و مکانیسم عمل آنزیم ها توسط خانم زهرا عباسی
آنزیمها پروتئینهای هستند که توسط سلولهای موجودات زنده یرای انجام عمل ویژۀ کاتالیزواکنشهای شیمیایی، اختصاص یافته اند. آنزیمها سرعتی راکه درآن،واکنشهابه حالت تعادل نزدیک می شوند، افزایش می دهند. سرعت واکنش به این صورت تعریف شده است تغییرمقدار مواد اولیه یا محصولات عمل (برحسب مول یاگرم ) درواحد زمان، آنزیم با عمل کردن بعنوان یک کاتالیز باعث افزایش سرعت واکنش می شود. کاتالیزورها بطوراعم و آنزیمها بطور اخصّ دارای دو ویژگی مهّم هستند که نباید فراموش شود. اوّلین ویژگی این است که آنزیم با وجود وارد شدن درواکنش شیمیای، تغییرنمی کند. ویژگی دوّم اینکه: آنزیم، ثابت تعادل واکنش را تغییر نمی دهد و فقط باعث افزایش سرعتی می شود که در آن واکنش به حالت تعادل نزدیک می گردد. بنابراین، یک کاتالیزور باعث افزایش سرعت واکنش می شود ولی خواص ترمو دینامیکی سیستمی را که با آن در واکنش متقابل است، تعییرنمی دهد.
آنزیم ها کاتالیزورهایی کارا وبسیاراختصاصی هستند:
آنزیمهایی که تبدیل یک یاچندترکیب (سوبستراها) را به یک یا چندترکیب (محصول ها) کاتالیز می کنند باعث افزایش حداقل10 برابر سرعت نسبت به واکنش بدون کاتالیز می شوند. مثل تمام کاتالیزورها، آنزیم ها نه مصرف می شوند ونه در اثر شرکت دریک واکنش دچار تغییردائمی می شوند .آنزیم ها علاوه بر کارایی بالا، کاتالیزورهایی بسیار انتخابی هستند برخلاف کاتالیزورهای مورد استفاده در شیمی،آنزیم ها هم برای نوع واکنش کاتالیز شده وهم برای یک سوبسترای خاص یا یک مجموعۀ کوچک از سوبسترا هایی که ارتباط نزدیک دارند،اختصاصی هستند ومعمولافقط واکنش مربوط به ایزومرهای فضایی خاص مربوط به یک ترکیب معین را کاتالیز می کنند
آنزیم ها براساس نوع واکنش به 6 دسته طبقه بندی می شوند:
1- اکسیدوردوکتازها: اکسیداسیون واحیاءرا کاتالیز می کنند.
2- ترانسفرازها: انتقال گروه هایی مثل متیل،گلیکوزیل یا گروهای فسفریل را کاتالیزمی کنند
3- هیدرولاز ها: شکست هیدرولیتیک پیوند هایC-CوC-OوC-Nوسایر پیوند ها را کاتالیز می کنند
4- لیازها:شکست هیدرولیتیک پیوندهای C-CوC-OوC-N سایرپیوند ها را باحذف اتم وباقی گذاشتن پیوندهای دوگنه کاتالیزمی کند
5- ایزومرازها: تغییرات هندسی یا ساختمان درون یک مولکول راکاتالیز می کنند
6- لیگازها: اتصال دومولکول رابه همدیگرتوأم باهیدرولیزATP کاتالیزمی کند
مکانیزم آنزیمها:
آنزیم ها نمی توانند موجب تغییرتعادل در یک واکنش بیوشیمیائی شوند زیرا موجب افزایش سرعت رفت و برگشت به مقادیریکسانی می شوند بنابراین آنزیم ها فقط باعث تشریع در برقراری تعادل می شوند بعنوان مثال چنانچه درغیاب آنزیم چندین ساعت وقت لازم است تایک واکنش به حالت تعادل برسد، درحضور آنزیم مناسب، تعادل درطی یک ثانیه برقرار می شود زیرا آنزیم بعلت ساختمان فضائی خاص خودمی تواند با سوبستراترکیب شده و کمپلکس آنزیم- سوبسترا را بوجود آورد بنابراین غلظت سوبسترا در مناطقی از سیستم افزایش فوق العاده زیادی ییدا می کند، در نتیجه برخورد مولکولهای واکنش کننده با یکدیگر زیاد می شود علاوه براین آنزیم به نتهائی و یا به کمک کوفاکتورقادراست درساختمان مولکولی سوبسترا تغییراتی ایجاد کرده و آن را به فرم فعال و انتقالی تبدیل نماید بطوری که قادرباشد ازسد انرژی عبورکرده وبه حالت انتقال برسد، بدوناینکهنیازی به حرارت زیاد و یامحیط های اسیدی قوی وجود داشته باشد بنابراین آنزیم ها با ایجاد کمپلکس هائی با سوبسترا، موجب کاهش انرژی آزاد اکیتواسیون وپایدارشدن وضعیت انتقال ودرنتیجه افزایش غلظت سوبسترا دروضعیت انتقالی وتسریع واکنش می شوند.
نظریه هایی که درمورد نحوی عمل آنزیم بیان شده است:
1- نظریه قفل وکلید: این مدل توسط امیل فیشرپیشنهاد نشده است و براساس آن جایگاه کاتلیز آنزیم وسوبسترا دارای ساختمان مکمل یکدیگر می باشند یطوریکه هرآنزیم فقط به سوبسترای خاص خود متصل می شود، مثل قفل وکلید یکیاز نواقص این مدل، شکل بدون تغییر جایگاه کاتالیزآن است.
مدل قالب القاء شده برای جایگاه کاتالیز:
این مدل توسط کوشلند(kosh land )ارائه شدهاست. یکی ازخصوصیات بارز آن قابلیت انعطاف جایگاه کاتالیزمی باشد به این ترتیب که سوبسترا سبب القاء یک تغییرشکل مولکولی درساختمان پروتئینی آنزیم می گردد وباین عمل، آنزیم اسیدهای آمینه وگروههای دیگررا درجهت مناسبی قرار می دهد تا اتصال ویا کاتالیز(یا هردو) به بهترین شکل انجام شود.
عوامل موثربر سرعت واکنش های آنزیمی:
1-دما :درموجودات مختلف دمای که آنزیم در بشترین فعالیت وبالاترین سرعت دارد(دمای بهینه) متفاوت است
2-PH : PH باتغییر شرایط یونیزاسیون محلول یاتغییر غلظت یونی محلول، سرعت محلول را کاهش می دهد.
3-غلظت آنزیم : هرچه غلظت آنزیمبیشتر باشد، سرعتواکنشهای آنزیمی بیشتر است.
4- غلظت سوبسترا:هرچه قدرغلظت سوبسترا افزایش یابد سرعت واکنشهای آنزیمی نیز افزایش می یابداما این مقدارمحدود است زیرا تعداد آنزیم ها محدود است.
5-غلظت کوفاکتورهاوکوآنزیم ها : بعضی ازآنزیم ها برای انجام عمل خود نیاز به کوفاکتور یا کوآنزیم دارند.
6-غلظت یون ها ونمک ها:
مها رکننده ها:
بعضی از ترکیبات قادرند که با عوامل شیمیائی موجود درجایگاه فعال آنزیم یا با کوآنزیم و یا با یونهای فعال کننده آنزیم ترکیب شد وسدی درمقابل فعالیت کاتالیزوری آنزیم ایجاد کنند مهارکننده هارابراساس نحوه اثر آنها به دو دسته تقسیم می کنند:
الف)مهارکننده های برگشت پذیرکه خود به دودسته می شوند: 1-مهارکننده های رقابتی 2-مهارکننده های غیررقباتی.
ب)مهارکننده های برگشت ناپذیر
