Ферменти

Ферменти, або ензими – це  високоспеціалізований клас речовин білкової природи, які використовуються  живими організмами для здійснення з високою швидкістю багатьох тисяч взаємопов'язаних хімічних реакцій, таких як синтез, розпад і взаємоперетворення величезної безлічі різноманітних хімічних сполук. Життя і розмаїття її проявів - складна сукупність хімічних реакцій, що каталізуються специфічними ферментами. І.П. Павлов вважав ферменти «збудниками всіх хімічних перетворень» у живих істот. Найважливішою властивістю живого організму є обмін речовин, а ферменти  виступають прискорючим  апаратом, основою молекулярних механізмів його інтенсивності  «Вся таємниця тваринного життя, - писав Д.І. Менделєєв, - полягає в безперервних хімічних перетвореннях речовин, що входять до складу тваринних тканин ».

Ферменти забезпечують здійснення таких найважливіших процесів життєдіяльності,  як експресія (реалізація) спадкової інформації, біоенергетика, синтез і розпад біомолекул (обмін речовин). Вивчення їх сприяє проникненню в суть і сокровенні  таємниці того загадкового явища, яке ми називаємо життям. Цими обставинами може бути пояснено пильну увагу дослідників до проблем структури, функцій і молекулярних механізмів дії ферментів.

Від неорганічних каталізаторів ферменти відрізняються низкою характерних особливостей.

 Перш за все ферменти надзвичайно ефективні і проявляють в мільйони і мільярди разів більш високу каталітичну активність в умовах помірної температури (температура тіла), нормального тиску і в області близьких до нейтральних значень рН середовища.

Ферменти відрізняються високою специфічністю дії відносно як хімічної природи субстрату, так і типу реакції, тобто кожен фермент каталізує в основному тільки певну хімічну реакцію. Для кожного ферменту характерні специфічна послідовність розташування амінокислотних залишків і просторова конформація. Суттєвою особливістю ферментів є також те, що їх активність в клітинах суворо контролюється як на генетичному рівні, так і за допомогою певних низькомолекулярних сполук, зокрема субстратів і продуктів реакцій, що каталізуються цими ж ферментами, інгібіторів та ін Таким чином, молекула ферменту характеризується унікальністю структури, яка і визначає унікальність її функції.

Вчення про ферменти виділено в самостійну науку - ензимологію. Термін «ензим» (від грец. En zyme - в дріжджах), так само як і «фермент» (від лат. Fermentatio - бродіння), означає процес, пов'язаний з виділенням газів, бродінням.

В даний час засновані науково-дослідні інститути з вивчення ферментів, видаються спеціальні журнали, скликаються національні та міжнародні симпозіуми та конференції, присвячені проблемам ензимології. Наука про ферменти інтенсивно розвивається в тісному зв'язку з багатьма науками, зокрема з органічної, неорганічної та фізичної хімією, фізіологією, токсикологією, мікробіологією, генетикою, фармакологією та ін Таким чином, ця область знань знаходиться на стику хімічних, біологічних і медичних наук.

Області застосування ферментів в біології та медицині (по Гріну).

Ензимологія в її сучасному фізико-хімічному і молекулярному розумінні вирішує дві головні, нерозривно пов'язані між собою проблеми: визначення структурної макромолекулярної організації ферментів і вивчення природи хімічних взаємодій, що лежать в основі ферментативного каталізу. Накопичення експериментальних даних і розвиток теоретичних уявлень відбуваються настільки швидко, що будь-який підручник до моменту виходу в світ вже не відображає досить повно сучасний стан питання про структуру і функції ферментів.

Важливо підкреслити, що вивчення ферментів має величезне значення для будь-якої фундаментальної та прикладної області біології, а також для багатьох практичних галузей хімічної, харчової та фармацевтичної індустрії, зайнятих приготуванням каталізаторів, антибіотиків, вітамінів та багатьох інших біологічно активних речовин, що використовуються в народному господарстві та медицині . У фармакології дія багатьох лікарських препаратів заснована на механізмі взаємодії їх з ферментами. Успіхи загальної та молекулярної ензимології сприяють розвитку нової її галузі - медичної ензимології, цілі і завдання, методологічні підходи якої пов'язані з вирішенням проблем ензимопатологіі, ензим-діагностики та ензимотерапії.  Наука про харчування базується на точних знаннях поетапного розщеплення поживних речовин під впливом ферментів травного апарату, на кількісний і якісний склад яких істотно впливає характер надходять з їжею речовин. Багато проблем спадкової патології людини, розвиток вроджених вад обміну тісно пов'язані з дефектами або повною відсутністю синтезу специфічних ферментів. Проблеми клітинного росту і розвитку, диференціювання клітин вищих організмів, фізіологічних функцій (рух, переміщення в просторі, транспорт речовин та іонів, процеси збудження і гальмування та ін) визначаються у великій мірі роботою біокаталізаторів, включаючи їх біосинтез і інактивацію. Таким чином, є всі підстави для підтвердження положення, що не тільки сучасна біологія, як зазначає акад. А.Є. Браунштейн, але і медицина «говорить на мові ензимології».

Джерело інформації: http://www.xumuk.ru/biologhim/041.html