آنزیم ها در طول صدها سال مورد مصرف قرار گرفته اند و امروزه استفاده از آنها بدون محدودیت میباشد. آگاهی از نوع آنزیم و نحوه عملکرد آن برای کاربرد مناسب آن ضروری می باشد.

آنزیم ها، ابزار طبیعت

آنزیم ها در طبیعت وظیفه جابجائی مواد مغذی و سرعت بخشیدن به فرآیندهای بیولوژیکی را بر عهده دارند، بطور مثال، آنزیم های معده، مواد غذایی را به ذرات کوچک قابل تبدیل به انرژی برای بدن تبدیل میکنند. در هر جائی که نیاز به تبدیل یک ماده به ماده ی دیگر باشد، طبیعت با استفاده از آنزیم ها به این روند سرعت می بخشد.

آنزیم ها، تجزیه کننده ی غذای شما

آنزیم ها ،در بدن شما نقش مهمی بر عهده دارند .بعد از خوردن غذا، آنزیم ها غذا را به ذرات ریز قابل تبدیل به انرژی برای بدن تبدیل میکنند. این روند در دهان، جائیکه آنزیمی بنام آمیلاز وجود دارد، آغاز شده و تجزیه غذا تا ورود به معده و روده ادامه میابد.

تجزیه ی مواد غذائی بخش مهمی از مراحل تبدیل غذا به انرژی می باشد، زیرا غذای هضم نشده قادر به انتقال انرژی ذخیره ای نمی باشد.آنزیم های شرکت کننده در فرایند هضم، ذرات ریز غذا را حمل کرده و این ذرات به راحتی به انرژی مورد نیاز برای تمام قسمت های بدن تبدیل می شوند.

آنزیم ها، مجموعه ای از ابزار بدن

هر گاه در بدن، نیاز به تبدیل یک ماده به ماده ای دیگر باشد، بدن بوسیله آنزیم ها این کار را انجام می دهد.

آنزیم ها مواد بیولوژیک را به قطعات کوچکتر تقسیم کرده و آنها را در کنار هم جمع آوری می کنند، غذا را تجزیه کرده و تمام مواد ضروری را در بدن ما می سازند. همچنین آنزیم ها خاصیت کاتالیزوری داشته و واکنش های بیوشیمیائی را سرعت می بخشند، حتی گاهی واکنشهای ضروری بدن بدون کمک آنزیم ها غیر قابل انجام می باشد.

خاصیت کاتالیزوری آنزیم ها بدین معناست که آنزیم ها بخشی از محصول نهائی نبوده و پس از ایجاد تغییرات لازم در یک واکنش، شروع به کاتالیز واکنشی دیگر می کنند.

عملکرد اختصاصی آنزیم ها

یکی از خصوصیات منحصر بفرد آنزیم ها، دارا بودن عملکرد ویژه می باشد. در یک موجود زنده هر سوبسترا دارای آنزیم اختصاصی است. نسبت آنزیم و سوبسترا مانند قفل و کلید بوده و در صورت وجود آنزیم مناسب، واکنشهای بیوشیمیائی سوبسترا آشکار می شود. یکی از محاسن وابستگی آنزیم و سوبسترا این است که پس از افزودن آنزیم به یک فرایند صنعتی، هیچ نگرانی بابت عملکرد آن وجود نخواهد داشت.

در صورت کاربرد مواد شیمیائی بعنوان کاتالیزور، حتما باید مراقب اثرات جانبی آن نیز بود، زیرا مواد شیمیائی  بصورت غیر اختصاصی عمل می کنند. اما در صورت بکارگیری آنزیم هیچ نگرانی بابت اثرات جانبی آنها نخواهیم داشت. مثلا در صورت استفاده از آنزیم برای تبدیل نشاسته به قند، میتوان مطمئن بود که واکنشی غیر از واکنش دلخواه اتفاق نیفتاده و ماده دیگری تحت تاثیر قرار نخواهد گرفت.

پایداری آنزیم ها و فعالیت در محیط معمولی

آنزیم ها کاتالیزورهای بسیار پایدار تری نسبت به مواد شیمیائی و مولکولهای بیولوژیکی دیگر هستند، در دمای پائین و PH متوسط فعالیت می کنند، درصورتیکه این شرایط برای اکثر مواد شیمیائی با فرآیندهای مشابه صدق نمی کند، به همین دلیل آنزیم ها روشهائی سازگار با محیط زیست برای حل مشکلات صنعتی می باشند.

آنزیم موجود زنده نبوده ،بلکه مولکول بیولوژیکی ساده ای می باشد که زنده بودن یا مردن در مورد آن معنائی نداشته و تا زمانیکه بوسیله آنزیم های دیگر حل نشده باشد، به فعالیت خود ادامه می دهد.

خاصیت کاتالیزوری آنزیم ها بدین معناست که آنها بخشی از محصول نهائی نخواهند شد و بعد از انجام واکنش، محصول را ترک میکنند. سپس آنزیم برای انجام واکنشی مشابه بر مولکول دیگر آماده میگردد و درصورت وجود شرایط مساعد در طول فرایند، آنزیم تا مدت طولانی قادر به فعالیت خواهد بود.

آنزیم ها، محافظ محیط زیست

در اکثر صنایع، زباله تولید شده و استفاده از مواد شیمیائی تهدیدی برای طبیعت محسوب می شود. آنزیم ها فعالیت مشابه مواد شیمیائی را بصورت ارزانتر و سالم تر انجام داده و کاملا” محافظ محیط زیست می باشند .بعد از اتمام فرایند ،آنزیم ها به همراه فاضلاب از بافت محصول خارج شده، اما در محیط زیست باقی نمی مانند، بلکه توسط میکروارگانیسم های موجود در طبیعت به واحدهای اسید آمینه تبدیل میشوند.

در واقع آنزیم ها هیچ نوع زباله خطرناکی تولید نکرده و بزرگترین دوستدار محیط زیست میباشند.

پروتئین ها، اجزاء سازنده بدن ما

تمام قسمتهای خشک بدن انسان از بزرگترین ماهیچه تا کوچکترین هورمون، رشته های عصبی و آنزیم ها از مولکول های کوچک پروتئین ساخته شده اند. 80% وزن خشک ماهیچه ها،70% وزن خشک  پوست و 90% وزن خشک خون پروتئین میباشد. پروتئین ها در اکثر عملکردهای سلول نقش دارند، بطور مثال، انتقال بین سلولی مولکول ها بوسیله پروتئین انجام میگیرد.

ساختار پروتئینی آنزیم ها

پروتئین ها به دو گروه اساسی تقسیم میشوند:

گروه اول پروتئین های ساختاری هستند که ساختمان اصلی بدن ما را تشکیل می دهند. معروف ترین پروتئین ساختاری کلاژن موجود در پوست ، استخوان ها و تاندون ها میباشد. کراتین یکی دیگر از پروتئین های ساختاری است که در ناخن، مو و پر پرندگان یافت می شود.

گروه دوم شامل پروتئین های بیولوژیکی فعال است و اکثر آنها کاتالیزور واکنش های بیوشیمیائی سلول می باشند که تولید محصولات آرتیزایم بر پایه این گروه استوار است.

تمام آنزیم هائی که تا بحال شناخته شده اند ساختار پروتئینی داشته و با اینکه در بدن به میزان بسیار کمی وجود دارند تمام فرآیندها را کاتالیز کرده و توانائی سنتز مواد شیمیائی لازم برای ادامه زندگی مثل: سایر پروتئین ها، کربوهیدرات و چربی را به اجزای بدن می بخشند.

نهایتا” تمام آنزیم ها پروتئین هستند، اما تمام پروتئین ها آنزیم نمی باشند و اگر پروتئینی قادر به کاتالیز واکنش شیمیائی باشد، آنرا آنزیم می نامیم.

زنجیره های اسید آمینه

آنزیم ها مانند تمام پروتئین ها از اسیدهای آمینه تشکیل شده اند. هر آنزیم متشکل از 1000000-100 آمینواسید در زنجیره خود بوده و هر آمینواسید بوسیله پیوند شیمیائی  به اسید آمینه مجاور خود متصل است. اکثر آنزیم ها از حدود 20 نوع اسید آمینه مختلف تشکیل شده اند. ساختار و عملکرد آنزیم بستگی به ترتیب قرارگیری اسیدهای آمینه در زنجیر دارد. هیچ دو آنزیمی مثل هم نبوده و هر آنزیمی دارای ترکیب اسیدهای آمینه مختص به خود می باشد که این ترکیب توسط ژن های سلول تعیین می گردد.

ساختار سه بعدی آنزیم ها

آنزیم ها متشکل از میلیونها اسید آمینه بهم پیوسته در یک زنجیره می باشند، اگرچه بسیاری از آنها به شکل زنجیره به نظر نمی رسند. اکثریت آنها دارای ساختمان مارپیچ بوده و هر زنجیره دارای هزاران حلقه ی مارپیچ می باشد. واکنش های شیمیائی میان اسیدهای آمینه ،آنزیم ها را وادار به ایجاد ساختمان سه بعدی متشکل از اتصالات بیشمار اسیدهای آمینه گوناگون می کند.

تاثیر نحوه اتصالات اسیدهای آمینه بر عملکرد آنزیم ها

هر آنزیم دارای ساختار سه بعدی اختصاصی بوده که تعیین کننده عملکرد آنزیم می باشد. این ساختار وابسته به نحوه اتصال اسیدهای آمینه بوده و تغییرات جزئی در این اتصالات، تاثیرات شگرفی بر ساختمان پروتئین میگذارد. این تغییرات نه تنها باعث تغییر در ظاهر بلکه تغییر در عملکرد آنزیم شده، بطوریکه فعالیت آنزیم روی مولکول بیولوژیکی دیگری غیر از مولکول قبلی مشاهده شود.

جایگاه فعال آنزیم

با اینکه آنزیم ها مولکول هائی بزرگ متشکل از صدها اسیدآمینه مختلف می باشند اما تنها بخش کوچکی از آنها در کاتالیزاسیون واکنش های بیوشیمیائی دخالت دارد، این بخش جایگاه فعال آنزیم نامیده می شود که شکل ظاهری این جایگاه بستگی به ساختار سه بعدی آنزیم دارد. این جایگاه با شکل سوبسترا تطبیق یافته و آنزیم و سوبسترا مانند قفل و کلید به یکدیگر متصل می شوند، این خاصیت باعث اختصاصی شدن واکنش های آنزیمی خواهد شد.