تركيب الإنزيمات ووظائفها .. وأنواعها وخصائصها

بواسطةفوري


ما هي الانزيمات


يمكن تعريف الإنزيمات على أنها بوليمرات بيولوجية تحفز التفاعلات الكيميائية الحيوية.


وغالبية الإنزيمات عبارة عن بروتينات ذات قدرات

تحفيزية

حاسمة لأداء عمليات مختلفة ، تتم عمليات التمثيل الغذائي والتفاعلات الكيميائية الأخرى في الخلية بواسطة مجموعة من الإنزيمات الضرورية لاستمرار

الحياة

.


تعتمد المرحلة الأولية لعملية التمثيل الغذائي على الإنزيمات التي تتفاعل مع الجزيء وتسمى الركيزة ، وتقوم الإنزيمات بتحويل الركائز إلى جزيئات مميزة أخرى وتسمى المنتجات.


كان تنظيم الإنزيمات عنصرًا أساسيًا في التشخيص السريري بسبب دورها في الحفاظ على عمليات الحياة ، وتتكون المكونات الجزيئية لجميع الإنزيمات من

البروتين

، باستثناء فئة محفزات الحمض النووي الريبي التي تسمى الريبوزيمات ، كلمة ريبوزيم مشتقة من إنزيم الحمض النووي الريبي ، والعديد من الريبوزيمات عبارة عن جزيئات من الحمض النووي الريبي ، والتي تحفز التفاعلات في إحدى روابطها الخاصة أو بين رناوات أخرى.


توجد الإنزيمات في جميع أنسجة وسوائل

الجسم

، يتم إجراء تحفيز جميع التفاعلات التي تحدث في مسارات التمثيل الغذائي بواسطة إنزيمات داخل الخلايا ، وتتحكم الإنزيمات الموجودة في غشاء البلازما في التحفيز في الخلايا كاستجابة للإشارات الخلوية والإنزيمات في الدورة

الدم

وية التي تنظم تخثر الدم ، ويتم إنشاء معظم عمليات الحياة الحرجة على وظائف الإنزيمات.


تركيب الإنزيمات


الإنزيمات هي محفزات بيولوجية ، بينما يقومون بتسريع أو تسريع العملية ، فإنهم في الواقع يوفرون مسارًا بديلاً للعملية ، ولكن في هذه العملية تظل بنية أو تكوين الإنزيمات دون تغيير.


وتتكون الإنزيمات بالفعل من آلاف الأحماض الأمينية المرتبطة بطريقة معينة لتشكيل إنزيمات مختلفة يتم طي سلاسل الإنزيم لتشكيل أشكال فريدة وهذه الأشكال هي التي تزود الإنزيم بخصائصه الكيميائية المحتملة ، وتحتوي معظم الإنزيمات أيضًا على مكون غير بروتيني يُعرف باسم الواقع المشترك r.


وظائف الانزيمات


تؤدي الإنزيمات عددًا من الوظائف في الجسم وتشمل هذه:


  • تساعد الإنزيمات في نقل الإشارة ، ويشتمل الإنزيم الأكثر شيوعًا المستخدم في هذه العملية على بروتين كيناز الذي يحفز فسفرة البروتينات.

  • يكسرون الجزيئات الكبيرة إلى مواد أصغر يمكن أن يمتصها الجسم بسهولة.

  • تساعد في توليد الطاقة في الجسم ، سينسيز ATP هو الإنزيمات المشاركة في تخليق الطاقة.

  • الإنزيمات مسؤولة عن حركة الأيونات عبر غشاء البلازما.

  • تؤدي الإنزيمات عددًا من التفاعلات الكيميائية الحيوية ، بما في ذلك الأكسدة والاختزال والتحلل المائي وما إلى ذلك للتخلص من المواد غير الغذائية من الجسم.

  • تعمل على إعادة تنظيم الهيكل الداخلي للخلية لتنظيم الأنشطة الخلوية.[1]


أنواع الإنزيمات


تتكون التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث في الجسم أساسًا من 6 أنواع ويتم تسمية الإنزيمات التي تسبب هذه التفاعلات وفقًا لذلك:


  • إنزيم أكسدة-اختزال


هذه الانزيمات إحداث الأكسدة و الحد من ردود الفعل، وبالتالي تسمى إنزيم أكسدة-اختزال ، في هذه التفاعلات يتم نقل الإلكترونات على شكل أيونات الهيدريد أو ذرات الهيدروجين ، وعندما تتأكسد الركيزة تعمل هذه الإنزيمات كمانح للهيدروجين ، وتسمى هذه الإنزيمات ديهيدروجينازات أو اختزال ، وعندما تكون ذرة الأكسجين هي المستقبلة ، فإن هذه الإنزيمات تسمى أوكسيداز.


  • الترانسالات


هذه الإنزيمات مسؤولة عن نقل المجموعات الوظيفية من جزيء إلى آخر مثال: alanine aminotransferase الذي يخلط مجموعة alpha-amino بين alanine و aspartate وما إلى ذلك ، تقوم بعض الترانسفيرازات أيضًا بنقل مجموعات الفوسفات بين ATP والمركبات الأخرى ، وبقايا

السكر

لتشكيل سكاريدات مثل hexokinase في تحلل السكر.


  • الهيدرولازات


تحفز هذه الإنزيمات التفاعلات التي تنطوي على عملية التحلل المائي ، وتكسر الروابط المفردة عن طريق إضافة

الماء

، تعمل بعض هيدرولازات كأنزيمات هضمية لأنها تكسر روابط الببتيد في البروتينات ، يمكن أن تكون Hydrolases أيضًا نوعًا من الانتقالات لأنها تنقل جزيء الماء من مركب إلى آخر ، مثال: الجلوكوز 6 فوسفاتيز الذي يزيل مجموعة الفوسفات من الجلوكوز 6 فوسفات ، ويترك الجلوكوز و H 3 PO 4 .


  • اللييز


تحفز هذه الإنزيمات التفاعلات حيث تضاف المجموعات الوظيفية لكسر الروابط المزدوجة في الجزيئات أو حيث تتشكل الروابط المزدوجة عن طريق إزالة المجموعات الوظيفية ، مثلاً: البيروفات كربوكسيل هو ياز التي تزيل CO 2  من البيروفات وتشمل الأمثلة الأخرى نزع الأمين ونزيفات الماء.


  • Isomerases


تحفز هذه الإنزيمات التفاعلات حيث يتم نقل مجموعة وظيفية إلى موضع آخر داخل نفس الجزيء بحيث يكون الجزيء الناتج في الواقع أيزومر للجزيء السابق ، مثال: إيزوميراز ثلاثي الفوسفات وأيزوميراز فسفوغلوكوز لتحويل الجلوكوز 6 فوسفات إلى فركتوز 6 فوسفات.


  • Ligases


تؤدي هذه الإنزيمات وظيفة معاكسة لوظيفة hydrolase ، عندما تكسر هيدروليسات الروابط عن طريق إضافة الماء ، فإن الليجازات تشكل روابط عن طريق إزالة مكون الماء هناك فئات فرعية مختلفة من ligases تتضمن تخليق ATP.[2]


الخصائص العامة للإنزيمات


  • تبدأ الإنزيمات وتسرع معدل التفاعل الكيميائي الحيوي.

  • يعتمد نشاط الإنزيمات على حموضة الوسط (درجة الحموضة الخاصة) ، ويكون كل محفز أكثر نشاطًا عند درجة حموضة معينة ، مثلاً الرقم الهيدروجيني 2 للبيبسين ، ودرجة الحموضة 8.5 للتربسين تعمل معظم الإنزيمات داخل الخلايا بالقرب من درجة الحموضة المحايدة.

  • يمكن للإنزيمات تسريع التفاعل في أي من الاتجاهين.

  • تمتلك جميع الإنزيمات مواقع نشطة تشارك في التفاعلات الكيميائية الحيوية.

  • الإنزيمات هي مركبات غير مستقرة للغاية قابلة للذوبان في الماء في الغالب ، وتخفيف الجلسرين ، وكلوريد الصوديوم والكحول المخفف.

  • تعمل الإنزيمات بنشاط في درجة الحرارة المثلى.

  • جميع الإنزيمات عبارة عن بروتين في الطبيعة ولكن قد لا تكون جميع البروتينات إنزيمًا.

  • تقلل الإنزيمات من طاقة تنشيط جزيء المادة بحيث يمكن أن يحدث التفاعل الكيميائي الحيوي في درجة حرارة الجسم الطبيعية التي تبلغ 37 درجة مئوية.

  • تتمتع الإنزيمات بقدرة تحفيزية غير عادية ، هم نشطون بكميات صغيرة جدا كمية صغيرة من الإنزيم كافية لتحويل كمية كبيرة من الركيزة ، تبقى الإنزيمات دون تغيير بعد التفاعل ، ويتراوح عدد دوران الإنزيمات من 0.5 إلى 600000 ، ورقم التقليب هو عدد جزيئات الركيزة المحولة بواسطة جزيء واحد من الإنزيمات في الثانية عندما يكون موقعه النشط مشبعًا بالركيزة[3]


العوامل التي تؤثر على نشاط الانزيم في الخلية


  • تركيز الإنزيمات والركائز


يزداد معدل التفاعل مع زيادة تركيز الركيزة حتى نقطة ، والتي بعدها لا ينتج عن أي زيادة أخرى في تركيز الركيزة أي تغيير كبير في معدل التفاعل ، يحدث هذا لأنه بعد تركيز معين من الركيزة ، تمتلئ جميع المواقع النشطة على الإنزيم ولا يمكن أن يحدث أي تفاعل آخر.


  • درجة الحرارة


مع زيادة درجة الحرارة يزداد نشاط الإنزيم بسبب زيادة الطاقة الحركية للجزيئات ، هناك مستوى أمثل عندما تعمل الإنزيمات على أفضل وجه ، غالبًا ما تكون درجة الحرارة هذه هي درجة حرارة الجسم الطبيعية ، عندما تزيد درجة الحرارة عن حد معين تبدأ الإنزيمات التي تتكون بالفعل من البروتينات ، في التفكك ويبطئ معدل التفاعل.


  • الأس الهيدروجيني


الإنزيمات حساسة جدًا للتغيرات في درجة الحموضة وتعمل في نافذة صغيرة جدًا من مستويات الأس الهيدروجيني المسموح بها ، تحت أو أعلى مستوى الأس الهيدروجيني الأمثل ، هناك خطر من تفكك الإنزيمات وبالتالي يتباطأ التفاعل.


  • المثبطات


وجود بعض المواد التي تثبط عمل إنزيم معين ، ويحدث هذا عندما تلتصق المادة المثبطة بالموقع النشط للإنزيم وبالتالي تمنع ارتباط الركيزة وتبطئ العملية.[2]