Що таке ферменти? Роль ферментів в організмі людини
Часто поряд з вітамінами, мінералами та іншими корисними для організму людини елементами згадують речовини під назвою ферменти. Що таке ферменти і яку функцію в організмі вони виконують, яка їхня природа і де вони знаходяться? 
Це речовини білкової природи, біокаталізатори. Без них не існувало б дитячого харчування, готових каш, квасу, бринзи, сиру, йогурту, кефіру. Вони впливають на роботу всіх систем людського організму. Недостатня або надмірна активність цих речовин негативно позначається на здоров'ї, тому потрібно знати, що таке ферменти, щоб уникнути проблем, викликаних їх нестачею.
Що це таке?
Ферменти - це синтезирующиеся живими клітинами білкові молекули. Їх більше сотні налічується в кожній клітині. Роль цих речовин колосальна. Вони впливають на перебіг швидкості хімічних реакцій при температурі, яка підходить для даного організму. Інша назва ферментів - біологічні каталізатори. Збільшення швидкості хімічної реакції відбувається за рахунок полегшення її протікання. Як каталізатори, вони не витрачаються в процесі реакції і не змінюють її напрямки. Головні функції ферментів полягають в тому, що без них дуже повільно в живих організмах протікали б всі реакції, а це б помітно позначалося на життєздатності.
Наприклад, при пережовуванні продуктів, які містять крохмаль (картопля, рис), в роті з'являється солодкуватий присмак, що пов'язано з роботою амілази - ферменту для розщеплення крохмалю, присутнього в слині. Сам по собі крохмаль позбавлений смаку, так як є полисахаридом. Солодкий смак мають продукти його розщеплення (моносахариди): глюкоза, мальтоза, декстрини.
Всі ферменти білків діляться на прості і складні. Перші складаються тільки з білка, а другий - з білкової (апофермент) і небілкової (кофермент) частини. Коферментами можуть бути вітаміни груп В, Е, К.
Класи ферментів
Традиційно ці речовини розділені на шість груп. Назва їм спочатку давали в залежності від субстрату, на який діє певний фермент, шляхом додавання до його кореня закінчення -аза. Так, ті ферменти, що гідролізують білки (протеїни) стали називати протеиназами, жири (ліпосом) - ліпазами, крохмаль (амілон) - амілазами. Потім ферменти, що каталізують подібні реакції, отримали назви, які вказують на тип відповідної реакції - ацілази, декарбоксилази, оксидази, дегідрогенази та інші. Більшість цих назв і сьогодні використовується.
Пізніше Міжнародний біохімічний союз ввів номенклатуру, згідно якої назва і класифікація ферментів повинні відповідати типу і механізму катализируемой хімічної реакції. Даний крок приніс полегшення в систематизації даних, що відносяться до різних аспектів метаболізму. Реакції і каталізують їх ферменти діляться на шість класів. Кожен клас складається з декількох підкласів (4-13). Перша частина назви ферменту відповідає назві субстрату, друга - типу каталізуються реакції з закінченням -аза. У кожного ферменту за класифікацією (КФ) є свій кодовий номер. Першій цифрі відповідає клас реакції, наступної - підклас та третьої - подподкласса. Четвертою цифрою позначений номер ферменту по порядку в його подподкласса. Наприклад, якщо КФ 2.7.1.1, то фермент належить до 2-го класу, 7-му підкласу, 1-му подподкласса. Останньою цифрою позначається фермент гексокіназа.
Значення
Якщо говорити про те, що таке ферменти, не можна обійти стороною питання про їх значення в сучасному світі. Вони знайшли широке застосування майже у всіх галузях діяльності людини. Така їх поширеність пов'язана з тим, що вони здатні поза живих клітин зберігати свої унікальні властивості. У медицині, наприклад, застосовуються ферменти груп липаз, протеаз, амілаз. Вони розщеплюють жири, білки, крохмаль. Як правило, цей тип входить до складу таких лікарських препаратів, як «Панзинорм», «Фестал». Ці кошти в першу чергу використовуються з метою лікування захворювань шлунково-кишкового тракту. Деякі ферменти здатні розчиняти в кровоносних судинах тромби, вони допомагають при лікуванні гнійних ран. У лікуванні онкологічних захворювань ензимотерапія займає особливе місце.
Завдяки здатності розщеплювати крохмаль в харчовій промисловості широко використовується фермент амілаза. У цій же області застосовують ліпази, які розщеплюють жири і протеази, що розщеплюють білки. У пивоварінні, виноробстві та хлібопеченні використовують ферменти амілази. У приготуванні готових каш і для пом'якшення м'яса застосовують протеази. У виробництві сиру використовують ліпази і сичужний фермент. У косметичній промисловості також не обійтися без них. Вони входять до складу пральних порошків, кремів. У пральні порошки, наприклад, додають расщепляющую крохмаль амилазу. Білкові забруднення і білки розщеплюються протеазами, а ліпази очищають тканину від масла та жиру.
Роль ферментів в організмі
Два процесу відповідають в організмі людини за обмін речовин: анаболізм і катаболізм. Перший забезпечує засвоєння енергії і необхідних речовин, другий - розпад продуктів життєдіяльності. Постійна взаємодія цих процесів впливає на засвоєння вуглеводів, білків і жирів і підтримання життєдіяльності організму. Обмінні процеси регулюються трьома системами: нервової, ендокринної та кровоносної. Вони можуть нормально функціонувати за допомогою ланцюга ферментів, які в свою чергу забезпечують адаптацію людини до змін умов зовнішнього і внутрішнього середовища. До складу ферментів входить як білкова, так і небілкова продукція.
У процесі біохімічних реакцій в організмі, в протіканні яких беруть участь ферменти, самі вони не витрачаються. У кожного з них своя хімічна структура і своя унікальна роль, тому кожен ініціює тільки певну реакцію. Біохімічні каталізатори допомагають прямій кишці, легким, ниркам, печінці виводити токсини і продукти життєдіяльності з організму. Також вони сприяють побудові шкіри, кісток, нервових клітин, м'язових тканин. Специфічні ферменти використовуються для окислення глюкози.
Всі ферменти в організмі діляться на метаболічні і травні. Метаболічні беруть участь у нейтралізації токсинів, виробництві білків і енергії, прискорюють в клітинах біохімічні процеси. Так, наприклад, супероксідісмутази є найсильнішим антиоксидантом, який міститься в природному вигляді в більшості зелених рослин, білоголової, брюссельській капусті і брокколі, в проростках пшениці, зелені, ячмені.
Активність ферментів
Для того щоб дані речовини повністю виконували свої функції, необхідні певні умови. На їх активність впливає в першу чергу температура. При підвищеній зростає швидкість хімічних реакцій. В результаті збільшення швидкості молекул у них з'являється більше шансів на зіткнення один з одним, і можливість протікання реакції, отже, збільшується. Оптимальна температура забезпечує найбільшу активність. Внаслідок денатурації білків, яка відбувається при відхиленні оптимальної температури від норми, знижується швидкість хімічної реакції. При досягненні температури точки замерзання фермент не денатурує, але інактивується. Спосіб швидкого заморожування, який широко використовують для тривалого зберігання продуктів, зупиняє ріст і розвиток мікроорганізмів з наступною інактивацією ферментів, які знаходяться всередині. Як результат, продукти харчування не розкладаються.
На активність ферментів також впливає кислотність навколишнього середовища. Працюють вони при нейтральному рН. Тільки деякі з ферментів працюють в лужному, сильнощелочной, кислої або сільнокіслой середовищі. Наприклад, сичужний фермент розщеплює білки в сільнокіслой середовищі в шлунку людини. На фермент можуть діяти інгібітори і активатори. Активують їх деякі іони, наприклад, металів. Інші іони надають переважна дію на активність ферментів.
Гіперактивність
Надлишкова активність ферментів несе свої наслідки для функціонування всього організму. По-перше, вона провокує підвищення швидкості дії ферменту, що в свою чергу викликає дефіцит субстрату реакції і утворення надлишку продукту хімічної реакції. Дефіцит субстратів і накопичення названих продуктів помітно погіршує самопочуття, порушує життєдіяльність організму, викликає розвиток захворювань і може закінчитися смертю людини. Накопичення сечової кислоти, наприклад, призводить до виникнення подагри і ниркової недостатності. Через відсутність субстрату не виникне надлишку продукту. Це працює тільки в тих випадках, коли без одного й іншого можна обійтися.
Причин надлишку активності ферментів декілька. Перша - це мутація гена, вона може бути вродженою чи набутою під впливом мутагенів. Другий фактор - надлишок у воді або їжі вітаміну або мікроелемента, який необхідний для роботи ферменту. Надлишок вітаміну С, наприклад, через підвищену активність ферментів синтезу колагену порушує механізми загоєння ран.
Гипоактивность
Як підвищена, так і знижена активність ферментів негативно позначається на діяльності організму. У другому випадку можливе повне припинення активності. Цей стан різко знижує швидкість хімічної реакції ферменту. Як результат, накопичення субстрату доповнюється дефіцитом продукту, що призводить до серйозних ускладнень. На тлі порушень життєдіяльності організму погіршується самопочуття, розвиваються захворювання, і може бути летальний результат. Накопичення аміаку або дефіцит АТФ призводить до смерті. Через накопичення фенілаланіну розвивається олігофренія. Тут також діє принцип, що за відсутності субстрату фермента не виникне накопичення субстрату реакції. Поганий вплив на організм надає стан, при якому не виконують своїх функцій ферменти крові.
Розглядають кілька причин гіпоактивності. Мутація генів вроджена чи набута - це перше. Стан можна відкоригувати за допомогою генотерапіі. Можна спробувати виключити з їжі субстрати відсутнього ферменту. У деяких випадках це може допомогти. Другий фактор - відсутність в їжі вітаміну або мікроелемента, необхідних для роботи ферменту. Наступні причини - порушена активація вітаміну, дефіцит амінокислот, ацидоз, поява інгібіторів в клітці, денатурація білків. Активність ферментів знижується також зі зниженням температури тіла. Деякі фактори впливають на функції ферментів усіх типів, а інші - тільки на роботу певних.
Травні ферменти
Від процесу прийому їжі людина отримує задоволення і іноді ігнорує те, що головне завдання травлення - це перетворення продуктів харчування в речовини, здатні стати джерелом енергії і будівельним матеріалом для тіла, всмоктуючись у кишечник. Ферменти білків сприяють цьому процесу. Травні речовини виробляються органами травлення, беруть участь у процесі розщеплення їжі. Дія ферментів потрібно для того, щоб отримувати необхідні вуглеводи, жири, амінокислоти з їжі, що складає необхідні поживні речовини та енергію для нормальної життєдіяльності організму.
З метою нормалізації порушеного травлення рекомендується з прийомом їжі одночасно застосовувати і необхідні білкові речовини. При переїданні можна прийняти 1-2 таблетки після або під час їжі. В аптеках продається велика кількість різних ферментних препаратів, які сприяють поліпшенню процесів травлення. Запастися ними слід при прийомі одного виду поживних речовин. При проблемах з пережовуванням або ковтанням їжі необхідно під час їжі приймати ферменти. Вагомими причинами для їх використання можуть бути також такі захворювання, як придбані і вроджені ферментопатії, синдром подразненої товстої кишки, гепатит, холангіт, холецистит, панкреатит, коліт, хронічний гастрит. Ферментні препарати слід приймати разом з ліками, що впливають на процес травлення. 
Ензімопатологія
У медицині є цілий розділ, який займається пошуком зв'язку між захворюванням і відсутністю синтезу певного ферменту. Це область ензимології - ензімопатологія. Недостатній синтез ферментів також підлягає розгляду. Наприклад, спадкове захворювання фенілкетонурія розвивається на тлі втрати здатності клітин печінки здійснювати синтез цієї речовини, що каталізує перетворення в тирозин фенілаланіну. Симптомами цього захворювання є розлади психічної діяльності. Через поступове накопичення токсичних речовин в організмі хворого турбують такі ознаки, як блювота, неспокій, підвищена дратівливість, відсутність інтересу до чого-небудь, виражена втома.
При народженні дитини патологія не виявляється. Первинну симптоматику можна помітити у віці від двох до шести місяців. Друге півріччя життя малюка характеризується вираженою відставанням у психічному розвитку. У 60% хворих розвивається ідіотія, менш ніж 10% обмежуються слабким ступенем олігофренії. Ферменти клітини не справляються зі своїми функціями, але це можна поправити. Своєчасна діагностика патологічних змін здатна призупинити розвиток захворювання до періоду статевого дозрівання. Лікування полягає в обмеженні надходження з їжею фенілаланіну.
Ферментні препарати
Відповідаючи на питання про те, що таке ферменти, можна відзначити два визначення. Перше - це біохімічні каталізатори, а друге - це препарати, які їх містять. Вони здатні нормалізувати стан середовища в шлунку і кишечнику, забезпечити розщеплення до мікрочастинок кінцевих продуктів, поліпшити процес всмоктування. Вони також перешкоджають виникненню і розвитку гастроентерологічних захворювань. Найбільш відомим з ферментів є лікарський препарат «Мезим Форте». У своєму складі він має липазу, амілазу, протеазу, які сприяють зменшенню болю при хронічному панкреатиті. Капсули приймають як замісного лікування при недостатньому виробленні підшлунковою залозою необхідних ферментів.
Дані препарати вживаються переважно під час їжі. Кількість капсул або таблеток призначає лікар, виходячи з виявлених порушень механізму всмоктування. Зберігати їх краще в холодильнику. При тривалому прийомі травних ферментів звикання не виникає, і на роботі підшлункової залози це не позначається. При виборі препарату варто звернути увагу на дату, співвідношення якості та ціни. Препарати ферментів рекомендують приймати при хронічних захворюваннях органів травлення, при переїданні, при періодичних проблемах зі шлунком, а також при отруєнні продуктами харчування. Найчастіше лікарі призначають таблетований препарат «Мезим», який добре зарекомендував себе на вітчизняному ринку і впевнено тримає позиції. Є й інші аналоги цього препарату, не менш відомі і більш ніж доступні за ціною. Зокрема, багато хто воліє таблетки "Пакреатін" або "Фестал", що володіють тими ж властивостями, що і більш дорогі аналоги.
