كان لدى المستكشفين الأوروبيين المعرفة والمهارات والمعدات الكافية ، ولكن لماذا لم يصلوا إلى العالم الجديد حتى نهاية القرن الخامس عشر؟ ستندهش عندما تعلم أن الإجابة على هذا السؤال مرتبطة بالجزيئات البيولوجية الصغيرة التي تسمى الإنزيمات ، والتي تعمل كمحفزات.
ما هو المحفز؟ إنها مادة تمكن التفاعل من الحدوث بشكل أسرع ، باستخدام طاقة أقل. إذا رسمت رسما بيانيا للطاقة اللازمة لتفاعل بيولوجي غير محلل ، فسيبدو مثل هذا. يمثل هذا الارتفاع طاقة التنشيط ، وهي الحد الأدنى من الطاقة اللازمة لاستمرار التفاعل. توفر الإنزيمات ، التي تعمل كمحفز ، مسار تفاعل بديل ، مع طاقة تنشيط أقل.
إذن ، كيف تعمل الإنزيمات بالفعل؟ معظم الإنزيمات عبارة عن بروتينات. يسمى جزء هيكلها الذي يتفاعل مع الجزيئات التي تحفزها بالموقع النشط ، والذي له تقارب مع ركائز معينة فقط ولن يرتبط بالآخرين. عندما تدخل الركائز الصحيحة إلى الموقع النشط ، يغير الإنزيم شكله لتحقيق تكوين تقارب أعلى. تسهل هذه الحالة الانتقالية التفاعل وتحول المواد المتفاعلة إلى نواتج. ومع ذلك ، فإن الإنزيم له تقارب أقل مع المنتجات ، لذا فهو يطلقها ويعود إلى شكله الأصلي ، ويكون جاهزا لتكرار نفس العملية. هذا مثال على إنزيم تقويضي لأنه أخذ ركيزة واحدة وكسرها لتشكيل منتجات متعددة. على العكس من ذلك ، هو الإنزيم المنشط ، الذي يأخذ ركيزتين ويربطهما معا لصنع منتج أكبر.
هناك العديد من الطرق الأخرى التي تعمل بها الإنزيمات. على سبيل المثال ، يحول هذا الإنزيم ركيزة واحدة إلى شكل جديد. في حين أن هذا ، ينقل جزءا من ركيزة إلى أخرى. لا تستطيع بعض الإنزيمات تحفيز التفاعلات من تلقاء نفسها وتتطلب عوامل مساعدة أو إنزيمات مساعدة من أجل تحفيز تفاعلها.
لذا ، قد تتساءل ، كيف يرتبط كل هذا برحلات القرن الخامس عشر؟ في ذلك الوقت ، لم يكن بإمكان البحارة الوصول إلى المنتجات الطازجة التي تحتوي على فيتامين سي ، وهو إنزيم أساسي لتخليق الكولاجين. وبسبب ذلك ، أصيب البحارة بمرض الاسقربوط ، وهو مرض نقص فيتامين سي ، والذي غالبا ما يكون قاتلا. لقد حلوا هذه المشكلة عن طريق تخليل الفواكه والخضروات الغنية بفيتامين سي. قلل التخليل من درجة الحموضة في الطعام ، مما منع نشاط الإنزيمات الميكروبية المسؤولة عن تعفنها. لذلك ، لعب تدمير الإنزيمات الميكروبية وإنقاذ الإنزيم المساعد الأساسي دورا رئيسيا في نجاح الرحلات الاستكشافية الطويلة.
في هذا المختبر ، يمكنك تحديد كيفية تأثير الظروف المختلفة على وظيفة الإنزيم ، من خلال تقييم معدل التفاعل ، وكمية المنتج المصنوع ، لكل وحدة زمنية. ستقيس أولا معدل تفاعل خط الأساس عند درجة حرارة الغرفة القياسية ودرجة الحموضة المحايدة. سيزداد المعدل في البداية حتى تشبع جميع جزيئات الإنزيم تماما بالركيزة. وبعد ذلك ، سيصل التحفيز إلى مستوى ثابت حيث أن الإنزيمات مشغولة بمواصلة دورة الركيزة الملزمة والتحفيز والإفراج. بمجرد تحديد معدل تفاعل خط الأساس ، يمكن استخدامه كنقطة مرجعية لظروف أخرى. الإنزيم الذي ستعمل معه في هذا المختبر هو اللفت بيروكسيداز. ستقوم بتقييم نشاطه تحت قيم متفاوتة من درجة الحرارة ودرجة الحموضة.
