Каталаза содержится в каких продуктах

Фермент каталаза: основные особенности

Каталаза — фермент, обнаруженный почти во всех живых организмах. Основная его функция — катализировать реакцию разложения перекиси водорода до безвредных для организма веществ. Каталаза имеет большое значение для жизнедеятельности клеток, так как защищает их от разрушения активными формами кислорода.

Общие сведения

Фермент каталаза относится к оксидоредуктазам — обширному классу ферментов, которые катализируют перенос электронов от молекулы-восстановителя (донора) к молекуле-окислителю (акцептору).

Оптимальный pH для работы каталазы в человеческом организме около 7, однако, скорость реакции существенно не изменяется при значениях показателя водорода от 6,8 до 7,5. Оптимальное значение рН для других каталаз колеблется от 4 до 11, в зависимости от вида организма. Оптимальная температура также различается, для человека это около 37о С.

Каталаза — один из самых быстрых ферментов. Всего одна его молекула способна превращать миллионы молекул перекиси водорода в воду и кислород за секунду. С точки зрения энзимологии это значит, что для фермента каталазы характерно большое число оборотов.

Структура фермента

Каталаза представляет собой тетрамер из четырех полипептидных цепей, каждая из которых имеет длину более 500 аминокислот. Фермент имеет в составе четыре группы порфирового гема, благодаря которым и вступает в реакцию с активными формами кислорода. Окисленный гем представляет собой простетическую группу каталазы.

История открытия

Каталаза не была известна ученым до 1818 года, пока Луи Жак Тенар, химик обнаруживший в живых клетках перекись водорода, не предположил, что ее разрушение связано с действием ранее неизвестного биологического вещества.

В 1900 году немецкий химик Оскар Лев первым ввел термина «каталаза» для обозначения таинственного вещества, разлагающего перекиси. Он же сумел ответить на вопрос, где содержится фермент каталаза. В результате многочисленных экспериментов Оскар Лев выявил, что данный фермент характерен почти для всех животных и растительных организмов. В живой клетке, как и многие другие ферменты, каталаза содержится в пероксисомах.

В 1937 году впервые удалось кристаллизоваться каталазу из говяжьей печени. В 1938 году была определена молекулярная масса фермента — 250 кДа. В 1981 году ученые получили изображение трехмерной структуры бычьей каталазы.

Катализ перекиси водорода

Несмотря на то, что пероксид водорода — продукт многих нормальных метаболических процессов, для организма он не является безвредным.

Чтобы предотвратить разрушение клеток и тканей, перекись водорода должна быть быстро превращена в другое, менее опасное для организма вещество. Именно с этой задачей и справляется фермент каталаза — он разлагает молекулу перекиси до двух молекул воды и молекулы кислорода.

Реакция разложения пероксида водорода в живых тканях:

2 H2O2 → 2 H2O + O2

Молекулярный механизм расщепления перекиси водорода ферментом каталазой пока точно не изучен. Предполагается, что реакция проходит в два этапа — на первом этапе железо в составе простетической группы каталазы связывается с атомом кислорода перекиси, при этом выделяется одна молекула воды. На втором этапе окисленный гем взаимодействует с другой молекулой перекиси водорода, в результате чего образуется еще одна молекула воды и одна молекула кислорода.

Благодаря такому действию фермента каталазы на пероксид водорода, наличие этого активного вещества в образцах ткани легко определить. Для этого достаточно добавить к исследуемому образцу небольшое количество перекиси водорода и наблюдать за реакцией. О наличии фермента говорит формирование пузырьков кислорода. Эта реакция хороша тем, что не требует никакого специального оборудования или инструментов — ее можно наблюдать невооруженным глазом.

Стоит заметить, что ион любого тяжелого металла может выступать как неконкурентный ингибитор каталазы. Кроме того, всем известный цианид ведет себя как конкурентный ингибитор каталазы, если в тканях много перекиси водорода. Арсенаты играют роль активаторов.

Применение

Разлагающее действие фермента каталазы на пероксид водорода нашло применение в пищевой промышленности — с помощью этого фермента из молока удаляетсяН2О2 до приготовления сыра. Еще одно применение — специальные пищевые упаковки, которые защищают продукты от окисления. Каталаза также применяется в текстильной промышленности для удаления пероксида водорода из тканей.

Она в небольших количествах используется в гигиене контактных линз. Некоторые дезинфицирующие средства имеют в составе перекись водорода, и каталаза используется для расщепления этого компонента перед повторным использованием линз.

Активность

Активность фермента каталазы зависит от возраста организма. В молодых тканях активность фермента значительно выше, чем в старых. С возрастом и у людей, и у животных активность каталазы постепенно снижается как результат старения органов и тканей.

Согласно недавним исследованием, снижение активности каталазы является одной из возможных причин поседения волос. Перекись водорода постоянно образуется в человеческом организме, однако не приносит вреда — каталаза быстро разлагает ее. Но если уровень этого фермента снижен, очевидно, что не вся перекись водорода катализируется ферментом. Таким образом, она обесцвечивает волосы изнутри, растворяя естественные красители. Это неожиданное открытие сейчас проверяется исследователями, и, возможно, сыграет роль в разработке препаратов, приостанавливающих поседение волос.

Источник

11 продуктов питания, богатых ферментами

«Мы есть то, что мы едим», — сказал Гиппократ. Правильное питание — это основа здоровья, а неправильное — источник болезней. Здоровая пища должна включать в себя ферменты, помогающие ее расщеплению, перевариванию и усвоению. Для разных видов еды нужны свои ферменты.

Обмен веществ: главный процесс жизнедеятельности

Обмен веществ (метаболизм) — это непрерывный процесс поступления в организм питательных веществ, затем расщепление их на составляющие части, последующее усвоение полезных элементов и выведение продуктов распада. В процессе обмена веществ одни молекулы превращаются в другие, это происходит при участии ферментов, которые являются катализаторами этих процессов.

Слово «ферменты» переводится как «закваска». Некоторые из них вырабатываются полезными бактериями, обитающими в кишечнике, другие поступают с пищей. Ферменты помогают организму переваривать пищу и тем самым облегчают обмен веществ. Одни из них содействуют перевариванию белков, другие способствуют усвоению жиров, третьи облегчают переваривание углеводов. В аптеках есть много препаратов, которые служат этим целям. В продаже также имеются биологически активные добавки (БАДы), из них особенно популярны те, что содержат панкреатин, бромелайн и папаин.

Необходимость в ферментах появляется при ослаблении метаболизма. Он возникает в следующих случаях:

• возрастные изменения организма, при которых собственных ферментов становится меньше,
• вялый кишечник с пониженной активностью, вызванной гиподинамией,
• сниженный иммунитет,
• некоторые болезни желудочно-кишечного тракта и пищеварительных органов,
• лишний вес и т. д.

Профилактика нарушений обмена

Для поддержания здоровья очень важно правильное питание и здоровое пищеварение. А если работа желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) регулярно нарушается, со временем это может привести к появлению болезней. Для профилактики таких явлений необходимо наладить здоровый рацион. В этом роль большую роль играют продукты питания с достаточным количеством ферментов. Благодаря их действию:

• поддерживается нормальный метаболизм,
• нормализуется вес,
• повышается иммунитет,
• происходит самоочищение организма,
• постоянно обновляются клетки и т. д.

Все это поддерживает органы пищеварения в нормальном состоянии и является профилактикой заболеваний.

Симптомы недостатка ферментов

При дефиците ферментов в питании пища плохо усваивается и не выводится полностью. Из-за этого в кишечнике усиливаются процессы брожения, повышается количество патогенных микроорганизмов. Существуют симптомы, говорящие о том, что организму не хватает ферментов. Вот они:

• нарушения деятельности ЖКТ,
• гастрит,
• регулярные запоры,
• отложение солей, боли в суставах,
• подагра и т. д.

Питание, богатое ферментами

Современное общество страдает гиподинамией. Многие люди сидят весь день в офисе за компьютером, на работу и с работы ездят на автомобиле. В таких условиях физическая нагрузка на организм недостаточна. Отсюда возникают проблемы в деятельности желудочно-кишечного тракта, такие, как частые запоры, медленная эвакуация отработанных веществ. Чтобы избавиться от таких явлений, необходима профилактика. Для налаживания работы ЖКТ, некоторые люди принимают аптечные препараты (по телевидению мы часто видим их рекламу). Но есть гораздо лучшее решение — вводить в рацион продукты питания, содержащие естественные ферменты.

11 продуктов питания, которые содержат много полезных ферментов

• Ананас — содержит бромелайн, облегчающий переваривание белковой пищи.
• Манго — включает в себя амилазу, способствующую расщеплению углеводов.
• Папайя — содержит катализатор, сходный с бромелайном. Этот фрукт полезен для расщепления белков. Однако есть предостережения. Папайя не рекомендуется беременным женщинам, так как она может спровоцировать выкидыш. Также этот фрукт часто вызывает аллергию.
• Банан — его ферменты проявляют свою активность только в полностью зрелых, сладких плодах. Зеленые плоды с этой точки зрения почти бесполезны.
• Киви — содержит большое количество фруктовых кислот. Включает в себя актинидин, который эффективно расщепляет белки и помогает переваривать пищу.
• Авокадо — богат катализаторами, помогающими усваивать жиры. В этом фрукте почти нет сахара, поэтому его можно употреблять при диабете. Особенно полезен при болезнях поджелудочной железы.
• Мед — обладает большим количество натуральных ферментов и улучшает расщепление и последующее усвоение большинства веществ, поступающих в организм (кроме жиров). Он помогает переваривать сахара, белки, крахмал.
• Кефир — один самых ценных продуктов с точки зрения содержания натуральных ферментов. В нем есть липазы, лактаза, протеазы. Он не только помогает переваривать пищу, но и способствует усвоению молочных продуктов при непереносимости лактозы.
• Имбирь — способствует расщеплению белков. Активизирует деятельность ЖКТ, способствует регулярному опорожнению кишечника. Важным свойством имбиря является то, что он стимулирует выработку собственных ферментов в организме.
• Квашеная капуста — еще один ценный продукт, содержащий много полезных ферментов. Нормализует процессы пищеварения, активизирует деятельность гладкой мускулатуры кишечника, стимулирует стул, избавляет от запоров. Квашеная капуста полезна для поддержания высокого уровня иммунитета.
• Кимчи — пекинская капуста, квашенная по-корейски. При квашении в нее добавляют много острых, пикантных специй и пряностей. Кимчи обладает большим количеством катализаторов, способствующих усвоению белков, жиров и углеводов. Является антиоксидантом, снижает уровень холестерина в крови.

Помимо перечисленных позиций, натуральные ферменты также содержатся в таких продуктах питания, как:

• чеснок,
• лук,
• редька,
• хрен,
• сырая морковь,
• свекла.

Перечисленные продукты входят в рацион большинства долгожителей. Это отличная профилактика болезней ЖКТ.

Вещества, препятствующие действию ферментов

Однако надо помнить, что есть продукты, блокирующие действие полезных катализаторов. Такая пища долго переваривается, для ее расщепления и усвоения требуется много времени. Эти продукты нередко вызывают образование газов в кишечнике и являются виновниками запоров. К такой пище относятся:

• яичный белок,
• бобовые культуры (горох, фасоль, чечевица),
• орехи,
• семечки.

Если у человека есть проблемы с пищеварением, ему надлежит использовать такую пищу в питание в ограниченном количестве.

Пройдите тестСоблюдаете ли вы правила здорового питания? Знаете ли вы принципы здорового питания? Пройдите тест и узнайте всю правду о вашей диете!

Использованы фотоматериалы Shutterstock

Источник