Enzymy – životně důležité přírodní katalyzátory

Základní informace

Pravděpodobně jste se již někdy setkali s pojmem enzym. Dokážete si ale opravdu představit, o co se vlastně jedná? Proč jsou pro nás enzymy tak velmi důležité, jak vznikají a odkud je naše tělo získává? To vše a ještě mnohem více se dozvíte v následujícím článku.

Enzymy jsou látky bílkovinné povahy, které jsou nezbytně nutné pro správné fungování živých organismů. Bez enzymů by nemohl existovat život. Jedná se o látky, které určují charakter i rychlost chemických reakcí a řídí většinu biochemických procesů v živých organismech, včetně člověka.

Enzymů existuje obrovské množství druhů, ale v zásadě je rozlišujeme do 6 základních skupin, podle jejich funkce:

• oxidoreduktázy,
• transferázy,
• hydrolázy,
• lyázy,
• izomerázy,
• ligázy.

Všechny enzymy mají tedy katalytickou funkci – jedná se o přírodní katalyzátory. Všeobecně můžeme říct, že enzymy jsou výrazně specifické – to znamená, že v naprosté většině případů přeměňují jen jeden nebo několik málo substrátů, a to jen jedním definovaným způsobem. Samotná enzymatická reakce probíhá zpravidla v takzvaném aktivním místě enzymu. 

To, jak bude enzym aktivní, záleží na mnoha okolnostech, které mohou výrazně ovlivnit rychlost daných reakcí. Mezi tyto faktory patří především teplota, pH, koncentrace substrátů nebo přítomnost aktivátorů a/nebo inhibitorů.

Rozdělení enzymů:

Podle složení rozdělujeme enzymy na jednosložkové a dvousložkové:

• Jednosložkové – tyto enzymy tvoří jen jedna část, kterou je bílkovina. Tyto enzymy ke své činnosti nepotřebují koenzymy. Do této skupiny patří například hydrolázy.
• Dvousložkové (označované také jako holoenzymy) – tyto enzymy tvoří bílkovinný nosič (apoenzym) a nebílkovinná část (kofaktor). Kofaktorem je většinou organická látka, nejčastěji ze skupiny vitaminů.

Podle místa působení rozdělujeme enzymy na intracelulární a extracelulární:

• Intracelulární (označují se také jako endoenzymy) – vznikají v buňce a v ní také působí.
• Extracelulární – tyto enzymy jsou syntetizovány a pak jsou teprve krví nebo lymfou transportovány a místo, kde působí.

Funkce v organismu člověka

Enzymy mají v našem organismu obrovskou řadu funkcí a bez nich by zdravý organismus nemohl správně existovat. Naprostou většinu enzymů si náš organismus sám přirozeně syntetizuje. S narůstajícím věkem však jejich přirozená tvorba v našem těle klesá, a proto je někdy vhodná suplementace. Pokud je množství přirozeně syntetizovaných enzymů nedostatečné může se to projevit například zvýšenou únavou, problémy s trávením nebo oslabenou imunitou.

Fungování enzymového systému v našem organismu je velmi složitý a komplexní proces. Pojďme si ho přiblížit alespoň velmi zjednodušeně a stručně.

Princip fungování enzymů je ve své podstatě poměrně jednoduchý. Na každém enzymu je specifické místo pro navázání specifického substrátu. Toto místo se označuje jako „aktivní místo“. Pouze zde se může daný substrát na konkrétní enzym navázat. Po navázání vzniká komplex enzym-substrát. Po navázání se začíná substrát měnit na produkt – probíhá samotná enzymatická reakce. Po ukončení reakce vznikají výsledné produkty, které se oddělují od enzymu a opouští aktivní místo.

Doplnění neboli suplementace našeho přirozeného jídelníčku o enzymy se nazývá enzymoterapie a nejedná se o léčebný postup, ale pouze o obohacení naší přirozené stravy. Enzymoterapie se doporučuje při určitých zdravotních potížích nebo v rámci jejich prevence. Jedná se například o poruchy trávení, které jsou, vzhledem k současnému stavu výživy populace v kombinaci s nevhodným životním stylem, velmi časté. Udává se, že chronickým zánětem zažívacího traktu trpí až polovina populace na světě, a ještě vyšší procento je u populace starší 40 let. Nedostatečná funkce trávicího traktu zásadním způsobem ovlivňuje schopnost trávení potravy a vstřebávání živin. Kvůli tomu může vzniknout stav, který se označuje jako „skrytá malnutrice“ neboli „maskovaná podvýživa“, kdy člověk sice přijímá dostatek potravy, která je nutričně bohatá a vyvážená, ale nedokáže ji efektivně strávit a živiny vstřebat.

Pro správnou funkci trávicího traktu je nezbytně nutná správná syntéza a funkce trávicích enzymů. Jedná se o látky, které přirozeně vytváří zdravý organismus a které zajišťují trávení přijaté potravy.

Rozlišujeme tři základní typy trávicích enzymů:

• Proteázy –  štěpí bílkoviny.
• Lipázy –  štěpí tuky.
• Amylázy – štěpí sacharidy.

Aby tyto enzymy mohly správně fungovat je nutný pravidelný příjem pestré a vyvážené stravy. Taková strava obsahuje přirozené, základní potraviny a pokrmy z nich připravené. Nedoporučuje se nadbytek průmyslově zpracovaných potravin, nadměrné množství slazených potravin a nápojů, a každodenní konzumace potravin z bílé mouky. Naopak se výrazně doporučuje každodenní konzumace čerstvého ovoce a zeleniny, zakysaných mléčných výrobků (neslazených), kvalitních bílkovin v podobě masa, ryb, luštěnin a vajec a kvalitních rostlinných i živočišných tuků. Díky kvalitní stravě budeme udržovat v dobrém stavu celý náš trávicí systém, včetně mikrobiomu v našich střevech, což má ve výsledku zásadní vliv na správnou funkci celého našeho organismu.

Všeobecně známé účinky enzymů na naše zdraví:

• Podporují přirozený metabolismus a látkovou výměnu.
• Zajišťují přeměnu přijaté potravy na základní stavební jednotky.
• Podporují vznik využitelné energie.
• Podílejí se na přirozené funkci odolnosti a obranyschopnosti organismu.
• Mají důležitou roli v procesu myšlení a nervové činnosti.
• Působí protizánětlivě.
• Podporují hojení a regeneraci.
• Podílejí se na zneškodňování a odstraňování odpadních látek z organismu.
• Podporují přirozenou obranyschopnost organismu a normální funkci imunitního systému.

Konkrétní enzymy

Nyní se podrobněji podíváme na funkci některých trávicích enzymů. Jedním z velmi známých enzymů je laktáza. Jedná se o enzym, který má za úkol štěpení laktózy neboli mléčného cukru. Laktóza je disacharid, který se skládá ze dvou jednotek jednoduchých sacharidů – glukózy a galaktózy. Enzym laktáza dokáže od sebe tyto dva cukry oddělit, což je nutné pro jejich vstřebání ze střeva a přeměnu v organismu. Pokud je enzym laktáza syntetizován v nedostatečném množství nebo je syntetizován špatně, a proto je neaktivní, mléčný cukr laktóza není rozložen a nevstřebává se v tenkém střevě. Postupuje dále trávicím traktem a způsobuje následně zdravotní potíže gastrointestinálního charakteru. Tento stav se označuje jako laktózová intolerance a projevuje se nejčastěji jako průjem, nadýmání nebo křeče v oblasti břicha. Typický je jejich výskyt krátce po konzumaci mléka nebo některých mléčných výrobků, které jsou zdrojem laktózy.

Dalším známým enzymem je alkoholdehydrogenáza. Jedná se o enzym ze skupiny dehydrogenáz, který katalyzuje přeměnu alkoholů na rozkladné produkty (aldehydy a ketony), konkrétně oxidaci ethanolu na acetaldehyd. U lidí známe několik typů alkoholdehydrogenáz, které jsou kódovány asi sedmi různými geny. Díky tomuto enzymu jsme schopni vyrovnat se s příjmem alkoholických nápojů a předejít otravě organismu (při umírněném příjmu).

Bromelain je další enzym, který má významnou roli v trávicím systému. Jedná se o enzym pocházející z ananasu, který má proteolytické vlastnosti, tedy schopnost rozkládat bílkoviny na aminokyseliny. Bromelain je využíván nejen v trávení, ale také v medicíně pro své protizánětlivé a protisrážlivé účinky. Tento enzym se ukázal být užitečný při zánětech, snížení otoků a urychlení hojení ran. Je také využíván jako doplněk stravy při problémech s trávením a může pomoci zlepšit vstřebávání živin.

Amyláza je enzym, který štěpí škroby na jednodušší cukry, jako je maltóza a dextriny. Existují různé typy amylázy, včetně slinné amylázy (ptyalin) a pankreatické amylázy, které působí v různých částech trávicího systému. Amyláza hraje klíčovou roli při trávení uhlohydrátů a umožňuje jejich následné vstřebání a využití organismem. Díky ní můžeme efektivně využívat energii obsaženou v potravinách bohatých na škroby, jako jsou obiloviny a brambory.

Papain je proteolytický enzym, který se získává z nezralých plodů papáji. Podobně jako bromelain rozkládá bílkoviny na menší peptidy a aminokyseliny. Papain je široce používán v potravinářském průmyslu jako prostředek na zjemňování masa, což je způsobeno jeho schopností štěpit svalové vlákna a kolagen. V medicíně je papain využíván pro své schopnosti podporovat hojení ran, zmírňovat záněty a urychlovat regeneraci tkání. V kosmetice je ceněn pro své exfoliační vlastnosti, které pomáhají odstraňovat odumřelé kožní buňky a zlepšovat stav pokožky. Kromě toho je papain součástí některých doplňků stravy pro podporu trávení a zdraví trávicího traktu.

Automatický překlad do češtiny k dispozici (návod pro nastavení)
Zdroj: www.youtube.com

Názvosloví enzymů

Názvosloví enzymů, soubor pravidel pro tvorbu názvů jednotlivých enzymů, je poměrně složitý systém, ve kterém někdy není zrovna jednoduché se zorientovat. Nejprve enzymy dostávaly své označení náhodně, podle libosti jejich objevitelů. Některé z těchto názvů se používají dodnes. Například některé trávící enzymy byly pojmenovány krátkými názvy s koncovkou -in (pepsin, trypsin nebo ptyalin). Později se zavedlo nepsané pravidlo používání koncovky –asa (v češtině většinou –áza) k základu slova, které odpovídá pojmenování substrátum. Takto vznikly například názvy enzymů, jako je amyláza nebo lipáza.

Jasně daný systém v názvosloví a klasifikaci enzymů zavedla až IUB – Mezinárodní biochemická unie. V současnosti se enzymy klasifikují převážně podle povahy katalyzované reakce. V odborném biochemickém názvosloví se nejčastěji používá takzvaný systematický název, který přesně popisuje katalyzovanou reakci. Tento název se skládá z označení substrátu, názvu reakce a koncovky –asa (nebo –áza). Tyto názvy jsou většinou ale velmi dlouhé, a proto se zavedly názvy triviální, které jsou kratší a jednodušší.

Někdy se můžeme setkat také s názvy proenzym nebo zymogen. Jedná se o enzymy, které jsou v organismu produkovány a vyskytují se v inaktivní formě. Jejich aktivní forma je totiž velmi agresivní a mohla by způsobit natrávení vlastních bílkovin organismu. Neaktivní forma enzymu má většinou před svým názvem předponu pro- nebo za názvem příponu –ogen. Jedná se například o prokarboxypeptidázu nebo pepsinogen. Tyto neaktivní enzymy vyžadují ke své aktivaci specifické prostředí nebo přítomnost dalších látek.

Historie

Již v pravěku lidé zjistili, že některé přírodní suroviny jim pomáhají při bolesti nebo různých zdravotních problémech. Netušili sice, jak tyto věci fungují, ale brzy zjistili, co jim prospívá a co ne. Neměli sice ani tušení o látkách, které dnes nazýváme enzymy, přesto již tehdy využívali jejich účinky.

Opravdový výzkum fyziologických procesů a biochemických reakcí začal až mnohem později. Na přelomu 18. a 19. století se poprvé setkáváme se záznamy o úvahách nad problematikou trávení masa účinkem žaludečních šťáv nebo rozkladu škrobu na jednoduché cukry účinkem slin. Skutečný průběh těchto dějů však stále nebyl zcela přesně pochopen a objasněn. Například pepsin (proteolytický enzym, který je obsažen v žaludeční šťávě a zajišťuje štěpení bílkovin) byl objeven až v 19. století.

Jednou z klíčových osobností ve výzkumu fungování látek, které dnes nazýváme enzymy, byl slavný francouzský mikrobiolog Louis Pasteur. Ten si téměř náhodně všiml, že živé čerstvé kvasinkové buňky jsou schopny zkvašovat cukry na alkohol. Odvodil si, že tato schopnost je dána zřejmě jen živým organismům. V té době se však těmto biokatalyzátorům neříkalo enzymy, ale fermenty. To proto, že byly zodpovědné za rozkladné fermentační procesy v přírodě.

Označení „enzym“ poprvé použil v roce 1877 německý fyziolog Wilhelm Kühne. Toto slovo pochází z řeckého slova, které označuje „kvasinky“ (kvásek nebo droždí). Slovo enzym ve smyslu, jak ho používáme dnes, se však začalo používat až mnohem později.

O dvacet let později došlo k významnému objevu, který ovlivnil celý následný vývoj mnoha oborů. Zasloužil se o něj německý chemik Eduard Buchner. Zjistil, že pro kvašení cukru stačí jen kvasinkový extrakt. Domníval se, že ten patrně obsahuje látku (daný enzym), který kvašení umožňuje. Tuto látku označoval jako „zymáza“. V roce 1907 mu byla za jeho objevnou práci udělena Nobelova cena za chemii.

Postupně se enzymy začaly systematicky pojmenovávat, podle toho, jakou reakci katalyzují. Název vznikl vždy přidáním koncovky „–asa“, dnes „–áza“. Toto pojmenování pravděpodobně zavedl francouzský vědec Émile Duclaux.

Cílem vědců v průběhu 20. století bylo určit biochemickou povahu enzymů. Nejprve byla přednesena hypotéza, že enzymatická aktivita má „něco společného“ s proteiny. Ale přesná spojitost a závislosti byly stále v nedohlednu. Německý chemik Richard Willstätter tvrdil, že bílkoviny jsou pouhé přenašeče látek s enzymatickou aktivitou a samy o sobě nejsou schopny katalyzovat chemické reakce. Zanedlouho se zjistilo, že se ve své teorii mýlil. V roce 1924 americký chemik James Batchller Sumner poprvé izoloval a krystalizoval enzym ureázu. Dokázal, že se jedná o čistou bílkovinu. Další studium trávicích enzymů pepsinu, trypsinu a chymotrypsinu spolehlivě objasnilo, že proteiny samy o sobě mohou plnit funkci enzymů. Za tento objev byla v roce 1946 udělena Nobelova cena za chemii.

V roce 1970 byla poprvé vyjádřena teorie o léčebném využití enzymů v humánní medicíně. Výzkum v této oblasti pokračoval velmi rychle, ale stále se řešila problematika správného dávkování a užívání enzymů ve farmakologických přípravcích. Jednalo se zejména o problematiku toho, aby enzymy zůstaly aktivní i po průchodu žaludkem a působily tam, kde je potřeba.

Od té doby se výzkum a využívání enzymů rapidně posunul. Dnes se jedná o běžně a velmi často využívané látky ve velmi širokém spektru lidských činností – od odpadového hospodářství, přes potravinářství, textilní a papírenský průmysl, až po farmacii a medicínu.

Enzymy ve výživě člověka

Již víme, že enzymy jsou pro život nezbytně nutné látky. Jsou přirozeně syntetizovány v našem organismu, ale je nutný také jejich přísun v naší stravě. Zejména v některých obdobích, při některých onemocněních nebo při některých specifických typech stravy je suplementace enzymy velmi vhodná a doporučovaná.

V naší stravě přijímáme základní živiny (označované také jako makronutrienty) – sacharidy, bílkoviny (neboli proteiny) a tuky a dále takzvané mikronutrienty, kterými jsou například vitaminy, minerální látky nebo právě enzymy. Především příjem mikronutrientů je velmi závislý na tom, jaký typ stravy a v jaké úpravě konzumujeme.

Příkladem může být oblíbené tropické ovoce – ananas. Čerstvý obsahuje velké množství enzymu bromelin, který štěpí bílkoviny. Na druhou stranu ananas v konzervě, kvůli technologickým úpravám, kterými prošel, již žádné enzymy obsahovat nebude.

Všeobecně můžeme říci, že pro náš organismus je příjem enzymů z naší stravy velmi pozitivní. Kulinárním zpracováním potravin a vysokým ohřevem potravin se však enzymy degradují, a proto je vhodné některé potraviny vždy konzumovat v syrovém stavu. Jedná se především o většinu ovoce a zeleniny, které obsahují celou řadu prospěšných enzymů. Naopak například maso, ryby nebo vejce by měly být vždy tepelně opracovány, jinak jsou obsažené bílkoviny pro člověka nestravitelné (nebo jen velmi těžko stravitelné) a navíc může hrozit riziko případné bakteriální infekce. Pro celkovou podporu efektivity trávení je vhodné k některým pokrmům přidávat bylinky, syrové zelí, cibuli nebo česnek. Tyto potraviny obsahují značné množství enzymů a navíc stimulují činnost našeho trávicího traktu, čímž se zlepšuje naše trávení a zažívání.

Při vysokoproteinové dietě nebo podobných typech stravování jsou v organismu velmi vysoké nároky na tvorbu a aktivitu enzymů. Čím více totiž organismus příjme bílkovin, tím více potřebuje také enzymů na jejich strávení. Je důležité si uvědomit, že vysoký příjem některé živiny ve stravě (například proteinů) ještě neznamená, že se v našem organismu efektivně stráví, vstřebá a využije. Příjem kvalitní stravy vyžaduje také kvalitní a funkční enzymy. Proto je někdy velmi vhodná suplementace enzymy (jedná se například o bromelin a papain).

Zajímavosti

• Věda o enzymech se označuje jako enzymologie a rozvíjí se především od 19. století.
• V současnosti známe v lidském organismu více než 3000 různých enzymů a stále se objevují nové.
• Enzymy jsou všeobecně velmi výkonné látky. Proteázy dokážou zpracovat až 300 g bílkovin za hodinu. Lipázy dokážou zpracovat až 175 g tuků za hodinu a amylázy dokážou zpracovat až 300 g sacharidů za hodinu.
• Zažili jste někdy pocit pálení až štípání na jazyku a v ústech po konzumaci ananasu? To je způsobeno obsahem velkého množství enzymu bromelin v tomto čerstvém ovoci. Jedná se o enzym, který štěpí bílkoviny. Proto při jeho nadměrné konzumaci může dojít k porušení tělu vlastních bílkovin, které jsou součástí tkání našeho jazyku nebo sliznice v dutině ústní. Nemusíte se bát, nejedná se o nic nebezpečného. Tkáně se za chvíli sami zregenerují a vy nic neucítíte.
• Věděli jste, že i lidské sliny obsahují enzymy? Jedná se především o amylázy, tedy enzymy, které štěpí škrob. Přítomnost těchto enzymů si můžete sami jednoduše vyzkoušet pomocí jednoduchého testu. Do úst si vložte malý kousek suchého pečiva (chléb, houska nebo rohlík) a žvýkejte dostatečně dlouho bez polknutí sousta. Po určité době dojde k rozložení škrobu, který je přítomný v pečivu na jednoduché cukry. To je možné díky přítomnosti enzymů ve vašich slinách. V ústech ucítíte chuť, kterou byste určitě nečekali.

 

--- konec článku ---