الأنزيم Enzyme
- الأنزيم هو عامل مساعد بروتيني يعمل على إسراع التفاعل الكيميائي من دون أن يُستهلك أثناء التفاعل أو يتغيّر داخل جسم الكائن الحي.
- تُؤدّي الأنزيمات عملها بسرعة ودقة متناهيتين، إذ تُحفّز آلاف التفاعلات في الثانية الواحدة.
آلية عمل الأنزيمات
- لتوضيح آلية عمل الأنزيم في التفاعل الكيميائي ، سنستعين كمثال بأنزيم السكريز الذي يهضم سكر السكروز (سكر المائدة) الذي يُعتبر من السكريات الثنائية لأنه يتكون من جزيئين من السكر الأحادي، وهما جزيء سكر الجلوكوز وجزيء سكر الفركتوز.
- بارتباط أنزيم السكريز مع جزيء سكر السكروز ، فإنّه يُفكّك الرابطة الكيميائية الموجودة بين جزيئي الجلوكوز والفركتوز أو يُحلّلها.
- يُوضح الشكل كيفية عمل الأنزيم ، فتُسمى المادة التي يُحللها الأنزيم المادة المتفاعلة (وهي في هذه الحالة سكر السكروز) . وتُسمّى منطقة الأنزيم التي يرتبط من خلالها بالمادة المتفاعلة المركز الفعال للأنزيم.
- ففي هذا المركز ، يقوم الأنزيم بتغيير المادة المتفاعلة بشكل بسيط ، بحيث يعمل على إضعاف رابطة كيميائية محدّدة بين مكوناتها.
- يُؤدّي إضعاف هذه الرابطة إلى تفككها وبالتالي إلى تحرّر نواتج التفاعل (جزيئان من السكر الأحادي، وهما في هذه الحالة الجلوكوز والفركتوز).
- تعتمد آلية عمل الأنزيم كعامل مساعد يزيد من سرعة التفاعلات الكيميائية داخل جسم الكائن الحي ، على خفض الطاقة اللازمة لتنشيط المواد المتفاعلة حتى يبدأ التفاعل الكيميائي في ما بينها.
- فلكي يبدأ التفاعل الكيميائي داخل الخلية (نباتية أو حيوانية) ، لا بد من توافر قدر معين من الطاقة، يُعرف باسم طاقة التنشيط ، التي قد تكون كبيرة لدرجة تضر بالخلية الحية.
- يعمل الأنزيم على خفض هذه الطاقة التنشيطية اللازمة لإتمام التفاعل.
- الأنزيمات . هي مواد متخصصة في عملها فيقوم كل أنزيم بتحفيز تفاعل كيميائي معين يعتمد على تركيب جزيء المادة المتفاعلة وشكل الأنزيم.
- يتطابق الأنزيم مع الجزيء الذي يُؤثر فيه، مثل تطابق القفل مع مفتاحه.
- الشكل التالي يوضح تحليل أنزيم السكّريز لجزيئات السكّروز (سكّر المائدة) عبر تفكيك الرابطة الكيميائية بين جزيئي سكّر الجلوكوز وسكّر الفركتوز.
العوامل المؤثرة في عمل الأنزيمات
- لكلّ أنزيم مدى معين أمثل من النشاط يتأثر بعوامل فيزيائية كالحرارة وعوامل كيميائية كالحموضة الأس الهيدروجيني (pH).
- يُظهر الشكل (أ) تأثر نشاط أنزيمات بكتيرية وهضمية في جسم الإنسان بهذه العوامل.
- إن الحرارة المثلى لبلوغ النشاط الأنزيمي ذروته في جسم الإنسان هي 37°C . يكون الأنزيم غير ناشط على حرارة 0°C ويزيد نشاطه مع ارتفاعها إلى 37°C .
- يخف نشاط هذا الأنزيم مع تخطي الحرارة 37°C ،فاقدًا قدرته على العمل نهائياً على حرارة عالية، حتى ولو أعدنا وضعه على حرارة 37°C . أما البكتيريا التي تعيش في بيئة ذات حرارة عالية، فتتحمّل أنزيماتها ارتفاع درجة الحرارة إلى 80°C.
- أما بالنسبة إلى أنزيمات الهضم، فهي تحتاج إلى محيط كيميائي ملائم لتبقى على نشاطها.
- على سبيل المثال، يعمل أنزيم التربسين بنشاط كامل في محيط قاعدي بينما يعمل أنزيم الببسين بنشاط كامل في محيط حمضي (الشكل ب).
