Ферменттер туралы жалпы түсінік

Ферменттер туралы жалпы түсінік

Ферменттер деп ағзада жүретін алуан түрлі биохимиялық процестерге катализатор ретінде əсер ететін белоктік табиғаты бар қосылыстарды айтады. Əдетте химиялық реакциялардың жүру жылдамдығын шапшаңдататын заттарды катализатор деп атайды. Ал ферменттер - өсімдіктер мен жануарлар жəне микроағзалар жасушаларынан бөлінетін белок тектес, ағзадағы биохимиялық реакцияларды шапшаңдататын қабілеті бар зат. Оның қатысуынсыз қоректік заттардың ағзаға сіңуі мүмкін емес. Осыған сəйкес ферменттерді биологиялық катализаторлар деп атайды, өйткені, олар тірі ағзада өтетін зат алмасу процесіне тікелей атсалысады. Фермент (латынның тілінде fermentum – ашу деген мағына береді) деген терминмен қатар əдебиетте энзим (грек тілінде –enaym, en –ішкі, zyme ашытқы деген мағына береді) деген сөз де қолданылады. Ферменттерді жəне олар катализдейтін реакцияларды зерттейтін биохимия бөлімі энзимология деп аталады. Тірі жасушада зат алмасу процесі үздіксіз жүріп жатады. Зат алмасу процесі дегеніміз - белгілі бір тəртіппен кезектесіп келіп отыратын əртүрлі химиялық реакциялардың жиынтығы. Мұндай реакциялар жасушадан тыс жерде өте қиындықпен жəне мейлінше баяу жүреді. Ол үшін қатаң шарттар (жоғары температура, күшті қышқылдар, сілтілер жəне т.б.) қажет. Тірі жасушада бұл реакциялардың жылдамдығы тірі жасушалардан тысқары жердегіден миллиондаған есе артық. Ферменттер – ағзадағы химиялық реакциялардың жылдамдығын жүздеген жəне мыңдаған есе өзгерте алатын белокты заттар, атап айтқанда, жекелеген қосындылардың синтезі мен ыдырауын, зат алмасу процестерін жəне тағы сол сияқтыларды шапшаңдататын заттар. Мыңдаған жылдар бойы адам баласы шарап ашыту, ірімшік жасау, нан пісіру, тері илеу, сыра қайнатушылық кəсіппен 52 шұғылданғаны белгілі. Бірақ бұл процестерге ферменттердің тікелей қатысының барлығын білмеген еді, сол кезде ғылым, оның ішінде биология ғылымы өз дамуының ең төменгі сатысында тұрған болатын. Кейіннен табиғаттану ғылымдары саласында ашылған жаңалықтар мен қол жеткен табыстарға байланысты, биохимия саласы да біртіндеп дами бастады. Луи Пастер спирттің ашу процесін зерттеп мынадай қорытындыға келеді: ашу процесін жүргізетін химиялық заттар емес, ашытқының, яғни тірі жасушалардың тіршілік əрекеті болып табылады. Ол: ферменттер ашытқыдан ажырамайды, олармен біртұтас деп санады. Ашуға қатысты мұндай көзқарас 1897 жылы Бухнер ашқан тамаша жаңалыққа дейін ұзақ уақыт сақталып келді. Ол құрамында тірі жасушалар жоқ ашытқы сөлін сумен бөліп алады. Осы сөлдің өзі-ақ қантты тез ашытып, спиртке жəне көмір қышқыл газына айналдырғанын көреді. Осылайша қантты ыдыратып ашытатын ашытқының тірі жасушалары емес, керісінше олар жасап шығарған фермент (химиялық зат) екенін дəлелдейді. Ферменттің қантты ашытқы өнімдеріне айналдыратын катализатор екенін анықтайды. Спиртті ашу кезіндегі катализатордың химиялық табиғатын анықтау ферментті процестер жөніндегі зерттеуді алға апаруға дем беруші үлкен күш болды жəне соның нəтижесінде көптеген ферменттер бөлініп алынып, зерттелді. Ферменттер əсерінің теориясы (Э. Фишер, 1890 ж.), ферментті реакциялардың кинетикасы (Л. Михаэлис пен М. Ментен, 1913 ж.) жөніндегі жұмыстар жарық көрді. ХХ ғасырдың бас кезінде И. П. Павлов жəне оның əріптестері ас қорытушы ферменттердің белоктік табиғаты жөнінде өте маңызды мəліметтер алады. Олар иттің қарынындағы сөлдің активтілігі оның құрамындағы белоктарға байланысты екенін анықтады. Қарын сөлінде белок аз болса, онда пепсин де шағын мөлшерде болады. Өз мəліметтерін жəне басқа да ғалымдардың зерттеулерін талдай келіп, Павлов ферменттер дегеніміз – белоктік заттар деген қортындыға келді. Ең алғаш таза ферментті 1926 ж. жас биохимик Дж. Самнер кристалл түрінде алды. Ол канавалия деген өсімдік дəнінен уреаза ферментін бөліп алып, оның кристалдарының белоктан тұратынын анықтайды. Бұдан кейін 1930 ж. Дж. Нортроп пепсин 53 кристалдарын, ал келесі жылы сол Нортроп пен М. Кунитц екеуі кристалды трипсинді бөліп алады. Осы екі ферменттің екеуі де белок екен. Қазіргі кезде кристалдық түрде жүздеген фермент алынған. Зерттеліп табылған ферменттердің саны қазір 2000 шамасынан асады. Олардың бəрі де белоктік заттар. Бір сөзбен айтқанда, ферменттер – биологиялық катализаторлар. Ферменттер тірі жасушада ғана емес, сонымен бірге жасушадан тыс ортада да өз күшін жоймай реакцияны тездетеді. Мұның үлкен практикалық маңызы бар. Олардың əрқайсысы заттардың белгілі бір түріне ғана əсер ете алады. Мəселен, сүт қантын ыдырататын фермент оған ұқсас қанттарға (мальтоза, сазароза) əсер етпейді. Ал кейбір ферменттер белоктарды, майларды, көмірсуларды құрам бөліктеріне ыдыратып қана қоймай, сол заттардың жасушада синтезделуіне қатысады. Мұндай күрделі қосындыларды синтездейтін ерекше ферменттер де аз емес. Ферменттік реакциялар бір-бірімен ұштасып, өзара байланысып жатады. Кейде топтасып қызмет атқарады.