ماذا تعرف عن الأنزيمات ؟

تعريف الإنزيم :يُمكن تعريف الإنزيم (بالإنجليزية: Enzyme) على أنّه مادّة مُعيّنة تعمل كمحفّز في أجسام الكائنات الحيّة، حيث ينظّم المعدّل الذي تتمّ فيه تفاعلات كيميائية مُعيّنة دون أن يطرأ أيّ تغيير عليه أثناء العملية،فهو يُساعد على تسريع هذه التفاعلات الكيميائية في جسم الإنسان، فيربط جُزيئات معينة بطرق مُحدّدة معاً، ويُعتبر الإنزيم مهمّاً لهضم الطعام، والتنفس، والعضلات، والأعصاب، وغيرها الكثير.
أهمية الإنزيمات : توجد للإنزيمات وظائف مهمّة للغاية في جسم الإنسان، ومنها ما يأتي:
تضاعف الحمض النووي: تحتوي كلّ خلية في الجسم على الحمض النووي، ويجب أن يتمّ نسخ الحمض النووي في كلّ مرة تنقسم فيها الخليّة، وهنا يأتي دور الإنزيمات التي تُساعد في هذه العمليّة عن طريق فكّ لفائف الحمض النووي، ونسخ المعلومات.
تحفيز الجهاز الهضمي: تُساعد الإنزيمات الموجودة في الجسم على تحليل جُزيئات معُقّدة كبيرة إلى جُزيئات أصغر مثل الجلوكوز، وذلك لكيّ يستطيع الجسم استخدامها كوقود. تخلّص الكبد من السموم: تتمثّل وظيفة الكبد في التخلّص من السموم الموجودة في الجسم، وتساعد الإنزيمات على إتمام هذه العمليّة بنجاح.

آلية عمل الإنزيم:تُساعد بعض الإنزيمات على ربط جُزيئين معاً لإنتاج جُزيء جديد، بينما تُحلّل إنزيمات أخرى الجُزئيات الكبيرة في الجسم إلى أجزاء أصغر منها ليسهل على الجسم امتصاصها، ويوجد إنزيم خاص لكلّ تفاعل كيميائي في الجسم، ويُطلق على الجُزيئات التي يعمل بها الإنزيم اسم الركائز (بالإنجليزية: Substrates)، وترتبط بمنطقة على الإنزيم تُسمّى الموقع النشط (بالإنجليزية: The active site). توجد نظريتان لشرح تفاعُل الإنزيم مع الركيزة، وهما:
نموذج التلاؤم المُستحث؛ حيث لا يتلاءم الموقع النشط مع الركيزة بشكل كامل، لذا يتغيّر شكل كلّ منها من أجل أن يتّصلا ببعضهما، ونموذج القفل والمفتاح، حيث يتغيّر شكل الموقع النشط للإنزيم ليستطيع الارتباط بركيزة مُعيّنة بشكل كامل، وفي الحالتين تتسارع العمليات الكيميائيةّ بشكل كبير بمُجرّد أن ترتبط الركيزة بالموقع النشط للإنزيم، وينتج عن هذه التفاعلات جُزيء جديد ينفصل عن الإنزيم، ويُحفّز التفاعلات الأخرى.
الظروف المثالية لعمل الإنزيم:يجب أن تتوافر ظروف مُعينّة في الجسم ليتمكّن الإنزيم من العمل بكفاءة، حيث إنّ مُعظم الإنزيمات تعمل بشكل أفضل على درجة حرارة 37 درجة مئويّة، وفي حال انخفاض درجة الحرارة إلى ما دون ذلك، فإنّ عمل الإنزيم يُصبح أبطأ بكثير، كما يجب أن يكون الرقم الهيدروجيني ضمن نطاق مُعيّن يختلف تبعاً لموقع الإنزيم في الجسم، فمثلاً تعمل الإنزيمات الموجودة في الأمعاء بشكل أفضل عند درجة حموضة تساوي 7.5، بينما تعمل الإنزيمات الموجودة في المعدة بشكل أفضل عند الرقم الهيدروجيني 2، وذلك لأنّ المعدة تُعتبر حمضيةً أكثر، وفي حال كانت درجة الحرارة مُرتفعة جداً، أو إذا كانت البيئة حمضيّةً أو قلويةً جداً، فإنّ شكل الإنزيم يتغيّر، فيتغيّر شكل الموقع النشط بدوره، بحيث لا يتمكّن من الارتباط بالركائز، فيُعدّ الإنزيم مشوّهاً.
الطبيعة الكيميائية للإنزيمات :
يتكون جزيء إنزيم البروتين من سلسلة كبيرة من الأحماض الأمينية تسمى سلاسل بولي ببتيد، ويتحكم هذا التسلسل من الأحماض الأمينية في تحديد خصائص البروتين، وبالتالي إذا كان الإنزيم عرضة للتغييرات مثل تقلبات درجة الحرارة، أو درجة الحموضة فإنّ ذلك سيفقد البروتين سلامته وقدرته على القيام بوظائفه.
ترتبط بعض الإنزيمات بمكوّن كيميائي إضافي يسمى العامل المساعد، وقد يكون هذا العامل المساعد على هيئة إنريم، أو جزيء عضوي مثل الفيتامينات، أو أيون غير عضوي، كما قد يكون العامل المساعد محكماً، أو مرتبطاً بشكل غير محكم بالإنزيم.
آلية عمل الإنزيم:
الآلية الاصطفائية:
تعتمد هذه الآلية على تكاملية الشكل والشحنة لكلّ بروتين، إضافة للركازة التي تعتبر المادة الأساسية في الإنزيم.
آلية القفل والمفتاح:تشبه هذه آلآلية موقع الارتباط في الإنزيم بالقفل، فلكلّ قفل مفتاح مخصص يستطيع فتحه، وهذا ما ينطبق تماماً على الإنزيمات إذ إنّ جزيئات معينة فقط تستطيع الارتباط بالإنزيم والتفاعل معه.

خواص الإنزيمات:تمتلك الإنزيمات عدداً من الخواص أهمها:
تتأثر الإنزيمات بدرجات الحرارة، حيث ثؤثر على نشاط الإنزيم وعمله.
يُظهر الإنزيم أعلى معدّل نشاط له في درجة حموضة مابين (4-9) يُؤثّر تركيز الإنزيم على سير التفاعل ومستوى حدوثة. تزيد الإنزيمات من سرعة حدوث التفاعلات الكيميائيّة.
تقوم الإنزيمات بخفض طاقة تنشيط التفاعل، من خلال الارتباط بجزيئات المواد المتفاعلة، مما يؤدي لتكسير الروابط مابينها بسهولة.
تُعرف الإنزيمات بقدرتها على تحفيز أكثر من 5000 نوع من التفاعلات الكيميائية الحيوية..
معظم الإنزيمات بروتينات، ولكن بعضها جزيئات محفزة للرنا (RNA) تدعى ريبوزومات. تأتي نوعية الإنزيمات من بينتها ثلاثية الأبعاد المميزة.

تزيد الإنزيمات كما كل المحفّزات سرعة التفاعل من خلال تخفيض طاقة التنشيط. تصل قدرة بعض الإنزيمات حتى جعل تحوّل الركيزة إلى المنتج أسرع بملايين المرات من التحول دون وجود الإنزيم. أحد الأمثلة هو إنزيم أورتيدين 5'-فوسفات ديكربوكسيلاز الذي يسمح بتفاعل من الممكن خلال ثوانٍ، بينما سيتطلب هذا التفاعل دون الإنزيم ملايين السنين.
كيميائياً، لا تُستهلك الإنزيمات في التفاعلات الكيميائية ولا تقوم بتغيير التوازن في التفاعلات الكيميائية، كما كل الحفّازات الكيميائية. تتميز الإنزيمات عن بقية الحفّازات الكيميائية بنوعيتها الشديدة. يمكن أن يتأثر النشاط الإنزيمي بجزيئات معينة كالمثبطات التي تقلل من النشاط الإنزيمي، أو المنشطات التي تنشط عمل الإنزيم. الكثير من الأدوية العلاجية والسموم هي مثبطات إنزيمية. ينخفض النشاط الإنزيمي بشكل ملحوظ كذلك خارج درجة الحرارة والحموضة المثاليتين.
و منه تتمثل العوامل المؤثرة في عمل الإنزيمات كالتالي:
درجة الحرارة. درجة الحموضة. درجة تركيز الإنزيم. المثبطات المصنوعة خصيصاً للتحكم في حركة وتفاعل الإنزيم.
حقائق حول الإنزيمات:تلعب الإنزيمات دوراً مهماً في كل وظائف جسم الإنسان، فتشارك في الهضم والتنفس.
يتميز الجهاز الهضمي بإفراز الإنزيمات في العديد من الأماكن؛ كالفم، والمعدة، والبنكرياس، والأمعاء.
يعزز النظام الغذائي ونمط الحياة الصحي إنتاج الإنزيمات الصحية في الجسم.
يعطل طهي الطعام بشكل مبالغ فيه إفراز الإنزيمات في الجسم، وكذلك الأمر عند أكل الطعام النيئ.
ينخفض إنتاج الإنزيم مع التقدم في السن، فالجسد ينتج كميات أقل من بروتينات الليباز والأميليز، وهو ما يعني أن هضم البروتين والدهون والكربوهيدرات قد تكون ضعيفة مع التقدم في العمر.
تعتبر الإنزيمات متجددة ومتكررة، فهي لا تموت بمجرد الانتهاء من عملها.