طريقة عمل الإنزيمات هي تقليل طاقة التنشيط اللازمة لبدء التفاعل. يتم ذلك لتقليل الوقت الذي يستغرقه رد الفعل في الجسم.
عند هضم الطعام ، توجد مواد جزيئية حيوية على شكل بروتينات تساعد في تغيير شكل جزيئات المادة الغذائية إلى مواد يحتاجها الجسم.
على سبيل المثال ، يتم تحويل السكر إلى طاقة مفيدة للجسم. تسمى هذه الجزيئات الحيوية بالإنزيمات.
تساعد الإنزيمات في عمليات التمثيل الغذائي. وبالتالي ، فهو مهم جدًا لجسم الإنسان.
تعريف ووظيفة الإنزيمات
الإنزيمات عبارة عن جزيئات حيوية على شكل بروتينات تعمل كمحفزات (مركبات تسرع عملية التفاعل دون التفاعل تمامًا) في تفاعل كيميائي عضوي.
سيتم تسريع الجزيء الأولي في العملية الأنزيمية ، المسمى الركيزة ، إلى جزيئات أخرى تسمى المنتجات.
الإنزيمات بشكل عام لها الوظائف التالية:
- تسريع أو إبطاء التفاعل الكيميائي.
- تنظيم عدد من التفاعلات المختلفة في نفس الوقت الذي يتم فيه تصنيع الإنزيم في شكل إنزيم مرشح غير نشط ، ثم يتم تنشيطه في البيئة في ظل الظروف المناسبة.
- إن طبيعة الإنزيم الذي لا يتفاعل مع الركيزة هي الأكثر فائدة في تفاعل كيميائي متسارع في جسم الكائن الحي.
خواص الانزيمات
فيما يلي شرح لخصائص الإنزيم التي نحتاج إلى معرفتها:
1. الحفاز الحيوي .
إنه محفز ، أي الإنزيمات هي مركبات تحفيزية تسرع التفاعل الكيميائي دون تفاعل. بينما تأتي الإنزيمات من الكائنات الحية ، فإنها تُعرف أيضًا باسم المحفزات الحيوية.
2. حراريا
تتأثر الإنزيمات بدرجة كبيرة بدرجة الحرارة. تتمتع الإنزيمات بدرجة الحرارة المثلى لأداء وظائفها.
عموما عند درجة حرارة 37 درجة مئوية. إذا كان في درجات حرارة قصوى يمكن أن يتلف عمل الإنزيم. تكون الإنزيمات غير النشطة في درجات حرارة أقل من 10 درجة مئوية ، بينما تتغير طبيعة في درجات حرارة تزيد عن 60 درجة مئوية.
هناك بعض الاستثناءات ، مثل مجموعة البكتيريا القديمة في مناطق شديدة التطرف ، مثل مجموعة الميثانوجين ، لديهم إنزيمات تعمل في درجات حرارة تصل إلى 80 درجة مئوية.
3. كن محددًا
سوف ترتبط الإنزيمات بالركائز القادرة على الارتباط بالجانب النشط من الإنزيم.
تعمل الخصائص المحددة للإنزيم كأساس للاسم. عادة ما يتم أخذ اسم هذا الإنزيم من نوع الركيزة المرتبطة أو نوع التفاعل الذي يحدث.
على سبيل المثال الأميليز ، وهو إنزيم يلعب دورًا في تكسير النشا وهو عديد السكاريد (سكر معقد) إلى سكريات أبسط.
اقرأ أيضًا: الإعلان: التعريف ، الخصائص ، الأهداف ، الأنواع والأمثلة4. تتأثر درجة الحموضة
يعمل هذا الإنزيم في جو محايد (6،5 - 7). لكن بعض الإنزيمات تكون مثالية عند درجة الحموضة الحمضية مثل البيبسينوجين ، أو عند درجة الحموضة القلوية مثل التربسين.
5. العمل ذهابا وإيابا
تساعد الإنزيمات التي تحلل المركب A إلى B ، وكذلك الإنزيمات في التفاعل ، على تكوين المركب B من المركب A.
6. لا تحدد اتجاه رد الفعل
Enzimbukan هو الذي يحدد إلى أين سيتجه رد الفعل. المركب المطلوب أكثر هو النقطة في اتجاه التفاعل الكيميائي. على سبيل المثال ، يفتقر الجسم إلى الجلوكوز ، وسيكون قادرًا على تكسير السكر الاحتياطي (الجليكوجين) والعكس صحيح.
7. فقط مطلوب بكميات صغيرة
لا يلزم أن تكون الكمية المستخدمة كمحفز كثيرًا. يمكن لجزيء الإنزيم أن يعمل عدة مرات ، طالما أن الجزيء غير تالف.
8. مادة غروانية
نظرًا لأن الإنزيمات تتكون من مكونات بروتينية ، يتم تصنيف الإنزيمات على أنها غروانيات. تحتوي الإنزيمات على أسطح كبيرة جدًا بين الجسيمات بحيث يكون مجال نشاطها كبيرًا أيضًا.
9. الإنزيمات قادرة على تقليل طاقة التنشيط
طاقة التنشيط للتفاعل هي كمية الطاقة في السعرات الحرارية المطلوبة لنقل جميع الجزيئات في 1 مول من المركب عند درجة حرارة معينة إلى المستوى الانتقالي في ذروة حد الطاقة.
إذا تمت إضافة تفاعل كيميائي مع محفز ، أي إنزيم ، فيمكن خفض طاقة التنشيط وسيعمل التفاعل بشكل أسرع.
هيكل الانزيم
الانزيمات معقدة 3 ابعاد. الإنزيمات لها شكل خاص للالتصاق بالركائز. يسمى الشكل الكامل للإنزيمات بالإنزيمات الهالونية. تتكون الإنزيمات من 3 مكونات رئيسية
1. المكونات الرئيسية للبروتين.
يسمى جزء البروتين من الإنزيم بـ apoenzyme. Apoenzymes أو مصطلحات أخرى apoproteins
2. المجموعات التعويضية
مكون الإنزيم هذا ليس بروتينًا يتكون من نوعين ، وهما الإنزيمات والعوامل المساعدة. ترتبط الإنزيمات المساعدة أو العوامل المساعدة المرتبطة بإحكام شديد بالروابط التساهمية مع الإنزيمات.
الإنزيمات
غالبًا ما تسمى الإنزيمات المساعدة بالركائز المشتركة أو الركائز الثانية. الإنزيمات لها وزن جزيئي منخفض. الإنزيمات المساعدة مستقرة للتسخين. ترتبط الإنزيمات المساعدة بالإنزيمات غير التساهمية. تعمل الإنزيمات المساعدة على نقل الجزيئات أو الأيونات الصغيرة (خاصة H +) من إنزيم إلى آخر ، على سبيل المثال: NAD. يجب أن توجد بعض الإنزيمات التي تحتاج أنشطتها إلى أنزيمات مساعدة. عادة ما تكون الإنزيمات المساعدة عبارة عن فيتامينات ب المعقدة التي خضعت لتغيرات هيكلية. بعض الأمثلة على الإنزيمات المساعدة: ثيامين بيروفوسفات ، فلافين أدينين ديوكليت ، نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتود ، فوسفات بيريدوكسال ، وأنزيم أ.
اقرأ أيضًا: الاستقراء الرياضي: المفاهيم المادية ، أمثلة الأسئلة والمناقشةالعوامل المساعدة
تعمل العوامل المساعدة على تغيير بنية المنطقة النشطة و / أو التي تحتاجها الركيزة للارتباط بالمنطقة النشطة أمثلة على العوامل المشتركة: والتي يمكن أن تكون جزيئات أو أيونات صغيرة: Fe ++ ، Cu ++ ، Zn ++ ، Mg ++ ، Mn ، K ، Ni ، Mo ، و Se.
3. الجانب النشط من الإنزيم (الموقع النشط)
هذا الجانب هو جزء من الإنزيم الذي يرتبط بالركيزة ، وهذه المنطقة محددة جدًا لأن الركيزة المناسبة فقط هي التي يمكنها الارتباط أو الارتباط بهذا الجانب. الإنزيمات عبارة عن بروتينات لها بنية كروية. يتسبب التركيب المتعرج للإنزيم في وجود منطقة تعرف باسم المنطقة النشطة.
كيف تعمل الإنزيمات
الطريقة التي تعمل بها الإنزيمات في تسريع التفاعلات الكيميائية هي من خلال التفاعل مع الركيزة ، وبعد ذلك يتم تحويل الركيزة إلى منتج. إذا تم تكوين منتج ، فسيكون الإنزيم قادرًا على الهروب من الركيزة.
هذا لأن الإنزيمات لا يمكنها التفاعل مع الركيزة. هناك نوعان من النظريات التي تصف كيفية عمل الإنزيمات ، وهما نظرية القفل ونظرية الاستقراء.
نظرية القفل
مؤسس هذه النظرية كان إميل فيشر عام 1894. لن ترتبط الإنزيمات بركيزة لها نفس الشكل (المحدد) مثل الموقع النشط للإنزيم. أي أن الركائز فقط التي لها شكل معين يمكن أن ترتبط بالإنزيم.
يتم توضيح الإنزيمات كمفاتيح والركيزة كأقفال. لأن القفل والمفتاح سيكون لهما نفس الجانب المطابق للفتح أو العكس.
يكمن ضعف هذه النظرية في أنها غير قادرة على تفسير استقرار الإنزيم عند نقطة تبديل تفاعل الإنزيم. النظرية الثانية هي نظرية الاستقراء
نظرية الاستقراء
كان دانيال كوشلاند في عام 1958 هو من استخدم هذه النظرية ، فالأنزيمات لها جانب نشط مرن. فقط الركيزة التي تحتوي على نفس نقاط الربط المحددة ستحث الجانب النشط من الإنزيم بحيث يناسب (أشكال مثل الركيزة).
نظرية الاستقراء هي ما يمكن أن يجيب على عيوب نظرية الأقفال والمفاتيح. لذلك ، يتم التعرف على هذه النظرية على نطاق واسع من قبل الباحثين لتكون قادرة على شرح كيفية عمل الإنزيمات.
هذا شرح لطبيعة ، وبنية ، وطريقة عمل الإنزيمات. نأمل أن تضيف نظرة ثاقبة لنا جميعًا.