Ферменты – это особые вещества белковой природы, которые присутствуют в клетках и тканях всех без исключения живых организмов. Их роль – во много раз ускорять идущие в организмах химические реакции. Они работают как катализаторы – присутствуя в небольших количествах, взаимодействуют с реагирующими соединениями, но в состав образовавшихся продуктов не входят и по окончании реакции остаются неизмененными. Ферменты катализируют большую часть биохимических реакций, которые идут в организме, и играют важнейшую роль во всех процессах жизнедеятельности. Именно они направляют и регулируют обмен веществ и энергии в организмах всех живых существ любого уровня развития. Действие ферментов обеспечивает все функции живых организмов – дыхание, размножение, передачу нервного импульса, мышечное сокращение и многое, многое другое; они участвуют в синтезе, многочисленных превращениях и распаде белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, гормонов и других соединений. Жизнь без них невозможна.
Впервые открыл действие фермента российский химик К. Г. С. Кирхгоф в 1814 году. Он работал с близким нам объектом – с проростками ячменя и описал ферментативное действие водных вытяжек из проросшего ячменя, которые расщепляли крахмал до сахара. Именно эти работы положили начало науке энзимологии (ферментологии). Исследования Кирхгофа легли в основу одного из первых промышленных каталитических процессов получения патоки и глюкозы из крахмала.
В расщеплении запасных питательных веществ, которые содержатся в семенах, принимают участие ферменты, относящиеся к классу гидролаз. Эти ферменты катализируют реакции, которые идут с использованием воды (вы уже знаете, что без воды прорастание невозможно). Гидролазы расщепляют сложные органические соединения белков, жиров и углеводов, присоединяя по месту разрыва элементы молекулы воды (Н+ и ОН-). Содержатся они во всех живых организмах. Относящиеся к этому классу ферментов протеазы расщепляют белки и пептиды на аминокислоты, у человека они связаны с работой желудочно-кишечного тракта. Липазы расщепляют жиры с образованием жирных кислот и глицерина, у человека эти ферменты содержатся в поджелудочной железе, функционируют в кишечнике и желудке. Амилазы катализируют гидролиз резервных полисахаридов, превращая их в простые сахара. У высших растений такие ферменты обнаружены в прорастающих семенах, у человека и животных амилазы содержатся в слюне и соке поджелудочной железы. Таким образом, ферменты класса гидролаз работают и в организме растений, и в организме человека.
Как и при обычных химических реакциях, ферментативные реакции ускоряются при повышении температуры. Оптимальная температура для активности ферментов составляет обычно 40–50 °C. При более низкой температуре скорость реакции постепенно снижается, при 0 °C реакции не идут вообще, при более высокой полностью прекращаются, т. к. начинается разрушение фермента. Следует отметить, что при прорастании семян их температура повышается. Разрушение ферментов в проростках начинается при температуре 47,8 °C.
Большинство ферментов содержатся и функционируют в тех клетках, в которых происходит их биосинтез. Это метаболические ферменты. У человека и животных большая роль принадлежит пищеварительным ферментам, которые секретируются (выделяются) в желудочно-кишечный тракт. И третья группа ферментов – это ферменты, которые поступают с пищей.
О значении ферментов, которые содержатся в пище, нужно поговорить подробнее. Приведем необычный пример.
В 60-х годах прошлого века выдающийся ученый академик А. М. Уголев, который изучал вопросы питания и пищеварения, поставил серию очень важных экспериментов, получивших название «маленький искусственный удав». При чем здесь удав и почему он маленький? Просто это удобная модель, а схема переваривания и усвоения пищи сходна у всех позвоночных. Но сначала о большом удаве.
Это змея, тело узкое, сильно вытянутое, длиной до 10 метров, покрыто роговыми щитками и чешуей. Конечностей нет, грудины нет, туловищные позвонки с подвижными ребрами. Кости лицевой части черепа соединены эластичными связками, которые дают возможность очень сильно растягивать ротовую полость при заглатывании крупных животных. Такое анатомическое строение приспособлено для поглощения и усвоения пищи. Удав настигает добычу, душит ее, а потом глотает целиком. Зубы у него тонкие и острые, загнуты назад, они служат не для пережевывания, а для захвата и удержания добычи. Крупные удавы могут заглатывать кабанов и оленей.
Представим себе, что наш удав задушил и проглотил кролика. Этой еды ему хватит на несколько дней, и если за ним наблюдать, то по очертаниям его тела будет видно, что тушка кролика, постепенно уменьшаясь в размерах, продвигается к хвостовой части змеи.
Удав глотает кролика, не жуя, и переваривает его целиком. Но происходит это не только за счет ферментов желудочно-кишечного тракта змеи («хищника»), но и за счет ферментов, которые содержатся в теле кролика («жертвы»). На 50 % полное переваривание добычи происходит за счет ферментов самой добычи. Но это происходит только в том случае, если ткани «жертвы» сохранили свои естественные свойства. Жареного кролика удав есть не будет, от такой еды он погибнет.
Пищей всех диких животных, будь то плотоядные или травоядные, является натуральная еда, сохраняющая все свои природные, естественные свойства. Такая пища никакой предварительной обработке не подвергается. И эта еда за счет работы своих ферментов снимает наполовину (!) нагрузку с желудочно-кишечного тракта «хищника». Даже при самом мирном варианте, когда, например, корова щиплет травку, корова – «хищник», а травка – «жертва», и травка помогает корове себя переварить. Это происходит на протяжении всей жизни, и животные живут долго, столько, сколько положено каждому виду.
А человек? А наша еда? Вареное, жареное, кипяченое, тушеное, печеное, и все это – без малейших следов ферментов, ведь они разрушаются при нагревании. Это наша еда начиная примерно с года и до конца жизни. Нашей пищеварительной системе такая еда не помогает, а со временем становится источником неприятностей и одной из причин преждевременного старения.
Природная пища человека, рацион, который предназначен для нашего организма – это сырые, необработанные продукты. Наши далекие предки питались фруктами, орехами, ягодами, кореньями, иногда яйцами, насекомыми и небольшими животными. Готовить еду человек научился всего около 10 000 лет назад. С точки зрения эволюции это очень короткий промежуток времени, и наш организм не успел приспособиться к употреблению переработанной пищи.
Если наша еда не содержит ферментов, на всю ферментативную систему желудочно-кишечного тракта ложится очень большая нагрузка. Чтобы переварить ставшую привычной для нас термически обработанную еду, мы вынуждены всю жизнь тратить силы на синтез слишком большого количества пищеварительных ферментов. Американский исследователь доктор Э. Хоуэлл, автор монографии «Ферментное питание», считает, что резервы нашего организма ограниченны, и чем больше ферментов нам требуется для переваривания пищи, тем меньше наши внутренние запасы метаболических ферментов, которые играют решающую роль во всех процессах жизнедеятельности. Снижение количества метаболических ферментов ведет к тому, что клетки становятся более восприимчивыми к повреждению свободными радикалами, а это может стать причиной многих заболеваний.
С возрастом человек утрачивает способность синтезировать такое количество пищеварительных ферментов, какое необходимо для полноценного переваривания обработанной пищи. Снижается способность нашего желудка синтезировать соляную кислоту. Уменьшается усвоение питательных веществ, витаминов и микроэлементов. Снижается количество метаболических ферментов. Доктор Э. Хоуэлл считает, что чем быстрее мы расходуем наши запасы пищеварительных ферментов, т. е. чем больше мы употребляем обработанной, лишенной ферментов пищи, тем быстрее мы стареем.
Все продукты, которые не подвергаются кулинарной обработке, содержат ферменты, необходимые для их переваривания. Не зря диетологи советуют есть сырые фрукты и овощи 5 раз в день. Горсть ягод, морковка, яблоко – это не только витамины и клетчатка, это помощь вашему организму в синтезе метаболических ферментов, помощь каждой клетке.
