Әож 373. 1013. 54 Ферменттердің тіршілік әрекеттерін реттеудегі рөлі және практикалық маңызы

Мақалада ағзаның барлық жасушасында бір мезгілде белгілі ретпен және өзара үйлесімді де алуан түрлі химиялық реакциялар жүріп жататындығы қарастырылған. Ал ферменттер осы реакцияларды миллиондаған есе жылдамдатады. Тіршіліктің мағынасы да осында. Егер ферменттер катыспаса, ағзадағы химиялық реакциялар өте баяу да тәртіпсіз жүрер еді. Мұндай жағдайда тіршіліктің өзі де болмайды. Сондықтан да ферменттер барлық тіршілік процестерінің негізі болып табылады. Ал ферменттер әсерінің қандай болмасын бұзылуы әртүрлі жайсыз құбылыстарға душар етеді. Ферменттер деп ағзада жүретін алуан түрлі биохимиялық процестерге катализатор ретінде әсер ететін белоктік табиғаты бар қосылыстарды айтады. Организмде тіршілік процестерінің бірқалыпты жүрісі ферменттер әсеріне байланысты болғандықтан ферменттік реакциялардағы қандай болмасын жайсыз өзгеріс әртүрлі патологияға, дертті өзгеріске әкеліп соғады. Фермент деген атау ғалымдарға көптеген жылдардан бері белгілі болса да, оның табиғи қасиеті соңғы жылдары ғана анықтала бастады және олардың практикалық маңызы да өте зор екені зерттелуде.

Ферменттер деп ағзада жүретін алуан түрлі биохимиялық процестерге катализатор ретінде әсер ететін белоктық табиғаты бар қосылыстарды айтады. Әдетте химиялық реакциялардың жүру жылдамдығын шапшаңдататын заттарды катализаторлар деп атайтыны белгілі. Ферменттер - өсімдіктер мен жануарлар және микроорганизмдер клеткаларынан бөлінетін белок тектес, ағзадаға биохимиялық реакцияларды сан мың есе шапшаңдататын қабілеті бар зат. Ферменттердің қатысуынсыз қоректік заттардың ағзада сіңуі мүмкін емес өйткені, олар тірі ағзада өтетін зат алмасу процесіне тікелей ат салысады. Ферменттер жасушаларда синтезделіп, биохимиялық реакцияларға қа­тысатын ақуыздық табиғаттағы биокатализатор болып табылады.

Фермент немесе энзим (лат. fermentum – ашу; грек. en – ішінде, zim – ашытқы; 19 ғ. Ван Гельмонт ұсынған) алғашқыда ашыту үдерістерін­де анықталған зат. Энзимология, ферментология – ферменттерді зерттейтін ғылым саласы. Ол басқа ғылымдармен: биология, генетика, фармакология, химиямен тығыз байланысты. Ферменттердің қызметі туралы алғашқы ғылыми еңбекті Кирхгофф (1814 ж) жариялады. Кейін ашу үдерісі ашытқы клеткаларында ғана өтеді деген ұйғарым жасаған Л. Пастерге (1871), Либих фермент­тер клеткалардың өмір сүруіндегі пайда болған өнім, ол клеткада да, олардан бөлек те қызмет атқарады деген қарсы пікір білдірді. Либихтің ғылыми көзқарасы М.Манассейна (1871), Бухнер (1897) зерттеулерінде эксперимент жүзінде дәлелденді. Клеткаларда синтезделген ферменттер өзіне тән арнайы қызметтер­ін организмнің барлық мүшелерінде атқарады. Ферменттік қасиет, негізінен глобулалық құрылымдағы ақуыздарға тән екені белгілі. Бірақ, қазіргі кезде кей­бір фибриллалық ақуыздар да (актин, миозин) катализдік белсенділік көрсететіні анықталды. Ферменттер өз әсерін өте аз мөлшерде катализаторға ұқсас жүргізеді. Фермент өзінің әсер етуші заты – субстратпен (S) ферменттік реакция жүргенде фермент-субстраттық кешен (аралық зат) түзеді. Бұл кешеннің қызметі өте күрделі, ол субстрат пен фермент молекулалары конформациясы мен энергиясын және химиялық байланыстарын өзгертеді. Фермент өздігінен жаңа ре­ак­ция жүргізбейді.

Ферменттер тірі клеткада ғана емес сонымен бірге клеткадан тыс ортадада өз күшін жоймай реакцияны тездетеді. Ферменттер жай және күрделі белоктарға жатады. Ферментті препараттарды өнеркәсіптік жолмен өндірудің түрлі жолдары бар. Көп жағдайда арнаулы қоректік ортада өсірілген микроорганизмдерден өндіреді. Сол секілді ферменттерді алдын – ала аздап өсірілген арпа, тары, соя дәндерінің сығындысынан да алады. Ал жануарлар тектес пепсин, трипсин, мәйек ферменттерін қарын сөлінен немесе олардың тиісті ұлпаларын түрлі жолдармен өңдеу арқылы алады.

Ферменттердің қандай касиеттері бар? Енді соған тоқталайық. Оның ең бірінші қасиеті химиялық реакцияны өте шапшандатып, тездетіп жібереді. Мұны қарапайым мысалмен былай түсіндіруге болады. Айталық, химиктер кез келген реакцияны тездету үшін катализаторды қолданады. Катализатор өте аз мөлшерде пайдаланылса, ферментті болар-болмас қолданып-ақ реакцияны өте тез жүргізуге жетеміз. Мысалы катализатор әсерінен кез-келген химиялық реакциялар бір секундтай уақыт аралығында өтсе, ал ферментті қатыстырғанда, бір секундтың оннан бір бөлігіндей-ақ уақыт кетеді екен. Реакция қаншалықты шапшаң жүрсе бізге қажетті заттардың көп өндірілетініне ешқандай күмән жоқ. Турасын айтқанда бұл өте маңызды нәрсе. Фермент - катализатордың осынау қасиеті тірі ағзалардың өмір сүруінде де үлкен рөл атқарады. Өйткені, осыншалықты тездеткіш қосылыс болмаса адамның денесінде болып жататын өте қажетті сан алуан реакция аз уақытта іске аса қоймас еді. Осыдан миллиард жыл бұрын біздің планетамызда алғашқы тіршілік басталған сәттерде белгілі белоктар органикалық қосылыстар жасай бастаған болу керек. Бірақ, сол белоктар, алғашкы ферменттер пайда болып, оларды химиялық реакцияларға түсіріп, химиялық қосылыстар жасап, зат алмастыратын жағдайға жеткізгенше тірі жәндікке айналған жоқ.

Ферменттердің тағы бір мынандай қызық қасиеті бар. Химиялық реакциялар кейде керісінше де жүреді кез-келген зат жойылса, оның құрамындағы заттар бұрынғыдай бөлініп, қосылғанға дейінгі қалпына келеді. Ал, ферменттер осының екеуіне де қатысып, екеуін де тездете алады. Ферменттердің бұл қасиеті клеткалар мен ұлпалардың ішінде болатын өзгерістердің механизмін білуге мүмкіндік береді.

Көптеген ферменттер витаминге жатады немесе витаминдер туындысы болып табылады. Коферменттерге активтік тобы бар витаминдер — тиаминпирофосфат (В, витаминнің туындысы), никотинамидті коферменттер (РР витамині бар) жатады. В₂, В₆, В₁₂ витаминдері және басқа да витаминдер кіреді. Сондыктан да витаминнің жеткіліксіз болуы коферменттердің синтезін бұзады, соның салдарынан тиісті ферменттердің түзілуі тежеледі. Осыдан кейін зат алмасу бұзылады және адам мен жануарлар ағзалары бірқалыпты тіршілік ете алмайды. Витаминдік емес коферменттер де бар, мысалы, металлпорфириндер (цитохромдағы гемдер), нуклеотидтер (УДФ - глюкоза), пептидтер (глутатион), т.б. осындай коферменттер. Мұндай коферменттер зат алмасудың аралық өнімдерінен түзіледі және әрқашан да ағзада болады.

Фермент активтілігі ортадағы әр түрлі химиялық затгардың болуына байланысты. Ондай заттардың кейбіреуі фермент активтілігін арттырады, мұндай қосылыстар активаторлар деп аталады. Ал екінші бір заттар фермент әрекетін керісінше, баяулатады, тіпті оны тежейді. Мұндай заттар ингибиторлар (тежегіштер) деп аталады. Активаторлар ферменттік реакцияларды тездетеді. Мысалы, қарын сөлінде тұз қышқылы пепсинді активтендіреді, сөйтіп белок гидролизі тездейді. Ұлпаларда кездесетін кейбір ферменттерді (оксидоредуктазаларды, катепсиндерді) құрамында бос сульфгидрильдік топтар бар қосылыстар (глутатион, цистеин) активтендіреді. Ингибиторлар ферменттік реакцияларды біршама немесе мүлде тежейді. Мысалы, инсектицидтер холинэстераза ферментінің әсерін тежейді, ол ферменттің активті орталығымен байланысады да, жүйке жүйесін тырыстырып істен шығарады, парализдейді. Бір ферментке активатор ретінде әсер ететін, ал екіншісі ферментке ингибитор ретінде әсер ететін заттар да бар. Мысалы, тыныс алу жүйесінде цианидтер цитохромоксидаза ферментінің әрекетін түгелдей тыяды, ал папаин, каталаза ферменттерінін активтілігін айтарлықтай арттырады.

Фермент ингибиторларының медицинада, фармакологияда, малдәрігерлікте, ауыл шаруашылығында маңызы зор. Бірқатар дәрілердің, антибиотиктердің емдік әсері ферменттік процестерді тежеумен байланысты. Көптеген пестицидтер насекомдарды және басқа да зиянды организмдерді құртады, өйткені олар жүйке жүйесінін ферменттеріне әсер етеді.

Ферменттер әсерінің бәсекелес және бәсекелес емес тежеушісін ажыратып бөледі. Бәсекелес тежеуші өзінің құрылымы бойынша субстратқа ұқсайды, ол сондықтан да ферментті "алдай алады", оның активті орталығымен байланыс жасайды да, ферменттін, әсерін шектеп тастайды. Тежеуші әрекеттің қайтымдысы да болады, яғни сульфамид концентрациясы өте төмен болған кезде оны парааминобензой қышқылы активті орталықтан ығыстырып шығарады. Сондықтан да ауруды емдеген кезде ағзада белгілі мөлшерде сульфамид болуы керек. Фолаттық кофермент синтезі бәсекелесті тежеуге белгілі бір микроорганизмдердің дамып жетілуіне кедергі жасайды. Атап айтқанда, сульфамид препараттарының осы қасиеті олардың бактерияны жоюына негіз болады.

Организмде тіршілік процестерінің бірқалыпты жүрісі ферменттер әсеріне байланысты. Ферменттік реакциялардағы қандай болмасын жайсыз өзгеріс әртүрлі патологияға, дертті өзгеріске әкеліп соғады. Клеткалардағы немесе биологиялык, сұйықтықтағы (мысалы, қан плазмасындағы) белгілі бір ферменттің активтілігін аныктау арқылы әртүрлі мүшелерде және ұлпаларда болып жатқан өзгеріс жөнінде тұжырым жасауға болады. Мұндай фермент активтілігіне қатысты зерттеулер адамның және жануарлардың ауруы жағдайын, оның диагностикасын бақылау үшін қажет. Жүрек ауруға шалдыққан кезде, әдетте, қан плазмасында креатинкиназа, лактатдегидрогеназа және аспартатаминотрансфераза сияқты ферменттердің активтілігі артады.

Ферменттер тірі клеткада ғана емес, сонымен бірге клеткадан тыс ортада да өз күшін жоймай реакцияны тездетеді. Мұның үлкен практикалық маңызы бар. Олардың әрқайсысы заттардың белгілі бір түріне ғана әсер ете алады. Ферменттік реакциялар бір-бірімен ұштасып, өзара байланысып жатады. Кейде топтасып қызмет атқарады. Ферменттерді әртүрлі өнеркәсіптерде пайдаланады. Әсіресе тамақ өнеркәсібінде қолдану өнімдердің сапасын, дәмін және басқа да пайдалы қасиетін жақсартады, өндірістік процестерді шапшаңдатады. Бірқатар ферменттер тамақ өнеркәсібінде және женіл өнеркәсіпте қолданылады. Қажет болған жағдайда етті протеолиттік ферменттермен (көбінесе папаинмен) өндейді, оның нәтижесінде ет жұмсарады да дәмді бола түседі. Былғары өндірісінде ферменттер тері өңдеу үшін және былғары шикізатын жұмсарту үшін қолданылады. Химозин ірімшік өндіру үшін баяғыдан бері қолданылып келеді. Крахмалды гидролиздейтін амилаза (зеңнен алынған) ұннан жоғары сортты нан-тоқаш пісіру кезінде қамырдың ашуын тездетеді. Киімге түскен "белокты" дақтарды кетіру үшін протеолиттік фермент препараттарын жуғыш ұнтақ сабынға қосады. Зең ферменттерінің көмегімен мұнайдан жануарларға арналған белок алады. Кейбір ферменттер активтілігі деңгейін анықтаудың жануарлар мен өсімдіктер селекциясында маңызы бар. Мысалы, етті-жүнді дегерес тұқымды малдың элита класына жататын салмағы үлкен және жүнді көп беретін еркек койларда аспартатаминотрансфераза, аланинаминотрансфераза сияқты ферменттердің активтілігі де басым екені анықталды. Бұның, малды ерте сұрыптауда тәжірибелік маңызы зор болып отыр. Былғары өндірісінде протеолиттік ферменттер тері өңдеу үшін және былғары шикізатын жұмсарту үшін қолданылады.

Ферменттерді биологиялық катализатор ретінде қолдану болашағы зор техникалық прогрестің жаңа кезеңі десек те болады. Сондықтан да үкіметтің шешімдерінде тағамдық, мал азықтық және шипалық (антибиотиктер) заттарды өндіруде биохимиялық әдістерді, соның ішінде ферменттерді кеңінен қолдану қажет екендігі айтылған. Егер алғашында ферменттер қоректік заттарды ыдыратуға себепші болса, кейіннен сол ыдыраған жай қосылыстардан ағзадағы ұлпалар мен клеткалардың құралуын қамтамасыз етеді. Сонымен тіршілік- өмір , яғни Ф. Энгельс айтқандай, зат алмасудың біртұтас екі құрамды бөлігі ассимиляция және диссимиляция осы ферменттердің көмегімен ғана жүзеге асады. Ферменттерді халық байлығы деуге болады. Ферменттерді халық шаруашылығында қолдану орасан зор экономикалық пайда келтіреді. Өнімнің өзіндік құнын кемітіп, сапасын жақсарту, жұмысшылардың еңбегін жеңілдету, еңбек өнімділігін арттыру жөніндегі тиімділігі ұшан -теңіз.

1. 
   Биохимия Ж.Ж.Жатқанбаев, Алматы 2008 ж
   
2. 
   Вирусология, иммунология, генетика, молекулалық биология. Орысша-қазақша сөздік. – Алматы, «Ана тілі» баспасы, 1993 жыл. ISBN 5-630-0283-X
   
3. 
   Жануарлар биохимиясы Қ.Қ. Қайырханов, Алматы: Ана тілі, 1993 ж.
   
4. 
   Биохимия практикумы Қ.Канал, Астана 2003 ж.
   
5. 
   Фершт Э. Структура и механизм действия ферментов. М., 1980
   
6. 
   Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека, т. 1. М., 1993
   

В статье рассматривается химические реакций происходящие в определенном времени и в определенном порядке в клетках живого организма . Ферменты присутствуют во всех живых клетках и способствуют превращению одних веществ в другие. Ферменты выступают в роли катализаторов практически во всех биохимических реакциях, протекающих в живых организмах. Вещества, оказывающие подобное действие, существуют и в неживой природе и называются катализаторами. Все живые клетки содержат очень большой набор ферментов, от каталитической активности которых зависит функционирование клеток. Практически каждая из множества разнообразных реакций, протекающих в клетке, требует участия специфического фермента, при изменении ферментных реакций приводят к патологий. Если для ученых фермент был известен давно, применение ферментов и практическое значение только начали изучать в последние годы .

In the article examined chemical reactions what be going on in set time and in the certain order in the cages of living organism . Enzymes are in all living cages and assist converting of one substances into other. Enzymes play role of catalysts practically in all biochemical reactions aleak in living organisms . Substances rendering a like action exist and in the lifeless wild and named catalysts. All living cages contain the very large set of enzymes, from catalytic activity