Question 1

מהו התפקיד העיקרי של אנזימים בתגובות ביוכימיות?

Accepted Answer

אנזימים הם זרזים ביולוגיים המאיצים את קצבי תגובות ביוכימיות על ידי הורדת אנרגיית ההפעלה. מרבית האנזימים הם חלבונים העשויים מחומצות אמינו, אם כי חלקם הם מולקולות RNA הנקראות ריבואנזימים (ribozymes). על ידי הפחתת מחסום האנרגיה הנדרש להתקדמות התגובות, האנזימים מאפשרים למטבוליזם התאי להתרחש במהירויות רלוונטיות מבחינה פיזיולוגית, מבלי להשפיע על כיוון התגובה או על שיווי המשקל שלה.

Question 2

כיצד מסביר מודל המנעול והמפתח את קישור האנזים לסובסטרט?

Accepted Answer

מודל המנעול והמפתח מציע כי לאתר הפעיל של אנזים יש צורה המשלימה באופן מושלם את הסובסטרט שלו, בדומה למפתח שנכנס למנעול. מודל זה מסביר את הספציפיות של האנזים: הסובסטרט נקשר לאתר הפעיל באמצעות כוחות בין-מולקולריים וקשרי קובלנטיים זמניים, ובכך נוצר קומפלקס אנזים-סובסטרט. עם זאת, מודל ההתאמה המושרה לוקח בחשבון את הטבע הדינמי של אינטראקציה זו, ומראה כי אנזימים הם גמישים ומתאימים את צורתם כאשר הסובסטרט נקשר.

Question 3

מה ההבדל בין עיכוב אנזימטי תחרותי לעיכוב אנזימטי לא-תחרותי?

Accepted Answer

מעכבים תחרותיים מתחרים ישירות עם סובסטראטים על האתר הפעיל של האנזים, ובכך מונעים את קישור הסובסטראט. מעכבים לא-תחרותיים נקשרים לאזור אחר באנזים, דבר הגורם לשינויים קונפורמציונליים המפחיתים את הפעילות הקטליטית באתר הפעיל. בניגוד לעיכוב תחרותי, הגדלת ריכוז הסובסטראט אינה יכולה לבטל עיכוב לא-תחרותי, מכיוון שהמעכב אינו תופס את האתר הפעיל.

Question 4

כיצד אנזימים מורידים את אנרגיית ההפעלה של תגובות?

Accepted Answer

אנזימים מורידים את אנרגיית ההפעלה באמצעות מספר מנגנונים. הם יכולים להשרות שינויים קונפורמציוניים בסובסטראטים כדי להקל על שבירת קשרים, או לקרב קבוצות פעילות של שני סובסטראטים זה לזה כדי לקדם יצירת קשרים. באמצעות ייצוב הקומפלקס אנזים-סובסטראט והקלה על מצב המעבר, אנזימים מגבירים באופן דרמטי את קצב התגובה מבלי להיצרוך בעצמם ומבלי לשנות את השיווי המשקל התרמודינמי הכולל של התגובה.

Question 5

מדוע ספציפיות של אנזימים חשובה לתפקוד התאי?

Accepted Answer

כל אנזים נקשר לסובסטרט ספציפי ומזרז רק תגובות מסוימות בשל השלמה קונפורמציונית בין האנזים לסובסטרט. ספציפיות זו מבטיחה כי מסלולים מטבוליים יתקדמו באופן נכון ויעיל. חסרים אנזימטיים, כגון חסר ב-G6PD, משבשים מסלולים מטבוליים ספציפיים ועלולים לגרום להשלכות בריאותיות חמורות, כולל צהבת ונזק תאי.

Question 6

אילו מאפיינים מבניים קובעים אם אנזים יכול לקטלז תגובה?

Accepted Answer

קונפורמציית האנזים קובעת את הספציפיות הקטליטית ואת תפקודו. הצורה התלת-ממדית והתכונות הכימיות של האתר הפעיל קובעות אילו סובסטרטים יכולים להיקשר ואילו תגובות יכולות לעבור קטליזה. אנזימים מסווגים לקבוצות תפקודיות — אוקסידורדוקטזות, טרנספראזות, ליגזות, הידרולזות, ליאזות ואיסומראזות — שלכל אחת מהן קונפורמציות ייחודיות המתאימות לתפקידיהן הקטליטיים הספציפיים במטבוליזם התאי.

Question 7

כיצד משפר מודל ההתאמה המושרה (induced-fit model) את מודל המנעול והמפתח?

Accepted Answer

מודל ההתאמה המושרהת מכיר בכך שאנזימים הם מולקולות גמישות המשנות את צורתן כאשר סובסטרט נקשר, ובכך יוצרות התאמה הדוקה ומועילה יותר מזו המוצעת במודל המנעול-ומפתח הסטטי. התאמה קונפורמציונית דינמית זו משפרת את היעילות הקטליטית ואת הספציפיות לסובסטרט. מודל ההתאמה המושרהת מסביר בצורה טובה יותר כיצד שינויים קונפורמציוניים קטנים הן באנזים והן בסובסטרט מקלים על שבירה ויצירה של קשרים במהלך התגובה.

Practice תרגול: אנזימים Quiz