تركيب الإنزيمات ووظائفها وأنواعها وخصائصها

تركيب الإنزيمات ووظائفها وأنواعها وخصائصها، الانزيمات تعرف انها بوليمرات بيولوجية، وغالبيتها تحتوي على البروتينات التي تعمل على تحفيز الجسم وتعمل الخلية من خلال مجموعة من الانزيمات الضرورية لاستمرار الحياة، المرحلة الاولى من عملية التمثيل الغدائي تتمتل بالانزيمات المفيدة جداً للجسم، والتي تتفاعل وتسمى بالركيزة، وتقوم الانزيمات بتحويل الركائز الى جزيئات مميزة وهي تعتبر عنصر مميز في التشخيص السريري بسبب دورها في الحفاظ على عمليات الحياة .

ما هي الانزيمات؟

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

ومعظم الإنزيمات عبارة عن بروتينات ذات قدرات تحفيزية حاسمة لأداء عمليات مختلفة وعمليات التمثيل الغذائي والتفاعلات الكيميائية الأخرى في الخلية يتم إجراؤها بواسطة مجموعة من الإنزيمات الضرورية لاستمرار الحياة.

تعتمد المرحلة الأولية من التمثيل الغذائي على تفاعل الإنزيمات مع الجزيء المسمى الركيزة ، وتقوم الإنزيمات بتحويل الركائز إلى جزيئات مميزة أخرى تسمى المنتجات.

كان تنظيم الإنزيمات عنصرًا أساسيًا في التشخيص السريري نظرًا لدورها في الحفاظ على عمليات الحياة ، والمكونات الجزيئية لجميع الإنزيمات مصنوعة من البروتين ، باستثناء فئة من محفزات الحمض النووي الريبي تسمى الريبوزيمات ، يتم اشتقاق كلمة الريبوزيم من إنزيم RNA ، والعديد من الريبوزيمات عبارة عن جزيئات من RNA ، والتي تحفز التفاعلات في إحدى روابطها الخاصة أو بين RNAs أخرى.

توجد الإنزيمات في جميع أنسجة وسوائل الجسم ، ويتم تنفيذ محفزات جميع التفاعلات التي تحدث في المسارات الأيضية بواسطة إنزيمات داخل الخلايا ، وتتحكم الإنزيمات في غشاء البلازما في التحفيز في الخلايا كاستجابة للإشارات الخلوية والإنزيمات في الدورة الدموية والدم التي تنظم تخثر الدم ، ويتم إنشاء معظم عمليات الحياة الحرجة على وظائف الإنزيم.

ما هو تخليق الانزيمات

الإنزيمات عبارة عن محفزات بيولوجية ، بينما تعمل على تسريع العملية أو تسريعها ، فإنها توفر في الواقع مسارًا بديلاً للعملية ، ولكن في هذه العملية ، تظل بنية أو تكوين الإنزيمات دون تغيير.

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

ما هي وظائف الانزيم

تؤدي الإنزيمات عددًا من الوظائف في الجسم ، وتشمل هذه:

• تساعد الإنزيمات في نقل الإشارات ، ويشتمل الإنزيم الأكثر شيوعًا المستخدم في هذه العملية على بروتين كيناز الذي يحفز فسفرة البروتينات.
• يقسمون الجزيئات الكبيرة إلى مواد أصغر يمكن أن يمتصها الجسم بسهولة.
• المساعدة 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.
• يعيد تنظيم الهيكل الداخلي للخلية لتنظيم الأنشطة الخلوية.

ما أنواع الإنزيمات

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

• إنزيم تقليل الأكسدة

تؤدي هذه الإنزيمات إلى تفاعلات الأكسدة والاختزال ، وبالتالي تسمى إنزيمات تقليل الأكسدة ، في هذه التفاعلات يتم نقل الإلكترونات على شكل أيونات الهيدريد أو ذرات الهيدروجين ، وعندما تتأكسد الركيزة ، تعمل هذه الإنزيمات كمانحين للهيدروجين ، و تسمى هذه الإنزيمات ديهيدروجينازات أو اختزال ، وعندما تكون ذرة الأكسجين هو المستقبل ، تسمى هذه الإنزيمات أوكسيديز.

• جار الترجمة

هذه الإنزيمات مسؤولة عن نقل المجموعات الوظيفية من جزيء إلى آخر مثال: alanine aminotransferase الذي يمزج مجموعة alpha-amino بين alanine و aspartate وما إلى ذلك. كما تقوم بعض الترانسفيرازات بنقل مجموعات الفوسفات بين ATP والمركبات الأخرى ، وبقايا السكر لتشكيل عديد السكاريد مثل هيكسوكيناز في تحلل السكر.

• هيدروليسات

تحفز هذه الإنزيمات التفاعلات التي تنطوي على عملية التحلل المائي ، وتكسر الروابط المفردة بإضافة الماء. تعمل بعض الهيدرولازات كأنزيمات هضمية لأنها تكسر روابط الببتيد في البروتينات. يمكن أن تكون Hydrolases أيضًا نوعًا من الانتقال لأنها تنقل جزيء الماء من مركب إلى آخر ، على سبيل المثال: Glucose-6-phosphatase الذي يزيل مجموعة الفوسفات من الجلوكوز 6-فوسفات ، تاركًا الجلوكوز و H3PO4.

• لايز

تحفز هذه الإنزيمات التفاعلات حيث يتم إضافة مجموعات وظيفية لكسر الروابط المزدوجة في الجزيئات أو حيث تتشكل الروابط المزدوجة عن طريق إزالة المجموعات الوظيفية ، على سبيل المثال: بيروفات الكربوكسيل عبارة عن لياز يزيل ثاني أكسيد الكربون من البيروفات. تشتمل الأمثلة الأخرى على نزع الأمين والترطيب.

• الايزوميراز

تحفز هذه الإنزيمات التفاعلات التي يتم فيها نقل مجموعة وظيفية إلى موضع آخر داخل نفس الجزيء بحيث يكون الجزيء الناتج هو في الواقع أيزومير للجزيء السابق ، أي: إيزوميراز ثلاثي الفوسفات وإيزوميراز فسفوغلوكوز لتحويل الجلوكوز -6-فوسفات إلى فركتوز -6 -فوسفات.

• إنزيمات دمج الجزيئات

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

الخصائص العامة للإنزيمات

• تبدأ الإنزيمات وتسرع من معدل التفاعل الكيميائي الحيوي.
• يعتمد نشاط الإنزيمات على حموضة الوسط (درجة حموضة خاصة) ، ويكون كل محفز أكثر نشاطًا عند درجة حموضة معينة ، مثل الرقم الهيدروجيني 2 للبيبسين ، ودرجة الحموضة 8.5 للتربسين. تعمل معظم الإنزيمات داخل الخلايا بالقرب من الرقم الهيدروجيني المحايد.
• 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 ، الجلسرين المخفف ، كلوريد الصوديوم والكحول المخفف.
• تعمل الإنزيمات بنشاط في درجة الحرارة المثلى.
• جميع الإنزيمات عبارة عن بروتينات في الطبيعة ولكن ليس كل البروتينات قد تكون إنزيمًا.
• تقلل الإنزيمات من طاقة التنشيط لجزيء المادة بحيث يمكن أن يحدث تفاعل كيميائي حيوي عند درجة حرارة الجسم الطبيعية البالغة 37 درجة مئوية.
• تتمتع الإنزيمات بقدرة تحفيزية غير عادية ، فهي نشطة بكميات صغيرة جدًا. كمية صغيرة من الإنزيم كافية لتحويل كمية كبيرة من الركيزة ، وتبقى الإنزيمات دون تغيير بعد التفاعل ، ويتراوح عدد دوران الإنزيمات من 0.5 إلى 600000 ، والتقليب الرقم هو عدد جزيئات الركيزة المحولة بواسطة جزيء واحد من الإنزيمات في الثانية عندما يكون موقعه النشط مشبعًا بالركيزة

العوامل التي تؤثر على نشاط الانزيم في الخلية

• تركيز الإنزيمات والركائز

يزداد معدل التفاعل مع زيادة تركيز الركيزة حتى نقطة معينة ، وبعد ذلك 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 ، وهناك مستوى مثالي عندما تعمل الإنزيمات بشكل أفضل ، وغالبًا ما تكون درجة الحرارة هذه هي درجة حرارة الجسم الطبيعية ، عندما تتجاوز درجة الحرارة حدًا معينًا بدء الإنزيمات التي تتكون بالفعل من البروتينات ، في حالة التفكك يبطئ معدل التفاعل.

• الرقم الهيدروجيني

الإنزيمات حساسة للغاية للتغيرات في الأس الهيدروجيني وتعمل ضمن نافذة صغيرة جدًا من مستويات الأس الهيدروجيني المسموح بها ، أقل أو أعلى من مستوى الأس الهيدروجيني الأمثل ، وهناك خطر من انفصال الإنزيمات وبالتالي إبطاء التفاعل.

• مثبطات

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

توجد الانزيمات في جميع انجسة الجسم وتعتبر من المحفزات البيولوجية وتتكون من آلاف الاحماض الامينية المرتبطة بالجسم لتكوين انزيمات مختلفة وهي التي تزود الانزيم بخصائصه الكيميائية المحتملة، تساعد الانزيمات في توليد طاقة الجسم وهي المسؤولة عن حركة الايونات عبر غشاء البلازما .