العديد من التفاعلات البيوكيميائية في الخلايا الحية يمكن أن تذهب في كلا الاتجاهين. على سبيل المثال ، تقوم خلايا الثدييات بتوليف الجلوكوز وتقويضه. يجب تنظيم معدلات حدوث هذه التفاعلات لمنع هدر الطاقة خلال الدورة العقيمة. تقوم هذه الدورة بردود فعل معاكسة بمعدلات عالية جدًا بدون تدفق الركيزة الصافي في أي اتجاه. وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ، يزداد الإنتروبيا في التفاعلات المفضلة ، الإنتروبيا هي طاقة يتم إهدارها ولا يمكن استخدامها للقيام بالعمل.
الإنزيمات مهمة لكل تغيير فيزيائي وكيميائي في الخلايا. لذلك ، يساهم تنظيم النشاط الحفاز في فهم الأخطاء الموروثة والحفاظ على التوازن.
يمكن أن يتم تنظيم أعمال الإنزيمات من خلال:
- التقسيم. يمكن توطين الإنزيمات المختلفة ذات المهام المختلفة في حجرات معينة. هذا يضمن كفاءة التمثيل الغذائي وكذلك تبسيط التنظيم. على سبيل المثال ، تحتوي البلاستيدات الخضراء على إنزيمات التمثيل الضوئي ، وتحتوي الليزوزومات على إنزيمات التحلل المائي ، وتحتوي الميتوكوندريا على إنزيمات استقلاب الطاقة ، والفسفرة التأكسدية ، ودورة TCA.
- التساهمية تعديل. يُعرف هذا أيضًا بالتحول الإنزيمي. يتم تنظيم غالبية الإنزيمات من خلال إضافة الفوسفات (الفسفرة) ، وإزالة الفوسفات (إزالة الفسفرة) ، وإضافة AMP (adenylylation) أو التعديلات التساهمية الأخرى. التعديل التساهمي يتسبب في تغيرات في بنية الإنزيم الثالث التي تغير نشاطها التحفيزي.
- تحلل البروتين الجزئي. يشير هذا إلى تعديل تساهمي لا رجعة فيه حيث يتم تنشيط الزيموجينات أو الإنزيمات غير النشطة من خلال التحلل المائي لواحد أو أكثر من روابط الببتيد. على سبيل المثال ، إن تنشيط البروتياز (إنزيمات هضم البروتين) فقط في المنطقة الهضمية يتجنب التحلل البروتيني للمكونات الخلوية. بنفس الطريقة ، يتم تنشيط عوامل تخثر الدم فقط في مواقع القطع لمنع الجلطات الداخلية.
- السيطرة على تركيز الانزيم. يعتمد تركيز إنزيم معين في الخلية على معدل تحللها وتركيبها. يتم تنظيم معدل تخليق الإنزيمات من خلال الحث وكذلك قمع الجين. بصرف النظر عن بعض الاستثناءات ، تزداد معدلات التفاعل الإنزيمي مع زيادة تركيز الإنزيمات.
- تركيز الركيزة. عادة ما تزداد سرعة التفاعل الإنزيمي مع زيادة تركيز الركيزة حتى أقصى حد معين.
- تركيز المنتج النهائي. عندما تتراكم المنتجات النهائية للتفاعل ، ينخفض معدل التفاعل. في بعض الحالات ، يتحد المنتج النهائي مع الإنزيم ، وبالتالي تقليل المعدل أكثر.
- درجة الحرارة. يتأثر معدل التفاعلات الإنزيمية بدرجة كبيرة بدرجة الحرارة. بشكل عام ، يزداد المعدل الأولي للتفاعل الإنزيمي مع زيادة درجة الحرارة حتى يتم تحقيق الحد الأقصى المحدد. فوق درجة الحرارة المثلى ، يبدأ تدمير الإنزيم وبالتالي تقليل معدل التفاعل الإنزيمي.
- الرقم الهيدروجيني للوسط. يؤثر تركيز أيونات الهيدروجين في الوسط على نشاط الإنزيمات. يكون نشاط الإنزيم بحد أقصى عند درجة حموضة معينة وينخفض بسرعة على جانبي هذه القيمة.
- ترطيب. يظهر تأثير زيادة الترطيب على نشاط إنزيمات أنسجة النباتات في الغالب أثناء إنبات البذور. مع حدوث شرب الماء أثناء الإنبات ، يزداد نشاط الإنزيم.
- المنشطون. يشير المنشطون إلى مركبات معينة تعمل على تسريع معدل التفاعل الإنزيمي. يزيد بعض المنشطات نشاط جميع التفاعلات الإنزيمية تقريبًا مثل أملاح المعادن الأرضية القلوية مثل أيونات الكلور والكوبالت والنيكل والمنغنيز والمغنيسيوم.
