ФЕРМЕНТЫ

ФЕРМЕНТЫ, энзимы, сложные органические вещества, вырабатываемые живой клеткой и являющиеся весьма сильными ускорителями хим. реакций. В отличие от обычных неорганических и органических катализаторов, Ф. обладают более высокой каталитической активностью и действуют строго специфически, направляя в определённую сторону обусловливаемые ими реакции и ограничиваясь субстратами определённого состава. Ф. присутствуют во всех организмах (в клетках и в таких средах, как растительные соки, кровяная плазма, в слюне, желудочном соке, моче, молоке и др.). Все реакции в организме м. б. приписаны действию ферментов. Нек-рые Ф. находятся растворёнными в цитоплазме, другие связаны с клеточными структурами. Хим. реакции, свойственные живой материи, сами по себе протекают очень медленно, но под влиянием Ф. скорость реакции чрезвычайно возрастает. Ф. ускоряют гидролитические и окислительные реакции расщепления ряда веществ. Ф. обладают способностью к синтетическим реакциям, т. е. к новообразованию сложных органических соединений. Действие нек-рых Ф. обратимо, и при высоких концентрациях продуктов распада Ф. могут вызывать реакции синтеза с образованием исходных веществ.

Биологическое значение Ф. состоит в том, что они служат мощными ускорителями хим. превращений органических веществ в живом теле. Эти превращения составляют основу всех главнейших жизненных явлений - дыхания, роста, размножения, питания, брожения и др. При действии Ф., напр. желудочно-кишечного тракта у ж-ных, питательные вещества расщепляются и становятся более легко усвояемыми организмом. Внутри клеток Ф. способствуют дальнейшему превращению веществ, в частности образованию сложных органических соединений, входящих в состав протоплазмы.

По своей хим. природе Ф. принадлежат к типичным белковым веществам с высоким молекулярным весом. У нек-рых Ф. к собственно белковой молекуле присоединены с различной степенью прочности т. н. простетические группы, обладающие большей или меньшей сложностью (напр., медь, железо или нек-рые витамины, напр. рибофлавин и др.). Будучи белками, Ф. являются очень неустойчивыми соединениями и теряют свою активность при повышенных темп-pax (от 50° и выше), подвергаясь при этом денатурации, что отличает Ф. от обычных катализаторов. Как и другие коллоиды, Ф. легко адсорбируются на различных веществах, обладающих большими поверхностями, на клеточных структурных образованиях - пластидах и ядрах, окислах глинозёма, каолине и др., чем и пользуются для разделения и очистки при препаративном получении Ф. Каждый Ф. характеризуется оптимальной темп-рой действия, протекающего с различной интенсивностью в зависимости от условий среды, в особенности от рН, т. е. концентрации водородных ионов, и наличия электролитов. Большинство Ф. хорошо растворяется в воде и м. б. выделено и осаждено из растворов различными способами - добавлением спирта или ацетона, высаливанием нейтральными солями (сульфатом аммония) и т. д. Некоторые Ф. прочно связаны со структурными элементами клеток и в обычных условиях не переходят в растворимое состояние. Ф. не способны к диализу, т. е. к прохождению через полупроницаемые перепонки или мембраны. Обладая определённым электрическим зарядом, подобно всем коллоидным веществам, Ф. способны коагулировать, выпадать в осадок, при нейтрализации этого заряда. Действие Ф. может быть искусственно усилено с помощью т. н. активаторов, или, наоборот, задержано - добавлением парализаторов ферментного действия. Подобные вещества найдены у многих растительных и животных организмов. Активность ферментного действия и ферментных препаратов выражают обычно в условных единицах их действия на соответствующий субстрат: так, действие амилаз учитывают по расщеплению ими крахмала, действие инвертазы - по расщеплению тростникового сахара и т. д.

Ферменты разделяют на 2 большие группы: гидролитические и десмолитические. К 1-й группе принадлежат Ф., участвующие в расщеплении субстратов преимущественно путём присоединения воды или, реже, фосфорной кислоты. Важнейшие гидролитические Ф.: амилазы, расщепляющие крахмал на мальтозу и декстрины; протеазы, вызывающие распад белков до пептонов и аминокислот; липазы, действующие на жиры с образованием жирных кислот и глицерина; инвертаза, расщепляющая тростниковый сахар на глюкозу и фруктозу, и др. Во 2-ю группу входят Ф., вызывающие более глубокий распад веществ и принимающие деятельное участие в процессах дыхания и брожения. Таковы различные оксидазы, пероксидаза, каталаза (расщепляющая перекись водорода, ядовитую для живой клетки), зимаза (комплекс Ф. спиртового брожения) и др.

В клетках растительных и животных объектов присутствует большое количество разнообразных Ф., к-рые имеют не только биологическое, но и технологическое значение. Сырьём для ряда производств (мукомольное, хлебопекарное, сахарное, бродильное, табачное, чайное, мясное, рыбное, кожевенное и др.) служат естественные продукты растительного и животного происхождения. Во всех указанных отраслях пром-сти Ф. принадлежит ведущая роль. В зависимости от наличия того или иного ферментного комплекса производственные процессы идут с разной скоростью и с неодинаковыми результатами. Конечной целью ряда указанных производств является повышение усвояемости исходного продукта или придание ему надлежащего вкуса и аромата.

При механической переработке сырья происходит разрушение живых клеток, но имеющиеся в них Ф. остаются активными и продолжают своё действие в производственных смесях (в тесте, бродящем сусле, ферментирующихся табачных или чайных листьях, при созревании мяса или рыбы при засоле и т. д.), в результате чего создаются продукты с желательными для потребителя свойствами. Промышленностью вырабатываются ферментные препараты, добавление к-рых к различным производственным смесям облегчает технологические процессы и даёт возможность получать более высококачественную продукцию; напр., пектолитические Ф. применяются для осветления плодово-ягодных соков, т. н. "грибной" солод используется в пивоваренном и спиртовом производстве.

Н. Проскуряков

Литература: Самнер Джемс Б. и Сомерс Г. Фред, Химия ферментов и методы их исследования. Пер. с англ., М., 1948; Ферменты. Современные достижения энзимологии [Сборник]. Под ред. А. Н. Баха и В. А. Энгельгардта, М.-Л., 1940.

Источники:

1. Сельскохозяйственная энциклопедия. Т. 5 (Т - Я)/ Ред. коллегия: П. П. Лобанов (глав ред) [и др.]. Издание третье, переработанное - М., Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, М. 1956, с. 663