Все биохимические процессы, протекающие в нашем организме, являются жизненно важными. Важная роль в этих процессах отводится ферментам (энзимам) - веществам, которые являются природными биокатализаторами. В организме человека они помогают расщеплять белки, жиры и углеводы, участвуют в переваривании пищи и незаменимы при росте клеток.
Ферменты представляют собой белковые молекулы, предназначенные для ускорения различных биохимических реакций в живых организмах. Каждый фермент уникален, он имеет определённую структуру и отвечает за конкретную химическую реакцию. Продукт, на который воздействует фермент, называется субстратом.
При помощи корня названия субстрата и прибавления окончания «аза» каждый ферменту присваивается название: например, субстрат «лактоза», а фермент, который помогает его расщепить называется «лактаза», если субстрат – сахароза, то фермент – сахараза.
Многие ферменты имеют исторически сложившиеся названия, не связанные с названиями их субстратов, например пепсин или трипсин. Из-за таких названий и трудностей с наименованием вновь открываемых ферментов, была принята единая международная классификация, которая делит их на 6 категорий в зависимости от типа катализируемых реакций. Ферменты по такой классификации обозначается буквенно-цифровым кодом: например, пепсин имеет название ЕС 3.4.23.1.
История изучения ферментов насчитывает не одно столетие. С древних времен было известно, что пища обрабатывается желудочным соком, а крахмал внутри организма превращается в сахар. В XIX в. Луи Пастер, изучая процессы брожения, заметил, что этот процесс катализируется некими веществами, находящимся в дрожжевых клетках. Он предположил, что эти реакции возможны только в живых клетках. В 1876 году ученым Э.Бухнером было доказано, что ферменты могут ускорять реакции и вне клеток, за что был удостоен Нобелевской премии. А в начале XX века был выделен первый фермент – уреаза. В нашем XXI веке изучено уже более 500 ферментов.
Для того чтобы фермент начал действовать, часто нужны особые условия: определённая температура, отсутствие солнечного света и кислорода. Для активации некоторых ферментов нужны дополнительные компоненты – кофакторы. Это вещества небелкового происхождения, которые помогают работе ферментов. Часто в качестве кофакторов выступают микроэлементы: медь, магний, цинк, калий и т.д. эти вещества не синтезируются организмом и очень важно обеспечить их достаточное поступление с пищей, чтобы ферменты могли действовать в полную силу.
Помимо полезных функций в организме ферменты активно применяются и в нашей повседневной жизни. Например, в пищевой промышленности при выпечке хлеба, пивоварении и виноделии. Энзимы востребованы в производстве бытовой химии: например, при производстве стиральных порошков и моющих средств. Но самое широкое применение ферментов – в медицине и фармакологии. Ферменты входят в состав медицинских препаратов для лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта, а также их широко их используют для медицинских исследований. Существует целая наука - энзимопатология, которая изучает взаимосвязь недостаточности или отсутствия ферментов и возникающим заболеванием.
