آخر تحديث: 10/05/2021

وظائف الأنزيمات

وظائف الأنزيمات
يمكن العثور على الأنزيمات Enzymes في كل مكان حولنا فهي، توجد في جميع أشكال الحياة، بما في ذلك الإنسان والنباتات والبكتيريا و جميع الكائنات الحية الأخرى. حيث أن وظائف الأنزيمات الأساسية هي تسريع عملية وكفاءة مختلف التفاعلات الكيميائية الضرورية لسير مختلف وظائف الجسم. تابع معنا حتى الأخير لتتعرف على كل ما يتعلق بالانزيمات.

ما هي الأنزيمات؟

الأنزيمات Enzymes هي محفِّزاتٌ بيولوجية جزيئية، تسرِّعُ التفاعلات الكيميائية. تُسمى الجزيئات التي تمارس الأنزيمات تأثيرها عليها بالركائز، حيث يحوّل الإنزيم الركيزة إلى جزيئات تُعرف باسم النواتج. تحتاج معظم عمليات الأيض إلى إنزيمات من أجل أن تحدث بسرعة كافية للحفاظ على الحياة.

وظائف الأنزيمات

نقل الإشارة

إن الإنزيمات مختصة بالمشاركة في نقل الإشارة الكيميائية أو الفيزيائية، حيث تنتقل هذه الأخيرة عبر خلية كسلسلة من الأحداث الجزيئية، حتى تظهر الاستجابة الخلوية في النهاية. أكثر الأنزيمات شيوعًا في نقل الإشارة هي كينازات البروتين التي تحفز الفسفرة البروتينية.

تحلل الجزيئات الكبيرة

يمكن تقسيم الجزيئات الكبيرة بواسطة الإنزيمات إلى أجزاء صغيرة يمكن بعدها امتصاصها بسهولة بواسطة جسم الإنسان. العديد من المكونات الغذائية في شكل جزيئات كبيرة مثل السكر والبروتينات والدهون، والتي لا يمكن امتصاصها بسهولة من قبل جسم الإنسان. وبالتالي، يتم تقسيم هذه المكونات عن طريق الإنزيمات إلى قطع أصغر قبل الامتصاص، وتسمى هذه العملية الهدم. بعد الامتصاص، سيتم استخدام الجزيئات الصغيرة كلبنات بناء لتحديث الجسم من خلال إصلاح الأنسجة وتجديدها ونموها، وتسمى هذه العملية الابتنائية. وكمثال على هذه الانزيمات: الأميليز والبروتياز.

توليد الطاقة

يمكن أن تولد الإنزيمات طاقة للكائنات الحية. أدينوسين ثلاثي الفوسفات، المعروف أيضًا باسم ATP، هو الشكل الرئيسي لتخزين الطاقة الكيميائية. ATP هي كبطارية مشحونة يمكنها إطلاق الطاقة التي تشغل الأنشطة البيولوجية. فالإنزيمات هي المحول لتحويل الطاقة إلى أشكال كيميائية مناسبة وتخزينها في جزيئات ATP. وتسمى معظم هذه الانزيمات synthases ATP.

ضخ الايونات

تعمل بعض الإنزيمات الموجودة في غشاء الخلية كمضخات أيونية لتحريك الأيونات عبر غشاء بلازما. يمكن لهذه الناقلات الأيونية الأولية تحويل الطاقة من مصادر مختلفة بما في ذلك ATP، ضوء الشمس، وغيرها من تفاعلات الأكسدة والاختزال، إلى الطاقة المحتملة المخزنة في التدرج الكهروكيميائي.

الدفاع والتخليص

في الكائنات الحية، هناك دائمًا بعض المواد غير الغذائية من البيئة الخارجية أو التي ينتجها الجسم نفسه، والتي لا يمكن تحويلها إلى مكونات خلوية أو استخدامها كمصدر للطاقة. هنا، يجب تحويلها إلى منتجات لاستبعادها أو استخدامها كمكونات فسيولوجية أو مرضية أو سامة. قد تكون الإنزيمات المشمولة في هذا الإجراء إنزيمًا واحدًا، مركبًا يشمل العديد من الإنزيمات أو نظام إنزيم، والذي يؤدي إلى سلسلة من التفاعلات الكيميائية الحيوية من خلال الأكسدة، والاختزال، والتحلل المائي، وما إلى ذلك.

تنظيم الخلايا

تستطيع الأنزيمات نقل أجزاء من البنية الداخلية للخلية وإعادة تنظيمها لتنظيم أنشطة الخلية. إنها تقوم بالتوصيل من جزء إلى آخر داخل الخلايا، وتخلّص الكروموسومات عن بعضها عندما تخضع الخلايا للانقسام، وأيضًا تسحب الأهداب لتحريك حركة الخلية أو لمساعدة الخلايا على تحريك المخاط لأعلى مجرى الهواء كإجراء روتيني للحفاظ على مجرى الهواء نظيفًا. الأنزيمات الشائعة المشاركة في هذه الحركة المذكورة أعلاه هي الميوسين ATPase، كينيسين ATPase، ودينين ATPase.

وظائف أخرى للأنزيمات

بالإضافة إلى ذلك، فإن الإنزيمات قادرة أيضًا على توليد الحركة مثلا: إنزيم الميوسين يساعد على التحلل المائي، إنزيمات ATP تقوم على توليد تقلص العضلات، ونقل المواد داخل الخلايا حول الخلية كجزء من الهيكل الخلوي.

تعتبر الأنزيمات من العناصر المهمة في العديد من الوظائف الأخرى، بما في ذلك الاستجابات المناعية وعمليات الشيخوخة. Luciferase هو السبب الرئيسي لتوهج اليراعات، بالاضافة الى ذلك تشارك الإنزيمات الموجودة في الفيروس في إصابة الخلايا أو إطلاق جزيئات الفيروس من الخلايا المضيفة.

كيف تعمل الأنزيمات

تم اقتراح نموذج "القفل والمفتاح" لأول مرة في عام 1894. في هذا النموذج، يكون الموقع النشط للإنزيم شكلًا محددًا، وسوف تتناسب معه فقط الركيزة، مثل القفل والمفتاح. تم تحديث هذا النموذج الآن ويسمى النموذج المناسب. في هذا النموذج ، يغير الموقع النشط شكله حيث يتفاعل مع الركيزة. بمجرد أن يتم قفل الركيزة بالكامل وفي الموضع الدقيق، يمكن أن يبدأ الحفز.

الظروف المثالية لعمل الأنزيمات

يمكن أن تعمل الإنزيمات في ظروف معينة فقط. تعمل معظم الإنزيمات في جسم الإنسان بشكل أفضل عند درجة حرارة 37 درجة مئوية. في درجات الحرارة المنخفضة، سوف يستمرون في العمل ولكن ببطء أكبر. وبالمثل، يمكن أن تعمل الإنزيمات فقط في نطاق معين من الأس الهيدروجيني (الحمضي / القاعدي). تفضيلهم يعتمد على مكان وجودهم في الجسم. على سبيل المثال، تعمل الإنزيمات في الأمعاء بشكل أفضل عند 7.5 pH، في حين أن الإنزيمات في المعدة تعمل بشكل أفضل عند pH 2 لأن المعدة أكثر حمضية بكثير. إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة للغاية أو إذا كانت البيئة حمضية أو قاعدية للغاية، فإن الأنزيم يغير شكله ؛بحيث لا يمكن ربط ركائز له. 

العوامل المساعدة لعمل الأنزيمات

لا يمكن لبعض الإنزيمات أن تعمل ما لم يكن لديها جزيء معين مرتبط ببروتينات اخرى. وتسمى هذه، العوامل المساعدة. على سبيل المثال، لا يمكن أن يعمل أنهيدراز الكربونيك، وهو إنزيم يساعد في الحفاظ على درجة الحموضة في الجسم، إلا إذا كان مرتبطًا بأيون الزنك.

أنواع الأنزيمات

هناك آلاف الإنزيمات في جسم الإنسان ، فيما يلي بعض الأمثلة فقط:

إنزيم  ليباز Lipases: هي مجموعة من الإنزيمات التي تساعد على هضم الدهون في الأمعاء.

إنزيم الأميليز Amylase: يساعد على تغيير النشويات إلى سكريات. يتم العثور على الأميليز في اللعاب.

إنزيم المالتاز Maltase: يوجد أيضا في اللعاب. يقوم هذا الانزيم بهدم السكر وتحويله إلى جلوكوز. يتم العثور على المالتوز في الأطعمة مثل البطاطا والمعكرونة.

إنزيم التربسين Trypsin: وهو موجود في الأمعاء الدقيقة، يقوم هذا الانزيم بتحويل البروتينات إلى أحماض أمينية.

إنزيم اللاكتاز Lactase: يوجد أيضًا في الأمعاء الدقيقة، يكسر اللاكتوز والسكر ويقوم بتحويله إلى الجلوكوز والجالاكتوز.

تساعد الإنزيمات في تسريع التفاعلات الكيميائية في جسم الإنسان. إنها ترتبط بالجزيئات وتغيرها بطرق محددة. إنها ضرورية للتنفس، وهضم الطعام، والعضلات، ووظائف الأعصاب، والعديد من الوظائف الأخرى.