Ферменты и их роль в организме человека

Вспомните
1. Каковы оптимальные условия пищеварения в ротовой полости, желудке и кишечнике?
2. Какие ферменты вам известны и какова их роль в организме человека?

Одновременно в организме человека происходят миллионы различных химических взаимодействий. Все эти реакции протекают при температуре, близкой к 37 °C, и малых колебаниях кислотности. В таких условиях химические реакции должны были бы длиться очень долго, а многие из них вообще не должны были бы происходить. Однако в организме все реакции обмена веществ протекают быстро, и многие из них длятся миллионные доли секунды . Это происходит благодаря участию в реакциях обмена веществ ферментов.

Ферменты - это специальные белковые молекулы, ускоряющие протекание химических реакций в организме. Ферменты также называют биологическими катализаторами. В организме человека выявлено не менее 1000 ферментов, каждый из которых избирательно катализирует какую-то реакцию обмена веществ. Например, фермент каталаза способствует превращению образующегося в клетках и очень для них ядовитого пероксида водорода в воду и кислород. Сам фермент в реакциях не участвует, но он способен мгновенно запускать химический процесс с очень малыми затратами энергии. При этом одной молекулы каталазы достаточно, чтобы за 1 с утилизировать 10 тыс. молекул токсичной перекиси.

Механизмы работы ферментов. Ферментативную активность обычно определяет небольшая часть белковой молекулы фермента, называемая активным центром. Иногда в состав активных центров, помимо аминокислот, входят ионы металлов, витамины и другие соединения небелкавой природы, которые называют коферментами. Активный центр фермента должен иметь такую структуру, которая даст ему возможность на мгновение связаться с молекулой строго определённого вещества субстратом данного фермента (рис. 54). Например, активный центр лизоцима, содержащегося в слюне и слезах, точно соответствует участку одного из сахаридов оболочки некоторых бактерий. Разлагая этот сахарид, лизоцим убивает и бактерии, не давая им проникнуть в организм человека.

Механизм работы фермента
Рис. 54. Механизм работы фермента
Роль ферментов в организме человека. Ферменты за счёт своей каталитической активности очень важны для нормальной работы систем нашего организма. Поэтому отсутствие или нарушение активности какого-либо фермента может привести к заболеваниям, а иногда и к гибели.

Ферменты необходимы для синтеза белков, переваривания и усвоения питательных веществ, реакций энергетического обмена, мышечного сокращения, нервно-психической деятельности, размножения, процессов выведения веществ из организма и т. д.

Для диагностики многих заболеваний человека применяют определение активности ферментов в крови, моче, спинномозговой жидкости и других структурах. Например, анализируя ферменты в плазме крови, можно выявить вирусный гепатит, ранние стадии инфаркта миокарда, заболевания почек и др.

Температура и обмен веществ. Скорость многочисленных биохимических процессов в живых организмах зависит от температуры, при которой они протекают. Рыбы, например, имеют такую же температуру тела, как и окружающая их водная среда, поэтому интенсивность процессов у них напрямую зависит от температуры окружающей их воды. Птицы и млекопитающие, к которым относится и человек, имеют постоянную температуру тела. Поэтому скорость реакций обмена у этих организмов не зависит от колебаний температуры окружающей среды. Сохранение постоянной температуры тела является важнейшим проявлением гомеостаза в организме человека.

  1. Что такое ферменты? Приведите примеры известных вам ферментов.
  2. Каков механизм работы ферментов?
  3. Раскройте роль ферментов в организме человека. Приведите примеры.

Подумайте!
Чем опасно для человека в период болезни значительное повышение температуры тела (выше 40 °С)?