طريقة عمل الانزيمات

تعمل الانزيمات Enzymes بموائمة جزيئات الركيزة في طريقة بحيث يكون التفاعل مؤاتي للغاية. في تفاعل التحلل المائي hydrolysis reaction، يتعرف الشكل ثلاثي الأبعاد three-dimensional shape للموقع النشط active site للانزيم على الركيزة ويحملها في معقد الإنزيم والركيزة enzyme-substrate complex. عندما تكون في المعقد، تتمدد أو تضعف الروابط الكيميائية chemical bonds في الركيزة بواسطة إنزيم، مما يسبب كسر الرابطة. في تفاعل التخليق synthesis reaction، في المقابل، تجبر الأغلفة الإلكترونية electron shells للركائز في معقد الإنزيم والركيزة على التداخل في المكان الذي ستشكل فيه الرابطة الكيميائية.

بالتالي، في تفاعل التحلل أو الجفاف hydrolysis or dehydration reaction، التعرف على الركيزة (الركائز) مسيطر عليه بدقة، حدث غير عشوائي.

بالنظر في السكروز sucrose، الروابط التي تمسك الجلوكوز glucose والفركتوز fructose معا لا تنكسر تلقائيا. السبب هو أن الرابطة بين أحاديات التسكر monosaccharides مستقرة وهناك حاجز طاقة كبير يمنع التفاعل. وظيفة السكريز sucrase هو ربط الركيزة وخفض حاجز الطاقة energy barrier بحيث يكون أكثر احتمالا حدوث التفاعل. بمعنى آخر، الرابطة التي تربط الجلوكوز بالفركتوز تحتاج إلى الزعزعة destabilized (أي تتمدد، وتضعف) بواسطة الإنزيم. يسمى حاجز الطاقة هذا طاقة التنشيط activation energy. ثم تلعب الإنزيمات دور رئيسي في عملية الأيض metabolism لأنها توفر مسار تفاعل بديل أقل مقاومة، أي مع انخفاض حاجز طاقة التنشيط. تساعد في زعزعة استقرار destabilization الروابط الكيميائية وتشكيل أخرى جديدة عن طريق فصل أو انضمام الذرات atoms في أسلوب منسق بعناية.

تتكون بعض الانزيمات بالكامل من البروتين protein. مثال هو الليزوزيم lysozyme، الانزيم في دموع tears ولعاب saliva الإنسان الذي يحلل الرابطة بين أسيتيل جلوكوز أمين N-acetylglucosamine (NAG) وحمض أستيل الميوراميك N-acetylmuramic acid (NAM) في الجدران الخلوية cell walls للخلايا البكتيرية الموجبة لغرام gram-positive. إنزيمات أخرى، مع ذلك، قد تحتوي على مواد غير بروتينية nonprotein substances صغيرة تسمى العوامل المساعدة cofactors، والتي تشارك في التفاعل الحفزي catalytic reaction. العوامل المساعدة غير العضوية Inorganic cofactors هي أيونات المعادن metal ions، مثل المغنيسيوم magnesium (⁺MG²) والحديد iron (⁺Fe²), والزنك zinc (⁺Zn²). عندما يكون العامل المساعد الغير بروتيني جزيء عضوي organic molecule صغير، فإنه يشار إليه باسم مرافق إنزيمي coenzyme، ومعظمها مشتقة من الفيتامينات vitamins. أمثلة لإثنين من المرافقات الإنزيمية الهامة هي نيكوتين أميد أدينين ثنائي النيوكليوتيد nicotinamide adenine dinucleotide (⁺NAD) وفلافين أدينين ثنائي النيوكليوتيد flavin adenine dinucleotide (FAD). تلعب هذه المرافقات الإنزيمية دورا هاما كناقلات للإلكترون electron carriers في عملية الأيض.