الإنزيمات: دورها وأهميتها في التفاعلات الكيميائية

تُعرف الإنزيمات بأنها بروتينات تعمل كمحفزات داخل الخلايا الحية، حيث تؤدي هذه المحفزات إلى زيادة معدل حدوث التفاعلات الكيميائية دون أن تتغير أو تستهلك. التفاعل الكيميائي هو عملية اتحاد مادة أو أكثر من المواد الكيميائية، مثل الكواشف، مع مادة أخرى. يعمل الإنزيم على تسهيل هذا التفاعل الكيميائي كمحفز له.

تركيبة الإنزيم

يتكون الإنزيم من سلسلة واحدة أو أكثر من الأحماض الأمينية المترابطة. يمتلك كل إنزيم تسلسلاً فريداً من الأحماض الأمينية، مما يجعله مميزاً. يتم تحديد تسلسل الحمض الأميني للإنزيم من جين معين في نواة الخلية، حيث يحتوي كل جين من النوع نفسه على نفس النسخة من الإنزيم. على سطح كل إنزيم يوجد شق يسمى الموقع النشط، حيث يمكن للمواد الكيميائية، مثل الكواشف، أن تتفاعل. يستوعب الإنزيم نوعاً معيناً من الكواشف ونوعاً معيناً من التفاعلات، إذ أن كل إنزيم مسؤول عن نوع واحد فقط من التفاعل الكيميائي الذي يمكن تحفيزه.

أهمية الإنزيمات

تُعرف العمليات البيولوجية التي تحدث داخل جميع الكائنات الحية بالتفاعلات الكيميائية، وتقوم الإنزيمات بتنظيم هذه التفاعلات. بدون الإنزيمات، لن تحدث الكثير من هذه التفاعلات. تحفز الإنزيمات عمل الخلية، بما في ذلك هضم الطعام، حيث يتم تقسيم جزيئات المغذيات الكبيرة مثل البروتينات والكربوهيدرات والدهون إلى جزيئات أصغر، ثم حفظ الطاقة الكيميائية وتحويلها وبناء الجزيئات الخلوية. بالإضافة إلى ذلك، فإن العديد من الأمراض الوراثية التي تصيب الإنسان تنتج عن نقص في إنزيم معين، مثل مرض البرص ومرض بيلة الفينيل كيتون. من جهة أخرى، للإنزيمات استخدامات في الصناعة، حيث كانت تستخدم في العصور القديمة في تخمير النبيذ والخبز وتخثير الجبن. بعد القرن التاسع عشر، استخدمت الإنزيمات في الطب، من خلال استخدامها لقتل الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض، وتسريع التئام الجروح، وتشخيص بعض الحالات المرضية.

عمل الإنزيم

تُقاس كفاءة نشاط الإنزيم بمعدل الدوران، حيث يقيس عدد الجزيئات من المركب الذي يعمل فيه الإنزيم لكل جزيء في الثانية. على سبيل المثال، إنزيم الكربونيك أنهيدراز يزيل ثاني أكسيد الكربون من الدم عن طريق ربطه بالماء. يمكن لجزيء واحد من الإنزيم أن ينتج مليون جزيء من ثاني أكسيد الكربون في الثانية. تحدث معظم التفاعلات الإنزيمية تحت درجة حرارة معينة تتراوح بين 30-40 درجة مئوية، وهي ميزة تعكس مدى تعقيدها كجزيئات بيولوجية.