لإظهار تأثير تغير العوامل الخارجية على النشاط الأنزيمي تقترح عليك الدراسة التالية :
تتغير قيم PH الأوساط الحيوية للعضوية في مجالات محدّدة ، لاحظ معطيات الجدول أ ،الجدول ب ( الوثيقة 1) .
رقم التجربة |
الشروط التجربية |
النشاط الأنزيمي |
1 |
بروتياز + سائل ليزوزومي حيوي + بروتينات بكتيريا |
إماهة شديدة |
2 |
بروتياز + سائلهيولي حيوي + بروتينات بكتيريا |
معدوم |
3 |
هكسوكيناز + سائل ليزوزومي + غلوكوز + ATP |
معدوم |
4 |
هكسوكيناز + سائل هيولي حيوي + غلوكوز + ATP |
فسفرة شديدة |
الجدول (ب) |
تغير قيم ال PH |
الوسط الحيوي |
7.35 إلى 7.45 |
في الدم |
7 إلى 7.3 |
في السيتوبلازم |
4.5 إلى 5.5 |
داخل الليزوزوم |
الجدول ( أ ) |
بين التعضي الخلوي أنّ الخلايا حقيقة النواة تحتوي على عدة بنيات حجيرية متميزة ، مثل الليزوزوم المنفصل عن الهيولى بطبقة غشائية .
- يحتو ي هيولى الخلايا على الكثير من الأنزيمات ، مثل أنزيم هكسوكيناز الضروري لفسفرة الغلوكوز في تفاعلات التحلل السكري .
- من جهة أخرى يحتوي الليزوزوم على أكثر من 40 نوعا من أنزيمات الإماهة ، مثل أنزيمات البروتياز المفككة لبروتينات البكتيريا .
- قصد متابعة النشاط الأنزيمي لبعض البروتينات مكنت تقنية ما فوق الطرد المركزي من فصل السائل الليزوزومي عن السائل الهيولي ، أخذ بروتياز الليزوزوم و هكسوكيناز الهيولى ثم وضعا في شروط فيزيولوجية مختلفة .
لاحظ النتائج على الجدول (ب) ، الوثيقة (1) .
بالاعتماد على المعطيات السابقة فسّر نتائج الجدول (ب) ، ماذا تستنتج ؟
تفسير نتائج الجدول ب:
- في التجربة 1 : البروتياز في شروط مثلى لأنه في وسط ذي حموضة مناسبة ( PH =5 ) ، بنية الأنزيم طبيعية ، النشاط الأنزيمي طبيعي لذلك قام الأنزيم بإماهة بروتينات البكتيريا .
- في التجربة 2 : البروتياز في وسط غير طبيعي ( في سائل هيولى ) بدرجة حموضة غير مناسبة ( PH=7 ) ، بنية الأنزيم غير طبيعية ، الأنزيم غير نشط ، الأنزيم لا يفكك بروتينات البكتريا .
- في التجربة 3 : الهكسوكيناز من الانزيمات الهيولية حيث ( PH = 7) عند وضعه في وسط غير طبيعي ( في السائل الليزوزومي ) بدرجة حموضة غير مناسبة ، بنية الأنزيم غير طبيعية ( PH = 5) ، الأنزيم غير نشط عدم فسفرة الغلوكوز .
- في التجربة 4 : الهكسزكيناز في شروط مثلى لأنه ضمن الهيولى في وسط ذي حموضة مناسبة ( PH=7) ، بنية الأنزيم طبيعية ، النشاط الأنزيمي طبيعي لذلك قام الأنزيم بفسفرة الغلوكوز .
الاستنتاج :
نشاط الأنزيم يتأثر بتغير حموضة الوسط . ففي وسط أقل أو أكثر درجة من الحموضة المناسبة للنشاط ، يفقد الموقع الفعال شكله المميز بتغير حالته الأيونية و هذا ما يعيق تثبيت مادة التفاعل و بالتالي يمنع حدوث التفاعل الخاص بالأنزيم .
بيّن بأن الليزوزوم هو مثال جيد لإبراز أهمية التنظيم الحجيري في المحافظة على النشاط الأنزيمي .
الطبقة الغشائية لليزوزوم تفصل سائلا ليزوزوميا ذي قيم PH تتراوح من 4.5 إلى 5.5 ، يوفر قيما مثلى لنشاط أنزيمات اليزوزوم ، عن سائل سيتوبلازمي ذي قيم PH تتراوح من 7 إلى 7.3 يوفر قيما أخرى مثلى لنشاط الأنزيمات السيتوبلازمية ، أنزيمات الليزوزوم لا تعمل في الهيولى و أنزيمات الهيولى لا تعمل في الهيولى و أنزيمات الهيولى لا تعمل في السائل الليزوزومي ، أي أن التنظيم الغشائي الحجيري الخلوي ضروري لأنه يفصل حجيرات تتضمن أنزيمات مختلفة يمكنها من أن تتعمل في قيم PH مثلى مختلفة ضمن خلية واحدة .
الليزوزوم ( lysosyme ) بروتين مخاطي اكتشفت خواصهى الأنزيمية من طرف ألكسندر فليمنغ سنة 1922 ، اتضح بأن مفعوله يخرب جدران البكتيريا المشكلة من سلاسل سكرية لكونه يفكك الروابط الكيميائية بين الوحدات السكرية الداخلة في بنيتها ، لاحظ معطيات الوثيقة (2) .
علّل تسمية الأنزيم بوسيط حيوي .
تعليل تسمية الأنزيم بوسيط حيوي :
- حيوي : لأن الأنزيم بوسيط حيوي
- وسيط : لأن الأنزيم يتدخل ليسرع التفاعل الكيميائي و يسترجع بنيته و نشاطه في نهاية التفاعل .
صف الليزوزيم مبرزا دور الجسور ثنائية الكبريت .
وصف بنية الليزوزوم و دور الجسور ثنائية الكبريت :
- الليزوزوم عبارة عن بروتين أحادي السلسلة الببتيدية يتركب من 129 حمض أميني . يملك في جزء منه موقعا فعالا يتميز بشكل محدد .
- تتدخل في تحديد البنية الفراغية للأنزيم و استقرارها 4 جسور ثنائية الكبريت .
استدل من معطيات الوثيقة (2) لتبين أنّ الحرارة المرتفعة للعضوية تعرضها للإصابة بالبكتيريات
الاستدلال من معطيات الوثيقة 2 لماذا يمكن للحرارة المرتفعة أن تعرض العضوية للإصابة بالبكتيريا :
- أثر الحرارة على بنية الليزوزوم : تبين الوثيقة 2 (ج) ، بأن ارتفاع درجة الحرارة يؤدي إلى تخريب الجسور ثنائية الكبريت التي تساهم في ثبات البنية ثلاثية الأبعاد .
- نلاحظ أنه كلما زاد تخريب الجسور ثنائية الكبريت كلما تناقص النشاط الأنزيمي .
- عندما يكتمل تخريب كل الجسور يتوقف النشاط الأنزيمي .
استنتج مما سبق ، شروط عمل الأنزيم .
- ارتفاع الحرارة يخرب الجسور ثنائية الكبريت الضرورية لثبات البنية الفراغية للأنزيم ، فيتغير الموقع الفعال ، الأنزيم يفقد نشاطه . فلا يستطيع تفكيك السلاسل السكرية المتواجدة في جدران البكتيريا .
- البكتيريا تبقى حية و تتكاثر فتحدث الإصابة للعضوية .