شرح مفصل عن الانزيمات

13/12/2008

هي بروتينات متخصصه تنتجها الخلايا لتحفيز التفاعلات المختلفة في الجسم ، إذ تنشأ من بروتين ذو تخصص عال ، والأنزيم جزيء بروتيني يصنع بواسطة الخلايا الحية, واغلب الأنزيمات تعمل داخل الخلية المنتجة لها وتسمى { Intracellular } ، أو إنها تعمل خارج الخلايا وتسمى {extracellular } مثل أنزيمات الهضم , كما يمكن للأنزيمات أن تعمل بصوره مستقلة كما في الخميرة , وتبقى معظم الأنزيمات في الخلايا التي تنتجها ولكن بعضها تتكون داخل الخلايا وتعمل بشكل مستقل عنها كما في أنزيم اللابيز الذي يفرز من البنكرياس وينتقل إلى الأمعاء الدقيقة حيث يقوم بتحليل الدهون .

يحتوي الجسم على آلاف الأنواع من الأنزيمات ويؤدي كل نوع وظيفه واحده محدده , وبدون الأنزيمات لا يتمكن الإنسان التنفس أو الإبصار أو التحرك أو الهضم , كذلك تتم عملية التركيب الضوئي في النباتات بالاعتماد على عمل الأنزيمات .

الأنزيمات تسرع التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية , وان التفاعلات تحدث ببطء أو لا تحدث أبدا بدونها ولا يغير الأنزيم من التفاعلات الكيمياوية والحيوية في الخلايا ويقتصر عمله في تسريع هذه التفاعلات . وتدخل الأنزيمات في التفاعلات الخاصة بإنتاج الطاقة ، فمثلاً إنزيم {ase ATP} يساعد في تحلل الـ ATP ويحوله إلى ADP :
ATP as
ATP ADP + P

كما يساعد أنزيم CK في إعادة بناء الـ ATP :
CK
ADP + CP ATP + C

تكوين الأنزيمات :

تتكون الأنزيمات من مواد بروتينية ويرتبط البعض الآخر بجزيئات غير بروتينية لتتمكن من أداء وظيفتها وكثيرا ما تكون هذه الجزيئات غير البروتينية من المعادن {الحديد والمغنيسيوم والنحاس} وتوجد بكميات ضئيلة وهي ضرورية للتفاعل ويدعى العامل المشترك {Cofactor} الذي لا يعمل الأنزيم بدونه . وتكون بعض العوامل المشتركة أيونات, ويتكون البعض الآخر من جزيئات عضويه تسمى الأنزيم المشارك أو المساعد {CO - enzymes } وعند ارتباط أنزيم مساعد فان الوحدة تسمى بالمجموعة ولا يتمكن الأنزيم المساعد أن يعمل بمفرده .
يتكون العديد من الأنزيمات المساعدة من الفيتامينات خصوصا فيتامين B , لذا لا يتمكن الأنزيم تأدية عمله بالشكل المطلوب في حال عدم احتواء الغذاء على كميات كافيه من هذه الفيتامينات .
إن { Coenzyme } يشتق من الفيتامينات أو من مواد معدنية مثل النحاس والمنغنيز والخارصين والحديد وغيرها والتي تسمى بالمجموعة الإضافية { Prosthetic group } التي يحوي بعضها على أيونات لمركبات غير عضوية مثل أيون الكالسيوم والمنغنيز وغيرها .
يطلق تعبير { Holoenzyme } على الأنزيم الذي يتكون من جزيء بروتيني ، أما الذي يرتبط مع مرافق أنزيمي فيسمى {Apoenzyme } .

وظائف الأنزيمات :

ـ حفظ توازن الجسم عن طريق التحكم بتفاعلاته الكيميائية .
ـ تعمل الأنزيمات في تقليل كمية الطاقة اللازمة لبدء تفاعل كيميائي وهذا يساعد في حمايتها من
التعرض إلى الحرارة العالية التي تؤدي إلى تفكيك بنية البروتين في الجسم .
آلية عمل الأنزيمات :
تنتج الخلايا الحية الأنزيمات وتؤدي عملها عن طريق تعديل الجزيئات الأخرى حيث تتحد مع الجزيئات المعدلة لتكوين تركيب جزيئي يحدث فيه التفاعل الكيميائي ، ثم ينفصل الأنزيم بدون أن يحدث له تغييرا ناتجا عن التفاعل , وتعتمد آلية عمل الأنزيمات باتصاله بموقع نشط يسمى {ACTIVE SITEACTIVE SITE} في جزيء المادة الخاضعة { SUBSTARATE } بحيث يكون معقد الأنزيم والمادة الخاضعة .
يوجد في جسم الإنسان آلاف الأنزيمات لكل منها مادة خاضعة خاصة تتناسب معها تماما , لذلك فأن الأنزيمات تؤدي إلى التحفيز , ويمكن لجزيء واحد من أنزيم واحد أن يؤدي عمله كاملا مليون مره في الدقيقة ويحدث التفاعل بوجود الأنزيم بسرعة تفوق سرعة حدوثه بدون الأنزيم بآلاف المرات أو حتى ملايين المرات .

خواص الأنزيمات :

ـ لها خواص البروتينات وتحتوي على مركز فعال واحد أو اكثر يسمى بمركز نشاط الأنزيم .
ـ تعمل بشكل محدد جداً .
ـ تؤثر عليها العوامل الفيزياوية والكيمياوية وتقلل من نشاطها أو قد تزيد منه .
ـ تعمل باتجاهين { هدم – بناء } .
ـ الأنزيمات إما أن تكون بسيطة أو مركبة والمركبة تتطلب وجود مواد غير بروتينيه ترتبط بها .
ـ تصنع باستمرار وفي الغالب على شكل مركبات غبر فعالة {pro – Enzymes} وتكون مع
مركبات أخرى أنزيمات فعالة .
ـ تعمل بشكل قصوي عند PH المتعادل وبحد معين في محيط { حامضي أو قاعدي } .
ـ تتأثر بعوامل عدة { الحرارة ، الأملاح ، المعادن } مما يقلل من عملها الوظيفي .
ـ تشكل مركبات خاصة داخل الماء { تترسب أو تتجزأ } .

أنواع الأنزيمات

ـ أنزيمات الأكسدة والاختزال :
تساعد على إنتاج الطاقة لغرض التقلص العضلي وجميع الوظائف تعتمد على هذه الأنزيمات ،
ومن أمثلتها أوكسيداز {Oxidase } ، هايدروجينز {Hydroginase } .
ـ أنزيمات التحلل الهيدروجيني :
غالباً تكون أنزيمات هضمية {تحلل الدهون والسكر بأنواعه} ومن أمثلتها اللايبيز { Lipases }
والمالتيز {Maltase } .
ـ أنزيمات فوسفاتية :
هذه الأنزيمات تضيف أو تزيل المجموعة الفوسفاتية مثل فوسفاتيز {Phosphatase } .
ـ أنزيمات تضيف أو تزيل ثنائي أوكسيد الكاربون {CO2} مثل كاربوكسيلاز {Carboxylase }
ـ أنزيمات تعيد تركيب الذرات داخل الجزيئات مثل ميتوز { Mutase } .
ـ أنزيمات تضيف الماء {H2O} إلى الجزيء دون أن تحلله مثل الهايدرولايز {Hydrolase } .

العوامل التي تؤثر على عمل الأنزيمات :

هناك عدة عوامل تؤثر على سرعة عمل الأنزيمات منها :
ـ تركيز الأنزيم : إذ تتناسب سرعة التفاعل طرديا مع زيادة تركيز الأنزيم وتستقر سرعة التفاعل
على حد معين رغم إضافة الأنزيم تبقى السرعة ثابتة وهذا يعود للمادة الأساس لأنها أصبحت
مرتبطة كليا فإضافة أنزيم اكثر لن يجد مادة أساس ليعمل عليها .
ـ تركيز مادة الأساس : إذ تزداد سرعة التفاعل كلما كان تركيز مادة الأساس أعلى ولكن بعد
إضافة تركيز معين تبقى سرعة التفاعل ثابتة وهذا بسبب كون تركيز الأنزيم محدود وان
إضافة مادة أساس اكثر لن تجد أنزيمات ترتبط بها
ـ درجة الحرارة : ارتفاع درجة الحرارة يؤدي إلى سرعة التفاعل الأنزيمي إلى حد معين لغاية
الوصول إلى درجة الحرارة المثلى { Optimal } إي { 37 } درجه مئوية ولكن عند درجات
الحرارة الأعلى تنخفض السرعة تدريجيا وتؤثر درجة الحرارة بطريقتين هما :
# ارتفاع درجة الحرارة يزيد من حركة الجزيئات وبالتالي احتمال تصادم الأنزيم مع المادة الأساس
# زيادة سرعة تخثر الأنزيم حيث أن ارتفاع درجة الحرارة تسبب هدم البروتين .
ـ درجة الحموضة : تتأثر الأنزيمات بتغيير { PH } الدم لان درجة الحموضة هي أحد العوامل
لاستقرار الأنزيم , فأنزيم معين يعمل في {PH} معين يتوقف عن العمل في حالة تغيير {PH}
في النسيج المجاور , فمثلا أنزيم الببسين يعمل في درجة { PH } منخفضة أي حامضي جدا
بينما أنزيم التربسين يعمل في درجة { PH } عالية أي قاعدية , ومعظم الأنزيمات تعمل في
درجة { PH } متعادلة { 7,4 } .
ـ عوامل معيقة تنافسية : مثل تشابه تركيب المعيق والمادة الأساس , وغير تنافسيه تعتمد على
تركيز العامل المعيق والتي تعيق ارتباط الأنزيم والمادة الأساس .

النشاط الرياضي والأنزيمات :

ـ إن الأنزيمات مهمة في تمثيل الطاقة للجسم. خلال الجهد العالي الشدة ولاتمام تحلل الكلايكوجين
لا أوكسجينياً . فيعمل أنزيم {لاكتيك ديهادروجنيز}{ LacticDehydroginase}{ LDH }
على تحويل حامض البايروفيك إلى حامض اللبنيك . وحتى في حالة الراحة فإن هذا الأنزيم
وبسبب نشاطه العالي يحول جزء من حامض البايروفيك إلى حامض اللاكتيك وبكميات قليلة
لا تزيد عن 10 ملغم / 100 مللتر من الدم .
ـ أنزيم اللايبز {Lipase} يقوم بتحليل الدهون إلى ثلاثي الجلسيرين وأحماض دهنية لاستخدامها
في الطاقة في النشاطات التي تستغرق فترة طويلة .
ـ كما تسبب بعض الأنزيمات { Lipoprotein Lipase } في الخلايا جلب الأحماض الدهنية إلى
الخلايا العضلية لغرض استهلاكها كطاقة .
ـ إن العضلات تحوي على أنزيمات تستطيع إزالة النتروجين من بروتين العضلة { الأحماض
الأمينية } وبهذا تستطيع العضلة استخدام بروتينها كمصدر للطاقة . وان مستوى الأنزيمات
يساعد على التسريع في استخدام البروتين كطاقة حيث يتمكن المركب غير النتروجيني الدخول
في دورة كريب لإنتاج الطاقة .
- إن زيادة الحامضية أو القاعدية يحدد من قدرة الأنزيم على العمل وقد تتوقف قدرة الأنزيم على
العمل في الجو الحامضي { عند تراكم حامض اللبنيك في العضلة عند الجهد الشديد خلال فترة
قصيرة } مما يسبب توقف تحرير الطاقة بسبب إيقاف عملية تحلل الكلايكوجين الذي يحلله أنزيم
{PEK } حيث يتوقف عن العمل أيضا .

13/12/2008

ودى صورة بتوضح انزيمات انتاج الطاقة

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]