البروتينات كلها إنزيمات، لكن كل البروتينات ليست إنزيمات، ومع ذلك يوجد العديد من الإنزيمات المترافقة المرتبطة بجزء البروتين من الإنزيم مع جزء غير بروتيني، وهو ما يسمى إنزيم Apo، ويُعرف الجزء غير البروتين بالعامل المساعد، وإذا كان العامل المساعد، مثل البوتاسيوم والكالسيوم والمغنيسيوم والمنغنيز، من نوع غير عضوي، فإنه يُعرف باسم المجموعة الاصطناعية.
الإنزيمات
إنزيمات عبارة عن محفزات بروتينية تعمل على تسرع التفاعلات الكيميائية الحيوية، ولكنها لا تغير بنية المنتج النهائي، ومثل المحفز دون أن يتم استخدامه، تتحكم الإنزيمات في سرعة وخصوصية التفاعل، ولكن على عكس المحفزات، فإن الخلايا الحية فقط تولد الإنزيمات.
وغالبًا ما يؤثر معدل التفاعل الكيميائي الحيوي على الإنزيمات مثل المحفزات، بحيث يمكن أن تحدث عند درجة حرارة منخفضة نسبيًا، ومن المعروف أن الإنزيمات تقلل من طاقة التنشيط، وفي بعض الحالات تبدأ الاستجابة البيولوجية بواسطة الإنزيمات، وبعتبر مصطلح الإنزيم مشتق من الكلمة اليونانية الإنزيمات، والتي تعني “في الخميرة”، حيث تم اكتشاف نشاط الإنزيم في الكائنات الحية لأول مرة بواسطة خلايا الخميرة.
تصنيف خصائص الإنزيمات
الخصائص العامة للإنزيمات
تنظم الإنزيمات معدل التفاعل الكيميائي الحيوي وتسرعه، ويعتمد نشاط الإنزيمات على الحموضة المتوسطة لـ (درجة الحموضة المحددة)، وعند درجة حموضة معينة يكون كل محفز أكثر نشاطًا وPH2 للبيبسين ودرجة الحموضة 8.5 للتربسين، وعلى سبيل المثال، عند درجة الحموضة المحايدة تعمل معظم الإنزيمات داخل الخلايا، ويمكن تسريع التفاعل في أي اتجاه بواسطة الإنزيمات، وكلا الإنزيمين لهما مواقع نشطة تشارك في التفاعلات الكيميائية الحيوية.
والإنزيمات، غالبًا ما تكون قابلة للذوبان في الماء والجلسرين المخفف وكلوريد الصوديوم والكحول المخفف، هي مركبات لا تعتبر مستقرة كثيرا، وتقريبا دائما في درجة الحرارة المثلى، تعمل الإنزيمات بقوة، وفي الطبيعة تعتبر جميع الإنزيمات عبارة عن بروتينات، لكن قد لا تكون جميع البروتينات إنزيمات، وتعمل الإنزيمات على خفض طاقة تنشيط الجزيء، بحيث يمكن أن يحدث التفاعل الكيميائي الحيوي في درجة حرارة الجسم الطبيعية.
الخصائص الفيزيائية
فيزيائيًا تعمل الإنزيمات كغرويات أو مركبات ذات وزن جزيئي مرتفع، وعند درجة حرارة أقل من نقطة غليان الماء، يتم قتل الإنزيمات أو تعطيلها، ويتم تعطيل معظم الإنزيمات الموجودة في الوسط السائل عند 60 درجة مئوية، ويمكن أن يتحمل استخراج الإنزيمات المجففة درجات حرارة تتراوح من 100 درجة مئوية إلى 120 درجة مئوية أو أعلى.
وبالتالي، فإن الإنزيمات قابلة للتحلل بالحرارة، ويكون النشاط الأمثل لكل إنزيم دائمًا عند درجة حرارة معينة، والتي تتراوح عادةً من 25 درجة مئوية إلى 45 درجة مئوية، وعند 37 درجة مئوية، يكون عمل الإنزيم أقوى، ومع ارتفاع درجات الحرارة فوق 60 درجة مئوية، تصبح الإنزيمات غير نشطة.
الخصائص الكيميائية
الخواص التحفيزية
المحفزات البيولوجية عبارة عن إنزيمات، ويتم تحفيز الكميات الأكبر من المركبات بواسطة عدد صغير من الإنزيمات، وهذا يعني أن الإنزيمات قادرة بشكل كبير على تحويل كميات ضخمة من الركيزة إلى مادة، وتعمل الإنزيمات على تحسين معدل التفاعل وتظل غير متأثرة بالتفاعل الذي تحفزه.
خصوصية الإنزيم
الإنزيمات متغيرة للغاية في طبيعتها، مما يعني أن إنزيمًا معينًا يمكن أن يحفز تفاعلًا معينًا، وعلى سبيل المثال، يمكن تحفيز التحلل المائي للسكروز فقط بواسطة إنزيم سوكريز.
أهمية الإنزيمات
تحدث الإنزيمات تفاعلات كيميائية في الجسم، وهي ضرورية لمجموعة متنوعة من العمليات، بما في ذلك الهضم، ويتم إنتاج الإنزيمات الهاضمة في الغالب في البنكرياس، وتساعد الجسم على تكسير الأطعمة واستخراج العناصر الغذائية، وبالنسبة للعديد من الأشخاص، ومن الممكن المساعدة في الحفاظ على إنزيمات الجهاز الهضمي عند المستويات المثلى من خلال تناول نظام غذائي متوازن وغني بالمغذيات والحفاظ على نشاط بدني صحي.
الإنزيمات ليست متفاعلة في التفاعلات التي تتحكم فيها، وهي تساعد المواد المتفاعلة على التفاعل ولكنها لا تستهلك في التفاعلات، وبدلاً من ذلك يمكن استخدامها بشكل متكرر، وعلى عكس المحفزات الأخرى، عادةً ما تكون الإنزيمات شديدة التحديد لتفاعلات كيميائية معينة، وهي تحفز بشكل عام نوعًا واحدًا فقط أو أنواعًا قليلة من التفاعلات.
الإنزيمات تعتبر فعالة للغاية في تسريع التفاعلات، ويمكنهم تحفيز ما يصل إلى عدة ملايين من ردود الفعل في الثانية، ونتيجة لذلك، قد يكون الاختلاف في معدلات التفاعلات الكيميائية الحيوية مع وبدون الإنزيمات هائلاً، وقد يستغرق التفاعل الكيميائي الحيوي النموذجي ساعات أو حتى أيامًا ليحدث في ظل ظروف خلوية طبيعية بدون إنزيم، ولكن أقل من ثانية مع إنزيم.
ويمكننا القول بأن الإنزيمات تكون أحيانا في التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث، ومن المعلوم أن حوالي 4000 تفاعل من هذا القبيل يتم تحفيزها بواسطة الإنزيمات، ولكن العدد قد يكون أعلى من ذلك، وتسمح الإنزيمات بحدوث ردود الفعل بالمعدل الضروري للحياة.
