ფერმენტები.

11

ცილები, ცხიმები და ნახშირწყლები, რომლებიც შედის საკვებ პროდუქტებში, სინამდვილეში ჩვენი ორგანიზმისთვის უცხოა, მაგ. ხორცი, ან რძე შეიცავს ისეთ ცილებს, რომლებიც არ წარმოადგენს ჩვენი ორგანიზმის ცილებს და იმისათვის, რომ ჩვენმა ორგანიზმმა ის აითვისოს, საჭიროა მათი დაშლა მცირე შემადგენელ ნაწილებამდე, ცილები ამინომჟავებამდე, ცხიმები გლიცერინამდე და ცხიმოვან მჟავებამდე, ნახშირწყლები მარტივ სახარიდებამდე. სწორედ ამით არიან დაკავებული ფერმენტები ჩვენ ორგანიზმში.

ფერმენტები ანუ ენზიმები ცილოვანი ბუნების ნაერთებია, რომლებიც სინთეზირდება ცოცხალი უჯრედების მიერ. ყველა უჯრედში არის ასზე მეტი სხვადასხვა ფერმენტი. ფერმენტების როლი უჯრედში ძალიან დიდია, მათი საშუალებით ქიმიური რეაქციები მიდის მაღალი სიჩქარით, მოცემული ორგანიზმისთვის დამახასიათებელი ტემპერატურის პირობებში.

(უჯრედებში არის მიტოქონდრიები, რომლის გარსი ორი მემბრანისგან შედგება. მის შიგნით მოთავსებულია რიბოსომები, დნმ-ის რამდენიმე მოლეკულა და რნმ. სივრცე შიგნითა მემბრანის შიგნით ამოვსებულია თხევადი ნივთიერებით — მატრიქსით. შიგნითა მემბრანასა და მატრიქსში მოთავსებულია ფერმენტები, რომლებიც ორგანულ ნივთიერებებს წვავენ. შიგა მემბრანაში ჩაშენებულია ფერმენტები, რომლის მეშვეობითაც ხდება ორგანიზმისთვის აუცილებელი ენერგიის – ატფ-ის წარმოქმნა.)

ანუ ფერმენტები, ეს არის ბიოლოგიური კატალიზატორები, ნივთიერებები, რომლებიც აჩქარებენ ქიმიურ რეაქციებს. როგორც ყველა კატალიზატორი, ისინი არ ცვლიან რეაქციის მიმართულებას და არ იხარჯება რეაქციის მიმდინარეობისას.

ფერმენტების გარეშე ყველა რეაქცია ცოცხალ ორგანიზმში წავიდოდა ძალიან ნელა და ასეთი ორგანიზმი ვერ იცოცხლებდა. ფერმენტების მოქმედების მაგალითია ტკბილი გემოს შეგრძნება პირში, როდესაც ჩვენ დიდხანს ვღეჭავთ სახამებელის შემცველ საკვებს, მაგ. ბრინჯს, ან კარტოფილს. პირში ტკბილი გემოს გაჩენა განპირობებულია ფერმენტ ამილაზას მუშაობით, რომელიც გამოიყოფა ნერწყვთან ერთად და ხლეჩს სახამებელს. სახამებელი არის პოლისახარიდი და თვითონ გემო არ აქვს, მაგრამ გახლეჩის პროდუქტებს, დაბალმოლეკულური მასის ნახშირწყლებს (მონოსახარიდებს) აქვთ ტკბილი გემო.

ფერმენტის აგებულება.

ყველა ფერმენტი გლობულარული ცილაა, მესამეული, ან მეოთხეული სტრუქტურით. სტრუქტურულად ფერმენტები, ისევე როგორც დანარჩენი ცილოვანი ბუნების ნაერთები, შესაძლებელია წარმოდგენილი იყოს მარტივი და რთული მოლეკულის სახით.
მარტივი ფერმენტი – შედგება მხოლოდ ცილისგან.
რთული ფერმენტი შედგება ცილოვანი და არაცილოვანი ნაწილისგან. ცილოვანი ნაწილი აპოფერმენტი, ხოლო დამატებითი არაცილოვანი ნაწილი კოფერმენტი. ასეთი არაცილოვანი კომპონენტის არსებობა აუცილებელია ფერმენტის აქტივობისათვის. მაგალითად, ვიტამინების უმრავლესობა კოფერმენტებს წარმოადგენენ. კოფერმენტის სახით შეიძლება წარმოდგენილი იყვნენ ვიტამინები: E, K, B ჯგუფის ვიტამინები. ფერმენტები ურთიერთმოქმედებენ ნივთიერებებთან არა მთელი მოლეკულით, არამედ ერთი ცალკეული ნაწილით, ე.წ. აქტიური ცენტრით.

ფერმენტების მოქმედების მექანიზმი.

ფერმენტი ურთიერთმოქმედებს სუბსტრატთან და წარმოქმნის ხანმოკლე სიცოცხლისუნარიან ფერმენტულ-სუბსტრატულ კომპლექსს. რეაქციის დასრულების შემდეგ ფერმენტულ-სუბსტრატული კომპლექსი იშლება ფერმენტად და პროდუქტებად. რეაქციით ფერმენტი არ იცვლება, რეაქციის დასრულების მერე ის რჩება ისეთივე, როგორიც იყო მანამდე და მზად არის სუბსტრატის ახალ მოლეკულასთან ურთიერთქმედებისთვის.

ფერმენტის თავისებურებას წარმოადგენს ის, რომ მათ შეუძლიათ ააჩქარონ მხოლოდ ერთი რეაქცია, ან მხოლოდ ერთი ტიპის რეაქციები. ეს სპეციფიურობა განპირობებულია ფერმენტის განსაკუთრებული ფორმით, რომელიც ზუსტად შეესაბამება სუბსტრატის მოლეკულის ფორმას. სუბსტრატი ერგება ფერმენტს ისე, როგორც გასაღები ერგება კლიტეს. ფერმენტის მოქმედების ასეთი შერჩევითობა პირველ რიგში დაკავშირებულია მისი აქტიური ცენტრის აგებულებასთან.

ფაქტორები, რომლებიც მოქმედებენ ფერმენტის აქტიურობაზე.

პირველ რიგში ფერმენტის აქტიურობაზე მოქმედებს ტემპერატურა. ტემპერატურის მომატებასთან ერთად ქიმიური რეაქციების სისწრაფე მატულობს, იმიტომ რომ იმატებს თავად მოლეკულების სისწრაფე და მათ უჩნდებათ მეტი შანსი შეეჯახონ ერთმანეთს. იზრდება მათ შორის რეაქციის ალბათობა. ტემპერატურა, რომელიც უზრუნველყოფს ფერმენტის ყველაზე მეტ აქტიურობას, ოპტიმალურია, ამ ტემპერატურის საზღვრებს გარეთ რეაქციის სისწრაფე მცირდება ცილების დენატურაციის გამო. როდესაც ტემპერატურა მცირდება, ქიმიური რეაქციების სიჩქარე, ფერმენტის რეაქტიულობაც მცირდება და როდესაც ტემპერატურა უახლოვდება გაყინვის წერტილს, ფერმენტები განაქტიურდება, მაგრამ არ დენატურირდება.

პროდუქტების შესანახად ხშირად იყენებენ მათი სწრაფი გაყინვის მეთოდს. ის აჩერებს მიკროორგანიზმების ზრდას და განვითარებას, ასევე განააქტიურებს მიკროორგანიზმებში მდებარე ფერმენტებს, რითაც თავიდან ვიცილებთ პროდუქტების გაფუჭებას.

ამას გარდა ფერმენტების აქტიურობა დამოკიდებულია pH გარემოზე. pH არის წყალბადის იონების კონცენტრაცია. ფერმენტები უმეტეს შემთხვევებში ნეიტრალური pH -ის დროს მუშაობენ, ანუ როცა pH დაახლოებით 7-ის ტოლია. მაგრამ არსებობენ ფერმენტები, რომლებიც მუშაობენ როგორც მჟავე, ან ძალიან მჟავე გარემოში და ასევე არსებობენ ფერმენტები, რომლებიც მუშაობენ ტუტე, ან ძალიან ტუტე გარემოში. მაგ. ერთერთი ფერმენტი, რომელიც მუშაობს ძალიან მჟავე გარემოში არის ფერმენტი პეპსინი, რომელიც იმყოფება ჩვენს კუჭში და შლის ცილებს. ვინაიდან კუჭში არის საკმაოდ მჟავე გარემო, სადღაც 1.5-2, ამიტომ ეს ფერმენტი მუშაობს ასეთ მჟავე გარემოში. ფერმენტი ლიპაზა შლის ცხიმს, მისი pH 9-ის ტოლია.

ფერმენტებზე ზემოქმედებას ახდენს აქტივატორები და ინგიბიტორები. ზოგიერთი მეტალების იონები, მაგ. მაგნიუმი, თუთია, ისინი ააქტიურებენ ფერმენტებს, ხოლო მძიმე მეტალების იონები მაგ. ვერცხლისწყალი, ტყვია, ისინი პირიქით, თრგუნავენ ფერმენტების აქტიურობას და ახდენენ ცილების დენატურაცის.

ფერმენტების კლასიფიკაცია.

ფერმენტის დასახელება შედგება იმ სუბსტრატის სახელწოდებიდან, რომელზეც მოქმედებს ეს ფერმენტი და ემატება დაბოლოება აზა. მაგ. თუ სუბსტრატი არის ლაქტოზა – რძის შაქარი, მაშინ ფერმენტი რომელიც მას გარდაქმნის არის ლაქტაზა. თუ ეს სუბსტრატი არის საქაროზა – ჩვეულებრივი შაქარი, რომელსაც ჩვენ ვჭამთ, მაშინ ფერმენტი, რომელიც მას გარდაქმნის, ანუ შლის, იქნება საქარაზა. ასევეა ცილები – პროტეინი, ფერმენტები რომლებიც მას შლიან, იწოდება პროტეინაზა.

როცა ჩვენ ვიწყებთ საკვების ღეჭვას, ნერწყვთან ერთად გამოიყოფა ფერმენტი ამილაზა, რომელიც იწყებს ნახშირწყლების დაშლას. სწორედ ამიტომ პურის ღეჭვისას ჩვენ გვიჩნდება ტკბილი გემოს შეგრძნება, თუმცა პური არ შეიცავს შაქარს. ეს ხდება იმიტომ, რომ ფერმენტ ამილაზას ზემოქმედებით სახამებელი დაიშალა მარტივ სახარიდებად.

შემდეგ გადაყლაპული საკვები ხვდება კუჭში, სადაც გამოიყოფა კუჭის წვენი – მარილმჟავა და ფერმენტი პეპსინი, რომელიც იწყებს ცილის დაშლას. ამის შემდეგ საკვები ხვდება 12 გოჯა ნაწლავში, სწორედ აქ ხდება ყველაზე მეტი რაოდენობის საჭმლის მომნელებელი ფერმენტების გამოყოფა, ეს კუჭქვეშა ჯირკვალის ფერმენტებია. ამილაზა აგრძელებს ნახშირწყლების დაშლას, პეპსინი ცილის და ლიპაზა ცხიმის დაშლას.

იმისათვის, რომ ცხიმები დაიშალოს, საჭიროა მათი მცირე წვეთებად დაშლა, ამისთვის ღვიძლი გამოყოფს ნაღველას, რომელიც ცხიმის დიდ წვეთს შლის მცირე წვეთებად, რომელთაც უკვე ფერმენტი ლიპაზა შლის გლიცერინად, ცხიმოვან მჟავებად და ამ რეაქციის შედეგად გამოიყოფა წყალი.

კუჭ-ნაწლავის ტრაქტით გადაადგილებისას ფერმენტები საკვებ ნივთიერებებთან ერთად ხვდება ნაწლავების კედლებზე, დაშლილი საკვები ნივთიერებები შეიწოვება ნაწლავების კედლების გავლით და ხვდება სისხლის ნაკადში. სისხლის ნაკადთან ერთად ისინი მოძრაობენ მთელ ორგანიზმში და ყველა ქსოვილი, ორგანო და ყველა უჯრედი იღებს აუცილებელი რაოდენობის საკვებ ნივთიერებებს.

აქედან დასკვნა: თუ ფერმენტები არ იქნება საკმარისი რაოდენობით, ზოგიერთი საკვები ნივთიერება არ დაიშლება.

მაგ. თუ კუჭის წვენში არ იქნება საკმარისი რაოდენობით პეპსინი, ეს ნიშნავს, რომ ცილა არ დაიშლება ბოლომდე და ცილის ნაწილი მოხვდება მსხვილ ნაწლავში. მსხვილ ნაწლავში ცხოვრობენ სხვადასხვა სახეობის ბაქტერიები, რომელთა დიდი ნაწილი არ ჭირდება ჩვენ ორგანიზმს და ზიანს გვაყენებს. ჩვეულებრივად ისინი ვერ იღებენ ცილას და ვერ მრავლდებიან, მაგრამ თუ ნაწლავში ხვდება ცილა, იქ მკვეთრად იცვლება მიკროფლორა, რაც იწვევს დისბაქტერიოზს.

იმ შემთხვევაში, თუ ორგანიზმში არ გამოიყოფა საკმარისი რაოდენობით ლიპაზა, ცხიმი არ იშლება, ცხიმის წვეთები ნაწლავებით გადაადგილდება ორგანიზმში და აღწევს მსხვილ ნაწლავამდე, ეს იწვევს მის დაავადებას, მსხვილი ნაწლავის კედლების გაღიზიანებას.

ხოლო თუ ორგანიზმში არ გამოიყოფა ამილაზა, რომელიც შლის ნახშირწყლებს გლუკოზად, მაშინ სახამებელი ვერ ასწრებს დაშლას, რაც მსხვილ ნაწლავში იწვევს საფუარის სოკოების ზრდის აქტივაციას – დაავადება კანდიდოზს. აი რა დაავადებებს იწვევს ფერმენტების ნაკლებობა.

ფერმენტების დანიშნულება.

ძალიან ბევრ ადამიანს დარღვეული აქვს ფერმენტების ფუნქცია, რის შედეგადაც არ ხდება საკვების სრულფასოვანი მონელება. ამ შემთხვევაში ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ მივიღოთ ან სააფთიაქო პრეპარატები, რომლებიც შეიცავენ ამ ფერმენტებს, ან მივიღოთ ის პროდუქტები, რომლებშიც შედის ფერმენტები.

ფერმენტებს უპირველეს ყოვლისა იყენებენ მედიცინაში. საჭმლის მომნელებელი ფერმენტები არის ცხოველური და მცენარეული წარმოშობის. ცხოველური წარმოშობის ფარმაკოლოგიური ფერმენტები, რომელიც მიღებულია ღორის კუჭქვეშა ჯირკვალისგან იწვევენ მიჩვევას უკუკავშირის მექანიზმის გამო. ანუ, რაც უფრო ხანგრძლივად და უფრო მეტ ფერმენტს მივიღებთ გარედან, მით ნაკლებ ფერმენტს გამოიმუშავებს ჩვენი კუჭქვეშა ჯირკვალი. მცენარეული წარმოშობის ფერმენტებს არ აქვთ ასეთი უკუკავშირი და არ იწვევს მიჩვევას. ეს ფერმენტებია ამილაზას ჯგუფიდან, რომლებიც სახამებელს შლიან, ფერმენტები პროტეაზას ჯგუფიდან, რომლებიც შლიან ცილებს და ფერმენტები, რომლებიც მიეკუთვნებიან ლიპაზას ჯგუფს, რომლებიც შლიან უშუალოდ ცხიმებს. ყველა ეს ფერმენტი შედის კომბინირებული პრეპარატების შემადგენლობაში, მაგ. ფესტალი, რომელიც გამოიყენება კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის სამკურნალოდ.

ფერმენტებს ასევე იყენებენ სისხლძარღვებში ტრომბების დასაშლელად, დაჩირქებული ჭრილობების სამკურნალოდ, ონკოლოგიური დაავადებებისას. ფერმენტებს იყენებენ კვების წარმოებაშიც. აქ იყენებენ ფერმენტებს, რომლებიც შლიან სახამებელს – ამილაზას (პურის, ღვინის, ლუდის წარმოებისას), ასევე ცილის დამშლელ ფერმენტ პროტეინაზას (ხორცის და ფაფების წარმოებაში) და ლიპაზას (ყველის წარმოებაში), რომლებიც ცხიმებს შლიან.

ფერმენტებს ასევე იყენებენ კოსმეტიკაში, სარეცხ საშუალებებში.

თეორიული ცოდნის გაღრმავებისთვის ჩემი სხვა პოსტები შეგიძლია ნახო http://tidani.ge/?cat=608

თუ მოგეწონა ეს პოსტი, გააზიარე და არ დაგავიწყდეს ჩემი ფეისბუქის გვერდის “ფიტნეს-ინსტრუქტორის რჩევები” – ის დალაიქება.

Facebook Comments