العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل الانزيمي

تجمع النظرية الحركية (Kinetic) أو نظرية التصادم (Collision) في الحرائك الكيميائية مفهومين رئيسين:

1- لا يمكن للجزيئات أن تتفاعل إلا إذا تصادمت، أي أن تصبح المسافة بينها ضمن مجال مسافة تشكيل الرابطة.

2 - لكل تفاعل كيميائي حاجز (حائل) طاقي (Energy barrier) يجب التغلب عليه لحدوث التفاعل. وحتى يؤدي التصادم إلى تفاعل، يجب أن تملك الجزئيات المتفاعلة طاقة كافية للتقلب على الحائل الطاقي هذا. وهكذا، فإن العوامل التي تزيد الطاقة الحركية للجزئيات المتفاعلة أو تتقص حائل الطاقة الخاص بالتفاعل أو تزيد تواتر التصادم، يجب أن تزيد معدل التفاعل.

درجة الحرارة:

يؤدي رفع درجة الحرارة إلى زيادة عدد الجزيئات التي يمكن أن تتفاعل لأنه يزيد من طاقنلها الحركية (Kinetic energy) ومن تواتر تصادمها. وكما هو مبين في (الشكل 9-1)، يزداد عدد الجزيئات التي تتجاوز طاقتها الحركية حاجز الطاقة الخاص بالتفاعل (اخط العمودي) بارتفاع الحرارة من الدرجة المتخفضة (A) إلى المتوسطة (B) إلى العالية (C) . كما أن أي ارتفاع في درجة الحرارة يزيد حركة الجزيئات، ومن ثم يزيد تواتر التصادم. وتساهم هذه العوامل معاً في زيادة معدل التفاعل الملاحظ عتد زيادة درجة الحرارة؛ ولكن لا تستمر هذه الزيادة في معدل التفاعل إلى اللانهاية لأن درجة الحرارة تصل إلى قيمة تصبح عندها الجزيئات المتفاعلة غير مستقرة. هذا التحديد الحراري يميل إلى أن يكون مرتفعا بشكل مفرط بالنسبة للمتفاعلات غير العضوية، وبشكل معتدل بالتسبة إلى معظم الجزيئات العضوية، لكنه يكون أقل من 100 درجة مئوية بالنسبة إلى معظم التفاعلات ذات الأهمية البيولوجية.

تركيز المتفاعلات:

عند التراكيز المرتفعة للمتفاعلات، يكون كل من عدد الجزيئات ذات الطاقة الكافية للتفاعل وتواتر تصادمها مرتفعاً؛ ويبقى هذا صحيحاً سواء أكانت كل الجزيئات أو قسم منها يمتلك طاقة كافية للتفاعل. ولندرس التفاعلات التي تشمل جزيئين مختلفين A و B:

فإذا ضاعفنا تركيز A أو B، يتضاعف معدل التفاعل؛ وعند مضاعفة تركيز كل من A و B يزداد احتمال التصادم أربع مرات. ويكون معدل التفاعل متناسباً مع تراكيز الجزيئات المتفاعلة. وتستخدم أقواس مربعة للإشارة إلى التراكيز الجزيئية1 «متناسب مع». ويعبر عن معدل التفاعل a؛ ويعني الرمز (Molar concentration) كما يلي:

 يجب استخدام النشاط المولى وليس التركيز الجزيئي.

ثابتة التوازن Keq هي النسبة بين ثوابت المعدل:

بما أن كافة التفاعلات الكيميائية عكسية، فقي عكس التفاعل السابق تتحول An-gm ليعطي مقدار n جزيء من A وm جزيء من B:

وتقرأ هذه المعادلة كما يلي: ((يكون n "جزيء من A و m جزيء من B في حالة توارن مع A_nB_m». ويعكن استبدال التعبير ((متناسب مع» أو رمزه a بعلامة مساواة، وذلك بإدخال ثابتة التناسب (k) الخاصة بالتفاعل المدروس. وفي الحالة العامة:

يكون التعبير عن كل من معدل التفاعل بالاتجاه الأول (من اليسار لليمين أو المعدل (Rate_-1) ومعدل التفاعل العكسي (المعدل _-1) كما يلي:

وعندما يكون معدلا التفاعلين في الاتجاهين متساويين يقال ان الجملة أصبحت في حالة توازن (Equilibrium)، أي:

تدعى النسبة k1 إلى 1-k ثابتة التوارن (keq). وينبغي أن نبقي في ذاكرتنا الخصائص الهامة التالية للجملة الموجودة في حالة التوازن:

1- ثابتة التوازن هي نسبة ثابتتي التفاعل K1/k-1.

2- عند التوازن، يكون معدلا التفاعلين (وليس ثابتتي معدل التفاعل) متساويين.

3 - التوازن هو حالة ديناميكية. ومع أنه لا يحدث تغير في تركيز اتتفاعلات أو النواتج عند التوازن، يستمر A وB بالتحول إلى A_nM_m والعكس بالعكس.

4 - يlكن أن تعطى ثابتة التوازن قيمة عددية، إذا كانت تراكيز A و B و A_nB_m معروفة عند حدوث التوازن.