آنزیم ها مولکول های پروتئینی هستند که به طور طبیعی در همه موجودات زنده تولید می شوند. این مولکول ها تقریباً مسئول هر واکنش شیمیایی است که در زندگی گیاهی و جانوری رخ می دهد و نقش مهمی در توانایی ارگانیسم ها برای عملکرد صحیح و ادامه حیات دارند.

به عنوان مثال، آنزیم‏های تولید شده در بدن انسان برای تسهیل فرآیندهایی مانند هضم، جذب مواد مغذی و تولید انرژی استفاده می شود. بدون آنزیم‌ها، هیچ یک از این فرآیندهای حیاتی نمی تواند رخ دهد. همین امر در مورد گیاهان نیز صادق است.

آنزیم‌ها چه می کنند؟

وظیفه آنزیم تسریع (یا کاتالیز) واکنش های شیمیایی در میان مولکول های دیگر در یک ارگانیسم یا اکوسیستم محیطی است. خود آنزیم‎ها با این واکنش ها تغییر نمی کنند. آنها صرفا روند واکنش را تسریع می کنند یا در برخی موارد اجازه می دهند واکنش در شرایط متفاوت از آنچه که معمولا ممکن است (مانند واکنش در دماهای پایین تر) انجام شود.

در حالی که برخی از این واکنش ها ممکن است به طور طبیعی رخ دهند، آنزیمهای تا حد زیادی سرعت این واکنش های شیمیایی و فیزیکی را تسریع می کنند.

آنزیم‎ها به دلیل اهمیتی که دارند، نقش زیادی در سلامت اکوسیستم های طبیعی مانند خاک هایی که برای کشاورزی استفاده می کنیم، ایفا می کنند. برای زنده ماندن و رشد گیاهان، باید تعادل مناسبی از آنزیم ها در سراسر ماده خاک وجود داشته باشد و بسته به ترکیب خاک، افزودن آنزیمهای جدید ممکن است به طور قابل توجهی کیفیت خاک و سلامت گیاه را بهبود بخشد.

آنزیم چیست؟

آنزیمها قابل توجه ترین و  تخصصی ترین پروتئین هایی هستند که به عنوان کاتالیزور برای واکنش های بیوشیمیایی در موجودات زنده مانند حیوانات و همچنین گیاهان عمل می کنند. آنزیمها مواد بیولوژیکی درشت مولکولی هستند که در گیاهان و حیوانات حتی در میکروارگانیسم ها ایجاد می شوند. آنها به عنوان کاتالیزور در واکنش های بیوشیمیایی عمل می کنند. آنزیمها دارای اشکال سه بعدی منحصربفردی هستند که برای تناسب با اشکال بسترها بسیار مفید هستند تا بتوانند واکنش ها را کاتالیز کنند.

آنزیمها را می توان به طور طبیعی از سلول های یک موجود زنده استخراج یا به صورت مصنوعی تولید کرد و به اکوسیستم اضافه کرد.

خواص آنزیم ها

• آنها دارای درجه بالایی از ویژگی برای بسترهای خود هستند
• آنها واکنش های شیمیایی را به شدت تسریع می کنند
• آنها در محلول های آبی تحت شرایط دما و pH بسیار حساس کار می کنندآنزیم

یک آنزیم همیشه با یک مولکول کوچکتر کار می کند که به آن سوبسترا می گویند. سوبستراها  به ناحیه ای در داخل آنزیم متصل می شوند که جایگاه فعال آنزیم نامیده می شود.

در رابطه با آنزیم ها و عملکرد آنها چه می دانید؟

انرژی فعال سازی (Ea) چیست

برای شناخت تکنیکی که توسط آنزیمها برای سرعت بخشیدن به یک واکنش بیوشیمیایی استفاده می شود، باید انرژی فعال سازی را درک کنیم. مقدار انرژی که مولکول های واکنش دهنده های یک واکنش شیمیایی باید برای غلبه بر سد انرژی به دست آورند تا بتوانند با سایر واکنش دهنده ها واکنش دهند و انواع جدیدی از مواد (محصول) تولید کنند، انرژی فعال سازی (Ea) نامیده می شود. این انرژی نقش بسیار مهمی در واکنش شیمیایی دارد. زیرا سرعت واکنش مستقیماً به آن بستگی دارد. این بدان معناست که انرژی فعال سازی بیشتر، سرعت واکنش شیمیایی را کندتر می کند.

آنزیم چیست و چه نقشی در بدن دارد

آنزیمها درشت مولکول های بیولوژیکی (معمولاً پروتئین ها) هستند که در سلول ها (سلول های حیوانی و گیاهی حتی اگر در میکروارگانیسم باشند) تولید می شوند. آنها به طور قابل توجهی سرعت تمام واکنش های شیمیایی را که در سلول های حیوانات و همچنین گیاهان حتی در میکروارگانیسم ها انجام می شود، افزایش می دهند. آنها نقشی حیاتی در زندگی دارند و در انواع عملکردهای مهم بدن هر موجود زنده ای مانند کمک به هضم و متابولیسم شرکت می کنند.

برخی از آنزیمها به شکستن مولکول‌های بزرگ به قطعات کوچک‌ تر کمک می ‌کنند که به راحتی توسط آنزیم‌های دیگر به قطعات بسیار کوچک ‌تر تجزیه می‌ شوند تا سلول زنده بتواند آنها را جذب کند. انواع دیگر آنزیم ها به اتصال دو مولکول به یکدیگر برای تولید یک مولکول جدید کمک می کنند. آنزیم ها کاتالیزورهای بسیار انتخابی هستند، به این معنی که هر آنزیم فقط یک واکنش خاص را سرعت می بخشد.

یک واکنش شیمیایی کاتالیز شده توسط آنزیم  مسیر متفاوتی را طی می کند بنابراین انرژی فعال سازی کمتر می شود. بنابراین آنزیم و سوبسترا یک واسطه واکنش برای کاهش انرژی فعال سازی تشکیل می دهند. بنابراین مولکول های بیشتر واکنش دهنده می توانند انرژی فعال سازی را به راحتی بدست آورند. به همین دلیل است که سرعت واکنش به طور چشمگیری افزایش می یابد.

چه فاکتورهایی کارایی آنزیم ها را تحت تاثیر قرار می دهند؟

دما

با افزایش دما، مولکول های واکنش دهنده انرژی جنبشی بیشتری دارند که شانس یک برخورد موفقیت آمیز افزایش می یابد. دمای خاصی وجود دارد که در آن فعالیت کاتالیزوری آنزیم در بالاترین حد خود است. مثلا دمای بدن انسان (۳۷.۵ درجه سانتی گراد) برای آنزیمهای موجود در سلول های انسانی ایده آل است. بالاتر از این دما، ساختار آنزیم شروع به تجزیه (دناتوره) می کند، زیرا در دمای بالاتر پیوندهای درون و بین مولکولی آنزیم شکسته می شوند

pH

هر آنزیمی در محدوده pH بسیار کمی کار می کند. یک PH خاص وجود دارد که در آن فعالیت آنزیم بیشترین حد است. زیرا تغییرات پی اچ می تواند پیوندهای درون مولکولی و بین مولکولی را ایجاد کند و آنها را بشکند.

غلظت آنزیم و سوبسترا

سرعت واکنش کاتالیز شده توسط آنزیم به غلظت آنزیم و سوبسترا بستگی دارد. با افزایش غلظت هر کدام، سرعت واکنش افزایش می یابد. برای یک غلظت آنزیم معین، سرعت واکنش با افزایش سوبسترا افزایش می یابد. غلظت تا نقطه اشباع آنزیم توسط سوبسترا افزایش می یابد و پس از آن ثابت می ماند. به شرطی که غلظت بستر بالا باشد و دما و pH ثابت نگه داشته شود، سرعت واکنش متناسب با غلظت آنزیم است.