يوجد آلاف الأنزيمات في أجسادنا، والتي تقوم بوظائف ومهام عديدة وضرورية. على الرغم من عدم رؤيتنا لعمل الأنزيمات إلا أنه يتجلى من خلال صحتنا السليمة ولياقتنا البدنية. فحدوث أي خلل في وظائف هذه الأنزيمات سيترتب عليه وجود أعراض مرضية. وهنا، يساعد تحليل الأنزيمات مقدمي الرعاية الصحية من التحقق فيما إذا كان هناك مرض ما. في هذا المقال، سنجيب عن عدة تساؤلات وسنبدأ بأهمها: ما هي الأنزيمات؟
محتويات المقال :
ما هي الأنزيمات؟
الإنزيمات عبارة عن بروتينات تقوم بمجموعة كبيرة ومتنوعة من التفاعلات الكيميائية في أجسامنا. وهي تعتبر ضرورية للهضم ووظائف الكبد وما غير ذلك. تساعد الإنزيمات في تسريع التفاعلات الكيميائية وعملية التمثيل الغذائي، وغالبًا ما تنتجها أجسامنا بشكل طبيعي.
كيف تعمل الأنزيمات؟
تقوم الأنزيمات بتكوين مواد معينة وتفكيك مواد أخرى. تسمى المادة الأولية ب”الركيزة-S “substrate، بينما تسمى المادة الناتجة عن التفاعل ب “المنتج-product”. يرتبط جزيء الركيزة في الموقع النشط للإنزيم لتكوين مركب (ركيزة-إنزيم) ثم يحدث تفاعل لتشكيل المنتج. يمكن للإنزيم بعد ذلك العثور على جزيء ركيزة آخر وتكرار العملية.
ما هي وظائف الأنزيمات في الجسم؟
من أهم أدوار الإنزيمات “المساعدة في الهضم” من خلال تحويل الطعام الذي نتناوله إلى طاقة. ويتم ذلك بتكسير الدهون والبروتينات والكربوهيدرات، وفي نهاية المطاف تستخدم الإنزيمات هذه العناصر الغذائية للنمو وإصلاح الخلايا. أما عن الوظائف الأخرى فتساعد الأنزيمات أيضًا بالآتي:
- عملية التنفس
- بناء العضلات
- وظائف العصب
- تخليص أجسادنا من السموم
تسمية الأنزيمات
تتم تسمية الإنزيمات عن طريق إضافة النهاية (ase-) إلى اسم الركيزة التي يعمل عليها الأنزيم. مثلا، يسمى الأنزيم الذي يعمل على اليوريك أسيد (حمض البول اليوريك) “يورياز-urease”. وأحيانًا تسمى وفق نوع التفاعل الذي تحفزه. على سبيل المثال، يسمى إنزيم يحفز إزالة ذرات الهيدروجين من جزيء معين “ديهيدروجينيز-dehydrogenase”. وبنفس النمط يسمى الأنزيم الذي يحفز نزع الكربوكسيل “ديكاربوكسيلاز-decarboxylase”. ويخصص الاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية لكل إنزيم اسمًا ورقمًا للتعرف عليهما.
تصنيف الإنزيمات
تصنف الإنزيمات إلى ست فئات حسب نوع التفاعل المحفز، وهي:
- أوكسيدوروكتازات-oxidoreductases: تحفيز تفاعلات الأكسدة والاختزال.
- ترانسالات-transferases: نقل مجموعة وظيفية من جزيء إلى آخر (قد تكون المجموعة ميثيل أو أسيل أو أمينو أو فوسفات).
- هيدروليسات-hydrolases: تشق جزيء إلى جزئين من خلال عمل الماء.
- لياز-lyases: التفاعلات غير المائية التي تنطوي على كسر روابط.
- ليجاسيس-ligases: انضم إلى جزيئين معًا من خلال تكوين روابط C-C أو C-N أو C-O أو C-S باستخدام ATP.
- وإيزوميراز-isomerases: إعادة ترتيب الجزيئات.
الأنزيمات كهدف دوائي
نظرًا لأن أغلب التفاعلات الحيوية في الجسم تتم بواسطة الأنزيمات، ففي الكثير من الأمراض يتم اختيار الأنزيمات كهدف دوائي. والدواء في هذه الحالة إما أن يحفز أو يثبط الأنزيم الهدف، وبالتالي تحفيز أو تثبيط التفاعل الحيوي الذي يتوسطه الأنزيم.
كيف نصمم الدواء المناسب لتثبيط أنزيم ما؟
سابدأ بطرح مثال لتوضيح الفكرة بشكل أفضل، Xanthine oxidase أنزيم يحول الركيزة hypoxanthine إلى xanthine ومنها لليوريك أسيد. ويعرف هذا الأخير بحمض البول والذي يسبب تراكمه مرض النقرس. لأعالج النقرس سأحتاج دواء يثبط عمل هذا الأنزيم، ولكن يجب أن تكون بنية الدواء مشابهة إلى حد ما لبنية الأنزيم. لماذا مشابهة إلى حد ما وليست متطابقة؟ لأن تطابق بنية الدواء لبنية الأنزيم سيخضع الدواء لنفس تفاعل الأنزيم.
بعد أن وجدنا الدواء المناسب ألا وهو الألوبيرينول والذي يختلف عن بنية إنزيم الأكزانتين أوكسيداز بغياب ذرة كربون في جزيء الأولوبيرينول. ولماذا ذرة الكربون مهمة إلى هذا الحد؟ لأنها ستمنع أكسدة الهيبوكزانتين، وبالتالي لن يتشكل حمض البول، وبهذا نكون ثبطنا عمل الأنزيم وبالتي عالجنا المرض.
الخلاصة: لتصميم دواء يعمل على الأنزيم الهدف، لا بد من معرفة بنية الركيزة التي يتفاعل معها الأنزيم. وبذلك، نأخذ فكرة عن هيكل الدواء المطلوب، الذي بدوره سيتفاعل مع الركيزة لتحفيز أو تثبيط عمل الأنزيم.
أخيرًا
تحدثنا في هذا المقال عن الأنزيمات بشكل منفصل، وذلك لما لها من أهمية سواء من خلال قيامها بمهام وتفاعلات عديدة داخل أجسامنا، أو في حال اخترناها كهدف لعلاج مرض ما.
المصادر:
سعدنا بزيارتك، جميع مقالات الموقع هي ملك موقع الأكاديمية بوست ولا يحق لأي شخص أو جهة استخدامها دون الإشارة إليها كمصدر. تعمل إدارة الموقع على إدارة عملية كتابة المحتوى العلمي دون تدخل مباشر في أسلوب الكاتب، مما يحمل الكاتب المسؤولية عن مدى دقة وسلامة ما يكتب.
التعليقات :