זרז

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

המבנה התלת-ממדי של האנזים נויראמינידאז. אנזימים הם חלבונים המשמשים כזרזים של תגובות ביוכימיות בכל הייצורים החיים
הגדל
המבנה התלת-ממדי של האנזים נויראמינידאז. אנזימים הם חלבונים המשמשים כזרזים של תגובות ביוכימיות בכל הייצורים החיים

זרז (בלועזית: קטליזטור) הוא חומר המסוגל להאיץ מהלכן של תגובות כימיות.

הזרז עצמו משתתף בתגובה, אך הוא אינו מִתכּלֶה במהלכה; הוא אינו משתייך לתוצרים ולא למגיבים; נהוג לרשום אותו בנוסחת התגובה מעל לחץ המציין את המעבר מהמגיבים לתוצרים.

הזרזים מאיצים תגובות שבהעדר הזרז היו מתרחשות באיטיות רבה; הזרזים אינם מסוגלים לגרום לתגובות שבהעדר הזרז לא היו יוצאות כלל לפועל. זרזים אינם משפיעים על הרכב המערכת בשיווי משקל אלא רק מזרזים את ההגעה למצב של שיווי משקל, ואותו הזרז פועל תמיד הן על התגובה הישירה והן על התגובה ההפוכה. הזרזים מאיצים את התגובה באמצעות הורדת אנרגיית ההפעלה של התגובה, כך שיותר מולקולות עשויות להגיב בה. זרזים מסוגלים להאיץ את קצב התגובה פי אלפי ואף מיליוני מונים.

קיימים שני סוגי זרזים:

  • זרז הטרוגני: מצוי במצב צבירה שונה מזה של המגיבים; הזרז בדרך-כלל אינו משתתף בתגובה. דוגמה לכך היא תגובה בה הזרז הוא משטח מוצק שעליו מתרחשת התגובה, ושסופג את המגיבים הנוזליים; הספיגה גורמת לערעור הקשרים הבין-אטומיים במולקולות המגיבים וליצירת קשרים חדשים.
  • זרז הומוגני: מצוי באותו מצב הצבירה של הנוזל, ובדרך-כלל משתתף בתגובה. הזרז יוצר חומר ביניים עם אחד המגיבים; חומר הביניים ממשיך להגיב עם המגיב השני; נוצר חומר חדש, ואילו הזרז משתחרר לסביבה, כך שהוא לא מתכלה או נצרך. הנוסחאות הבאות מתארות באופן כללי תגובות כאלו:
A + C → AC (תגובה ראשונית בין המגיב A והזרז C ליצירת חומר ביניים בלתי-יציב, AC)
AC + B → AB + C (תגובה סופית בין חומר הביניים והמגיב B; הזרז משתחרר לסביבה)
את התהליך בכללותו ניתן לסכם כך:
A + B + C → AB + C

זרזים רבים הינם חומצות או בסיסים חזקים; תגובות רבות מסוגלות להתרחש רק בסביבה חומצית או בסיסית, והזרז מספק סביבה זו. זרזים אחרים הינם מתכות אדישות - כאלו שכמעט ואינן נוטות להגיב, כגון פלטינה, רודיום ופלדיום; גם ברזל משמש כזרז בכמה תגובות.

[עריכה] זרזים ביולוגיים

בתאיהם של כל היצורים החיים קיימים זרזים ביולוגיים; אלו הם האנזימים. כמעט כל האנזימים הינם חלבונים[1]; ברבים מהם קיימים אטומי מתכת, כגון ברזל, נחושת, אבץ וסלניום, אשר משתתפים באופן פעיל בתהליך הזרוז.

האנזימים מזרזים את התגובה על ידי הבאת שני המגיבים האחד אל עבר השני, באופן המאפשר התאמה מרחבית מירבית, כך שהקבוצה הפעילה במגיב האחד נמצאת קרוב לקבוצה הפעילה במגיב השני. התאמה מרחבית זו מתרחשת בתדירות נמוכה בלבד באופן טבעי (ספונטני), וכך מצליחים האנזימים להאיץ באופן משמעותי את התגובה. בנוסף, האנזימים מספקים סביבה נוחה להתרחשות הריאקציה. למשל, לאנזימים מסוימים שיירים חומציים באתר הפעיל התורמים יוני מימן למגיב ובכך מערערים את יציבותו, ואחרים מספקים סביבה הידרופובית המקטינה את אנרגיית ההפעלה הדרושה לשם התרחשות התגובה.

חשיבותם של האנזימים לחיים עליונה, והחיים אינם מתקיימים בלעדיהם. מחלות רבות, התוקפות גם בני אדם, נובעות מפגם באנזים כלשהוא.

חקר זרוז התגובות בכימיה נחקר על-ידי הקינטיקה והתרמודינמיקה. הללו חוקרות גם את האנזימים, לצד הביוכימיה.

[עריכה] הערות שוליים

  1. ^ יש גם מולקולות RNA הפועלות כאנזימים.