آنزیم ها

آنزیم ها

یک آنزیم، کاتالیزوری (تسریع کننده ای) است که سرعت واکنش های شیمیایی موجود در سلول را بدون آنکه در واکنش چیزی از بین برود و یا تغییر کند، تا حد زیادی افزایش می دهد.

در مایعات یک سلول تکی، تا بیشتر از ۴۰۰۰ آنزیم مختلف وجود دارد که هر کدام کار خاصی را انجام می‌دهند. تقریباً هر واکنش شیمیایی درون سلولی توسط آنزیم اختصاصی اش تسریع می شود. آنزیم ها با جایگاه های معین موجود در سطوح ساختمانی سلول تماس برقرار می‌کنند و اغلب در درون ساختار خودشان عمل می کنند. همچنین، آنزیم های بسیاری وجود دارند که در محیط خارج از سلول مثل آنزیم های موجود در جریان خون، در مخلوط های هضم شده و در مایعات روده کوچک عمل می کنند.

کار آنزیم ها فوق‌العاده سریع است. در میتوکندری نوعآ بیشتر از ۱۰ میلیارد مولکول آنزیم وجود دارد که هر کدام در یک دوره زمانی کوتاه میلیون‌ها کار انجام می‌دهند. هنگام فعالیت ورزشی، مقدار فعالیت آنزیم در داخل سلول فوق‌العاده زیاد می‌شود.

آنزیم ها معمولاً بر اساس عملی که انجام می‌دهند، نامگذاری می‌شوند. برای نمونه، پسوند ase اغلب به مولکول خاصی که آنزیم روی آن عمل میکند، افزوده می شود. هیدورلاز به معنای اضافه شدن آب در واکنش های هیدرولیزای است، پروتئاز بر پروتئین اثر میگذارد. اکسیداز به معنی افزودن اکسیژن به یک ماده است ریبونوکلئاز RNA را به دو بخش تقسیم میکند.

نکته جالب توجه آن است که همه آنزیم ها نمی توانند در شرایط یکسان عمل نمایند. برخی به آهستگی عمل می‌کنند، در حالی که برخی دیگر از آنزیم ها خیلی سریع تر عمل می کنند. آنزیم ها اغلب بین جایگاه های پیوند خودشان با تشریک مساعی کار می‌کنند، زمانی که یک آنزیم در جایگاه ویژه مستقر می شود، همسایه اش اجازه می دهد تا کارش کامل شود، پس عمل می تواند معکوس شود، به این معنی که با یک آنزیم غیر فعال می شود و با آنزیم دیگر فعال.

زمانی که یک ماده به وسیله یک آنزیم تحت تاثیر قرار می‌گیرد، واژه (سوبسترا) در مورد آن استفاده می شود و نشان می دهد که یک آنزیم به عنوان یک کاتالیزور روی آن ماده عمل کرده است. انزیم ها همچنین می‌توانند بر نواحی کوچکی از سوبسترا عمل کنند و این کار را چندین مرتبه انجام دهند، به این ترتیب آنزیم هر بار متفاوت تر از دفعه قبل فعالیت می کند. برخی از آنزیمها زمانی که شروع به فعالیت می‌کنند، تاخیر ایجاد می کنند. مثال در این زمینه عبارت است از: آنزیم تریپسینوژن که توسط غده لوزالمعده تولید می شود. به دنبال این تاخیر، تریپسینوژن به داخل روده کوچک ترشح می شود که در آنجا به عنوان آنزیم فعال کننده تریپسین عمل می‌کند که این آنزیم به نوبه خود پروتئین‌های پیچیده هضم شده را به اسیدهای آمینه ساده تبدیل می کند.

بدون ایجاد تاخیر در فعالیت اش، تریپسینوژن، بافت پانکراسی را که آن را تولید می‌کند، از بین خواهد برد. سایر آنزیم ها به محض آنکه عمل اختصاص شان را انجام دادند، غیر فعال می شوند. برای مثال، زمانی که آنزیمهای انعقاد کننده خون وظایف انعقاد ایشان را انجام دادند، غیر فعال می شوند؛ اگر این آنزیم ها پس از وظایف انعقادی غیر فعال نشوند، رگهای خونی با خون منعقد شده مسدود می‌شوند.

کاتالیزورها: تسهیل کننده های شیمیایی. زیاد شدن یک واکنش کاتالیزی شده میتواند ۱۰^۶ تا ۱۰^۱۲ برابر سریع تر از یک واکنش غیر کاتالیزوری تحت شرایط مشابه انجام شود.

یکی از ویژگی های منحصر به فرد یک آنزیم عبارت است از: تعامل آن با یک سوبسترای ویژه که یک عمل اختصاصی انجام می دهد. آنزیم زمانی که جایگاه فعالش به صورت کاملا مناسبی با جایگاه فعال موجود در سوبسترا منطبق شود، فعال می شود.

آنزیم های گوارشی: آنزیم مالتاز (تبدیل مالتاز به دو مولکول گلوکز را تسهیل می‌کند) در دیواره روده سنتز می شود. همچنین، آنزیمهای سوکراز (که برروی ساکاروز عمل می‌کند و آن را تبدیل به گلوکز و فروکتوز میکند)، لاکتاز ( که به لاکتوز متصل می‌شود و آن را به گلوکز و گالاکتوز تبدیل می‌کند)، آمینوپپتیداز ( که تبدیل پپتیدها به اسیدهای آمینه و پپتیدهای کوچکتر را تصریح می‌کند)، و انتراکسیناز ( که تریپسین را پس از آنکه روی سوبسترای تریپسینوژن خود عمل کند، به وجود می آورد) از آنزیم های گوارشی هستند.

تعامل آنزیم – سوبسترا همانند خوردن یک کلید به یک قفل است و به‌عنوان مکانیزم قفل و کلید شناخته می شود. این فرآیند تعاملی نشان می دهد که آنزیم درست (صحیح) با سوبسترای اختصاصی خود جفت می شود تا یک عمل ویژه را انجام دهد. به محض آنکه آنزیم و سوبسترا قفل یکدیگر شدند؛ تغییر وضعیتی در شکل آنزیم – همچنانکه سوبسترایش چفت (قالب) می‌شود – به وجود می آید.

مکانیزم قفل و کلید یک مکانیزم محافظتی ضروری است که در آن تنها سوبسترای صحیح با آنزیم صحیح فعال میشود.

یک مثال نوعی شامل آنزیم هگزوکیناز است که یک واکنش شیمیایی را زمانی که آنزیم با یک مولکول گلوکز متصل می شود، شتاب می بخشد. زمانی این عمل رخ می دهد، یک مولکول فسفات از ATP به یک جایگاه پیوندی ویژه بر روی یک اتم کربن گلوکز منتقل می شود. به محض آنکه دو جایگاه پیوندی به یکدیگر ملحق می‌شوند تا تشکیل یک مجموعه گلوکز – هگزوکیناز را بدهند، سوبسترا به تدریج تجزیه می‌شود و موجب کمتر شدت مولکول ها در فرآیند متابولیسم انرژی می شود.

تغییر شکل: حتی اگر یک آنزیم به طور اتفاقی با یک سوبسترا جفت شود، در آن صورت تغییر شکل خاصی در شکل آنزیم رخ می‌دهد ولی آنزیم با سوبسترایش به روش شیمیایی وارد واکنش نمی شود.