I. Открытие ферментов

Введение

Питание – необходимая жизненная потребность человека. Давно известно, что здоровье во многом зависит от правильно организованного питания.

Пища человека практически постоянно должна содержать более 600 веществ, или, как их еще называют, нутриентов. Примерно 96% из них в той или другой степени обладает свойствами лекарств естественного происхождения. Так, например, большинство плодов, овощей, круп помогает предупреждать алиментарное (т.е. связанное с питанием) малокровие и избавляться от него.

Чтобы жить, человеку надо есть, пить, одеваться, иметь жилье и другие материальные блага, определенный уровень комфорта. Но «человечество ставит памятники не тому, кто слаще ел и больше пил, а тем, кто прославил его героическими деяниями». Поэтому задача уберечь молодежь от соблазна потребительства в области материальных благ – одна из ключевых в воспитательной работе.

Особенно велик этот соблазн в области питания. Но преодолевать его необходимо на научной основе.

Многие наши современники, будучи людьми образованными и культурными, оказываются удивительно неосведомленными в вопросах питания. Они не знают, сколько, чего, когда и даже как есть, имеют случайное представление о химическом составе продуктов, их свойствах и почти ничего не знают о воздействии того или иного продукта на человеческий организм. Обычно только какое-нибудь заболевание заставляет таких людей обратить внимание на своё питание к сожалению, иногда это бывает слишком поздно: неправильное питание уже основательно разрушило организм и приходится прибегать к лечению.

Являясь одним из важных компонентов нашего образа жизни, культура потребления пищевых продуктов определяет в значительной степени образ жизни человека. Тот, кто знает законы рационального питания и следует им, имеет больше шансов быть здоровым, деятельным. Развитым физически и духовно. Настало время судить о культуре человека за столом не только и не столько по тому, как он ест, то есть как пользуется столовыми принадлежностями и др., а по тому, что и сколько он есть.

Во многих семьях одним из основных продуктов питания считают мясо и ссылаются при этом на известное замечание К. Маркса, в котором он высоко оценивает роль этого продукта в развитии человека, особенно его мозга. Да, роль мяса в рационе человека велика. Однако этот продукт коварный и максимальную пользу приносит лишь тогда, когда его потребление соответствует физиологической норме. Излишек же его в организме человека, как доказано последними исследованиями, вреден. Кстати, предупреждения о неблагоприятном влиянии большого количества мясной пищи мы читаем и у древних авторов.

Для рационального питания важен не только качественный состав пищи. Не меньшее значение имеет и ее количество. Тот, кто хочет быть здоровым, должен соблюдать умеренность в еде. Сегодня средний российский человек, как правило, потребляет значительно больше пищи, чем ему требуется. Половина жителей нашей страны имеет излишний вес. Это отрицательно сказывается на их самочувствии.

В основе всех жизненных процессов лежат тысячи химических реакций. Они идут в организме без применения высокой температуры и давления, т.е. в мягких условиях. Вещества, которые окисляются в клетках человека и животных, сгорают быстро и эффективно, обогащая организм энергией и строительным материалом. Но те же вещества могут годами храниться как в консервированном (изолированном от воздуха) виде, так и на воздухе в присутствии кислорода. Возможность быстрого переваривания продуктов в живом организме осуществляется благодаря присутствию в клетках особых биологических катализаторов - ферментов.

Целю данной работы является изучение истории развития ферментологии.

I. Открытие ферментов

В 1817 г. английский химик Гемфри Дэви (1778— 1829) открыл способность паров спирта и эфира окисляться на платине при комнатной температуре. Платина, конечно, не участвовала в реакции.

Эти и другие примеры привлекли внимание Берцелиуса, и он назвал (1835) явление ускорения реакции в присутствии веществ, остающихся в конце реакции неизменными, катализом (от греческого Katalysis — растворение, распад), что, вероятно, относилось к процессу расщепления крахмала, катализируемого кислотой.

Спирт обычно горит в кислороде, только будучи нагретым до высокой температуры, при которой воспламеняются его пары. В присутствии платинового катализатора эта реакция протекает без предварительного нагревания. Казалось вероятным, что химические процессы в живых тканях могут протекать при очень мягких условиях, потому что в тканях присутствуют различные катализаторы, которых не существует в неживой природе.

Действительно, в 1833 г., незадолго до работ Берцелиуса, французский химик Ансельм Пэйян (1795— 1871) экстрагировал из проросшего ячменя вещество, которое расщепляло крахмал до сахара даже быстрее, чем кислота. Он назвал это вещество диастазой. Диастаза и другие подобные вещества были названы ферментами, поскольку превращение крахмала в сахар является одним из первичных этапов ферментации зерна.

Вскоре были выделены ферменты и из животных организмов. В числе первых был фермент желудочного сока. Еще Реомюр установил, что переваривание пищи — химический процесс. А в 1824 г. английский врач Уильям Праут (1785—1850) выделил из желудочного сока соляную кислоту. Соляная кислота — чисто неорганическое вещество, поэтому ее выделение было неожиданным для химиков. В 1836 г. Шванн, один из основателей клеточной теории, получил экстракт желудочного сока, не содержащий соляной кислоты и значительно интенсивнее, чем кислота, разлагающий мясо. Это вещество, которое Шванн назвал пепсином (от греческогоpepsis — пищеварение), было истинным ферментом.

Список открываемых ферментов расширялся. Уже во второй половине XIX в. стало совершенно ясно, что ферменты являются катализаторами, только если речь идет о живых тканях; благодаря им организм осуществляет то, что недоступно экспериментатору. Итак, белки продолжали оставаться щитом для виталистов, так как много данных свидетельствовало о белковой природе ферментов (хотя до XX в. это и не было точно доказано). Однако в позиции виталистов обнаружилось слабое место: ферменты действовали как внутри клетки, так и вне ее. Ферменты, выделенные из желудочного сока, производили расщепление пищи в пробирке. Казалось, если бы удалось создать образцы всех ферментов, можно было бы воспроизвести в пробирке любую реакцию, протекающую в живом организме, без вмешательства живого, поскольку ферменты сами по себе (по крайней мере изученные) не являются живыми. Более того, они подчиняются тем же законам, что и неорганические катализаторы, такие, как кислоты или платина.

Виталисты вынуждены были признать, что ферменты желудочного сока продолжают свою деятельность вне клетки: ведь желудочный сок можно налить в пробирку. Однако, говорили они, есть и такие ферменты, которые проявляют активность, только находясь в клетке. Эти ферменты лежат вне компетенции химиков. Виталисты разделили ферменты на два класса: «неорганизованные», например пепсин, которые могли быть выделены из живой клетки и осуществляли свое каталитическое действие вне клеток, и «организованные», действие которых, как предполагалось, неотделимо от жизнедеятельности живых клеток.

Первую группу ферментов немецкий физиолог Вильгельм Кюне (1837—1900) в 1878 г. предложил называть энзимами (от греческих en — в, zyme — дрожжи). Для вторых было сохранено название ферменты.

В 1897 г. работы немецкого химика Эдуарда Бухнера (1860—1917) неожиданно подорвали виталистическую позицию. Отфильтровав перетертую до полного разрушения массу дрожжей, Бухнер получил свободный от живых клеток дрожжевой сок и, чтобы он не загрязнялся микробами, добавил в него концентрированный раствор сахара. Бухнер ожидал, что этот сок не будет обладать ферментативной способностью. Каково же было его удивление, когда он обнаружил, что сахар подвергается медленному брожению. Он ставил опыт за опытом, убивая дрожжевые клетки спиртом,— результат был один: мертвые клетки сбраживали сахар так же хорошо, как и живые.