در ادامه می خوانید
چرا آنزیم ها در زیست کنکور این قدر مهم اند
بحث آنزیم ها یکی از پرتکرارترین موضوع های زیست کنکور است، چون همزمان چند مفهوم قابل تست در خودش جمع کرده: ساختار آنزیم، محل ساخت آن، اختصاصی بودن عملکرد، و حساسیت آن به دما و اسیدیته ی محیط. یادگیری دقیق همین چند نکته، پاسخ دادن به بخش بزرگی از سوالات این حوزه را ممکن می کند.
آنزیم چیست
آنزیم ها مهم ترین کاتالیزور های زیستی سلول اند و مانند سایر پروتئین ها، شکل سه بعدی ویژه ای دارند. آنزیم ها بسیاری، هرچند نه همه ی واکنش های شیمیایی درون سلول را ممکن می کنند. بدون آنزیم، بیشتر این واکنش ها آن قدر آهسته پیش می روند که ادامه ی زندگی به همین شکل ممکن نیست؛ آنزیم ها همین واکنش ها را با سرعت و کارایی بسیار بالایی انجام می دهند.
محل ساخت و جنس آنزیم ها
همه ی آنزیم ها، بدون استثنا، درون سلول ساخته می شوند؛ چه در نهایت درون همان سلول فعالیت کنند و چه برای فعالیت به بیرون از سلول رانده شوند. آنزیم هایی که بعد از ساخته شدن به بیرون از سلول فرستاده می شوند و کارشان را آن جا انجام می دهند، آنزیم برون سلولی نام دارند؛ مثال شناخته شده ی آن ها آنزیم های گوارشی اند. سایر آنزیم ها که درون همان سلول باقی می مانند و فعالیت می کنند، آنزیم درون سلولی نامیده می شوند. نقش آنزیم های درون سلولی به دو دسته تقسیم می شود: سرعت بخشیدن به واکنش های درون سلول، و تنظیم فعالیت آنزیم های دیگر.
نکته ی کنکوری مهم این جاست: بیشتر آنزیم ها پروتئین اند، اما همه ی آنزیم ها پروتئین نیستند. چند آنزیم غیر پروتئینی هم شناخته شده اند، از جمله برخی مولکول های RNA که خاصیت آنزیمی دارند؛ به همین دلیل rRNA تنها آنزیم غیر پروتئینی شناخته شده نیست.
یک نمونه ی کاربردی: کاتالاز در سلول های کبدی
پراکسید هیدروژن یکی از محصولات جانبی سمی است که در پراکسی زوم سلول های کبدی ساخته می شود و باید فورا تجزیه شود. این کار را آنزیم کاتالاز، که توسط ریبوزوم های آزاد سیتوسول ساخته شده و بعد وارد پراکسی زوم شده، با سرعت بسیار بالا انجام می دهد و پراکسید هیدروژن را به آب و اکسیژن تجزیه می کند. نکته ی ریز کنکوری این جاست: این واکنش یک واکنش تجزیه است، نه واکنش سنتز آبدهی. پراکسی زوم در کنار شبکه ی آندوپلاسمی صاف قرار دارد. در هر سلول بدن، از جمله در پلاکت ها و گلبول های قرمز، هزاران نوع آنزیم فعال است.
جایگاه فعال و روش عملکرد آنزیم
هر آنزیم بخشی از مولکول خود را به عنوان قالب اختصاص داده که فقط با بخش مشخصی از یک پیش ماده، از نظر شکل سه بعدی، جفت و جور می شود؛ به این بخش، جایگاه فعال گفته می شود. روند کار آنزیم را می توان در چهار قدم خلاصه کرد:
- پیش ماده وارد جایگاه فعال آنزیم می شود و با آن جفت و جور می گردد.
- واکنش شیمیایی مورد نظر انجام می شود.
- پیش ماده به فرآورده تبدیل می شود.
- فرآورده جایگاه فعال را ترک می کند و آنزیم برای دور بعدی آماده می شود.
نمونه ی شناخته شده ی این فرآیند، هیدرولیز مالتوز توسط آنزیم مالتاز است: مالتاز مولکول مالتوز را با مصرف یک مولکول آب می شکند و دو مولکول گلوکز تولید می کند.
یک نمونه ی کنکوری: آنزیمی که در دو جهت کار می کند
آنزیم انیدراز کربنیک، یک آنزیم درون سلولی، واکنش H2CO3 به CO2 و H2O را در هر دو جهت کاتالیز می کند. این نکته یادآوری می کند که همه ی آنزیم ها یک طرفه عمل نمی کنند: برخی مثل انیدراز کربنیک در دو جهت، و برخی دیگر مثل آنزیم سازنده ی یک دی ساکارید خاص، فقط در یک جهت فعال اند.
ویژگی های مشترک همه ی آنزیم ها
| ویژگی | توضیح |
|---|---|
| جنس | بیشتر آنزیم ها پروتئین اند؛ تعداد کمی آنزیم غیر پروتئینی هم شناخته شده است. |
| اختصاصی بودن | هر آنزیم فقط یک واکنش مشخص را کاتالیز می کند؛ مثلا لیپاز چربی را تجزیه می کند و پروتئاز پروتئین را. |
| قابلیت استفاده ی مکرر | آنزیم در طول واکنش تغییر نمی کند و بارها قابل استفاده است، هرچند بعد از استفاده ی بسیار زیاد ممکن است شکل و جایگاه فعالش از بین برود و سلول باید دوباره آن را بسازد. |
| حساسیت به دما | تغییرات شدید دما شکل جایگاه فعال را به هم می زند؛ بیشتر آنزیم های بدن در حدود 37 درجه ی سانتیگراد بهترین عملکرد و در دمای بالای حدود 45 درجه غیرفعال می شوند. |
| حساسیت به اسیدیته | تغییرات شدید pH هم مثل دما جایگاه فعال را تغییر می دهد؛ بیشتر آنزیم های بدن در محیط نزدیک به خنثی، حدود 7٫4، بهترین عملکرد را دارند. |
جمع بندی نکات کنکوری
- همه ی آنزیم ها، حتی آنزیم های برون سلولی، درون سلول ساخته می شوند.
- همه ی آنزیم ها پروتئین نیستند؛ چند آنزیم غیر پروتئینی هم وجود دارد.
- حساسیت آنزیم به دما و pH فقط در تغییرات شدید ظاهر می شود، نه تغییرات جزئی.
- هر آنزیم فقط پیش ماده ی مخصوص خودش را می شناسد؛ این ویژگی اختصاصی بودن آنزیم نام دارد.
- بعضی آنزیم ها مثل انیدراز کربنیک در هر دو جهت، و بعضی دیگر فقط در یک جهت فعال اند.