אנזימים הם זרזים ביולוגיים האחראים להגברת המהירות של תגובה כימית נתונה. אנזימים הם בדרך כלל חלבונים, אבל יש כאלה חומצות ריבונוקלאיות שפועלים כאנזימים, מכונים ריבוזימים.
על מנת לזרז תגובה, על אנזימים להיקשר לריאגנטים, המכונים מצעים. במשך זמן רב האמינו כי קישור זה מתרחש בצורה נוקשה מאוד, דפוס המכונה נעילת המקשים. כרגע, למרות זאת, המודל המכונה התאמה מושרה מקובל., המניחה כי שינויים קלים מתרחשים בצורת האנזים עם כניסת המצע לאתר הפעיל.
קרא גם: מה זה מטבוליזם?
מהם אנזימים?
אנזימים הם ביומולקולות המשמשות כזרזים, כלומר חומרים המסוגלים להאיץ את המהירות של תגובה כימית המתרחשים ביצורים חיים מבלי שנצרכים במהלך התגובות הללו. ללא פעולת אנזימים, כמה תגובות היו איטיות מאוד, מה שיפגע בחילוף החומרים. אנזימים מאיצים באופן סלקטיבי את התגובות ולכן הם זרזים ספציפיים מאוד.
אנזימים מסוגלים להאיץ תגובה על ידי הפחתת אנרגיית ההפעלה, כלומר הם מפחיתים את כמות האנרגיה שיש להוסיף על מנת שתתחיל תגובה.
[פרסום_אומניה]
האם כל אנזים הוא חלבון?
למרות שהם מוגדרים לעיתים קרובות כזרזים ביולוגיים בעלי אופי חלבוני,
לא כל אנזים הוא חלבון. ישנם כמה RNAs המתפקדים כמו אנזימים, הנקראים ריבוזימים. עם זאת, רוב האנזימים הם חלבונים, שנוצרים, על ידי כך חומצות אמינו. הרכב חומצות האמינו של ביומולקולות אלה מגדיר את המבנה התלת מימדי שהוא ירכוש.קרא גם: כיצד פועלים חומרי זרז?
מתחם אנזים-מצע
זה נקרא מצע המגיב עליו פועל אנזים. כאשר אנזים נקשר למצע שלו, הקומפלקס נוצר אנזים-מצע. כריכה זו מתרחשת באזור ספציפי, הנקרא האתר הפעיל.
כאשר אנו מדברים על אנזימים מבוססי חלבון, האתר הפעיל תואם לחומצות אמינו בודדות, כאשר יתרת המולקולה אחראית לקביעת תצורת האתר הפעיל. צורת האתר הפעיל כמו גם צורת המצע קשורים לספציפיות האנזים, מכיוון שהם חייבים להיות משלימים.
דגם נעילת מקשים
או דגם נעילת מקשים, שהוצע על ידי אמיל פישר, נמצא בשימוש נרחב כדי להסביר את האינטראקציה בין האנזים למצע. על פי מודל זה, קיימת השלמה נוקשה בין האנזים למצע, ממש כמו מפתח ומנעול. לאתר הפעיל של האנזים תהיה צורה משלימה למצע, שתתאים באופן מושלם. לכן למולקולות אחרות לא תהיה גישה לאתר זה, מה שיבטיח את הספציפיות של האנזים. כמו שמפתח פותח רק מנעול, אנזים רק נקשר למצע. היום אנו יודעים, עם זאת, כי זה המודל אינו נכון, מכיוון שאנזימים אינם מבנים נוקשים כפי שחשבו בעבר.
מודל התאמה מושרה
נכון לעכשיו, המודל המקובל ביותר להסבר הקשר בין אנזים למצע שלו הוא זה של לְצַלֵם מושרההוצע בתחילה על ידי Koshland et al. האתר והמצע הפעילים אינם עובדים בצורה נוקשה כמו מפתח ומנעול. מחקרים מראים שכאשר המצע נכנס לאתר הפעיל, האנזים עובר שינוי קל, המעדיף את ההתאמה בין האתר הפעיל למצע. כדי להבין טוב יותר את המודל הזה, אנו יכולים לחשוב על האינטראקציה של האנזים והמצע כלחיצת יד, שהופכת איתנה יותר לאחר המגע הראשון.
גורמים
רוב האנזימים זקוקים למולקולות עזר בכדי לבצע את פעולתם הקטליטית, הנקראת קופקטורים. גורמים קופקטוריים יכולים להיות מחוברים באופן קבוע לאנזים או יכולים להיות מחוברים בצורה חלשה והפיכה למצע. גם הם יכול להיות אורגני או אורגני. כאשר קופקטורים הם מולקולות אורגניות, הם נקראים קואנזימים.
כמה ויטמינים פועלים כקואנזימים, וזה המקרה למשל של ריבופלבין, המכונה גם ויטמין B2. כדוגמאות לקופקטורים אנאורגניים, אנו יכולים להזכיר ברזל ואבץ בצורתם היונית.
קרא גם: ויטמינים מקומפלקס B - קבוצת ויטמינים שמשמשים בדרך כלל כקואנזימים
סיווג אנזימים
ניתן לסווג אנזימים ל שש קבוצות, תוך שימוש בקריטריון בסוג התגובה שהם מזרזים.
Oxidoreductases: אנזימים הקשורים לתגובות של אוקסירצִמצוּם.
העברות: מזרז את העברת הקבוצות ממתחם אחד למשנהו.
הידרולזות: לזרז תגובות הידרוליזה.
כינויים: לפעול על ידי הוספת קבוצות לקשרים כפולים או הסרת קבוצות היוצרות קשר כפול.
איזומרזות: לזרז תגובות איזומריזציה.
קישורים: אנזימים הגורמים להתפרקות המולקולה של ATP, תוך שימוש באנרגיה המשתחררת בתגובה זו ליצירת תרכובות חדשות.
גורמים המווסתים את פעילות האנזים
פעילותו של אנזים מושפעת מגורמים, העיקריים שבהם הם טמפרטורה ו pH. הטמפרטורה ממלאת בדרך כלל תפקיד חיובי בתגובות כימיות, מה שמגדיל את קצב התגובה האנזימטית. עם זאת, כאשר טֶמפֶּרָטוּרָה עולה מעל לתנאים האופטימליים, מהירות התגובה יורדת במידה ניכרת. זאת מכיוון שנצפית דנטורציה של חלבונים. לרוב האנזימים האנושיים יש טמפרטורה אופטימלית בין 35 ל -40 מעלות צלזיוס. בנוסף לטמפרטורה, ה- pH זה משפיע גם על הפעילות האנזימטית, ויש גם ערך אופטימלי. עבור מרבית האנזימים, ערך ה- pH האופטימלי הוא בין 6 ל 8.
מאת ונסה סרדינה דוס סנטוס
מורה לביולוגיה
