مکانیسم عمل آنزیم ها :
آنزیم ها پروتئین های هستند که توسط سلول های موجودات زنده یرای انجام عمل ویژۀ کاتالیز واکنش های شیمیایی، اختصاص یافته اند. آنزیم ها سرعتی را که در آن، واکنش ها به حالت تعادل نزدیک می شوند، افزایش می دهند. سرعت واکنش به این صورت تعریف شده است تغییر مقدار مواد اولیه یا محصولات عمل (برحسب مول یا گرم ) در واحد زمان، آنزیم با عمل کردن به عنوان یک کاتالیز باعث افزایش سرعت واکنش می شود. کاتالیزورها بطور اعم و آنزیم ها به طور اخص دارای دو ویژگی مهم هستند که نباید فراموش شود. اولین ویژگی این است که آنزیم با وجود وارد شدن در واکنش شیمیایی، تغییر نمی کند. ویژگی دوّم این که: آنزیم، ثابت تعادل واکنش را تغییر نمی دهد و فقط باعث افزایش سرعتی می شود که در آن واکنش به حالت تعادل نزدیک می گردد. بنابراین، یک کاتالیزور باعث افزایش سرعت واکنش می شود ولی خواص ترمودینامیکی سیستمی را که با آن در واکنش متقابل است، تعییر نمی دهد.
آنزیم ها کاتالیزورهایی کارا و بسیاراختصاصی هستند:
آنزیم هایی که تبدیل یک یا چند ترکیب (سوبستراها) را به یک یا چند ترکیب (محصول ها) کاتالیز می کنند باعث افزایش حداقل 10 برابر سرعت نسبت به واکنش بدون کاتالیز می شوند. مثل تمام کاتالیزورها، آنزیم ها نه مصرف می شوند و نه در اثر شرکت در یک واکنش دچار تغییر دائمی می شوند . آنزیم ها علاوه بر کارایی بالا، کاتالیزورهایی بسیار انتخابی هستند برخلاف کاتالیزورهای مورد استفاده در شیمی، آنزیم ها هم برای نوع واکنش کاتالیز شده و هم برای یک سوبسترای خاص یا یک مجموعۀ کوچک از سوبسترا هایی که ارتباط نزدیک دارند، اختصاصی هستند و معمولا فقط واکنش مربوط به ایزومرهای فضایی خاص مربوط به یک ترکیب معین را کاتالیز می کنند.
آنزیم ها براساس نوع واکنش به 6 دسته طبقه بندی می شوند:
۱- اکسیدوردوکتازها: اکسیداسیون واحیاء را کاتالیز می کنند.
2- ترانسفرازها: انتقال گروه هایی مثل متیل، گلیکوزیل یا گروه های فسفریل را کاتالیز می کنند.
3- هیدرولاز ها: شکست هیدرولیتیک پیوند های C-C وC-O وC-N و سایر پیوند ها را کاتالیز می کنند.
4- لیازها: شکست هیدرولیتیک پیوندهای C-Cو C-O وC-N سایر پیوند ها را با حذف اتم و باقی گذاشتن پیوندهای دوگانه کاتالیز می کند.
5- ایزومرازها: تغییرات هندسی یا ساختمان درون یک مولکول را کاتالیز می کنند.
6- لیگازها: اتصال دو مولکول را به همدیگر توأم با هیدرولیز ATP کاتالیز می کند.
مکانیزم آنزیم ها:
آنزیم ها نمی توانند موجب تغییر تعادل در یک واکنش بیوشیمیایی شوند زیرا موجب افزایش سرعت رفت و برگشت به مقادیر یکسانی می شوند بنابراین آنزیم ها فقط باعث تسریع در برقراری تعادل می شوند به عنوان مثال چنان چه درغیاب آنزیم چندین ساعت وقت لازم است تا یک واکنش به حالت تعادل برسد، در حضور آنزیم مناسب، تعادل در طی یک ثانیه برقرار می شود زیرا آنزیم به علت ساختمان فضائی خاص خود می تواند با سوبسترا ترکیب شده و کمپلکس آنزیم- سوبسترا را به وجود آورد بنابراین غلظت سوبسترا در مناطقی از سیستم افزایش فوق العاده زیادی پیدا می کند، در نتیجه برخورد مولکول های واکنش کننده با یکدیگر زیاد می شود علاوه بر این آنزیم به تنهائی و یا به کمک کوفاکتور قادر است در ساختمان مولکولی سوبسترا تغییراتی ایجاد کرده و آن را به فرم فعال و انتقالی تبدیل نماید به طوری که قادر باشد از سد انرژی عبور کرده و به حالت انتقال برسد، بدون اینکه نیازی به حرارت زیاد و یا محیط های اسیدی قوی وجود داشته باشد بنابراین آنزیم ها با ایجاد کمپلکس هائی با سوبسترا، موجب کاهش انرژی آزاد اکیتواسیون و پایدارشدن وضعیت انتقال و در نتیجه افزایش غلظت سوبسترا در وضعیت انتقالی و تسریع واکنش می شوند.
نظریه هایی که درمورد نحوی عمل آنزیم بیان شده است:
نظریه قفل و کلید: بر اساس آن جایگاه کاتالیز آنزیم و سوبسترا دارای ساختمان مکمل یکدیگر می باشند به طوری که هر آنزیم فقط به سوبسترای خاص خود متصل می شود، مثل قفل و کلید یکی از نواقص این مدل، شکل بدون تغییر جایگاه کاتالیز آن است.
مدل قالب القاء شده برای جایگاه کاتالیز: یکی ازخصوصیات بارز آن قابلیت انعطاف جایگاه کاتالیز می باشد به این ترتیب که سوبسترا سبب القاء یک تغییر شکل مولکولی در ساختمان پروتئینی آنزیم می گردد و با این عمل، آنزیم اسیدهای آمینه و گروه های دیگر را در جهت مناسبی قرار می دهد تا اتصال و یا کاتالیز (یا هردو) به بهترین شکل انجام شود.
عوامل موثر بر سرعت واکنش های آنزیمی:
۱-دما : در موجودات مختلف دمایی که آنزیم در بیشترین فعالیت و بالاترین سرعت دارد (دمای بهینه) متفاوت است .
2-PH : PH با تغییر شرایط یونیزاسیون محلول یا تغییر غلظت یونی محلول، سرعت محلول را کاهش می دهد.
3-غلظت آنزیم : هرچه غلظت آنزیم بیشتر باشد، سرعت واکنش های آنزیمی بیشتر است.
4- غلظت سوبسترا: هر چه قدر غلظت سوبسترا افزایش یابد سرعت واکنش های آنزیمی نیز افزایش می یابد اما این مقدار محدود است زیرا تعداد آنزیم ها محدود است.
۵-غلظت کوفاکتورها و کوآنزیم ها : بعضی از آنزیم ها برای انجام عمل خود نیاز به کوفاکتور یا کوآنزیم دارند.
6-غلظت یون ها ونمک ها
مهار کننده ها:
بعضی از ترکیبات قادرند که با عوامل شیمیائی موجود در جایگاه فعال آنزیم یا با کوآنزیم و یا با یون های فعال کننده آنزیم ترکیب شده و سدی در مقابل فعالیت کاتالیزوری آنزیم ایجاد کنند مهارکننده ها را بر اساس نحوه اثر آن ها به دو دسته تقسیم می کنند:
الف) مهارکننده های برگشت پذیرکه خود به دو دسته تقسیم می شوند: 1-مهارکننده های رقابتی 2-مهارکننده های غیررقابتی.
ب) مهارکننده های برگشت ناپذیر
