كيف تعمل الانزيمات

في كل ثانية بداخل كل خلية حية آلاف التفاعلات الكيميائية تحدث بهذه الخلية وهذه التفاعلات تقوم بها الإنزيمات, والإنزيم هو عبارة عن بروتين يقوم بتسريع التفاعل الكيميائي وهو يقوم بتوليد هذا التفاعل ويقوم بتسريع عملية التفاعل ويتأكد من أن نواتج التفاعل هي نفسها هذه الإنزيمات تعمل عادة مع بعضها لبعض تقوم بعمل مسارات أطول مثل دورة حمض السيتريك, وهي سلسلة من التفاعلات الكيميائية مستخدمة من قبل الخلايا لإنتاج الطاقة من الكربوهيدرات المهام الحيوية الضرورية, مثل عمليات الأيض بناء البروتينات, تجديد الخلايا والنمو جميعها منظمة عن طريق الإنزيمات تكمن قوة الإنزيمات التي تحافظ على الحياة في الحقيقة أنها تقوم بتسريع التفاعل تضبط معايير الرقم الهيدروجيني pH, ضبط الحرارة بالإضافة إلى ضبط الضغط الجوي ونسبة سرعة التفاعلات المسرعة تصل إلى ملايين وحتى بلايين المرات أسرع مما لو كانت هذه التفاعلات غير مسرعة ولإسراع التفاعل في غياب الإنزيمات يجب إضافة المزيد من الطاقة على صورة حرارة, والتي تزاحم المواد المتفاعلة, وتوفر أحياناً طاقة كافية لبدء التفاعل وفي حال معظم التفاعلات تكوّن حالة غير مستقرة ونشطة للغاية (حالة انتقالية غير مستقرة) تحول المواد المتفاعلة إلى نواتج يعمل الإنزيم كقالب للتفاعل ثانياً القالب للمواد المتفاعلة وحاملاً إياها في الموقع الصحيح - لتكوين المنتج (المادة الناتجة) - والإنزيم أيضاً يحيط المواد المتفاعلة بمجموعات نشطة والتي تحافظ على اتزان الحالة الإنتقالية حيث يجعل حدوث التفاعل أمر سهل وسلس ولفهم عمل الإنزيم, لنأخذ نظرة عن كثب في التفاعل في تفاعلات دورة حمض السيتريك, والمسرعة عن طريق إنزيم الـ "أكوناتيز" يقوم بـ "تركيز" السيترات وإزالة مجموعة الهيدروكسيل وذرة هيدروجين واحدة لتشكيل وسط تشكل "سيس" للـ "أكوناتيز" ومن ثم إضافة الهيدروجين مجدداً إلى الهيدروكسيل في موقع مغاير قليلاً لتشكيل المادة الناتجة "أيزوسيترات" في الموقع النشط, بعض الأحماض الأمينية تكون متمركزة بشكل فريد لتتعرف على "المواد المتفاعلة" وتقوم بوضعها في أمثل موقع وذلك لبدء التفاعل وبعض الأحماض الأمينية تكون مشاركة في التعرف ووضع المواد المتفاعلة وبعضها الآخر يكون مشارك بشكل مباشر في عملية التسريع ويتصرف حمض "الهيستدين 101" الأميني كحمض بالمساهمة ببروتونه حيث يعود الفضل لبيئة حمض "السيريم 642" الكيميائية حيث يمكنه العمل كـ"قاعدة" عن طريق استقبال البروتون من المادة المتفاعلة والموقع النشط للـ"أكوناتيز" يحتوي أيضاً على تجمع حديد-كبريت والذي بدوره يحافظ على الكهرباء الساكنة للمادة المتفاعلة ويساعد على توجيهها بالنسبة إلى بقايا المادة المحفزة الخطوة الأولى للتفاعل هو التبخير وفي هذه الخطوة, يتصرف "الهيستدين" كحمض ويقوم بنقل البروتون إلى الهيدروكسيل على المادة المتفاعلة بحيث يسمح لها المغادرة على الخروج كجزيء ماء ومن بعد ذلك, يتصرف "السيرين" كقاعدة عن طريق استخراج ذرة هيدروجين من الجهة المعاكسة للمادة المتفاعلة مكوناً وسط "سيس" للـ"أكوناتيز" ومن ثم ينقلب تشكل "سيس" وتفاعل "إضافة الماء" المكمل منفذ عن طريق هذه الخطوة, يقوم "الهيستدين" بجذب ذرة الهيدروجين من جزيء ماء مار واضعاً مجموعة الهيدروكسيل المنتجة فوق المادة المتفاعلة مجدداً. "السيرين" بعد ذلك يقوم بإعادة ذرة الهيدروجين ويتم إطلاق المادة الناتجة الأخيرة مادة "الآيزوسيترات" مع العلم أن الإنزيم وحده لم يتغير عن طريق التفاعل بل قام بنزع مجموعة الهيدروكسيل وذرة هيدروجين وبعدها أعادهم مرة أخرى بادئاً ومنتهياً في نفس الحالة والسمة المميزة للمحفز هو بعد انتهائه من تفاعل, فهو جاهز للتفاعل القادم حيث يمكنه القيام بآلاف التفاعلات بشكل متواصل مع العلم أيضأ أن الشكل الخاص بالموقع النشط غالبا ما يكون مرن ويحيط العديد من الإنزيمات المواد المتفاعلة حيث يكون حلقة حولها لتكوين البيئة الأنسب لحدوث التفاعل الإنزيمات أساس الحياة على الأرض عاملة كل ثانية في كل يوم تحافظ على عمليات الحياة في كل خلية وعلى كل مخلوق حي على كوكبنا