الإنزيمات: كيف تعمل وماذا تفعل

تساعد الإنزيمات في تسريع التفاعلات الكيميائية في جسم الإنسان. ترتبط بالجزيئات وتغيرها بطرق محددة. فهي ضرورية للتنفس ، وهضم الطعام ، ووظيفة العضلات والأعصاب ، من بين آلاف الأدوار الأخرى.

في هذه المقالة ، سنشرح ماهية الإنزيم وكيف يعمل ، وسنقدم بعض الأمثلة الشائعة عن الإنزيمات في جسم الإنسان.

أساسيات

يقوم إنزيم الأميليز (في الصورة) بتقسيم النشا إلى سكريات.

تتكون الإنزيمات من بروتينات مطوية في أشكال معقدة ؛ هم موجودون في جميع أنحاء الجسم.

تعتمد التفاعلات الكيميائية التي تبقينا على قيد الحياة - التمثيل الغذائي لدينا - على العمل الذي تقوم به الإنزيمات.

تسرع الإنزيمات (تحفز) التفاعلات الكيميائية ؛ في بعض الحالات ، يمكن للإنزيمات أن تحدث تفاعلًا كيميائيًا أسرع بملايين المرات مما كان يمكن أن يحدث بدونه.

الركيزة ترتبط بالموقع النشط للإنزيم ويتم تحويلها إلى منتجات. بمجرد أن تغادر المنتجات الموقع النشط ، يكون الإنزيم جاهزًا للالتصاق بركيزة جديدة وتكرار العملية.

ماذا تفعل الانزيمات؟

الجهاز الهضمي - تساعد الإنزيمات الجسم على تفكيك الجزيئات المعقدة الأكبر إلى جزيئات أصغر ، مثل الجلوكوز ، بحيث يمكن للجسم استخدامها كوقود.

تكرار الحمض النووي - تحتوي كل خلية في جسمك على الحمض النووي. في كل مرة تنقسم فيها الخلية ، يجب نسخ هذا الحمض النووي. تساعد الإنزيمات في هذه العملية عن طريق فك لفائف الحمض النووي ونسخ المعلومات.

إنزيمات الكبد - يفكك الكبد السموم في الجسم. للقيام بذلك ، فإنه يستخدم مجموعة من الإنزيمات.

كيف تعمل الانزيمات

قفل الإنزيم ونموذج المفتاح

تم اقتراح نموذج "القفل والمفتاح" لأول مرة في عام 1894. في هذا النموذج ، يكون الموقع النشط للإنزيم شكلًا محددًا ، ولا يتناسب معه إلا الركيزة ، مثل القفل والمفتاح.

تم الآن تحديث هذا النموذج ويسمى نموذج الملاءمة المستحثة.

في هذا النموذج ، يتغير شكل الموقع النشط أثناء تفاعله مع الركيزة. بمجرد أن يتم تثبيت الركيزة بالكامل وفي الموضع المحدد ، يمكن أن يبدأ التحفيز.

الظروف المثالية

يمكن أن تعمل الإنزيمات فقط في ظروف معينة. تعمل معظم الإنزيمات في جسم الإنسان بشكل أفضل عند حوالي 37 درجة مئوية - درجة حرارة الجسم. في درجات حرارة منخفضة ، ستظل تعمل ولكن ببطء أكبر.

وبالمثل ، يمكن أن تعمل الإنزيمات فقط في نطاق معين من الأس الهيدروجيني (حمضي / قلوي). يعتمد تفضيلهم على مكان وجودهم في الجسم. على سبيل المثال ، تعمل الإنزيمات في الأمعاء بشكل أفضل عند 7.5 درجة حموضة ، بينما تعمل الإنزيمات الموجودة في المعدة بشكل أفضل عند درجة الحموضة 2 لأن المعدة أكثر حمضية.

إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية أو إذا كانت البيئة شديدة الحمضية أو القلوية ، فإن الإنزيم يغير شكله ؛ هذا يغير شكل الموقع النشط بحيث لا يمكن للركائز الارتباط به - أصبح الإنزيم مشوهًا.

العوامل المساعدة

لا يمكن لبعض الإنزيمات أن تعمل ما لم يكن لديها جزيء محدد غير بروتيني مرتبط بها. وتسمى هذه العوامل المساعدة. على سبيل المثال ، الأنهيدراز الكربوني ، وهو إنزيم يساعد في الحفاظ على الرقم الهيدروجيني للجسم ، لا يمكن أن يعمل ما لم يتم ربطه بأيون الزنك.

كبت

لضمان عمل أجهزة الجسم بشكل صحيح ، تحتاج أحيانًا إلى إبطاء الإنزيمات. على سبيل المثال ، إذا كان الإنزيم ينتج الكثير من المنتج ، فيجب أن تكون هناك طريقة لتقليل الإنتاج أو إيقافه.

يمكن منع نشاط الإنزيمات بعدة طرق:

مثبطات تنافسية - يحجب الجزيء الموقع النشط بحيث يجب أن تتنافس الركيزة مع المانع للارتباط بالإنزيم.

مثبطات غير تنافسية - يرتبط الجزيء بإنزيم في مكان آخر غير الموقع النشط ويقلل من فعالية عمله.

مثبطات غير قادرة على المنافسة - يرتبط المانع بالإنزيم والركيزة بعد ارتباطهما ببعضهما البعض. تترك المنتجات الموقع النشط بسهولة أقل ، ويتباطأ التفاعل.

مثبطات لا رجعة فيها - مثبط لا رجعة فيه يرتبط بإنزيم ويثبطه بشكل دائم.

أمثلة على إنزيمات معينة

يوجد آلاف الإنزيمات في جسم الإنسان ، وإليك بعض الأمثلة:

• Lipases - مجموعة من الإنزيمات التي تساعد على هضم الدهون في الأمعاء.
• الأميليز - يساعد في تحويل النشويات إلى سكريات. تم العثور على الأميليز في اللعاب.
• Maltase - يوجد أيضًا في اللعاب ؛ يكسر سكر المالتوز إلى جلوكوز. يوجد المالتوز في الأطعمة مثل البطاطس والمعكرونة والبيرة.
• التربسين - الموجود في الأمعاء الدقيقة ، يكسر البروتينات إلى أحماض أمينية.
• اللاكتاز - يوجد أيضًا في الأمعاء الدقيقة ، يكسر اللاكتوز ، السكر الموجود في الحليب ، إلى الجلوكوز والجالاكتوز.
• أستيل كولينستراز - يكسر الناقل العصبي أستيل كولين في الأعصاب والعضلات.
• Helicase - يكشف الحمض النووي.
• بوليميريز الحمض النووي - توليف الحمض النووي من ديوكسي ريبونوكليوتيدات.

شيء صغير

تلعب الإنزيمات دورًا كبيرًا في سير العمل اليومي لجسم الإنسان. من خلال الارتباط بالمركبات وتغييرها ، فهي ضرورية لسير عمل الجهاز الهضمي والجهاز العصبي والعضلات وغير ذلك الكثير.