تأثيرات الملح ودرجة الحرارة على خصائص الماء وسلوك ووظائف الإنزيمات

أسرار الماء: كيف يُؤثر الملح ودرجة الحرارة على تفاعلاته؟

ما يحدث في كل من الحالات الآتية:

1. وضع محلول ملحي في درجة حرارة الصفر مئوية:

• لا يتجمد المحلول الملحي: يرجع ذلك إلى وجود الملح في المحلول. يُؤدي وجود أيونات الملح إلى خفض نقطة تجمد الماء.
• نقطة تجمد: هي درجة الحرارة التي يتحول عندها السائل إلى الحالة الصلبة.
• آلية خفض نقطة التجمد: تتداخل أيونات الملح مع جزيئات الماء، مما يمنعها من التجمع والتبلور في شبكة صلبة.

2. ارتباط الأنزيم (E) مع المادة الهدف (S) عند الموقع النشط للإنزيم:

• يتكون معقدًا يسمى متراكب الإنزيم والمادة الهدف (ES): يُعد الموقع النشط منطقة محددة على سطح جزيء الإنزيم تتناسب مع تركيب المادة الهدف. ويتفاعل الإنزيم مع المادة الهدف فقط في موقعه النشط.
• يتحلل المتراكب (ES) وتتكون نواتج التفاعل: يتفاعل الإنزيم مع المادة الهدف، مما يؤدي إلى تحويلها إلى نواتج التفاعل.
• يتحرر الإنزيم (E): بعد تحويل المادة الهدف إلى نواتج التفاعل، يتحرر الإنزيم ليتمكن من الارتباط بجزيء آخر من المادة الهدف.

3. انخفاض درجة حرارة الوسط الذي يعمل فيه إنزيم الأميليز إلي درجة الصفر:

يتوقف نشاط إنزيم الأميليز:

• تعتمد سرعة عمل الإنزيم على درجة حرارة الوسط.
• مع انخفاض درجة الحرارة، تقل حركة جزيئات الإنزيم والمادة الهدف.
• يؤدي قلة الحركة إلى قلة احتمال تفاعل الإنزيم مع المادة الهدف.
• عند الوصول إلى درجة حرارة معينة (تُسمى درجة حرارة المثالية)، يكون نشاط الإنزيم أقصى ما يمكن.
• مع انخفاض درجة الحرارة عن درجة الحرارة المثالية، ينخفض نشاط الإنزيم تدريجياً حتى يتوقف تمامًا عند درجة حرارة الصفر.

ملاحظة:

• تختلف درجات حرارة المثالية للأنزيمات المختلفة.
• بعض الإنزيمات تعمل بشكل فعال في درجات حرارة عالية، بينما تعمل إنزيمات أخرى بشكل أفضل في درجات حرارة منخفضة.

ملخص:

• يؤثر كل من درجة الحرارة والملح على خصائص الماء.
• تلعب الإنزيمات دورًا هامًا في تفاعلات الكائنات الحية.
• تعتمد سرعة عمل الإنزيم على درجة حرارة الوسط وتركيز المادة الهدف.