قد يتبادر إلى أذهاننا سؤال ما هي الانزيمات، والإجابة هي أن الانزيمات(بالإنجليزية: Enzymes) هي عائلة من البروتينات التي ينتجها جسم الإنسان وتختص بتحفيز مختلف التفاعلات الكيميائية. تحتوي خلايا جسم الإنسان على العديد من أنواع الانزيمات المختلفة، والتي تعد ضرورية لاستمرار الحياة، وتنتشر في أنسجة وسوائل الجسم.

يحتوي الانزيم على موقع نشط مخصص لارتباط المواد الأولية للتفاعل، والذي يتبعه تسريع للتفاعل وتكوين النواتج، ليغادر بعدها الانزيم ويتم استخدامه في تحفيز تفاعلات أخرى. وتتحدد وظيفة الانزيمات وفقاً لشكلها الكيميائي، حيث يتكون كل انزيم من سلسلة فريدة من الأحماض الأمينية التي قد يصل عددها إلى حوالي ألفي حمض أميني تنتظم في شكل ثلاثي الأبعاد. كما تتأثر وظائف الانزيمات بالعديد من العوامل، مثل ارتفاع حرارة الجسم، أو التعرض لمواد كيميائية، أو الإصابة ببعض الأمراض، مما يؤدي للإخلال بالعمليات الحيوية داخل الجسم، والتي تعتمد على وجود هذه الانزيمات.

وظائف الانزيمات

يمكن القول أن الانزيمات تلعب دوراً محورياً في استمرار الحياة عبر تحفيز وتسريع التفاعلات الكيميائية داخل الجسم، حيث تساعد على ما يلي:

  • بناء العضلات.
  • التخلص من السموم عبر إنزيمات الكبد.
  • انتقال الإشارات الخلوية.
  • هضم الطعام، وذلك عبر الانزيمات التي تفرزها المعدة، والبنكرياس، والأمعاء الدقيقة، واللعاب الموجود في الفم، وتعمل الانزيمات كذلك على تكسير جزيئات الطعام الكبيرة إلى جزيئات أصغر يمكن للجسم الاستفادة منها.
  • التنفس.
  • انتقال الأيونات عبر أغشية الخلايا.
  • تحفيز تفاعلات الأكسدة والاختزال.
  • تنظيف وظائف الخلايا.
  • الحفاظ على وظائف الأعصاب.
  • استنساخ الحمض النووي (بالإنجليزية:DNA) وانقسام الخلايا.

للمزيد: الفيتامينات ومرافقات الإنزيمات


الية عمل الانزيمات

تتضمن آلية عمل الانزيمات الخطوات التالية:

  • تختص الانزيمات المختلفة بتحفيز تفاعلات مختلفة في الجسم، وتقوم بالارتباط بمواد أولية تتحول إلى نواتج.
  • يحدث الارتباط بين الانزيم والمواد الأولية بطريقة تشبه القفل والمفتاح، مع اختلاف بسيط، وهو أن الموقع النشط في الانزيم يتأقلم عند ارتباطه بالمادة الأولية ويغير شكله ليلائم شكل المادة.
  • يبدأ الانزيم بعدها بتحفيز أو تسريع التفاعل الكيميائي، والذي قد لا يحدث تحت الظروف العادية، مما يجعل الانزيمات طرفاً ضرورياً في مختلف العمليات الحيوية.
  • تحتاج بعض الانزيمات كذلك لطرف ثالث يدعى بمرافق الإنزيم لإتمام التفاعل، وهو مادة كيميائية غير بروتينية، مثل الزنك وناد (بالإنجليزية: NAD).
  • تقوم الانزيمات عند انتهاء التفاعل بتحرير المواد الناتجة من الموقع النشط، ويعود الانزيم بعدها لشكله الأصلي ليشارك في تحفيز تفاعلات أخرى.

وقد تؤدي العديد من العوامل إلى تكسر الانزيمات وفقدان وظائفها، وأهمها:

  • ارتفاع درجة حرارة الجسم عن الحد الطبيعي (36.1- 37.2 درجة سيليسيوس)، حيث تؤدي الحمى إلى فقدان الشكل الوظيفي للإنزيمات والذي يمكنها من تحفيز تفاعلات الجسم.
  • الإصابة ببعض الأمراض، مثل التهاب البنكرياس، والذي يؤثر على إنتاج ووظائف الانزيمات الهاضمة.
  • تغير درجة حموضة المعدة.
  • التعرض لمواد كيماوية.
  • تناول بعض الأدوية، مثل المضادات الحيوية.

كذلك، فإن الجسم يملك نظاماً للتغذية الراجعة يقوم بإيقاف أو إبطاء عمل الانزيم في حال إنتاجه لمواد أكثر من اللازم، ويتم ذلك عبر:

  • تعطيل الانزيمات بشكل نهائي عبر إرسال مواد ترتبط بالموقع النشط لتغير شكلها نهائياً.
  • التنافس مع المواد الأولية للتفاعل بإرسال مواد ترتبط بالموقع النشط للانزيمات وتصعب من ارتباط المواد الأولية بها.
  • منع عمل الانزيمات بإرسال مواد ترتبط بموقع مغاير للموقع النشط وتقلل من فعالية الانزيمات.
  • منع عمل الانزيمات بإرسال مواد ترتبط بكل من الانزيم ومواد التفاعل؛ مما يصعب من تحرر نواتج التفاعل ومغادرتها للموقع النشط.

امثلة على الانزيمات في الجسم

ينتج الجسم مجموعة واسعة من الانزيمات لتحفيز مختلف التفاعلات الكيميائية، وأهم هذه الانزيمات:

  • إنزيمات الجهاز الهضمي وهضم الطعام، مثل إنزيم أميليز (بالإنجليزية: Amylase) المتواجد في اللعاب والذي يحول الكربوهيدرات في الطعام إلى سكر،وإنزيمات لايبيز (بالإنجليزية: Lipases) التي تساعد على هضم الدهون، وإنزيم مالتيز (بالإنجليزية: Maltase) الذي يحول سكر المالتوز إلى سكر الجلوكوز، وإنزيم تريبسين (بالإنجليزية: Trypsin) والذي يكسر البروتينات في الأمعاء إلى أحماض أمينية ليسهل امتصاصها.
  • إنزيمات تعمل على الحمض النووي، مثل إنزيم هيليكيز (بالإنجليزية: Helicase) والذي يعمل على فصل سلاسل الحمض النووي تمهيداً لتنساخه أو إصلاحه، وإنزيم دنا بوليميريز (بالإنجليزية: DNA polymerase) الذي يساهم في تصنيع الحمض النووي.

استخدامات الانزيمات العلاجية

يتم تصنيع مختلف الانزيمات على شكل أدوية لعلاج بعض الأمراض، ومن الأمثلة عليها:

كذلك، فإن بعض الإنزيمات تتواجد على شكلمكملات غذائية لتعويض نقصها في الجسم نتيجة بعض الأمراض، مثل التهاب البنكرياس، والتليف الكيسي، وسرطان البنكرياس.