Роль ферментов в пищеварении кратко

Обновлено: 04.07.2024

Ферменты в организме человека — это активные вещества с белковой природой, которые вырабатываются различными отделами человеческого организма (к примеру, частями пищеварительного тракта).

Ферменты человека отличаются общим принципом и механизмом действия. Осуществляется взаимодействие фермента с субстратом, при этом не целой молекулой, а отдельным активным центром. В результате происходит образования фермента — субстратного комплекса. По окончании реакции этот комплекс достаточно быстро распадается.

Сам фермент остается прежним и имеет возможность взаимодействия с новой молекулой.

Что такое субстрат?

Субстрат — часть молекулы, с которой и взаимодействует фермент.

Благодаря ферментам обеспечивается процесс переваривания пищи и стимулирование усвоения. Эти белковые молекулы оказывают влияние на такие группы веществ как:

белки и пептиды;
моно- и полисахариды;
нуклеотиды, жиры и липиды.

Активность ферментов пищеварения зависит от некоторых факторов. Самый главный из них — температура.

Если температура повышается, то заметно возрастает скорость химической реакции. Повышение скорости молекул приводит к повышению возможности их столкновения.

Также увеличивается и шанс на то, что между ними произойдет реакция.

Повышающую активность фермента температуру называют оптимальной.

Скорость реакции заметно снижается и наблюдается процесс денатурации белка в случае, если температура реакции выходит за пределы оптимального диапазона. Если температура снижается, то и скорость реакции падает: причина — в инактивации фермента.

К слову, сейчас довольно популярна технология быстрого замораживания — она дает возможность долго хранить продукты. Быстрое замораживание прекращает рост и развитие микроорганизмов, инактивирует находящиеся внутри микроорганизмов ферменты и препятствует тому, что продукты питания будут разлагаться.

Особенности пищеварительных ферментов

Основным пищеварительным ферментом является пепсин. Его выработка происходит в желудке. Пепсин оказывает воздействие на различные белковые молекулы, входящие в состав пищи и разлагающие их на вещества попроще — аминокислоты. Также пепсин является основным ферментом желудка или основным ферментом пищеварения.

Такие ферменты как трипсин и химотрипсин — это вещества, входящие в группу панкреатических. Они вырабатываются поджелудочной железой и поступают в двенадцатиперстный отдел кишечника. В этом отделе желудочно-кишечного тракта осуществляется взаимодействие ферментов на белковые молекулы.

Трипсин является ферментом группы панкреатических энзимов, благодаря которому происходит расщепление белковых молекул.

Также важным пищеварительным ферментом является амилаза: она разлагает углеводы или сахара. Амилаза вырабатывается в ротовой полости и тонком кишечнике. К особенностям амилазы можно отнести способность разлагать такое сложное вещество как крахмал. Как результат такой реакции — образование мальтозы или небольшого размера углевода.

Мальтаза имеет способность воздействовать на углеводы. Формирование этого фермента происходит на специфическом субстрате — мальтозе. Отмечается воздействие белка на сахарозу, после которого она распадается на глюкозу и галактозу. Организм отлично усваивает оба этих вещества.

Внутри человеческого организма также происходит образование таких ферментов как нуклеазы. Их особенность заключается в возможности воздействия на ДНК и РНК, которые содержатся в пище. В результате такого воздействия происходит быстрый распад веществ на нуклеотиды — элементарные составляющие.

На нуклеиновые кислоты воздействуют, в том числе, такие ферменты как нуклеотидазы.

Нарушения выработки пищеварительных ферментов и их последствия

Нехватка выработки пищеварительных ферментов — большая проблема для человека. Такой дисбаланс приводит к тому, что реализация всех физиологических процессов нарушается. Несмотря на скептическое отношения, такие нарушения нуждаются в серьезном медицинском вмешательстве.

При снижении в человеческом организме количества энзимов, пища не переваривается нормально во всех отделах желудочно-кишечного тракта. В результате нарушения проблем пищеварения нарушается процесс всасывания.

Если ферменты отсутствуют, то различные питательные вещества перестают нести какую-либо пользу организму, в чем и заключается их функция. Организм сталкивается с недостатком жиров и углеводов. У него отсутствует возможность активно действовать.

Недостаток питательных веществ — одна из причин возникновения воспалительных процессов в желудке и кишечнике. Нарушается и характер питания: возникают заболевания поджелудочной железы, печени, дисбаланс обмена веществ.

Как понять, что выработка пищеварительных ферментов нарушена? Вот характерные симптомы:

тяжесть и боль в желудке;
вздутие живота;
рвота;
изменение характера стула;
чувство бурления в животе;
диарея;
изжога и отрыжка.

Но не только недостаток ферментов сказывается на организме. Жизненно важные функции организма также нарушаются при избытке ферментов. Для определения количества ферментам проводятся специальные анализы деятельности пищеварительной системы.

Пример избытка ферментов — панкреатит или воспаление поджелудочной железы. Это заболевание характеризуется тем, что в стенках органов отмечается хроническое воспаление. Наиболее частые признаки — сильная головная боль, нарушение характера стула, обострение имеющихся хронических заболеваний.

Чтобы предупредить развитие панкреатита, проводят биохимический анализ процессов метаболизма, исследуют желудочный и поджелудочный сок.

При лечении онкологических заболеваний повсеместно используется энзимотерапия и ферментотерапия.

Главный принцип терапии ферментативных нарушений — изменение характера выработки пищеварительных ферментов. Определенные меры в ходе лечения конкретного отклонения применяются только после комплексного обследования. В некоторых случаях показана специализированная фермент замещающая терапия.

Рис. 1 — Брожение с использованием дрожжей – типичный пример ферментативной реакции

Человечество давно пользуется полезными свойствами этих ферментов. Например, уже много веков из молока с помощью сычужного фермента делают сыр.

Ферменты отличаются от катализаторов тем, что действуют в живом организме, тогда как катализаторы – в неживой природе. Отрасль биохимии, которая изучает эти важнейшие для жизни вещества, называется энзимологией.

Общие свойства ферментов

Ферменты представляют собой молекулы белковой природы, которые взаимодействуют с различными веществами, ускоряя их химическое превращение по определенному пути. При этом они не расходуются. В каждом ферменте есть активный центр, присоединяющийся к субстрату, и каталитический участок, запускающий ту или иную химическую реакцию. Эти вещества ускоряют протекающие в организме биохимические реакции без повышения температуры.

Основные свойства ферментов:

специфичность: способность фермента действовать только на специфический субстрат, например, липазы – на жиры;
каталитическая эффективность: способность ферментативных белков ускорять биологические реакции в сотни и тысячи раз;
способность к регуляции: в каждой клетке выработка и активность ферментов определяется своеобразной цепью превращений, влияющей на способность этих белков вновь синтезироваться.

Классификация

В зависимости от роли в химических реакциях, различаются такие классы ферментов:

Классы

Особенности

Катализируют окисление своих субстратов, перенося электроны или атомы водорода

Участвуют в переносе химических групп из одного вещества в другое

Расщепляют крупные молекулы на более мелкие, добавляя к ним молекулы воды

Катализируют расщепление молекулярных связей без процесса гидролиза

Активируют перестановку атомов в молекуле

Образуют связи с атомами углерода, используя энергию АТФ.

В живом организме все ферменты делятся на внутри- и внеклеточные. К внутриклеточным относятся, например, ферменты печени, участвующие в реакциях обезвреживания различных веществ, поступающих с кровью. Они обнаруживаются в крови при повреждении органа, что помогает в диагностике его заболеваний.

Внутриклеточные ферменты, которые являются маркерами повреждения внутренних органов:

печень – аланинаминотрансефраза, аспартатаминотрансфераза, гамма-глютамилтранспептидаза, сорбитдегидрогеназа;
почки – щелочная фосфатаза;
предстательная железа – кислая фосфатаза;
сердечная мышца – лактатдегидрогеназа

Внеклеточные ферменты выделяются железами во внешнюю среду. Основные из них секретируются клетками слюнных желез, желудочной стенки, поджелудочной железы, кишечника и активно участвуют в пищеварении.

Пищеварительные ферменты

Пищеварительные ферменты – это белки, которые ускоряют расщепление крупных молекул, входящих в состав пищи. Они разделяют такие молекулы на более мелкие фрагменты, которые легче усваиваются клетками. Основные типы пищеварительных ферментов – протеазы, липазы, амилазы.

При ферментативном расщеплении питательных веществ выделяется энергия, которая расходуется для процессов обмена веществ и жизнедеятельности. Без участия ферментов, подобные процессы происходили бы слишком медленно, не обеспечивая организм достаточным энергетическим запасом.

Кроме того, участие ферментов в процессе пищеварения обеспечивает распад питательных веществ до молекул, способных проходить через клетки кишечной стенки и поступать в кровь.

Амилаза

Амилаза вырабатывается слюнными железами. Она действует на крахмал пищи, состоящий из длинной цепи молекул глюкозы. В результате действия этого фермента образуются участки, состоящие из двух соединенных молекул глюкозы, то есть фруктоза, и другие короткоцепочечные углеводы. В дальнейшем они метаболизируются до глюкозы в кишечнике и оттуда всасываются в кровь.

Слюнные железы расщепляют только часть крахмала. Амилаза слюны активна в течение короткого времени, пока пища прожевывается. После попадания в желудок фермент инактивируется его кислым содержимым. Большая часть крахмала расщепляется уже в 12-перстной кишке под действием панкреатической амилазы, вырабатываемой поджелудочной железой.

Рис. 2 — Амилаза начинает расщепление крахмала

Короткие углеводы, образовавшиеся под действием панкреатической амилазы, попадают в тонкий кишечник. Здесь с помощью мальтазы, лактазы, сахаразы, декстриназы они расщепляются до молекул глюкозы. Нерасщепляющаяся ферментами клетчатка выводится из кишечника с каловыми массами.

Протеазы

Белки или протеины - существенная часть человеческого рациона. Для их расщепления необходимы ферменты – протеазы. Они различаются по месту синтеза, субстратам и другим характеристикам. Некоторые из них активны в желудке, например, пепсин. Другие вырабатываются поджелудочной железой и активны в просвете кишечника. В самой железе выделяется неактивный предшественник фермента – химотрипсиноген, который начинает действовать только после смешивания с кислым пищевым содержимым, превращаясь в химотрипсин. Такой механизм помогает избежать самоповреждения протеазами клеток поджелудочной железы.

Рис. 3 — Ферментативное расщепление белков

Протеазы расщепляют пищевые белки на более мелкие фрагменты – полипептиды. Ферменты – пептидазы разрушают их до аминокислот, которые усваиваются в кишечнике.

Липазы

Пищевые жиры разрушаются ферментами-липазами, которые также вырабатываются поджелудочной железой. Они расщепляют молекулы жира на жирные кислоты и глицерин. Такая реакция требует наличия в просвете 12-перстной кишки желчи, образующейся в печени.

Рис. 4 — Ферментативный гидролиз жиров

Для многих людей с нарушением пищеварения, прежде всего с заболеваниями поджелудочной железы, назначение ферментов обеспечивает функциональную поддержку органа и ускоряет процессы выздоровления. После купирования приступа панкреатита или другой острой ситуации прием ферментов можно прекратить, так как организм самостоятельно восстанавливает их секрецию.

Длительный прием ферментативных препаратов необходим лишь при тяжелой внешнесекреторной недостаточности поджелудочной железы.

Показания для использования этого лекарства:

хронический панкреатит, муковисцидоз и другие причины недостаточной секреции ферментов поджелудочной железы;
воспалительные заболевания печени, желудка, кишечника, особенно после операций на них, для более быстрого восстановления пищеварительной системы;
погрешности в питании;
нарушение функции жевания, например, при стоматологических заболеваниях или малоподвижности пациента.

Прием пищеварительных ферментов с заместительной целью помогает избежать вздутия живота, жидкого стула, болей в животе. Кроме того, при тяжелых хронических заболеваниях поджелудочной железы Микразим полностью принимает на себя функцию по расщеплению питательных веществ. Поэтому они могут беспрепятственно усваиваться в кишечнике. Это особенно важно для детей, страдающих муковисцидозом.

Важно: перед применением ознакомьтесь с инструкцией или проконсультируйтесь с лечащим врачом.

Процесс пищеварения у человека многоэтапен и начинается уже с того момента, когда мы ощущаем ароматный запах еды или видим аппетитное блюдо. В ответ выделяются пищеварительные соки, содержащие особые вещества белковой природы — ферменты 1 . Ферменты участвуют в пищеварении непосредственным образом, без них получить и усвоить питательные вещества из привычных нам продуктов питания было бы невозможно 1 . Давайте узнаем, что такое ферменты, откуда они берутся и какова их роль в пищеварении.

Что такое ферменты и для чего они нужны

Человек употребляет в пищу разнообразные продукты: хлеб, молоко, мясо, масло, овощи, фрукты. Они состоят из питательных веществ, необходимых организму (белков, жиров, углеводов). Эти вещества — крупные молекулы, состоящие из более мелких фрагментов. Усвоение белков, жиров и углеводов происходит после их расщепления в процессе пищеварения 1 .

Белки расщепляются до аминокислот, жиры — до моноглицеридов и жирных кислот, углеводы — до моносахаридов (в основном, глюкозы) 1 . Этот процесс происходит благодаря ферментам — молекулам белковой природы 2 , которые ускоряют расщепление питательных веществ, содержатся в пищеварительных соках человека и участвуют в пищеварении 3 .

Как организм получает ферменты

Функции всех органов, которые участвуют в пищеварении, взаимосвязаны. Ключевое значение для производства пищеварительных соков и самого процесса пищеварения имеют поджелудочная железа, печень, желчный пузырь и желчевыводящая система. Все основные пути пищеварительного механизма объединяются в двенадцатиперстной кишке 1 . Ферменты для расщепления белков, жиров и углеводов в полость 12-перстной кишки выделяет поджелудочная железа. Расщепление белков осуществляет протеаза, углеводов — амилаза, жиров — липаза поджелудочной железы при участии желчи, вырабатываемой печенью 1, 4 .

Двенадцатиперстная кишка в пищеварительном процессе играет исключительную роль, являясь центральным узлом, регулирующим секреторную и моторно-эвакуаторную деятельность всего желудочно-кишечного тракта. Здесь выделяются кишечные гормоны (секретин, холецистокинин), которые запускают выработку ферментов в поджелудочной железе и сокращение желчного пузыря с последующим выбросом желчи в двенадцатиперстную кишку 4 .

Содержимое желудка, попадая в 12-перстную кишку, механически и химически раздражает её железы. В ответ на это выделяется кишечный сок, который содержит слизь, кишечные гормоны, а также ферменты и другие соединения, которые производят печень и поджелудочная железа 4 . Весь процесс пищеварения на кишечном этапе обычно занимает около 6 часов 4 .

Ферменты (энзимы) — это белковые вещества, играющие очень важную роль в различных биохимических процессах в организме. Они необходимы для переваривания пищевых продуктов, стимуляции деятельности головного мозга, процессов энергообеспечения клеток, восстановления органов и тканей. Наиболее важной функцией ферментов является ускорение и запуск биохимических реакций в организме, многие, если не большинство, из которых, идут только в присутствии соответствующих энзимов. Функция каждого из ферментов уникальна, т.е. каждый фермент активизирует только один биохимический процесс. В связи с этим в организме существует огромное количество энзимов.

В зависимости от того, какие виды реакций организма катализируют ферменты, они выполняют различные функции. Чаще всего их подразделяют на две основные группы: пищеварительные и метаболические.

Пищеварительные ферменты выделяются в желудочно-кишечном тракте, разрушают питательные вещества, способствуя их абсорбции в системный кровоток. Различают три основные категории таких ферментов: амилаза, протеазы, липаза. Амилаза расщепляет углеводы и находятся в слюне, панкреатическом секрете и в содержимом кишечника. Различные виды амилазы расщепляют различные сахара. Протеазы, находящиеся в желудочном соке, панкреатическом секрете и в содержимом кишечника, помогают переваривать белки. Липаза, находящаяся в желудочном соке и панкреатическом секрете, расщепляет жиры.

Метаболические ферменты катализируют биохимические процессы внутри клеток. Каждый орган или ткань организма имеет свою сеть ферментов.

Некоторые виды пищевых продуктов содержат ферменты. К сожалению, ферменты очень чувствительны к высокой температуре и легко разрушаются при нагревании. Для того, чтобы организм получил дополнительное количество ферментов, следует или есть продукты, содержащие их, в сыром виде или принимать биологически активные пищевые добавки с такими ферментами.

Ферментами богаты продукты растительного происхождения: авокадо, папайя, ананасы, бананы, манго, ростки.

Большинство формул биологически активных пищевых добавок содержит различные пищеварительные ферменты и получены из продуктов животного или грибкового происхождения.

Протеолитическими ферментами являются пепсин, трипсин, реннин, панкреатин и хи-мотрипсин. Помимо улучшения пищеварения, эти ферменты оказывают противовоспалительное действие. Панкреатин используют при ферментной недостаточности поджелудочной железы, муковисцидозе, нарушениях пищеварения, пищевой аллергии, аутоиммунных заболеваниях, вирусных инфекциях и спортивных травмах.

Обычно пищеварительные ферменты принимают после еды, но если вы едите продукты, прошедшие технологическую обработку или измельченные, то во время еды.

Все препараты и БАД, содержащие ферменты, следует хранить в прохладном месте. Таблетки и жидкости в холодильнике, порошок и капсулы — в сухом прохладном месте.

Перед началом применения любого препарата посоветуйтесь со специалистом и ознакомьтесь с инструкцией по применению.

Читайте также: