الانزيمات وآلية عملها

الانزيمات

• الانزيمات هي بروتينات حفازة تسرع من معدل التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية دون أن تُستهلك خلال التفاعل.
• تعمل الانزيمات على خفض طاقة التنشيط اللازمة لبدء التفاعل، مما يزيد من معدل التفاعل.
• تتفاعل الانزيمات مع مركبات محددة تُسمى "الركائز" (substrates).
• لكل إنزيم ركيزة خاصة تتناسب معها هندسياً.

آلية عمل الإنزيمات

• تُشكل الانزيمات موقعاً فعّالاً مُخصصاً لتفاعل معين.
• موقع الفعال هذا عبارة عن منطقة صغيرة في بنية الانزيم ذات شكل هندسي وطبيعة كيميائية خاصة.
• يتفاعل الموقع الفعال مع الركائز من خلال قوى تفاعلية مثل الرابطة الهيدروجينية والتفاعلات الكهرسطحية.
• تُسبّب هذه التفاعلات تشكيل "مُجمع انتقال الحالة" (transition state complex)، وهو حالة وسطية مؤقتة ربطت الركائز بالإنزيم.
• يُساعد الموقع الفعال في توجيه الركائز بطريقة تُمكّن من تفاعلاتها وتشكيل منتجات التفاعل.
• تُحدث تغييرات مؤقتة في موقع الفعال، تُسمى التغيرات الدقيقة (conformational changes).
• تُطلق هذه التغيرات الدقيقة منتجات التفاعل من الموقع الفعال، مع عودة الانزيم إلى حالته البدئية.

عوامل تؤثر على عمل الانزيمات

• درجة الحرارة: تزيد سرعة التفاعل مع زيادة درجة الحرارة حتى نقطة معينة، ثم تنخفض بعد ذلك.
• الحموضة (pH): كل إنزيم له نطاق pH مُناسب لعمله.
• تركيز الركائز: كلما زاد تركيز الركائز، زادت سرعة التفاعل حتى الوصول إلى سرعة التفاعل القصوى.
• تركيز الإنزيم: كلما زاد تركيز الإنزيم، زادت سرعة التفاعل.
• المُثبطات: قصور نشاط الانزيم نتيجة مركبات تُسمى المُثبطات.
• المُنشِطات: هي مركبات تُزيد من نشاط الانزيم.

أنواع مُثبطات الانزيمات

• مُثبطات تنافسية: تشبه الركائز في الشكل، وتُنافس الركائز على الموقع الفعال.
• مُثبطات غير تنافسية: لا تَشبه الركائز، ولكنها تُرتبط بجزء مختلف من الانزيم، مما يُغيير شكله ويمنع ربط الركائز.
• مُثبطات لا تنافسية: تَرتبط المُثبّطات بالإنزيم (أو معقد الإنزيم-الركيزة) لتؤدي إلى تغير في بنية الإنزيم يمنع ربط الركائز.

أهمية الانزيمات

• تُساهم في العمليات الحيوية في الكائنات الحية
• تسرع من معدل التفاعلات الكيميائية الحيوية.
• تُعدّ ضرورية لأداء الوظائف الحيوية
• تنظم وظائف الخلية وتؤثر على بنية الأنسجة.