Enzymy – właściwości, działanie i rola enzymów w organizmie człowieka | ekologia.pl
Ekologia.pl Zdrowie Medycyna rodzinna Enzymy – właściwości, działanie i rola enzymów w organizmie człowieka

Enzymy – właściwości, działanie i rola enzymów w organizmie człowieka

W ludzkim ciele są tysiące enzymów, które umożliwiają nam codzienne funkcjonowanie. Mowa o biologicznych katalizatorach, które przyśpieszają tempo zachodzących w organizmie reakcji bez podlegania jakimkolwiek zmianom. Mimo, że stosunkowo mało znane i rozumiane przez większość z nas, enzymy warunkują proces oddychania, trawienia czy pracy mięśni. Co jeszcze warto o nich wiedzieć?

Enzymy wytwarzane są m.in. w trzustce. Źródło: shutterstock

Enzymy wytwarzane są m.in. w trzustce. Źródło: shutterstock
Spis treści


Dla wielu ludzi nie jest jasna różnica między hormonami a enzymami. Te pierwsze to z reguły peptydy lub sterydy, których zadaniem jest wywoływanie określonych reakcji w komórkach i organach naszego ciała. Jest ich zaledwie kilkadziesiąt. Enzymów jest natomiast znacznie więcej, a pod względem chemicznym są to przede wszystkim białka o dość kompleksowej budowie. Ich rola jest też nieco bardziej subtelna, choć dla życia są absolutnie niezbędne!

Krótka historia enzymów

Enzymy to substancje właściwe nie tylko dla organizmu ludzkiego, ale także tkanek roślinnych, zwierzęcych, a nawet mikroorganizmów. Nieświadomie człowiek wykorzystywał je już przed tysiącami lat, np. do fermentacji cukrów w alkohol. Termin „enzym” ukuty został tymczasem dopiero w 1877 r. przez niemieckiego fizjologa Wilhelma Kühne w nawiązaniu do greckiego słowa oznaczającego rośnięcie pod wpływem drożdży.

Już czterdzieści lat wcześniej francuski chemik Anselme Payen odkrył jednak pierwszy enzym zmieniający skrobię w maltozę. Na przestrzeni kolejnych dekad uwagę naukowców, w tym Louisa Pasteura, pochłonęła przede wszystkim fermentacja alkoholowa za pośrednictwem drożdży. Dopiero w pierwszej połowie XX w. opisano chemiczną strukturę enzymów i skupiono się ich biologicznym działaniu wewnątrzustrojowym.

Skąd się biorą enzymy?

Ludzki organizm produkuje cały szereg potrzebnych enzymów. Powstają one m.in. w  śliniankach, wątrobie, trzustce, śluzówce żołądka i jelicie cienkim. Ponadto, każda komórka produkuje własne enzymy działające na poziomie molekularnym. Na szczególną uwagę zasługują też bakterie tworzące mikroflorę jelit, które odżywiając się „naszym” pożywieniem w wyniku własnej przemiany materii wytwarzają enzymy korzystne dla człowieka.

Nasze wewnętrzne enzymy nie są jednak jedynymi, z którymi mamy do czynienia. W wielu produktach spożywczych zawarte są enzymy pochodzące ze świata roślin lub zwierząt, które również wywierają wpływ na procesy zachodzące w organizmie. Przykładem może być zawarta w ananasie bromelaina, która zdaniem naukowców stymuluje proces trawienia i sprzyja zdrowiu serca, najprawdopodobniej chroniąc również przed niektórymi rodzajami raka. W bananie jest z kolei amylaza, która rozkłada zawarte w owocu węglowodany czyniąc go lepiej strawnym.

Rodzaje enzymów i ich funkcje

W medycynie wyróżnia się sześć głównych klas enzymów, do których należą: oksydoreduktazy, transferazy, hydrolazy, liazy, izomerazy i ligazy. Podział ten opiera się na chemicznym mechanizmie działania i większości z nas nie wiele mówi. Popularniejsza jest więc klasyfikacja kliniczna, która dzieli enzymy na:

W tej ostatniej kategorii znajdują się enzymy trawienne, które należą do najciekawszych z punktu widzenia ciała ludzkiego. Wydzielane w strukturze przewodu pokarmowego odgrywają decydującą rolę w procesie trawienia spożywanych pokarmów i to już od momentu włożenia kęsa do ust. Pierwsze enzymy trawienne obecne są bowiem w ślinie i już w czasie przeżuwania oddziałują one na związki obecne w pożywieniu.

Wizualizacja przedstawiająca budowę lipazy trzustkowej. Źródło: shutterstock

Jak działają enzymy?

Z chemicznego punktu widzenia enzymy są katalizatorami, co oznacza, że przyspieszają one szybkość reakcji. O ich skuteczności decyduje specyficzny kształt cząsteczki, w którym kluczową rolę odgrywa tzw. centrum aktywne. To część enzymu, która „chwyta” cząsteczkę substratu, wiąże ją i dzieli na mniejsze cząsteczki. A wszystko to za sprawą takiego obniżenia energii aktywacji reakcji, aby mogła ona zachodzić sprawnie.


Czasami enzymy łączą w swojej strukturze dwa substraty, czasem stwarzają bardziej przyjazne, kwaśne środowisko, a czasem nawet same biorą udział w reakcji. Za każdym razem jednak po osiągnięciu celu wracają do swojej pierwotnej postaci!

Enzymy do prawidłowego funkcjonowania potrzebują jednak bardzo specyficznych warunków. Mowa przede wszystkim o temperaturze ok. 37 stopni C oraz konkretnym poziomie pH, który uzależniony jest od miejsca działania (w żołądku będzie to pH 2, w jelitach pH> 7). Zbyt niska temperatura obniża aktywność enzymów, zbyt wysoka je denaturuje, w efekcie czego tracą swoje zdolności. Podobnie niekorzystny wpływ może mieć nadmierne zakwaszenie lub alkalizacja środowiska wewnętrznego.

Działanie enzymów nie byłoby optymalne, gdyby nie inhibitory, czyli substancje wydzielane po to, aby spowolnić, osłabić bądź całkowicie zakończyć przebieg danej reakcji. To dzięki temu sprytnemu mechanizmowi w organizmie zachowany jest stan równowagi. Przykładem użytecznych dla zdrowia inhibitorów są także antybiotyki, które utrudniają bakteriom podział i rozwój infekcji ograniczając działanie ich enzymów.

Ciekawostka: Enzymy są dziś wykorzystywane do wyrobu ponad 400 różnych produktów spożywczych, kosmetycznych i chemicznych. Wspomagają produkcję etanolu z cukrów, ułatwiają usuwanie plam z tkanin, złuszczają naskórek, polepszają jakość i smak nabiału, pieczywa czy wędlin. Co zaś najważniejsze, ich wykorzystanie w roli katalizatorów pomaga zaoszczędzić energię i naturalne surowce, produkując mniej odpadków.

Tabela przedstawiająca podstawowe funkcje enzymów w ludzkim ciele; opracowanie własne

Najważniejsze ludzkie enzymy i ich rola

Wśród tysięcy enzymów obecnych w ludzkim organizmie nie ma takich, których rola byłaby bagatelna. Co ciekawe, każdy ma jednak jedną, konkretną funkcję do spełnienia. Do najciekawszych katalizatorów naszych fizjologicznych reakcji należą przede wszystkim:

Polimeraza DNA pozwala naprawiać uszkodzone DNA. Źródło: shutterstock

Zaburzenia i choroby związane z enzymami

Wydzielanie enzymów może zostać poważnie zaburzone przez choroby poszczególnych organów. Mukowiscydoza oraz rak trzustki to dwa bardzo poważne schorzenia, które wydatnie ograniczają ilość enzymów w organizmie.  W rezultacie trawienie i inne fizjologiczne procesy mogą być bardzo utrudnione.

Oprócz mukowiscydozy istnieją jeszcze inne wrodzone zaburzenia metaboliczne polegające na niedostatku określonego enzymu. Jako przykład może wymienić chorobę Fabry’ego, w której mutacja genu powoduje niedobór α-galaktozydazy, a, co za tym idzie, niemożność trawienia niektórych tłuszczów i odkładanie się złogów w naczyniach krwionośnych. Genetycznie uwarunkowana jest także choroba syropu klonowego (MSUD) uniemożliwiająca organizmowi rozkład trzech białek, które odkładają się w organizmie produkując toksyny.

Inne problemy związane z zaburzeniami pracy enzymów obejmują m.in.:

  • chorobę Crohna, w której zakłócona równowaga mikroflory bakteryjnej jelit zaburza aktywność enzymów i powoduje reakcje autoimmunologiczne;
  • niewydolność wydzielniczą trzustki;
  • nietolerancję laktozy wynikającą z niedoboru laktazy i prowokującą gwałtowne reakcje ze strony układu pokarmowego po spożyciu nabiału.

Enzymy w formie suplementów?

Działanie enzymów regulowane jest genami i większość z nas przez cały życie nie musi w ogóle się o nie starać. W przypadku wspomnianych wyżej schorzeń konieczne może być również przyjmowanie leków zawierających enzymy trzustki czy wątroby Przyjmuje się je często z jedzeniem, aby usprawnić proces przemiany materii. Suplementy zawierające wyizolowane enzymy polecane są również osobom mającym kontakt z chemikaliami, zwłaszcza pestycydami.

Niestety, przyjmowanie enzymów trawiennych w formie suplementów może wiązać się z nieprzyjemnymi skutkami ubocznymi ze strony układu pokarmowego. Problem warto omówić z lekarzem, który pomoże dobrać optymalny preparat i jego dawkowanie.

Większości z nas zdrowa, zrównoważona dieta wystarczy jednak do zachowania równowagi enzymów w organizmie. Jeśli natomiast zaobserwujemy u siebie takie objawy jak regularne wzdęcia, gazy, biegunki, mdłości, wymioty w połączeniu z zmęczeniem i utratą wagi, warto zasięgnąć konsultacji medycznej.

Ekologia.pl (Agata Pavlinec)
Bibliografia
  1. „Differences between Enzymes and Hormones” Sagar Aryal, https://microbiologyinfo.com/differences-between-enzymes-and-hormones/, 06/12/2021;
  2. “Enzymes: How they work and what they do” Tim Newman, https://www.medicalnewstoday.com/articles/319704, 06/12/2021;
  3. “Why Are Enzymes Important?” James Roland, https://www.healthline.com/health/why-are-enzymes-important, 06/12/2021;
  4. “Enzymes in the body” IAC, https://www.corneotherapy.org/articles/enzymes-in-the-body, 06/12/2021;
  5. “Functions Of Enzymes In The Body” Infinita Biotech, https://infinitabiotech.com/blog/functions-of-enzymes-in-the-body/, 06/12/2021;
  6. “Digestive enzymes” Science Learning Hub, https://www.sciencelearn.org.nz/resources/1840-digestive-enzymes, 06/12/2021;
  7. “Looking Back: A Short History of the Discovery of Enzymes and How They Became Powerful Chemical Tools” Christian M. Heckmann i in., https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cctc.202001107, 06/12/2021;
4.7/5 - (6 votes)
Subscribe
Powiadom o
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments