לקריאת הכתבה

מה הם אנזימים?

מכונות ביולוגיות זעירות בשם אנזימים מאפשרות לתהליכים לקרות במהירות וביעילות, גם כאשר ההסתברות לכך נמוכה

בתאים שבגופנו מתרחשים איספור 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 שלפנינו מתאר איך הם פועלים ואילו דרכים קיימות כדי לעכב אותם כשצריך.

הסרטון הופק בידי JubbaTheHott; תורגם בידי צוות דוידסון אונליין

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 שלהם. 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 כזה שמתאפיין בהידרופיליות (משיכה למים) או הידרופוביות (דחייה של מים), הכל בהתאם לתנאים הדרושים לתגובה להתרחש.

התגובה הכימית מורכבת ממגיבים (סובסטראטים) ומתוצרים. התגובה הכימית שמתרחשת באתר הפעיל יכולה להיות כל תגובה שהיא, למשל יצירה של קשר חדש, ביקוע של קשר קיים ועוד. בעבר המודל המקובל היה "המפתח והמנעול" שגרס שלכל אתר פעיל יש סובסטראט 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 הסובסטראט בצורה שתאפשר את קיום התגובה הכימית.

תגובות זירוז באנזימים יכולות להיות פשוטות, כמו פירוק של ATP ל-ADP ולזרחה (פוספט), או מורכבות כמו הובלת יונים מצד אחד של הממברנה לצדה השני תוך, כדי פירוק של מולקולת ATP (כמו שנעשה במשאבת נתרן-אשלגן). אחת השגיאות הנפוצות היא התפיסה שלפיה לאנזים 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 אך אם קורים שינויים בסביבה או באנזים הן יכולות להשפיע על תפקודו. זה למעשה חומר הגלם של האבולוציה בבואה ליצור תכונות חדשות על ידי שיפור פעילות משנית של אנזימים. במחקר ובתעשייה עושים שימוש רב במודל הזה, על ידי כך שמשביחים פעילויות של אנזימים או גורמים להם לבצע פעילויות שלא ביצעו קודם לכן

הדגמה של קשירת אנזים-סובסטרט|Science Photo Library

מודל induced fit לקשירת סובסטרט לאנזים|Science Photo Library