Transcript lab_8-enzymes.pptx

‫اإلنزيمـــــــات‬
‫‪Enzymes‬‬
‫ماهي اإلنزيمات ؟‬
‫هي نوع من أنوع البروتينات‪ ،‬ويعتمد عملها على تسريع التفاعالت الكيميائية الحيوية ‪ ،‬داخل الخلية وتنظيمها بدقة‬‫بحسب حاجة الخاليا‪.‬‬
‫‪-‬الوظيفة األساسية التي تقوم بها الخاليا الحية في الكائن الحي هي إنشاء مركبات معقدة من مواد بسيطة والعكس أي تفكيك‬
‫تلك المركبات المعقدة إلى مواد أبسط ‪ ،‬إن هذه القدرة التي تتمتع بها الخاليا على تكوين مواد عضوية معقدة من مواد أخرى‬
‫أبسط تركيبا ً أو العكس تحتاج لعدد كبير من التفاعالت الكيميائية المختلفة‪ ،‬وتخضع هذه التفاعالت آلليات تتحكم في سرعتها‬
‫واتجاهها عن طريق جزيئات متخصصة تسمى اإلنزيمات‪.‬‬
‫فاإلنزيمات عوامل مساعدة عضوية حيوية تصنع داخل الخلية ‪ ،‬تقوم بعملها من خالل تحفيز التفاعالت داخل الخلية‬
‫بطريقة تخصصية‪ ،‬أي أن كل إنزيم يقوم بتنشيط تفاعل محدد أو أكثر من خالل العمل على مادة‬
‫معينة تسمى المادة األساس‪ substrate‬أو مجموعة مواد متشابهة كيميائيا ً دون غيرها‪.‬‬
‫درجة التخصص لإلنزيم تتفاوت من إنزيم آلخر‪.‬‬‫‪ -‬مالحظة‪ :‬عملية التنشيط التي يقوم بها اإلنزيم تعني أن اإلنزيم ال يتفاعل بنفسه وال يتأثر بناتج التفاعل‪.‬‬
‫ترتبط المادة األساس بموقع معين على سطح اإلنزيم يسمى بالموقع النشط مكونا ً ما يسمى بالمعقد اإلنزيمي ‪ES‬‬
‫المادة األساس‬
‫)‪(S‬‬
‫الموقع النشط‬
‫)‪ (E‬اإلنزيم‬
‫)‪)ES‬معقد إنزيمي‬
‫النواتج‪ +‬اإلنزيم‬
‫المادة األساس ‪ +‬اإلنزيم‬
‫النواتج‬
‫المتفاعالت‬
‫مركب وسيط‬
‫درجة التخصص لإلنزيم تتفاوت من إنزيم آلخر‪.‬‬
‫تتركب اإلنزيمات في تكوينها من بروتينات بغض النظر عن اسمها ويمكن تقسيمها من حيث‬
‫التركيب إلى نوعين ‪:‬‬
‫اإلنزيمات البسيطة‬
‫‪Simple Enzymes‬‬
‫وهي كأي بروتينات بسيطة عبارة عن سلسلة‬
‫من األحماض األمينية المتتالية‪.‬‬
‫اإلنزيمات المرتبطة‬
‫‪Conjugated Enzymes‬‬
‫وهي التي تتكون من شقين‪:‬‬
‫أحدهما بروتيني واآلخر غير بروتيني ‪ .‬علما ً بأن المجموعات‬
‫غير البروتينية هي جزء من الموقع النشط في اإلنزيم‪ ،‬وتسمى‬
‫في هذه الحالة باسم " المرافق اإلنزيمي‪ co-enzyme‬أو‬
‫العامل المعاون‪. co-factor‬‬
‫وهذه األجزاء غير البروتينية ضرورية لنشاط هذه اإلنزيمات‪.‬‬
‫العوامل المؤثرة في نشاط اإلنزيمات ‪:‬‬
‫‪ -1‬تركيز اإلنزيم‪.‬‬
‫‪ -2‬تركيز المادة األساس ‪ substrate‬في التفاعل التي يعمل عليها ذلك اإلنزيم‪.‬‬
‫‪ -3‬درجة الحرارة التي يحدث فيها التفاعل‪.‬‬
‫‪ -4‬درجة األس الهيدروجيني للوسط (قيمة ‪(pH‬‬
‫‪ -5‬وجود مواد مثبطة ‪ inhibitor‬تعيق عمل اإلنزيم أو تقلل نشاطه الحيوي‪.‬‬
‫مبدأ دراسة نشاط اإلنزيمات بطريقة عملية ‪:‬‬
‫اإلنزيم ال يدخل في التفاعل‪ ،‬ولهذا فإن دراسة نشاطه عمليا ً تتم من خالل قياس وتتبع المواد المتفاعلة ومدى نقصها أو‬
‫اختفائها‪ ،‬وكذلك باختبار ظهور نواتج التفاعل أو زيادتها‪ .‬فمن الواضح أن إختفاء المواد المتفاعلة أو نقصها‪ ،‬وظهور نواتج‬
‫التفاعل أو تزايدها يدل على أن اإلنزيم نشط في تحفيزه للتفاعل في الظروف المناسبة للتفاعل ‪.‬‬
‫تركيز المواد المتفاعلة‬
‫تركيز المواد الناتجة‬
‫التفاعالت اإلنزيمية تتضمن تكوين وسيط هو مركب ‪E-S‬‬
‫‪E+ P‬‬
‫‪ES‬‬
‫‪E+S‬‬
‫الناتــــج ‪ +‬اإلنزيم‬
‫مركب وسيط‬
‫المادة األساس‪ +‬اإلنزيم‬
‫ركيزة= المادة االساس‪.‬‬
‫كيف يمكن تفسير خصوصية اإلنزيم للمادة األساس‬
‫أ‪ -‬فرضية القفل و المفتاح ‪ :‬تفترض أن اإلختالفات في الشكل ثالثي األبعاد لسطح الموقع النشط أساسي‬
‫لخصوصية اإلنزيم أي أنه يوجد نوع معين من مادة التفاعل تستطيع تحقق التطابق مع نوع معين من اإلنزيمات‪.‬‬
‫ب‪-‬فرضية التالؤم المستحث (المحرض)‪:‬‬
‫السالسل الببتيدية في موقع االرتباط تستطيع أن تغير مواقعها لتالئم ارتباط بعض الركائز‪ ،‬كما أن هذه السالسل‬
‫الببتيدية تأخذ في شكلها الجديد وضعية تسهل عملها التحفيزي مما يؤدي إلى إنجاز التفاعل الكيميائي المطلوب‪.‬‬
‫فرضية القفل و المفتاح‬
‫ في هذه التجربة سوف يتم تحضير مستخلص خام من إنزيم البولي فينول أكسيديز‪ ،‬من البطاطس‪.‬‬‫‪ -‬يحتوي هذا اإلنزيم على النحاس في الموقع النشط و األس الهيدروجيني األمثل لنشاطه هو ‪6.7‬‬
‫‪ -‬هذا اإلنزيم يحفز تفاعل عملية األكسدة لثاني و ثالثي هيدروكسي فينول الى كينون ‪. quinon‬‬
‫‪Polyphenol oxidase‬‬
‫بولي فينول أكسيديز‬
‫كينون‬
‫لون بني‬
‫ثنائي هيدروكسي فينول‬
‫االختبارات الوصفية للكشف عن نشاط بعض اإلنزيمات ‪Qualitative tests of Enzyme activity‬‬
‫‪ -1‬اختبار النشاط اإلنزيمي للبولي فينول أكسيديز‪.‬‬
‫‪ -2‬إختبار الطبيعة الكيميائية إلنزيم بولي فينول أكسيديز‪.‬‬
‫‪ -3‬إختبار خصوصية مادة التفاعل (المادة األساس) إلنزيم بولي فينول أكسيديز‪.‬‬
‫‪ -4‬إختبار تأثير درجة الحرارة على النشاط إنزيم بولي فينول أكسيديز‪.‬‬
‫‪ -5‬الكشف عن الطبيعة الكيميائية لإلنزيمات (لإلنزيمات عامة)‪.‬‬
‫‪ -1‬اختبار النشاط اإلنزيمي للبولي فينول أكسيديز‪:‬‬
‫النظرية العلمية لالختبار‪:‬‬
‫دراسة نشاط االنزيم عمليا ً تتم من خالل قياس وتتبع نقص أو اختفاء المواد المتفاعلة‪ ،‬أو باختبار ظهور و‬
‫زيادة نواتج التفاعل‪ .‬تفاعل األكسدة و اإلختزال يصاحبه تغير في اللون‪ ،‬تفاعل إنزيم البولي فينول أكسيديز‬
‫نصادفه كثيرا ً في الطبيعة و هو المسؤول عن اللون البني الذي يظهر على البطاطا و بعض الفواكه بعد‬
‫تقشيرها و ذلك لتكون المادة الناتجة من األكسدة و هي ‪.quinon‬‬
‫سنتابع في هذه التجربة تطور التفاعل اإلنزيمي بطريقة بسيطة و هي التغير في اللون‪.‬‬
‫•‬
‫و كثافة اللون تتناسب طرديا ً مع نشاط اإلنزيم‪ ( ،‬كلما كان االنزيم نشيطا ‪ >--‬زادت كثافة اللون)‪.‬‬
‫أ‬
‫ب‬
‫ج‬
‫‪ -2‬إختبار الطبيعة الكيميائية إلنزيم بولي فينول أكسيديز‪:‬‬
‫المبدأ العلمي‪:‬‬
‫اإلنزيمات هي من أنواع البروتينات‪ ،‬فعند اضافة ثالثي كلورو حمض الخليك ‪( TCA‬يستخدم عادة في المعامل) الى انزيم‬
‫البولي فينول أكسيديز ‪ ،‬فأنه يعمل على مسخ وتحطيم االنزيم فيفقد قدرته على أكسدة ثنائي هيدروكسي فينول‪.‬‬
‫أيضا ‪ phenyl thiourea‬مادة لها ميل كيميائي قوي تجاه عنصر النحاس فبإمكانه االرتباط به حتى و لو كان‬‫مرتبطا‪.‬‬
‫االنبوبة‬
‫المادة المضافة‬
‫‪A‬‬
‫مقياس‬
‫‪B‬‬
‫ثالثي كلور حمض الخليك‬
‫‪C‬‬
‫‪Phenyl thiourea‬‬
‫‪C‬‬
‫كثافة اللون ‪++ + -‬‬
‫‪+++‬‬
‫‪B‬‬
‫‪A‬‬
‫‪ -3‬إختبار خصوصية مادة التفاعل إلنزيم بولي فينول أكسيديز‪:‬‬
‫النظرية العلمية لالختبار‪:‬‬
‫تقوم االنزيمات بتحفيز التفاعالت بطريقة تخصصية‪ ،‬أي أن كل إنزيم يقوم بتنشيط تفاعل محدد أو أكثر من خالل العمل‬
‫على مادة معينة تسمى المادة األساس أو مجموعة مواد متشابهة كيميائيا ً دون غيرها‪.‬‬
‫يعمل انزيم بولي فينول أكسيديز على تحفيز أكسدة مجموعة من المواد لها تركيب كيميائي متقارب و هو احتوائها جميعا‬
‫على أكثر من مجموعة هيدروكسيل(‪ ، )OH‬مثل الكاتيول و الهيدروكينون‪.‬‬
‫‪ -4‬إختبار تأثير درجة الحرارة على النشاط إنزيم بولي فينول أكسيديز‪:‬‬
‫النظرية العلمية لالختبار‪:‬‬
‫لكل انزيم درجة حرارة مثلى لنشاطه‪ ،‬عند هذه الدرجة يكون االنزيم في أعلى درجات نشاطه مما يزيد من سرعة‬
‫التفاعل‪ .‬عند درجات حرارة أعلى أو أقل من درجة الحرارة المثلى‪ ،‬يقل نشاط االنزيم و تقل تبعا ً لذلك سرعة التفاعل الى‬
‫أن ينعدم نشاط االنزيم عند درجات الحرارة العالية جدا ً أو المنخفضة جدا ً (صفر درجة مئوية «في الثلج»)‪.‬‬
‫‪ -‬درجة الحرارة المثالية لنشاط انزيم البولي فينول أكسيديز هي ‪.37 °C‬‬
‫‪37°C‬‬
‫‪ -5‬الكشف عن الطبيعة الكيميائية لإلنزيمات‪:‬‬
‫المبدأ العلمي‪:‬‬
‫من المعلوم سابقا ً أن اإلنزيمات هي من أنواع البروتينات‪ ،‬و في دراستنا للبروتينات تعرفنا على الكاشف العام‬
‫لها و هو اختبار بيوريت‪ ،‬و المبدأ أن نجري التجربة المذكورة على محاليل إنزيمات‪ ،‬فإن ظهرت نتيجة‬
‫إيجابية نكون قد تحققنا من أن اإلنزيم عبارة عن بروتين في طبيعته الكيميائية‪.‬‬