مدرستي
علوم الطبيعة والحياة🎓 هدف البكالوريا

التخصص الوظيفي للبروتينات - النشاط الانزيمي للبروتينات مفهوم الأنزيم وأهميته

مفهوم الأنزيم و أهميته

🔊 المعلّمة تقرأ لك
إشكالية: يتناول الإنسان أغذية معقّدة عن طريق الفم، ولا تُمتصّ على مستوى الأمعاء الدقيقة إلّا في صورة بسيطة. وبين الصورتين تعمل في الأنبوب الهضمي جزيئات تسرّع تبسيط الغذاء. فما هو مفهوم الأنزيم، وما أثره على النشاطات الأيضية إذا غاب أو نقص نشاطه ؟
🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
  • أن تستنتج نواتج تحلّل النشاء وتبرز دور الأنزيمات في ذلك
  • أن تبيّن نوعية عمل الأنزيمات بأمثلة من الأنزيمات الهاضمة
  • أن تقترح فرضية تفسّر أعراض مريض لا يتحمّل اللاكتوز، وأن تقترح لها علاجا
  • أن تعلّل انخفاض نسبة الغلوكوز في الدم عند غياب نشاط أنزيم غلوكوز 6 فوسفاتاز
  • أن تقدّم تعريفا للأنزيم انطلاقا من عواقب غيابه على صحّة الإنسان
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
  • أنّ الهضم يبسّط الأغذية المعقّدة إلى مغذّيات بسيطة تُمتصّ في الأمعاء الدقيقة
  • أنّ النشاء والغليكوجين سكّريات معقّدة، وأنّ الغلوكوز سكّر بسيط
  • أنّ للبروتين بنية فراغية هي التي تحدّد وظيفته
قبل أن تبدأ، ضع في ذهنك سؤالين مختلفين: «ماذا يفعل الأنزيم عندما يكون موجودا ؟» و«ماذا يحدث في الجسم عندما يغيب ؟». يجيب الدرس عن الأوّل بتذكير من مكتسباتك، وعن الثاني بحالتين مرضيتين. والجواب الثاني هو الذي يكشف لك حقيقة الأوّل.

النشاط 1: تذكير — تبسيط النشاء بواسطة الأنزيمات الهاضمة

الوثيقة ⁦(1)⁩: تمثيل مبسّط لتبسيط النشاء بواسطة أنزيمات الأميلاز.
📌المعطيات
الأنزيمالمادّة التي يؤثّر عليها
الأميلازالنشاء
البروتيازالبروتينات
الليبازالدسم
المالتازالمالتوز
الوثيقة ⁦(2)⁩: المادّة التي يؤثّر عليها كلّ واحد من الأنزيمات الهاضمة.
🎯التعليمة
  1. اكتب، انطلاقا من الوثيقة ⁦(1)⁩ ومكتسباتك، المراحل المتتالية لتحلّل النشاء حتّى السكّريات البسيطة، مع ذكر الأنزيم المتدخّل في كلّ مرحلة.
  2. استنتج دور الأنزيمات في تبسيط الغذاء.
  3. استخرج من الوثيقة ⁦(2)⁩ الخاصّية التي تميّز عمل كلّ أنزيم.
إظهار الإجابة
🔍التحليل
  1. نكتب المراحل: يتحلّل النشاء بفعل الأميلاز فيعطي الدكسترينات، ثمّ تتحلّل الدكسترينات بفعل الأميلاز كذلك فتعطي المالتوز وهو سكّر الشعير، ثمّ يتحلّل المالتوز بفعل المالتاز فيعطي سكّريات بسيطة هي الغلوكوز، وهو سكّر العنب. فثلاث مراحل متتالية يتدخّل فيها أنزيمان اثنان.
  2. نستنتج دور الأنزيمات: كلّ مرحلة من هذه المراحل تفاعل كيميائي، والأنزيم هو الذي يسرّعه. فلولا الأنزيمات الهاضمة لبقي الغذاء في صورته المعقّدة ولما صار إلى الصورة البسيطة التي وحدها تُمتصّ على مستوى الأمعاء الدقيقة.
  3. نستخرج الخاصّية: لا يؤثّر الأنزيم على أيّ مادّة، بل على مادّة واحدة دون غيرها. فالأميلاز يؤثّر على النشاء، والبروتياز على البروتينات، والليباز على الدسم، والمالتاز على المالتوز. وهذه الخاصّية هي نوعية عمل الأنزيم.
الاستنتاج: تسرّع الأنزيمات الهاضمة التفاعلات الكيميائية التي تبسّط الغذاء على طول الأنبوب الهضمي، ويتميّز عملها بالنوعية: لكلّ أنزيم مادّة واحدة يؤثّر عليها.

النشاط 2: الحالة الأولى — أعراض تتكرّر بعد تناول الحليب

📌المعطيات
الخطوةما أُجريالنتيجة
استجواب المريضسؤاله عن أعراضه وعن وقت ظهورهاآلام في المعدة وتقيّؤ وإسهال وغازات، تتكرّر بعد ساعة إلى ساعتين من تناول الحليب ومشتقّاته
الحميةمنع الحليب ومشتقّاته مدّة أسبوع كاملالذهاب إلى المخبر في اليوم الثامن صباحا قبل تناول أيّ طعام
قياس أوّلقياس نسبة السكّر في الدم على الريقنسبة طبيعية
اختبار التحمّلتقديم محلول من سكّر اللاكتوز، ثمّ قياس الغلوكوز في الدم بعد ساعتينلا ارتفاع في نسبة الغلوكوز، مع ظهور أعراض تشبه أعراض تناول الحليب
تحاليل مكمّلةتحليل البراز وتحليل هواء الزفيرحموضة عالية في البراز، وانطلاق غاز الهيدروجين من فم المريض
الوثيقة ⁦(3)⁩: مسار تشخيص الحالة الأولى ونتيجة كلّ خطوة.
🎯التعليمة
  1. حلّل نتيجة اختبار التحمّل، وبيّن لماذا لم ترتفع نسبة الغلوكوز في الدم بعد تناول اللاكتوز.
  2. اقترح فرضية تفسّر سبب المرض في هذه الحالة.
  3. اقترح علاجا لهذه الحالة انطلاقا من فرضيتك.
إظهار الإجابة
🔍التحليل
  1. نحلّل: كانت نسبة السكّر في الدم طبيعية على الريق، فالمريض ليس مصابا باضطراب في السكّر. ثمّ لم ترتفع هذه النسبة بعد تناول اللاكتوز، مع أنّ اللاكتوز سكّر يعطي بعد تحلّله سكّريات بسيطة تُمتصّ. فالسكّر لم يبلغ الدم لأنّه لم يُحلّل، وبقي في الأنبوب الهضمي حيث سبّب الحموضة والغاز والأعراض.
  2. نقترح الفرضية: كلّ هذه المؤشّرات تدلّ على أنّ اللاكتوز لم يُهضم. وبما أنّ لكلّ مادّة أنزيمها الخاصّ بها، فسبب ظهور الأعراض هو غياب الأنزيم المحلّل للاكتوز، وهو اللاكتاز.
  3. نقترح العلاج: نعم يوجد علاج لهذه الحالة، وهو أن يُعطى المريض أنزيم اللاكتاز عند تناوله الحليب ومشتقّاته. فالعلاج يعوّض الأنزيم الغائب نفسه، وهذا في حدّ ذاته يؤكّد أنّ سبب المرض هو غيابه.
الاستنتاج: غياب أنزيم اللاكتاز يمنع تحلّل اللاكتوز، فلا يُمتصّ ولا ترتفع نسبة الغلوكوز في الدم، ويبقى السكّر في الأنبوب الهضمي فتظهر الأعراض الهضمية. ويكفي تعويض هذا الأنزيم عند تناول الحليب لتزول الأعراض.

النشاط 3: الحالة الثانية — تضخّم الكبد ونقص السكّر في الدم

الوثيقة ⁦(4)⁩: موضع تدخّل أنزيم غلوكوز 6 فوسفاتاز في خروج الغلوكوز من الكبد، وما يقع عند غياب نشاطه.
🎯التعليمة
  1. حدّد، انطلاقا من الوثيقة ⁦(4)⁩، الخطوة التي يتدخّل فيها أنزيم غلوكوز 6 فوسفاتاز داخل الخلية الكبدية.
  2. بيّن هل يؤدّي المرض في هذه الحالة إلى ارتفاع أو إلى انخفاض نسبة الغلوكوز في الدم، وعلّل إجابتك.
  3. علّل تضخّم الكبد عند هؤلاء الأطفال.
إظهار الإجابة
🔍التحليل
  1. نحدّد الخطوة: يتدخّل الأنزيم في الخطوة الأخيرة داخل الخلية الكبدية، وهي تحويل الغلوكوز 6 فوسفات إلى غلوكوز. وهذا التحويل ضروري لخروج الغلوكوز من الكبد ونقله إلى الأعضاء الأخرى، فلا يغادر الغلوكوز الخلية قبل أن يتمّ.
  2. نبيّن ونعلّل: يؤدّي المرض إلى انخفاض نسبة السكّر في الدم. فغياب نشاط الأنزيم يوقف الخطوة الأخيرة، فلا يتحرّر الغلوكوز عند الحاجة إليه ولا يبلغ الدم. والكبد يملك المخزون كاملا، ولكنّه لا يستطيع أن يصرفه.
  3. نعلّل تضخّم الكبد: ما دام الغلوكوز لا يخرج، يبقى المخزون محبوسا ويتراكم الغليكوجين داخل الخلايا الكبدية، فيزداد حجم الكبد كلّه. فالعرضان وجهان لسبب واحد: مادّة تتراكم قبل الخطوة المتوقّفة، ومادّة تنقص بعدها.
الاستنتاج: غياب نشاط أنزيم غلوكوز 6 فوسفاتاز، وسببه طفرة على مستوى المورثة، يوقف تحويل الغلوكوز 6 فوسفات إلى غلوكوز. فيتراكم الغليكوجين في الكبد ويتضخّم، وتنخفض في الوقت نفسه نسبة السكّر في الدم.

ما هو الأنزيم ؟

الأنزيمات وسائط حيوية تسرّع التفاعلات الكيميائية للنشاطات الأيضية. ويتناولها هذا المقطع بوصفها جزيئات ذات بنية بروتينية، أي بروتينات لها هي أيضا تخصّصها الوظيفي الذي تفرضه بنيتها.

ويتميّز عملها بخاصّيتين ظهرتا في الأنشطة السابقة: الأولى أنّها تسرّع التفاعل، والثانية أنّها نوعية، فلكلّ أنزيم مادّة واحدة يؤثّر عليها. فالأميلاز يؤثّر على النشاء، والبروتياز على البروتينات، والليباز على الدسم، واللاكتاز على اللاكتوز.

أين تعمل الأنزيمات الهاضمة ؟

يتناول الإنسان الأغذية عن طريق الفم في صورة معقّدة عادة، ولا تُمتصّ على مستوى الأمعاء الدقيقة إلّا في صورة بسيطة. وبين الفم والأمعاء تعمل أنزيمات هاضمة موزّعة على طول الأنبوب الهضمي، ابتداء من الفم فالمعدة ثمّ الأمعاء الدقيقة، وهي التي تسرّع تبسيط الغذاء.

عواقب غياب أنزيم أو نقص نشاطه

لا يظهر دور الأنزيم كاملا إلّا عند غيابه. فحين يغيب أنزيم واحد يتوقّف تفاعل واحد، ولكنّ العواقب تصيب نشاطا أيضيا كاملا: تتراكم المادّة التي كان يحوّلها، ولا يتشكّل الناتج الذي كان يعطيه، فتظهر أعراض المرض.

الحالةالأنزيم الغائب أو الناقصما يتعطّلأهمّ العواقبالتسمية العالمية
عدم تحمّل اللاكتوزاللاكتازتحليل سكّر اللاكتوز في الأنبوب الهضميآلام وتقيّؤ وإسهال وغازات، وعدم ارتفاع الغلوكوز في الدم بعد تناول اللاكتوزIntolérance au lactose
مرض تخزين الغليكوجينغلوكوز 6 فوسفاتازتحويل الغلوكوز 6 فوسفات إلى غلوكوز في الخلايا الكبديةتضخّم الكبد بتراكم الغليكوجين، ونقص السكّر في الدمGlycogénose type I
مقارنة بين الحالتين: أنزيم واحد يغيب، فيتعطّل نشاط أيضي كامل.

ويختلف سبب الغياب من حالة إلى أخرى: ففي الحالة الثانية السبب وراثي، طفرة على مستوى المورثة تُفقد الأنزيم نشاطه. أمّا العلاج فيكون بتعويض الأنزيم الغائب حيثما أمكن ذلك، كما في تناول أنزيم اللاكتاز مع الحليب ومشتقّاته.

تعريف الأنزيم

الأنزيمات وسائط حيوية تتميّز بتأثيرها على النشاطات الأيضية، حيث يكون لغيابها أو لنقص نشاطها عواقب وخيمة على صحّة الإنسان، وقد تؤدّي إلى الموت.

طريقة مضمونة لتحليل أيّ حالة مرضية سببها أنزيم: ابحث أوّلا عن التفاعل الذي يحفّزه هذا الأنزيم، ثمّ اكتب ما قبله وما بعده. المادّة التي قبله تتراكم، والمادّة التي بعده تنقص. وكلّ أعراض المرض تُقرأ من هذين السطرين.
لا تخلط بين الحالتين: في الأولى لم يرتفع الغلوكوز في الدم لأنّ السكّر لم يُحلّل ولم يُمتصّ أصلا، وفي الثانية انخفض الغلوكوز لأنّه لم يتحرّر من الغلوكوز 6 فوسفات، فلم يستطع مغادرة الكبد. النتيجة في الدم متشابهة، والسبب مختلف تماما.
حصيلة الدرس: أنزيم واحد يغيب، فيتوقّف تفاعل واحد ويضطرب نشاط أيضي كامل.
أسئلة الباكالوريا حول هذا الدرس تعطيك حالة مرضية ولا تسمّي لك الأنزيم. ابدأ دائما بتحديد المادّة التي تتراكم والمادّة التي تنقص، ومنهما تستنتج التفاعل المتوقّف ثمّ الأنزيم الغائب. ولا تنس أن تعلّل بمعطيات النصّ نفسه.
الخلاصة: الأنزيمات وسائط حيوية ذات بنية بروتينية تسرّع التفاعلات الكيميائية للنشاطات الأيضية، ويتميّز عملها بالنوعية: لكلّ أنزيم مادّة واحدة يؤثّر عليها، كالأميلاز مع النشاء والليباز مع الدسم. وغياب أنزيم واحد أو نقص نشاطه يوقف التفاعل الذي يحفّزه، فتتراكم المادّة التي قبله وتنقص المادّة التي بعده: ففي غياب اللاكتاز لا يُحلّل اللاكتوز ولا يُمتصّ، وفي غياب غلوكوز 6 فوسفاتاز لا يغادر الغلوكوز الكبد فيتضخّم وتنخفض نسبة السكّر في الدم. ولذلك يكون لغياب الأنزيمات عواقب وخيمة على صحّة الإنسان، وقد تؤدّي إلى الموت.

الصفحة 1/7

© مدرستي — هذا الدرس من تأليف مدرستي · madrassati.net