الإنزيمات المائيّة: الخصائص ، التصنيف ، الوظائف - علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء - 2025

إن الإنزيمات أو الإنزيمات المتحللة للماء هي جزيئات تحفز تفاعلات التحلل المائي (الماء = الماء ؛ التحلل = التمزق) ، أي تحفيز تفاعل كيميائي بين جزيء الماء وجزيء آخر.

الهيدرولازات ، مثل معظم الإنزيمات ، هي بروتين بطبيعته ، مما يعني أنها تتكون من واحد أو أكثر من سلاسل بولي ببتيد أو أحماض أمينية.

رسم تخطيطي لإنزيم التحلل المائي ألفا أميليز البنكرياس البشري. مأخوذة وتحرير من العمل الخاص. ، عبر ويكيميديا ​​كومنز.

توجد الإنزيمات في جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية تقريبًا في الكائنات الحية. هم مسؤولون عن تسريع هذه التفاعلات عن طريق تقليل مستوى طاقة التفاعل.

على سبيل المثال ، معظم إنزيمات الجهاز الهضمي هي حالة مائية. هذه هي المسؤولة عن تسريع انهيار الجزيئات المعقدة في البلعة.

ينتج عن التحلل أشكال أبسط تمتصها الكائنات الحية بسهولة. لا تؤدي الإنزيمات وظائف حيوية في الكائنات الحية فحسب ، بل لها أيضًا أهمية طبية واقتصادية.

مميزات

الإنزيمات بشكل عام عبارة عن جزيئات بروتينية كبيرة ذات نشاط منظم. كل منهم له شكل ثلاثي الأبعاد محدد. هذه تعمل بتركيزات منخفضة.

لا يتم تعديلها أثناء التفاعل ، لذلك يمكن استعادتها دون تغيير في التركيب الجزيئي أو البروتيني. يمكنهم معالجة الركائز بسرعة متغيرة يمكن أن تشمل آلاف الجزيئات في الدقيقة.

إنها محددة ويمكن تغيير طبيعتها و / أو تتأثر بالتغيرات في درجة الحرارة ودرجة الحموضة وتركيزات الركائز ، من بين أمور أخرى.

من جانبهم ، تعد الإنزيمات المتحللة للماء أكبر مجموعة من الإنزيمات المعروفة. هناك أكثر من 200 هيدرولاز تحفز التفاعلات التي تكسر روابط الكربون - الأكسجين ، الكربون - النيتروجين ، الكربون - الكربون ، الفوسفور - الأكسجين (أنهيدريد الفوسفوريك) ، حتى روابط الفوسفور - النيتروجين.

الخصائص المهمة الأخرى للإنزيمات المتحللة للماء هي خصوصية ركائزها الواسعة وأنها انتقائية ستيريو.

تصنيف

يعتمد تصنيف الإنزيمات المتحللة بالماء في المقام الأول على طبيعة الرابطة المتحللة بالماء والركيزة. تسمي المصطلحات التصنيفية هذا النوع من هيدروليسات الإنزيم أو إنزيمات التحلل المائي.

من ناحية أخرى ، تتكون الأسماء الشائعة للإنزيمات من اللاحقة -ase ، على سبيل المثال الكولينستراز والإستيراز والبروتياز.

أخيرًا ، وفقًا للاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية ، يتم تصنيف الإنزيمات حسب أرقام تسمى EC (لجنة الإنزيم).

تنتمي Hydrolases إلى المجموعة 3 (EC3). وتنقسم هذه بدورها حسب نوع الرابطة التي تتحلل بالماء. على سبيل المثال ، إذا تحلل الإنزيمات الأميدات الخطية ، فإن عددها يكون EC3.5.1 ، وإذا كانت تتحلل سيرين بروتياز ، فإن عددها يكون EC3.4.16.21.

وظائف في جسم الإنسان

الكولينستراز

يعتبر الكولينستريز أحد أهم إنزيمات التحلل المائي المعروفة. إنه يحلل الأسيتيل كولين ويحوله إلى مادة الكولين وحمض الخليك.

يعمل هذا التفاعل المحدد بعد انتقال النبضات العصبية ، مما يوقف عمل جزيئات الناقل العصبي (أستيل كولين).

الانزيمات الهاضمة

واحدة من أكثر التفاعلات الأنزيمية التي تمت دراستها هي تفاعل تحلل الطعام في الكائنات الحية. من المعروف أنه أثناء الهضم تكون إنزيمات الليباز مسؤولة عن تحلل الدهون ، وتتسبب البروتياز في تحلل البروتينات للحصول على الأحماض الأمينية.

إنزيمات التحلل المائي هي المسؤولة عن تكسير أو تقسيم الجزيئات الكبيرة وتحويلها إلى أشكال أبسط. سيتم استخدام هذه الجزيئات التي تم الحصول عليها في تخليق وإخراج النفايات أو كمصادر للكربون للحصول على الطاقة.

السمة البارزة للأنزيمات الهضمية المائيّة هي أنها خارج خلويّة وأنها تختلط بالطعام أثناء مرورها عبر الجهاز الهضمي.

يتم إنتاج هذه الإنزيمات بواسطة الخلايا التي تبطن المعدة والأمعاء والأعضاء الأخرى مثل البنكرياس.

الهضم الخلوي

الجسيمات الحالة هي الشخصيات الرئيسية لعملية الهضم الخلوي. يوجد أكثر من 50 إنزيمًا محددًا مائيًا داخل هذه الهياكل الخلوية.

تؤدي هذه الإنزيمات وظيفة هضم المواد العضوية المعقدة ، وتحويلها إلى جزيئات أبسط ، على سبيل المثال: السكريات الأحادية أو الأحماض الأمينية.

التطبيقات

-صناعي

الأدوية

أدت التطورات التكنولوجية والعلمية خلال العشرين عامًا الماضية إلى اكتشافات مهمة في المجال الجزيئي لآليات تشغيل المركبات.

من بين ستة أنواع من الإنزيمات المعروفة ، تعد الأنزيمات المتحللة بالماء هي الأكثر استخدامًا (60٪) في عمليات التحفيز الحيوي لصناعة الأدوية.

الليباز عبارة عن إنزيمات محللة للماء تقوم بتحويل ثلاثي الجلسرين إلى جلسرين وأحماض دهنية حرة. تُستخدم هذه الإنزيمات ، في صناعة الأدوية ، لتطوير بروفين (عقاقير مضادة للالتهابات) تعمل ضد أمراض الروماتويد والتهاب المفاصل وآلام أسفل الظهر وما إلى ذلك.

تُستخدم الليباز الأخرى لتطوير مركبات مثل السينثون اللولبي (مضاد للفطريات) واللوترافيبان ، وهو دواء يستخدم لمنع نوبات الجلطات.

طعام

حاليًا ، تعتبر hydrolase من الإنزيمات الأساسية في إنتاج المنتجات الغذائية المختلفة ، نظرًا للتطبيقات المتعددة الموجودة في جميع العمليات الصناعية تقريبًا اليوم.

مجال الاهتمام المتعلق باستخدام الإنزيمات المتحللة للماء هو تخليق أو إنتاج الكتلة الحيوية lignocellulosic. تتمتع هذه الكتلة الحيوية بإمكانيات كبيرة في الصناعة للحصول على الوقود الحيوي.

من ناحية أخرى ، البروتياز ، الإنزيمات التي تحفز التحلل المائي لمركبات الببتيد ، لها تطبيقات عالية في صناعة الأغذية ، وخاصة في تحضير بروتين الصويا المائي.

كما أنها تعمل على تحسين جودة الخبز ، في المحليات ، في تقليل النكهات المرة للأطعمة المختلفة ، حتى كمطريات اللحوم.

تستخدم الصناعة الزراعية البكتينازات. هذه مجموعة من الإنزيمات القادرة على تكسير الأحماض شديدة التشعب والبوليمرات المحايدة (مجموعات البكتين) الموجودة في جدران الخلايا النباتية.

تأتي البكتينازات الأكثر استخدامًا على المستوى الزراعي الصناعي من الكائنات الحية الدقيقة المسماة Aspergillus niger وتستخدم للتخمير في الثقافات المغمورة وتخمير الركائز الصلبة.

تُستخدم البكتينازات أيضًا في إنتاج عصائر الفاكهة وتعمل على تقليل التعكر أو التوضيح وتحسين جودتها. كما يستخدمونها أيضًا في إنتاج المربى ولب الفاكهة.

تستخدم أنواع الرشاشيات النيجر من الكائنات الحية الدقيقة للحصول على البكتينازات. مأخوذة وتحرير من: موجانا داس مورتي وباتشاموثو راماسامي ، عبر ويكيميديا ​​كومنز.

منظفات

من المعروف أن البروتياز الهضمي ينظف الملابس منذ بداية القرن الماضي. بحلول نهاية القرن الماضي ، احتوت معظم المنظفات على إنزيمات هضمية مثل الأميليز والليباز.

من المعروف أن استخدام هذه الإنزيمات في صناعة المنظفات يجعل عملية الغسيل أكثر كفاءة. إنها تقلل من استهلاك المياه ، وهي قابلة للتحلل البيولوجي وتضمن التنظيف الكامل.

تنتج Bacillus licheniformis و Aspergillus flavus البروتياز المستخدمة في إنتاج المنظفات. المنتج الذي تم الحصول عليه يستخدم لإزالة البقع البروتينية مثل الدم على سبيل المثال.

تنتج الفطريات السليولاز. تعمل السليولاز كمنظف لإزالة بقع التربة أو بقايا النباتات. تستخدم إنزيمات أخرى مثل الليباز لإزالة البقع ذات الأصل الأوليك مثل الشحوم أو أحمر الشفاه. يتم استخدام فطر Aspergillus oryzae صناعيًا لإنتاج هذه الإنزيمات.

المراجع

1. إنزيم. تعافى من en.wikipedia.org.
2. إنزيم ، كيمياء حيوية. تعافى من britannica.com.
3. مقدمة عن إنزيم الفئة 3: هيدروليز. تعافى من chem.uwec.edu.
4. تم استرداد Hydrolase من chemistryexplained.com.
5. تي ماكي وجيه آر ماكي (2003). الكيمياء الحيوية ، الطبعة الثالثة. بوسطن: ماكجرو هيل.
6. الانزيمات الهاضمة. تعافى من sciencelearn.org.nz
7. م. هيرنايس. يتم تطبيق التحفيز الحيوي للحصول على الأدوية والمنتجات ذات القيمة المضافة العالية. الفصل السادس. تعافى من analesranf.com.
8. الإنزيمات في صابون الغسيل. تعافى من argenbio.org