الإنزيمات: تعريفها، وظائفها، تأثيراتها الصحية

1. تعريف الإنزيمات

هي بروتينات، وأحيانًا أحماض نووية ريبية، تُحفّز التفاعلات الكيميائية داخل الكائنات الحية. مثل أي محفّز، تزيد من سرعة التفاعلات دون أن تُستهلك أو تتغير. وتتميز عن المحفزات الأخرى بفعاليتها العالية وخصوصيتها المميزة. تلعب دورًا أساسيًا في العديد من العمليات البيولوجية، مثل الهضم، ووظائف الكبد، ويؤدي الخلل في مستوياتها إلى مشكلات صحية.

1.1 دور الإنزيمات في التشخيص الطبي

تسهم الإنزيمات الموجودة في الدم في الكشف عن حالات الإصابة والأمراض، حيث تساعد مقدمي الرعاية الصحية في فحص وجود مشاكل صحية معينة. يوجد أكثر من 4000 إنزيم معروف في جسم الإنسان، وغالبًا ما يُطلق عليها "المحفزات البيولوجية" لأنها تتكون من مواد بيولوجية تعمل على زيادة سرعة التفاعلات دون أن تُستهلك.

2. آلية عمل الإنزيمات

يمتلك الإنزيم منطقة نشطة تُعرف بـ "الموقع النشط"، حيث ترتبط بها الركائز. يعمل الموقع النشط بطريقة تكميلية مع الركيزة مثل آلية القفل والمفتاح، حيث يتناسب الموقع النشط مع شكل الركيزة بشكل متكامل.

1.2 تنشيط الإنزيمات

بعض الإنزيمات تحتاج إلى تفعيل قبل بدء عملها، مثل إنزيم البيبسين الذي يُنشط عند دخوله المعدة.

2.2 تأثير العوامل البيئية على الإنزيمات

تؤثر درجة الحرارة على معدل التفاعل الإنزيمي، حيث تزداد سرعة التفاعل بارتفاع درجة الحرارة حتى تصل إلى نقطة تؤدي إلى تغيير طبيعة الإنزيم. كما تتأثر التفاعلات الإنزيمية بتغيرات تركيز الأس الهيدروجيني وتركيز الركائز والإنزيمات.

3.2 مصادر الإنزيمات

تنتج أجسامنا الإنزيمات بشكل طبيعي، كما توجد في بعض المنتجات المصنعة والأطعمة.

3. تصنيف الإنزيمات

يتم تصنيف الإنزيمات بناءً على نوع التفاعل الذي تحفزه. هناك ست فئات رئيسية تشمل:

1. أوكسيدوروكتازات: تعمل على نقل الإلكترونات.
2. التحويلات: تنقل مجموعة كيميائية من مادة إلى أخرى.
3. هيدروليسات: تحلل الركائز بامتصاص جزيء ماء.
4. لياز: تشكل روابط مزدوجة عن طريق إضافة أو إزالة مجموعة كيميائية.
5. أيزوميراز: تنقل مجموعة داخل الجزيء لتشكيل أيزومر.
6. ليجاز أو سينثيتاز: تربط الروابط الكيميائية بانهيار رابطة بيروفوسفات.

4. دور الإنزيمات في الجسم

1.4 الإنزيمات الهاضمة

تلعب الإنزيمات الهاضمة دورًا مهمًا في تحويل الطعام إلى مغذيات، حيث تعمل على تكسير الجزيئات الكبيرة إلى مكونات أصغر يمكن أن يمتصها الجسم.

2.4 تنقية الدم وإزالة السموم

تلعب بعض الإنزيمات دورًا حيويًا في تنقية الدم والتخلص من المواد السامة في الجسم.

5. كيفية تصنيع الإنزيمات

تُنتج من قبل الكائنات الحية، حيث يتم تصنيع الإنزيمات الهاضمة بواسطة الكبد والبنكرياس، ويتم الحصول عليها أيضًا من خلال الطعام. وتُنتج خلايا الجسم أنواعًا أخرى منها حسب احتياجاتها المختلفة.

6. أنواع الإنزيمات المختلفة

1.6 الإنزيمات الهاضمة

تحول الإنزيمات الهاضمة الطعام إلى مواد غذائية يمكن للخلايا امتصاصها. مثلًا، تحوّل الأميليزات النشويات إلى مالتوز، ويحلل البروتياز البروتينات إلى أحماض أمينية.

2.6 إنزيمات القلب

تعد إنزيمات القلب ضرورية لوظائف القلب، مثل التروبونين الذي يُنظم تقلص عضلة القلب، و الكرياتينين كيناز الذي يوفر الطاقة لعمل القلب.

3.6 إنزيمات الكبد

تساهم إنزيمات الكبد في العديد من الوظائف مثل الهضم، والتخثر، وإزالة السموم. وتشمل إنزيمات الكبد أنواعًا عديدة منها الترانساميناز و الفوسفاتيز القلوي.

7. مضار نقص أو غياب الإنزيمات

قد يؤدي نقص أو غياب بعض الإنزيمات إلى اختلال في وظائف الجسم، مما يسبب مشاكل صحية تُعرف باضطرابات الإنزيمات.

8. معايير معدلات الإنزيمات في الدم

تشير الاضطرابات في معدلات الإنزيمات في الجسم إلى احتمالية وجود أمراض. مثلًا، تتراوح القيم الطبيعية لإنزيمات CPK بين 10 و200 وحدة دولية/لتر، وتعد قيمة CPK-MB، الخاصة بتلف عضلة القلب، مرتفعة إذا تجاوزت المعدل الطبيعي الذي يتراوح بين 0.3 و6 وحدة دولية/لتر.

الخلاصة تؤدي الإنزيمات دورًا أساسيًا في الحياة البيولوجية للكائنات الحية، حيث تتحكم في العمليات الكيميائية الحيوية وتساهم في صحة الجسم عبر تنظيم العديد من الوظائف.

9. تأثير مستويات الإنزيمات في الدم

1.9 زيادة مستويات الإنزيمات القلبية

تشير زيادة إنزيمات القلب في الدم إلى تلف في عضلة القلب، كما يحدث في حالات مثل النوبات القلبية. على سبيل المثال، يُعد ارتفاع مستويات إنزيم التروبونين علامة على احتمال وجود نوبة قلبية ويتطلب معالجة فورية.

2.9 زيادة مستويات الإنزيمات الكبدية

قد تعكس زيادة مستويات إنزيمات الكبد، مثل الترانساميناز (ALAT وASAT)، وجود تلف في خلايا الكبد، والذي قد يحدث نتيجة التهاب الكبد الفيروسي، إدمان الكحول، أو التسمم ببعض العقاقير.

3.9 زيادة مستويات الإنزيمات البنكرياسية

تُشير زيادة إنزيم الليباز إلى احتمال وجود تلف في البنكرياس أو الأمعاء. كذلك، قد تؤدي الزيادة المشتركة في الإنزيمات الهضمية مثل الأميليز و الليباز إلى الكشف عن مشاكل صحية في الغدد اللعابية أو البنكرياس.

4.9 مستويات الإنزيمات الطبيعية واختلافاتها

من الطبيعي أن تتراوح مستويات الإنزيمات عند الأفراد الأصحاء ضمن نطاقات معينة، والتي تعتمد على الجنس والعمر. بعض الناس لديهم مستويات أعلى أو أقل من المعدلات الطبيعية دون أن تكون دلالة على وجود مرض.

10. أسباب انخفاض مستويات الإنزيمات

انخفاض مستويات الإنزيمات الكبدية قد يكون مؤشرًا على ضعف وظائف الكبد، كما في حالات تليف الكبد المتقدم. هذا النقص قد يؤدي إلى اضطرابات تخثر الدم.

11. آلية عمل الإنزيمات

تساعد في تخفيض طاقة التنشيط اللازمة للتفاعل الكيميائي، مما يُمكّن التفاعل من الحدوث بشكل أسرع وفعال داخل الخلايا. تعمل عبر الارتباط بركيزة معينة لتشكيل مركب وسطي يتفكك بعد ذلك ليُنتج النواتج المستهدفة دون أن يتغير الإنزيم.

1.11 العوامل المؤثرة على نشاط الإنزيم

• تركيز الركيزة: يزداد نشاط الإنزيم بزيادة تركيز الركيزة حتى يصل إلى أقصى حد عندما تكون جميع المواقع النشطة مشبعة.
• درجة الحرارة: تزداد سرعة التفاعل مع ارتفاع الحرارة حتى تصل إلى درجة معينة تؤدي إلى تغيير طبيعة الإنزيم.
• الأس الهيدروجيني (pH): لكل إنزيم نطاق pH أمثل يحقق فيه نشاطه الأقصى.

12. أنواع تثبيط الإنزيمات

1.12 التثبيط التنافسي

يحدث التثبيط التنافسي عندما ترتبط جزيئات شبيهة بجزيئات الركيزة بالموقع النشط، مما يمنع الركيزة الأصلية من التفاعل. مثال على ذلك، البنسلين، الذي يثبط نشاط إنزيمات بكتيرية تستخدم لبناء جدران الخلايا.

2.12 التثبيط غير التنافسي

يتم هذا النوع من التثبيط عندما يرتبط المثبط بالإنزيم في موقع غير الموقع النشط، مما يُغيّر شكل الموقع النشط ويمنعه من الارتباط بالركيزة.

13. أدوار الإنزيمات في الجسم

1.13 الهضم

توجد الإنزيمات في الفم والبنكرياس والأمعاء والمعدة، وتعمل على تكسير البروتينات، الكربوهيدرات، والدهون إلى مكونات أصغر تسهل امتصاصها واستخدامها للنمو وإصلاح الخلايا.

2.13 دور الإنزيمات في عمليات الأيض

تحفز عمليات الأيض التي تشمل تحويل الطاقة الكيميائية، وبناء الجزيئات الخلوية من وحدات أصغر.

14. تطبيقات الإنزيمات في الصناعة والطب

14.1 التطبيقات الصناعية

تُستخدم الإنزيمات في العديد من الصناعات مثل إنتاج الخبز والألبان، حيث تسهم في تخمير الخبز وتخمير الجبن.

14.2 التطبيقات الطبية

تلعب الإنزيمات دورًا مهمًا في التطبيقات الطبية، مثل قتل الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض، تعزيز التئام الجروح، وتشخيص أمراض معينة.

15ـ وظائف الإنزيمات الإضافية في الجسم

تلعب الإنزيمات دورًا مهمًا في عمليات متعددة في الجسم، منها:

• عملية التنفس: تساعد الإنزيمات في تحويل الجلوكوز والأكسجين إلى طاقة.
• بناء العضلات: تشارك الإنزيمات في تصنيع البروتينات الضرورية لبناء العضلات وإصلاحها.
• وظيفة العصب: تسهم الإنزيمات في تنظيم الناقلات العصبية، مما يساعد في الحفاظ على نشاط الجهاز العصبي.
• التخلص من السموم: تعمل الإنزيمات الكبدية على تفكيك المواد السامة وإخراجها من الجسم.

16 ـ أجزاء الإنزيمات وآلية عملها

كل إنزيم يتكون من:

• الموقع النشط: هو الجزء من الإنزيم الذي يتفاعل مع الركيزة. يتميز هذا الموقع بشكل فريد يتلاءم فقط مع الركيزة المناسبة، حيث يجب أن تكون الركيزة (المادة التي يعمل عليها الإنزيم) متوافقة من حيث الشكل كي يحدث التفاعل.

17 ـ تأثير درجة الحرارة ودرجة الحموضة على نشاط الإنزيمات

لكل إنزيم ظروف مثالية ليعمل بكفاءة، تشمل درجة الحرارة ودرجة الحموضة (pH):

• درجة الحموضة (pH):
  • الإنزيمات حساسة للتغيرات في الحموضة والقلوية. على سبيل المثال، يعمل إنزيم البيبسين، الموجود في المعدة، بكفاءة في بيئة حمضية. إذا قلّت حموضة المعدة، يقل نشاط البيبسين في تكسير البروتينات.
• درجة الحرارة:
  • تعمل الإنزيمات بكفاءة في درجة حرارة الجسم الطبيعية (حوالي 37 درجة مئوية). عند ارتفاع درجة الحرارة إلى مستويات مرتفعة جدًا، يتغير شكل الإنزيم ويتوقف عن العمل، وهذا قد يفسر كيف تؤثر الحمى العالية على وظائف الجسم.

18 ـ تأثير الأدوية على مستويات الإنزيمات

يمكن لبعض الأدوية أن تؤثر على نشاط الإنزيمات ومستوياتها:

• المضادات الحيوية: تقتل بعض البكتيريا الضرورية لعمل إنزيمات معينة، مثل تلك التي تساهم في الهضم، مما قد يسبب أعراضًا جانبية كالإسهال.
• أدوية الستاتينات (المستخدمة لخفض الكوليسترول): يمكن أن ترفع مستويات إنزيمات الكبد وإنزيمات العضلات، مما يزيد من خطر تلف الكبد أو العضلات.

الخلاصة: 

الإنزيمات ضرورية لعمليات حيوية متعددة في الجسم، وتعتمد فعاليتها على ظروف بيئية معينة مثل درجة الحرارة والحموضة. علاوة على ذلك، قد تؤدي بعض الأدوية إلى تغير مستويات أو نشاط الإنزيمات، مما يؤثر في الصحة العامة

تلعب الإنزيمات دورًا حيويًا في الجسم بدءًا من الهضم وحتى التمثيل الغذائي، وتؤثر مستوياتها في الدم على التشخيص الطبي لبعض الأمراض. كما تساهم في مجالات عديدة تتراوح بين التطبيقات الصناعية والطبية، مما يجعلها مكونات أساسية في العديد من العمليات الحيوية.