Что такое ферменты, активность ферментов. Как работают ферменты.

Что такое ферменты, активность ферментов. Как работают ферменты.

 

 

В популярной литературе, в телевизионной рекламе, п пистовках-вкладышах к биодобавкам часто употребляются термины «активность ферментов» или «энзимы» (что одно и то же). Иногда трак гонки термина, особенно в популярной литературе, не соответстнуп действительности, что вводит читателя и покупателя в заблуждение. Поэтому я решил рассказать о ферментах. Для простоты буду использовать метод сравнения.

Клетки живых организмов во многом похожи на заводы, каждый из которых производит свою продукцию и выдает отходы. Только работа этих заводов-клеток хорошо отлажена. У них есть своя дирекция (ядро), энергетические станции (митохондрии), производящие конвейеры (рибосомы), транспортная система (эндоплазматическая сеть), экспедиция (аппарат Гольджи), служба охраны и защиты (лизосомы), служба уборки (микросомы), цех подготовки сырья (цитоплазма). Каждый цех окружен своей оградой (мембраной) с охраняемыми проходными (порами), сам завод-клетка в целом тоже огорожен мембраной с порами. Для прохождения через «проходные» в любую сторону нужен особый пропуск — через них не могут ни войти, ни выйти работники завода (прямо как на режимном предприятии). Они и живут на территории цехов (клеточных компартаментов). В службах и цехах работают узкие специалисты. Одни из них выполняют одну-единственную операцию, другие делают однотипную работу на разных объектах. На каждом таком заводе нужны работники примерно 1000 специальностей. Вот эти работники и есть ферменты. А различаются клетки-заводы составом ферментов.

Сделаем первые выводы.

  • В каждой клетке, и определенных ее частях живет около I000 разных ферментов, каждый из которых имеет свое имя.
  • Каждый фермнт имеет свою специфичность (почти специальность). Она бывает абсолютной (фермент участвует в одной единственной реакции) или групповой (фермент участвуй и нескольких однотипных реакциях). Обычно специфика фермента отряжается в его названии. Так, фермент сахараза расщепляет углевод сахарозу, фермент лактаза расщепляет молочный сахар лактозу, а фермент гексокиназа действует сразу на целую группу Сахаров.
  • Основная масса ферментов живет внутри клетки, за пределы клетки ферменты попадают только при ее разрушении. Это, кстати, помогает при диагностике. Например, у человека может быть нормальной электрокардиограмма, но при этом сильно болеть абсолютно здоровый восьмой верхний зуб. Не исключено, что у него острый инфаркт миокарда (стоматологическая форма), на это укажет появление в крови ферментов, «выпавших» из разрушенных клеток сердца.Если же в крови у мужчины появился фермент кислая фосфатаза, то это может свидетельствовать о том, что доброкачественная аденома простаты превратилась в злокачественную опухоль (кстати, анализ на наличие этого фермента в крови мужчинам старше 60 надо делать раз в полгода).
  • Войти в клетку ферменты тоже не могут, поэтому любые попытки введения в организм внутриклеточных ферментов обречены на неудачу.
  • Только небольшая активность ферментов, являющихся продуктами «клеточного производства», может жить и работать внеклеточно. К ним относятся ферменты крови (свертывающая и антисвертывающая системы), ферменты пищеварительного тракта и еще ряд других.

А теперь представьте, что вы взяли апельсин и выжали из него сок, разрушив при этом все перегородки и вызвав хаос реакций. В этом случае могут получиться новые неизвестные вещества. То же касается подвядшей зелени — раз она вянет, значит, в ней идут процессы распада: полезные вещества разрушаются, а вредные накапливаются.

Теперь вернемся на минутку на наш завод. Всегда в работе завода, кроме собственной дирекции, принимают участие какие-то внешние управляющие органы (министерства, главки, пожарная и налоговая инспекции и т.д.). То же и в организме. В мембрану клеток вделано что-то вроде разных замочков (рецепторов), а в крови плавают ключи (гормоны, медиаторы и т.д.), посланные руководящими органами: железами внутренней секреции (эндокринной системой) и клетками нервной системы. Когда ключ находит свой замок, то в клетку поступает сигнал о начале или прекращении определенной работы. Так, замок к гормону инсулин располагается на клетках, запасающих жир. Когда инсулин находит в клетке свой рецептор, открываются ворота для глюкозы, которая и устремляется внутрь клетки, превращаясь в ней в жир (именно так сладости влияют на объем талии). Ключа может и не оказаться (инсулин не синтезируется) или он может быть «кривым» (инсулин синтезируется неправильно) — в этих случаях может помочь введение инсулина извне (при инсулинозависимой форме сахарного диабета). У клеток может и вовсе не быть замков, тогда никакие ключи не подойдут (инсулинонезависимый сахарный диабет).

Теперь, надеюсь, вы понимаете, какое недоумение у меня вызывают выражения вроде «фермент инсулина, действующий в 12-перстной кишке». Во-первых, инсулин никогда не попадает в 12-перстную кишку, а поступает прямо в кровь (внутренняя секреция), во-вторых, он не фермент, а гормон, и к перевариванию никакого отношения не имеет.

    Продолжим наши выводы.

  • Ферменты могут находиться в активном и неактивном состоянии.
  • Переход из одного в другое регулируется как внутриклеточно, так и внеклеточными сигнальными молекулами (гормонами и т.д.).

Теперь несколько слов о строении ферментов. Ферменты — это белки, то есть длинные цепочки, состоящие из аминокислот. Не вдаваясь в химические подробности, представим себе нитку бус, состоящую из 20 разновидностей бусинок— аминокислот. Нитки различаются длиной, порядком сочетания бусинок и количеством использованных бусинок разного вида. Так и белки-ферменты различаются количеством и расположением аминокислот в полипептидной цепи (белки иначе называются полипептидами). Они несут в себе наследственную информацию. Но располагаются наши бусы-белки в пространстве не вытянутыми в линеечку (а то бы они занимали слишком много места), а особым образом. Пространственная упаковка белка-фермента очень важна.

Большая часть ферментов включает в себя маленькую небелковую добавочную группу (кофермент), роль которой чаще всего играют витамины или металлы. Нет витамина— не работает фермент, который его использует. Кофермент — это то же самое, что инструмент у рабочего. Сам по себе инструмент ничего не производит, но без него рабочий мало на что способен. Далее. Для закручивания гаек нужны руки. Остальные органы выполняют вспомогательные функции То есть руки — это как бы активная часть рабочего, но если завести руки зa спину, то закручивать гайки будем сложно. То же с ферментом. Он также работает не всей молекулой, а ее частью — активным центром. И достаточно изменить его пространственное расположение, как актииный центр совсем перестанет работать или будет делать это слабо.

Теперь попробуйте надеть на руки толстые меховые рукавицы и закрутить маленькую гаечку вы ее просто не удержите. То же с активным центром ферментов Присоединение к нему некоторых веществ (называемых ингибитрлми) будет препятствовать работе ферментов. Некоторые боевые отравляющие вещества (заман, зарин) не что иное, как ингибиторы (умкпатели) ферментов. Такие лекарства, как стрептоцид, сульфален, бисептол — ингибиторы ферментов бактерий (поэтому их следует принимать в достаточно большой дозе).

Присоединяться к ак1ивному центру фермента, активируя или ингибируя его, могут катионы водорода. Таким образом, одна из основных причин изменения активности фермента в живом организме — изменение кислотности окружающей среды (рН). Так, пепсин желудка работает при рН=2, а трипсин поджелудочной железы — при рН=7,5. Большинство ферментов клеток и крови работают в нейтральной среде (при рН=7). Многие ферменты распада работают в кислой среде (рН меньше 7). Поэтому любое воспаление, при котором происходит разрушение тканей, идет на фоне закисления среды (термин «окисление» обозначает тип химической реакции и для описания кислотности среды использован быть не может).

Почему я говорю об этом так подробно? Объясню. Сторонники раздельного питания частенько пишут, что углеводы вызывают брожение в желудке и что там это чуть ли не основной процесс. Мы все знакомы с брожением и знаем, как молоко превращается в простоквашу, а виноградный сок — в вино. Этот процесс всегда начинается в нейтральной среде, а заканчивается в кислой (результатом брожения являются молочная и винная кислоты). В желудке благодаря желудочному соку, то есть соляной кислоте, уже кислая среда. Следовательно, ферменты брожения начать работать там не могут.

Другие авторы убеждают читателя, что в организме не хватает кислот и что для лечения всех болезней надо пить уксус или квасы, чтобы закислить организм. Выше было сказано, что воспаление и закисле-ние идут рука об руку, а следовательно, кислоты не могут уменьшить воспаление.

Кислотность крови, слюны, лимфы, цитоплазмы очень жестко регулируются в организме специальными системами. Отклонения от нормы встречаются редко и очень опасны для жизни (при запущенном сахарном диабете или длительном голодании кислотность крови растет, что может привести к летальному исходу).

Теперь несколько слов о том, как работают ферменты. Представьте себе танцплощадку 60-х годов, когда еще танцевали парами. Кто-то стоит и подпирает стенку (малоактивные), кто-то время от времени танцует (среднеактивные), а кто-то танцует без остановки, образовав постоянную пару (высокоактивные). Так и молекулы в нашем организме. Для реакции они должны образовать пары, но способны на это только самые активные. Продолжим сравнение. Представим, что на танцплощадку пришел массовик-затейник. Он поставил веселую музыку, стал приглашать то одну, то другую девушку (не образуя постоянной пары), и народ ожил, развеселился. То есть, образуя промежуточные пары, массовик включил в веселье всех — и малоактивных, и среднеактивных. В живой природе включение молекул с малой активностью в реакции называется катализом, а осуществляют его ферменты, образуя промежуточные соединения. Таким образом, ферменты — это белки-катализаторы, и ничто другое этим термином называться не может.

Теперь расскажу о применении ферментов, как в официальной, так и в народной медицине.

В официальной медицине используются два основных принципа применения ферментов: заместительный и терапевтический.

Заместительное лечение иногда проводится при недостатке активности ферментов ЖКТ (желудочно-кишечного тракта). При недостаточности желудочного сокообразования или ферментов желудочного сока, в частности пепсина, принимают пепсин и его препараты (ацидо-пепсин и др.) или природный желудочный сок (собачий, лошадиный, иногда свиной — по составу они практически идентичны человеческому). При недостаточности функций поджелудочной железы используют различные комбинированные препараты ее ферментов, заключенные в специальные пепси-но-устойчивые оболочки (поскольку они проходят через желудок), — мезим, фестал, панзинорм и др. Если специальных оболочек не будет, то пепсин, разрушающий почти все природные белки (исключение составляют белки волос, костей, хрящей и злаков), разрушит вводимые ферменты поджелудочной железы, так как они тоже белки. Любые другие ферменты вводить в кишечник не имеет смысла — если их в желудке не «съест» пепсин, то в 12-перстной кишке «добьет» фермент поджелудочной железы трипсин.

Заместительное лечение хорошо тем, что быстро облегчает состояние больного (после праздничной ночи достаточно выпить одну таблетку мезима), но плохо тем, что систематический прием ферментов приучает наши клетки «лентяйничать» — они начинают работать все хуже и болезнь развивается. Поэтому препараты ферментов ЖКТ лучше принимать не больше 5 дней, а потом делать перерыв на 2-3 дня. Желательно менять препараты, так как они немного отличаются по составу. Например, принимайте 5 дней мезим, а следующие 5 дней — панзинорм и т.д. Это, может быть, противоречит общепринятым рекомендациям, но думающие и читающие врачи действуют именно так.

Терапевтическое применение ферментов основано на том, что используются их возможности вне зависимости от места синтеза. Например, десятки жизней людей с острым инфарктом миокарда спасли ферменты, полученные из бактерий, — стрептодеказа и стрептолиаза, разрушающие свежие тромбы. В косметологии применяют ферменты коллагеназу и гиалуронидазу (лидазу), разрушающие обезображивающие рубцы. Ферменты используют, чтобы растворить слизь в бронхах, чтобы убрать гной с незаживающих ран и пролежней и т.д.

При радикулитах, невритах и прочих заболеваниях, сопровождающихся болями, широко применяются мази на основе пчелиного и змеиного ядов, действующее начало которых — тоже ферменты.

Народная медицина тоже использует ферменты по терапевтическому принципу. Приведу несколько примеров. Однажды моего друга, врача «Скорой помощи», вызвали в рабочее общежитие, где во время пьяной драки дело дошло до ножей и 8-летней девочке случайно разрезали щеку от губы до уха. Можно было отвезти ее в больницу и наложить швы. Но тогда был бы гарантирован шрам. Поэтому мой друг пошел другим путем. Он почистил луковицу и поднес к лицу девочки. У той полились слезы. Тогда он пропитал слезами вату, стянул края раны и в течение двух часов смачивал рану. Эту процедуру повторяли ежедневно в течение недели. От раны и следов не осталось (сначала была тоненькая морщинка, а со временем и она исчезла). В слезе, слюне и моче содержится фермент лизоцим (мураминидаза), обладающий антибактериальным действием. Только в слюне полно всякой микрофлоры, поэтому зализывание ран может либо помочь, либо вызвать нагноение.

Другое дело — слюна собаки. Дайте возможность собаке зализать ваши раны, и они быстро зарастут. Моча стерильна только у детей. Поэтому врачи позапрошлого века для обеззараживания раневых поверхностей (особенно послеожоговых) использовали мочу младенца или, за отсутствием таковой, — молодого поросенка. У взрослых моча далеко не стерильна, и ею лучше не пользоваться. Ну а самая стерильная жидкость — слезы.

Лизоцима и других антибактериальных ферментов много в курином яйце. Вспоминаю такой случай. Сына известной целительницы из Козьмодемьянска лошадь задела копытом и сорвала с лобной кости всю бровь, так что кусок мышцы повис на тоненьком лоскутке кожи, закрывая глаз. Целительница разбила яйцо, отделила белок, приложила на место сорванную бровь и залила белком, удерживая бровь, пока белок не высох. Так она и края раны скрепила, и продезинфицировала их. В результате
даже шрама не осталось. Вот что такое ферменты.

Как видите, ферменты очень широко используются в медицине.

Добавить комментарий