مكونات الانزيمات.. البروتينات البسيطة. سلاسل ببتيدية. جزيئات عضوية معقدة. الجزيء البروتيني من الإنزيم

مكونات الانزيمات Components of enzymes

يتكون الأنزيم من واحدة من الأشكال الآتية:

- الإنزيمات التي تتكون من البروتينات البسيطة:

وتتألف من سلسلة واحدة أو عدة سلاسل ببتيدية، مثل الإنزيمات المحللة: إنزيم اليورييز وإنزيم الأميليز.

- الإنزيمات التي تتكون من شقين:

أحمدهما بروتيني والآخر غير بروتيني.

• بعض الأنزيمات تتألف من سلاسل بروتينية ومكونات أخرى يحتاجها الأنزيم لفعاليته وتسمى العوامل المرافقة Cofactor. وأحيانا يكون المرافق الإنزيمي أحد العناصر المعدنية مثل الحديد والزنك والنحاس. ويكون مرتبطا ارتباطا وثيقا بالجزء البروتيني من الإنزيم المسمى بالأبوإنزيم Apoenzyme. وإذا نزع من الإنزيم بقي الجزي البروتيني عاجزا عن تسريع التفاعل مثال الحديد في إنزيم الكاتليز.

• أو قد تكون بشكل جزيئات عضوية معقدة تسمى مرافقات الأنزيم Coenzyme، مثل الفتامينات (فتامينB). وهي ترتبط بالجزيء البروتيني من الإنزيم وقت التفاعل فقط مثل Acetyl CoA. وتحتاج بعض الأنزيمات أحيانا ً لكلا النوعين الأيونات الفلزية والجزيئات العضوية المعقدة.

تحفيز التفاعلات الكيميائية بين الجزيئات الحيوية:

الإنزيمات هي بروتين يسهل عملية التمثيل الغذائي الخلوي عن طريق خفض مستويات طاقة التنشيط (Ea) من أجل تحفيز التفاعلات الكيميائية بين الجزيئات الحيوية.

تقلل بعض الإنزيمات من طاقة التنشيط إلى مستويات منخفضة لدرجة أنها تعكس التفاعلات الخلوية.
ولكن في جميع الحالات، تسهل الإنزيمات التفاعلات دون أن تتغير، مثل طريقة احتراق الوقود عند استخدامه.

كيف تعمل الانزيمات؟

لكي تحدث التفاعلات الكيميائية، يجب أن تتصادم الجزيئات في ظل الظروف المناسبة التي يمكن أن تساعد الإنزيمات على إنشائها.

على سبيل المثال، بدون وجود إنزيم مناسب، ستظل جزيئات الجلوكوز وجزيئات الفوسفات في الجلوكوز 6 فوسفات مرتبطة.
ولكن عند إدخال إنزيم الهيدرولاز، تنفصل جزيئات الجلوكوز والفوسفات.

تكوين الانزيمات:

يتراوح الوزن الجزيئي النموذجي للأنزيم (الأوزان الذرية الإجمالية لذرات الجزيء) من حوالي 10000 إلى أكثر من مليون.

عدد قليل من الإنزيمات ليست في الواقع بروتينات، ولكنها تتكون بدلاً من ذلك من جزيئات RNA الحفازة الصغيرة.
الإنزيمات الأخرى هي معقدات متعددة البروتينات التي تتكون من وحدات فرعية بروتينية متعددة.
في حين أن العديد من الإنزيمات تحفز التفاعلات في حد ذاتها، يتطلب بعضها مكونات إضافية غير بروتينية تسمى "العوامل المساعدة"، والتي قد تكون أيونات غير عضوية مثل Fe2 + أو Mg2 + أو Mn2 + أو Zn2 +، أو قد تتكون من جزيئات عضوية أو معدنية عضوية تعرف باسم "الإنزيمات المساعدة. "

تصنيف الانزيمات:

يتم تصنيف معظم الإنزيمات إلى الفئات الرئيسية الثلاث التالية، بناءً على التفاعلات التي تحفزها:

• تحفز الأكسيدات المؤكسدة تفاعلات الأكسدة التي تنتقل فيها الإلكترونات من جزيء إلى آخر.

مثال: ديهيدروجينيز الكحول، الذي يحول الكحول إلى الألدهيدات أو الكيتونات.
هذا الإنزيم يجعل الكحول أقل سمية لأنه يكسره، كما أنه يلعب دورًا رئيسيًا في عملية التخمير.

• التحفيز يحفز نقل مجموعة وظيفية من جزيء إلى آخر.

تشمل الأمثلة الرئيسية على النواقل الأمينية، التي تحفز تدهور الأحماض الأمينية عن طريق إزالة المجموعات الأمينية.

• إنزيمات هيدرولاز تحفز التحلل المائي، حيث يتم تفكيك الروابط الفردية عند التعرض للماء.

على سبيل المثال، الجلوكوز 6 فوسفاتيز هو هيدرولاز يزيل مجموعة الفوسفات من الجلوكوز 6 فوسفات، تاركًا الجلوكوز و H3PO4 (حمض الفوسفوريك).

فيما يلي ثلاثة إنزيمات أقل شيوعًا:

• تحفز الليازات تحلل الروابط الكيميائية المختلفة بوسائل أخرى غير التحلل المائي والأكسدة، وغالبًا ما تشكل روابط مزدوجة جديدة أو هياكل حلقية.

Pyruvate decarboxylase هو مثال على اللياز الذي يزيل CO2 (ثاني أكسيد الكربون) من البيروفات.

• تحفز Isomerases التحولات الهيكلية في الجزيئات ، مما يسبب تغيرات في الشكل.

مثال: الوبريم الفوسفات الريبولوسي، الذي يحفز التحويل المتبادل بين الريبولوز 5 فوسفات و زيلولوز 5 فوسفات.

• Ligases تحفز الربط - مجموعة أزواج من الركائز.

على سبيل المثال، hexokinases هو ligase يحفز التداخل بين الجلوكوز و ATP مع الجلوكوز 6-فوسفات و ADP.

أمثلة في الحياة اليومية:

تؤثر الإنزيمات على الحياة اليومية. على سبيل المثال، تساعد الإنزيمات الموجودة في منظفات الغسيل على تدهور البروتينات المسببة للبقع، بينما تساعد الليباز على إذابة بقع الدهون.
تعمل الإنزيمات المولدة للحرارة والبرادة الحرارية في درجات الحرارة القصوى، وبالتالي فهي مفيدة للعمليات الصناعية التي تتطلب درجات حرارة عالية أو المعالجة البيولوجية، والتي تحدث في ظروف قاسية، مثل تلك الموجودة في القطب الشمالي.

في صناعة المواد الغذائية، تحول الإنزيمات النشا إلى سكر، من أجل صنع مواد تحلية من مصادر أخرى غير قصب السكر.
في صناعة الملابس، تقلل الإنزيمات الشوائب في القطن وتقلل من الحاجة إلى المواد الكيميائية الضارة المحتملة المستخدمة في عملية دباغة الجلود.
وأخيرًا، تبحث صناعة البلاستيك باستمرار عن طرق لاستخدام الإنزيمات لتطوير منتجات قابلة للتحلل.