الكيمياءعلوم

الركيزة في الكيمياء

مقدمة.

يمكن أن تكون مصطلحات الكيمياء مربكة ، ويرجع ذلك جزئياً إلى أن بعض المصطلحات لها معانٍ متعددة (لكنها مختلفة) اعتماداً على فرع الكيمياء الذي تتعامل معه. خذ على سبيل المثال كلمة الركيزة في الكيمياء: يمكن أن تشير إلى أي ركيزة الكيميائية أو الركيزة انزيم اعتماداً على السياق انها تستخدم في لأن ترتبط الأعراف، ومع ذلك، وتعلم كيفية استخدام هذا المصطلح في أنواع مختلفة من قد تمنحك التفاعلات الكيميائية فهماً أفضل لمفهوم الركائز ككل.

تعريف الركيزة الكيميائية.

في الكيمياء ، يمكنك تعريف الركيزة على نطاق واسع على أنها الوسيط الذي يحدث فيه تفاعلك الكيميائي. إنها أكثر قليلاً من هذا؛ الركيزة هي أيضاً المادة المتفاعلة لتفاعلك الكيميائي ، مما يعني أن المكون الكيميائي هو الذي يتفاعل بالفعل ويتحول إلى شيء آخر من خلال التفاعل. في نهاية التفاعل ، لن يكون لمفاعل الركيزة الأصلي نفس التركيب الكيميائي.

تجدر الإشارة إلى أن الركيزة غالباً ما تكون مستقرة كيميائياً قبل التفاعل. في كثير من الحالات ، يلزم وجود مادة كيميائية خارجية أو استخدام طاقة لبدء التفاعل الكيميائي ؛ يُعرف هذا التأثير الخارجي بالمحفز. يبدأ المحفز التفاعل ، ولكنه في الواقع ليس جزءاً منه ؛ ستظل النتيجة النهائية عبارة عن تغيير في الركيزة ولكنها لن تكون مزيجاً من الركيزة والمحفز.

على سبيل المثال. في حالة البروتين الموجود في الحليب (الكاسيين)الذي يعتبر الركيزة والانزين الرينين. وأيضاً فوق أكسيد الهيدروجين مع انزيم الكاتاليز.

الخطوة الأولى والثالثة تكون قابلة للرجوع ولكن الخطوة الثانية غير قابلة للرجوع. بزيادة تركيز التركيزة، معدل التفاعل سيزداد وفقاً لعدد الانزيمات المتوفرة. من المهم معرفة بأنة التركيزة التي تتفاعل خارج الخلية (في المختبر) ليس من الضروري ان تعمل داخل الخلية.

على سبيل المثال، هيدرولاز أميد الحمض الدهني fatty acid amide hydrolase بإمكانه ان يكسر (2-AG) في خارج الخلية لكن لايمكن حدوث ذلك داخل الخلية.

ركائز الإنزيم.

في الكيمياء الحيوية ، يتغير تعريف الركيزة قليلاً. في هذا السياق، يُشار عادةً إلى الركائز باسم “ركائز الإنزيم” وتمثل المواد العضوية التي يعمل عليها الإنزيم لإحداث تفاعل. هذا مشابه لتعريف المادة المتفاعلة المستخدمة في الكيمياء العامة، ولكن من المهم ملاحظة أن هذا التعريف أضيق قليلاً ؛ إنه يشير فقط إلى مادة موجودة في تفاعلات الإنزيم ، ونوع معين فقط من المواد.

قد تلاحظ تشابهاً بين تفاعلات الإنزيم مع الركيزة والطريقة التي تبدأ بها المحفزات تفاعلاً كيميائياً في الكيمياء العامة. في حالة الكيمياء الحيوية ، تلعب الإنزيمات دور المحفز لبدء التفاعل داخل الركيزة دون أن تكون في الواقع جزءاً من النتيجة النهائية للتفاعل.

المفهوم الأساسي للركائز.

على الرغم من الاختلافات الطفيفة في تعاريف الكيمياء العامة والكيمياء الحيوية للركيزة ، يجب أن يكون المفهوم الأساسي واضحاً جداً . بقدر ما يتعلق الأمر بالكيمياء ، يُنظر إلى الركيزة عموماً على أنها مادة كيميائية يمكن لبعض المواد الأخرى العمل عليها لإحداث تغيير. يحدث التغيير في الركيزة نفسها وليس المحفز الخارجي أو الإنزيم ، وفي معظم الحالات يمكن أن يحدث ذلك من تلقاء نفسه إذا تم السماح بالوقت الكافي.

كما هو الحال مع التعريف الأكثر تحديداً في الكيمياء الحيوية، قد يكون لمنافذ الكيمياء الأخرى أيضاً تعريفات محددة لكلمة “ركيزة” تختلف قليلاً عن التعريف العام. سيبقى المفهوم الأساسي كما هو ، بغض النظر عن التفاصيل التي يفرضها المكانة المتخصصة. في حين أن السياق والتفاصيل قد تختلف، فإن الركائز في الكيمياء ستكون دائماً شكلاً من أشكال المواد الكيميائية أو الجزيئات التي يمكن أن تتصرف عليها مادة كيميائية أو كائن آخر بطريقة ما.

أمثلة الركيزة في الكيمياء الحيوية.

في الكيمياء الحيوية ، تعريف الركيزة هو أي مادة تتفاعل مع الموقع النشط للإنزيم . A السندات الكيميائية تتشكل بين موقع نشط و الركيزة . تُعرف هذه التفاعلات أيضاً باسم التفاعلات المحفزة بالإنزيم ، ويتم تمثيل الروابط التي يتم من خلالها ربط الركيزة بالمواقع النشطة بواسطة روابط الهيدروجين أو التفاعلات الكارهة للماء أو قوى فان دير فال الضعيفة. بعد تكوين مجمع الركيزة الإنزيميمارس الإنزيم قوة على المواد ونتيجة لذلك يتم تحويلها إلى منتجات. في مثل هذا المركب ، يحتاج الإنزيم إلى ركيزة محددة جيداً لأداء أنشطته التحفيزية بينما تتوفر العديد من المواقع النشطة في أجسام الإنزيمات التي تجذب الركائز نحوها. تسمى الظاهرة التي من خلالها تنشط الإنزيمات الركائز المحددة بخصوصية الركيزة . وبالتالي ، يتم تحميل الركائز في تلك المواقع النشطة بحيث يمكن تكوين روابط أضعف نسبياً بينها.

ما هو مركب الركيزة الانزيم؟

الإنزيم (E) + الركيزة (S) → الركيزة الإنزيمية أو مركب ES

يحدث التفاعل بين المواقع النشطة والركيزة عند معلمات محددة ويؤدي ذلك إلى ظهور مركب الركيزة الإنزيمية الذي يتسبب في أن تصبح الركيزة جزءاً من ناتج تفاعل معين.

على الرغم من أن الركيزة تصبح ذلك الجزء من المنتج ، إلا أن العديد من التغييرات المطابقة ، والتغيرات في الحجم والشكل، والخصائص الفيزيائية والكيميائية تحدث داخل الإنزيم أيضاً. معظم الجزيئات الموجودة في جسم الإنسان هي ركائز في المراحل الأولية. هناك العديد من التفاعلات التي تحدث في الحياة اليومية ومعظمها إما يحتاج إلى محتوى طاقة واسع النطاق أو أوقات رد فعل مطولة للوفاء بشروط الإكمال. ومن ثم ، تساعد الإنزيمات على التفاعل عن طريق خفض طاقة التنشيط وزيادة معدلات تفاعلها بحيث يمكن إكمال التفاعلات البيولوجية والكيميائية بكفاءة.

بمجرد اكتمال التفاعل ، تصبح الخصائص الفيزيوكيميائية للركيزة مختلفة اعتماداً على معلمات التفاعل وطبيعة المنتج المتكون. تجدر الإشارة هنا إلى أن هناك العديد من ردود الفعل التي تكتمل في خطوات مختلفة تسمى ردود الفعل الوسيطة.

في مثل هذه التفاعلات ، يصبح ناتج تفاعل واحد متفاعلاً مع الآخر حتى الخطوة النهائية. ومن ثم ، يمكن استنتاج أن الركائز مع الإنزيمات تلعب دوراً حيوياً للغاية في العديد من التفاعلات التي تحدث من حولنا.

المراجع :

ركيزة (كيمياء حيوية)/https://ar.m.wikipedia.org/wiki

What Is a Substrate in Chemistry?/https://sciencing.com/what-substrate-chemistry-4673739.html

Substrate/https://www.biologyonline.com/dictionary/substrate

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى