الإنزيمات: عبارة عن محفزات تدفع معدلات التفاعل إلى الأمام، وتتكون معظم المحفزات وليس كلها، من سلاسل الأحماض الأمينية وتسمى البروتينات التي تسرع معدل التفاعلات في الأنظمة الكيميائية، وتعتمد وظيفة المحفز على عدة أمور وهي: كيفية ثني البروتينات، وما الذي ترتبط به، وما الذي تتفاعل معه، وبالنسبة للمحفزات القائمة على البروتين، ويكمن استقطاب الأحماض الأمينية في صميم النشاط التحفيزي.
الإنزيمات في الكيمياء
في الكيمياء، المحفز هو مادة كيميائية تدفع التفاعل إلى الأمام، وتعمل المحفزات على خفض طاقة التنشيط، وهي كمية الطاقة المطلوبة للمواد المتفاعلة لتشكيل المنتجات، وتعمل المحفزات أيضًا على تقليل الحاجز الحركي، وهو أمر ضروري لدفع التفاعل للأمام وللخلف.
كمت يوجد حاجة إلى كمية معينة من الطاقة الموجودة في الجزيئات عندما يتفاعل الجزيئان معًا لتشكيل منتج، وإذا لم يكن لدى الجزيئين طاقة كافية للتفاعل، فلن يتم إنتاج أي منتج، ومن خلال خفض طاقة التنشيط، يسمح المحفز للجزيئات باكتساب طاقة كافية للتغلب على الحاجز وتشكيل المنتجات.
عمل الإنزيمات في التفاعلات
تعمل المحفزات على زيادة معدلات التفاعل الأمامي والخلفي (Kf للإشارة إلى معدل التفاعل الأمامي وKb للإشارة إلى معدل التفاعل المتخلف)، والتفاعلات الأمامية المفرطة الطاقة تحول المواد المتفاعلة إلى منتجات، بينما التفاعلات العكسية المندفعة تحويل المنتجات إلى متفاعلات، وعادةً ما يتطلب تحويل المنتجات إلى مواد متفاعلة مزيدًا من الطاقة، ويكون الفرق في الطاقة بين المنتجات والمواد المتفاعلة يقاس على أنه ΔG (طاقة جيبس).
من المهم جدًا ملاحظة أن المحفزات لا تغير الطاقة الحرة G، فهي ببساطة تؤثر على سرعة التفاعل، والمحفزات مفيدة جدًا في الأنظمة البيولوجية لأنها تدفع التفاعلات الفردية إلى الأمام، الجسم عبارة عن مزيج كبير من تفاعلات الأكسدة والاختزال، وقد تدفع الحرارة رد الفعل للأمام، على سبيل المثال، عندما يصاب الجسم بالحمى، يرفع الجسم درجة حرارته لدفع ردود الفعل في جسمك إلى الأمام، وتبديد الطاقة على شكل حرارة، ونلاحظ أن الجسم يرفع درجة حرارته لدفع التفاعلات إلى الأمام. وهذه الطاقة الإضافية تدفع نظام المناعة لديك للتخلص من الجراثيم بشكل أسرع.
في كثير من الأحيان، لا تريد الحياة أن يتم دفع الأنظمة بأكملها إلى الأمام؛ بدلاً من ذلك، فإن النظام البيولوجي يريد فقط إنتاج القليل من المنتج الإضافي أو كمية صغيرة من المادة المتفاعلة الزائدة لتفاعل واحد، وسيكون إهدارًا للطاقة أن يكون الجسم دائمًا أكثر سخونة مما هو مطلوب، لذلك، يستخدم الجسم محفزات محددة التفاعل، وهذه المحفزات الخاصة بالتفاعل مطلوبة لإبقاء الجسم على قيد الحياة.
معدل تفاعل الإنزيم
يمكننا القول بأنه يرتبط معدل تفاعل الإنزيم والركيزة بشكل متناسب بتركيزات كل من الإنزيم والركيزة، ومع انخفاض أو زيادة تركيز، كذلك ينخفض معدل التفاعل، ومع ذلك، هناك استثناءات معينة لقاعدة التناسب هذه، ويتجاهل معدل التفاعل أو يكون مستقلاً عن تركيز الركيزة عندما تكون عالية جدًا، وبالتالي، فإن معدل التفاعل لتفاعل محفز بالإنزيم مع تركيز عالٍ من الركيزة يتبع معادلة معدل الصفر.
