לחוקרים האירופאים היו ידע, כישורים וציוד מתאימים, אך מדוע הם לא הגיעו לעולם החדש עד סוף המאה ה-15? תופתעו לגלות שהתשובה לשאלה זו קשורה למולקולות ביולוגיות קטנות שנקראות אנזימים, הפועלות כזרזים.
מהו זרז? זהו חומר המאפשר לתגובה להתרחש מהר יותר, תוך שימוש בפחות אנרגיה. אם הייתם משרטטים גרף של האנרגיה הדרושה לתגובה ביולוגית בלתי מזורזת, זה היה נראה בערך כך. גובה זה מייצג את אנרגיית ההפעלה, שהיא כמות האנרגיה המינימלית הדרושה להמשך התגובה. אנזימים, הפועלים כזרז, מספקים מסלול תגובה חלופי, עם אנרגיית שפעול נמוכה יותר.
אז איך אנזימים באמת עובדים? רוב האנזימים הם חלבונים. החלק במבנה שלהם שמתקשר עם המולקולות שהם מזרזים, נקרא האתר הפעיל, שיש לו זיקה רק למצעים מסוימים ולא ייקשר לאחרים. כאשר הסובסטרטים הנכונים נכנסים לאתר הפעיל, האנזים משנה את צורתו כדי להשיג תצורת זיקה גבוהה יותר. מצב מעבר זה מקל על התגובה וממיר את המגיבים לתוצרים. לאנזים, לעומת זאת, יש זיקה נמוכה יותר למוצרים ולכן הוא משחרר אותם וחוזר לצורתו המקורית, מוכן לחזור על אותו תהליך. זוהי דוגמה לאנזים קטבולי מכיוון שהוא לקח סובסטרט יחיד ושבר אותו ליצירת מוצרים מרובים. ההפך מכך, הוא האנזים האנאבולי, אשר לוקח שני סובסטרטים ומחבר אותם יחד כדי ליצור מוצר גדול יותר.
ישנן דרכים רבות אחרות שבהן אנזימים פועלים. לדוגמה, אנזים זה משנה את צורתו של סובסטרט יחיד לצורה חדשה. ואילו זה, מעביר חלק ממצע אחד, לאחר. אנזימים מסוימים אינם יכולים לזרז תגובות בכוחות עצמם ודורשים קו-פקטורים או קו-אנזימים כדי לזרז את התגובה שלהם.
אז אולי אתם תוהים, איך כל זה קשור למסעות במאה ה-15? באותה תקופה לא הייתה למלחים גישה לתוצרת טרייה המכילה ויטמין C, קו-אנזים חיוני לייצור קולגן. בגלל זה, המלחים היו מפתחים צפדינה, מחלה של מחסור בוויטמין C, שהייתה לעתים קרובות קטלנית. הם פתרו בעיה זו על ידי כבישת פירות וירקות עשירים בוויטמין C. כבישה הפחיתה את רמת החומציות של המזון, מה שמנע את פעילותם של אנזימים מיקרוביאליים, האחראים לריקבונם. לכן, הרס אנזימים מיקרוביאליים והצלת קואנזים חיוני, מילאו תפקיד מרכזי בהצלחתן של משלחות ארוכות.
במעבדה זו ניתן לכמת כיצד תנאים שונים משפיעים על תפקוד האנזים, על ידי הערכת קצב התגובה, כמות המוצר המיוצר, ליחידת זמן. תחילה תמדוד את קצב התגובה הבסיסי בטמפרטורת חדר סטנדרטית וב- pH ניטרלי. הקצב יגדל בהתחלה עד שכל מולקולות האנזים יהיו רוויות לחלוטין בסובסטרט. ואז, הקטליזה תגיע לרמה יציבה כאשר האנזימים עסוקים בהמשך מחזור הקשירה של המצע, הקטליזה והשחרור. לאחר קביעת קצב התגובה הבסיסי, ניתן להשתמש בו כנקודת התייחסות לתנאים אחרים. האנזים שאיתו תעבדו במעבדה זו הוא לפת פרוקסידאז. תוכלו להעריך את פעילותו תחת ערכים משתנים של טמפרטורה ו- pH.