מהן שתי הדרכים לעכב פעילות אנזימים?

אנזימים הם חלבונים שממלאים את תפקידם רק כאשר צורותיהם התלת-ממדיות שלמות. לכן, הבנת מבנה האנזימים תעזור להבהיר את הדרכים בהן ניתן לעכב את פעילות האנזים. שינויי טמפרטורה דרסטיים, כגון התכה או הקפאה, יכולים לשנות את צורתם ופעילותם של האנזימים. שינויים ב- pH, או ברמת החומציות, בסביבת האנזים יכולים גם לשנות את פעילות האנזים.

אנזימים הם חלבונים, כלומר יש להם מבנה תלת מימדי ספציפי המגדיר את הפעילות הקטליטית שלהם. המבנה העיקרי של חלבון הוא רצף חומצות האמינו שלו. המבנה המשני של חלבונים הוא קשירת מימן המתרחשת לאורך עמוד השדרה של רצף חומצות האמינו. המבנה השלישוני של חלבון, שממנו נובעת פעילות האנזים, מוחזק על ידי אינטראקציות פנים מולקולריות (בתוך מולקולה) של שרשראות הצד של חומצות האמיניות. האינטראקציות השומרות על המבנה השלישוני של אנזים מושפעות מטמפרטורה ומ- pH.

אנזימים עשויים משרשראות של חומצות אמינו, העשויות אטומים. אטומים ומולקולות רוטטים באופן טבעי, אך רטט רב מדי גורם להתפתחות אנזימים. סוג אחד של שינוי טמפרטורה המעכב את פעילות האנזים הוא חימום. העלאת הטמפרטורה גורמת למולקולות לרטוט מהר יותר. אך כאשר הטמפרטורה עולה יותר מדי, האנזים נפרש. התגלגלות זו, הנקראת דנטורציה, גורמת לאנזים לאבד מצורתו התלת-ממדית ובכך לפעילות. רוב האנזימים מן החי אינם פונקציונליים מעל 40 מעלות צלזיוס.

הסוג השני של שינוי הטמפרטורה המשפיע על פעילות האנזים הוא קירור או הקפאה. כשם שהעלאת הטמפרטורה גורמת למולקולות לרטוט מהר יותר, הורדת הטמפרטורה מאטה את התנודות. כאשר האטומים באנזימים מאטים יותר מדי, או אם הם קופאים, האנזים אינו יכול לבצע את תפקידו. אנזימים אינם מכונות נוקשות, למרות שיש להם מבנה פיזי. האטומים באנזימים, כמו חלבונים אחרים, בדרך כלל רוטטים. הם זקוקים לגמישות זו כדי לבצע את תפקידם, והקפאה מונעת מהם לנוע כלל.

מלבד שינויי טמפרטורה, שינוי בחומציות, או ב- pH, בסביבת האנזים יעכב את פעילות האנזים. אחד מסוגי האינטראקציות המחזיקים את המבנה השלישי של האנזים הוא אינטראקציות יוניות בין שרשראות צד חומציות אמיניות. קבוצת אמין טעונה חיובית מנוטרלת כאשר היא מקיימת אינטראקציה עם קבוצת חומצות טעונה שלילית. שינוי ב- pH, שהוא שינוי בכמות הפרוטונים, יכול לשנות את המטענים של שתי הקבוצות הללו, ולהפוך אותם ללא נמשכים זה לזה. יש לציין כי כל אנזים מתפקד בטווח pH מסוים, חלקם אוהבים סביבות חומציות מאוד, אחרים סביבות בסיסיות מאוד או בסיסיות.