آنزیم ها :
آنزیم ها دسته ای از ترکیبات هستند که باعث کاتالیز کردن واکنش های بیو شیمیایی می شود . این واکنش ها تحت تاثیر آنزیم ها بوجود نمی آیند بلکه تحت تاثیر آنزیم ها سرعت واکنش ها افزایش می یابد .
N : آنزیم ها خالق واکنش نیستند بلکه سرعت دهنده ی واکنش ها هستند .
واکنش های بیو شیمیایی :
1- یک طرفه 2- دو طرفه تعادلی
در واکنش های یک طرفه برای تبدیل A à B آنزیمی نیاز هست که A بدون آن تبدیل به B نمی شود و B تحت تاثیر آن آنزیم تبدیل به A نمی شود ( کاملاً یک طرف ) اما در واکنش های دو طرفه همان آنزیمی که A را تبدیل به B می کند ، B را نیز تبدیل به A می کند . در بیشتر مسیر های متابولیکی ، واکنش اول و آخر یک مسیر ، یک طرفه است . در حال که واکنش هایی که در بین این دو واکنش قرار می گیرند تعادلی اند .
ü تنظیم کننده ی واکنش های یک طرف ، نیاز بدن است
ü در واکنش های دو طرفه غلظت ماده تعیین کننده ی این است که واکنش به کدام طرف پیش برود .
کینیتیک آنزیمی :
واکنش های آنزیمی در طی چند مرحله صورت می گیرد :
1- در اولین مرحله substra یا پیش ماده با آنزیم باند شده و کمپلکس آنزیم – سوبسترا می دهد .
2- وقتی این کمپلکس تشکیل شد ، یک مرحله ی ترانزیشن رخ می دهد و تولید enzyme – product می دهد .
3- در این مرحله آنزیم و product آزاد می شوند .
آنزیم ها برای این که به سوبسترا بچسبند دارای محل خاصی به نام Active site ( جایگاه فعال آنزیمی) هستند . کمپلکس سوبسترا آنزیم در همین محل و با چسبیدن سوبسترا به جایگاه فعال آنزیم تشکیل می شود .
هر آنزیمی دارای جایگاه فعال خاصی است که برای سوبسترا ی خاصی تعریف شده است و اختصاصی بودن عمل آنزیم ها هم به همین دلیل است .
جایگاه های فعال آنزیمی بخش هایی از پروتئین هستند که اسید آمینه ی خاصی دارند و آن اسید آمینه به این نام خوانده می شود . مثل : Serine protease , cystein protease , metalo protease و ...
ü آنزیم های ساده به این شکل اند .
آنزیم های ساده : فقط یک active site دارند و عامل تنظیم کننده ی این آنزیم ها غلظت مواد است یعنی این آنزیم ها کاتالیزور های واکنش های دو طرفه اند .
آنزیم های آلوستریک : دارای تفاوت هایی با آنزیم های ساده اند :
1- آنزیم های آلوستریک به صورت پلی مر پپتیدی هستند . یعنی همیشه بیش از 2 زنجیره ی پپتیدی در ساختمانشان وجود دارد در حالی که آنزیم های ساده فقط دارای یک زنجیره ی پپتیدی اند .
2- آنزیم های آلوستریک کاتالیزور واکنش های یک طرفه اند در صورتی که آنزیم های ساده غالباً کاتالیزور واکنش های یک طرفه اند .
3- آنزیم های آلوستریک هم جایگاه ساده دارند هم جایگاه ناظم دارند اما آنزیم های ساده فقط جایگاه ساده دارند . ( فقط دارای یک جایگاه فعال هستند )
عواملی که در جایگاه ناظم قرار می گیرند effector یا مدولاتور نام دارند . این افکتور ها به 2 دسته ی مثبت و منفی تقسیم می شوند . چنانچه یک مدولاتور مثبت ، روی سایت ناظم قرار بگیرد موجب تحریک فعالیت آنزیم شده و واکنش را به طرف جلو پیش می رود . در حالی که افکتور منفی روی سایت ناظم قرار بگیرد ، فعالیت آنزیم مختل شده و واکنش در جهت جلو متوقف می شود .
به عنوان مثال زمانی که بدن نیاز به انرژی دارد = غلظت ATP کم باشد غلظت AMP زیاد باشد ، AMP به صورت افکتور مثبت عمل کرده و واکنش به سمت تولید ATP پیش می رود .
فعالیت آنزیم ها تحت تاثیر عوامل مختلفی قرار می گیرد :
1- غلظت آنزیم ها Enzyme concentration
زمانی که آنزیم دارای حداکثر فعالیت است که سایت های فعال کاملاً باند شده باشند .
KM: غلظتی از سوبسترا که آنزیم نصف فعالیت خود را داشته باشد.
ü هر چه KM آنزیمی کمتر باشد ، فعالیت آن آنزیم بیشتر است . ( آنزیمی که در غلظت پایین کار کند ، فعال تر است )
üآنزیم های آلوستریک که تترامر هستند ، مرحله به مرحله فعال می شوند . اول یک زنجیره فعال می شود و ...
در فاز اول با توجه به این که غلظت سوبسترا افزایش می یابد ،
آنزیم هم فعال تر می شود و به حدی می رسد که افزودن سوبسترا
نقشی در افزایش سرعت آنزیم یا سرعت واکنش آنزیمی ندارد ( فاز 2)
اولین واکنشی که بر روی آنزیم آلوستریک صورت می گیرد خیلی انرژی
دارد ولی برای نشستن سوبسترا بر جایگاه های فعال بعدی انرژی کمتری
مورد نیاز است .
عوامل موثر بر فعالیت آنزیم ها :
هر عاملی که بتواند روی ساختار پروتئین تاثیر بگذارد ، روی فعالیت آنزیم ها نیز موثر است :
حرارت : برای آغاز واکنش بسیار ضروری است ولی اگر میزان حرارت
از حدی بالا تر رود باعث دناتوره شدن پروتئین شده و ساختار فضایی
پروتئین را به هم می پاشد .
PH: هر آنزیمی برای فعالیت خود احتیاج به pH معین و خاصی دارد
به عنوان مثال آنزیم های معده مثل پپسین
Inactive enzyme = zymogene =proenzyme
مثلاً پپسینوژن غیر فعال تحت اثر PH معده به شکل پپسین فعال در می آید .
پروتئین ها تحت اثر PH معده دناتوره شده و خطی می شوند و سپس
آنزیم روی آن انجام وظیفه می کنند . آنزیم هایی که روی پروتئین
کاتالیز می کنند ، پروتئولیتیک نام دارند . چون سرعت ماندگاری
در معده کم است و سریعاً وارد روده ی باریک می شوند .
به محض رسیدن این هورمون ها ، رسپتور های این هورمون فعال
شده و هورمون به املاح صفراوی دستور می دهد و همین طور
بافر های پانکراسی به ابتدای روده ی باریک ریخته می شوند
و PH را قلیایی می کنند تا آنزیم ها بتوانند روی آنها عمل کنند .
مهار کننده ها : Enzyme Inhibitor
مواد مختلفی هستند که در هنگام وجود در محیط موجب مهار آنزیمی یا کاهش فعالیت آنزیمی می شوند .
مهار کننده ها ی آنزیمی :
غیر قابل برگشت : Irreversibleباند های کووالانسی محکمی با آنزیم ایجاد می کنند و کمپلکس پایداری بوجود در می آورندß مهار کامل آنزیم
قابل برگشت : reversible ß 1- رقابتی 2- غیر رقابتی ٣- نا رقابتی
مهار کننده ی برگشت پذیر رقابتی : Compatative I
در این حالت substra و inhibitor با هم در حال رقابت اند و رقابتشان وابسته به غلظت شان است . غلظت هر کدام بالاتر رود آن موفق تر است . اگر مهار کننده را از محیط برداریم و به عبارتی غلظت سوبسترا را افزایش دهیم رقابت به نفع سوبسترا تمام می شود . در این نوع مهار کنندگی Vmax یا حداکثر واکنش تغییر نمی کند ؟؟؟
مهار کننده ی برگشت پذیر غیر رقابتی : non Compatative I
ممکن است شباهتی بین سوبسترا و مهار کننده وجود نداشته باشد و مهار کننده در محلی غیر از جایگاه فعال به آنزیم بچسبد . حتی ممکن است که کمپلکس آنزیم و سوبسترا هم بوجود بیاید ولی enzyme product شکل نمی گیرد .
از این نوع مهار کننده ها برای درمان بیماری ها استفاده می شود بسیاری از آنتی بیوتیک ها این خاصیت را دارند . به عنوان مثال پنی سیلین . این آنتی بیوتیک بر روی آنزیمی که دیواره ی سلولی را می سازد اثر مهار کننده دارد و از این طریق باکتری را از بین می برد . در این نوع مهار کنندگی رقابتی بین مهار کننده و سوبسترا وجود ندارد بنا بر این غلظت سوبسترا و .. نقشی در فعالیت آنزیمی نخواهد گذاشت.
مهار کننده ی برگشت پذیر نا رقابتی : un Compatative I
حالتی که مهار کننده به کمپلکس آنزیم – سوبسترا باند شود .
تنظیم فیدبک : feed back enzyme regulation
واکنش های فید بک هم در تنظیم کنندگی نقش دارد . گاهی اوقات محصول باعث به هم ریختن تنظیم واکنش می شود .
