מהם אנזימים?

בתאים שבגופנו מתרחשים אינספור תהליכים מורכבים התלויים זה בזה, החל באספקת אנרגיה, דרך שינוע חומרים וכלה בפינוי פסולת. בכל התהליכים הללו מעורבות מכונות זעירות שכל אחת מהן אחראית על ביצוע פעולה קטנה אך חשובה. המכונות הזעירות הללו נקראות אנזימים.

הסרטון מתאר איך פועלים האנזימים ואילו דרכים קיימות כדי לעכב אותם כשצריך:

האנזים הגמיש

בגופנו מתרחשות תגובות כימיות חיוניות רבות שהסיכוי שיתרחשו באופן ספונטני קלוש ביותר. כדי לאפשר להן לקרות בכל זאת אנו זקוקים לזרז, כלומר מבנה כלשהו או סביבה שיעלו את ההסתברות שלהן להתרחש. לשם כך קיימים האנזימים. אנזימים הם מבנים חלבוניים שתפקידם הבסיסי הוא לזרז תגובות כימיות על ידי יצירת סביבה אופטימלית שבה תגובות יכולות להתרחש. הסביבה הזו נקראת "האתר הפעיל". האתר הפעיל יכול להיות מבנה מרחבי מסוים, אזור בעל מטען חשמלי כלשהו, בעל משיכה או דחייה למולקולות של מים, ועוד - הכול בהתאם לתנאים הדרושים לכך שתגובה כלשהי תתקיים.

התגובה הכימית מורכבת ממצעים (מגיבים או סובסטרטים) ומתוצרים. התגובה הכימית שמתרחשת באתר הפעיל יכולה להיות כל תגובה שהיא, למשל יצירה של קשר חדש בין שתי מולקולות, ביקוע של קשר קיים ועוד. בעבר המודל המקובל היה שאנזימים פועלים כמו "מפתח ומנעול", לפיו לכל אתר פעיל יש סובסטרט אחד שמתאים לו, כמו מפתח למנעול, אך כיום ידוע שהמודל הזה היה שגוי וההסבר המקובל הוא מודל "ההתאמה המושרית". על פי המודל הזה, האתר הפעיל אינו קבוע, אלא משתנה ללא הרף ומגיב עם הסובסטרט בצורה שתאפשר את קיום התגובה הכימית.

תגובות זירוז באנזימים יכולות להיות פשוטות, כמו פירוק של מולקולת ATP ל-ADP ולזרחה (פוספט), או מורכבות כמו הובלת יונים מצד אחד של ממברנה כלשהי לצידה השני תוך כדי פירוק של מולקולת ATP (כמו שנעשה במשאבת נתרן-אשלגן). אחת השגיאות הנפוצות היא התפיסה שלכל אנזים יש רק פעילות אחת שהוא מבצע באתר הפעיל שלו. בפועל, לרוב האנזימים אכן יש פעילות עיקרית שבה הם מתמחים, אך במקביל הם שותפים להמון פעילויות משניות, שלרוב אינן באות לידי ביטוי אבל יתקיימו בעקבות שינויים מסוימים בסביבתם. במחקר ובתעשייה עושים שימוש רב במודל הזה, על ידי כך שמשביחים פעילויות של אנזימים או גורמים להם לבצע פעילויות שלא ביצעו קודם לכן. 

סרטון קצר המדגים קשירה בין אנזים לסובסטרטים: