מהו מחקר האנזימולוגיה?

מהו אנזים?

אנזימים הם חלבונים שמזרזים תגובות כימיות ביצורים חיים. שמו של האנזים נובע מהעובדה שהוא יכול "להגביר" את קצב התגובה. אנזימים חיוניים לחיים מכיוון שהם שולטים בתגובות כימיות שאחרת היו קורות לאט מכדי לקיים חיים. ללא אנזימים, תגובות ביוכימיות יתנהלו בקצבים איטיים פי 10^4 עד פי 10^6 מאשר עם אנזימים נוכחים. אנזימים מוכרים כזרזים שאינם חיים, כלומר הם אינם מושפעים מהתגובה שהם מאיצים. לכן אנזימים מסוגלים להאיץ מספר רב מאוד של תגובות ביוכימיות. זה נעשה בשני שלבים. ראשית, האנזים נקשר למצע, שהוא המולקולה שעוברת טרנספורמציה על ידי התגובה. לאחר מכן האנזים משנה מעט את צורתו כדי להתאים למצע כמו מפתח במנעול. שינוי צורה זה מאפשר להפוך את המולקולה בקלות.

תגובות אנזים

אנזימים מאיצים את קצב התגובות הכימיות על ידי הורדת אנרגיית ההפעלה הדרושה לתגובות אלו. קצב התגובה הכימית נקבע על פי הריכוזים היחסיים של המגיבים, הטמפרטורה והתכונות הפיזיקליות והכימיות של המגיבים. אנרגיית ההפעלה היא האנרגיה הנדרשת כדי להתחיל תגובה כימית; זה מחסום האנרגיה שיש להתגבר עליו כדי שהתגובה תתקדם. אנזימים מורידים את אנרגיית ההפעלה לתגובה על ידי מתן מסלול חדש להמשך התגובה. הם עושים זאת על ידי קשירה למצע, ויוצרים קומפלקס של אנזים-מצע. קומפלקס האנזים-סובסטרט הוא תוצר ביניים בתגובה, עם אנרגיית הפעלה נמוכה יותר. אנזימים ספציפיים לתגובה אחת או לקבוצה של תגובות קשורות; הספציפיות הזו ידועה בתור הספציפיות של האנזים או הספציפיות האנזימטית. אנזימים שונים מזרזים לא אנזימטיים, כגון זרזים כימיים, בכך שאנזימים הם חלבונים, בעוד שזרזים כימיים אינם חלבונים. אנזימים הם גם ספציפיים לתנאי התגובה שבהם הם מזרזים תגובה להתקדם.

סוגי אנזימים

אנזימים מתחלקים כיום לשתי קטגוריות עיקריות: גליקוזילאזות ואיזומראזות. גליקוזילאזים מזרזים תגובות המסירות קבוצות כימיות שונות (למשל, קבוצות מתיל או קבוצות הידרוקסיל) מסוכרים וממולקולות אחרות. איזומרזים מזרזים תגובות המסדרות מחדש אטומים בודדים בתרכובת כימית מבלי ליצור או לשבור קשרים כימיים בין אטומים. ליגאזות מזרזות תגובות המחברים שתי מולקולות יחד. Oxidoreductases מזרזים תגובות המעבירות אלקטרונים בין תרכובות כימיות. אקס מסקנה

פרוטאזות

פרוטאזות מזרזות תגובות המפרקות קשרים כימיים ספציפיים בחלבונים. פרוטאזות ספציפיות שוברות קשרים ספציפיים של חומצות אמינו בחלבונים. פרוטאזות משמשות גם בדטרגנטים לכביסה כדי לשבור קשרים כימיים בכתמים מבוססי חלבון על בדים.

גליקוזילאזים

גליקוזילאזים מזרזים תגובות המסירות קבוצות כימיות שונות (למשל, קבוצות מתיל או קבוצות הידרוקסיל) מסוכרים וממולקולות אחרות. ברצף DNA משתמשים בגליקוזילאזים כדי לפצח את הבסיסים מהסוכרים המחוברים אליהם באופן קוולנטי, כדי שניתן יהיה לזהות את הבסיסים.

איזומראזים

איזומרזים מזרזים תגובות המסדרות מחדש אטומים בודדים בתרכובת כימית מבלי ליצור או לשבור קשרים כימיים בין אטומים. בביוכימיה, איזומראזות משמשות לסידור מחדש של מולקולות כדי להפוך אותן לשימושיות יותר או קלות יותר לשימוש. לדוגמה, איזומראזות מסוימות מסדרות מחדש מולקולות כך שקל יותר לפרק אותן או להרכיב אותן שוב.

ליגאזות

ליגאזות מזרזות תגובות המחברים שתי מולקולות יחד. ליגאזות משמשות בביוכימיה כדי לחבר שתי מולקולות קטנות (למשל, מולקולות DNA).

אוקסידורדוקטז

Oxidoreductases מזרזים תגובות המעבירות אלקטרונים בין תרכובות כימיות. Oxidoreductases משמשים בביוכימיה להעברת אלקטרונים למולקולות (למשל, להפחתת מלח למתכת או להפחתת מולקולה עם קשר משולש).

סיכום

בעוד אנזימים משמשים ליזום תגובות כימיות רבות, הם אינם משמשים לעצירת תגובות כימיות. הסיבה לכך היא שאנזימים אינם יעילים ב-100%, כך שתמיד תהיה תגובה כלשהי במערכות ביוכימיות שאינן מכילות אנזימים. אם האנזימים היו משתמשים כדי לעצור את כל התגובות הכימיות, הם היו מתרוקנים במהירות. במקום זאת, אנזימים משמשים כדי להתחיל תגובות כימיות יחד עם זרזים לא אנזימטיים. זרזים לא אנזימטיים משמשים כדי לעצור את התגובה הכימית לאחר שהיא התקדמה מספיק רחוק. הסיבה לכך היא שזרזים לא אנזימטיים יעילים הרבה יותר מאנזימים ומשמשים בכמויות קטנות יותר.