Ферменты функции свойства механизм действия. Структура, свойства и механизм действия ферментов. Структурная организация ферментов в клетке

Франция – страна, где были воплощены величайшие открытия, которые только видел Свет. Францией правили люди, которые считали себя равными богам. Они вели кровопролитные войны с соседними странами. Они стремились к совершенству. И Франция достигла невероятного уровня науки, культуры, образования, экономики, технического развития.

Истоки

Первой королевской династией во Франкском государстве считаются Меровинги (кон. V в.), «длинноволосые короли». (Считалось, что короли обладают сакрально-магической силой, заключавшейся в чрезвычайно длинных волосах). Династия названа по имени легендарного основателя рода — Меровея. Основателем королевства франков является сын Хильдерика Хлодвиг, внук Меровея. Он вёл активную завоевательную политику, значительно расширил владения франков и объявил себя «царём римлян» на землях между Луарой и Сеной. Хлодвиг принял крещение и благодаря этому получил поддержку галло-римской знати и духовенства. В период его правления столицей стал Париж.

Начало объединения Франции положил Филипп II Август. Первый король Франции, который начал использовать титул «король Франции» вместо титула «король франков». Он владел искусством дипломатии, мудростью законодателя и организатора, талантом полководца. Территориальное расширение Франции было одним из результатов деятельности Филиппа-Августа; другим явилось укрепление королевской власти и создание стройной административной системы. Он строил стены, прокладывал улицы, начал строительство здания, которое должно было, в конечном счете, стать Лувром, и продолжал строительство большого собора Пресвятой Девы (Нотр-Дам), основание которого было заложено при его отце.

Людовик ХIV (правил 72года). Людовик твердо проводил свою политику, удачно выбирая министров и военачальников. Царствование Людовика - время значительного укрепления единства Франции, ее военной мощи, политического веса и интеллектуального престижа, расцвета культуры. В историю вошло как Великий Век. Вместе с тем постоянные войны, требовавшие высоких налогов, разоряли страну.

События Семилетней войны привели к потере почти всех колоний, потере международного престижа и острому социальному кризису, породившему в 1789 году Великую французскую революцию.

Империя. Наполеон 1. Реформы

И пришел новый правитель, который покорил пол — мира. Его целью было создание империи, сравнимой лишь с Римской.

Наполеон говорил: «Моя цель заключается в том, чтобы примирить всех французов на основе крепкой власти, морали, национальной гордости и любви к трудолюбивым и страдающим классам» .

Французская империя или Империя Наполеона , просуществовала 10 лет. Этот период 1804–1814 гг. характеризуется доминированием французов в континентальной Европе или Наполеоновскими войнами и формированием республиканской системы законодательства. В ходе революционных войн Наполеон присоединил к Франции богатые и стратегически значимые территории нынешней Бельгии и рейнского левобережья. Жители этих территорий издавна находились под сильным влиянием французской культуры и отнеслись к завоевателям, упразднившим феодальные порядки, совершенно лояльно.

В 1802 г. Наполеон получил титул Первого консула пожизненно. Он получил право представлять для утверждения своего преемника, назначать второго и третьего консулов, заключать договора о войне и мире, приостанавливать действие конституции. День его рождения был объявлен национальным праздником, на монетах стали чеканить его профиль.

В 1804 году Наполеон провозгласил себя императором, для чего в Соборе Парижской Богоматери была устроена пышная церемония. На коронацию был приглашён папа римский, однако Наполеон в последнюю минуту взял корону из рук папы и сам возложил её на свою голову.

Он стремился к увеличению своей власти и тяготел к имперскому статусу, получая поддержку общества на своем пути реформирования государства и его институтов.

С другой стороны, империя Наполеона I была не похожа на все современные ей монархии. Отличие проявлялось во многих отношениях, но, прежде всего, в происхождении и характере власти Наполеона. В соответствии с сенатус-консультом управление республикой вверяется императору, который принимает титул «императора французов». Император должен был давать присягу французскому народу, которая звучала так:

«Клянусь поддерживать целостность территории республики, .уважать и заставлять других уважать равенство в правах, политическую и гражданскую свободу, безвозвратность продажи национальных имуществ, не налагать никаких податей и не взимать никаких сборов, как только в силу закона, ..управлять, имея в виду единственно только интересы, счастье и славу французского народа» . Как следует из текста документа, империя не отменяла республики, а император клялся защищать права и свободы, завоеванные в ходе революции. Это очевидное стремление совместить несовместимое, объединить монархию и республику проявлялось в империи Наполеона I и в дальнейшем.

При Наполеоне был создан особый политический режим, отличный от тех, которые до этого были во Франции и которые в это время существовали в Европе. В истории он получил название бонапартистского. Его характерными чертами является крайняя степень концентрации власти, централизация и бюрократизация управления, жесткий полицейский надзор и цензура, подавление всякой оппозиции. О своей цели устройства Европы Наполеон говорил:

«Вся Европа составила бы один народ, одно семейство. Везде были бы одни законы, одни деньги, одна мера весов. Я бы потребовал, чтобы не только моря, но и все реки были бы открыты для всеобщей торговли, чтобы войска всех держав ограничились одной Гвардией Государей. Своего сына я сделал бы соцарствующим императором. Кончилось бы мое диктаторское правление и началось бы конституционное. Париж стал бы столицей мира».

Придя к власти, Наполеон в корне изменил государственное устройство страны. Внутренняя политика Наполеона состояла в укреплении его личной власти как гарантии сохранения результатов революции: гражданских прав, прав собственности на землю крестьян, а также тех, кто купил во время революции национальные имущества, то есть конфискованные земли эмигрантов и церкви. Обеспечить все эти завоевания должен был Гражданский кодекс, вошедший в историю как .

Специальная комиссия из четырех крупнейших юристов под непосредственным руководством Наполеона в течение короткого времени свела воедино и привела в соответствие все действующие законы, постановления и местные обычаи Франции. В 1804 г. этот грандиозный свод законов, состоящий из 2281 статьи, был утвержден под названием Гражданского кодекса. Главное в этом Кодексе то, что он утверждал равенство всех перед законом, свободу совести, неприкосновенность личности и собственности.

Сам Наполеон хорошо понимал историческое значение своей законотворческой деятельности. «Моя истинная слава, — говорил он на острове св. Елены, — не в том, что я выиграл сорок сражений. Ватерлоо изгладит память обо всех этих победах. Но то, что не может быть забыто, то, что будет жить вечно — это мой Гражданский кодекс». действительно пережил своего создателя. Он до сих пор остается основой французского законодательства и, в некотором смысле, символом культурного величия Франции. Он стал образцом для многих хозяйственных законодательств в разных странах мира, поскольку то, что было сделано во Франции, не делалось ранее нигде.

Большое значение имели реформы в сфере образования. Специальным декретом был создан императорский Университет. Под этим названием во Франции устанавливалась единообразная централизованная система образования. Она состояла из трех ступеней: начальной, средней и высшей и охватывала все учебные заведения как государственные, так и частные. Единые квалификационные требования и программы в сочетании с разнообразием типов учебных заведений позволяли удовлетворить потребности общества и государства в специалистах различного профиля и дать образование широким слоям населения.

Административные и правовые нововведения Наполеона заложили основу современного государства, многие из них действуют, и по сей день. Именно тогда была создана система средних школ - лицеев и высшие учебные заведения - Нормальная и Политехническая школы, до сих пор остающиеся самыми престижными во Франции.

По инициативе Наполеона для финансового обеспечения промышленного развития был создан «Банк де Франс» (Французский банк), который на 100 лет пережил своего создателя. До 1936 года в систему управления Французским банком, созданную Наполеоном, не вносилось серьёзных изменений: управляющий и его заместители назначались правительством, а решения принимались совместно с 15 членами правления из акционеров - так гарантировался баланс между общественными и частными интересами. В 1803 г. были ликвидированы бумажные деньги: денежной единицей становится франк, равный пяти граммовой серебряной монете и поделенный на 100 сантимов.

Стараясь добиться более высокой эффективности в экономической жизни французского общества, Наполеон решил взять под контроль труд и мышление человека. Он расчистил простор для свободного предпринимательства и свободной конкуренции.

Экономическая политика Наполеона состояла в обеспечении первенства французской промышленной и финансовой буржуазии на европейском рынке. Экономический баланс при правлении Наполеона может считаться, безусловно, благоприятным для Франции. Его правление закрепило многие завоевания революционной эпохи и создало чрезвычайно благоприятные условия для развития земледелия и промышленности.

Для руководства деятельностью и координации развития различных отраслей экономики был создан специальный правительственный орган — Совет по управлению торговлей и мануфактурами. Именно в годы Империи во Франции начался промышленный переворот, и были заложены основы для успешного экономического развития в XIX в. Наполеон говорил: «Монарх обязан тщательно следить за тем, чтобы раздел материальных благ не совершался слишком уж неравномерно, ибо в этом случае он не сможет ни удержать бедных, ни защитить богатых».

Духовные основы Империи

Париж занимал особое место. Это был центр для аристократии и духовенства. Наполеон уделял особое внимание личным качествам людей, их убеждениям. Считал, что «Любовь к родине – первое достоинство цивилизованного человека», что «Гениальные люди — это метеоры, призванные сгореть, дабы озарить свой век» . Для императора была важна поддержка и понимание французского народа. «Французы поняли, что я вышел за рамки закона лишь для того, чтобы восстановить закон»- говорил Наполеон. Он считал, что роль народа в укреплении мощи империи очень важна и что «Военных сил недостаточно для защиты страны, между тем как защищаемая народом страна непобедима». И объединяющей силой является духовная основа. «Общество без религии — как корабль без компаса». В 1801 г. был заключен договор с папой Пием VII. Католичество объявлялось религией большинства французов. Церковь ввела особую молитву за здравие консула, а затем императора. Таким образом, церковь стала опорой бонапартистского режима.

Армия подчинялась воле одного человека, но не было ни сословных, ни иных подобных различий; каждый солдат, независимо от происхождения, носил маршальский жезл в своём ранце. Великолепны по своим качествам во французской армии были унтер-офицеры и солдаты. При их подготовке особое внимание уделялось воспитанию выносливости, способности выдерживать трудности военной жизни и безусловной преданности. Образованность, дисциплина, выдержка, готовность повиноваться являлись неотъемлемыми качествами французских солдат. Благодаря обучению в военных школах, солдаты читали «Эмиля» и «Записки о галльской войне» Юлия Цезаря. Культивировалась воинская доблесть — солдат из народа, всегда был готов тысячу раз рискнуть жизнью, чтобы прослыть самым храбрым из всей роты. Не было сублейтенанта, который не питал бы уверенности, что стоит ему храбро сражаться и не попасть под шальное ядро - и он станет маршалом Империи. Наполеон считал: «Гусар, который не убит в 30 лет, — не гусар, а дрянь!»,«На свете есть две могущественный силы: сабля и дух. В конечном счете, дух побеждает саблю».

Великие правители

При Наполеоне выдвинулась целая плеяда талантливых военачальников:

Луи Александр Бертье — маршал, военный министр и одновременно начальник штаба Наполеона 1. Его задачей было не одерживать, а подготавливать победы. Идеи Наполеона, едва намеченные, он быстро схватывал и усваивал. Приказания императора он выполнял с предусмотрительностью, ясностью и точностью. Он умел чрезвычайно ясно представить себе самые сложные движения войск, как никто он умел разбирался в картах, быстро и отчетливо подводил итоги разведки и, в случае надобности, мог превосходно начертать расположение позиций. Его память была феноменальной: он помнил наизусть все дивизии, полки и даже батальоны и роты; его физическая выносливость была такой, что он, казалось, никогда не знал усталости. Бертье обладал всеми нравственными качествами, присущими порядочному человеку. Наполеон говорил о Бертье: «Он был необычайно активен, он следовал за своим командующим везде, во всех его поездках, не ослабляя ни на йоту свою канцелярскую работу… Он рассылал приказы с удивительной организованностью, точностью и быстротой… Он был одним из самых великих и ценных помощников Императора, никто другой не мог его заменить». Наполеон высоко ценил способности Бертье как штабного начальника. Предаваясь воспоминаниям на о. Св. Елены он как-то сказал: «Будь у меня Бертье начальником штаба, я не проиграл бы битву».

Иохим Мюрат — командующий кавалерией в наполеоновской армии. Маршал Франции. Король Неаполитанский. За боевые успехи и выдающуюся храбрость Наполеон вознаградил Мюрата неаполитанской короной.

Мюрат связал свою судьбу не только с Наполеоном Бонапартом, но и с наполеоновской кавалерией, став в истории Франции самым выдающимся командующим французской конницы. Он довольно скоро превратился в крупного тактика, способного командовать в походах и больших сражениях тысячами кавалеристов. Он был любим войсками за бесстрашие в бою и лихость, картинную красоту боевого кавалериста. Наполеон о Мюрате: «Не было более решительного, бесстрашного и блестящего кавалерийского начальника». «Он был моей правой рукой, но, предоставленный самому себе, терял всю энергию. В виду неприятеля Мюрат превосходил храбростью всех на свете, в поле он был настоящим рыцарем, в кабинете - хвастуном без ума и решительности».

Жан Ланн — французский военный деятель, 1-й герцог де Монтебелло, Маршал Империи. О нем говорили — «Роланд французской армии» . Ланн слыл в армии «храбрейшим их храбрых». Он обладал военным чутьем и потрясающей энергией; во время сражений он был невероятно храбр и тверд, как гранитный утес. Ланн прекрасно ориентировался в постоянно меняющейся обстановке битвы и в этом ему практически не было равных, он быстро возвышался и в качествах ума, и в качествах полководца. Наполеон сказал о нем: «У Ланна мужество было сильнее разума; но разум просыпался каждый день, чтобы восстановить равновесие; я нашёл его пигмеем, а потерял гигантом».

Основные достижения и открытия

Франция знаменита своим вкладом в науку и искусство, во всем мире ценятся французские музыка и кухня, но удивительней всего живопись, архитектура и культура. Просто дух захватывает, когда смотришь на кафедральные соборы Франции. Собор Парижской Богоматери (Нотрдам де пари) по сей день поражает воображение людей.

Облик Парижа в период Французской империи уже определяли не крепостные стены и замки, а дворцы, парки, регулярная система улиц и площадей.В 1789 г. во Франции действовали 22 университета.

Живопись: вклад живописцев Франции в сокровищницу мировой культуры огромный. Множество возникших школ, стилей и направлений живописи были подчинены конечной цели искусства - преобразованию мира и человека согласно законам красоты и воплощению идеала в реальной жизни.

Наполеон уделял особое внимание научно — исследовательским работам. Одним из самых знаменитых открытий, сделанных во время египетской компании, стал Розеттский камень. Его обнаружили солдаты при строительстве форта в Розетте. На нем иероглифами был написан указ со времен правления Птолемея Епифана. В последующем, благодаря работе ученых, были раскрыты секреты фараонов, хранимые в течение многих веков.

Заключение

Наполеон всегда выступал и действовал от имени интересов Франции, нации, французского народа, но никогда — от лица банкиров или предпринимателей. Когда он считал это необходимым, император решительно ограничивал права буржуазии и ущемлял ее интересы.

Однако Империя Наполеона оказалась непрочной. Стремление стать единодержавным властителем во Франции в скором времени переросло в идею мирового господства.

Непрерывные войны вызывали во Франции рост налогов, вынуждали перестраивать всю экономику применительно к военным нуждам. Если поначалу войны были выгодны различным слоям населения, то в дальнейшем «налог кровью» становился для народа всё более обременительным. В буржуазных кругах Франции обнаружились признаки недовольства политикой Наполеона. И это стало одной из причин краха империи в 1814 году.

Наполеон вынужден был отречься от престола, после чего его сослали на остров Эльба, предоставленный ему в пожизненное владение. Перед отъездом он пожелал проститься со своей гвардией. Лучшие воины Франции построились в парадном дворце Фонтенбло. Впереди стояли офицеры и генералы, позади — ветераны-солдаты. С ними он одержал все свои победы. Они ни разу не подвели его в бою.

Наполеон сказал им прощальное слово: «Я хотел бы всех вас сжать в своих объятиях, но дайте мне поцеловать знамя. Оно представляет вас всех» . Поцеловав знамя, император сел в карету. Гвардейцы крикнули: «Да здравствует император!» И многие из них разрыдались.

Великая армия, созданная Наполеоном, погибла еще при его власти; а сразу же после отречения императора от престола Французская империя, которую он ковал годами, распалась. Но слава этого великого полководца и государственного деятеля, талантливого и амбициозного, не угасает. Этот человек оставил глубокий след в мировой истории и стал героем множества произведений. По всей Европе памятники увековечивают его победы и поражения, а тысячи людей по всему миру и поныне мечтают походить на него и учатся на его ошибках и достижениях.

Бонапарт поселился в душах людей как творец революции, спаситель Франции. Этот человек в неизменном сером сюртуке и треуголке занял прочное место в истории, дав свое имя целой эпохе.

Подготовили на основе информации взятой из открытых источников в Интернет: Направление «Благотворительность» Системы акад. Миание М.Ю.

Ферменты – это особый вид протеинов, которым природой отведена роль катализаторов разных химических процессов.

Этот термин постоянно на слуху, правда, далеко не все понимают, что такое фермент или энзим, какие функции выполняет это вещество, а также чем отличаются ферменты от энзимов и отличаются ли вообще. Все это сейчас и узнаем.

Без этих веществ ни люди, ни животные не смогли бы переваривать пищу. А впервые к применению ферментов в быту человечество прибегло более 5 тысяч лет тому назад, когда наши предки научились хранить молоко в «посуде» из желудков животных. В таких условиях под воздействием сычужного фермента молоко превращалось в сыр. И это только один из примеров работы энзима в качестве катализатора, ускоряющего биологические процессы. Сегодня ферменты незаменимы в промышленности, они важны для производства сахара, маргаринов, йогуртов, пива, кожи, текстиля, спирта и даже бетона. В моющих средствах и стиральных порошках также присутствуют эти полезные вещества – помогают выводить пятна при низких температурах.

История открытия

Энзим в переводе из греческого означает «закваска». А открытию этого вещества человечество обязано голландцу Яну Баптисту Ван-Гельмонту, жившему в XVI веке. В свое время он весьма заинтересовался спиртовым брожением и в ходе исследования нашел неизвестное вещество, ускоряющее этот процесс. Голландец назвал его fermentum, что в переводе означает «брожение». Затем, почти тремя веками позже, француз Луи Пастер, также наблюдая за процессами брожения, пришел к выводу, что ферменты – не что иное, как вещества живой клетки. А через некоторое время немец Эдуард Бухнер добыл фермент из дрожжей и определил, что это вещество не является живим организмом. Он также дал ему свое название – «зимаза». Еще несколькими годами позже другой немец Вилли Кюне предложил все белковые катализаторы разделить на две группы: ферменты и энзимы. Причем вторым термином он предложил называть «закваску», действия которой распространяются вне живых организмов. И лишь 1897 год положил конец всем научным спорам: оба термины (энзим и фермент) решено использовать как абсолютные синонимы.

Структура: цепь из тысяч аминокислот

Все ферменты являются белками, но не все белки – ферменты. Как и другие протеины, энзимы состоят из . И что интересно, на создание каждого фермента уходит от ста до миллиона аминокислот, нанизанных, словно жемчуг на нить. Но эта нить не бывает ровной – обычно изогнута в сотни раз. Таким образом, создается трехмерная уникальная для каждого фермента структура. Меж тем, молекула энзима – сравнительно крупное образование, и лишь небольшая часть его структуры, так называемый активный центр, участвует в биохимических реакциях.

Каждая аминокислота соединена с другой определенным типом химической связи, а каждый фермент имеет свою уникальную последовательность аминокислот. Для создания большинства из них используются примерно 20 видов аминовеществ. Даже незначительные изменения последовательности аминокислот могут кардинально менять внешний вид и «таланты» фермента.

Биохимические свойства

Хотя при участии ферментов в природе происходит огромное количество реакций, но все они могут быть разгруппированы на 6 категорий. Соответственно, каждая из этих шести реакций протекает под влиянием определенного типа ферментов.

Реакции при участии энзимов:

  1. Окисление и восстановление.

Ферменты, участвующие в этих реакциях, называются оксидоредуктазами. В качестве примера можно вспомнить как, алкогольдегидрогеназы преобразуют первичные спирты в альдегид.

  1. Реакция переноса группы.

Ферменты, благодаря которым происходят эти реакции, называются трансферазами. Они обладают умением перемещать функциональные группы от одной молекулы к другой. Так происходит, например, когда аланинаминотрансферазы перемещают альфа-аминогруппы между аланином и аспартатом. Также трансферазы перемещают фосфатные группы между АТФ и другими соединениями, а с остатков глюкозы создают дисахариды.

  1. Гидролиз.

Гидролазы, участвующие в реакции, умеют разрывать одинарные связи, добавляя элементы воды.

  1. Создание или удаление двойной связи.

Этот вид реакций негидролитическим путем происходит при участии лиазы.

  1. Изомеризация функциональных групп.

Во многих химических реакциях положение функциональной группы изменяется в пределах молекулы, но сама молекула состоит из того же количества и типов атомов, что были до начала реакции. Иными словами, субстрат и продукт реакции являются изомерами. Такого типа трансформации возможны под влиянием ферментов изомеразы.

  1. Образование одинарной связи с устранением элемента воды.

Гидролазы разрушают связь, добавляя в молекулу элементы воды. Лиазы осуществляют обратную реакцию, удаляя водную часть из функциональных групп. Таким образом, создают простую связь.

Как работают в организме

Ферменты ускоряют практически все химические реакции, происходящие в клетках. Они имеют жизненноважное значение для человека, облегчают пищеварение и ускоряют метаболизм.

Некоторые из этих веществ помогают разрушать слишком большие молекулы на более мелкие «куски», которые организм сможет переварить. Другие наоборот связывают мелкие молекулы. Но ферменты, говоря научным языком, обладают высокой селективностью. Это значит, что каждое из этих веществ способно ускорять только определенную реакцию. Молекулы, с которыми «работают» ферменты, называются субстратами. Субстраты в свою очередь создают связь с частью фермента, именуемой активным центром.

Существуют два принципа, объясняющие специфику взаимодействия ферментов и субстратов. В так называемой модели «ключ-замок» активный центр фермента занимает в субстрате место строго определенной конфигурации. Согласно другой модели, оба участника реакции, активный центр и субстрат, меняют свои формы, чтобы соединиться.

По какому бы принципу ни происходило взаимодействие результат всегда одинаковый – реакция под воздействием энзима протекает во много раз быстрее. Вследствие такого взаимодействия «рождаются» новые молекулы, которые потом отделяются от фермента. А вещество-катализатор продолжает выполнять свою работу, но уже при участии других частиц.

Гипер- и гипоактивность

Бывают случаи, когда энзимы выполняют свои функции с неправильной интенсивностью. Чрезмерная активность вызывает чрезмерное формирование продукта реакции и дефицит субстрата. В результате – ухудшение самочувствия и серьезные болезни. Причиной гиперактивности энзима может быть как генетическое нарушение, так и избыток витаминов или , используемых в реакции.

Гипоактивность ферментов может даже стать причиной смерти, когда, например, энзимы не выводят из организма токсины либо возникает дефицит АТФ. Причиной такого состояния также могут быть мутированные гены или, наоборот, гиповитаминоз и дефицит других питательных веществ. Кроме того, пониженная температура тела аналогично замедляет функционирование энзимов.

Катализатор и не только

Сегодня можно часто услышать о пользе ферментов. Но что такое эти вещества, от которых зависит работоспособность нашего организма?

Энзимы – это биологические молекулы, жизненный цикл которых не определяется рамками от рождения и смерти. Они просто работают в организме до тех пор, пока не растворятся. Как правило, это происходит под воздействием других ферментов.

В процессе биохимической реакции они не становятся частью конечного продукта. Когда реакция завершена, фермент покидает субстрат. После этого вещество готово снова приступить к работе, но уже на другой молекуле. И так продолжается столько, сколько необходимо организму.

Уникальность ферментов в том, что каждый из них выполняет только одну, ему отведенную функцию. Биологическая реакция происходит только тогда, когда фермент находит правильный для него субстрат. Это взаимодействие можно сравнить с принципом работы ключа и замка – только правильно подобранные элементы смогут «сработаться». Еще одна особенность: они могут работать при низких температурах и умеренном рН, а в роли катализаторов являются более стабильными, чем любые другие химические вещества.

Ферменты в качестве катализаторов ускоряют процессы метаболизма и другие реакции.

Как правило, эти процессы состоят из определенных этапов, каждый из которых требует работы определенного энзима. Без этого цикл преобразования или ускорения не сможет завершиться.

Пожалуй, из всех функций ферментов наиболее известна – роль катализатора. Это значит, что энзимы комбинируют химические реагенты таким образом, чтоб снизить энергетические затраты, необходимые для более быстрого формирования продукта. Без этих веществ химические реакции протекали бы в сотни раз медленнее. Но на этом способности энзимов не исчерпываются. Все живые организмы содержат энергию, необходимую им для продолжения жизни. Аденозинтрифосфат, или АТФ, это своего рода заряженная батарейка, которая снабжает клетки энергией. Но функционирование АТФ невозможно без ферментов. И главный энзим, производящий АТФ, – синтаза. Для каждой молекулы глюкозы, которая трансформируется в энергию, синтаза производит около 32-34 молекул АТФ.

Помимо этого, энзимы (липаза, амилаза, протеаза) активно применяются в медицине. В частности, служат компонентом ферментативных препаратов, таких как «Фестал», «Мезим», «Панзинорм», «Панкреатин», применяемых для лечения несварения желудка. Но некоторые энзимы способны также влиять на кровеносную систему (растворяют тромбы), ускорять заживление гнойных ран. И даже в противораковой терапии также прибегают к помощи ферментов.

Факторы, определяющие активность энзимов

Поскольку энзим способен ускорять реакции во много раз, его активность определяется так называемым числом оборотов. Этот термин обозначает количество молекул субстрата (реагирующего вещества), которую способна трансформировать 1 молекула фермента за 1 минуту. Однако существует ряд факторов, определяющих скорость реакции:

  1. Концентрация субстрата.

Увеличение концентрации субстрата ведет к ускорению реакции. Чем больше молекул действующего вещества, тем быстрее протекает реакция, поскольку задействовано больше активных центров. Однако ускорения возможно только до тех пор, пока не задействуются все молекулы фермента. После этого, даже повышение концентрации субстрата не приведет к ускорению реакции.

  1. Температура.

Обычно повышение температуры ведет к ускорению реакций. Это правило работает для большинства ферментативных реакций, но только до тех пор, пока температура не поднимется выше 40 градусов по Цельсию. После этой отметки скорость реакции, наоборот, начинает резко снижаться. Если температура опустится ниже критической отметки, скорость ферментативных реакций повысится снова. Если температура продолжает расти, ковалентные связи рушатся, а каталическая активность фермента теряется навсегда.

  1. Кислотность.

На скорость ферментативных реакций также влияет показатель рН. Для каждого фермента существует свой оптимальный уровень кислотности, при котором реакция проходит наиболее адекватно. Изменение уровня рН сказывается на активности фермента, а значит, и скорости реакции. Если изменения слишком велики, субстрат теряет способность связываться с активным ядром, а энзим больше не может катализировать реакцию. С восстановлением необходимого уровня рН, активность фермента также восстанавливается.

Ферменты, присутствующие в человеческом организме, можно разделить на 2 группы:

  • метаболические;
  • пищеварительные.

Метаболические «работают» над нейтрализацией токсических веществ, а также способствуют выработке энергии и белков. Ну и, конечно, ускоряют биохимические процессы в организме.

За что отвечают пищеварительные – понятно с названия. Но и здесь срабатывает принцип селективности: определенный тип ферментов влияет только на один вид пищи. Поэтому для улучшения пищеварения можно прибегнуть к маленькой хитрости. Если организм плохо переваривает что-то из еды, значит надо дополнить рацион продуктом, содержащим фермент, который способен расщепить трудно перевариваемую пищу.

Пищевые ферменты – катализаторы, которые расщепляют продукты питания до состояния, в котором организм способен поглощать из них полезные вещества. Пищеварительные энзимы бывают нескольких типов. В человеческом организме разные виды ферментов содержатся на разных участках пищеварительного тракта.

Ротовая полость

На этом этапе на пищу воздействует альфа-амилаза. Она расщепляет углеводы, крахмалы и глюкозу, которые содержатся в картофеле, фруктах, овощах и других продуктах питания.

Желудок

Здесь пепсин расщепляет белки до состояния пептидов, а желатиназа – желатин и коллаген, содержащиеся в мясе.

Поджелудочная железа

На этом этапе «работают»:

  • трипсин – отвечает за расщепление белков;
  • альфа-химотрипсин – помогает усвоению протеинов;
  • эластазы – расщепляют некоторые виды белков;
  • нуклеазы – помогают расщеплять нуклеиновые кислоты;
  • стеапсин – способствует усвоению жирной пищи;
  • амилаза – отвечает за усвоение крахмалов;
  • липаза – расщепляет жиры (липиды), содержащиеся в молочных продуктах, орехах, маслах и мясе.

Тонкая кишка

Над пищевыми частицами «колдуют»:

  • пептидазы – расщепляют пептидные соединения к уровню аминокислот;
  • сахараза – помогает усваивать сложные сахара и крахмалы;
  • мальтаза – расщепляет дисахариды к состоянию моносахаридов (солодовый сахар);
  • лактаза – расщепляет лактозу (глюкозу, содержащуюся в молочных продуктах);
  • липаза – способствует усвоению триглицеридов, жирных кислот;
  • эрепсин – воздействует на протеины;
  • изомальтаза – «работает» с мальтозой и изомальтозой.

Толстый кишечник

Здесь функции ферментов выполняют:

  • кишечная палочка – отвечает за переваривание лактозы;
  • лактобактерии – влияют на лактозу и некоторые другие углеводы.

Кроме названных энзимов, существуют еще:

  • диастаза – переваривает растительный крахмал;
  • инвертаза – расщепляет сахарозу (столовый сахар);
  • глюкоамилаза – превращает крахмал в глюкозу;
  • альфа-галактозидаза – способствует перевариванию бобов, семян, соевых продуктов, корневых овощей и листовых;
  • бромелайн – фермент, полученный из , способствует расщеплению разных видов белков, эффективен при разных уровнях кислотности среды, обладает противовоспалительными свойствами;
  • папаин – фермент, выделенный из сырой папайи, способствует расщеплению мелких и крупных протеинов, эффективен в широком диапазоне субстратов и кислотности.
  • целлюлаза – расщепляет целлюлозу, растительные волокна (в человеческом организме не обнаружена);
  • эндопротеаза – расщепляет пептидные связи;
  • экстракт бычьей желчи – энзим животного происхождения, стимулирует моторику кишечника;
  • и других минералов;
  • ксиланаза – расщепляет глюкозу из зерновых.

Катализаторы в продуктах

Ферменты имеют решающее значение для здоровья, поскольку помогают организму расщеплять пищевые компоненты до состояния, пригодного для использования питательных веществ. Кишечник и поджелудочная железа производят широкий спектр ферментов. Но кроме этого, многие их полезных веществ, способствующих пищеварению, содержатся также и в некоторых продуктах.

Ферментированные продукты являются практически идеальным источником полезных бактерий, необходимых для правильного пищеварения. И в то время, когда аптечные пробиотики «работают» только в верхнем отделе пищеварительной системы и часто не добираются до кишечника, эффект от ферментативных продуктов ощущается во всем желудочно-кишечном тракте.

Например, абрикосы содержат в себе смесь полезных энзимов, в том числе инвертазу, которая отвечает за расщепление глюкозы и способствует быстрому высвобождению энергии.

Натуральным источником липазы (способствует более быстрому перевариванию липидов) может послужить авокадо. В организме это вещество производит поджелудочная железа. Но дабы облегчить жизнь этому органу, можно побаловать себя, например, салатом с авокадо – вкусно и полезно.

Кроме того, что банан, пожалуй, самый известный источник калия, он также поставляет в организм амилазу и мальтазу. Амилаза содержится также в хлебе, картофеле, крупах. Мальтаза способствует расщеплению мальтозы, так называемого солодового сахара, который в обилии представлен в пиве и кукурузном сиропе.

Другой экзотический фрукт – ананас содержит в себе целый набор энзимов, в том числе и бромелайн. А он, согласно некоторым исследованиям, еще и обладает противораковыми и противовоспалительными свойствами.

Экстремофилы и промышленность

Экстремофилы – это вещества, способны сохранять жизнедеятельность в экстремальных условиях.

Живые организмы, а также ферменты, позволяющие им функционировать, были найдены в гейзерах, где температура близка к точке кипения, и глубоко во льдах, а также в условиях крайней солености (Долина Смерти в США). Кроме того, ученые находили энзимы, для которых уровень рН, как оказалось, также не принципиальное требование для эффективной работы. Исследователи с особым интересом изучают ферменты-экстремофилы, как вещества, которые могут быть широко использованы в промышленности. Хотя и сегодня энзимы уже нашли свое применение в индустрии как биологически и экологически чистые вещества. К применению энзимов прибегают в пищевой промышленности, косметологии, производстве бытовой химии.

Более того, «услуги» ферментов в таких случаях обходятся дешевле, чем синтетических аналогов. Кроме того, натуральные вещества являются биоразлагаемыми, что делает их использование безопасным для экологии. В природе существуют микроорганизмы, способные расщепить ферменты на отдельные аминокислоты, которые затем становятся компонентами новой биологической цепочки. Но это, как говорится, уже совсем другая история.