Немного о ферментах вообще и их роли в организме

Ферменты, или энзимы - специфические белки, выполняющие в организме функции биологических катализаторов, т.е. веществ, ускоряющих течение различных химических реакций. Ферменты присутствуют во всех живых клетках. Они катализируют все жизненные процессы. Дыхание и работа сердца, рост и деление клеток, мышечное сокращение, переваривание и усвоение пищи, синтез и распад всех биологических веществ, в т.ч. и самих ферментов, обусловлены быстрым и бесперебойным функционированием определенных ферментных систем. Другими словами, совокупность ферментативных реакций, строго локализованных в клетках и органах, составляет молекулярную основу жизнедеятельности организма.

Основным отличием ферментов от химических катализаторов является высокая специфичность их действия, т.е. каждый фермент действует на определенное вещество или на химическую связь определенного типа.

Напр., фермент лактаза расщепляет только молочный сахар - лактозу с образованием глюкозы и галактозы, а амилаза действует только на полисахариды - гликоген и крахмал.

Высокая специфичность ферментов играет важную биологическую роль, т.к. благодаря этому свойству ферментов в организме происходит последовательное расщепление сложных веществ до более простых, которые или всасываются в кишечнике, или выводятся из организма.

Напр., белки пищи вначале расщепляются протеолитическими ферментами - пепсином, трипсином и химотрипсином на крупные фрагменты полипептидной природы. Эти полипептиды в кишечнике под действием ферментов пептидаз расщепляются до аминокислот, которые всасываются в кровь и разносятся кровотоком в различные органы, где используются для синтеза белков, специфичных для данного организма.

Первый ферментный препарат (экстракт из проростков ячменя, способствующий превращению крахмала в сахар) был получен в 1814 г. академиком Петербургской академии наук К. С. Кирхгофом. Позднее активное начало этого экстракта получило название фермента диастазы или амилазы. Работы К. С. Кирхгофа послужили основой для использования ферментов в пищевой промышленности - получения патоки и глюкозы из крахмала.

В течение длительного времени не удавалось выделить ферменты в виде индивидуальных веществ, поэтому химическая природа их была неизвестна. Значительным стимулом к исследованиям в этом направлении явились работы русского биохимика А. Я. Данилевского, который впервые разделил амилазу и трипсин сока поджелудочной железы. Предложенный А. Я. Данилевским метод адсорбции ферментов на гидроокиси алюминия послужил основой для дальнейших разработок препаративных методов получения очищенных препаратов индивидуальных ферментов. В конце 20-х гг. XX в. амер. биохимиками Д. Самнером и Д. Нортропом впервые были получены в кристаллическом виде ферменты - уреаза и пепсин. Эти работы, окончательно доказавшие белковую природу ферментов, послужили началом нового этапа в развитии препаративной химии ферментов. В настоящее время известно свыше полутора тысяч ферментов, из которых более ста получены в кристаллическом состоянии, т.е. в наиболее очищенном виде.

Содержание подавляющего большинства ферментов в органах и тканях настолько мало, что делает затруднительным определение их содержания в абсолютных количественных величинах (напр., в миллиграммах). Поэтому о содержании ферментов в том или ином органе судят по его активности. За единицу активности ферментов принимается такое его количество, которое в одну минуту катализирует превращение определенного количества субстрата - активность ферментов в биологических жидкостях, напр., в сыворотке крови, принято выражать в единицах активности на 1 мл жидкости.