2.2. Ферменты

В живых клетках самопроизвольно и с очень высокой скоростью происходят химические реакции, обеспечивающие жизнедеятельность ор-ганизмов. Эти реакции довольно легко протекают при атмосферном дав-лении, сравнительно невысоких температурах и концентрациях веществ. Они проходят строго согласованно в пространстве и во времени, а также в соответствии с потребностями живого организма.

Нормальное осуществление биохимических реакций в живых орга-низмах оказывается возможным благодаря тому, что в их клетках имеются биологические катализаторы, называемые ферментами. Название «фер-менты» происходит от латинского слова fermentum (закваска). В научной литературе для ферментов очень часто используют также другое название – энзимы, а учение о ферментах называют энзимологией.

Подавляющие большинство ферментов представляют собой специа-лизированные формы белковых молекул, способных катализировать хи-мические превращения в живых организмах. Однако, как установлено, ка-талитической активностью могут обладать и структурные белки, входящие в состав клеточных мембран, а также некоторые формы РНК, которые рас-сматриваются как эволюционные предшественники белковых катализа-торов.

По современным представлениям почти все химические реакции в живых организмах происходят с участием ферментов, которые способны ускорять биохимические превращения в десятки и даже сотни тысяч раз. Ферменты характеризуются высокой степенью избирательности и направ-ленности действия, что обеспечивает чистый выход продуктов реакции практически без примесей.

С помощью ферментов осуществляются регуляция биохимических процессов и реализация генетической информации, содержащейся в ДНК. Носителями этой информации являются гены, кодирующие структуру полипептидов, в том числе и структуру ферментных белков. В зависимости от того, какие ферменты синтезируются в данной клетке, органе и орга-низме в целом, такие биохимические реакции и будут там происходить. Таким образом, совершенно очевидно, что ферментам принадлежит важ-ная роль инициаторов и регуляторов биохимических процессов, а также носителей генетических свойств того организма, в котором они синтези-руются.

Благодаря ферментам оказывается возможным одновременное и со-гласованное прохождение огромной совокупности биохимических реак-ций, обеспечивающих жизнедеятельность организма как целостной и само-регулирующейся живой системы. При недостаточном синтезе ферментов возникают серьезные отклонения в ходе биохимических превращений, которые вызывают заболевания или гибель организма.

Сведения о ферментах имеют большое практическое значение, так как производство многих пищевых продуктов, кормовых и медицинских препаратов основано на использовании ферментативных процессов. К та-ким видам производств относится получение сыра, молочных и кисло-молочных продуктов, чая, табака, органических кислот, витаминов, анти-биотиков, вина и пива, комбикормов и т. д. Применение различных лекар-ственных препаратов, фиторегуляторов, химических средств защиты растений также связано с воздействием на ферменты, вследствие чего добиваются направленного усиления или подавления определённого биохимического процесса (активизация роста растений под влиянием фиторегулятора, гибель насекомых при обработке растений инсектицида-ми и т. д.).

Ферменты являются важными факторами изучения строения органи-ческих веществ, так как способны воздействовать на строго определённые химические связи. Поэтому, подбирая необходимый набор ферментов и анализируя образующиеся продукты реакций, можно расшифровать струк-туру очень сложных молекул и биополимеров. Именно с помощью фер-ментов удалось расшифровать генетический код и строение таких жизнен-но важных веществ, как белки и нуклеиновые кислоты.