Что такое ферменты

Ферменты и их виды

Слово фермент происходит от латинского fermentum, что означает "закваска".

Другое название ферментов - энзимы, что происходит от греческого en zyme - "в дрожжах".

Это вещества, в присутствии которых (и при активном участии которых) многократно ускоряются химические реакции, ежесекундно происходящие в организме. Насколько ускоряются? В тысячи, в миллионы раз. В организме человека ежесуточно превращается в воду и углекислый газ около полкило глюкозы. Без ферментов-катализаторов при той же температуре и прочих равных для этого бы потребовалось около 10 ТЫСЯЧ ЛЕТ.

Но это еще не все. Ферменты - это не просто катализаторы. Это очень высоко специализированные катализаторы, которые "работают" только на своем "фронте работ". И обеспечивается такая избирательность специальным строением молекулы фермента. В прошлой части мы познакомились с белками и их строением. Ферменты - это тоже белки (либо вещества на основе белков), а значит, имеют специфическую пространственную структуру. И это не просто какая-то там структура, а структура, в которой есть активный центр. У каждого типа ферментов активный центр свой, подходящий к тому, с чем "работает" фермент, как ключ подходит к замочной скважине (или как кусочек пазла подходит только к тому кусочку пазла, с которым он должен быть соединен, и больше ни к какому другому).

То, с чем работает фермент, называется субстратом этого фермента.
Ферменты
Одни ферменты работают только с одним конкретным субстратом. А другие работают с целым рядом однотипных веществ. Например, фермент липаза ускоряет расщепление жиров на глицерин и жирные кислоты. Жиры - это такие вещества, которые устроены в целом похожим образом, поэтому с ними всеми может работать один и тот же фермент.

Но и это еще не все. Разные ферменты катализируют разные типы реакций. Одни ферменты ускоряют перенос определенных частей молекул с одних веществ на другие. Такие ферменты называются трансферазами. Например, аминотрансферазы переносят аминогруппу с аминокислот на кетокислоты. А некоторые фосфотрансферазы переносят фосфатный остаток с АТФ на что-нибудь другое. Эта группа фосфотрансфераз называется киназами и играет важнейшую роль в энергетическом обеспечении живой клетки.

Они не сами переносят. Они ускоряют перенос. А написано так, чтобы не громоздить многоэтажные предложения и сразу перейти к сути. Но мы будем постоянно помнить, что ферменты - это катализаторы реакций, а вступают в реакцию другие вещества.

И это тоже - упрощение! Катализаторы на самом деле тоже вступают в реакцию. Но мы объясняем на пальцах, а кому интересно, как же там обстоит дело с нюансами, тот обратится к более специальной литературе для более глубокого изучения вопроса.

АТФ - иначе аденозинтрифосфорная кислота - это фактически форма запасания и высвобождения энергии в клетке. Дело в том, что связи между фосфатными остатками в этой молекуле очень энергоемкие. Если "оторвать" такой остаток от молекулы, то высвободится значительное количество энергии.

Коферменты и кофакторы

Но и это еще не все. Многие ферменты, подобно балованой Галюське из анекдота, нуждаются в специальных условиях, чтобы активироваться и начать выполнять свою функцию катализатора как следует. Например, должны присутствовать определенные вещества, которые называются кофакторами. Это либо определенные ионы (преимущественно ионы металлов, но могут быть некоторые неорганические анионы), либо целые органические молекулы - коферменты.

Коферменты и кофакторы
Например, все киназы для проявления максимальной активности нуждаются в магнии или в марганце. Альфа-амилаза, расщепляющая крахмал, не работает или плохо работает без кальция. Щелочной фосфатазе кроме магния еще нужен цинк. А многие коферменты являются ни чем иным, как производными витаминов - например, витаминов группы B. То есть всем давно известные старые добрые "витамины и минералы". А это означает одну простую вещь: для поддержания здоровья жизненно важно, чтобы все эти вещества стабильно попадали в организм с пищей, и не просто попадали, а усваивались там. Иначе реакции обмена веществ пойдут косо и криво, и в итоге мы это ощутим на себе, и вряд ли нам понравится такая объективная реальность.
Сразу замечу, что ключевое слово здесь - "усваивались". С одной стороны, не в любой еде нужные вещества имеются, а если имеются, то не при любой обработке они сохраняются. А с другой стороны, не во всякой аптечной пилюле содержится именно то, что способно усвоиться: пилюли, они сильно разные бывают.

Продолжение следует.

Литература: