منظم نشاط الإنزيم

الإنزيمات عبارة عن بروتينات منتجة بشكل طبيعي تعمل كمحفزات بيولوجية، مما يعني أنها تساعد في تسريع التفاعلات الكيميائية في أجسام الكائنات الحية، ويمكن التحقق هذه العملية من خلال ارتباط الإنزيمات بالركائز والجزيئات المعقدة التي تدخل الخلايا والتي تعمل الإنزيمات عليها.

ما هو تنظيم الإنزيمات

كل نوع إنزيم له ركائز معينة يمكن أن يرتبط بها، وبعد الارتباط، تقسم الإنزيمات الركائز إلى منتجات أصغر يمكن معالجتها بواسطة جسم الكائن الحي إلى طاقة، ولا ينبغي أيضا تنشيط جميع الإنزيمات في نفس الوقت أو في نفس الخلية؛ بدلاً من ذلك، يجب أن يحدث تنظيم الإنزيم، ويعتبر تنظيم الإنزيمات هو نظام تحكم دقيق للإنزيمات حيث يتم تشغيل بعض الإنزيمات بينما يتم إيقاف تشغيل الإنزيمات الأخرى.

العوامل التي تساعد في تنظيم نشاط الإنزيم

هناك بعض العوامل التي تساعد في تنظيم الإنزيمات التي تشمل تنظيم الإنزيم الجيني والتجزئة وتركيز الركيزة وتدهور الإنزيمات، وتغيير العوامل البيئية وتعديل الزيموجينات والتعديل التساهمي والتنظيم الخيفي.

التنظيم الجيني

يعتبر التنظيم الجيني أحد الآليات العديدة التي تنظم النشاط الأنزيمي، ويتم تحقيقه من خلال تنظيم عدد الإنزيمات التي ينتجها جسم الكائن الحي، وإذا احتاج الجسم إلى إنتاج المزيد من الإنزيمات، فسيتم تحريض الجين المنتج للإنزيم، ومن ناحية أخرى، إذا احتاج الجسم إلى إنتاج عدد أقل من الإنزيمات، فسيتم قمع الجين المنتج للإنزيم.

التقسيم

يتم تنظيم الإنزيمات أيضًا عن طريق التجزئة، والتي تحدث غالبًا في الخلايا حقيقية النواة، وأثناء التقسيم يتم فصل الإنزيمات بواسطة أغشية خلوية تقيد حركتها إلى “حجرة” معينة، وهذا يعني أن مثل هذه الإنزيمات قادرة على العمل فقط داخل الحجرة ولن تكون قادرة على الوصول إلى الركائز خارج المقصورة، ويمكن أن توفر طريقة التنظيم هذه أيضًا البيئة المناسبة لحدوث النشاط الأنزيمي.

يمكن العثور على مثال على هذا النوع من التنظيم الإنزيمي في الإنزيمات المترجمة إلى الجسيمات الحالة، وهي عضيات تساعد في تكسير المواد الخلوية، ومثال آخر هو الإنزيمات المترجمة للميتوكوندريا، والتي يمكن أن تصل إلى بيئة داخلية متطرفة مقارنة ببقية الخلية، وقد تسمح هذه الظروف (درجة حرارة ودرجة حموضة أعلى نسبيًا) بتعزيز وظائف بعض الإنزيمات.

تركيز الركيزة

تركيز الركيزة هو طريقة أخرى لتنظيم الإنزيم يتم خلالها التحكم في عدد الركائز المتاحة، وإذا لم تكن الركائز متاحة بسهولة للإنزيمات لربطها وتفكيكها، فلن يتم تنشيط الإنزيمات، على الرغم من وجود العديد من الإنزيمات المتاحة.

تحلل الأنزيمات

ينظم التحلل الإنزيمي أيضًا عدد الإنزيمات المتاحة لربط وتفكيك الركائز، ويحدث تحلل الإنزيمات عن طريق تكسير الإنزيمات نفسها؛ ومع ذلك، يمكن أيضًا أن تتحلل الركائز.

تعديل العوامل البيئية

يمكن أيضًا تنظيم نشاط الإنزيم من خلال تغيير العوامل البيئية، وهناك بيئات معينة تعمل فيها الإنزيمات في أفضل حالاتها، وخاصه عندما تحتوي الإنزيمات على درجات حرارة ودرجات حموضة معينة تسهل نشاطها، ومع أخذ ذلك في الاعتبار، يتم تنظيم الإنزيم عن طريق تغيير درجة الحرارة أو مستوى الأس الهيدروجيني، وبالتالي التأثير على الوظيفة الأنزيمية.

تعديل Zymogens

وتسمى أيضًا (proenzymes)، وهي إنزيمات غير نشطة يمكن أن تصبح إنزيمات نشطة، ومع ذلك تحتاج المركبات الإنزيمية إلى تعديل كيميائي “مثل إنزيمات اخرى” ليتم تنشيطها، وتدير آلية التحكم على مستوى التعديل الكيميائي لمواد الإنزيم البروتيني إنتاج الإنزيمات المنشطة.

التعديل التساهمي

يتم تنظيم بعض الإنزيمات عن طريق التعديل التساهمي، وهي آلية تتضمن الارتباط التساهمي لمجموعة جزيئية مفردة، ومن خلال هذه الطريقة، يتم تنظيم الإنزيم عن طريق إضافة أو طرح المجموعة الجزيئية.

التنظيم الخيفي

التنظيم الخيفي هو أيضًا وسيلة شائعة للتحكم في النشاط الأنزيمي والجزيئات المنظمة، الجزيئات المنشطة التي “تعمل” أو الجزيئات المثبطة التي “تطفئ” الإنزيمات، ترتبط بموقع الإنزيم الخيفي، وهو الموقع الذي يمكن للجزيئات أن ترتبط فيه وتغير الشكل وبالتالي وظيفته.

يؤثر تغيير شكل الإنزيم على شكل موقعه النشط، وهو الموقع الذي ترتبط فيه الإنزيمات بركائزها، وإذا كان شكل الموقع النشط للإنزيم والركيزة غير متطابقين، فلن يرتبطوا ببعضهم البعض ولن يتم تقسيم الركيزة، وتم ملاحظة أن التغيير في الشكل يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تعزيز تقارب الركيزة الأنزيمية، وبالتالي زيادة عدد الركائز التي يتم تكسيرها.

يمكننا القول بأن تنظيم الإنزيم يشير إلى الآليات المتعددة المتاحة للتحكم في نشاط الإنزيمات، ومثلا يمكن أن تتحلل الإنزيمات أو الركائز، ويمكن للجزيئات أن ترتبط بالإنزيمات لمنع انهيار الركيزة، أو يمكن تجزئة الإنزيمات لمنعها من العمل خارج تلك البيئة.