Ферменти – це біологічні молекули (зазвичай білки), які значно прискорюють швидкість практично всіх хімічних реакцій, що відбуваються всередині клітин. Вони життєво важливі для нас і виконують широкий спектр важливих функцій в організмі, таких як допомога в травленні та обміні речовин.
Деякі ферменти допомагають розщеплювати великі молекули на менші частини, які легше засвоюються організмом. Інші ферменти допомагають зв’язати дві молекули разом, щоб утворити нову молекулу. Ферменти є високоселективними каталізаторами, а це означає, що кожен фермент прискорює лише певну реакцію.
Молекули, з якими працює фермент, називаються субстратами. Субстрати зв’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 субстрати. У моделі індукованої відповідності активний центр і субстрат не ідеально підходять один до одного — натомість вони обидва змінюють свою форму, щоб з’єднатися.
Хай там як, протікаючі реакції значно прискорюються — більш ніж в мільйон разів, — як тільки субстрати зв’язуються з активним центром ферменту. Хімічні реакції утворюють новий продукт або молекулу, яка потім відокремлюється від ферменту, який каталізує інші реакції.
Ось приклад: коли слинний фермент амілаза зв’язується з крохмалем, він запускає процес гідролізу (розщеплення сполуки через реакцію з водою), в результаті чого утворюється мальтоза або солодовий цукор.
Як ферменти допомагають перетравлювати алкоголь
Алкоголь розщеплюється в печінці у два етапи. На першому етапі фермент алкогольдегідрогеназа перетворює алкоголь на досить неприємну хімічну речовину під назвою ацетальдегід. Накопичення цієї токсичної хімічної речовини є однією з причин, чому ви відчуваєте себе погано вранці і у вас похмілля.
Потім другий фермент, альдегіддегідрогеназа, перетворює ацетальдегід в 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 з батьків. Їх печінка виробляє несправну версію ферменту.
Інші успадковують дефектний ген лише від одного з батьків і виробляють як нормальний, так і дефектний фермент. Однак цей частковий дефіцит призводить лише до 1 відсотка повної активності ферменту, а не до 50 відсотків, як можна було б очікувати.
Це пов’язано з тим, що несправна версія менш стабільна, і кілька копій ферменту повинні працювати разом як одиниця.
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, прискорене серцебиття, запаморочення, почервоніння обличчя — і це все триває довго-довго-довго…
Що це означає?
Хороша новина полягає в тому, що через дефіцит альдегіддегідрогенази алкоголізм та рак, пов’язаний з алкоголем, набагато рідше зустрічаються 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 певну толерантність до неприємних наслідків вживання алкоголю, але вони все ще піддаються впливу високих рівнів ацетальдегіду.
Може здатися несподіваним, що будь-яка людина з дефіцитом альдегіддегідрогенази взагалі хоч колись в житті буде пити. Але причини, чому ми любимо алкоголь, складні. Деякі з них пов’язані з метаболізмом, деякі — з хімією мозку, а деякі — з соціальними обставинами.
Деякі люди відчувають сильніше 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.