκτάσες είναι μια ομάδα ενζύμων που συμμετέχουν σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής. Κατά κανόνα, ενεργούν είτε ως δότες είτε ως δέκτες ηλεκτρονίων και ιόντων υδρογόνου. Αυτά τα ένζυμα είναι πολύ σημαντικά καθώς συμμετέχουν στις διαδικασίες της κυτταρικής και μιτοχονδριακής αναπνοής.
• Οι τρανσφεράσες είναι ένζυμα που μεταφέρουν ατομικές ομάδες από το ένα υπόστρωμα στο άλλο. Συμμετοχή στον ενδιάμεσο μεταβολισμό.
• Λυάσες - τέτοια ένζυμα είναι ικανά να απομακρύνουν ατομικές ομάδες από το υπόστρωμα χωρίς υδρολυτική αντίδραση. Τυπικά, αυτή η διαδικασία έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός μορίου νερού ή διοξειδίου του άνθρακα.
• Οι υδρολάσες είναι ένζυμα που καταλύουν την υδρολυτική διάσπαση ενός υποστρώματος χρησιμοποιώντας
• Ισομεράσες - όπως υποδηλώνει το όνομα, αυτά τα ένζυμα καταλύουν τη μετάβαση μιας ουσίας από τη μια ισομερή μορφή στην άλλη.
• Οι λιγάσες είναι ένζυμα που καταλύουν συνθετικές αντιδράσεις.

Όπως μπορείτε να δείτε, τα ένζυμα είναι πολύ σημαντικές ουσίες για το σώμα, χωρίς τις οποίες είναι απλά αδύνατες οι ζωτικές διεργασίες.

Ένζυμα (ένζυμα): σημασία για την υγεία, ταξινόμηση, εφαρμογή. Φυτικά (τρόφιμα) ένζυμα: πηγές, οφέλη.

Τα ένζυμα (ένζυμα) είναι ουσίες υψηλού μοριακού χαρακτήρα πρωτεϊνικής φύσης που εκτελούν τις λειτουργίες των καταλυτών στο σώμα (ενεργοποιούν και επιταχύνουν διάφορες βιοχημικές αντιδράσεις). Fermentum μεταφρασμένο από τα λατινικά σημαίνει ζύμωση. Η λέξη ένζυμο έχει ελληνικές ρίζες: "en" - μέσα, "zyme" - προζύμι. Αυτοί οι δύο όροι, ένζυμα και ένζυμα, χρησιμοποιούνται εναλλακτικά και η επιστήμη των ενζύμων ονομάζεται ενζυμολογία.

Η σημασία των ενζύμων για την υγεία. Εφαρμογή ενζύμων

Τα ένζυμα ονομάζονται τα κλειδιά της ζωής για κάποιο λόγο. Έχουν τη μοναδική ιδιότητα να δρουν ειδικά, επιλεκτικά, μόνο σε ένα στενό φάσμα ουσιών. Τα ένζυμα δεν μπορούν να αντικαταστήσουν το ένα το άλλο.

Μέχρι σήμερα έχουν γίνει γνωστά περισσότερα από 3 χιλιάδες ένζυμα. Κάθε κύτταρο ενός ζωντανού οργανισμού περιέχει εκατοντάδες διαφορετικά ένζυμα. Χωρίς αυτά, όχι μόνο είναι αδύνατη η πέψη της τροφής και η μετατροπή της σε ουσίες που μπορούν να απορροφήσουν τα κύτταρα. Τα ένζυμα συμμετέχουν στις διαδικασίες ανανέωσης του δέρματος, του αίματος, των οστών, στη ρύθμιση του μεταβολισμού, στον καθαρισμό του σώματος, στην επούλωση τραυμάτων, στην οπτική και ακουστική αντίληψη, στη λειτουργία του κεντρικού νευρικού συστήματος και στην εφαρμογή γενετικών πληροφοριών. Αναπνοή, μυϊκή σύσπαση, καρδιακή λειτουργία, ανάπτυξη και διαίρεση των κυττάρων - όλες αυτές οι διαδικασίες υποστηρίζονται από την αδιάλειπτη λειτουργία των ενζυμικών συστημάτων.

Τα ένζυμα παίζουν εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στην υποστήριξη του ανοσοποιητικού μας. Εξειδικευμένα ένζυμα εμπλέκονται στην παραγωγή αντισωμάτων που είναι απαραίτητα για την καταπολέμηση ιών και βακτηρίων και ενεργοποιούν το έργο των μακροφάγων - μεγάλα αρπακτικά κύτταρα που αναγνωρίζουν και εξουδετερώνουν τυχόν ξένα σωματίδια που εισέρχονται στο σώμα. Αφαίρεση κυτταρικών αποβλήτων, εξουδετέρωση δηλητηρίων, προστασία από μόλυνση - όλα αυτά είναι οι λειτουργίες των ενζύμων.

Ειδικά ένζυμα (βακτήρια, μαγιά, ένζυμα πυτιάς) παίζουν σημαντικό ρόλο στην παραγωγή λαχανικών τουρσί, γαλακτοκομικών προϊόντων που έχουν υποστεί ζύμωση, ζύμωση ζύμης και τυροκομία.

Ταξινόμηση ενζύμων

Σύμφωνα με την αρχή της δράσης, όλα τα ένζυμα (σύμφωνα με τη διεθνή ιεραρχική ταξινόμηση) χωρίζονται σε 6 κατηγορίες:

1. Οξειδορεδουκτάσες – καταλάση, αλκοολική αφυδρογονάση, γαλακτική αφυδρογονάση, οξειδάση πολυφαινόλης, κ.λπ.
2. Τρανσφεράσες (ένζυμα μεταφοράς) – αμινοτρανσφεράσες, ακυλοτρανσφεράσες, φωσφοροτρανσφεράσες κ.λπ.
3. Υδρολάσες – αμυλάση, πεψίνη, θρυψίνη, πηκτινάση, λακτάση, μαλτάση, λιπάση λιποπρωτεϊνών κ.λπ.
4. Λυάσες;
5. Ισομεράσες;
6. Λιγκάσες (συνθετάσες) – DNA πολυμεράση κ.λπ.

Κάθε κλάση αποτελείται από υποκλάσεις και κάθε υποκλάση αποτελείται από ομάδες.

Όλα τα ένζυμα μπορούν να χωριστούν σε 3 μεγάλες ομάδες:

1. Πεπτικό - ενεργεί στο γαστρεντερικό σωλήνα, υπεύθυνο για την επεξεργασία των θρεπτικών συστατικών και την απορρόφησή τους στη συστηματική κυκλοφορία του αίματος. Τα ένζυμα που εκκρίνονται από τα τοιχώματα του λεπτού εντέρου και του παγκρέατος ονομάζονται παγκρεατικά.
2. Τροφή (φυτό) – έλα (πρέπει να έρθει) με φαγητό. Τα τρόφιμα που περιέχουν ένζυμα τροφίμων ονομάζονται μερικές φορές ζωντανή τροφή.
3. Μεταβολικά - πυροδοτούν μεταβολικές διεργασίες μέσα στα κύτταρα. Κάθε σύστημα του ανθρώπινου σώματος έχει το δικό του δίκτυο ενζύμων.

Τα πεπτικά ένζυμα, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε 3 κατηγορίες:

1. Αμυλάσες – αμυλάση του σάλιου, λακτάση παγκρεατικού χυμού, μαλτάση του σάλιου. Αυτά τα ένζυμα υπάρχουν τόσο στο σάλιο όσο και στο έντερο. Δρουν στους υδατάνθρακες: οι τελευταίοι διασπώνται σε απλά σάκχαρα και διεισδύουν εύκολα στο αίμα.
2. Οι πρωτεάσες παράγονται από το πάγκρεας και τον γαστρικό βλεννογόνο. Βοηθούν στην πέψη των πρωτεϊνών και επίσης ομαλοποιούν τη μικροχλωρίδα του πεπτικού συστήματος. Παρουσιάζεται στα έντερα και στο γαστρικό υγρό. Οι πρωτεάσες περιλαμβάνουν γαστρική πεψίνη και χυμοσίνη, ερεψίνη σε χυμό σπουργίτι, παγκρεατική καρβοξυπεπτιδάση, χυμοθρυψίνη, θρυψίνη.
3. Λιπάση – παράγεται από το πάγκρεας. Υπάρχει στο γαστρικό υγρό. Βοηθά στη διάσπαση και την απορρόφηση των λιπών.

Δράση των ενζύμων

Η βέλτιστη θερμοκρασία για την ενζυμική δραστηριότητα είναι περίπου 37 βαθμοί, δηλαδή η θερμοκρασία του σώματος. Τα ένζυμα έχουν τεράστια δύναμη: κάνουν τους σπόρους να φυτρώνουν και τα λίπη να «καίγονται». Από την άλλη πλευρά, είναι εξαιρετικά ευαίσθητα: σε θερμοκρασίες άνω των 42 βαθμών, τα ένζυμα αρχίζουν να διασπώνται. Τόσο η μαγειρική επεξεργασία των τροφίμων όσο και η βαθιά κατάψυξη οδηγούν στο θάνατο των ενζύμων και στην απώλεια της ζωτικότητάς τους. Σε κονσερβοποιημένα, αποστειρωμένα, παστεριωμένα, ακόμη και κατεψυγμένα τρόφιμα, τα ένζυμα καταστρέφονται μερικώς ή πλήρως. Αλλά όχι μόνο τα νεκρά τρόφιμα, αλλά και τα πολύ κρύα και ζεστά πιάτα σκοτώνουν τα ένζυμα. Όταν τρώμε φαγητό που είναι πολύ ζεστό, σκοτώνουμε τα πεπτικά ένζυμα και καίμε τον οισοφάγο. Το στομάχι μεγαλώνει πολύ σε μέγεθος, και στη συνέχεια, λόγω των σπασμών των μυών που το συγκρατούν, γίνεται σαν χτένα. Ως αποτέλεσμα, η τροφή εισέρχεται στο δωδεκαδάκτυλο σε μη επεξεργασμένη κατάσταση. Εάν αυτό συμβαίνει συνεχώς, μπορεί να εμφανιστούν προβλήματα όπως δυσβίωση, δυσκοιλιότητα, εντερικές διαταραχές και έλκη στομάχου. Το στομάχι υποφέρει επίσης από κρύα φαγητά (παγωτό, για παράδειγμα) - πρώτα συρρικνώνεται και μετά αυξάνεται σε μέγεθος και τα ένζυμα παγώνουν. Το παγωτό αρχίζει να ζυμώνει, απελευθερώνονται αέρια και το άτομο φουσκώνει.

Πεπτικά ένζυμα

Δεν είναι μυστικό ότι η καλή πέψη είναι απαραίτητη προϋπόθεση για πλήρη ζωή και ενεργό μακροζωία. Τα πεπτικά ένζυμα παίζουν καθοριστικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία. Είναι υπεύθυνοι για την πέψη, την προσρόφηση και την αφομοίωση της τροφής, χτίζοντας το σώμα μας σαν εργαζόμενοι σε ένα εργοτάξιο. Μπορούμε να έχουμε όλα τα δομικά υλικά - μέταλλα, πρωτεΐνες, λίπη, νερό, βιταμίνες, αλλά χωρίς ένζυμα, όπως χωρίς εργάτες, η κατασκευή δεν θα προχωρήσει ούτε ένα βήμα.

Ο σύγχρονος άνθρωπος καταναλώνει πάρα πολύ φαγητό, για την πέψη των οποίων δεν υπάρχουν πρακτικά ένζυμα στο σώμα, για παράδειγμα, αμυλούχα τρόφιμα - ζυμαρικά, ψημένα προϊόντα, πατάτες.

Εάν φάτε ένα φρέσκο ​​μήλο, θα αφομοιωθεί από τα δικά του ένζυμα, και το αποτέλεσμα του τελευταίου είναι ορατό με γυμνό μάτι: το σκουρόχρωμο ενός δαγκωμένου μήλου είναι έργο ενζύμων που προσπαθούν να επουλώσουν την «πληγή» και προστατεύστε το σώμα από την απειλή της μούχλας και των βακτηρίων. Αν όμως ψήσετε ένα μήλο, για να το χωνέψει, το σώμα θα πρέπει να χρησιμοποιήσει τα δικά του ένζυμα για την πέψη, αφού το μαγειρεμένο φαγητό δεν έχει φυσικά ένζυμα. Επιπλέον, χάνουμε για πάντα εκείνα τα ένζυμα που παίρνουν οι «νεκρές» τροφές από τον οργανισμό μας, αφού τα αποθέματά τους στον οργανισμό μας δεν είναι απεριόριστα.

Φυτικά (τροφικά) ένζυμα

Η κατανάλωση τροφών πλούσιων σε ένζυμα όχι μόνο διευκολύνει την πέψη, αλλά απελευθερώνει επίσης ενέργεια που το σώμα μπορεί να χρησιμοποιήσει για να καθαρίσει το συκώτι, να δημιουργήσει τρύπες στο ανοσοποιητικό σύστημα, να αναζωογονήσει τα κύτταρα, να προστατεύσει από όγκους κ.λπ. Ταυτόχρονα, ένα άτομο αισθάνεται ελαφρύ στο στομάχι του, αισθάνεται ευδιάθετο και φαίνεται καλό. Και οι ακατέργαστες φυτικές ίνες, οι οποίες εισέρχονται στο σώμα με ζωντανή τροφή, απαιτούνται για τη διατροφή των μικροοργανισμών που παράγουν μεταβολικά ένζυμα.

Τα φυτικά ένζυμα μας δίνουν ζωή και ενέργεια. Εάν φυτέψετε δύο ξηρούς καρπούς στο έδαφος - έναν καβουρδισμένο και τον άλλο ωμό, εμποτισμένο με νερό, τότε ο καβουρδισμένος απλώς θα σαπίσει στο έδαφος και η ζωτικότητα θα ξυπνήσει στον ωμό κόκκο την άνοιξη, επειδή περιέχει ένζυμα. Και είναι πολύ πιθανό ότι ένα μεγάλο καταπράσινο δέντρο θα αναπτυχθεί από αυτό. Ομοίως, ένα άτομο, καταναλώνοντας τροφή που περιέχει ένζυμα, λαμβάνει ζωή μαζί με αυτό. Τα τρόφιμα που στερούνται ένζυμα προκαλούν τα κύτταρα μας να λειτουργούν χωρίς ανάπαυση, να υπερφορτώνονται, να γερνούν και να πεθαίνουν. Εάν δεν υπάρχουν αρκετά ένζυμα, τα «απόβλητα» αρχίζουν να συσσωρεύονται στο σώμα: δηλητήρια, τοξίνες, νεκρά κύτταρα. Αυτό οδηγεί σε αύξηση βάρους, ασθένειες και πρόωρη γήρανση. Ένα περίεργο και ταυτόχρονα λυπηρό γεγονός: στο αίμα των ηλικιωμένων η περιεκτικότητα σε ένζυμα είναι περίπου 100 φορές χαμηλότερη από ό,τι στους νέους.

Ένζυμα σε προϊόντα. Πηγές φυτικών ενζύμων

Πηγές ενζύμων τροφίμων είναι φυτικά προϊόντα από τον κήπο, τον κήπο και τον ωκεανό. Αυτά είναι κυρίως λαχανικά, φρούτα, μούρα, βότανα και δημητριακά. Οι μπανάνες, τα μάνγκο, η παπάγια, οι ανανάδες, το αβοκάντο, το φυτό aspergillus και οι φυτρωμένοι κόκκοι περιέχουν τα δικά τους ένζυμα. Τα φυτικά ένζυμα υπάρχουν μόνο σε ωμά, ζωντανά τρόφιμα.

Τα λάχανα σιταριού είναι πηγή αμυλάσης (η οποία διασπά τους υδατάνθρακες), τα φρούτα παπάγιας περιέχουν πρωτεάσες και τα φρούτα παπάγιας και ανανά περιέχουν πεπτιδάσες. Πηγές λιπάσης (η οποία διασπά τα λίπη) είναι τα φρούτα, οι σπόροι, τα ριζώματα, οι κόνδυλοι των καλλιεργειών δημητριακών, οι σπόροι μουστάρδας και ηλιόσπορου και οι σπόροι οσπρίων. Οι μπανάνες, οι ανανάδες, το ακτινίδιο, η παπάγια και το μάνγκο είναι πλούσια σε παπαΐνη (η οποία διασπά τις πρωτεΐνες). Η πηγή της λακτάσης (ένα ένζυμο που διασπά το σάκχαρο του γάλακτος) είναι η βύνη κριθαριού.

Πλεονεκτήματα των φυτικών (τροφίμων) ενζύμων έναντι των ζωικών (παγκρεατικών) ενζύμων

Τα φυτικά ένζυμα αρχίζουν να επεξεργάζονται τα τρόφιμα ήδη στο στομάχι, αλλά τα παγκρεατικά ένζυμα δεν μπορούν να λειτουργήσουν στο όξινο γαστρικό περιβάλλον. Όταν τα τρόφιμα εισέρχονται στο λεπτό έντερο, τα φυτικά ένζυμα θα τα προ-χωνέψουν, μειώνοντας το στρες στα έντερα και επιτρέποντας την καλύτερη απορρόφηση των θρεπτικών συστατικών. Επιπλέον, τα ένζυμα των φυτών συνεχίζουν τη δουλειά τους στα έντερα.

Πώς να τρώτε ώστε το σώμα να έχει αρκετά ένζυμα;

Όλα είναι πολύ απλά. Το πρωινό πρέπει να αποτελείται από φρέσκα μούρα και φρούτα (συν πιάτα πρωτεΐνης - τυρί cottage, ξηρούς καρπούς, ξινή κρέμα). Κάθε γεύμα πρέπει να ξεκινά με σαλάτες λαχανικών με βότανα. Συνιστάται ένα γεύμα κάθε μέρα να περιλαμβάνει μόνο ωμά φρούτα, μούρα και λαχανικά. Το δείπνο πρέπει να είναι ελαφρύ - να αποτελείται από λαχανικά (με ένα κομμάτι στήθος κοτόπουλου, βραστό ψάρι ή μια μερίδα θαλασσινά). Πολλές φορές το μήνα είναι χρήσιμο να έχετε μέρες νηστείας σε φρούτα ή φρεσκοστυμμένους χυμούς.

Για υψηλής ποιότητας πέψη των τροφίμων και πλήρη υγεία, τα ένζυμα είναι απλά αναντικατάστατα. Υπερβολικό βάρος, αλλεργίες, διάφορες γαστρεντερικές παθήσεις - όλα αυτά και πολλά άλλα προβλήματα μπορούν να ξεπεραστούν με μια υγιεινή διατροφή. Και ο ρόλος των ενζύμων στη διατροφή είναι τεράστιος. Καθήκον μας είναι απλώς να βεβαιωθούμε ότι υπάρχουν στα πιάτα μας καθημερινά και σε επαρκείς ποσότητες. Υγεία να έχεις!

0

Ιστορία της ανάπτυξης της επιστήμης των ενζύμων

Όλες οι διαδικασίες της ζωής βασίζονται σε χιλιάδες χημικές αντιδράσεις. Εμφανίζονται στο σώμα χωρίς τη χρήση υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης, δηλαδή κάτω από ήπιες συνθήκες. Ουσίες που οξειδώνονται σε ανθρώπινα και ζωικά κύτταρα καίγονται γρήγορα και αποτελεσματικά, εμπλουτίζοντας τον οργανισμό με ενέργεια και δομικό υλικό. Αλλά οι ίδιες ουσίες μπορούν να αποθηκευτούν για χρόνια τόσο σε κονσερβοποιημένη (απομονωμένη από τον αέρα) μορφή όσο και σε αέρα παρουσία οξυγόνου. Για παράδειγμα, τα κονσερβοποιημένα κρέατα και ψάρια, το παστεριωμένο γάλα, η ζάχαρη και τα δημητριακά δεν αποσυντίθενται όταν φυλάσσονται για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα. Η ικανότητα γρήγορης πέψης των τροφών σε έναν ζωντανό οργανισμό οφείλεται στην παρουσία ειδικών βιολογικών καταλυτών - ενζύμων - στα κύτταρα.

Τα ένζυμα είναι συγκεκριμένες πρωτεΐνες που αποτελούν μέρος όλων των κυττάρων και των ιστών των ζωντανών οργανισμών, παίζοντας το ρόλο των βιολογικών καταλυτών. Οι άνθρωποι γνωρίζουν για τα ένζυμα εδώ και πολύ καιρό. Στις αρχές του περασμένου αιώνα στην Αγία Πετρούπολη, ο K. S. Kirchhoff ανακάλυψε ότι το φυτρωμένο κριθάρι είναι ικανό να μετατρέπει το πολυσακχαριδικό άμυλο σε δισακχαρίτη μαλτόζη και το εκχύλισμα μαγιάς διασπά τη ζάχαρη τεύτλων σε μονοσακχαρίτες - γλυκόζη και φρουκτόζη. Αυτές ήταν οι πρώτες μελέτες στην ενζυμολογία. Και η πρακτική εφαρμογή των ενζυματικών διεργασιών είναι γνωστή από αμνημονεύτων χρόνων. Αυτό περιλαμβάνει τη ζύμωση των σταφυλιών, το προζύμι κατά την παρασκευή ψωμιού, την παρασκευή τυριού και πολλά άλλα.

Σήμερα, σε διάφορα εγχειρίδια, εγχειρίδια και στην επιστημονική βιβλιογραφία, χρησιμοποιούνται δύο έννοιες: «ένζυμα» και «ένζυμα». Αυτά τα ονόματα είναι πανομοιότυπα. Σημαίνουν το ίδιο πράγμα - βιολογικοί καταλύτες. Η πρώτη λέξη μεταφράζεται ως "ζύμι", η δεύτερη - "σε μαγιά".

Για πολύ καιρό, δεν είχαν ιδέα τι συνέβαινε στη μαγιά, ποια δύναμη που υπήρχε σε αυτή έκανε τις ουσίες να διασπαστούν και να μετατραπούν σε απλούστερες. Μόνο μετά την εφεύρεση του μικροσκοπίου ανακαλύφθηκε ότι η μαγιά είναι μια συλλογή από μεγάλο αριθμό μικροοργανισμών που χρησιμοποιούν τη ζάχαρη ως κύριο θρεπτικό συστατικό. Με άλλα λόγια, κάθε κύτταρο ζύμης είναι «γεμισμένο» με ένζυμα που μπορούν να αποσυνθέσουν τη ζάχαρη. Αλλά την ίδια στιγμή, ήταν γνωστοί και άλλοι βιολογικοί καταλύτες που δεν ήταν εγκλεισμένοι σε ένα ζωντανό κύτταρο, αλλά «ζούσαν» ελεύθερα έξω από αυτό. Για παράδειγμα, βρέθηκαν σε γαστρικά υγρά και εκχυλίσματα κυττάρων. Από αυτή την άποψη, στο παρελθόν, διακρίνονταν δύο τύποι καταλυτών: πιστευόταν ότι τα ίδια τα ένζυμα είναι αδιαχώριστα από το κύτταρο και δεν μπορούν να λειτουργήσουν έξω από αυτό, δηλαδή είναι «οργανωμένα». Και οι «μη οργανωμένοι» καταλύτες που μπορούν να λειτουργήσουν έξω από το κύτταρο ονομάστηκαν ένζυμα. Αυτή η αντίθεση μεταξύ «ζωντανών» ενζύμων και «μη ζωντανών» ενζύμων εξηγήθηκε από την επιρροή των βιταλιστών, τον αγώνα του υλισμού και του ιδεαλισμού στη φυσική επιστήμη. Οι απόψεις των επιστημόνων ήταν διχασμένες. Ο ιδρυτής της μικροβιολογίας, L. Pasteur, υποστήριξε ότι η δραστηριότητα των ενζύμων καθορίζεται από τη ζωή του κυττάρου. Εάν το κύτταρο καταστραφεί, η δράση του ενζύμου θα σταματήσει. Χημικοί με επικεφαλής τον J. Liebig ανέπτυξαν μια καθαρά χημική θεωρία ζύμωσης, αποδεικνύοντας ότι η δραστηριότητα των ενζύμων δεν εξαρτάται από την ύπαρξη του κυττάρου.

Το 1871, ο Ρώσος γιατρός M. M. Manasseina κατέστρεψε κύτταρα ζύμης τρίβοντάς τα με άμμο ποταμού. Ο κυτταρικός χυμός, διαχωρισμένος από κυτταρικά υπολείμματα, διατήρησε την ικανότητά του να ζυμώνει τη ζάχαρη. Αυτή η απλή και πειστική εμπειρία ενός Ρώσου γιατρού παρέμεινε χωρίς τη δέουσα προσοχή στην τσαρική Ρωσία. Ένα τέταρτο του αιώνα αργότερα, ο Γερμανός επιστήμονας E. Buchner έλαβε χυμό χωρίς κύτταρα πιέζοντας ζωντανή μαγιά υπό πίεση μέχρι 5·10 6 Pa. Αυτός ο χυμός, όπως η ζωντανή μαγιά, ζύμωσε τη ζάχαρη για να σχηματίσει αλκοόλ και μονοξείδιο του άνθρακα (IV):

Τα έργα του A. N. Lebedev σχετικά με τη μελέτη των κυττάρων ζυμομύκητα και τα έργα άλλων επιστημόνων έθεσαν τέλος στις βιταλιστικές ιδέες στη θεωρία της βιολογικής κατάλυσης και οι όροι "ένζυμο" και "ένζυμο" άρχισαν να χρησιμοποιούνται ως ισοδύναμοι.

Σήμερα, η ενζυμολογία είναι μια ανεξάρτητη επιστήμη. Περίπου 2000 ένζυμα έχουν απομονωθεί και μελετηθεί. Σοβιετικοί επιστήμονες συνέβαλαν σε αυτήν την επιστήμη - οι σύγχρονοί μας A. E. Braunstein, V. N. Orekhovich, V. A. Engelgard, A. A. Pokrovsky και άλλοι.

Χημική φύση των ενζύμων

Στα τέλη του περασμένου αιώνα, προτάθηκε ότι τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες ή ορισμένες ουσίες πολύ παρόμοιες με τις πρωτεΐνες. Η απώλεια της ενζυμικής δραστηριότητας κατά τη θέρμανση είναι πολύ παρόμοια με τη θερμική μετουσίωση μιας πρωτεΐνης. Το εύρος θερμοκρασίας για μετουσίωση και αδρανοποίηση είναι το ίδιο. Όπως είναι γνωστό, η μετουσίωση της πρωτεΐνης μπορεί να προκληθεί όχι μόνο από τη θέρμανση, αλλά και από τη δράση οξέων, αλάτων βαρέων μετάλλων, αλκαλίων και παρατεταμένης ακτινοβολίας με υπεριώδεις ακτίνες. Αυτοί οι ίδιοι χημικοί και φυσικοί παράγοντες οδηγούν σε απώλεια της ενζυμικής δραστηριότητας.

Στα διαλύματα, τα ένζυμα, όπως οι πρωτεΐνες, συμπεριφέρονται με παρόμοιο τρόπο υπό την επίδραση ηλεκτρικού ρεύματος: τα μόρια κινούνται προς την κάθοδο ή την άνοδο. Μια αλλαγή στη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου σε διαλύματα πρωτεϊνών ή ενζύμων οδηγεί στη συσσώρευση θετικού ή αρνητικού φορτίου. Αυτό αποδεικνύει την αμφοτερική φύση των ενζύμων και επιβεβαιώνει επίσης την πρωτεϊνική τους φύση. Μια άλλη απόδειξη της πρωτεϊνικής φύσης των ενζύμων είναι ότι δεν περνούν από ημιπερατές μεμβράνες. Αυτό αποδεικνύει και το μεγάλο μοριακό τους βάρος. Αν όμως τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες, τότε η δραστηριότητά τους δεν πρέπει να μειώνεται κατά την αφυδάτωση. Τα πειράματα επιβεβαιώνουν την ορθότητα αυτής της υπόθεσης.

Ένα ενδιαφέρον πείραμα πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο του I.P. Pavlov. Λαμβάνοντας γαστρικό υγρό μέσω συριγγίου σε σκύλους, οι εργαζόμενοι ανακάλυψαν ότι όσο περισσότερη πρωτεΐνη στον χυμό, τόσο μεγαλύτερη είναι η δραστηριότητά του, δηλαδή η πρωτεΐνη που ανιχνεύεται είναι το ένζυμο του γαστρικού υγρού.

Έτσι, τα φαινόμενα μετουσίωσης και κινητικότητας σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, η αμφοτερική φύση των μορίων, η υψηλή μοριακή φύση και η ικανότητα καθίζησης από το διάλυμα υπό τη δράση παραγόντων αφαίρεσης νερού (ακετόνη ή αλκοόλη) αποδεικνύουν την πρωτεϊνική φύση του ένζυμα.

Μέχρι σήμερα, αυτό το γεγονός έχει διαπιστωθεί με πολλές, ακόμη πιο λεπτές φυσικές, χημικές ή βιολογικές μεθόδους.

Γνωρίζουμε ήδη ότι οι πρωτεΐνες μπορεί να είναι πολύ διαφορετικές σε σύνθεση και, πρώτα απ 'όλα, μπορεί να είναι απλές ή πολύπλοκες. Σε ποιες πρωτεΐνες ανήκουν τα γνωστά ένζυμα;

Επιστήμονες από διάφορες χώρες ανακάλυψαν ότι πολλά ένζυμα είναι απλές πρωτεΐνες. Αυτό σημαίνει ότι κατά την υδρόλυση, τα μόρια αυτών των ενζύμων διασπώνται μόνο σε αμινοξέα. Δεν είναι δυνατό να ανιχνευθεί τίποτα άλλο εκτός από αμινοξέα στο προϊόν υδρόλυσης τέτοιων πρωτεϊνών-ενζύμων. Τα απλά ένζυμα περιλαμβάνουν την πεψίνη - ένα ένζυμο που αφομοιώνει τις πρωτεΐνες στο στομάχι και περιέχεται στο γαστρικό υγρό, η θρυψίνη - ένα ένζυμο στον παγκρεατικό χυμό, η παπαΐνη - ένα φυτικό ένζυμο, η ουρεάση κ.λπ.

Τα σύνθετα ένζυμα περιλαμβάνουν, εκτός από τα αμινοξέα, ουσίες μη πρωτεϊνικής φύσης. Για παράδειγμα, τα ένζυμα οξειδοαναγωγής που είναι ενσωματωμένα στο μιτοχόνδριο περιέχουν, εκτός από το πρωτεϊνικό μέρος, άτομα σιδήρου, χαλκού και άλλες θερμοσταθερές ομάδες. Το μη πρωτεϊνικό μέρος ενός ενζύμου μπορεί επίσης να είναι πιο πολύπλοκες ουσίες: βιταμίνες, νουκλεοτίδια (μονομερή νουκλεϊκών οξέων), νουκλεοτίδια με τρία υπολείμματα φωσφόρου κ.λπ. και το πρωτεϊνικό μέρος ένα αποένζυμο.

Διαφορά μεταξύ ενζύμων και μη βιολογικών καταλυτών

Τα σχολικά εγχειρίδια και τα εγχειρίδια χημείας συζητούν λεπτομερώς τη δράση των καταλυτών και δίνουν μια ιδέα του ενεργειακού φραγμού και της ενέργειας ενεργοποίησης. Ας θυμηθούμε μόνο ότι ο ρόλος των καταλυτών έγκειται στην ικανότητά τους να ενεργοποιούν τα μόρια των ουσιών που εισέρχονται σε μια αντίδραση. Αυτό οδηγεί σε μείωση της ενέργειας ενεργοποίησης. Η αντίδραση δεν συμβαίνει σε ένα, αλλά σε πολλά στάδια με το σχηματισμό ενδιάμεσων ενώσεων. Οι καταλύτες δεν αλλάζουν την κατεύθυνση μιας αντίδρασης, αλλά επηρεάζουν μόνο τον ρυθμό με τον οποίο επιτυγχάνεται μια κατάσταση χημικής ισορροπίας. Μια καταλυόμενη αντίδραση χρησιμοποιεί πάντα λιγότερη ενέργεια σε σύγκριση με μια μη καταλυόμενη. Κατά τη διάρκεια της αντίδρασης, το ένζυμο αλλάζει τη συσκευασία του, «τονίζεται» και, στο τέλος της αντίδρασης, παίρνει την αρχική του δομή και επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα.

Τα ένζυμα είναι οι ίδιοι καταλύτες. Χαρακτηρίζονται από όλους τους νόμους της κατάλυσης. Όμως τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες και αυτό τους δίνει ιδιαίτερες ιδιότητες. Τι κοινό έχουν τα ένζυμα με τους συνήθεις καταλύτες μας, όπως η πλατίνα, το οξείδιο του βαναδίου (V) και άλλοι επιταχυντές ανόργανων αντιδράσεων, και τι τους κάνει διαφορετικούς;

Ο ίδιος ανόργανος καταλύτης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διαφορετικές βιομηχανίες. Και ένα ένζυμο καταλύει μόνο μία αντίδραση ή έναν τύπο αντίδρασης, δηλαδή είναι πιο ειδικό από έναν ανόργανο καταλύτη.

Η θερμοκρασία επηρεάζει πάντα τους ρυθμούς των χημικών αντιδράσεων. Οι περισσότερες αντιδράσεις με ανόργανους καταλύτες συμβαίνουν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, ο ρυθμός αντίδρασης συνήθως αυξάνεται (Εικ. 1). Για τις ενζυμικές αντιδράσεις, αυτή η αύξηση περιορίζεται σε μια ορισμένη θερμοκρασία (βέλτιστη θερμοκρασία). Μια περαιτέρω αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί αλλαγές στο μόριο του ενζύμου, οδηγώντας σε μείωση του ρυθμού αντίδρασης (Εικ. 1). Αλλά ορισμένα ένζυμα, για παράδειγμα τα ένζυμα των μικροοργανισμών που βρίσκονται στο νερό των φυσικών θερμών πηγών, όχι μόνο αντέχουν σε θερμοκρασίες κοντά στο σημείο βρασμού του νερού, αλλά δείχνουν ακόμη και τη μέγιστη δραστηριότητά τους. Για τα περισσότερα ένζυμα, η βέλτιστη θερμοκρασία είναι κοντά στους 35-45 °C. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες η δραστηριότητά τους μειώνεται και στη συνέχεια συμβαίνει πλήρης θερμική μετουσίωση.

Ρύζι. 1. Η επίδραση της θερμοκρασίας στη δραστηριότητα του ενζύμου: 1 - αύξηση της ταχύτητας αντίδρασης, 2 - μείωση της ταχύτητας αντίδρασης.

Πολλοί ανόργανοι καταλύτες παρουσιάζουν τη μέγιστη απόδοσή τους σε έντονα όξινα ή έντονα αλκαλικά περιβάλλοντα. Αντίθετα, τα ένζυμα είναι ενεργά μόνο σε φυσιολογικές τιμές της οξύτητας του διαλύματος, μόνο σε συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου που είναι συμβατή με τη ζωή και την κανονική λειτουργία ενός κυττάρου, οργάνου ή συστήματος.

Οι αντιδράσεις που περιλαμβάνουν ανόργανους καταλύτες συμβαίνουν συνήθως σε υψηλές πιέσεις, ενώ τα ένζυμα λειτουργούν σε κανονική (ατμοσφαιρική) πίεση.

Και η πιο εκπληκτική διαφορά μεταξύ ενός ενζύμου και άλλων καταλυτών είναι ότι ο ρυθμός των αντιδράσεων που καταλύονται από τα ένζυμα είναι δεκάδες χιλιάδες και μερικές φορές εκατομμύρια φορές υψηλότερος από αυτό που μπορεί να επιτευχθεί με τη συμμετοχή ανόργανων καταλυτών.

Το γνωστό υπεροξείδιο του υδρογόνου, που χρησιμοποιείται στην καθημερινή ζωή ως λευκαντικό και απολυμαντικό, αποσυντίθεται αργά χωρίς καταλύτες:

Με την παρουσία ενός ανόργανου καταλύτη (άλατα σιδήρου), αυτή η αντίδραση προχωρά κάπως πιο γρήγορα. Και η καταλάση (ένα ένζυμο που υπάρχει σχεδόν σε όλα τα κύτταρα) καταστρέφει το υπεροξείδιο του υδρογόνου με ασύλληπτη ταχύτητα: ένα μόριο καταλάσης διασπά περισσότερα από 5 εκατομμύρια μόρια H 2 O 2 σε ένα λεπτό.

Η καθολική κατανομή της καταλάσης στα κύτταρα όλων των οργάνων των αερόβιων οργανισμών και η υψηλή δραστηριότητα αυτού του ενζύμου εξηγούνται από το γεγονός ότι το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι ένα ισχυρό κυτταρικό δηλητήριο. Παράγεται στα κύτταρα ως υποπροϊόν πολλών αντιδράσεων, αλλά το ένζυμο καταλάση είναι σε επιφυλακή, το οποίο διασπά αμέσως το υπεροξείδιο του υδρογόνου σε αβλαβές οξυγόνο και νερό.

Ενζυμική ενεργή θέση

Ένα υποχρεωτικό βήμα σε μια καταλυόμενη αντίδραση είναι η αλληλεπίδραση του ενζύμου με την ουσία της οποίας ο μετασχηματισμός καταλύει - με το υπόστρωμα: σχηματίζεται ένα σύμπλοκο ενζύμου-υποστρώματος. Στο παραπάνω παράδειγμα, το υπεροξείδιο του υδρογόνου είναι το υπόστρωμα για τη δράση της καταλάσης.

Αποδεικνύεται ότι στις ενζυμικές αντιδράσεις το μόριο του υποστρώματος είναι πολλές φορές μικρότερο από το μόριο της πρωτεΐνης του ενζύμου. Κατά συνέπεια, το υπόστρωμα δεν μπορεί να έρθει σε επαφή με ολόκληρο το τεράστιο μόριο του ενζύμου, αλλά μόνο ένα μικρό τμήμα του ή ακόμα και μια ξεχωριστή ομάδα, ένα άτομο. Για να επιβεβαιώσουν αυτή την υπόθεση, οι επιστήμονες διαχώρισαν ένα ή περισσότερα αμινοξέα από το ένζυμο και αυτό δεν είχε καμία ή σχεδόν καθόλου επίδραση στον ρυθμό της καταλυόμενης αντίδρασης. Όμως η διάσπαση ορισμένων συγκεκριμένων αμινοξέων ή ομάδων οδήγησε σε πλήρη απώλεια των καταλυτικών ιδιοτήτων του ενζύμου. Έτσι σχηματίστηκε η ιδέα του ενεργού κέντρου του ενζύμου.

Το ενεργό κέντρο είναι ένα τμήμα ενός μορίου πρωτεΐνης που εξασφαλίζει τη σύνδεση του ενζύμου με το υπόστρωμα και καθιστά δυνατό για περαιτέρω μετασχηματισμούς του υποστρώματος. Έχουν μελετηθεί ορισμένες ενεργές θέσεις διαφορετικών ενζύμων. Αυτή είναι είτε μια λειτουργική ομάδα (για παράδειγμα, η ομάδα ΟΗ της σερίνης) είτε ένα ξεχωριστό αμινοξύ. Μερικές φορές χρειάζονται αρκετά αμινοξέα με μια συγκεκριμένη σειρά για να παρέχουν ένα καταλυτικό αποτέλεσμα.

Το ενεργό κέντρο αποτελείται από τμήματα με διαφορετικές λειτουργίες. Ορισμένες περιοχές του ενεργού κέντρου παρέχουν πρόσφυση στο υπόστρωμα και ισχυρή επαφή με αυτό. Ως εκ τούτου, ονομάζονται περιοχές αγκύρωσης ή επαφής. Άλλα εκτελούν την πραγματική καταλυτική λειτουργία, ενεργοποιώντας το υπόστρωμα - καταλυτικές θέσεις. Αυτή η υπό όρους διαίρεση του ενεργού κέντρου βοηθά στην ακριβέστερη αναπαράσταση του μηχανισμού της καταλυτικής αντίδρασης.

Μελετήθηκε επίσης ο τύπος του χημικού δεσμού σε σύμπλοκα ενζύμου-υποστρώματος. Η ουσία (υπόστρωμα) συγκρατείται στο ένζυμο με τη συμμετοχή ποικίλων τύπων δεσμών: γέφυρες υδρογόνου, ιοντικοί, ομοιοπολικοί, δεσμοί δότη-δέκτη, δυνάμεις συνοχής van der Waals.

Η παραμόρφωση των μορίων του ενζύμου στο διάλυμα οδηγεί στην εμφάνιση των ισομερών του, που διαφέρουν ως προς την τριτοταγή δομή. Με άλλα λόγια, το ένζυμο προσανατολίζει τις λειτουργικές του ομάδες που περιλαμβάνονται στο ενεργό κέντρο έτσι ώστε να εκδηλώνεται η μεγαλύτερη καταλυτική δραστηριότητα. Αλλά τα μόρια του υποστρώματος μπορούν επίσης να παραμορφωθούν και να «τεθούν» όταν αλληλεπιδρούν με το ένζυμο. Αυτές οι σύγχρονες ιδέες για την αλληλεπίδραση ενζύμου-υποστρώματος διαφέρουν από την προηγουμένως κυρίαρχη θεωρία του E. Fischer, ο οποίος πίστευε ότι το μόριο του υποστρώματος αντιστοιχεί ακριβώς στο ενεργό κέντρο του ενζύμου και ταιριάζει σε αυτό σαν ένα κλειδί σε μια κλειδαριά.

Ιδιότητες των ενζύμων

Η πιο σημαντική ιδιότητα των ενζύμων είναι η προτιμώμενη επιτάχυνση μιας από τις πολλές θεωρητικά πιθανές αντιδράσεις. Αυτό επιτρέπει στα υποστρώματα να επιλέγουν τις πιο ωφέλιμες αλυσίδες μετασχηματισμών για τον οργανισμό από μια σειρά πιθανών μονοπατιών.

Ανάλογα με τις συνθήκες, τα ένζυμα είναι ικανά να καταλύουν τόσο τις μπροστινές όσο και τις αντίστροφες αντιδράσεις. Για παράδειγμα, το πυροσταφυλικό οξύ, υπό την επίδραση του ενζύμου γαλακτική αφυδρογονάση, μετατρέπεται στο τελικό προϊόν ζύμωσης - γαλακτικό οξύ. Το ίδιο ένζυμο καταλύει επίσης την αντίστροφη αντίδραση και έλαβε το όνομά του όχι από την άμεση αντίδραση, αλλά από την αντίστροφη αντίδραση. Και οι δύο αντιδράσεις συμβαίνουν στο σώμα υπό διαφορετικές συνθήκες:

Αυτή η ιδιότητα των ενζύμων έχει μεγάλη πρακτική σημασία.

Μια άλλη σημαντική ιδιότητα των ενζύμων είναι η θερμοθερμικότητα, δηλαδή η υψηλή ευαισθησία στις αλλαγές θερμοκρασίας. Έχουμε ήδη πει ότι τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες. Για τα περισσότερα από αυτά, θερμοκρασίες άνω των 70 °C οδηγούν σε μετουσίωση και απώλεια δραστηριότητας. Είναι γνωστό από ένα μάθημα χημείας ότι μια αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 °C οδηγεί σε αύξηση του ρυθμού αντίδρασης κατά 2-3 φορές, κάτι που είναι επίσης χαρακτηριστικό για ενζυμικές αντιδράσεις, αλλά μέχρι ένα ορισμένο όριο. Σε θερμοκρασίες κοντά στους 0 °C, ο ρυθμός των ενζυματικών αντιδράσεων επιβραδύνεται στο ελάχιστο. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορους τομείς της εθνικής οικονομίας, ιδιαίτερα στη γεωργία και την ιατρική. Για παράδειγμα, όλες οι τρέχουσες μέθοδοι διατήρησης ενός νεφρού πριν από τη μεταμόσχευση σε ασθενή περιλαμβάνουν ψύξη του οργάνου προκειμένου να μειωθεί η ένταση των βιοχημικών αντιδράσεων και να παραταθεί η ζωή του νεφρού πριν μεταμοσχευθεί σε άτομο. Αυτή η τεχνική έχει διατηρήσει την υγεία και έχει σώσει τις ζωές δεκάδων χιλιάδων ανθρώπων σε όλο τον κόσμο.

Ρύζι. 2. Επίδραση του pH στην ενζυμική δραστηριότητα.

Μία από τις σημαντικότερες ιδιότητες των ενζυμικών πρωτεϊνών είναι η ευαισθησία τους στην αντίδραση του περιβάλλοντος, στη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου ή ιόντων υδροξειδίου. Τα ένζυμα είναι ενεργά μόνο σε ένα στενό εύρος οξύτητας ή αλκαλικότητας (pH). Για παράδειγμα, η δραστηριότητα της πεψίνης στη γαστρική κοιλότητα είναι μέγιστη σε pH περίπου 1 -1,5. Η μείωση της οξύτητας οδηγεί σε βαθιά διαταραχή του πεπτικού συστήματος, υποπέψη της τροφής και σοβαρές επιπλοκές. Γνωρίζετε από το μάθημά σας στη βιολογία ότι η πέψη ξεκινά από τη στοματική κοιλότητα, όπου υπάρχει αμυλάση του σάλιου. Η βέλτιστη τιμή pH για αυτό είναι 6,8-7,4. Διαφορετικά ένζυμα της πεπτικής οδού χαρακτηρίζονται από μεγάλες διαφορές στο βέλτιστο pH (Εικ. 2). Μια αλλαγή στην αντίδραση του περιβάλλοντος οδηγεί σε αλλαγή των φορτίων στο μόριο του ενζύμου ή ακόμα και στο ενεργό κέντρο του, προκαλώντας μείωση ή πλήρη απώλεια δραστικότητας.

Η επόμενη σημαντική ιδιότητα είναι η ειδικότητα της δράσης του ενζύμου. Η καταλάση διασπά μόνο το υπεροξείδιο του υδρογόνου, η ουρεάση μόνο η ουρία H 2 N-CO-NH 2, δηλαδή το ένζυμο καταλύει τον μετασχηματισμό μόνο ενός υποστρώματος, «αναγνωρίζει» μόνο το μόριό του. Αυτή η ιδιαιτερότητα θεωρείται απόλυτη. Εάν ένα ένζυμο καταλύει τον μετασχηματισμό πολλών υποστρωμάτων που έχουν την ίδια λειτουργική ομάδα, τότε αυτή η ειδικότητα ονομάζεται ειδικότητα ομάδας. Για παράδειγμα, η φωσφατάση καταλύει τη διάσπαση ενός υπολείμματος φωσφορικού οξέος:

Ένας τύπος ειδικότητας είναι η ευαισθησία του ενζύμου σε ένα μόνο ισομερές - στερεοχημική ειδικότητα.

Τα ένζυμα επηρεάζουν τον ρυθμό μετασχηματισμού διαφόρων ουσιών. Αλλά ορισμένες ουσίες επηρεάζουν επίσης τα ένζυμα, αλλάζοντας δραματικά τη δραστηριότητά τους. Οι ουσίες που αυξάνουν τη δραστηριότητα των ενζύμων, τα ενεργοποιούν, ονομάζονται ενεργοποιητές και όσες τα αναστέλλουν ονομάζονται αναστολείς. Οι αναστολείς μπορεί να επηρεάσουν το ένζυμο μη αναστρέψιμα. Μετά τη δράση τους, το ένζυμο δεν μπορεί ποτέ να καταλύσει την αντίδρασή του, αφού η δομή του θα αλλάξει πολύ. Έτσι δρουν τα άλατα των βαρέων μετάλλων, των οξέων και των αλκαλίων στο ένζυμο. Ο αναστρέψιμος αναστολέας μπορεί να αφαιρεθεί από το διάλυμα και το ένζυμο γίνεται ξανά ενεργό. Μια τέτοια αναστρέψιμη αναστολή συμβαίνει συχνά με ανταγωνιστικό τρόπο, δηλαδή, ένα υπόστρωμα και ένας παρόμοιος αναστολέας ανταγωνίζονται για το ενεργό κέντρο. Αυτή η αναστολή μπορεί να αφαιρεθεί αυξάνοντας τη συγκέντρωση του υποστρώματος και εκτοπίζοντας τον αναστολέα από την ενεργό θέση με το υπόστρωμα.

Μια σημαντική ιδιότητα πολλών ενζύμων είναι ότι βρίσκονται σε ιστούς και κύτταρα σε ανενεργή μορφή (Εικ. 3). Η ανενεργή μορφή των ενζύμων ονομάζεται προένζυμο. Κλασικά παραδείγματα αυτού είναι οι ανενεργές μορφές πεψίνης ή θρυψίνης. Η ύπαρξη ανενεργών μορφών ενζύμων έχει μεγάλη βιολογική σημασία. Εάν η πεψίνη ή η θρυψίνη παρήχθησαν αμέσως σε ενεργή μορφή, αυτό θα οδηγούσε στο γεγονός ότι, για παράδειγμα, η πεψίνη «πέψε» το τοίχωμα του στομάχου, δηλαδή το στομάχι «πέψε» τον εαυτό του. Αυτό δεν συμβαίνει επειδή η πεψίνη ή η θρυψίνη ενεργοποιούνται μόνο αφού εισέλθουν στην κοιλότητα του στομάχου ή στο λεπτό έντερο: πολλά αμινοξέα διασπώνται από την πεψίνη υπό την επίδραση του υδροχλωρικού οξέος που περιέχεται στο γαστρικό υγρό και αποκτά την ικανότητα να διασπά τις πρωτεΐνες. Και το ίδιο το στομάχι προστατεύεται πλέον από τη δράση των πεπτικών ενζύμων από τη βλεννογόνο μεμβράνη που καλύπτει την κοιλότητα του.

Ρύζι. 3 Σχέδιο μετατροπής του τρυψινογόνου σε ενεργό θρυψίνη: Α - θρυψινογόνο; Β - θρυψίνη; 1 - θέση αποκόλλησης πεπτιδίου. 2 - δεσμοί υδρογόνου. 3 - δισουλφιδική γέφυρα. 4 - πεπτίδιο που διασπάστηκε κατά την ενεργοποίηση.

Η διαδικασία ενεργοποίησης του ενζύμου λαμβάνει χώρα, κατά κανόνα, με έναν από τους τέσσερις τρόπους, που παρουσιάζονται στο Σχήμα 4. Στην πρώτη περίπτωση, η διάσπαση του πεπτιδίου από το ανενεργό ένζυμο «ανοίγει» το ενεργό κέντρο και καθιστά το ένζυμο ενεργό.

Ρύζι. 4 Οδοί για την ενεργοποίηση του ενζύμου (το μόριο του υποστρώματος υποδεικνύεται με σκίαση):

1 - διάσπαση ενός μικρού τμήματος (πεπτιδίου) από το προένζυμο και μετατροπή του ανενεργού προενζύμου σε ενεργό ένζυμο. 2 - σχηματισμός δισουλφιδικών δεσμών από ομάδες SH, απελευθερώνοντας το ενεργό κέντρο. 3 - σχηματισμός συμπλόκου πρωτεΐνης με μέταλλα, ενεργοποίηση του ενζύμου: 4 σχηματισμός συμπλόκου ενζύμου με κάποια ουσία (αυτό ελευθερώνει την πρόσβαση στο ενεργό κέντρο).

Ο δεύτερος τρόπος είναι ο σχηματισμός δισουλφιδικών γεφυρών S-S, καθιστώντας την ενεργή περιοχή προσβάσιμη. Στην τρίτη περίπτωση, η παρουσία ενός μετάλλου ενεργοποιεί ένα ένζυμο που μπορεί να λειτουργήσει μόνο σε συνδυασμό με αυτό το μέταλλο. Η τέταρτη οδός απεικονίζει την ενεργοποίηση από κάποια ουσία που συνδέεται με την περιφερειακή περιοχή του μορίου πρωτεΐνης και παραμορφώνει το ένζυμο με τέτοιο τρόπο ώστε να διευκολύνει την πρόσβαση του υποστρώματος στο ενεργό κέντρο.

Τα τελευταία χρόνια, ανακαλύφθηκε ένας άλλος τρόπος ρύθμισης της δραστηριότητας των ενζύμων. Αποδείχθηκε ότι ένα ένζυμο, για παράδειγμα γαλακτική αφυδρογονάση, μπορεί να είναι σε διάφορες μοριακές μορφές που διαφέρουν μεταξύ τους, αν και όλα καταλύουν την ίδια αντίδραση. Τέτοια μόρια ενζύμων, διαφορετικής σύστασης, που καταλύουν την ίδια αντίδραση, βρίσκονται ακόμη και μέσα στο ίδιο κύτταρο. Ονομάζονται ισοένζυμα, δηλαδή ισομερή του ενζύμου. Η ήδη αναφερθείσα γαλακτική αφυδρογονάση έχει πέντε διαφορετικά ισοένζυμα. Ποιος είναι ο ρόλος των πολλαπλών μορφών ενός ενζύμου; Προφανώς, το σώμα «εξασφαλίζει» ορισμένες ιδιαίτερα σημαντικές αντιδράσεις όταν, όταν αλλάζουν οι συνθήκες στο κύτταρο, πρώτα λειτουργεί η μία ή η άλλη μορφή του ισοενζύμου και παρέχει την απαραίτητη ταχύτητα και κατεύθυνση της διαδικασίας.

Και μια ακόμη σημαντική ιδιότητα των ενζύμων. Συχνά δεν λειτουργούν στο κύτταρο χωριστά το ένα από το άλλο, αλλά οργανώνονται με τη μορφή συμπλεγμάτων - ενζυμικών συστημάτων (Εικ. 5): το προϊόν της προηγούμενης αντίδρασης είναι το υπόστρωμα για την επόμενη. Αυτά τα συστήματα είναι ενσωματωμένα σε κυτταρικές μεμβράνες και παρέχουν ταχεία στοχευμένη οξείδωση μιας ουσίας, «μεταφέροντάς» την από ένζυμο σε ένζυμο. Οι συνθετικές διεργασίες στο κύτταρο λαμβάνουν χώρα σε παρόμοια συστήματα ενζύμων.

Ταξινόμηση ενζύμων

Το φάσμα των θεμάτων που μελετά η ενζυμολογία είναι ευρύ. Ο αριθμός των ενζύμων που χρησιμοποιούνται στην υγειονομική περίθαλψη, τη γεωργία, τη μικροβιολογία και άλλους κλάδους της επιστήμης και της πρακτικής είναι μεγάλος. Αυτό δημιούργησε δυσκολία στον χαρακτηρισμό των ενζυματικών αντιδράσεων, καθώς το ίδιο ένζυμο μπορεί να ονομαστεί είτε ανά υπόστρωμα, είτε από τον τύπο των αντιδράσεων που καταλύονται, είτε με έναν παλιό όρο που έχει καθιερωθεί σταθερά στη βιβλιογραφία: για παράδειγμα, πεψίνη, θρυψίνη, καταλάση.

Ρύζι. 5. Προτεινόμενη δομή ενός πολυενζυμικού συμπλέγματος που συνθέτει λιπαρά οξέα (επτά υπομονάδες ενζύμων είναι υπεύθυνες για επτά χημικές αντιδράσεις).

Ως εκ τούτου, το 1961, το Διεθνές Βιοχημικό Συνέδριο στη Μόσχα ενέκρινε την ταξινόμηση των ενζύμων, η οποία βασίζεται στον τύπο της αντίδρασης που καταλύεται από ένα δεδομένο ένζυμο. Το όνομα του ενζύμου πρέπει να περιέχει το όνομα του υποστρώματος, δηλαδή την ένωση στην οποία δρα το ένζυμο και την κατάληξη -άση. Για παράδειγμα, η αργινάση καταλύει την υδρόλυση της αργινίνης.

Σύμφωνα με αυτή την αρχή, όλα τα ένζυμα χωρίστηκαν σε έξι κατηγορίες.

1. Οι οξειδορεδουκτάσες είναι ένζυμα που καταλύουν αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, για παράδειγμα καταλάση:

2. Τρανσφεράσες - ένζυμα που καταλύουν τη μεταφορά ατόμων ή ριζών, για παράδειγμα μεθυλοτρανσφεράσες που μεταφέρουν μια ομάδα CH3:

3. Υδρολάσες - ένζυμα που διασπούν τους ενδομοριακούς δεσμούς συνδέοντας μόρια νερού, για παράδειγμα φωσφατάση:

4. Οι λυάσες είναι ένζυμα που αποκόπτουν τη μία ή την άλλη ομάδα από το υπόστρωμα χωρίς προσθήκη νερού, με μη υδρολυτικό τρόπο, για παράδειγμα, η διάσπαση μιας καρβοξυλικής ομάδας από την αποκαρβοξυλάση:

5. Οι ισομεράσες είναι ένζυμα που καταλύουν τη μετατροπή ενός ισομερούς σε άλλο:

Γλυκόζη-6-φωσφορική-›γλυκόζη-1-φωσφορική

6. Ένζυμα που καταλύουν αντιδράσεις σύνθεσης, για παράδειγμα τη σύνθεση πεπτιδίων από αμινοξέα. Αυτή η κατηγορία ενζύμων ονομάζεται συνθετάσες.

Προτάθηκε να κωδικοποιηθεί κάθε ένζυμο με έναν τετραψήφιο κωδικό, όπου το πρώτο από αυτά υποδηλώνει τον αριθμό κλάσης και τα υπόλοιπα τρία χαρακτηρίζουν λεπτομερέστερα τις ιδιότητες του ενζύμου, την υποκατηγορία του και τον ατομικό αριθμό καταλόγου.

Ως παράδειγμα της ταξινόμησης των ενζύμων, δίνουμε τον τετραψήφιο κωδικό που έχει εκχωρηθεί στην πεψίνη - 3.4.4L. Ο αριθμός 3 δείχνει την κατηγορία του ενζύμου - υδρολάσης. Ο επόμενος αριθμός 4 κωδικοποιεί μια υποκατηγορία πεπτιδικών υδρολασών, δηλαδή εκείνα τα ένζυμα που υδρολύουν τους πεπτιδικούς δεσμούς. Ένας άλλος αριθμός 4 υποδηλώνει μια υποκατηγορία που ονομάζεται πεπτιδυλοπεπτιδικές υδρολάσες. Αυτή η υποκατηγορία περιλαμβάνει μεμονωμένα ένζυμα και το πρώτο σε αυτήν είναι η πεψίνη, στην οποία αποδίδεται ο σειριακός αριθμός 1.

Έτσι προκύπτει ο κωδικός του - 3.4.4.1. Τα σημεία δράσης των ενζύμων της κατηγορίας υδρολάσης φαίνονται στο Σχήμα 6.

Ρύζι. 6. Διάσπαση πεπτιδικών δεσμών από διάφορα πρωτεολυτικά ένζυμα.

Δράση των ενζύμων

Τυπικά, τα ένζυμα απομονώνονται από διάφορα αντικείμενα ζωικής, φυτικής ή μικροβιακής προέλευσης και η δράση τους μελετάται έξω από το κύτταρο και τον οργανισμό. Αυτές οι μελέτες είναι πολύ σημαντικές για την κατανόηση του μηχανισμού δράσης των ενζύμων, τη μελέτη της σύστασής τους και τα χαρακτηριστικά των αντιδράσεων που καταλύουν. Αλλά οι πληροφορίες που λαμβάνονται με αυτόν τον τρόπο δεν μπορούν να μεταφερθούν άμεσα μηχανικά στη δραστηριότητα των ενζύμων σε ένα ζωντανό κύτταρο. Έξω από το κύτταρο, είναι δύσκολο να αναπαραχθούν οι συνθήκες στις οποίες λειτουργεί το ένζυμο, για παράδειγμα στα μιτοχόνδρια ή στο λυσόσωμα. Επιπλέον, δεν είναι πάντα γνωστό πόσα από τα διαθέσιμα μόρια ενζύμου εμπλέκονται στην αντίδραση - όλα ή μόνο μερικά από αυτά.

Σχεδόν πάντα αποδεικνύεται ότι το κύτταρο περιέχει ένα ή άλλο ένζυμο, το περιεχόμενο του οποίου υπερβαίνει αρκετές δεκάδες φορές την ποσότητα που απαιτείται για τον φυσιολογικό μεταβολισμό. Ο μεταβολισμός ποικίλλει σε ένταση σε διαφορετικές περιόδους της ζωής ενός κυττάρου, αλλά υπάρχουν σημαντικά περισσότερα ένζυμα σε αυτό από ό,τι θα απαιτούσε το μέγιστο επίπεδο μεταβολισμού. Για παράδειγμα, τα κύτταρα του καρδιακού μυός περιέχουν τόσο πολύ κυτόχρωμα c που θα μπορούσε να πραγματοποιήσει οξείδωση 20 φορές μεγαλύτερη από τη μέγιστη κατανάλωση οξυγόνου του καρδιακού μυός. Αργότερα ανακαλύφθηκαν ουσίες που μπορούν να «απενεργοποιήσουν» ορισμένα μόρια ενζύμου. Αυτοί είναι οι λεγόμενοι ανασταλτικοί παράγοντες. Για να κατανοήσουμε τον μηχανισμό δράσης των ενζύμων, είναι επίσης σημαντικό σε ένα κύτταρο να μην βρίσκονται απλώς σε διάλυμα, αλλά να είναι ενσωματωμένα στη δομή του κυττάρου. Είναι πλέον γνωστό ποια ένζυμα είναι ενσωματωμένα στην εξωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων, ποια είναι ενσωματωμένα στην εσωτερική μεμβράνη και ποια συνδέονται με τον πυρήνα, τα λυσοσώματα και άλλες υποκυτταρικές δομές.

Η στενή «εδαφική» θέση του ενζύμου που καταλύει την πρώτη αντίδραση στα ένζυμα που καταλύουν τη δεύτερη, τρίτη και τις επόμενες αντιδράσεις επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό το συνολικό αποτέλεσμα της δράσης τους. Για παράδειγμα, μια αλυσίδα ενζύμων που μεταφέρουν ηλεκτρόνια στο οξυγόνο είναι ενσωματωμένη στα μιτοχόνδρια - το σύστημα του κυτοχρώματος. Καταλύει την οξείδωση των υποστρωμάτων για την παραγωγή ενέργειας, η οποία συσσωρεύεται στο ATP.

Όταν τα ένζυμα αφαιρούνται από το κύτταρο, διαταράσσεται η συνοχή της κοινής τους εργασίας. Ως εκ τούτου, προσπαθούν να μελετήσουν το έργο των ενζύμων χωρίς να καταστρέψουν τις δομές στις οποίες είναι χτισμένα τα μόριά τους. Για παράδειγμα, εάν ένα τμήμα ιστού κρατηθεί σε ένα διάλυμα υποστρώματος και στη συνέχεια υποβληθεί σε επεξεργασία με ένα αντιδραστήριο που θα παράγει ένα έγχρωμο σύμπλεγμα με τα προϊόντα αντίδρασης, τότε οι έγχρωμες περιοχές του κυττάρου θα είναι καθαρά ορατές στο μικροσκόπιο: σε αυτές τις περιοχές το ένζυμο που πέψε το υπόστρωμα εντοπίστηκε (εντοπίστηκε). Έτσι, διαπιστώθηκε ποια κύτταρα του στομάχου περιέχουν πεψινογόνο, από το οποίο λαμβάνεται το ένζυμο πεψίνη.

Μια άλλη μέθοδος που καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό του εντοπισμού των ενζύμων χρησιμοποιείται τώρα ευρέως - η φυγοκέντρηση διαχωρισμού. Για να γίνει αυτό, ο υπό μελέτη ιστός (για παράδειγμα, κομμάτια του ήπατος πειραματόζωων) συνθλίβεται και στη συνέχεια παρασκευάζεται πάστα από αυτό σε διάλυμα σακχαρόζης. Το μείγμα μεταφέρεται σε δοκιμαστικούς σωλήνες και περιστρέφεται σε υψηλές ταχύτητες σε φυγοκεντρητές. Διάφορα κυτταρικά στοιχεία, ανάλογα με τη μάζα και το μέγεθός τους, κατανέμονται σε ένα πυκνό διάλυμα σακχαρόζης κατά την περιστροφή περίπου ως εξής:

Για να αποκτηθούν βαρείς πυρήνες, απαιτείται σχετικά μικρή επιτάχυνση (λιγότερες στροφές). Μετά τον διαχωρισμό των πυρήνων, αυξάνοντας τον αριθμό των περιστροφών, μιτοχόνδρια και μικροσώματα εναποτίθενται διαδοχικά και προκύπτει το κυτταρόπλασμα. Τώρα η δραστηριότητα των ενζύμων μπορεί να μελετηθεί σε καθένα από τα απομονωμένα κλάσματα. Αποδεικνύεται ότι τα περισσότερα από τα γνωστά ένζυμα εντοπίζονται κυρίως σε ένα ή άλλο κλάσμα. Για παράδειγμα, το ένζυμο αλδολάση εντοπίζεται στο κυτταρόπλασμα και το ένζυμο που οξειδώνει το καπροϊκό οξύ βρίσκεται κυρίως στα μιτοχόνδρια.

Εάν η μεμβράνη στην οποία είναι ενσωματωμένα τα ένζυμα είναι κατεστραμμένη, δεν συμβαίνουν πολύπλοκες διασυνδεδεμένες διαδικασίες, δηλαδή κάθε ένζυμο μπορεί να δράσει μόνο από μόνο του.

Τα φυτικά και τα μικροβιακά κύτταρα, όπως και τα ζωικά κύτταρα, περιέχουν πολύ παρόμοια κυτταρικά κλάσματα. Για παράδειγμα, τα φυτικά πλαστίδια μοιάζουν με μιτοχόνδρια στο σύνολο των ενζύμων τους. Σε μικροοργανισμούς, βρέθηκαν κόκκοι που μοιάζουν με ριβοσώματα και περιέχουν επίσης μεγάλες ποσότητες ριβονουκλεϊκού οξέος. Τα ένζυμα που βρίσκονται σε ζωικά, φυτικά και μικροβιακά κύτταρα έχουν παρόμοια αποτελέσματα. Για παράδειγμα, η υαλουρονιδάση διευκολύνει την είσοδο μικροβίων στο σώμα προάγοντας την καταστροφή του κυτταρικού τοιχώματος. Το ίδιο ένζυμο βρίσκεται σε διάφορους ιστούς ζωικών οργανισμών.

Παρασκευή και χρήση ενζύμων

Τα ένζυμα βρίσκονται σε όλους τους ιστούς των ζώων και των φυτών. Ωστόσο, η ποσότητα του ίδιου ενζύμου σε διαφορετικούς ιστούς και η ισχύς της δέσμευσης του ενζύμου με τον ιστό δεν είναι η ίδια. Επομένως, στην πράξη, η απόκτησή του δεν δικαιολογείται πάντα.

Η πηγή των ενζύμων μπορεί να είναι τα πεπτικά υγρά ανθρώπων και ζώων. Οι χυμοί περιέχουν σχετικά λίγες ξένες ακαθαρσίες, κυτταρικά στοιχεία και άλλα συστατικά από τα οποία πρέπει να απαλλαγείτε όταν λαμβάνετε ένα καθαρό παρασκεύασμα. Αυτά είναι σχεδόν καθαρά ενζυμικά διαλύματα.

Είναι πιο δύσκολο να ληφθεί το ένζυμο από ιστούς. Για να γίνει αυτό, ο ιστός συνθλίβεται, οι κυτταρικές δομές καταστρέφονται τρίβοντας τον θρυμματισμένο ιστό με άμμο ή αντιμετωπίζονται με υπερήχους. Σε αυτή την περίπτωση, τα ένζυμα «πέφτουν» από τα κύτταρα και τις μεμβρανικές δομές. Τώρα καθαρίζονται και χωρίζονται το ένα από το άλλο. Για τον καθαρισμό, χρησιμοποιούνται η διαφορετική ικανότητα των ενζύμων να διαχωρίζονται σε χρωματογραφικές στήλες, η άνιση κινητικότητά τους σε ηλεκτρικό πεδίο, η καθίζησή τους με αλκοόλη, άλατα, ακετόνη και άλλες μέθοδοι. Δεδομένου ότι τα περισσότερα ένζυμα συνδέονται με τον πυρήνα, τα μιτοχόνδρια, τα ριβοσώματα ή άλλες υποκυτταρικές δομές, αυτό το κλάσμα πρώτα απομονώνεται με φυγοκέντρηση και στη συνέχεια το ένζυμο εξάγεται από αυτό

Η ανάπτυξη νέων μεθόδων καθαρισμού κατέστησε δυνατή την απόκτηση ενός αριθμού κρυσταλλικών ενζύμων σε πολύ καθαρή μορφή, τα οποία μπορούν να αποθηκευτούν για χρόνια.

Είναι πλέον αδύνατο να διαπιστωθεί πότε οι άνθρωποι χρησιμοποίησαν για πρώτη φορά το ένζυμο, αλλά μπορούμε να πούμε με μεγάλη σιγουριά ότι ήταν ένα ένζυμο φυτικής προέλευσης. Οι άνθρωποι έχουν δώσει από καιρό προσοχή στη χρησιμότητα αυτού ή εκείνου του φυτού όχι μόνο ως προϊόν διατροφής. Για παράδειγμα, οι ιθαγενείς των Αντιλλών χρησιμοποιούσαν από καιρό τον χυμό του πεπονιού για τη θεραπεία ελκών και άλλων δερματικών παθήσεων.

Ας εξετάσουμε λεπτομερέστερα τα χαρακτηριστικά της παραγωγής και εφαρμογής ενζύμων χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός από τους πλέον γνωστούς φυτικούς βιοκαταλύτες - παπαΐνη. Αυτό το ένζυμο βρίσκεται στον γαλακτώδη χυμό σε όλα τα μέρη της παπάγιας του τροπικού οπωροφόρου δέντρου - ένα γιγάντιο βότανο που μοιάζει με δέντρο που φτάνει τα 10 μ. Οι καρποί του είναι παρόμοιοι σε σχήμα και γεύση με το πεπόνι και περιέχουν μεγάλες ποσότητες του ενζύμου παπαΐνη. Πίσω στις αρχές του 16ου αιώνα. Ισπανοί πλοηγοί ανακάλυψαν αυτό το φυτό σε φυσικές συνθήκες στην Κεντρική Αμερική. Στη συνέχεια μεταφέρθηκε στην Ινδία και από εκεί σε όλες τις τροπικές χώρες. Ο Βάσκο ντα Γκάμα, που είδε την παπάγια στην Ινδία, την αποκάλεσε το χρυσό δέντρο της ζωής και ο Μάρκο Πόλο είπε ότι η παπάγια είναι «ένα πεπόνι που έχει σκαρφαλώσει σε ένα δέντρο». Οι ναυτικοί γνώριζαν ότι οι καρποί του δέντρου τους έσωσαν από το σκορβούτο και τη δυσεντερία.

Στη χώρα μας, η παπάγια μεγαλώνει στην ακτή της Μαύρης Θάλασσας του Καυκάσου, στον βοτανικό κήπο της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών σε ειδικά θερμοκήπια. Η πρώτη ύλη για το ένζυμο - γαλακτώδης χυμός - λαμβάνεται από κοψίματα στο δέρμα του καρπού. Στη συνέχεια, ο χυμός στεγνώνει στο εργαστήριο σε ντουλάπια ξήρανσης κενού σε χαμηλές θερμοκρασίες (όχι περισσότερες από 80 ° C). Το αποξηραμένο προϊόν αλέθεται και αποθηκεύεται σε αποστειρωμένη συσκευασία καλυμμένη με παραφίνη. Αυτό είναι ήδη ένα αρκετά δραστικό φάρμακο. Η ενζυματική του δράση μπορεί να εκτιμηθεί από την ποσότητα πρωτεΐνης καζεΐνης που διασπάται ανά μονάδα χρόνου. Μία βιολογική μονάδα δραστικότητας παπαΐνης θεωρείται ότι είναι η ποσότητα του ενζύμου που, όταν εισαχθεί στο αίμα, είναι επαρκής για να προκαλέσει την εμφάνιση του συμπτώματος των «πεσμένων αυτιών» σε ένα κουνέλι βάρους 1 kg. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει επειδή η παπαΐνη αρχίζει να δρα στους πρωτεϊνικούς κλώνους του κολλαγόνου στα αυτιά του κουνελιού.

Η παπαΐνη έχει μια ολόκληρη σειρά ιδιοτήτων: πρωτεολυτική, αντιφλεγμονώδη, αντιπηκτική (προλαμβάνει την πήξη του αίματος), αφυδάτωση, αναλγητική και βακτηριοκτόνο. Διασπά τις πρωτεΐνες σε πολυπεπτίδια και αμινοξέα. Επιπλέον, αυτή η διάσπαση πηγαίνει βαθύτερα από τη δράση άλλων ενζύμων ζωικής και βακτηριακής προέλευσης. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της παπαΐνης είναι η ικανότητά της να είναι ενεργή σε μεγάλο εύρος pH και σε μεγάλες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό και βολικό για την ευρεία χρήση αυτού του ενζύμου. Και αν λάβουμε επίσης υπόψη ότι για να ληφθούν ένζυμα παρόμοια σε δράση με την παπαΐνη (πεψίνη, θρυψίνη, λιπάση), απαιτείται αίμα, ήπαρ, μύες ή άλλοι ζωικοί ιστοί, τότε το πλεονέκτημα και η οικονομική απόδοση του φυτικού ενζύμου παπαΐνη είναι αναμφισβήτητη.

Οι τομείς εφαρμογής της παπαΐνης είναι πολύ διαφορετικοί. Στην ιατρική, χρησιμοποιείται για τη θεραπεία τραυμάτων, όπου προάγει τη διάσπαση των πρωτεϊνών σε κατεστραμμένους ιστούς και καθαρίζει την επιφάνεια του τραύματος. Η παπαΐνη είναι απαραίτητη για τη θεραπεία διαφόρων οφθαλμικών παθήσεων. Προκαλεί την απορρόφηση των θολών δομών του οργάνου της όρασης, καθιστώντας τις διαφανείς. Η θετική επίδραση του ενζύμου σε παθήσεις του πεπτικού συστήματος είναι γνωστή. Καλά αποτελέσματα έχουν επιτευχθεί όταν χρησιμοποιείται παπαΐνη για τη θεραπεία δερματικών παθήσεων, εγκαυμάτων, καθώς και στη νευροπαθολογία, την ουρολογία και άλλους κλάδους της ιατρικής.

Εκτός από την ιατρική, μεγάλες ποσότητες αυτού του ενζύμου χρησιμοποιούνται στην οινοποίηση και στη ζυθοποιία. Η παπαΐνη αυξάνει τη διάρκεια ζωής των ποτών. Όταν υποβάλλεται σε επεξεργασία με παπαΐνη, το κρέας γίνεται μαλακό και γρήγορα εύπεπτο και η διάρκεια ζωής των προϊόντων αυξάνεται δραματικά. Το μαλλί που χρησιμοποιείται για την κλωστοϋφαντουργία δεν συρρικνώνεται ούτε συρρικνώνεται μετά από επεξεργασία με παπαΐνη. Πρόσφατα, η παπαΐνη άρχισε να χρησιμοποιείται στη βιομηχανία μαυρίσματος. Μετά την επεξεργασία με ένα ένζυμο, τα δερμάτινα προϊόντα γίνονται μαλακά, ελαστικά, πιο δυνατά και πιο ανθεκτικά.

Η προσεκτική μελέτη ορισμένων προηγουμένως ανίατων ασθενειών οδήγησε στην ανάγκη εισαγωγής ενζύμων που λείπουν στον οργανισμό για την αντικατάσταση αυτών των οποίων η δραστηριότητα είναι μειωμένη. Θα ήταν δυνατό να εισαχθεί στο σώμα η απαιτούμενη ποσότητα ενζύμων που λείπουν ή να «προστεθούν» μόρια αυτών των ενζύμων που έχουν μειώσει την καταλυτική τους δραστηριότητα σε ένα όργανο ή ιστό. Όμως το σώμα αντιδρά σε αυτά τα ένζυμα σαν να ήταν ξένες πρωτεΐνες, τις απορρίπτει, παράγει αντισώματα εναντίον τους, κάτι που τελικά οδηγεί στην ταχεία διάσπαση των εισαγόμενων πρωτεϊνών. Δεν θα υπάρξει αναμενόμενο θεραπευτικό αποτέλεσμα. Είναι επίσης αδύνατο να εισαχθούν ένζυμα με τα τρόφιμα, καθώς οι πεπτικοί χυμοί θα τα «χωνέψουν» και θα χάσουν τη δραστηριότητά τους και θα διασπαστούν σε αμινοξέα χωρίς να φτάσουν στα κύτταρα και τους ιστούς. Η έγχυση ενζύμων απευθείας στην κυκλοφορία του αίματος προκαλεί την καταστροφή τους από τις πρωτεάσες των ιστών. Αυτές οι δυσκολίες μπορούν να εξαλειφθούν με τη χρήση ακινητοποιημένων ενζύμων. Η αρχή της ακινητοποίησης βασίζεται στην ικανότητα των ενζύμων να «δεσμεύονται» σε έναν σταθερό φορέα οργανικής ή ανόργανης φύσης. Ένα παράδειγμα της χημικής σύνδεσης ενός ενζύμου σε μια μήτρα (φορέας) είναι ο σχηματισμός ισχυρών ομοιοπολικών δεσμών μεταξύ των λειτουργικών τους ομάδων. Η μήτρα μπορεί να είναι, για παράδειγμα, πορώδες γυαλί που περιέχει λειτουργικές αμινομάδες στις οποίες το ένζυμο είναι χημικά «συνδεδεμένο».

Όταν χρησιμοποιείτε ένζυμα, υπάρχει συχνά ανάγκη σύγκρισης των δραστηριοτήτων τους. Πώς να μάθετε ποιο ένζυμο είναι πιο ενεργό; Πώς να υπολογίσετε τη δραστηριότητα διαφορετικών καθαρισμένων φαρμάκων; Συμφωνήθηκε ότι η δραστηριότητα του ενζύμου θα πρέπει να λαμβάνεται ως η ποσότητα του υποστρώματος που σε ένα λεπτό μπορεί να μεταμορφώσει 1 g ιστού που περιέχει αυτό το ένζυμο στους 25 °C. Όσο περισσότερο υπόστρωμα έχει επεξεργαστεί το ένζυμο, τόσο πιο ενεργό είναι. Η δραστηριότητα του ίδιου ενζύμου αλλάζει ανάλογα με την ηλικία, το φύλο, την ώρα της ημέρας, την κατάσταση του σώματος και εξαρτάται επίσης από τους ενδοκρινείς αδένες που παράγουν ορμόνες.

Η φύση δεν κάνει σχεδόν κανένα λάθη, παράγοντας τις ίδιες πρωτεΐνες σε όλη τη διάρκεια της ζωής του οργανισμού και μεταβιβάζει αυτές τις αυστηρές πληροφορίες για την παραγωγή των ίδιων πρωτεϊνών από γενιά σε γενιά. Ωστόσο, μερικές φορές εμφανίζεται μια αλλοιωμένη πρωτεΐνη στο σώμα, η οποία περιέχει ένα ή περισσότερα «επιπλέον» αμινοξέα ή, αντίθετα, χάνονται. Πολλά τέτοια μοριακά σφάλματα είναι πλέον γνωστά. Έχουν διάφορες αιτίες και μπορούν να προκαλέσουν οδυνηρές αλλαγές στο σώμα. Τέτοιες ασθένειες, που προκαλούνται από μη φυσιολογικά μόρια πρωτεΐνης, ονομάζονται μοριακές ασθένειες στην ιατρική. Για παράδειγμα, η αιμοσφαιρίνη ενός υγιούς ατόμου, που αποτελείται από δύο πολυπεπτιδικές αλυσίδες (α και β) και η αιμοσφαιρίνη ενός ασθενούς με δρεπανοκυτταρική αναιμία (το ερυθρό αιμοσφαίριο έχει σχήμα δρεπανιού) διαφέρουν μόνο σε αυτήν σε ασθενείς με η β-αλυσίδα, το γλουταμινικό οξύ αντικαθίσταται από τη βαλίνη. Η δρεπανοκυτταρική αναιμία είναι μια κληρονομική ασθένεια. Οι αλλαγές στην αιμοσφαιρίνη μεταβιβάζονται από τους γονείς στους απογόνους.

Οι ασθένειες που εμφανίζονται όταν αλλάζει η ενζυμική δραστηριότητα ονομάζονται ζυμωτικές παθήσεις. Συνήθως κληρονομούνται, μεταβιβάζονται από τους γονείς στα παιδιά. Για παράδειγμα, με τη συγγενή φαινυλκετονουρία διαταράσσεται ο ακόλουθος μετασχηματισμός:

Με ανεπάρκεια του ενζύμου υδροξυλάση φαινυλαλανίνης, η φαινυλαλανίνη δεν μετατρέπεται σε τυροσίνη, αλλά συσσωρεύεται, γεγονός που προκαλεί διαταραχή στη φυσιολογική λειτουργία ορισμένων οργάνων, κυρίως διαταραχή στη λειτουργία του κεντρικού νευρικού συστήματος. Η ασθένεια αναπτύσσεται από τις πρώτες ημέρες της ζωής του παιδιού και στους έξι έως επτά μήνες της ζωής του εμφανίζονται τα πρώτα συμπτώματα. Στο αίμα και τα ούρα τέτοιων ασθενών, μπορούν να βρεθούν τεράστιες ποσότητες φαινυλαλανίνης σε σύγκριση με τον κανόνα. Η έγκαιρη ανίχνευση μιας τέτοιας παθολογίας και η μείωση της πρόσληψης τροφής που περιέχει πολλή φαινυλαλανίνη έχει θετικό θεραπευτικό αποτέλεσμα.

Ένα άλλο παράδειγμα: η απουσία στα παιδιά του ενζύμου που μετατρέπει τη γαλακτόζη σε γλυκόζη οδηγεί στη συσσώρευση γαλακτόζης στο σώμα, η οποία συσσωρεύεται σε μεγάλες ποσότητες στους ιστούς και επηρεάζει το συκώτι, τα νεφρά και τα μάτια. Εάν η απουσία του ενζύμου εντοπιστεί έγκαιρα, το παιδί μεταφέρεται σε δίαιτα που δεν περιέχει γαλακτόζη. Αυτό οδηγεί στην εξαφάνιση των σημείων της νόσου.

Χάρη στην ύπαρξη ενζυμικών παρασκευασμάτων, η δομή των πρωτεϊνών και των νουκλεϊκών οξέων αποκρυπτογραφείται. Χωρίς αυτά είναι αδύνατη η παραγωγή αντιβιοτικών, η οινοποίηση, το ψήσιμο του ψωμιού και η σύνθεση βιταμινών. Στη γεωργία, χρησιμοποιούνται διεγερτικά ανάπτυξης, τα οποία δρουν για την ενεργοποίηση ενζυματικών διεργασιών. Πολλά φάρμακα που καταστέλλουν ή ενεργοποιούν την ενζυμική δραστηριότητα στον οργανισμό έχουν την ίδια ιδιότητα.

Χωρίς ένζυμα, είναι αδύνατο να φανταστεί κανείς την ανάπτυξη τέτοιων υποσχόμενων περιοχών όπως η αναπαραγωγή χημικών διεργασιών που συμβαίνουν στο κύτταρο και η δημιουργία σύγχρονης βιομηχανικής βιοτεχνολογίας σε αυτή τη βάση. Μέχρι στιγμής, κανένα σύγχρονο χημικό φυτό δεν μπορεί να ανταγωνιστεί ένα συνηθισμένο φύλλο φυτού, στα κύτταρα του οποίου, με τη συμμετοχή ενζύμων και ηλιακού φωτός, συντίθεται ένας τεράστιος αριθμός ποικίλων πολύπλοκων οργανικών ουσιών από νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Ταυτόχρονα, μεγάλες ποσότητες οξυγόνου, που είναι τόσο απαραίτητο για τη ζωή μας, απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα.

Η ενζυμολογία είναι μια νέα και πολλά υποσχόμενη επιστήμη, χωρισμένη από τη βιολογία και τη χημεία και υπόσχεται πολλές εκπληκτικές ανακαλύψεις σε όλους όσοι αποφασίζουν να την πάρουν στα σοβαρά.

Λήψη περίληψης: Δεν έχετε πρόσβαση για λήψη αρχείων από τον διακομιστή μας.

Συχνά, μαζί με βιταμίνες, μέταλλα και άλλα στοιχεία ωφέλιμα για τον ανθρώπινο οργανισμό, αναφέρονται ουσίες που ονομάζονται ένζυμα. Τι είναι τα ένζυμα και ποια λειτουργία επιτελούν στον οργανισμό, ποια είναι η φύση τους και πού βρίσκονται;

Πρόκειται για ουσίες πρωτεϊνικής φύσης, βιοκαταλύτες. Χωρίς αυτά, δεν θα υπήρχαν παιδικές τροφές, έτοιμα δημητριακά, κβας, τυρί φέτα, τυρί, γιαούρτι ή κεφίρ. Επηρεάζουν τη λειτουργία όλων των συστημάτων του ανθρώπινου σώματος. Η ανεπαρκής ή υπερβολική δραστηριότητα αυτών των ουσιών έχει αρνητικό αντίκτυπο στην υγεία, επομένως πρέπει να γνωρίζετε τι είναι τα ένζυμα για να αποφύγετε προβλήματα που προκαλούνται από την έλλειψή τους.

Τι είναι?

Τα ένζυμα είναι πρωτεϊνικά μόρια που συντίθενται από ζωντανά κύτταρα. Υπάρχουν περισσότερα από εκατό από αυτά σε κάθε κελί. Ο ρόλος αυτών των ουσιών είναι κολοσσιαίος. Επηρεάζουν τον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων σε θερμοκρασίες που είναι κατάλληλες για έναν δεδομένο οργανισμό. Ένα άλλο όνομα για τα ένζυμα είναι βιολογικοί καταλύτες. Η αύξηση του ρυθμού μιας χημικής αντίδρασης συμβαίνει λόγω της διευκόλυνσης της εμφάνισής της. Ως καταλύτες, δεν καταναλώνονται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης και δεν αλλάζουν την κατεύθυνσή της. Οι κύριες λειτουργίες των ενζύμων είναι ότι χωρίς αυτά όλες οι αντιδράσεις στους ζωντανούς οργανισμούς θα προχωρούσαν πολύ αργά, και αυτό θα επηρέαζε σημαντικά τη βιωσιμότητα.

Για παράδειγμα, όταν μασάτε τροφές που περιέχουν άμυλο (πατάτες, ρύζι), εμφανίζεται μια γλυκιά γεύση στο στόμα, η οποία σχετίζεται με τη δράση της αμυλάσης, ενός ενζύμου για τη διάσπαση του αμύλου που υπάρχει στο σάλιο. Το ίδιο το άμυλο είναι άγευστο, καθώς είναι πολυσακχαρίτης. Τα προϊόντα διάσπασής του (μονοσακχαρίτες): γλυκόζη, μαλτόζη, δεξτρίνες έχουν γλυκιά γεύση.

Όλα χωρίζονται σε απλά και σύνθετα. Τα πρώτα αποτελούνται μόνο από πρωτεΐνη, ενώ τα δεύτερα αποτελούνται από ένα πρωτεϊνικό (αποένζυμο) και ένα μη πρωτεϊνικό (συνένζυμο) μέρος. Οι βιταμίνες των ομάδων Β, Ε, Κ μπορούν να είναι συνένζυμα.

Κατηγορίες ενζύμων

Παραδοσιακά, αυτές οι ουσίες χωρίζονται σε έξι ομάδες. Αρχικά ονομάστηκαν με βάση το υπόστρωμα στο οποίο δρα ένα συγκεκριμένο ένζυμο, προσθέτοντας την κατάληξη -ase στη ρίζα του. Έτσι, εκείνα τα ένζυμα που υδρολύουν πρωτεΐνες (πρωτεΐνες) άρχισαν να ονομάζονται πρωτεϊνάσες, λίπη (lipos) - λιπάσες, άμυλο (αμυλόνη) - αμυλάσες. Στη συνέχεια, ένζυμα που καταλύουν παρόμοιες αντιδράσεις έλαβαν ονόματα που υποδεικνύουν τον τύπο της αντίστοιχης αντίδρασης - ακυλάσες, αποκαρβοξυλάσες, οξειδάσες, αφυδρογονάσες και άλλα. Τα περισσότερα από αυτά τα ονόματα χρησιμοποιούνται ακόμη και σήμερα.

Αργότερα, η Διεθνής Βιοχημική Ένωση εισήγαγε ονοματολογία, σύμφωνα με την οποία το όνομα και η ταξινόμηση των ενζύμων θα πρέπει να αντιστοιχεί στον τύπο και τον μηχανισμό της χημικής αντίδρασης που καταλύεται. Αυτό το βήμα έφερε ανακούφιση στη συστηματοποίηση δεδομένων που σχετίζονται με διάφορες πτυχές του μεταβολισμού. Οι αντιδράσεις και τα ένζυμα που τις καταλύουν χωρίζονται σε έξι κατηγορίες. Κάθε τάξη αποτελείται από πολλές υποκατηγορίες (4-13). Το πρώτο μέρος του ονόματος του ενζύμου αντιστοιχεί στο όνομα του υποστρώματος, το δεύτερο - στον τύπο της καταλυόμενης αντίδρασης με την κατάληξη -άση. Κάθε ένζυμο σύμφωνα με την ταξινόμηση (CF) έχει τον δικό του κωδικό αριθμό. Το πρώτο ψηφίο αντιστοιχεί στην κατηγορία αντίδρασης, το επόμενο στην υποκατηγορία και το τρίτο στην υποκατηγορία. Το τέταρτο ψηφίο δείχνει τον αριθμό του ενζύμου με τη σειρά στην υποκατηγορία του. Για παράδειγμα, εάν EC 2.7.1.1, τότε το ένζυμο ανήκει στη 2η κατηγορία, 7η υποκατηγορία, 1η υποκατηγορία. Ο τελευταίος αριθμός δείχνει το ένζυμο εξοκινάση.

Εννοια

Αν μιλάμε για το τι είναι τα ένζυμα, δεν μπορούμε να αγνοήσουμε το ζήτημα της σημασίας τους στον σύγχρονο κόσμο. Έχουν βρει ευρεία εφαρμογή σε όλους σχεδόν τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας. Ο επιπολασμός τους οφείλεται στο γεγονός ότι είναι σε θέση να διατηρήσουν τις μοναδικές τους ιδιότητες εκτός των ζωντανών κυττάρων. Στην ιατρική, για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται ένζυμα από τις ομάδες λιπασών, πρωτεασών και αμυλασών. Διασπούν λίπη, πρωτεΐνες, άμυλο. Κατά κανόνα, αυτός ο τύπος περιλαμβάνεται σε φάρμακα όπως το Panzinorm και το Festal. Αυτά τα φάρμακα χρησιμοποιούνται κυρίως για τη θεραπεία γαστρεντερικών παθήσεων. Ορισμένα ένζυμα είναι ικανά να διαλύουν θρόμβους αίματος στα αιμοφόρα αγγεία· βοηθούν στη θεραπεία πυωδών πληγών. Η ενζυμική θεραπεία κατέχει ιδιαίτερη θέση στη θεραπεία του καρκίνου.

Λόγω της ικανότητάς του να διασπά το άμυλο, το ένζυμο αμυλάση χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία τροφίμων. Στον ίδιο χώρο χρησιμοποιούνται λιπάσες που διασπούν τα λίπη και πρωτεάσες που διασπούν τις πρωτεΐνες. Τα ένζυμα αμυλάσης χρησιμοποιούνται στη ζυθοποιία, την οινοποίηση και την αρτοποιία. Οι πρωτεάσες χρησιμοποιούνται στην παρασκευή έτοιμων χυλών και για να μαλακώσουν το κρέας. Οι λιπάσες και η πυτιά χρησιμοποιούνται στην παραγωγή τυριού. Η βιομηχανία καλλυντικών επίσης δεν μπορεί χωρίς αυτά. Περιλαμβάνονται σε σκόνες και κρέμες πλυσίματος. Για παράδειγμα, η αμυλάση, η οποία διασπά το άμυλο, προστίθεται στις σκόνες πλυσίματος. Οι πρωτεϊνικοί λεκέδες και οι πρωτεΐνες διασπώνται από τις πρωτεάσες και οι λιπάσες καθαρίζουν το ύφασμα από λάδι και λίπος.

Ο ρόλος των ενζύμων στο σώμα

Δύο διεργασίες είναι υπεύθυνες για το μεταβολισμό στο ανθρώπινο σώμα: ο αναβολισμός και ο καταβολισμός. Το πρώτο εξασφαλίζει την απορρόφηση ενέργειας και απαραίτητων ουσιών, το δεύτερο - τη διάσπαση των απορριμμάτων. Η συνεχής αλληλεπίδραση αυτών των διεργασιών επηρεάζει την απορρόφηση υδατανθράκων, πρωτεϊνών και λιπών και τη διατήρηση των ζωτικών λειτουργιών του οργανισμού. Οι μεταβολικές διεργασίες ρυθμίζονται από τρία συστήματα: νευρικό, ενδοκρινικό και κυκλοφορικό. Μπορούν να λειτουργήσουν κανονικά με τη βοήθεια μιας αλυσίδας ενζύμων, τα οποία με τη σειρά τους εξασφαλίζουν την προσαρμογή του ανθρώπου στις αλλαγές των εξωτερικών και εσωτερικών περιβαλλοντικών συνθηκών. Τα ένζυμα περιλαμβάνουν τόσο πρωτεϊνικά όσο και μη πρωτεϊνικά προϊόντα.

Στη διαδικασία των βιοχημικών αντιδράσεων στο σώμα, στις οποίες συμμετέχουν τα ένζυμα, τα ίδια δεν καταναλώνονται. Το καθένα έχει διαφορετική χημική δομή και μοναδικό ρόλο, επομένως το καθένα ξεκινά μόνο μια συγκεκριμένη αντίδραση. Οι βιοχημικοί καταλύτες βοηθούν το ορθό, τους πνεύμονες, τα νεφρά και το συκώτι να απομακρύνουν τις τοξίνες και τα άχρηστα προϊόντα από το σώμα. Βοηθούν επίσης στο χτίσιμο του δέρματος, των οστών, των νευρικών κυττάρων και του μυϊκού ιστού. Για την οξείδωση της γλυκόζης χρησιμοποιούνται συγκεκριμένα ένζυμα.

Όλα τα ένζυμα στο σώμα χωρίζονται σε μεταβολικά και πεπτικά. Ο μεταβολισμός εμπλέκεται στην εξουδετέρωση των τοξινών, στην παραγωγή πρωτεϊνών και ενέργειας και επιταχύνει τις βιοχημικές διεργασίες στα κύτταρα. Για παράδειγμα, η υπεροξειδική δισμουτάση είναι ένα ισχυρό αντιοξειδωτικό που βρίσκεται φυσικά στα περισσότερα πράσινα φυτά, το λάχανο, τα λαχανάκια Βρυξελλών και το μπρόκολο, τα λαχανάκια σιταριού, τα βότανα και το κριθάρι.

Ενζυμική δραστηριότητα

Προκειμένου αυτές οι ουσίες να επιτελούν πλήρως τις λειτουργίες τους, απαιτούνται ορισμένες προϋποθέσεις. Η δραστηριότητά τους επηρεάζεται κυρίως από τη θερμοκρασία. Όταν αυξάνεται, ο ρυθμός των χημικών αντιδράσεων αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα της αύξησης της ταχύτητας των μορίων, έχουν μεγαλύτερη πιθανότητα σύγκρουσης μεταξύ τους και επομένως αυξάνεται η πιθανότητα να συμβεί αντίδραση. Η βέλτιστη θερμοκρασία εξασφαλίζει τη μεγαλύτερη δραστηριότητα. Λόγω της μετουσίωσης της πρωτεΐνης, η οποία συμβαίνει όταν η βέλτιστη θερμοκρασία αποκλίνει από τον κανόνα, ο ρυθμός της χημικής αντίδρασης μειώνεται. Όταν η θερμοκρασία φτάσει στο πάγωμα, το ένζυμο δεν μετουσιώνεται, αλλά αδρανοποιείται. Η μέθοδος γρήγορης κατάψυξης, η οποία χρησιμοποιείται ευρέως για μακροχρόνια αποθήκευση προϊόντων, σταματά την ανάπτυξη και ανάπτυξη μικροοργανισμών, ακολουθούμενη από αδρανοποίηση των ενζύμων που υπάρχουν στο εσωτερικό. Ως αποτέλεσμα, τα τρόφιμα δεν αποσυντίθενται.

Η ενζυμική δραστηριότητα επηρεάζεται επίσης από την οξύτητα του περιβάλλοντος. Λειτουργούν σε ουδέτερο pH. Μόνο μερικά από τα ένζυμα λειτουργούν σε αλκαλικά, έντονα αλκαλικά, όξινα ή έντονα όξινα περιβάλλοντα. Για παράδειγμα, η πυτιά διασπά τις πρωτεΐνες στο εξαιρετικά όξινο περιβάλλον στο ανθρώπινο στομάχι. Το ένζυμο μπορεί να επηρεαστεί από αναστολείς και ενεργοποιητές. Ενεργοποιούνται από ορισμένα ιόντα, για παράδειγμα, μέταλλα. Άλλα ιόντα έχουν ανασταλτική επίδραση στη δραστηριότητα των ενζύμων.

Υπερκινητικότητα

Η υπερβολική ενζυμική δραστηριότητα έχει συνέπειες για τη λειτουργία ολόκληρου του οργανισμού. Πρώτον, προκαλεί αύξηση του ρυθμού δράσης του ενζύμου, το οποίο με τη σειρά του προκαλεί ανεπάρκεια του υποστρώματος αντίδρασης και σχηματισμό περίσσειας του προϊόντος της χημικής αντίδρασης. Η έλλειψη υποστρωμάτων και η συσσώρευση αυτών των προϊόντων επιδεινώνει σημαντικά την κατάσταση της υγείας, διαταράσσει τις ζωτικές λειτουργίες του σώματος, προκαλεί την ανάπτυξη ασθενειών και μπορεί να οδηγήσει στο θάνατο ενός ατόμου. Η συσσώρευση ουρικού οξέος, για παράδειγμα, οδηγεί σε ουρική αρθρίτιδα και νεφρική ανεπάρκεια. Λόγω έλλειψης υποστρώματος, δεν θα υπάρχει περίσσεια προϊόντος. Αυτό λειτουργεί μόνο σε περιπτώσεις όπου το ένα και το άλλο μπορούν να παραβλεφθούν.

Υπάρχουν διάφοροι λόγοι για την υπερβολική ενζυμική δραστηριότητα. Η πρώτη είναι μια γονιδιακή μετάλλαξη· μπορεί να είναι συγγενής ή επίκτητη υπό την επίδραση μεταλλαξιγόνων. Ο δεύτερος παράγοντας είναι η περίσσεια μιας βιταμίνης ή μικροστοιχείου στο νερό ή την τροφή, η οποία είναι απαραίτητη για τη λειτουργία του ενζύμου. Η περίσσεια βιταμίνης C, για παράδειγμα, μέσω της αυξημένης δραστηριότητας των ενζύμων σύνθεσης κολλαγόνου, διαταράσσει τους μηχανισμούς επούλωσης των πληγών.

Υποκινητικότητα

Τόσο η αυξημένη όσο και η μειωμένη ενζυμική δραστηριότητα επηρεάζουν αρνητικά τη λειτουργία του σώματος. Στη δεύτερη περίπτωση είναι δυνατή η πλήρης διακοπή της δραστηριότητας. Αυτή η κατάσταση μειώνει δραματικά τον ρυθμό της χημικής αντίδρασης του ενζύμου. Ως αποτέλεσμα, η συσσώρευση του υποστρώματος συμπληρώνεται από ανεπάρκεια του προϊόντος, η οποία οδηγεί σε σοβαρές επιπλοκές. Στο πλαίσιο των διαταραχών στις ζωτικές λειτουργίες του σώματος, η υγεία επιδεινώνεται, αναπτύσσονται ασθένειες και μπορεί να υπάρξει θάνατος. Η συσσώρευση αμμωνίας ή η ανεπάρκεια ATP οδηγεί σε θάνατο. Η ολιγοφρένεια αναπτύσσεται λόγω της συσσώρευσης φαινυλαλανίνης. Ισχύει επίσης η αρχή ότι απουσία υποστρώματος ενζύμου, δεν θα συμβεί συσσώρευση υποστρώματος αντίδρασης. Μια κατάσταση στην οποία τα ένζυμα του αίματος δεν εκτελούν τις λειτουργίες τους έχει κακή επίδραση στον οργανισμό.

Εξετάζονται διάφορες αιτίες υποκινητικότητας. Η γονιδιακή μετάλλαξη, συγγενής ή επίκτητης, είναι η πρώτη. Η κατάσταση μπορεί να διορθωθεί χρησιμοποιώντας γονιδιακή θεραπεία. Μπορείτε να προσπαθήσετε να αποκλείσετε τα υποστρώματα του ενζύμου που λείπει από τα τρόφιμα. Σε ορισμένες περιπτώσεις αυτό μπορεί να βοηθήσει. Ο δεύτερος παράγοντας είναι η έλλειψη μιας βιταμίνης ή μικροστοιχείου στα τρόφιμα που είναι απαραίτητα για τη λειτουργία του ενζύμου. Οι παρακάτω λόγοι είναι η εξασθενημένη ενεργοποίηση της βιταμίνης, η ανεπάρκεια αμινοξέων, η οξέωση, η εμφάνιση αναστολέων στο κύτταρο και η μετουσίωση της πρωτεΐνης. Η ενζυμική δραστηριότητα μειώνεται επίσης με τη μείωση της θερμοκρασίας του σώματος. Ορισμένοι παράγοντες επηρεάζουν τη λειτουργία όλων των τύπων ενζύμων, ενώ άλλοι επηρεάζουν μόνο τη λειτουργία ορισμένων τύπων.

Πεπτικά ένζυμα

Ένα άτομο απολαμβάνει τη διαδικασία του φαγητού και μερικές φορές αγνοεί το γεγονός ότι το κύριο καθήκον της πέψης είναι η μετατροπή της τροφής σε ουσίες που μπορούν να γίνουν πηγή ενέργειας και δομικό υλικό για το σώμα, που απορροφάται στα έντερα. Τα πρωτεϊνικά ένζυμα διευκολύνουν αυτή τη διαδικασία. Οι πεπτικές ουσίες παράγονται από τα πεπτικά όργανα που συμμετέχουν στη διαδικασία διάσπασης της τροφής. Η δράση των ενζύμων είναι απαραίτητη προκειμένου να ληφθούν οι απαραίτητοι υδατάνθρακες, λίπη, αμινοξέα από τις τροφές, που αποτελούν τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά και ενέργεια για τη φυσιολογική λειτουργία του οργανισμού.

Προκειμένου να ομαλοποιηθεί η εξασθενημένη πέψη, συνιστάται η ταυτόχρονη λήψη των απαραίτητων πρωτεϊνικών ουσιών με τα γεύματα. Εάν τρώτε υπερβολικά, μπορείτε να πάρετε 1-2 ταμπλέτες μετά ή κατά τη διάρκεια των γευμάτων. Τα φαρμακεία πωλούν μεγάλο αριθμό διαφορετικών ενζυμικών παρασκευασμάτων που βοηθούν στη βελτίωση των διαδικασιών πέψης. Θα πρέπει να τα εφοδιάζετε όταν παίρνετε ένα είδος θρεπτικών συστατικών. Εάν αντιμετωπίζετε προβλήματα με το μάσημα ή την κατάποση της τροφής, θα πρέπει να λαμβάνετε ένζυμα με τα γεύματα. Σημαντικοί λόγοι χρήσης τους μπορεί επίσης να είναι ασθένειες όπως επίκτητες και συγγενείς ενζυμοπάθειες, σύνδρομο ευερέθιστου εντέρου, ηπατίτιδα, χολαγγειίτιδα, χολοκυστίτιδα, παγκρεατίτιδα, κολίτιδα, χρόνια γαστρίτιδα. Τα ενζυμικά σκευάσματα πρέπει να λαμβάνονται μαζί με φάρμακα που επηρεάζουν τη διαδικασία της πέψης.

Ενζυμοπαθολογία

Υπάρχει ένα ολόκληρο τμήμα στην ιατρική που αναζητά μια σύνδεση μεταξύ μιας ασθένειας και της έλλειψης σύνθεσης ενός συγκεκριμένου ενζύμου. Αυτός είναι ο τομέας της ενζυμολογίας – ενζυμοπαθολογίας. Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη η ανεπαρκής σύνθεση ενζύμων. Για παράδειγμα, η κληρονομική ασθένεια φαινυλκετονουρία αναπτύσσεται με φόντο την απώλεια της ικανότητας των ηπατικών κυττάρων να συνθέτουν αυτήν την ουσία, η οποία καταλύει τη μετατροπή της φαινυλαλανίνης σε τυροσίνη. Τα συμπτώματα αυτής της ασθένειας είναι ψυχικές διαταραχές. Λόγω της σταδιακής συσσώρευσης τοξικών ουσιών στο σώμα του ασθενούς, σημεία όπως έμετος, άγχος, αυξημένη ευερεθιστότητα, έλλειψη ενδιαφέροντος για οτιδήποτε και έντονη κόπωση είναι ανησυχητικά.

Κατά τη γέννηση ενός παιδιού, η παθολογία δεν εμφανίζεται. Τα πρωτογενή συμπτώματα μπορούν να παρατηρηθούν μεταξύ δύο και έξι μηνών. Το δεύτερο μισό της ζωής του μωρού χαρακτηρίζεται από έντονη καθυστέρηση στην πνευματική ανάπτυξη. Το 60% των ασθενών αναπτύσσει ηλιθιότητα, λιγότερο από το 10% περιορίζεται σε ήπιο βαθμό ολιγοφρένειας. Τα κυτταρικά ένζυμα δεν αντιμετωπίζουν τις λειτουργίες τους, αλλά αυτό μπορεί να διορθωθεί. Η έγκαιρη διάγνωση παθολογικών αλλαγών μπορεί να σταματήσει την ανάπτυξη της νόσου μέχρι την εφηβεία. Η θεραπεία συνίσταται στον περιορισμό της διατροφικής πρόσληψης φαινυλαλανίνης.

Παρασκευάσματα ενζύμων

Απαντώντας στο ερώτημα τι είναι τα ένζυμα, μπορούν να σημειωθούν δύο ορισμοί. Το πρώτο είναι οι βιοχημικοί καταλύτες και το δεύτερο τα φάρμακα που τους περιέχουν. Είναι σε θέση να ομαλοποιήσουν την κατάσταση του περιβάλλοντος στο στομάχι και τα έντερα, να εξασφαλίσουν τη διάσπαση των τελικών προϊόντων σε μικροσωματίδια και να βελτιώσουν τη διαδικασία απορρόφησης. Αποτρέπουν επίσης την εμφάνιση και ανάπτυξη γαστρεντερολογικών παθήσεων. Το πιο διάσημο από τα ένζυμα είναι το φάρμακο Mezim Forte. Περιέχει λιπάση, αμυλάση και πρωτεάση, που βοηθούν στη μείωση του πόνου στη χρόνια παγκρεατίτιδα. Οι κάψουλες λαμβάνονται ως θεραπεία αντικατάστασης για ανεπαρκή παραγωγή των απαραίτητων ενζύμων από το πάγκρεας.

Αυτά τα φάρμακα χρησιμοποιούνται κυρίως με τα γεύματα. Ο αριθμός των καψουλών ή των δισκίων συνταγογραφείται από το γιατρό, με βάση τις διαπιστωθείσες παραβιάσεις του μηχανισμού απορρόφησης. Είναι καλύτερα να τα φυλάμε στο ψυγείο. Με τη μακροχρόνια χρήση πεπτικών ενζύμων, δεν εμφανίζεται εθισμός και αυτό δεν επηρεάζει τη λειτουργία του παγκρέατος. Όταν επιλέγετε ένα φάρμακο, θα πρέπει να δώσετε προσοχή στην ημερομηνία, την ποιότητα και την αναλογία τιμής. Τα ενζυμικά σκευάσματα συνιστώνται να λαμβάνονται για χρόνιες παθήσεις του πεπτικού συστήματος, για υπερκατανάλωση τροφής, για περιοδικά στομαχικά προβλήματα, καθώς και για τροφικές δηλητηριάσεις. Τις περισσότερες φορές, οι γιατροί συνταγογραφούν το φάρμακο δισκίου Mezim, το οποίο έχει αποδειχθεί καλά στην εγχώρια αγορά και διατηρεί με σιγουριά τη θέση του. Υπάρχουν και άλλα ανάλογα αυτού του φαρμάκου, όχι λιγότερο διάσημα και περισσότερο από προσιτά. Συγκεκριμένα, πολλοί προτιμούν τα δισκία Pakreatin ή Festal, τα οποία έχουν τις ίδιες ιδιότητες με τα πιο ακριβά αντίστοιχά τους.

Η ζωή οποιουδήποτε οργανισμού είναι δυνατή χάρη στις μεταβολικές διεργασίες που συμβαίνουν σε αυτόν. Αυτές οι αντιδράσεις ελέγχονται από φυσικούς καταλύτες ή ένζυμα. Ένα άλλο όνομα για αυτές τις ουσίες είναι ένζυμα. Ο όρος «ένζυμα» προέρχεται από το λατινικό fermentum, που σημαίνει «ζύμι». Η ιδέα εμφανίστηκε ιστορικά στη μελέτη των διαδικασιών ζύμωσης.

Ρύζι. 1 - Ζύμωση με χρήση μαγιάς - χαρακτηριστικό παράδειγμα ενζυμικής αντίδρασης

Η ανθρωπότητα χρησιμοποιεί από καιρό τις ευεργετικές ιδιότητες αυτών των ενζύμων. Για παράδειγμα, εδώ και πολλούς αιώνες το τυρί παρασκευάζεται από γάλα χρησιμοποιώντας πυτιά.

Τα ένζυμα διαφέρουν από τους καταλύτες στο ότι δρουν σε έναν ζωντανό οργανισμό, ενώ οι καταλύτες δρουν σε άψυχη φύση. Ο κλάδος της βιοχημείας που μελετά αυτές τις βασικές ουσίες για τη ζωή ονομάζεται ενζυμολογία.

Γενικές ιδιότητες των ενζύμων

Τα ένζυμα είναι μόρια πρωτεΐνης που αλληλεπιδρούν με διάφορες ουσίες, επιταχύνοντας τον χημικό μετασχηματισμό τους κατά μήκος μιας συγκεκριμένης διαδρομής. Ωστόσο, δεν καταναλώνονται. Κάθε ένζυμο έχει μια ενεργή θέση που προσκολλάται στο υπόστρωμα και μια καταλυτική θέση που ξεκινά μια συγκεκριμένη χημική αντίδραση. Αυτές οι ουσίες επιταχύνουν τις βιοχημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στο σώμα χωρίς να αυξάνουν τη θερμοκρασία.

Κύριες ιδιότητες των ενζύμων:

• ειδικότητα: η ικανότητα ενός ενζύμου να δρα μόνο σε ένα συγκεκριμένο υπόστρωμα, για παράδειγμα, λιπάσες σε λίπη.
• Καταλυτική αποτελεσματικότητα: η ικανότητα των ενζυμικών πρωτεϊνών να επιταχύνουν τις βιολογικές αντιδράσεις εκατοντάδες και χιλιάδες φορές.
• ικανότητα ρύθμισης: σε κάθε κύτταρο, η παραγωγή και η δραστηριότητα των ενζύμων καθορίζεται από μια μοναδική αλυσίδα μετασχηματισμών που επηρεάζει την ικανότητα αυτών των πρωτεϊνών να συντίθενται ξανά.

Ο ρόλος των ενζύμων στο ανθρώπινο σώμα δεν μπορεί να υπερεκτιμηθεί. Σε μια εποχή που η δομή του DNA είχε μόλις ανακαλυφθεί, ειπώθηκε ότι ένα γονίδιο ήταν υπεύθυνο για τη σύνθεση μιας πρωτεΐνης, η οποία ήδη καθόριζε ένα συγκεκριμένο χαρακτηριστικό. Τώρα αυτή η δήλωση ακούγεται ως εξής: "Ένα γονίδιο - ένα ένζυμο - ένα χαρακτηριστικό." Δηλαδή, χωρίς τη δραστηριότητα των ενζύμων στο κύτταρο, δεν μπορεί να υπάρξει ζωή.

Ταξινόμηση

Ανάλογα με το ρόλο τους στις χημικές αντιδράσεις, διακρίνονται οι ακόλουθες κατηγορίες ενζύμων:

Σε έναν ζωντανό οργανισμό, όλα τα ένζυμα χωρίζονται σε ενδο- και εξωκυτταρικά. Τα ενδοκυτταρικά ένζυμα περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, ηπατικά ένζυμα που συμμετέχουν στις αντιδράσεις εξουδετέρωσης διαφόρων ουσιών που εισέρχονται στο αίμα. Ανιχνεύονται στο αίμα όταν ένα όργανο έχει υποστεί βλάβη, κάτι που βοηθά στη διάγνωση των ασθενειών του.

Ενδοκυτταρικά ένζυμα που είναι δείκτες βλάβης στα εσωτερικά όργανα:

• ήπαρ - αμινοτρανσεφράση αλανίνης, ασπαρτική αμινοτρανσφεράση, γ-γλουταμυλ τρανσπεπτιδάση, αφυδρογονάση σορβιτόλης.
• νεφρά - αλκαλική φωσφατάση.
• προστάτης αδένας - όξινη φωσφατάση.
• καρδιακός μυς - γαλακτική αφυδρογονάση

Τα εξωκυτταρικά ένζυμα εκκρίνονται από τους αδένες στο εξωτερικό περιβάλλον. Τα κυριότερα εκκρίνονται από τα κύτταρα των σιελογόνων αδένων, του γαστρικού τοιχώματος, του παγκρέατος και των εντέρων και συμμετέχουν ενεργά στην πέψη.

Πεπτικά ένζυμα

Τα πεπτικά ένζυμα είναι πρωτεΐνες που επιταχύνουν τη διάσπαση μεγάλων μορίων που αποτελούν την τροφή. Διαχωρίζουν τέτοια μόρια σε μικρότερα θραύσματα που απορροφώνται πιο εύκολα από τα κύτταρα. Οι κύριοι τύποι πεπτικών ενζύμων είναι οι πρωτεάσες, οι λιπάσες και οι αμυλάσες.

Ο κύριος πεπτικός αδένας είναι το πάγκρεας. Παράγει τα περισσότερα από αυτά τα ένζυμα, καθώς και νουκλεάσες που διασπούν το DNA και το RNA, και πεπτιδάσες που εμπλέκονται στο σχηματισμό ελεύθερων αμινοξέων. Επιπλέον, μια μικρή ποσότητα ενζύμων που σχηματίζεται είναι ικανή να «επεξεργάζεται» μεγάλο όγκο τροφής.

Κατά την ενζυματική διάσπαση των θρεπτικών συστατικών, απελευθερώνεται ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείται για μεταβολικές διεργασίες και ζωτικές λειτουργίες. Χωρίς τη συμμετοχή ενζύμων, τέτοιες διεργασίες θα συνέβαιναν πολύ αργά, χωρίς να παρέχουν στο σώμα επαρκή αποθέματα ενέργειας.

Επιπλέον, η συμμετοχή των ενζύμων στη διαδικασία της πέψης εξασφαλίζει τη διάσπαση των θρεπτικών ουσιών σε μόρια που μπορούν να περάσουν από τα κύτταρα του εντερικού τοιχώματος και να εισέλθουν στο αίμα.

Αμυλάση

Η αμυλάση παράγεται από τους σιελογόνους αδένες. Δρα στο άμυλο τροφίμων, το οποίο αποτελείται από μια μακριά αλυσίδα μορίων γλυκόζης. Ως αποτέλεσμα της δράσης αυτού του ενζύμου, σχηματίζονται περιοχές που αποτελούνται από δύο συνδεδεμένα μόρια γλυκόζης, δηλαδή φρουκτόζη και άλλους υδατάνθρακες βραχείας αλυσίδας. Στη συνέχεια μεταβολίζονται σε γλυκόζη στο έντερο και από εκεί απορροφώνται στο αίμα.

Οι σιελογόνοι αδένες διασπούν μόνο μέρος του αμύλου. Η αμυλάση του σάλιου είναι ενεργή για μικρό χρονικό διάστημα κατά τη μάσηση της τροφής. Μετά την είσοδο στο στομάχι, το ένζυμο αδρανοποιείται από το όξινο περιεχόμενό του. Το μεγαλύτερο μέρος του αμύλου διασπάται ήδη στο δωδεκαδάκτυλο υπό τη δράση της παγκρεατικής αμυλάσης που παράγεται από το πάγκρεας.

Ρύζι. 2 - Η αμυλάση αρχίζει να διασπά το άμυλο

Οι σύντομοι υδατάνθρακες που σχηματίζονται υπό τη δράση της παγκρεατικής αμυλάσης εισέρχονται στο λεπτό έντερο. Εδώ, με τη βοήθεια της μαλτάσης, της λακτάσης, της σακχαράσης και της δεξτρινάσης, διασπώνται σε μόρια γλυκόζης. Οι ίνες που δεν διασπώνται από ένζυμα αποβάλλονται από τα έντερα με τα κόπρανα.

Πρωτεάσες

Οι πρωτεΐνες ή πρωτεΐνες αποτελούν ουσιαστικό μέρος της ανθρώπινης διατροφής. Για τη διάσπασή τους χρειάζονται ένζυμα - πρωτεάσες. Διαφέρουν ως προς τον τόπο σύνθεσης, τα υποστρώματα και άλλα χαρακτηριστικά. Μερικά από αυτά είναι ενεργά στο στομάχι, όπως η πεψίνη. Άλλα παράγονται από το πάγκρεας και είναι ενεργά στον αυλό του εντέρου. Ο ίδιος ο αδένας εκκρίνει έναν ανενεργό πρόδρομο του ενζύμου - χυμοθρυψινογόνο, το οποίο αρχίζει να δρα μόνο μετά από ανάμιξη με όξινα περιεχόμενα τροφής, μετατρέποντας σε χυμοθρυψίνη. Αυτός ο μηχανισμός βοηθά στην αποφυγή αυτοκαταστροφής των παγκρεατικών κυττάρων από πρωτεάσες.

Ρύζι. 3 - Ενζυματική διάσπαση πρωτεϊνών

Οι πρωτεάσες διασπούν τις πρωτεΐνες των τροφίμων σε μικρότερα θραύσματα - πολυπεπτίδια. Ένζυμα – πεπτιδάσες τα διασπούν σε αμινοξέα, τα οποία απορροφώνται στα έντερα.

Λιπάσες

Τα διαιτητικά λίπη διασπώνται από ένζυμα λιπάσης, τα οποία παράγονται επίσης από το πάγκρεας. Διασπούν τα μόρια του λίπους σε λιπαρά οξέα και γλυκερίνη. Αυτή η αντίδραση απαιτεί την παρουσία χολής στον αυλό του δωδεκαδακτύλου, η οποία σχηματίζεται στο ήπαρ.

Ρύζι. 4 – Ενζυματική υδρόλυση λιπών

Ο ρόλος της θεραπείας υποκατάστασης με το φάρμακο "Micrazim"

Για πολλά άτομα με πεπτικές διαταραχές, κυρίως με παθήσεις του παγκρέατος, η χορήγηση ενζύμων παρέχει λειτουργική υποστήριξη στο όργανο και επιταχύνει τη διαδικασία επούλωσης. Μετά τη διακοπή μιας επίθεσης παγκρεατίτιδας ή άλλης οξείας κατάστασης, η λήψη ενζύμων μπορεί να διακοπεί, καθώς το σώμα αποκαθιστά ανεξάρτητα την έκκρισή τους.

Η μακροχρόνια χρήση ενζυμικών σκευασμάτων είναι απαραίτητη μόνο για σοβαρή εξωκρινή παγκρεατική ανεπάρκεια.

Ένα από τα πιο φυσιολογικά στη σύνθεσή του είναι το φάρμακο "Micrazim". Αποτελείται από αμυλάση, πρωτεάσες και λιπάση που περιέχονται στον παγκρεατικό χυμό. Επομένως, δεν χρειάζεται να επιλέξετε ξεχωριστά ποιο ένζυμο θα πρέπει να χρησιμοποιείται για διάφορες ασθένειες αυτού του οργάνου.

Ενδείξεις για τη χρήση αυτού του φαρμάκου:

• χρόνια παγκρεατίτιδα, κυστική ίνωση και άλλες αιτίες ανεπαρκούς έκκρισης παγκρεατικών ενζύμων.
• φλεγμονώδεις ασθένειες του ήπατος, του στομάχου, των εντέρων, ειδικά μετά από επεμβάσεις σε αυτά, για ταχύτερη αποκατάσταση του πεπτικού συστήματος.
• λάθη στη διατροφή?
• δυσλειτουργία της μάσησης, για παράδειγμα, λόγω οδοντικών ασθενειών ή ακινησίας του ασθενούς.

Η λήψη πεπτικών ενζύμων για σκοπούς αντικατάστασης βοηθά στην αποφυγή του φουσκώματος, των χαλαρών κοπράνων και του κοιλιακού πόνου. Επιπλέον, σε σοβαρές χρόνιες παθήσεις του παγκρέατος, το Micrasim αναλαμβάνει πλήρως τη λειτουργία της διάσπασης των θρεπτικών συστατικών. Ως εκ τούτου, μπορούν να απορροφηθούν εύκολα στα έντερα. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για παιδιά με κυστική ίνωση.

Σημαντικό: πριν από τη χρήση, διαβάστε τις οδηγίες ή συμβουλευτείτε το γιατρό σας.