ما هي وظيفة الإنزيمات؟ ولماذا هي ضرورية في حياتنا اليومية؟

تختصر الآلات الكثير من الوقت اللازم لأداء العديد من المهام اليدوية، إذ يمكن للآلة في المصنع أن تنتج آلاف القطع يومياً. في الوقت ذاته تقوم الإنزيمات في الكائنات الحية بتحفيز عشرات آلاف التفاعلات الكيميائية في الدقيقة داخل خلايا الجسم لتساعدنا على التنفس، أو الأكسدة أو تفكيك الروابط. هذه الخصائص المميزة للإنزيمات مهّدت لاستخدامها في عدة تطبيقات صناعية في الحياة اليومية؛ في المجالات الغذائية والصحية والمنظفات وغيرها. إليك أبرز هذه التطبيقات وكيف يمكنك الاستفادة من الإنزيمات لجعل حياتك أفضل.

تطبيقات الإنزيمات في الحياة اليومية

تشمل أبرز تطبيقات الإنزيمات في الحياة اليومية ما يلي:

صناعة المنظفات

تدخل الإنزيمات في صناعة العديد من المنظفات منذ أكثر من 30 عاماً، وتوجد بصورة أساسية في منظفات الغسيل التي تعمل على تفكيك مكونات بقع العشب وصلصات الطعام الغنية بالدهون والحبر. تعد إنزيمات الليباز التي تفكك الدهون وإنزيمات البروتياز التي تفكك البروتينات أساسية في مساحيق الغسيل، وحالياً يحاول العلماء إنتاج إنزيمات تعمل في درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة، لإزالة البقع عن الملابس البيضاء والملونة.

صناعة النسيج

تسهم الإنزيمات في صناعة المنسوجات من خلال توفير بديل طبيعي للمواد الكيميائية الضارة التي تستخدم في الصناعات النسيجية؛ بهدف تحسين نعومة الأقمشة ومنع تنسيل القماش أو تجعده، بالإضافة إلى تحسين ثبات اللون. ما يقلل تكاليف الإنتاج المرتبطة بالمواد الكيميائية والمياه والكهرباء، ويحافظ على سلامة البيئة من الملوثات الكيميائية الناتجة عن عمليات الإنتاج التقليدية.

الأطعمة والمشروبات

استخدم البشر الإنزيمات منذ قرون في صناعة الأغذية والمشروبات، إذ تعمل الإنزيمات الموجودة في البكتيريا أو الخميرة بتحويل المواد الأولية وتحفيز إنتاج النبيذ والبيرة والخل والأجبان، فعلى الرغم من عدم معرفة البشر في الماضي كيفية عمل الإنزيمات، فإنهم استخدموها في صناعاتهم وتطبيقاتهم المختلفة. في العصر الحالي، عزلت شركات التقانات الحيوية هذه الإنزيمات وقامت بتنقيتها من الكائنات الحية الدقيقة المنتجة لها، ما ساعد في توفير الإنزيمات على مستوى تجاري واسع عالمياً.

دباغة الجلد

كانت عملية دباغة الجلود وتحويلها إلى جلد صالح للاستخدام تحتاج إلى استخدام العديد من المواد الكيميائية الضارة، بالإضافة إلى استخدام شفرات تقشير والعمل اليدوي المتعب، لكن الإنزيمات أصبحت مستخدمة بصورة كبيرة في هذه الصناعة، حيث حلت محل الأدوات والمواد الكيميائية التي كانت تُستخدم في إزالة الدهون وإزالة الشعر والوبر وتنعيم الجلد، وذلك من خلال نقع الجلد المراد دباغته في محلول يحتوي على الإنزيمات، ومن بعدها تنظيف الجلد تنظيفاً بسيطاً للحصول على الجلد المرغوب.

الوقود الحيوي

تتجه أنظار العالم اليوم نحو الوقود الحيوي، وهو وقود مستدام بديل عن الوقود الأحفوري. يمكن صناعة الوقود الحيوي من خلال معالجة مخلفات بعض المحاصيل، مثل عباد الشمس أو الذرة، بواسطة الإنزيمات للحصول على مركب الإيثانول القابل للاشتعال. يمكن مزج الوقود الحيوي والوقود التقليدي بنسب معينة، وهناك بعض السيارات المصنَّعة حديثاً قادرة على العمل باستخدام الوقود الحيوي وحده.

الاختبارات الطبية والأدوية

يحتاج العديد من الاختبارات الطبية الروتينية والدقيقة إلى الإنزيمات في عمليات الكشف عن الأمراض الفيروسية مثل كوفيد-19 والإيدز والتهاب الكبد الفيروسي، وتدخل الإنزيمات في تركيب الكواشف الكيميائية المستخدمة لمعرفة تركيز سكر الدم والدهون المختلفة. بالإضافة لذلك تدخل الإنزيمات في صناعة الأدوية؛ مثل مميعات الدم التي تقي من تشكل الجلطات الدموية وأدوية علاج عسر الهضم.

إعادة تدوير الورق

تستخدم الإنزيمات في صناعات إعادة تدوير الورق لإزالة المواد اللاصقة والملونات التي تدخل في صناعة الملصقات التجارية أو الأوراق الملونة المستعملة، حيث تتكون المواد اللاصقة من مواد عضوية لزجة مضادة للماء، تجعل من الصعب إعادة تدوير الورق وتقلل جودة الورق الناتج، ومن الممكن أن تسبب عطلاً في آلات مصانع إعادة تدوير الورق.

ترتبط المواد اللاصقة بواسطة روابط كيميائية استيرية، وتستخدم إنزيمات الاستيراز لتفكيك هذه المواد اللاصقة إلى مركبات أصغر وأكثر قابلية للذوبان في الماء، والحصول على ورق معاد تدويره يشبه الورق الأصلي.

عدا عن التطبيقات الصناعية، تتدخل الإنزيمات في وظائف الجسم الحيوية اليومية ومن دونها لن تحدث عمليات الهضم أو ترميم الجروح والوقاية من الأمراض ومضاعفة الحمض النووي والإنجاب والكثير غيرها، ويقول الأستاذ المشارك في الكيمياء بجامعة غانون في بنسلفانيا بالولايات المتحدة الأميركية، الدكتور كيث مايكل كريس، إنه من دون الإنزيمات لم تكن الحياة كما نعرفها لتوجد.

خصائص الإنزيمات

تمتلك الإنزيمات الخصائص الفريدة التالية:

ذات فاعلية سريعة: تتميز الإنزيمات بقدرتها على تحفيز آلاف التفاعلات في الدقيقة، ما يسهم في توفير الكثير من الوقت والجهد.
نوعية: تعمل الإنزيمات بصورة نوعية مخصصة مثل القفل والمفتاح، ما يعني أنها دقيقة للغاية في أداء وظيفتها.
صديقة للبيئة: تُستخلص الإنزيمات من الكائنات الحية في الطبيعة مثل البكتيريا أو الخميرة أو النباتات بصورة أساسية، وذلك يسهم في عدم التسبب بضرر بيئي في عملية إنتاج الإنزيمات أو التخلص منها.
كميات ضئيلة لازمة لأداء مهام كبيرة: تكفي كمية قليلة من الإنزيمات لا تتجاوز حجم قطرة مياه صغيرة لأن تسهم في أداء تفاعلات بحجم يفوق كميتها بكثير.
ذاتية الطاقة: لا تحتاج الإنزيمات إلى الطاقة الكهربائية كي تقوم بعملها، بل يكفي وضعها في وسط التفاعل بوجود المادة التي يعمل عليها الإنزيم (الركيزة) لكي تبدأ بالعمل في غالب الأحيان.

يشارك عالم الأبحاث الطبية ورئيس وحدة أبحاث المسرطنات في مستشفى الملك فيصل التخصصي ومركز الأبحاث بالرياض، الأستاذ الدكتور فهد الخضيري، منشوراً عبر حسابه في منصة إكس يوضح فيه إحدى فوائد إنزيم البروميلين الهاضم للبروتينات الموجود في الأناناس، والذي يسهم في تحسين الهضم، وينصح بتناول الأناناس باعتدال للحصول على فائدة هذا الإنزيم.

البروميولين في الأناناس من المواد الهاضمة ( إنزيم هضم ) ويساعد على الحرق والهضم ، وموجودة في الأناناس فقط. ويستحسن الاعتدال بالأناناس بكمية معتدلة يومياً لان زيادته قد ترفع السكر مثل أي فاكهة سكرية. شاهد على إكس

— أ.د.فهد الخضيري (@DrAlkhodairy) July 20, 2024