تأثير العوامل الخارجية الخاصة بالإنزيمات على التفاعل الكيميائي
من خلال الفقرات التالي سنتعرف على آلية عمل الإنزيمات والعوامل التي تؤثر على نشاطها، حيث سيتم التطرق إلى فرضيات القفل والمفتاح والتلاؤم المستحث التي تشرح طريقة عمل الإنزيمات، وسيتم الإطلاع على تأثير العوامل الخارجية مثل الحرارة والرقم الهيدروجيني في نشاط الإنزيمات.
كما سيتم النقاش عن الإنزيمات الخاصة بالجسم الإنسان الأساسية التي تلعب دورا هاما في الحياة، كالإنزيمات المسؤولة عن تشكيل الغلايكوجين وتفكيك المالتيز، كذلك سيتم التطرق للإنزيمات الطبية المستخدمة في العلاجات الطبية المختلفة والإنزيمات الغذائية المستخدمة في التجهيزات الغذائية المختلفة، وكل هذا على موقع كنز الحلول حيث يسعدنا تقديم هذه المجموعة من المقالات التي ستعطيك الإطلاع الشامل على الإنزيمات وأهميتها في الحياة اليومية.
مفهوم الإنزيمات ودورها
إن الإنزيمات هي بروتينات كروية الشكل التي تحفز التفاعلات الكيميائية، دون الحاجة للاستهلاك فيها. يحتوي كل إنزيم على موقع نشط، وهو تجويف يحتوي على حموضة أمينية معينة، ويعمل كقالب لربط المادة التي يؤثر فيها الإنزيم، كما يمكن للإنزيم أن يحتوي على أكثر من موقع نشط.
التفاعلات الجزيئية المتعلقة بالإنزيمات
يشكل الإنزيم مع المادة التي يؤثر فيها (المادة المتفاعلة) مركباً يسمى مُعقَّد الإنزيم، ويعد الإنزيم الذي يصنع الغلايكوجين على سبيل المثال، نشاط لربط الوحدات البنائية (الغلوكوز) لتكوين الغلايكوجين، ويعرف الإنزيم المالتيز نشاط لتفكيك المالتيز إلى الغلوكوز الجزيئي، كما هي نتائج التفاعلات الجزيئية الأخرى.
الفرضيات التي تفسر رابطة الإنزيم بالمادة المتفاعلة
وضح العلماء فرضيتين لتفسير عملية الرابطة بين المادة المتفاعلة والموقع النشط للإنزيم، هما فرضية القفل والمفتاح وفرضية التلاؤم المُستحث، لهذا سنوضح الفرضيتين بالتفصيل:
فرضية القفل والمفتاح: تقوم هذه الفرضية على أن شكل المادة المتفاعلة والموقع النشط للإنزيم يتناسبان كاملا، حيث ترتبط المادة المتفاعلة بالموقع النشط بشكل مثالي، وتداخل مسننات المفتاح بالتجاويف المتممة لها في القفل.
فرضية التلاؤم المُستحث: تنص هذه الفرضية على أن الشكل الظاهري للموقع النشط للإنزيم يتغير بشكل مؤقت، ومع ذلك يصبح متمما لشكل المادة المتفاعلة عند الرابطة الجزيئية، هذا التغير يحدث كنتيجة للتلاؤم المستحث بين الشكل الظاهري للإنزيم والمادة المتفاعلة.
العوامل المؤثرة في نشاط الإنزيم
يعتبر نشاط الإنزيم معدلا يؤثر بعض العوامل، منها درجة الحرارة والرقم الهيدروجيني (pH) للوسط الذي يحدث فيه التفاعل. سنوضح الشأن الخاص بكل منهما:
درجة الحرارة:
تؤثر نشاط الإنزيم بدرجة الحرارة للوسط الذي يحدث فيه التفاعل، ولكل إنزيم درجة حرارة مثلية تؤدي إلى معدل سرعة التفاعل الذي يحفزه الإنزيم، كما يؤدي ارتفاع درجة الحرارة عن الدرجة المثلية إلى تغير شكل البروتين الذي يشكل الإنزيم، مما يؤدي إلى تغير شكل الموقع النشط وإلى قلة نشاط الإنزيم، وتؤثر معظم الإنزيمات في الجسم الإنساني بصورة مثلية عند درجات الحرارة التي تتراوح بين 35-40 درجة مئوية.
الرقم الهيدروجيني:
يؤثر نشاط الإنزيم بالرقم الهيدروجيني (pH) للوسط الذي يحدث فيه التفاعل، ولكل إنزيم رقم هيدروجيني أمثل يؤدي إلى معدل سرعة التفاعل الذي يحفز الرقم الهيدروجيني الأمثل لعمل معظم الإنزيمات إلى (pH 6-8)، كما يؤدي انخفاض الرقم الهيدروجيني أو الزيادة عن هذا النطاق إلى تغير شكل الإنزيم، وإلى قلة نشاط الإنزيم، حيث يؤثر الرقم الهيدروجيني في الجسم الإنساني على العديد من الإنزيمات المثل الإيزوزيمات اللازمة للحياة، كإنزيمات الدم المشغلة الهيدروجينية، أيضا إذا كان نشاط الإنزيم يؤثر بشكل كبير بالعوامل المذكورة فإنه يجب العلم بها لكي يتم التحكم في الظروف الخارجية التي يعمل فيها الإنزيم ولتحقيق نتائج أفضل.
العلاقة بين تركيز الإنزيم وتركيز المادة المتفاعلة وسرعة التفاعلات الكيميائية
"تركيز الإنزيم وتركيز المادة المتفاعلة هما مفاهيم هامة في الكيمياء الحيوية، وهناك علاقة بينهما وبين سرعة التفاعلات الكيميائية، حيث كلما زاد تركيز الإنزيم، زادت أعداد المواقع النشطة الخاصة بالتفاعل المتفاعل، وبالتالي زادت سرعة التفاعل، وكلما زاد تركيز المادة المتفاعلة، زادت سرعة التفاعل بصورة متزايدة، لكن يصل الحد الأقصى في السرعة عندما يشغل جميع المواقع النشطة في الإنزيم بالمادة المتفاعلة، وبعد هذا الحد لا يزداد التركيز الإضافي للمادة المتفاعلة أي تأثير على سرعة التفاعل."
وإلى هنا نكون قد وصلنا إلى نهاية المقالة التعليمية التي تعرفنا من خلالها عن الإنزيمات الهامة في الحياة اليومية و كيفية تأثير العوامل الخارجية عليها، و كيفية تأثير تركيز الإنزيم و المادة المتفاعلة على نشاط الإنزيم، نتمى ان نكون قد افدناكم.