البروتينات و الإنزيمات

المجــال الثاني: دراسة البروتينات و الإنزيمات

يشمل المجال الثاني أربع وحدات تسمح باكتساب معارف ومعلومات ومهارات خاصة حول الأحماض الأمينية و البروتينات والإنزيمات واستخداماتها في الميدان التطبيقي
الكفاءة القاعدية:
يكون المتعلم قادرا على التعرف على التركيب الكيميائي و الخواص الفيزيائية والكيميائية للأحماض الأمينية والبروتينات و الإنزيمات واستخدامها في الميدان التطبيقي.

مخطط المجال:
الوحدة التعلمية الأولى : الأحماض الأمينيـة
الوحدة التعلمية الثانية : البروتينـات
الوحدة التعلمية الثالثة : الإنزيمــات
الوحدة التعلمية الرابعة : بحث توثيقي حول استخدام الإنزيمات في الميدان التطبيقي
( الصناعي، الفلاحي-الغذائي، الصيدلاني )






















الأحماض الأمينيـة


1- تعريف الأحماض الأمينية:
هي مركبات عضوية تشمل وظيفة حمضية (-COOH ) ووظيفة أمينيه (-NH2 ) في موقع α وسلسلة جانبية (R ) وصيغتها العامة هي:



الجذر الألكيلي هو الجزء المتغير حسب نوع الحمض الاميني ويوجد 20 حمضا أمينيا أساسيا تدخل في
تركيب البروتينات

2– التسمية و التصنيف:
لكل حمض أميني اسم لاتيني خاص ويختصر في الحروف الثلاث الأولى ويمكن تصنيفها إلى قسمين
أساسيين:

1.2 الأحماض الأمينية الخطية:

1.1.2 الأحماض الأمينية ذات السلاسل الكربونية:

الاسم اللاتيني الرمز الصيغة الكيميائية الاسم اللاتيني الرمز الصيغة الكيميائية
glycine
غليسين Gly


Leucine
لوسين Leu


Alanine
ألانين Ala
Isoleucine
ايزولوسين Ile

Valine
فالين Val












2.1.2 الأحماض الأمينية الهيدروكسيلية: تحتوي على وظيفة كحولية

الاسم اللاتيني الرمز الصيغة الكيميائية الاسم اللاتيني الرمز الصيغة الكيميائية
Sérine
السيرين Ser
Thréonine
الثريونين Thr


3.1.2 الأحماض الأمينية الكبريتية : تحتوي على الكبريت

الاسم اللاتيني الرمز الصيغة الكيميائية الاسم اللاتيني الرمز الصيغة الكيميائية
Cystéine
سيستئين CyS H
Méthionine
مثيونين Met



4.1.2 الأحماض الأمينية الحامضية وأميداتها : تحتوي على وظيفتين حمضيتين و وظيفة أمينيه واحدة

الاسم اللاتيني الرمز الصيغة الكيميائية الاسم اللاتيني الرمز الصيغة الكيميائية
Acide
Aspartique
حمض الاسبارتيك Asp
acide
Glutamique
حمض الغلوتاميك Glu

Asparagine
الاسبارجين Asn
Glutamine
الغلو تامين Gln



5.1.2 الأحماض الأمينية القاعدية: تحتوي على وظيفتين أمينيتين و وظيفة حمضية واحدة

الاسم اللاتيني الرمز الصيغة الكيميائية الاسم اللاتيني الرمز الصيغة الكيميائية
Lysine
ليزين Lys
Arginine
أرغنين Arg

Histidine
هستدين His




2.2 الأحماض الأمينية الحلقية:

1.2.2 الأحماض الأمينية العطرية:

الاسم
اللاتيني الرمز الصيغة الكيميائية الاسم اللاتيني الرمز الصيغة الكيميائية
Tryptophane
تريبتوفان
Try


Tyrosine
تيروزين Tyr

Phénylalanine
فنيل ألانين Phe


2.2.2 الأحماض الايمينية:

الاسم اللاتيني الرمز الصيغة الكيميائية
Proline
البر ولين Pro

























3– خواص الأحماض الأمينية:

1.3 الخواص الفيزيائية:
أ)- النشاط الضوئي:
لكل الأحماض الامينية ما عدا الغلايسين نشاط ضوئي لاحتوائها على ذرة كربون غير متناظرة أو أكثر
تتميز الأحماض الامينية بوجود صورتين متناظرتين مرآتيا D ، L حسب وضع مجموعة الأمين ،
الصورة L هي التي تدخل عادة في بناء البروتينات الطبيعية









مثلها مثل السكريات كما هو موضح في المثال التالي


ب)- الخاصية الامفوتيرية:
- تحتوي جميع الأحماض الامينية على مجموعتين قابلتين للتأين المجموعة الكربوكسيلية والمجموعة الأمينية.
- تكون الأحماض الأمينية في المحاليل ذات PH متعادل على شكل أيون ثنائي القطب أي أيون متعادل
كهربائيا لأن الوظيفتين الحمضية و الأمينية متأ ينتين
- في وسط PH قاعدي يمكن للمجموعة الكربوكسيلية لحمض أميني أن تحرر بروتون ويظهر بذلك الحمض
على شكل أنيون:


- في وسط PH حامضي يمكن للمجموعة الأمينية لحمض أميني اكتساب بروتون ويظهر بذلك الحمض على
شكل كاتيون:


لذلك تمتاز الأحماض الأمينية بالخاصية الأمفوتيرية:



2.3 الخواص الكيميائية:
بالإضافة إلى تفاعلات مجموعتي الكربوكسيل و الأمين ،هناك تفاعلات خاصة بالسلسلة الجانبية لبعض
الأحماض الأمينية.

أ ) الخواص الناتجة عن المجموعة الكربوكسيلية:
تمتلك الأحماض الأمينية نفس الخواص الأساسية للأحماض العضوية .

أ .1) تفاعل الأسترة:
تتشكل أسترات في وسط حمضي قوي مع كحول وفقا للتفاعل العام الآتي:







أ.2 تفاعل نزع مجموعة الكربوكسيل:






ب – الخواص الناتجة عن مجموعة الأمين:

ب.1 نزع مجموعة الأمين:
يتحقق تفاعل نزع مجموعة الأمين من الحمض الأميني بفعل حمض النيتروز ويتحرر الآزوت الذي يمكن
معايرته. تسمح مثل هذه التفاعلات بتحديد المجاميع الامينية الحرة للأحماض الأمينية والببتيدات والبروتينات:



ب.2 التفاعل مع النينهيدرين:
النينهيدرين مؤكسد قوي يؤدي إلى تشكيل الالدهيد عن طريق تفاعل نزع مجموعة التأكسدية للأحماض
الامينية وتحرير النشادر و غاز CO2، وفقا للتفاعلات الآتية:




المجموعة السيتونية المركزية تتفاعل مع مجموعة الامين للحمض الأمينة:


الـ α - أمينو كحول يفقد جزيئه ماء ثم جزيئه CO2 ليتحول إلى أمين:



تحدث عملية الاماهة لهذا الأمين فيتحرر الالدهيد والأمين:



يتفاعل الأمين الناتج مع جزيئه أخرى من النينهيدرين ليعطي مركب أزرق بنفسجي يدعى أرجوان
الرومان يستغل هذا التفاعل في الفصل الكروماتوغرافي للأحماض الأمينية

ج - الخواص المشتركة بين المجموعتين الكربوكسيلية والأمينية:
يسمح تفاعل مجموعة أمين لحمض أميني مع مجموعة كربو كسيل لحمض أميني آخر باتحاد الحمضين
الأمينين فيما بينهما وتحرير جزيئه ماء وتشكيل ثنائي الببتيد وتدعى هذه الرابطة المتشكلة بالرابطة الببتيدية:









د – الخواص الناتجة عن السلسلة الجانبية:
لدراسة الخواص الناتجة عن السلسلة الجانبية نتناول المثالين الآتيين:

1– تفاعل مجموعة OH لحمض Ser مع حمض الفوسفوريك وتكوين فوسفوسرين







يكتسي هذا التفاعل أهمية في تنظيم عمل الكثير من الإنزيمات التي تحتوي في موقعها النشط على Ser
إذ يتحول الإنزيم من الصورة غير النشطة إلى الصورة النشطة بعملية الفسفرة أو العكس.

2– تفاعل أكسدة مجموعة SH لحمض Cys وتكوين جسر ثنائي الكبريت ويلعب هذا التفاعل دورا في
الحفاظ على التركيب البنائي للبروتينات

























البروتينـات

1- تعريف البروتينات:

 البروتينات مركبات عضوية معقدة ( ضخمة ) تتكون من عدد كبير من الأحماض الأمينية مرتبطة بروابط
ببتيدية
 توجد في جميع الكائنات الحية الحيوانية والنباتية و البكتريا، يعود التنوع الكبير في البروتينات إلى
الاحتمالات الكبيرة التي تنتج عن الاختلاف في تسلسل الأحماض الأمينية وعددها وأنواعها
 تعتبر البروتينات ذات أهمية كبيرة لكونها تدخل في تركيب المادة الحية كما تلعب دورا هاما خارج العضوية
في الميدان الصناعي و الطبي.

2- التركيب البنائي الأولي للبروتينات:

ينتج التركيب البنائي الأولي للبروتين عن تسلسل مجموعة من الأحماض الأمينية مرتبطة بروابط ببتيدية
( سبق التعرف عليها في خواص الأحماض الامينية) :






3- خواص البروتينات:

3-1 الذوبان:
إن دراسة ذوبان البروتينات تكتسي أهمية كبيرة في فصل البروتينات واستخلاصها ويعتمد ذوبان
البروتينات على عدة عوامل منها:
 نوع السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية

 بنية البروتين الخارجي (كروي أوليفي)

 والبعض الآخر يتعلق بعوامل خارجية مثل القوة الأيونية للمحلول – درجة الـ pH- درجة
الحرارة – نوع المذيب المستعمل.





3-2 تفاعلات التلوين:
تعطي البروتينات تفاعلات لونية مما يسمح بالكشف عنها ومعايرتها

أ‌) تفاعل بيوري:
عند إضافة محلول كبريتات النحاس (OH-,CUSO4) في وسط قاعدي إلى محلول بروتيني يتشكل معقد بين أيون النحاس و الروابط الببتيدية للبروتين وظهور لون بنفسجي وفقا للصورة التالية:












تتناسب شدة التلون طردا مع عدد الروابط الببتيدية

ب) تفاعل كزانثوبروتييك:
يستخدم هذا التفاعل للكشف عن الأحماض الأمينية العطرية التي تدخل في تركيب البروتينات عند إضافة
حمض الأزوت المركز(HNO3 ) إلى محلول بروتيني يتشكل مركب أزوتي ذو لون أصفر بسبب دخول
زمرة النيترو في الحلقة العطرية ، يتحول اللون إلى البرتقالي عند إضافة ماءات الأمونيوم المركزة وفقا
للمعادلات الآتية:











الأنزيمـات

1ـ تعريف الأنزيمات:
هي مواد بروتينية بسيطة أو مركبة تنتجها الخلايا الحية تلعب دور وسائط بيوكيميائية
( عوامل محفزة للتفاعلات الكيميائية )

بناء الأنزيمات :
تتكون الأنزيمات من إرتباط الأحماض الأمينية وعوامل مرافقة وتنقسم إلى قسمين :

أ ـ الأنزيمات البسيطة: تتكون من ارتباط الأحماض الأمينية فقط.

ب ـ الأنزيمات المركبة : تتكون من شقين
ـ شق بروتيني ( أحماض أمينية ).
ـ شق لا بروتيني يدعى بالعامل المرافق، إما أيون معدني أو مركب عضوي يدعى المرافق الأنزيمي.

العامل المرافق الأيّوني :
يكون العامل المرافق الأيّوني عادة كاتيونات معدنية مثل: +Ca2، CO2+ ، Mn2+ ، Mg2+
Zn2+،Fe2+ ، Fe3+

المرافقات الإنزيمية Coenzymes:
تلعب عادة دور نواقل للإلكترونات و الذرات أو المجموعات الفعّالة ......إلخ
من أهم المرافقات الإنزيمية التي تدخل في تركيب :

- إنزيمات الأكسدة و الإرجاع ، نذكر منها النيكوتينأميد أدينين ثنائي النيوكليوتيد (NAD+)،
النيكوتيناميد أدينين ثنائي النيوكليوتيد فوسفات NADP+، فلافين أدنين ثنائي النيوكليوتيد (FAD).

- إنزيمات النقل (ترانسفيراز) و نذكر منها الـ ATP و النيوكليوتيدات الشبيهة به و البيريدوكسال
و مرافق إنزيمي A.

2 ـ تسمية وتصنيف الأنزيمات:
تصنّف الإنزيمات حسب نوع التفاعل المحفّز و كذلك حسب المادة التي تؤثر عليها إلى ستة مجموعات:

2-1 إنزيمات الأكسدة و الإرجاع:
يتبع هذه المجموعة جميع الإنزيمات التي تقوم بحفز تفاعلات الأكسدة و الإرجاع و تنتمي إلى هذه
المجموعة الإنزيمات النازعة للهيدروجين و الإنزيمات المؤكسدة.

1.1.2 الإنزيمات النازعة للهيدروجين Déhydrogénase :
تتم الأكسدة بنزع ذرات الهيدروجين من المادة المتفاعلة بينما يتم الإرجاع بارتباط ذرات الهيدروجين
بالمستقبل و نذكر منها:

أ) الإنزيمات النازعة للهيدروجين التي تحتاج إلى NAD+ كمرافق إنزيمي : كمثال عنها الإيتانول
ديهيدروجيناز :




ب) الإنزيمات النازعة للهيدروجين التي تحتاج إلى NADP+ كمرافق إنزيمي: كمثال عنها الغلوكوز 6
فوسفات ديهيدروجيناز :








ج) الإنزيمات النازعة للهيدروجين التي تحتاج إلى FAD كمرافق إنزيمي : كمثال عنها السكسينيك
ديهيدروجيناز:








2.2 الإنزيمات الناقلة (Transférase) :
تتبع هذه المجموعة الإنزيمات التي تسرع من تفاعلات نقل المجاميع الذرية و بواقي الجزيئات من أحد
المركبات إلى مركب آخر وكأمثلة عنها :

1.2.2 إنزيمات الفوسفوترانسفيراز :
إنزيمات تقوم بإسراع تفاعل نقل مجموعة الفوسفات و لها أهمية كبرى حيث تقوم بتحويل مركبات
عضوية إلى الإسترات الفوسفاتية. الـATP في غالب الأحيان هو الجزيء المانح للمجاميع الفوسفاتية كما
يوضّحه المثال التالي :









الإنزيم المحفّز لهذا التفاعل هو (ATP،Dغلوكوز 6 فوسفوترانسفيراز).




2.2.2 إنزيمات الأمينوترانسفيراز (الناقلة لمجموعة الأمينو) :
تقوم هذه الإنزيمات بنقل مجموعة الأمينو (-NH2) من الأحماض الأمينية إلى الأحماض السيتونية
و كمثال عنها الإنزيمات التي تحتاج إلى البيريدوكسال كمرافق إنزيمي كما هو موضّح في المعادلة التالية:






3.2.2 إنزيمات الغليكوسيل ترانسفيراز :
تقوم هذه الإنزيمات بتحفيز تفاعلات التخليق الحيوي للأوليغوسكاريدات و السكريات المتعددة و كمثال
عنها التفاعل التالي :







4.2.2 إنزيمات أسيل ترانسفيراز :
تقوم هذه الإنزيمات بإسراع نقل الأسيلات إلى الأحماض الأمينية و الأمينات و الكحولات
و مركبات أخرى و كمثال عنها




3.2 إنزيمات التحلّل المائي (Hydrolase):
تحفّز تفاعلات التحليل المائي للمركبات العضوية و غالبا تكون هذه التفاعلات عكسية.
و تقسم إنزيمات هذه الطائفة تبعا لطبيعة المادة المتفاعلة التي تتحلّل مائيا و أهم هذه الأقسام:

1.3.2 الإنزيمات المحلّلة لليبيدات (الليباز) :
تحفّز التحليل المائي لليبيدات و كمثال التحليل المائي لثلاثي الغليسريدات :






2.3.2 الإنزيمات المحلّلة للبروتينات :
منها التي تحفّز التحليل المائي للروابط البيبتيدية إبتداءا من الطرف الذي يحتوي على مجموعة
كربوكسيل حرة و تسمّى كربوكسي بيبتيداز، و منها التي تحفّز التحليل المائي للروابط البيبتيدية إبتداءا من
الطرف الحاوي على مجموعة أمينو حرة و تسمّى بالأمينوبيبتيداز، و منها التي تحفّز التحلّل المائي للروابط
البيبتيدية الداخلية في جزيء البروتين و تدعى الأندوبيبتيداز كإنزيم الببسين و التريبسين و الكيموتريبسين.

3.3.2 إنزيمات التحليل المائي للسكريات:
و هي التي تحفّز التحليل المائي للروابط الغليكوسيدية في السكريات المركبة و المتعددة و منها إنزيمات
الأميلاز و الأنفرتاز (تحليل مائي للسكروز) و المالتاز و اللاكتاز ... الخ.

4.3.2الإنزيمات المحلّلة للإسترات الفوسفاتية (الفوسفاتاز) :
و هي التي تحفّز التحليل المائي للروابط الإسترية الفوسفاتية و مثال عن ذلك التحلّل المائي للغلوكوز 6
فوسفات :







4.2 الإنزيمات النازعة :
تقوم بحفز نزع مجاميع من المادة المتفاعلة و منها :
1.4.2 الإنزيمات النازعة لمجموعة الكربوكسيل (الديكربوكسيلاز) :
كمثال عن ذلك الأوكسالوأستيك ديكربوكسيلاز :










2.4.2 الإنزيمات النازعة لمجاميع الأمينو :
كمثال عنها نزع مجموعة الأمينو من حمض الاسبارتيك :











5.2 إنزيمات التماكب (الإيزوميراز) :
هي التي تحفّز التحوّلات داخل الجزيء نذكر منها:

1.5.2 الألدوزكيتوزإيزوميراز : الذي يحفّز تحوّل سكر الألدوز إلى سكر الكيتوز










2.5.2 الميوتاز:
يحفّز تحوّل مجموعة الفوسفات من وضعية إلى وضعية أخرى داخل نفس الجزيء








6.2 إنزيمات الربط (الليغاز):

تحفّز تفاعلات تكوين روابط من نوع C-C، C-N، C-O، C-S.














3ـ العوامل المؤثرة على النشاط الأنزيمي :
يتمثل دور الإنزيمات في تحفيز التفاعلات الكيميائية لذلك فان دراسة هذه الوظيفة تعتمد أساسا على القياسات
الكمية لسرعة التفاعلات المحفزة وتقدير معدلات التفاعل ويمكن الاستدلال على ميكانيكية عمل الإنزيم بدراسة
تأثير العوامل المختلفة و المتنوعة على معدل سرعة التفاعل .
لذا من الضروري أولا معرفة مراحل التفاعل الإنزيمي وسرعة التفاعل الإنزيمي.

أ) مراحل التفاعل الإنزيمي:
يمكن تلخيص مراحل التفاعل الإنزيمي في المخطط البياني التالي:

بالرجوع إلى المخطط البياني السابق وعند تقدير الناتج (P) بدلالة الزمن (t) نسجل المراحل التالية:

 المرحلة الأولى: Phase pré stationnaire
في الزمن صفر (ز0) لايوجد في الوسط سوى جزيئات الإنزيم والمادة المتفاعلة فان التفاعل يحدث بشكل غير
منتظم (non uniforme)
نسجل في هذه المرحلة الجد قصيرة أن سرعة التفاعل متزايدة وخلالها ترتبط جزيئات الإنزيم (E) بجزيئات
المادة المتفاعلة (S) لذا تركيز المعقد إنزيم- مادة متفاعلة [ES] يزداد.

 المرحلة الثانية: ( مرحلة الثبات ) Phase stationnaire
عندما ترتبط كل جزيئات الإنزيم بالمادة المتفاعلة ( أي تشبع الإنزيم بمادته المتفاعلة ) فان سرعة التفاعل
تصل إلى حدها الأقصى ( قيمة عظمى) و تبقى ثابتة مادام تركيز المادة المتفاعلة[S] كبير و تركيز المادة
الناتجة [P] قليل ويطلق عليها السرعة الابتدائية (Vitesse initiale)

 المرحلة الثالثة:
عندما يرتفع تركيز المادة الناتجة [P] فان التفاعل العكسي يبدأ بالمنافسة و بالتالي سرعة التفاعل تبدأ
بالتناقص.

 المرحلة الرابعة و الأخيرة:
في هذه المرحلة سرعة التحول العكسي تصبح مساوية لسرعة التفاعل الذي انطلق في البداية وبالتالي
التراكيز لا تتغير أي الوصول إلى حالة التوازن.
و مما سبق يتضح لنا أن سرعة التفاعل الابتدائية تكون ثابتة لفترة ما يتفاوت طولها تبعا لعوامل مختلفة،
ودراسة تأثير هذه العوامل المختلفة يكون على السرعة الابتدائية.


ب ) السرعة الابتدائية:
هي سرعة التفاعل الإنزيمي في مرحلة الثبات( Phase stationnaire ) حيث تكون نسبة تركيز المعقد
[ES] إلى تركيز الإنزيم الكلي [Et] وصلت إلى حدها الأقصى، في هذه المرحلة فان سرعة التفاعل ثابتة
ويطلق عليها السرعة الابتدائية) (Vitesse initiale وهي أكبر سرعة يمكن قياسها خلال مراحل التفاعل

من أهم العوامل التي تؤثر على السرعة الابتدائية لتفاعل معين تركيز الإنزيم – تركيز المادة المتفاعلة –
درجة الحرارة – و الـ PH

1.3 تأثير تركيز الإنزيم:
تتناسب سرعة التفاعل الإنزيمي طردا مع تركيز الإنزيم حيث يتضاعف نشاط الإنزيم بتضاعف التركيز
والمخطط البياني يوضح ذلك:


إن قياسات تركيز الناتج [P] بدلالة الزمن تختلف باختلاف تركيز الإنزيم المستعمل فعندما يكون تركيز
الإنزيم كبير (على سبيل المثال E3 ) فان السرعة الابتدائية تكون أكبر مما هي عليه في حالة كون تركيز
الإنزيم قليل (مثل E1 ).

2.3 تأثير تركيز المادة المتفاعلة:
عندما ندرس من جديد تطور التفاعل الإنزيمي لكن في هذه الحالة يتم تغيير تركيز المادة المتفاعلة نحصل
على النتائج المبينة في المخطط التالي:


إن قياسات تركيز الناتج [P] بدلالة الزمن تكون مختلفة بالنسبة لكل تركيز من تراكيز المادة المتفاعلة
المستعملة .
فعندما يكون تركيز المادة المتفاعلة كبير ( مثل S10 ) فان السرعة الابتدائية تكون كبيرة مقارنة بالسرعة
الابتدائية عندما يكون تركيز المادة المتفاعلة قليل ( مثل S1 ).

نستطيع قياس السرعات الابتدائية وذلك بحساب الفرق في تركيز المادة الناتجة خلال الزمن بالنسبة لكل تركيز
من تراكيز المادة المتفاعلة.

3.3 تأثير درجة الحرارة:
أ) درجة الحرارة المثلى :
دراسة تأثير درجة حرارة الوسط على التفاعل الإنزيمي الحادث يوضحها المخطط البياني الآتي:


المنحنى يوضح كميات المادة الناتجة المحولة بواسطة الإنزيم ( A ) بدلالة درجة الحرارة (Ө )
لوسط الحضن يتزايد النشاط الإنزيمي ليصل إلى حده الاعضمي في حدود الدرجة (45 م0 في هذا المثال) ثم يتناقص بعدها بشكل سريع. لكل إنزيم درجة حرارة يكون عندها النشاط أعظميا وتسمى بدرجة الحرارة المثلى.

ب) التنشيط و التخريب :

نحصل على المنحنى السابق نتيجة مجموع تأثيرين للحرارة على سرعة التفاعل الإنزيمي:

في حدود الدرجة 40م0 أو 45م0 تخرب البنية الثانوية للإنزيم وينخفض نشاطه بسرعة نحو الصفر، أما في
درجات الحرارة الأقل فان الحرارة تضيف طاقة تسهل التفاعل الإنزيمي ، أي أن هناك تأثيرين للحرارة
يعملان معا وهما زيادة السرعة الابتدائية للتفاعل إلى حد درجة معينة وتخريب ( تغيير الطبيعة البروتينية
للإنزيم) في درجات الحرارة المرتفعة مما يؤدي باستمرار إلى خفض تركيز الإنزيم الفعال
لتقدير تأثير درجة الحرارة على النشاط الإنزيمي نقارن بين نشاط الإنزيم في درجة الحرارة t ونشاطه في
درجة الحرارة(..0t +10C ) هذا الفرق في النشاط يطلق عليه Q10 وهو المقياس الذي يسمح بقياس تنشيط
الإنزيم بالحرارة.

4.3 تأثير الـ pH :
يؤثر الـ pH بطريقتين مختلفتين إما أن يغير البنية الثانوية للإنزيم أو يغير الشحنات الكهربائية للمجاميع
الوظيفية للأحماض الامينية بالموقع الفعال للإنزيم:

أ‌) تغيير بنية الإنزيم:
عند حفظ إنزيم في وسط حيث الـ pHغير مناسب سوف يتعرض إلى تغيير في بنيته الثانوية (Dénaturation) و المنحنى البياني يوضح ذلك:


يوضح المنحنى نشاط أنزيم تم حفظه لمدة 24 ساعة في درجة حرارة ثابتة (30م0) بدلالةpH وسط الحفظ.
ففي = pH 3 هذا الإنزيم تم حفظه في شروط مثلى ونشاطه أعظمي (100%) بينما في = pH 6
تعرض الإنزيم إلى تغيير جزئي وخلال 24 ساعة فان نشاط هذا الإنزيم لايمثل سوى نصف نشاطه لو حفظ
في = pH3 ، أما في = pH9 أوفي pH أقل من 3 فان الإنزيم تعرض إلى تغيير في طبيعته بشكل واضح.













ب) تغيير الشحنات الكهربائية:
الوسط الذي يجري فيه التفاعل الإنزيمي هو الذي يحدد الشحنة الكهربائية للمجاميع الوظيفية للأحماض
الامينية بالبروتين( الإنزيم) كما يبين المخطط البياني الآتي:


 عندما يكون pH الوسط جد حامضي فان أغلب الوظائف القابلة للتأين تكون في الصورة البروتونية أي COOH بالنسبة لمجموعة الكربوكسيل NH3+ بالنسبة لمجموعة الأمين
أي يحدث تشبع من حيث البروتونات و بالتالي تسود الحالة الكتيونية
 عندما يكون pHالوسط أكثر قاعدية فان الوظائف القابلة للتأين لنفس المجاميع تحرر البروتونات أي COO-بالنسبة لمجموعة الكربوكسيل وNH2 بالنسبة لمجموعة الأمين وتسود الحالة الانيونية
 عندpH قريب من التعادل فان أغلب هذه المجاميع الوظيفية القابلة للتأين تكون مشحونة أي الوظيفة الحمضية و الامينية متأينتين ( أيون ثنائي القطب أومتعادل الكهربية ) مما يسهل ارتباط الإنزيم- مادة متفاعلة ( ارتباط الكتروستاتيكي) ويطلق على الـpH في هذه الحالة الـpH الأمثل للتفاعل الإنزيمي.

جـ) الـpH الأمثل:
الإنزيمات الهاضمة للبروتينات لها pH أمثل يختلف حسب الوسط الذي تعمل فيه في لمعة الأنبوب الهضمي و المخطط البياني الآتي يوضح ذلك:


يكون نشاط إنزيم الببسين مثلا أعظميا في وسط جد حامضي في المعدة أين يتم إفرازه والعكس بالنسبة
للإنزيمات البنكرياسية مثل إنزيم الاميلاز والتربسين لها pHأمثل أكثر قاعدية فهي تعمل في الأمعاء حيث
الـpH قريب من8.

مثال1: الـpH الأمثل لإنزيم الفيوماراز

 إنزيم الفيوماراز من إنزيمات الميتوكندري يحفز التفاعل العكوس للفيومارات إلى مالات
 يتغيرpH المادة الأساسية للميتوكندري أين يحدث هذا النشاط الإنزيمي حسب الحالات الفسيولوجية
 يختلف pH الأمثل للإنزيم باختلاف مادة التفاعل فعندما تكون الفيومرات مادة التفاعل (6.20) بينما عندما تكون المالات هي مادة التفاعل (7.50)
يلعب pH هنا دور العامل المساعد للتفاعل

مثال2: الـpH الأمثل لإنزيم لاكتات ديهيدروجيناز

 يوجد إنزيم لاكتات ديهيدروجيناز بالسيتوبلازم ، يحفز التفاعل العكوس لتحول البيروفات إلى لاكتات
 يتغير pH السيتوبلازم حسب الحالة الفسيولوجية
 يختلف الـpH الأمثل للإنزيم حسب مادة التفاعل فهو( 7.20) عندما تكون مادة التفاعل البيروفات
و (10) بالنسبة للتفاعل العكسي أي مادة التفاعل اللاكتات








4 ـ الحركية الأنزيمية :

أ ـ آلية التفاعل الأنزيمي: تتميز التفاعلات الأنزيمية بظاهرة تشبع الأنزيم بمادته المتفاعلة.
لتكن لدينا المادة S ( المادة المتفاعلة ) بكمية زائدة . والأنزيم E . والمادة الناتجة P فإن معادلة التفاعل
الأنزيمي تكتب على الشكل التالي :





عند تمثيل على مخطط بياني كمية المتفاعلات وكمية النواتج بدلالة الزمن نتحصل على المنحنى التالي :



ب ـ معادلة ميكاليس منتن : من المعادلة السابقة وبتطبيق قانون فعل الكتلة يمكن كتابة ما يلي :

V1 = K1[ E][S]
V2 = K2 [ES]
V3 = K 3 [ES]
إن سرعة ظهور النواتج = سرعة إختفاء المتفاعلات.
- dS/dt = dP/ dt ……….1
* إن سرعة اختفاء المادة لمتفاعلة Sهي الفرق بين سرعتي التفاعل V1 و V2

- dS/ dt = V1 - V2 …………2
بتطبيق قانون فعل الكتلة
V1=K1[E][S] …………3
V2=K2[E][S] ………….4
* سرعة ظهور الناتج P
V3= dP/dt=K3[ES] ………..5
من المعادلات 1 و 2 و3 يمكن كتابة مايلي
V1_ V2 = V3
و منه و بالتعويض نحصل على مايلي :
K1[E][S]-K2[ES]=k3[ES]
K1[E][S]=K2[ES]+K3[ES]
K1[E][S]=[ES](K2+K3)
[E][S]/[ES]=(K3+K2)/K1 = kM

حيث kM هو ثابت التفاعل لمكياليس

معاداة مكياليس و منتن: Michaelis-Menten
عندما يكون تركيز المادة المتفاعلة [S] اكبر بكثير من تركيز الإنزيم [E] إلى حد انه يمكن اعتبار كمية
المادة المتفاعلة S التي ترتبط في المعقدES مهملة بالنسبة للتركيز [S] الكتلية.
إذا كان [Et] التركيز الكلي للأنزيم.












5. تقدير النشاط الإنزيمي:
لتقدير النشاط الإنزيمي ينبغي معرفة ما يلي :
* المواد الداخلة في التفاعل؛
* الشروط المثلى للتفاعل من PH و درجة الحرارة؛
* طريقة للمعايرة تسمح بتحديد خلال الزمن اختفاء المادة المتفاعلة أو ظهور المادة الناتجة من التفاعل.

1.5 تقدير نشاط الإنزيم بتقدير المادة الناتجة عن التفاعل :
نأخذ كمثال تقدير نشاط الفوسفاتاز القاعدي.
يحفّز إنزيم الفوسفاتاز القاعدي التحليل المائي للروابط الفوسفاتية كما هو مبين في التفاعل التالي:








يستطيع الفوسفاتاز القاعدي خارج العضوية أن يحفز التفاعل التالي :





إن لون البارانيتروفينول المتكون أصفر في الوسط القاعدي و يتناسب طردا مع تركيزه لذا يمكن تقدير
تركيزه بطريقة القياس اللوني. و بالتالي يقدر نشاط الفوسفاتاز القاعدي بالميلي مول من البارانيتروفينول
المتكون بواسطة لتر من مصل الدم لمدة ساعة في الدرجة 37°م.

2.5 تقدير نشاط الإنزيم بتقدير اختفاء المادة المتفاعلة :
و كمثال عن ذلك تقدير نشاط الأميلاز :
يحفّز إنزيم الأميلاز التحليل المائي للروابط الغليكوسيدية للسكريات المتعددة و المركبة فهذا الإنزيم يحفز
تحليل النشاء مائيا فينتج في البداية الدكسترينات ثم المالتوز و الغلوكوز و التفاعل التالي يمثل تحلل الأميلوز
مائيا :
يمكن تقدير نشاط إنزيم الأميلاز بتقدير كمية النشاء المتحللة. يقدر نشاط الأميلاز بوحدة Wohlgemeuth
وهي عدد مليغرامات النشاء المتحللة بواسطة أكبر تخفيف لواحد ملل من مصل الدم في مدة نصف ساعة
و في درجة حرارة 37°م.