Ферменти - це біологічні молекули (зазвичай білки), які значно прискорюють швидкість практично всіх хімічних реакцій, що відбуваються всередині клітин. Вони життєво важливі для життя і виконують широкий спектр важливих функцій в організмі, таких як допомога в травленні та обміні речовин.
Завдяки процесу ферментації у нас є і чаї, і соління-варення.
Деякі ферменти допомагають розщеплювати великі молекули на більш дрібні частини, які легше засвоюються організмом. Інші ферменти допомагають зв "язати дві молекули разом, щоб створити нову молекулу. Ферменти є високоселективними каталізаторами, а це означає, що кожен фермент прискорює тільки певну реакцію.
Вчені створили самовідновлюваний бетон за допомогою ферментів, що містяться в людській крові.
Молекули, з якими працює фермент, називаються субстратами. Субстрати пов'язуються з областю ферменту, яка називається активним центром.
Існують дві теорії, що пояснюють взаємодію «фермент-субстрат».
Активний центр ферменту має точну форму, щоб утримувати певні субтрати. У моделі індукованої відповідності активний центр і субстрат не ідеально підходять один до одного - замість цього вони обидва змінюють свою форму, щоб з'єднатися.
Як би там не було, протікаючі реакції значно прискорюються - більш ніж у мільйон разів, - як тільки субтрати зв'язуються з активним центром ферменту. У результаті хімічних реакцій утворюється новий продукт або молекула, яка потім відокремлюється від ферменту, що каталізує інші реакції.
Ось приклад: коли слюнний фермент амілаза зв'язується з крохмалом, він запускає процес гідролізу (розщеплення з'єднання через реакцію з водою), в результаті чого утворюється мальтоза або солодовий цукор.
Як ферменти допомагають перетравлювати алкоголь
Алкоголь розщеплюється в печінці в два етапи. На першому етапі фермент алкогольдегідрогеназа перетворює алкоголь на досить неприємну хімічну речовину, звану ацетальдегідом. Накопичення цієї токсичної хімічної речовини є однією з причин, через яку ви почуваєтеся погано вранці і у вас похмілля.
Потім другий фермент, альдегіддегідрогеназа, перетворює ацетальдегід на оцтову кислоту (нешкідливий кислий компонент оцту).
Дефіцит альдегіддегідрогенази поширений, зокрема, серед китайців, корейців і японців. Деякі успадковують дві копії дефектного гена цього ферменту - по одному від кожного батька. Їх печінка здійснює несправну версію ферменту.
Інші наслідують дефектний ген тільки від одного батька і виробляють як нормальний, так і дефектний фермент. Однак цей частковий дефіцит призводить тільки до 1 відсотку повної активності ферменту, а не до 50 відсотків, як можна було б очікувати.
Це пов'язано з тим, що несправна версія менш стабільна, а кілька копій ферменту повинні працювати разом як єдине ціле.
Якщо ви успадкували повний або частковий дефіцит альдегіддегідрогенази, дуже скоро після вживання алкоголю у вас буде спостерігатися високий рівень ацетальдегіду - і всі неприємні відчуття, які з цим пов'язані. Уявіть собі: нудота, пітливість, головний біль, учнівське серцебиття, запаморочення, почервоніння обличчя - і це все триває довго-довго-довго...
Що це означає?
Гарною новиною є те, що через дефіцит альдегіддегідрогенази алкоголізм і рак, пов'язаний з алкоголем, набагато менш поширені серед населення Східної Азії. Це тому, що люди почуваються настільки погано після вживання алкоголю, що п'ють дуже мало, якщо взагалі п'ють.
Тепер про погані новини. Якщо у вас є дефіцит альдегіддегідрогенази, але ви продовжуєте пити, ви піддаєтеся більш високому ризику раку, викликаного алкоголем: наприклад, раку стравоходу (трубки між вашим ротом і шлунком).
Ризик найбільш високий для людей з частковим дефіцитом. Це пов'язано з тим, що їх низька залишкова ферментативна активність дозволяє їм виробити деяку толерантність до неприємних наслідків вживання алкоголю, але вони все ще піддаються впливу високих рівнів ацетальдегіду.
А ще вчені відкрили фермент, який розкладає пластик!
Може здатися несподіваним, що будь-яка людина з дефіцитом альдегіддегідрогенази взагалі хоч колись в житті буде пити. Але причини, через які ми любимо алкоголь, складні. Деякі з них пов'язані з метаболізмом, деякі - з хімією мозку, а деякі - з соціальними обставинами.
Деякі люди відчувають більш сильне задоволення, ніж інші, при вживанні алкоголю, і це може сприяти розвитку залежності.
Дослідження звичок вживання алкоголю американськими студентами азіатського походження показали, що соціальні фактори, такі як вплив культури вживання алкоголю, тиск однолітків і ставлення сім'ї до алкоголю, можуть допомогти подолати неприємні фізичні ефекти, пов'язані з дефіцитом альдегіддегідрогенази.