آنزیم ها

آنزیم ها کاتالیزورهای حیاتی و معمولا از جنس پروتئین هستند و با کاهش انرژی فعال سازی Activation باعث تسریع در انجام واکنش های ممکن می شوند.

به ماده یا موادی که آنزیم روی آنها اثر می گذارد substance یا سوبسترا و به ماده یا موادی که از واکنش حاصل product یا محصول گفته می شود.

آنزیم ها برخلاف سایر کاتالیزورها مستقیما با سوبسترا تشکیل کمپلکس سوبسترا آنزیم ( ES ) می دهند . فعالیت برخی از آنزیم ها تنها به ساختمان پروتئینی آنها بستگی دارد . در حالیکه برخی از آنها برای فعالیت به عوامل غیر پروتئینی ( کوفاکتور یا کوآنزیم ) احتیاج دارند . در اینصورت به بخش پروتئینی آنزیم ( آپوآنزیم ) و به مجموع آپوآنزیم و کوآنزیم ( هولوآنزیم ) گفته می شود .

جایگاه فعال آنزیم : قسمتی از ساختمان آنزیم که با سوبسترا ( S ) در تماس قرار می گیرد ، جایگاه فعال نامیده می شود . جایگاه فعال خود در اثر کنار هم قرار گرفتن زنجیره های پلی پپتیدی ( پروتئین ) که سازنده آنزیم هستند به وجود می آید.

جایگاه فعال شامل دو بخش است:

1- جایگاه اتصال 2- جایگاه کاتالیز

فعالیت و سرعت یک واکنش: به مقدار سوبسترا تبدیل شده به محصول در مدت یک دقیقه سرعت واکنش گفته می شود و معمولا بر حسب میلی مول یا میکرومول در دقیقه بیان می شود.

واحد آنزیم: مقدار آنزیمی که بتواند در یک دقیقه در شرایط مطلوب یک میکرو مول از سوبسترا را به محصول تبدیل کند یک واحد آنزیم اتلاق می گردد. که عواملی مانند حرارت ، PH ، غلظت مواد اولیه ( سوبسترا ) ، عوامل فعال کننده یا مهار کننده روی سرعت واکنش آنزیمی اثر می گذارند.

اثر غلظت سوبسترا: در شرایطی که میزان آنزیم محدود باشد مانند فیزیولوژیک به تدریج با افزایش مقدار سوبسترا ، فعالیت آنزیم افزایش می یابد ولی این افزایش حد مشخصی دارد وقتی که غلظت سوبسترا به جایی رسید که تمام مولکول های آنزیم از سوبسترا اشباع گردند دیگر فعالیت افزایش نمی یابد به این میزان فعالیت سرعت ماکزیمم یا Vmax گفته می شود .

ضریب میکائیلیس یا km:

به غلظتی از سوبسترا گفته می شود که بتواند نصف سرعت ماکزیمم را ایجاد کند . در واقع برعکس میل ترکیبی است. به عبارت دیگر هرچه مقدار میل ترکیبی آنزیم به یک سوبسترا بیشتر گردد Km آن کوچکتر است و برعکس.

آنزیم های آلوستریک:

پروتئین هایی هستند که می توانند اشکال فضایی مختلفی به خود بگیرند . این آنزیم ها از چند زیر واحد ساخته شده اند. ( الیگومر ) علاوه بر جایگاه فعال، دارای جایگاه اثر (Effector site ) می باشند. جایگاه های اثر بر حسب آن که میزان فعالیت آنزیم را افزایش یا کاهش دهد به ترتیب فعال کننده (Activator) و مهارکننده (inhibitor) گفته میشود.

مهارکننده های آنزیم:

الف)- برگشت پذیر : به محض اینکه مهارکننده وجود نداشته باشد واکنش ادامه می یابد.

ب)- برگشت ناپذیر : مهار کننده ها پیوند قوی ایجاد می کنند که حتی اگر از بین بروند واکنش ادامه نمی یابد.

الف)- مهار کننده ها برگشت پذیر خود به سه نوع تقسیم می شوند :

1- رقابتی 2- غیر رقابتی 3- نارقابتی

1- مهارکنندگان رقابتی (جایگاه فعال آنزیم)

در ساده ترین شکل عملکرد این مهارکنندگان به دلیل شباهت ساختاری به سوبسترا با آنزیم ترکیب شده و مانع از اتصال سوبسترا به ظاهری آنزیم می گردند . با افزایش Km آنزیم می گردند . این نوع مهارکننده ها بر سرعت ماکزیمم تأثیری نداشته و باعث افزایش غلظت سوبسترا معمولا مهار تا حدی از بین می رود.

2- مهارکنندگان غیررقابتی

به جایگاه فعال آنزیم متصل نمی شوند . این مهار کنندگان با اتصال به جایگاه غیر از جایگاه فعال آنزیم باعث تغییر ساختار و فضایی و در نتیجه غیرفعال شدن آنزیم می گردند در این شرایط با وجود کاهش سرعت ماکزیمم ، Km تغییری نمی کند . این نوع مهار با افزایش غلظت سوبسترا از بین نمی رود.

3- مهارکنندگان نارقابتی

این نوع مهار زمانی روی می دهد که مهار کننده به طور برگشت پذیر تنها با سوبسترا آنزیم (کمپلکس ES) ترکیب شده و کمپلکس( ESI ) (آنزیم - سوبسترا - مهارکننده) به وجود می آید. کمپلکس ESI قادر به تولید محصول نیست . در این حالت ماکزیمم و Km به صورت متناسب با هم کاهش می یابند. مهار نارقابتی معمولا در واکنش های که دارای 2 یا چند سوبسترا دارند روی می دهد. در این نوع مهار نیز با افزایش غلظت سوبسترا مهار از بین نمی رود.

ب)- مهارکنندگان برگشت ناپذیر

بسیاری از ترکیبات با ایجاد پیوندهای کووالانسی ( هر پیوند قوی ) با ایجاد جایگاه فعال یا قسمت های دیگر آنزیم باعث غیرفعال شدن آنزیم می گردد که حتی با حذف عامل مهار نیز واکنش انجام نخواهد شد.

طبقه بندی آنزیم ها:

اولین طبقه بندی و نام گذاری آنزیم ها بر اساس نوع سوبسترا صورت می گرفت به طور مثال آنزیمی که بر روی لیپید تأثیر داشت لیپاز و اگر بر روی پروتئین تأثیر می گذاشت پروتئیناز نام می گرفت.

ولی با یافتن انواع آنزیم هایی که بر روی یک سوبسترا به گونه مختلفی اثر می گذاشتند (یا آنزیم هایی که چند کاره بودند) دیگر نامگذاری اولیه پاسخگو نبود . امروزه با استفاده از یک رمز چهار رقمی آنزیم ها را طبقه بندی می کنیم. این رمز را (Enzyme coding) می گویند. بر این اساس آنزیم ها به شش گروه اصلی طبقه بندی می گردند:

1- اکسیدور دوکتازها 2- ترانسفرازها 3- هیدرو لازها 4- لیازها (تجزیه می کنند)

5- لیگازها (سنتتاز) 6- ایزومرازها

ایزو آنزیم ها:

به دو یا چند آنزیم که واکنش واحدی را با سرعت های متفاوت و در بافتهای مختلف کاتالیز می کنند ایزوآنزیم گفته می شوند .ایزوآنزیم ها عمدتا الیگومر هستند یعنی بیش از یک زیر واحد دارند.