Ar žinojote, kad enzimai mūsų organizme yra tokie efektyvūs, jog viena enzimo molekulė gali per sekundę perdirbti net 1000 substrato molekulių? Mes visi turime šiuos nepaprastus biologinius katalizatorius, kurie kiekvienoje...
Ar žinojote, kad enzimai mūsų organizme yra tokie efektyvūs, jog viena enzimo molekulė gali per sekundę perdirbti net 1000 substrato molekulių? Mes visi turime šiuos nepaprastus biologinius katalizatorius, kurie kiekvienoje mūsų kūno ląstelėje atlieka tūkstančius svarbių funkcijų.
Iš tiesų, kiekviena ląstelė mūsų organizme turi tūkstančius enzimų, kurie kartu atlieka apie 5000 skirtingų funkcijų. Nuo virškinimo iki kvėpavimo, nuo raumenų iki nervų funkcijos - be šių svarbių baltymų mūsų kūnas tiesiog negalėtų funkcionuoti. Ypač įdomu tai, kad mūsų virškinimo sistemos enzimai dirba optimaliausiai esant specifinėms sąlygoms - pavyzdžiui, skrandžio enzimai geriausiai veikia esant pH 1,5, o žarnyno - pH 8.
Šiame straipsnyje mes išsamiai nagrinėsime, kaip enzimai veikia mūsų organizme, kokį svarbų vaidmenį jie atlieka virškinant maistą ir gaminant energiją, bei kaip galime palaikyti optimalų jų aktyvumą.
Virškinimo sistema yra stebuklingas mechanizmas, kurio veikimas neįsivaizduojamas be specifinių baltymų - enzimų. Virškinimo fermentai - tai baltyminiai katalizatoriai, kurie pagreitina biochemines reakcijas tūkstančius kartų [1]. Jų pagrindinė funkcija - suskaidyti maistą į mažas molekules, kad organizmas galėtų įsisavinti maistingąsias medžiagas. Be tinkamo fermentų kiekio, maistas lieka nepakankamai suvirškintas, o tai reiškia, kad jis nesuskaidomas į mažas daleles [2].
Virškinimo kelionė prasideda dar burnoje. Čia kramtant maistą išsiskiria seilės, kuriose yra pirmasis virškinimo fermentas - amilazė. Šis fermentas pradeda angliavandenių skaidymą, ypač krakmolo, paversdamas jį paprastesniais cukrais [3]. Seilių amilazė toliau veikia, kai maistas patenka į skrandį, tačiau jos veikimas sustoja, kai skrandžio rūgštys neutralizuoja šį fermentą [4]. Įdomu tai, kad žmonės, valgantys daug augalinio maisto, gali papildomai stokoti augalinę ląstelieną skaidančių fermentų [1].
Kai maistas patenka į skrandį, parietinės ląstelės pradeda išskirti rūgštis ir fermentus, įskaitant pepsiną - svarbiausią skrandžio proteazę [4]. Pepsinas susidaro iš pepsinogeno, kurį išskiria pagrindinės skrandžio ląstelės, o aktyvuojasi veikiant druskos rūgščiai [5]. Šio fermento užduotis - pradėti baltymų skaidymą į polipeptidus. Skrandžio fermentų veikimas yra efektyviausias, kai pH yra nuo 1 iki 5 [5]. Taip pat skrandyje veikia ir kiti fermentai - gastriksinas ir reninas, pastarasis ypač svarbus naujagimių mitybai [5].
Kasa yra pagrindinė virškinimo sistemos liauka, gaminanti įvairius fermentus, skaidančius visas maisto medžiagas [6]. Didžiausias digestinės funkcijos krūvis tenka būtent šiam organui, nes jis vienintelis žmogaus organizme sintetina ir išskiria tris svarbiausius virškinimo fermentus:
amilazę (angliavandeniams skaidyti)
tripsiną (baltymams)
lipazę (riebalams) [3]
Ypač svarbu paminėti, kad riebalų skaidymo fermentą lipazę žmogaus organizme gamina tik kasa [3]. Šis fermentas yra labiausiai "problemiškas", nes yra nestabiliausias - jį greičiau nei kitus fermentus suardo organinės rūgštys, aukštesnė temperatūra ar kontaktas su įvairiomis cheminėmis medžiagomis [3]. Kasos fermentai patenka į dvylikapirštę žarną, kur jiems aktyvuotis padeda žarnų fermentai, pavyzdžiui, enterokinazė [5].
Plonojoje žarnoje baltymų virškinimas vyksta trimis lygiais: ertminiu (fermentai žarnų sultyse), membraniniu (fermentai prie gaurelio membranos) ir ląsteliniu (fermentai pačiame enterocite) [5]. Čia veikia kasos ir žarnos sulčių fermentai bei kepenų gaminama tulžis, reikalinga riebalams virškinti [3].
Plonosios žarnos liaukinės ląstelės išskiria aminopeptidazes ir dipeptidazes, kurios priskirtos egzopeptidazių grupei [5]. Čia taip pat veikia laktazė, skaidanti pieno cukrų laktozę į gliukozę ir galaktozę, sacharazė, skaidanti cukraus sacharozę į gliukozę ir fruktozę, bei maltazė, skaidanti maltozę į gliukozės molekules [4].
Fermentų trūkumo požymiai gali būti įvairūs: po valgio atsirandantis sunkumo jausmas ir dujų kaupimasis, nevirškinimo pojūtis, šleikštulys, vidurių užkietėjimas arba viduriavimas, lėtinis nuovargis [1]. Fermentų gamyba ir išskyrimas gali sutrikti ne tik dėl įvairių ligų, bet ir dėl netinkamo gyvenimo būdo [1]. Ilgalaikis fermentų trūkumas gali lemti nutukimą, imuniteto susilpnėjimą, depresiją ir kitas sveikatos problemas [5].
Taigi, virškinimo fermentai atlieka nepaprastai svarbų vaidmenį mūsų sveikatos palaikyme. Jie ne tik padeda suvirškinti maistą, bet ir užtikrina, kad kūnas gautų visas reikalingas maistines medžiagas. Be šių stebuklingų baltymų, mūsų organizmas paprasčiausiai negalėtų funkcionuoti.
Kiekviena mūsų kūno ląstelė yra tarsi maža gamykla, kurioje vyksta sudėtingi energijos gamybos procesai. Visus šiuos procesus koordinuoja specialūs baltymai – enzimai (fermentai), kurie veikia kaip tikslūs biologiniai katalizatoriai. Be jų mūsų kūnas negalėtų paversti maisto energija, kuri būtina absoliučiai visoms organizmo funkcijoms.
Glikolizė yra pirmasis energijos gamybos etapas, kurio metu gliukozė (C₆H₁₂O₆) suskyla į piruvatą. Įdomu tai, kad šis procesas vyksta ne mitochondrijose, o ląstelės citozolyje, ir jam nereikia deguonies [7]. Glikolizę sudaro 10 fermentinių reakcijų, kuriose dalyvauja skirtingi enzimai [8]. Visų pirma, gliukozė fosforilinimo būdu aktyvuojama sunaudojant dvi ATP molekules. Vėliau, šešių anglies atomų molekulė skaidoma į dvi trijų anglies atomų molekules.
Glikolizės procesas turi dvi pagrindines stadijas:
Pasiruošimo stadija – sunaudojamos dvi ATP molekulės
Energijos atgavimo stadija – pagaminamos keturios ATP molekulės
Taigi galutinis glikolizės rezultatas – dvi naujos ATP molekulės iš vienos gliukozės molekulės [9]. Taip pat šio proceso metu NAD+ yra redukuojamas į NADH, kuris vėliau naudojamas mitochondrijose tolimesnei energijos gamybai [7]. Žinduolių organizme be gliukozės, glikolizėje gali dalyvauti ir kitų medžiagų (lipidų, aminorūgščių, glikogeno) skilimo tarpiniai produktai [8].
Mitochondrijos – tai dvisluoksnėmis membranomis apgaubtos ląstelių organelės, kurios dar vadinamos "ląstelių jėgainėmis" [10]. Jose vyksta pagrindiniai energijos gamybos procesai. Mitochondrijų viduje randame užpildą, kuriame yra DNR, ribosomų ir įvairių fermentų, reguliuojančių riebalų rūgščių oksidaciją ir trikarboksirūgščių ciklą [10].
Vienas svarbiausių mitochondrijų fermentų yra citrato sintazė – pagrindinis trikarboksirūgščių ciklo (Krebso ciklo) fermentas [11]. Jis reguliuoja energijos gamybą (ATP sintezę) medžiagų apykaitos metu. Citrato sintazės aktyvumas yra svarbus rodiklis, dažnai naudojamas kaip mitochondrijų kiekio žymuo [11]. Tyrimai rodo, kad nutukimas ir cukrinis diabetas dažnai susiję su prasta mitochondrijų veikla, o nuolatinė fizinė veikla gali padidinti raumenų oksidacinį pajėgumą [11].
Mitochondrijų elektron pernašos grandinę sudaro keturi baltymų kompleksai (I-IV) ir judūs elektronų nešikliai – ubichinonas (CoQ10) ir citochromas c [1]. CoQ10 yra natūraliai organizme randamas fermentas, būtinas ląstelių energijos gamybai, veikiantis kaip katalizatorius, palengvinantis energijos gamybos procesą [12].
Elektron pernašos metu sukuriamas elektronų srautas, kuris siejasi su protonų gradiento abipus vidinės mitochondrijų membranos susidarymu [1]. Protonų gradiento pavidalu sukaupta energija yra naudojama ATP gamyboje V komplekse (ATP sintazėje) [1]. ATP sintazė turi du pagrindinius komponentus: F₁ ir F₀ [13]. Šis fermentas yra ypatingas, nes veikia kaip molekulinis variklis, paverčiantis protonų judėjimo energiją į ATP.
Adenozino trifosfatas (ATP) yra pagrindinis, universalus visų ląstelių energijos šaltinis [14]. Mūsų ląstelėse ATP atsargos nėra didelės, todėl ATP molekulės yra nuolat sintetinamos [14]. ATP sintezę, kuri vyksta mitochondrijoje, galima įsivaizduoti kaip vėjo malūnėlį – kuo daugiau judame, sportuojame, kvėpuojame, tuo labiau "keliame vėją" ir skatiname ATP sintezės procesą [14].
Mitochondrijų vaidmuo energijos gamyboje yra toks svarbus, kad sutrikusi jų veikla siejama su įvairiomis ligomis. Dauguma šiuolaikinio žmogaus ligų yra susijusios su energijos trūkumu organizme: chroniškas nuovargis, reumatinės ligos, lėtinis stresas, diabetas, širdies ir kraujagyslių ligos [15]. Be to, senstant žmogaus organizmui, mažėja tokių svarbių kofermentų kaip NAD+ lygis, o tai sukelia su senėjimu susijusius procesus – smegenų miglą, susilpnėjusią raumenų funkciją, sulėtėjusią medžiagų apykaitą [16].
Taigi, enzimai yra nepakeičiami energijos gamybos proceso dalyviai, užtikrinantys, kad mūsų organizmas gautų pakankamai energijos visoms gyvybinėms funkcijoms.
Kepenys ir inkstai – du nepaprasti organai, kurie atlieka gyvybiškai svarbias funkcijas šalindami toksinus ir reguliuodami medžiagų apykaitą. Šiuose organuose veikiantys fermentai yra tarsi nepaprasti chemikai, nuolat dirbantys mūsų sveikatai palaikyti. Pažvelkime giliau į šių nepamainomų baltymų veiklą.
Kepenys yra didžiausias žmogaus vidaus organas, atliekantis vieną svarbiausių funkcijų – detoksikaciją. Jos veikia kaip gyvybiškai svarbus filtras, valantis mūsų organizme esančias kenksmingas medžiagas. Visų pirma, kepenų fermentai – tai baltymų molekulės, kurios padeda vykti įvairioms cheminėms reakcijoms šiame organe.
Kepenų detoksikacijos procesas vyksta dviem pagrindiniais etapais. Pirmojo etapo metu toksinus neutralizuoja kepenų fermentai, o antrojo metu šie neutralizuoti toksinai paverčiami tirpiais vandenyje, kad būtų lengviau pašalinti su šlapimu ar prakaitu. Šiam procesui užtikrinti būtini specialūs enzimai, kuriems veikti reikalingi įvairūs vitaminai ir mikroelementai, tokie kaip vitaminas B, vitaminas C, selenas, magnis, siera bei amino rūgštys.
Kepenyse aptikta daugiau nei 500 skirtingų tipų fermentų, kurie dalyvauja toksinų šalinime. Galima išskirti tris pagrindines kepenų fermentų grupes:
Transaminazės – aspartataminotransferazė (ASAT), alanininė aminotransferazė (ALAT), gamaglutamiltransferazė (GGT)
Fosfatazės – šarminė fosfatazė (ALP)
Dehidrogenazės – laktatdehidrogenazė (LDH)
ALAT ir ASAT fermentų padidėjimas gali būti susijęs su kepenų pažeidimais, tokiais kaip kepenų uždegimas arba cirozė. Tuo tarpu didesnis šarminės fosfatazės rodiklis dažniausiai signalizuoja apie kepenų ar tulžies pūslės ligas. GGT fermentas dažniausiai padidėja žmonėms, linkusiems vartoti daug alkoholio arba sergantiems tulžies pūslės ligomis.
Inkstai taip pat atlieka svarbų vaidmenį šalinant toksinus. Juose vykstančioms detoksikacijos reakcijoms reikalingi specifiniai fermentai. Svarbią diagnostinę reikšmę vertinant baltymų apykaitą ir inkstų veiklą turi nebaltyminės azotinės medžiagos – šlapalas, kreatininas ir šlapimo rūgštis.
Be detoksikacijos, kepenys yra pagrindinė medžiagų apykaitos laboratorija. Čia vyksta dauguma gyvybiškai svarbių biocheminių procesų, kuriuos koordinuoja sudėtinga fermentų sistema. Kepenys kaupia vitaminus (A, D, E, K) ir mineralus, skaido baltymus, gamina tulžį, dalyvauja imuniniuose procesuose ir gamina glikogeną – svarbią energijos atsargą.
Riebalų katabolizmas – tai kitas svarbus procesas, kuriame dalyvauja kepenų fermentai. Šio proceso metu vyksta trigliceridų skaidymas riebaliniame audinyje, o procesą reguliuoja hormonai. Riebalų rūgščių skaidymo sistemą sudaro specialūs beta-oksidacijos fermentai. Šių fermentų aktyvumo valdymas yra tiesiogiai susijęs su galutiniais beta-oksidacijos produktais ir jų tolesniu metabolizmu.
Cholesterolio biosintezė taip pat vyksta kepenyse. Šį procesą kontroliuoja specialūs fermentai, kurių aktyvumas gali būti reguliuojamas trimis lygmenimis: fermento aktyvumo, fermento kiekio ir geno raiškos lygmeniu.
Su amžiumi fermentų gamyba mažėja, todėl manoma, kad fermentų trūkumas gali būti viena senėjimo priežasčių. Žmogaus organizmas regeneracijai sunaudoja vis daugiau fermentų, o jų gamyba mažėja. Dėl įvairių aplinkos veiksnių ir pramoninio maisto apdorojimo mūsų organizmas nebegauna pakankamai fermentų iš maisto, o tai sukelia papildomą krūvį kepenims ir inkstams.
Pabaigai noriu paminėti, kad sveikatos tyrimus, į kuriuos būtų įtraukti kepenų fermentų rodikliai, naudinga atlikti bent kartą per metus. Tai padeda laiku pastebėti pakitimus ir užkirsti kelią rimtesnėms kepenų ligoms. Juk kepenys – tai vienas iš nedaugelio organų, kurie turi unikalią savybę atsinaujinti, tačiau tik tol, kol pažeidimai nėra pernelyg dideli.
Fermentų nepakankamumas gali sukelti įvairias sveikatos problemas – nuo nedidelių virškinimo sutrikimų iki rimtų įgimtų ligų. Mūsų organizmas kasdien priklauso nuo šimtų fermentų, kurie užtikrina sklandų biocheminių reakcijų vyksmą, todėl bet koks jų trūkumas neišvengiamai atsiliepia sveikatai.
Kai kurie žmonės gimsta su genetiniais sutrikimais, lemiančiais įvairius fermentų nepakankamumo atvejus. Įgimtas laktazės nepakankamumas yra retas autosominis recesyvinis sutrikimas, kuriam būdinga nuo kūdikystės pasireiškiantis viduriavimas, kalcio padidėjimas kraujyje ir nefrokalcinozė [3]. Šio sutrikimo atsiradimą skatina genų mutacija, dėl kurios plonajame žarnyne nelieka fermento laktazės [3].
Įgytas laktazės nepakankamumas dažnai būna neišnešiotumo pasekmė. Vaisiaus laktazės aktyvumas didėja vėlyvuoju nėštumo laikotarpiu, tad neišnešiotiems, 28–32 savaičių, naujagimiams laktazės aktyvumas būna mažesnis [3]. Antrinis laktazės nepakankamumas gali išsivystyti ir dėl infekcinio uždegimo ar autoimuninių sutrikimų pažeidus plonosios žarnos gleivinę [3].
Su amžiumi fermentų gamyba organizme natūraliai mažėja. Tyrimai rodo, kad 8 mėnesių amžiaus veršelių bendras azoto kiekis buvo vidutiniškai 2,1 karto, o amoniako azoto kiekis – 1,7 karto didesni nei 3 ir 3,5 mėnesių amžiaus [17]. Tai parodo, kaip su amžiumi keičiasi fermentų aktyvumas.
Taip pat, senėjant mūsų skrandžio rūgšties rūgštingumas tampa vis labiau šarminis. Kalbant apie fermentų gamybą, tai reiškia, kad didėja tikimybė, jog gali trūkti labai reikalingo rūgštaus "trigerio", pradedamo gaminti, kai chimusas patenka į žarnyną [18]. Dėl šių pokyčių su amžiumi didėja tikimybė, kad atsiras virškinimo sutrikimai dėl mažo skrandžio rūgštingumo arba fermentų nepakankamumo [18].
Laktazės nepakankamumas – dažniausiai pasitaikantis fermentų trūkumas pasaulyje. Apie 70% žmonių visame pasaulyje nebegamina pakankamai laktazės, kad galėtų tinkamai suvirškinti piene esančią laktozę [19]. Vis dėlto, laktozės netoleravimas yra rečiau paplitęs tarp Europos ir šiaurės vakarų Indijos kilmės žmonių [19].
Pagrindiniai laktozės netoleravimo simptomai:
pilvo pūtimas ir skausmas
dujų kaupimasis
viduriavimas
pykinimas ar net vėmimas [19]
Kai kuriems žmonėms taip pat gali išsivystyti laktozės netoleravimas po operacijos arba dėl virškinimo trakto ligų, tokių kaip virusinės ar bakterinės infekcijos [19]. Kasos problemos, įskaitant cistinę fibrozę, kasos vėžį ir ūminį arba lėtinį pankreatitą, taip pat gali sukelti virškinimo fermentų trūkumą [4].
Tyrimai patvirtina, kad ilgalaikis fermentų trūkumas gali lemti rimtesnes problemas, tokias kaip nutukimas, imuniteto susilpnėjimas, depresija ir nerimo sutrikimai, priešmenstruacinis sindromas, nuovargis bei autoimuninės ligos [5]. Visų pirma, tai susiję su tuo, kad organizmas negauna reikalingų maistinių medžiagų dėl sutrikusio virškinimo proceso.
Mūsų kasdieniai pasirinkimai tiesiogiai veikia fermentų aktyvumą organizme. Nors fermentai natūraliai gaminasi mūsų kūne, jų veiklą galime pagerinti tinkamais mitybos ir gyvenimo būdo sprendimais.
Natūralus fermentų šaltinis yra švieži ir džiovinti vaisiai, daržovės bei fermentuoti maisto gaminiai. Tačiau svarbu žinoti, kad termiškas apdorojimas aukštesnėje nei 45°C temperatūroje bei pramoniniai procesai sunaikina daugumą maiste esančių fermentų. Todėl maisto virimas ir kepimas gali žymiai sumažinti fermentų kiekį.
Puikiais fermentų šaltiniais laikomi:
Daiginti grūdai, žalios lapinės daržovės
Ananasai ir papajos (turi natūralių proteolitinių fermentų)
Fermentuoti produktai: rauginti kopūstai, kimči, kefyras, jogurtas ir kiti rauginti pieno produktai
Kimčiai – aštrūs korėjietiškos virtuvės garnyrais – ypač vertingi, nes fermentacijos metu juose atsiranda "Bacillus" rūšies bakterijos, gaminančios proteazes, lipazes ir amilazes. Šie fermentai atitinkamai virškina baltymus, riebalus ir angliavandenius.
Fermentų poreikį mūsų organizmui didina padidėjęs gyvenimo tempas, ilgalaikis stresas, užsitęsęs nuovargis ir miego trūkumas. Taip pat papildų vartojimas naudingas sergant lėtinėmis ligomis, vartojant mažai šviežių daržovių ir vaisių, ilgai naudojant vaistus ar dėl žalingų įpročių.
Pakaitiniai virškinimo fermentai ypač svarbūs kai:
Sutrinka kasos funkcija arba sergama pankreatitu
Nuolat vargina pilvo pūtimas, jaučiamas sunkumas
Pašalinta tulžies pūslė arba sutrinka tulžies gamyba
Virškinimo fermentus patartina vartoti valgio metu arba iš karto po valgio. Rekomenduojama dozė – 20000-40000 lipazės vienetų vienam valgymui.
Norint užtikrinti optimalų fermentų aktyvumą, labai svarbu išlikti hidratuotam – rekomenduojama kasdien suvartoti ne mažiau kaip 2 litrus vandens. Tinkama hidratacija padeda organizmui efektyviai įsisavinti fermentus, todėl jie gali veiksmingai skaidyti maistą.
Reguliarūs fiziniai pratimai taip pat gerina fermentų veiklą – jie padeda maistui greičiau judėti virškinimo sistemoje, sumažinant pykinimo, pilvo pūtimo ir vidurių užkietėjimo riziką. Be to, svarbu įtraukti į mitybą probiotikus, kurie padeda mūsų organizmui gaminti virškinimo fermentus.
Visgi, sėkmingą fermentų veiklą mažina alkoholinių gėrimų vartojimas, rūkymas ir stresas, todėl šių veiksnių vengimas arba minimizavimas yra svarbi fermentų sveikatos dalis. Taip pat būtina pakankamai ilsėtis, nes miegas yra svarbus fermentų gamybos ir atsinaujinimo procesas.
Taigi, fermentai yra nepakeičiami mūsų organizmo veikėjai, atliekantys tūkstančius gyvybiškai svarbių funkcijų. Visų pirma, jie užtikrina efektyvų maisto virškinimą ir energijos gamybą ląstelėse. Be to, fermentai atlieka esminį vaidmenį kepenų ir inkstų veikloje, padėdami šalinti toksinus ir reguliuoti medžiagų apykaitą.
Moksliniai tyrimai rodo, kad fermentų trūkumas gali sukelti rimtų sveikatos problemų – nuo virškinimo sutrikimų iki lėtinių ligų. Todėl ypač svarbu palaikyti optimalų fermentų aktyvumą mūsų organizme. Tai galime pasiekti vartodami šviežią, neapdorotą maistą, fermentuotus produktus ir, kai būtina, kokybiškus fermentų papildus.
Galiausiai, mūsų kasdieniai pasirinkimai – tinkama mityba, reguliarus fizinis aktyvumas, pakankamas poilsis ir streso valdymas – tiesiogiai veikia fermentų veiklą. Suprasdami šių svarbių baltymų reikšmę ir žinodami, kaip palaikyti jų aktyvumą, galime užtikrinti geresnę savo organizmo veiklą ir bendrą savijautą.
Šis straipsnis nėra autoriaus asmeninė nuomonė ir nėra skirtas reklamuoti maisto papildus. Jame pateikiama bendra informacija, kuri nėra susijusi su konkrečių produktų įsigijimu ar vartojimu. Jei turite sveikatos sutrikimų, vartojate vaistus ar kitus papildus, prieš pradėdami vartoti naujus papildus pasikonsultuokite su savo gydytoju arba vaistininku. Sprendimai dėl sveikatos turėtų būti priimami atsižvelgiant į jūsų individualią būklę ir, esant poreikiui, pasitarus su sveikatos specialistu. Jei turite komentarų ar klausimų dėl šiame puslapyje pateikto turinio, kviečiame susisiekti su mumis el. paštu studija@grasole.com.
Jūsų krepšelis tuščias
Pradėti apsipirkima
