تعتمد كل تريليونات من خلايا جسمك على آلاف التفاعلات الكيميائية. يمكن أن تحدث التفاعلات الكيميائية التي تحدث داخل جسمك في أنبوب اختبار ، لكنها تحدث بشكل أبطأ بكثير - ببطء شديد لدعم أنشطة الكائن الحي.
الانزيمات هي بروتينات داخل الكائنات الحية تساعد التفاعلات الكيميائية على طول. تتأثر قدرتهم على العمل والسرعة التي يعملون بها بعدة عوامل. بعض هذه العوامل هي مواد كيميائية أخرى.
كيف تعمل الانزيمات
تتضمن التفاعلات الكيميائية تكسير وتشكيل الروابط بين الذرات. كسر روابط المواد الكيميائية الأولية - المتفاعلات - يستهلك طاقة. هذا يسمى طاقة التنشيط. الإنزيمات عبارة عن بروتينات تتشبث بالمواد المتفاعلة وتوجهها بحيث تكون طاقة التنشيط أقل. المتفاعلات تسمى أيضا ركائز.
يعمل الإنزيم على ربط الركائز في مواقع محددة تسمى المواقع النشطة. تتشكل المواقع النشطة بطريقة تسمح لها بالتشبث بركائز معينة. يجعل مركب الركيزة الإنزيمية المرتبط من السهل على المواد المتفاعلة كسر روابطها وتشكيل روابط جديدة في المنتج.
ثم يتم تحرير المنتج من الإنزيم.
المواد الكيميائية التي تساعد على التفاعلات الكيميائية: العوامل المساعدة
شكل الموقع النشط هو ما يسمح للإنزيمات بالعمل. إذا كان الموقع النشط مشوهًا ، فلن تلتصق الركيزة ولن يتم مساعدة التفاعل. تتطلب بعض الإنزيمات أنواعًا من المواد الكيميائية تسمى العوامل المساعدة لتتخذ الشكل المناسب.
يمكن أن تكون العوامل المساعدة في شكل ذرات غير عضوية أو جزيئات عضوية. تتضمن أمثلة العوامل المساعدة ذرة الزنك المتأينة - التي فقدت إلكترونين - وهو أمر ضروري في إنزيم نازع هيدروجين الكحول ، المستخدم في استقلاب الكحول.
جزيء نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد هو عامل مساعد جزيئي عضوي شائع ، ويسمى أيضًا مساعد الانزيم. غالبًا ما يشارك في التفاعلات التي تتطلب نقل ذرات أو أيونات الهيدروجين. قد تكون الإنزيمات المساعدة والعوامل المساعدة غير العضوية ضرورية لعمل الإنزيم ، وإذا لم يكن هناك ما يكفي منها ، فسيكون معدل التفاعل الإجمالي بطيئًا.
المواد الكيميائية التي تساعد على التفاعلات الكيميائية: ركائز
كل إنزيم له وظيفة واحدة محددة. لا يمكن استخدام الإنزيم الذي يقسم جزيء الفركتوز إلى جزأين لإطلاق الأكسجين منه خلايا الدم الحمراء. لحدوث رد فعل ، يجب أن يكون كل من الإنزيم والركيزة موجودين. يمكن أن يكون معدل التفاعل محدودًا بسبب نقص في الإنزيم أو الركيزة.
بعبارة أخرى ، إذا كان هناك الكثير من الركيزة في الخلية وليس هناك الكثير من الإنزيم ، فإن إضافة المزيد من الإنزيم سيزيد من معدل التفاعل. على العكس من ذلك ، إذا كان هناك الكثير من الإنزيم وليس هناك الكثير من الركيزة ، فإن إضافة الركيزة ستزيد من معدل التفاعل. ومع ذلك ، فإن إضافة المزيد من الركيزة عندما يكون هناك الكثير من الركيزة وليس هناك الكثير من الإنزيم (أو إضافة المزيد من الإنزيم في الحالة المعاكسة) لن يزيد من معدل التفاعل.
معدلات رد فعل أسرع
لا تتغير السرعة الفعلية للتفاعل المحفز بالإنزيم. أي أن الوقت من ربط الركيزة لتحرير المنتج هو نفسه لكل نوع معين من الإنزيم. عندما يتحدث المرء عن تسريع عمل الإنزيم ، يعني المرء زيادة عدد الإنزيمات المشاركة بنشاط في التفاعلات الكيميائية بحيث يرتفع العدد الإجمالي للتفاعلات.
على سبيل المثال ، إذا لم يكن هناك ما يكفي الزنك لمطابقة كل نوع معين من إنزيمات معالجة الحمض النووي في الخلية ، فإن إضافة المزيد من الزنك سيزيد من معدل التفاعل عن طريق إتاحة المزيد من الإنزيمات لتكون نشطة.
الشيء نفسه مع إضافة المزيد من الركيزة أو المزيد من الإنزيم: يتم تسريع الإجراء عن طريق السماح لمزيد من الإنزيمات لتحفيز التفاعلات الكيميائية ، وليس عن طريق تسريع أي إنزيم معين.