نفسر ما هي الإنزيمات وهيكلها.أيضًا ، كيف يتم تصنيف هذه البروتينات وكيف تعمل.
ما هي الانزيمات؟
الإنزيمات هي مجموعة من بروتين المسؤول عن تحفيز (إطلاق ، تسريع ، تعديل ، إبطاء ، وحتى إيقاف) مختلف تفاعلات كيميائيةبشرط أن تكون ممكنة من الناحية الديناميكية الحرارية. هذا يعني أنها مواد تنظيمية في جسم كائنات حية، عادةً عن طريق تقليل طاقة الأولي المطلوب لبدء التفاعل.
الإنزيمات ضرورية ل الحياة وتحفيز حوالي 4000 تفاعل كيميائي معروف ، بشرط شروط الرقم الهيدروجيني, درجة الحرارة أو التركيز الكيميائي ، لأن الإنزيمات ، كونها بروتينات ، يمكن أيضًا أن تتشوه وتفقد فعاليتها.
تم اكتشاف أول إنزيم في منتصف القرن التاسع عشر بواسطة Anselme Payen و Jean-Francois Persoz ، على الرغم من التجارب حول التخمير كان لويس باستير قد أدرك بالفعل وجود بعض المواد العضوية "المُسرِّعة" في هذه العمليات ، والتي كانت تُعتبر في ذلك الوقت كيميائية بحتة.
الأنزيمات اليوم معروفة على نطاق واسع وتستخدم في الواقع من قبل مختلف الصناعات البشرية (غذاء, مواد كيميائية، والزراعة ، والنفط ، وما إلى ذلك) ، بالإضافة إلى كونها جزءًا لا غنى عنه من المكونات التي تحافظ على التوازن الداخلي لجسمنا ، وتسريع التفاعلات الضرورية (مثل تلك التي تزودنا بالطاقة) ، وتنشيط وتعطيل الآخرين بشكل انتقائي (كما تفعل الهرمونات) ومتعدد الألوان وما إلى ذلك.
تركيب الانزيمات
تتكون معظم الإنزيمات من بروتينات كروية ذات حجم متغير للغاية: من المونومرات المكونة من 62 حمض أميني إلى سلاسل ضخمة من حوالي 2500. ومع ذلك ، فإن القليل منها فقط يشارك بشكل مباشر في تحفيز التفاعل ، والمعروف باسممركز نشط.
يحدد التسلسل الذي يتم فيه تجميع كل هذه الأحماض الأمينية البنية ثلاثية الأبعاد للإنزيم ، والتي تحدد أيضًا وظيفتها المحددة. في بعض الأحيان يكون لهذا الهيكل أيضًا مواقع لجذب العوامل المساعدة ، أي المواد الأخرى التي يكون تدخلها ضروريًا لإنتاج التأثير المطلوب.
الإنزيمات محددة للغاية ، أي أنها لا تتفاعل مع أي شيء أو تشارك في أي تفاعل. لديهم مهمة كيميائية حيوية محددة ودقيقة للغاية ، ويقومون بتنفيذها بنسبة منخفضة جدًا من الأخطاء.
تصنيف الانزيمات
تصنف الإنزيمات بناءً على التفاعل المحدد الذي تحفزه ، على النحو التالي:
- أوكسيدوروكتاز. إنها تحفز تفاعلات تقليل الأكسدة ، أي نقل الإلكترونات او من ذرات من الهيدروجين من ركيزة إلى أخرى. ومن الأمثلة على هذه الإنزيمات نازعة الهيدروجين وج أوكسيديز.
- المحولات. إنها تحفز نقل مجموعة كيميائية معينة غير الهيدروجين من ركيزة إلى أخرى. مثال على ذلك هو إنزيم الجلوكوكيناز.
- هيدروليسات. يتعاملون مع ردود أفعال التحلل المائي (تمزق الجزيئات العضوية بجزيئات ماء). على سبيل المثال ، اللاكتاز.
- لياساس. الإنزيمات التي تحفز تكسير أو لحام الركائز. على سبيل المثال ، أسيتات ديكاربوكسيلاز.
- الايزوميراز. إنها تحفز التحويل البيني للأيزومرات ، أي أنها تحول الجزيء إلى شكله الهندسي ثلاثي الأبعاد.
- الأربطة. تحفز هذه الإنزيمات تفاعلات ربط ركيزة معينة من خلال التحلل المائي المتزامن لنيوكليوتيدات ثلاثي الفوسفات (مثل ATP أو GTP). على سبيل المثال ، إنزيم الكربوكسيلاز الخاص.
كيف تعمل الانزيمات؟
يمكن تسريع عمل الإنزيم بزيادة مستويات الطاقة من السعرات الحرارية.
يمكن أن تعمل الإنزيمات بطرق مختلفة ، على الرغم من تقليل طاقة التنشيط للتفاعل الكيميائي دائمًا ، أي كمية الطاقة اللازمة لبدء التفاعل. هذه الأوضاع المختلفة هي:
- محيط ب. يتم تقليل طاقة التنشيط عن طريق خلق بيئة مواتية للتفاعل الذي يحدث ، على سبيل المثال ، عن طريق تعديل الخصائص الكيميائية للركيزة من خلال التفاعلات مع طبقة الأحماض الأمينية الخاصة بها.
- تسهيل الانتقال. يتم تقليل طاقة الانتقال دون تعديل الركيزة ، أي خلق بيئة ذات شحنات مثالية لحدوث التفاعل.
- أعط طريقا بديلا. في هذه الحالة ، تتفاعل الإنزيمات مع الركيزة لتوليد مركب ES (إنزيم / ركيزة) "يتخطى الخطوات" في المسار العادي للتفاعل ، مما يقلل الوقت اللازم لحدوثه.
- ارفع درجة الحرارة. ضمن معلمات معينة ، يمكن تسريع عمل الإنزيم عن طريق زيادة مستويات طاقة السعرات الحرارية، معطى بواسطة تفاعلات طاردة للحرارة موازى.