אנזים
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
אנזים (Enzyme) הוא חומר, בדרך כלל חלבון, המשמש כזרז של תהליכים כימיים ביצורים חיים.
האנזימים הם החלבונים החשובים ביותר. אלפי אנזימים מצויים בכל תא של כל יצור חי; לא ניתן לדמיין את החיים ללא האנזימים. רובן המוחלט של התגובות הכימיות שעליהן מבוססים החיים אינן מסוגלות להתרחש באופן ספונטני בקצב סביר. האנזימים מאפשרים את התרחשותן של תגובות אלו באמצעות זירוז קצבן פי אלפי ומיליוני מונים.
התחום בביוכימיה העוסק בחקר האנזימים קרוי אנזימולוגיה.
תוכן עניינים |
[עריכה] אופן פעולה
אנזימים אינם מסוגלים להביא להתרחשותן של תגובות כימיות אשר מבחינה תרמודינמית אינן מסוגלות לצאת אל הפועל. התגובות המזורזות על ידי האנזימים מתרחשות אף ללא האנזים, אך בקצב איטי ביותר. האנזים מזרז את התגובה באמצעות הורדת אנרגיית השפעול של התגובה. במקרים רבים נקשר האנזים לחומרים המגיבים ומקרב ביניהם מבחינה מרחבית, דבר שהם אינם מסוגלים לעשות בכוחות עצמם. הקירוב מאפשר להם להגיב האחד עם השני.
לכל אנזים יש אתר פעיל אחד או יותר, אליו נקשרים המגיבים ובו מתרחשת התגובה הכימית. לא תמיד מדובר בשני מגיבים או יותר; אנזימים מסוגלים לזרז תגובות בהן מתפרקת מולקולה גדולה לכמה מולקולות קטנות, למשל. המגיב או המגיבים מכונים סובסטרט (Substrate) ומסומלים באות S. האנזים עצמו מסומל באות E, ואנזים הקשור לסובסטרט מסומל ES ("קומפלקס אנזים-סובסטרט").
לאחר זיהוי הסובסטרט, גורם האתר הפעיל לשינויים בקשרים הכימיים במולקולות הסובסטרט. השינויים מסתיימים ביצירת קשר חדש בין שתי מולקולות. לפעמים מתבטא השינוי רק בתזוזה של אטומים מסוימים בתוך המולקולה, היוצרת שינוי בתכונות המולקולה.
פעילותם של אנזימים יכולה להיות מושפעת מנוכחותן של מולקולות אחרות: מעכבי אנזימים מסוגלים להקטין את קצב הפעילות האנזימטית, ומנגד ישנם חומרים המבצעים את הפעולה ההפוכה - enzyme activators. ישנם מעכבי אנזימים רבים המשמשים כתרופות או כרעלים. פעילותם של אנזימים מושפעת גם מהטמפרטורה, מה-pH, מריכוז היונים ומריכוז הסובסטרט.
אנזימים הם מולקולות כיראליות. תכונה זו מאפשרת להם לכוון תגובות סינתזה של חומרים כיראליים, ליצירת אננטיומר אחד בלבד. תגובות כאלו נקראות סטריאוספציפיות.
[עריכה] שמות וסוגים
שמותיהם של רובם המוחלט של האנזימים מורכבים מתחילית הרומזת לפעולתו של האנזים ומהסיומת הקבועה -אָז (ase-), לדוגמה: נוּקלֵאָז (Nuclease), רֵדוּקטָאז (Reductase). לציון רבים יש להוסיף בעברית -וֹת, משל היו שמות האנזימים במין נקבה (בעבר הייתה סיומת היחיד בעברית -אָזָה, כך ששמות האנזימים אכן היו בלשון נקבה); רדוּקטאזוֹת, למשל. למספר אנזימים שכיחים, מהראשונים שנתגלו, קיימים שמות טריוויאליים: פפסין, למשל.
האנזימים מחולקים באופן רשמי לשש מחלקות, בהתאם לסוג התגובה אותה הם מזרזים. המיון, אשר הומצא על ידי הארגון הבינלאומי לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית (IUBMB), הוצג לראשונה ב-1961. גרסתו האחרונה, מ-1992, כוללת 3,196 אנזימים. כל מחלקה מסומלת בצמד האותיות EC (ראשי תיבות של Enzyme Comission, "ועדת האנזימים") ובספרה מ-1 ועד 6:
- EC 1: אוֹקסידוֹרֵדוּקטָאזות (Oxidoreductases). אנזימים המזרזים תגובות חמצון-חיזור.
- EC 2: טרָאנספֵרָאזות (Transferases). אנזימים המזרזרים העברת קבוצות פונקציונליות בין מולקולות.
- EC 3: הידרוֹלָאזות (Hydrolases). אנזימים המזרזים פירוק קשרים קוולנטיים באמצעות הידרוליזה (מתן מולקולת מים).
- EC 4: לִיאָזות (Lyases). אנזימים המזרזים פירוק קשרים קוולנטיים שלא באמצעות חמצון-חיזור או הידרוליזה.
- EC 5: אִיזוֹמֵרָאזות (Isomerases). אנזימים המזרזים שינויים מרחביים בתוך מולקולה (תוך יצירת איזומר של המולקולה).
- EC 6: לִיגָאזות (Ligases). אנזימים המזרזים איחוי בין שתי מולקולות קטנות לקבלת מולקולה גדולה.
שמותיהם של האנזימים החשובים ביותר מעידים במקרים רבים על פעולתם: DNA-פולימראז ו-RNA-פולימראז (מסנתזים חומצות גרעין), 'ליפאז' (מפרק ליפידים), אצטילאז (מחבר קבוצת אצטיל (CH3COO) לסובסטרט), עמילאז (מפרק עמילן), ליגאז (מאחה גדילי DNA; מאנגלית: Ligate, לאחות), דהידרוגנאז (נוטל אטום מימן מהסובסטרט), אוקסידאז (מחמצן את הסובסטרט), רדוקטאז (מחזר את הסובסטרט).
אנזים הנוטל קבוצת זרחה ממולקולה עתירת אנרגיה (בדרך-כלל ATP) ומעבירה לסובסטרט נקרא קינאז. הוספת קבוצת זרחה הינה מהפעולות הבסיסיות ביותר המתרחשות ביצורים חיים, והיא קשורה להפקת אנרגיה בתא (ראו: נשימה תאית וזרחון חמצוני). כ-2% מכלל הגנים ביצורים אוקריוטיים מקודדים לקינאזות; בגנום של האדם קיימים 500 גנים המקודדים לקינאזות.
אנזים המצרף קבוצת זרחה (שמקורה לאו דווקא ב-ATP) לסובסטרט נקרא פוספורילאז. אנזים המנתק קבוצת זרחה מהסובסטרט נקרא פוספטאז.
אנזים המופרש אך עדיין אינו במצב פעיל קרוי זימוגן. שני אנזימים השונים במקצת האחד מהשני אך המזרזים את אותה התגובה הכימית נקראים איזוזימים.
[עריכה] אנזימים מורכבים
אנזימים רבים מורכבים ממספר יחידות חלבון המחוברות יחדיו. אנזים כזה, על כל יחידותיו, קרוי הולואנזים (Holoenzyme). חלק מההולואנזימים מורכבים מחלק חלבוני גדול, אשר נטול פעילות אנזימטית, ומקבוצה קטנה, בה נמצא האתר הפעיל. החלק הגדול קרוי אפואנזים (Apoenzyme), ואילו החלק הקטן קרוי קופקטור (Cofactor). הקופקטור יכול להיות אנאורגני (בדרך-כלל אטומי מתכת, כגון ברזל או נחושת) או אורגני; במקרה האחרון נקרא הקופקטור קואנזים (Coenzyme). ויטמינים רבים משמשים כקואנזימים, אך גם חומרים אחרים - כגון קבוצת ה"הם" (Heme), המכילה אטום ברזל והנמצאת בהמוגלובין (אשר אינו אנזים) - יכולים לשמש בתפקיד זה.
[עריכה] אנזימים חשובים
אנזים הידוע עקב מספר האנשים הרב החסרים אותו הוא לקטאז, המופרש על-ידי בלוטות במעי הדק בתגובה לשתיית חלב שמכיל את סוכר החלב - הלקטוז.
בין האנזימים יהיו גם כאלה המסייעים לתפקודי הגוף בדרכים אחרות, כגון ליזוזים, אנזים המצוי בנוזלי גוף שונים, ועשוי להיות חלק ממערכת החיסון בזכות תכונתו לעכל דפנות של תאי חיידקים.
האנזים קטלאז מצוי כמעט בכל תאי הגוף ואיבריו, ובכמות גדולה נמצא בכבד, בכליות ובדם. הקטלאז נמצא גם במיקרואורגניזמים רבים וברקמות של צמחים. תפקידו למנוע הצטברות של חומרים רעילים ומזיקים, וזאת על ידי פירוקם. ידוע כי הקטלאז מסוגל לפרק מי חמצן, שהם תרכובת המזיקה לאורגניזם, למים ולחמצן.
[עריכה] ראו גם
[עריכה] קישורים חיצוניים
- מכון ויצמן למדע - GeneCards - מרכז מידע בסדר גודל עולמי לנושאי גנים, חלבונים ומחלות אנזימטיות.
