فيديو السؤال: تحديد متى يتشوه الإنزيم الأحياء • الصف الأول الثانوي

نسخة الفيديو النصية

يوضح التمثيل البياني الآتي معدل تفاعل محكوم بالإنزيمات مقارنة بدرجة الحرارة. أي العبارات الآتية تصف ما حدث عند النقطة 2؟ أ: ازدادت طاقة وضع المرونة للإنزيم وجزيئات الركيزة بزيادة درجة الحرارة. ب: وصل تركيز الإنزيم والركائز إلى الذروة، وبدأ معدل التفاعل في الاستقرار. ج: ارتفعت درجة الحرارة حتى وصلت إلى درجة الحرارة المثلى للإنزيم؛ حيث يكون معدل التفاعل أسرع ما يكون. د: تشوه الإنزيم، وتوقف التفاعل.

دعونا نمسح الخيارات مؤقتًا حتى نتمكن من مراجعة الحقائق الرئيسية حول آلية عمل الإنزيمات وكيف يتأثر نشاطها بالتغيرات في درجة الحرارة. ومن ثم، سنتمكن من التوصل إلى الإجابة الصحيحة لهذا السؤال.

الإنزيمات عوامل حفازة حيوية تزيد من معدل التفاعل عن طريق خفض طاقة التنشيط اللازمة لحدوث التفاعل. وربما تؤثر على ركيزة واحدة فقط عند تكسير جزيء، أو على أكثر من ركيزة عند ربط هذه الركائز معًا. سنشير إلى ركيزة واحدة فقط لتسهيل الأمر. تتكون الإنزيمات من عديدات الببتيد ولا تستهلك في التفاعل نفسه. وهي تكون مركب الإنزيم والركيزة مع الجزيء المحدد الذي تعمل عليه، وتطلق النواتج بمجرد اكتمال التفاعل. للإنزيمات موقع نشط يتكامل مع شكل الركيزة بحيث يمكن لجزيء واحد فقط أن يتناسب بداخله.

يؤدي الإنزيم دوره على النحو الأمثل في وجود عدد من الظروف التي تتعلق بهذا الإنزيم. على سبيل المثال، يؤدي الإنزيم دوره على النحو الأمثل عند درجة حرارة أو أس هيدروجيني معينين. إذا نظرنا إلى التمثيل البياني، يمكننا أن نرى كيف يمكن أن يتأثر معدل نشاط الإنزيم بدرجة الحرارة. يوضح التمثيل البياني أنه مع زيادة درجة الحرارة، يزداد معدل التفاعل أيضًا إلى أن يصل إلى نقطة معينة يبدأ عندها معدل التفاعل في الانخفاض. في درجات الحرارة المنخفضة، يكون معدل التفاعل منخفضًا جدًّا؛ لأن طاقة حركة الجزيئات تقل للغاية، ومن ثم فإنها تتحرك ببطء شديد. وهذا يعني أن الإنزيم والركيزة أقل عرضة للتصادم معًا لتكوين مركب الإنزيم والركيزة.

مع زيادة درجة الحرارة، تزداد أيضًا طاقة حركة جزيئات الركيزة والإنزيم. ونتيجة لذلك، يحدث المزيد من التصادمات الناجحة. وهذا يزيد من معدل التفاعل، ويتكون المزيد من النواتج لكل وحدة زمن. تعرف درجة الحرارة التي يعمل عندها الإنزيم بأقصى سرعة، أو التي يكون فيها معدل التفاعل أسرع ما يكون، باسم درجة الحرارة المثلى.

عندما نتجاوز درجة الحرارة المثلى، فإن الإنزيمات لا تعمل بكفاءة. وهذا لأنه عند درجات الحرارة الأعلى، تنكسر الروابط التي تحافظ على بنية الإنزيم، وهو ما يتسبب في تغير شكل الموقع النشط. وعندما يحدث ذلك، لا يمكن أن ترتبط الركيزة بالإنزيم، ويقل معدل التفاعل. وعندما يحدث تغير دائم في بنية الإنزيم مثل هذا، يقال إن الإنزيم مشوه.

لنعد الآن إلى السؤال. يمكننا ملاحظة أنه عند النقطة 1، يزداد المعدل مع اكتساب الجزيئات طاقة حركة. عند النقطة 2، يكون معدل التفاعل قد وصل إلى ذروته. وعند النقطة 3، يتناقص معدل التفاعل بسبب التغير في بنية الإنزيم. إذن، الإجابة الصحيحة عن هذا السؤال هي ج. عند النقطة 2، ارتفعت درجة الحرارة حتى وصلت إلى درجة الحرارة المثلى للإنزيم؛ حيث يكون معدل التفاعل أسرع ما يكون.