این قطار فوق العاده سریع می تواند با سرعت به مقصد برسد. و فناوری زیادی کمک می کندکه این قطار سریعا به مقصد برسد. صحبت از کمک و سرعت ما را به آنزیم می رساند. زندگی بدون آنزیم وجود ندارد. اساسا، آنزیم ها کاتالیزورهای بیولوژیکی هستند که سرعت واکنش های بیوشیمیایی را افزایش می دهندیک آنزیم به عنوان یک ماکرومولکول تعریف می شود که یک واکنش بیوشیمیایی را کاتالیز می کند. مواد شیمیایی به نام فعال کننده ها می توانند فعالیت آنزیم را افزایش دهند، در حالی که مهار کننده ها فعالیت آنزیم را کاهش می دهند. مطالعه آنزیم ها آنزیمی شناسی نامیده می شود.
آنزیم ها و واکنش های بیوشیمیایی
بیشتر واکنش های شیمیایی موجود در موجودات زنده تحت شرایط عادی داخل سلول غیر ممکن می باشد. به عنوان مثال، دمای بدن اکثر ارگانیسم ها برای واکنش هایی که به سرعت برای انجام فرایندهای زندگی رخ می دهد بسیار کم است. واکنش دهنده ها ممکن است در چنین غلظت های کمی حضور داشته باشند، بعید است که باآنها برخورد کنند. بنابراین، میزان اکثر واکنش های بیوشیمیایی باید توسط یک کاتالیزور افزایش یابد. کاتالیزور یک ماده شیمیایی است که سرعت واکنش های شیمیایی را افزایش می دهد. در موجودات، کاتالیزورها آنزیم ها نامیده می شوند.
مانند سایر کاتالیزورها، آنزیم ها در واکنش هایی که آنها کنترل می کنند واکنش نمی دهند. آنها به واکنش دهنده ها در تعامل کمک می کنند اما در واکنش ها استفاده نمی شوند. در عوض، آنها ممکن است بارها و بارها مورد استفاده قرار گیرد. بر خلاف سایر کاتالیزورها، آنزیم ها معمولا برای واکنش شیمیایی خاص هستند. آنها معمولا فقط یک یا چند نوع واکنش را کاتالیز می کنند.
آنزیم ها در سرعت بخشیدن به واکنش های بیوشیمیایی بسیار موثر هستند. آنها می توانند تا چند میلیون واکنش در ثانیه راکاتالیز کنند. در نتیجه، تفاوت میزان واکنش های بیوشیمیایی با آنزیم و بدون آنزیم ها ممکن است بسیار زیاد باشد. یک واکنش بیوشیمیایی معمولی ممکن است ساعت ها یا حتی روزها را در شرایط عادی سلولی بدون آنزیم، صورت گیرد اما کمتر از یک ثانیه با آنزیم رخ دهد.
چگونه آنزیم ها کار می کنند
چگونه آنزیم ها واکنش های بیوشیمیایی را به طرز چشمگیری افزایش می دهند؟ آنزیم ها مانند تمام کاتالیزورها با کاهش انرژی فعال واکنش های شیمیایی کار می کنند. این در شکل زیر نشان داده شده است. واکنش بیوشیمیایی که در شکل نشان داده شده است نیاز به انرژی سه برابر انرژی فعال بدون آنزیم دارد.
آنزیم ها عمدتا انرژي فعال سازی را کاهش می دهند با کاهش انرژی مورد نیاز برای واکنش دهنده ها برای جمع آوری واکنش نشان می دهند. مثلا:
آنزیم ها واکنش دهنده ها را به هم متصل می کنند، بنابراین آنها مجبور نیستند انرژی را برای به حرکت درآورند صرف کنندتا زمانی که به صورت تصادفی برخورد کنند. آنزیمها هر دو مولکولهای واکنش دهنده (سوبسترا نامیده شده) را به طور محکم و به طور خاص در محل مولکولی آنزیم به نام مکان فعال نامگذاری می کنند (شکل زیر). این یک مجموعه ی آنزیم-سوبسترا را تشکیل می دهد.
با واکنش دهنده های مرتبط در مکان فعال، آنزیم ها نیز واکنش دهنده های موضعی را به درستی انجام می دهند، بنابراین غلبه بر نیروهای بین مولکولی لازم نیست که در غیر اینصورت آنها را از هم جدا کنند. این اجازه می دهد تا مولکول ها با انرژی کمتر ارتباط برقرار کنند.
آنزیم ها همچنین ممکن است واکنش ها را درمسیرهای مختلفی راکه انرژی فعال کمتری دارند بوجود آورند.
مولکول آنزیم مولکول های واکنش دهنده به نام substrate نامیده می شود - در محل فعال آن، تشکیل یک مجتمع آنزیم - سوبسترا می دهد. این واکنشگرها را به هم متصل می کند و آنها را به طور صحیح قرار می دهد تا واکنش رخ دهد. پس از واکنش، محصولات از محل فعال آنزیم آزاد می شوند. این آنزیم را آزاد می کند تا بتواند واکنش های بیشتری را به وجود آورد.
فعالیت آنزیم ها نیز به درجه حرارت، شرایط یونی و PH محیط بستگی دارد. بعضی از آنزیم ها در PHs اسیدی بهتر عمل می کنند، در حالی که بعضی دیگر در محیط های خنثی بهترین عملکرد را دارند.
آنزیم های گوارشی که در محیط اسیدی ایجاد می شوند (pH کم) معده کمک می کنند پروتئین ها را به مولکول های کوچک تر تجزیه کنند. آنزیم اصلی گوارشی در معده پپسین است که بهترین عملکرد را با pH حدود 1.5 دارد. این آنزیم ها در سایر PH ها به طور مطلوب عمل نمی کنند. تریپسین یکی دیگر از آنزیم های سیستم گوارش است که پروتئین زنجیره ای را در مواد غذایی به قسمت های کوچکتر متصل می کند. تریپسین در روده کوچک کار می کند که یک محیط اسیدی نیست. pH مطلوب تریپسین حدود 8 است.
واکنش های بیوشیمیایی در دمای فیزیولوژیکی مطلوب است. به عنوان مثال، اکثر واکنشهای بیوشیمیایی در دمای طبیعی بدن 98.6 درجه فارنهایت (37 درجه سانتیگراد) بهتر عمل می کنند. بسیاری از آنزیم ها در دمای پایین و بالاتر عمل می کنند. در دماهای بالاتر، شکل آنزیمی کاهش می یابد و تنها زمانی که درجه حرارت به حالت عادی باز می گردد، آنزیم شکل و فعالیت طبیعی خود را دوباره به دست می آورد.
اهمیت آنزیم ها
آنزیم ها در اکثر واکنش های شیمیایی موجود در موجودات زنده دخیل هستند. حدود 4000 واکنش شناخته شده اند که توسط آنزیم ها کاتالیز می شوند، اما تعداد ممکن است حتی بالاتر باشد. در حیوانات، عملکرد مهم آنزیم ها کمک به هضم غذا است. آنزیم های گوارشی واکنش هایی که مولکول های بزرگ کربوهیدرات ها، پروتئین ها و چربی ها را به مولکول های کوچکتر که بدن می تواند از آن استفاده کند، سرعت می بخشد. بدون آنزیم های گوارشی، حیوانات قادر به تجزیه مولکول های غذایی به سرعت وبه اندازه کافی برای ارائه انرژی و مواد مغذی مورد نیاز برای زنده ماندن نیست.
شش دسته گسترده برای طبقه بندی آنزیم ها وجود دارد:
Oxidoreductases-1- در انتقال الکترون دخیل است
Hydrolas-2 - سوبستر را با استفاده از هیدرولیز (اضافه کردن یک مولکول آب)
3-ایزومرها - یک گروه را در یک مولکول انتقال دهید تا ایزومر را تشکیل دهد
4-لیگاز ها Ligases(یا synthetases) - تجزیه پیوند فسفات در یک نوکلئوتید و تشکیل پیوند شیمیایی جدید
Oxidoreductases-5 - عمل در انتقال الکترون
Transferases-6 - انتقال یک گروه شیمیایی از یک مولکول به دیگری
آیا تمام آنزیم هاپروتئین هستند؟
تقریبا تمام آنزیم های شناخته شده، پروتئین هستند. در یک زمان، اعتقاد بر این بود که تمام آنزیم ها پروتئین هستند، اما برخی از اسید های نوکلئیک، به نام RNA های کاتالیزوری یا ریبوزیم ها، کشف شده اند که خواص کاتالیزوری دارند. اغلب دانشجویان زمان آنزیم ها را مطالعه می کنند، آنها واقعا آنزیم های پروتئینی را مطالعه می کنند، زیرا در مورد نحوه عملکرد RNA به عنوان یک کاتالیزور بسیار کم است.
بیشتر بخوانید
بیوشیمی چیست ؟
با سیستم گوارش بدن خود آشنا شویدپروتئین چیست ؟
لیپید چیست؟
کربوهیدرات چیست؟