Асқорыту ферменттері

Ферменттер немесе энзимдер — тірі Жасушалардың барлық әрекеттеріне қатысатын, органикалық заттарды өзтеріске үшырататын, зат алмасу процесін реттейтін биологиялық катализаторлар, айырықша белоктар. Ферменттердің қатысуының нәтижесінде химиялық реакциялардың жүруіне қажет қуат шығыны азаяды. Тірі организмде жүретін барлық лроцестер ферменттердің қатысуымен атқарылады. Олардың әсерімен қорек құрамындан күрделі заттар қарапайым қосылыстарға ыдырап, соңынан олардан осы организмге тән макромолекулалар түзіледі.

Ферменттерге өте зор талғамдылық қасиет тән. Әр фермент тек белгілі бір затқа, белгілі бір байланыс түріне әсер етеді. Мысалы, мальтоза қантын ыдырататын мальтаза ферменті басқа қанттарға эсер етпейді.

Ферменттер әрекетінің негізіңде үш түрлі әсер жатады 1) жинақтау (концентрациялау әсері; 2) бағдарлау (ориентациялау) әсері; 3) көп бағытты катализ.

Ферменттер алдымен ершндіден қоректі заттар субстратының әр түрлі молекулаларын талғап алып, оларды өз беткейіне жинақтайды, қоректі қорыту процесіне дайындайды, ал ферменттер олардың химиялық өзтерістерін тездетеді.

Белоктар, майлар, көмірсулар молекулаларының құрамы ндағы ком-поненттер көбінесе ангидридтік байланыстар арқылы полимерлер түзеді. Бұл байланыстар ферменттердің әрекетімен су қосу арқылы (гидролиз) үзіледі. Соидықтан бұл процесті гидролиздік ыдырау, ал оны қамтамасыз ететін ферменттерді гидролазалар деп атаңды.

Ас қорыту жолында қоректік заттар түрлі микроорганизмдер ферменттерінің әсерімен биологиялык, өндеуден де өтеді. Ас қорыту жүйесінің айтарлықтай көлемді алдынғы бөлімдерінде (қарывда) және ішектің кеңіген соңғы бөлімдерінде (әсіресе бүйенде) алуан түрлі микроорганизмдер өздеріне қолайлы жағдай тауып (түрақты жылылық, кажетті ылғалдьгқ, сілтілік не байтарап орта, мол және үздіксіз келіп тұратын қоректік заттар), тез көбейіп өседі де, қоректі тездетіп ыдыратуға көмектеседі. Өсімдік тектес азық құрамында организмде қиын қорытылатын және ас қорыту сөлдерінде ерімейтін заттарға бай клетчатка көп мөлшерде болады. Ал ас қорытатын сөлдер құрамында оны ыдырататын ферменттер болмайды. Сондықтан клетчатка тек микроорганизмдер ферменттерінің әсерімен қорытылады. Тоқ ішекте микроорганизмдер әрекетімен белоктар шіріп, майлар тотығып, көмірсулар ашиды, организмге қажет көптеген заттар (амин қышқылдары, дәрмендәрілер т.б.) түзіледі да, бұл молекулалардың өзара әрекеттесуін тездетеді. Ферменттердің бұл әрекетін жинақтау (концентрациялау) әсері деп атайды. Қоректік заттардың ыдырау процесі дұрыс жүру үшін фермент беткейіне жинақталған субстраттар молекулаларының белгілі аудандары бірбірімен жанасуы керек, демек олар бірінебірі бағдарлануы керек. Ферменітердің осындай бағдарлау әрекетінің әсерінен қоректік заттардың ыдырау процесі мығдаған есеге шапшандайды.

Ферменттердің негізгі қасиеті олардың күрделі құрылысына байланысты. Қазіргі деректерге қарағанда фермент молекулаларында белсенді орталық деп аталатын бөлік болады. Ферменттер қоректік затқа әсер ету үшін субстрат молекулаларының пішіні осы белсенді орталықтың пішінімен үйлесуі керек. Белсенді орталық функционалдық топтан немесе жеке амин қышқылынан тұрады. Қазіргі кезде біраз ферменттердің белсенді орталығының табиғаты жақсы зерттелген. Мысалы, химотрипсин ферментінің белсенді орталығы екі бөліктен тұратын көрінеді. Оның бірінші бөлігі — сіңіру аймағы. Оған серин, гистидин, аспарагин қышқылдарының қалдықтары кіреді. Белсенді орталықтың бұл бөлігінің пішіні май тамшысы тәрізді.

Белсенді орталықтың екінші бөлігі — катализдік топ. Ол арқылы фермент субстрат молекулаларының белгілі бір орталықтарын шабуылдап, көп бағытты катализ процесін жүргізеді.

Қазіргі кездегі деректерге сәйкес фермент пен субстрат өзара әрекеттестікте болады. Субстрат әсерімен кейбір фермент өз белсенді орталығының пішінін, өзінің функционалдық тобын зор катализдік белсенділік көрсететіндей етіп бағыттайды. Өз кезегінде ферментпен қосылыса келе субстрат та белгілі дәрежеде пішінін (конфигурациясын) өзгереді. Осының нәтижесінде оның белсенді орталықтың функционалдық тобымен жанасу мүмкіндігі артады. Химиялық реакция соңында фермент — субстрат кешені ажырап, соңғы ыдырау өнімі бөлінеді де, фермент босанады. Осыдан соң босанған белсенді орталық субстраттың басқа молекуласымен байланысады. Ал ферменттік реакция қарқынына фермент пен субстрат табиғаты мен мөлшері, температура, қысым, әрекетшіл орта деңгейі, басытқының (ингибитор) болу-болмауы т.с.с. әсер етеді.

Ферменттердің қазіргі кезде қолданылып жүрген жіктеуі биохимиктердің 1961 жылы Мәскеуде өткен Халықаралық съезінде қабылданған. Бұл жіктеудің негізіне фермент жүргізетін реакцияның түрі алынған. Ал фермент аты өзі ыдырататын субстрататына -аза — деген жалғау қосудан шығарылады. Мысалы, целлюлозаға (клетчатка) әсер ететін фермент целлюлаза, мальтозаға әсер ететін фермент — мальтаза т.с.с. аталады. Осы принциппен барлық ферменттер алты топқа бөлінген. Ас қорыту ферменттері үшінші — гидролазалар тобына жатқызылған. Олар органикалық қосылыстарды су қосу арқылы ыдыратады, сондықтан мұндай реакция гидролиз деп аталады.

Гидролазалар тигізетін әсерлеріне қарай үш топқа бөлінеді. Гликолиздік ферменттер — (амилаза, декстриназа, глюкозидаза (мальтаза), галактозидаза (лактаза), фруктофуронидаза — сахараза т.б.) -гликозидтік қосылыстарға, протеолиздік ферменттер (пепсин, катепсин, реннин (химозин), трипсин, химотрипсин, эластаза, энтерокиназа, коллагеназа, карбоксипептидаза, карбоксипептидаза А, аминопептидаза т.б.) — пептидті байланыстарға, липолиздік ферменттер (липаза, фосфолипаза А, сілтілік фосфотаза т.б.) — эфирлі байланыстарға әсер етеді.

Көптеген ферменттер бұйығы (профермент) түрде бөлінеді. Олар не басқа гидролиздік ферменттердің, не электролиттердің, не жеке иондардың (кальций, магний, цинк) әсерімен белсенді түрге айналады. Әрекеттерінің мағынасына қарай ферменттер экзо- және эндоферменттер болып бөлінеді. Экзоферменттер мономерді субстраттың шеткей тізбектерінен бөлсе, эндоферменттер полимер тізбегінің ішкі байланыстарына әсер етеді. Ас қорыту ферменттерінің әсері бір-біріне тәуелді және субстрат қасиеттерімен тығыз байланысты, сондықтан олар ферменттік жүйе құрады. Ферменттік жуйе деп қоректік заттардың полимерлі молекулаларын белгілі ретпен ыдырататын ферменттер тобын атайды. Осы жүйенің құрамы ндағы бір ферменттің қызметі бүлінсе бүкіл ас қорыту процесі бұзылады.