خلاصه درس فصل ۱ زیست دوازدهم؛ درسنامه و نکات مهم

برای شناخت مادۀ وراثتی، باید از مشاهده به نتیجه برسیم. گریفیت دو نوع باکتری را بررسی کرد: پوشینه‌دارِ زنده که موش را می‌کشت و بدون پوشینۀ زنده که موش را بیمار نمی‌کرد. باکتری پوشینه‌دارِ کشته‌شده با گرما هم به‌تنهایی موش را نمی‌کشت.

اتفاق مهم با مخلوط کردن باکتری‌های پوشینه‌دارِ کشته‌شده و بدون پوشینۀ زنده رخ داد: موش مُرد و در بدنش باکتری پوشینه‌دارِ زنده پیدا شد. پس بعضی باکتری‌های زندۀ بدون پوشینه تغییر کرده بودند؛ نه اینکه باکتری‌های مرده دوباره زنده شده باشند.

این آزمایش نشان داد چیزی از باکتری‌های کشته‌شده به باکتری‌های زنده منتقل شده است. اما هنوز نمی‌شد گفت آن چیز دِنا است؛ انتقال صفت ثابت شده بود، نه هویت مادۀ انتقال‌یافته.

ایوری و همکارانش پرسیدند: کدام مادۀ عصاره برای انتقال صفت لازم است؟ آنها پروتئین‌های عصارۀ باکتری‌های پوشینه‌دارِ کشته‌شده را تخریب کردند. با افزودن باقی‌ماندۀ عصاره به باکتری‌های بدون پوشینه، انتقال صفت باز هم رخ داد؛ پس پروتئین عامل انتقال نبود.

در جداسازی مواد عصاره نیز فقط لایۀ دارای دِنا توانست صفت را منتقل کند. شاهد مهم دیگر از آزمایش تخریب مواد به دست آمد: تخریب کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها یا لیپیدها انتقال را متوقف نکرد، اما با تخریب دِنا انتقال انجام نشد.

منطق آزمایش شبیه یافتن قطعۀ ضروری یک وسیله است: اگر با حذف یک قطعه، کار متوقف شود، آن قطعه برای کار لازم بوده است. مجموع شواهد، دِنا را به‌عنوان مادۀ وراثتی معرفی کرد.

حالا که مادۀ وراثتی را شناختیم، سراغ ساختمان آن برویم. دِنا و رِنا هر دو از گروه نوکلئیک‌اسیدها هستند. این مولکول‌ها بسپارند؛ یعنی از کنار هم قرار گرفتن واحدهای کوچک‌تر ساخته می‌شوند. نام هر واحد، نوکلئوتید است؛ مانند دانه‌هایی که یک زنجیر را می‌سازند.

هر نوکلئوتید سه بخش دارد: یک قند پنج‌کربنه، یک باز آلی نیتروژن‌دار و یک تا سه گروه فسفات. باز و گروه یا گروه‌های فسفات با پیوند اشتراکی به قند متصل می‌شوند؛ پس قند بخش مرکزی این واحد است.

دقت کن که «نوکلئوتید» با «باز آلی» یکی نیست. باز فقط یکی از اجزای نوکلئوتید است. همچنین یک نوکلئوتید را نباید با کل مولکول دِنا یا رِنا اشتباه گرفت.

نوکلئوتیدها می‌توانند در نوع قند، نوع باز و تعداد گروه‌های فسفات تفاوت داشته باشند. قند دِنا دئوکسی‌ریبوز و قند رِنا ریبوز است. دئوکسی‌ریبوز نسبت به ریبوز یک اکسیژن کمتر دارد.

بازهای آلی دو دسته‌اند: پورین‌های دوحلقه‌ای شامل آدنین و گوانین، و پیریمیدین‌های تک‌حلقه‌ای شامل تیمین، سیتوزین و یوراسیل. بنابراین نام دسته به ساختمان باز مربوط است، نه به اینکه باز حتماً در دِنا باشد یا رِنا.

آدنین، گوانین و سیتوزین در هر دو نوع نوکلئیک‌اسید حضور دارند. تفاوت مهم این است که دِنا تیمین دارد و یوراسیل ندارد، اما رِنا یوراسیل دارد و تیمین ندارد. برای تشخیص، هم به قند توجه کن و هم به باز؛ وجود آدنین به‌تنهایی دِنا را از رِنا جدا نمی‌کند.

برای ساختن رشته، نوکلئوتیدها با پیوند اشتراکی فسفودی‌استر به هم وصل می‌شوند. در این اتصال، فسفات یک نوکلئوتید به گروه هیدروکسیل قند نوکلئوتید دیگر پیوند می‌خورد؛ نه اینکه بازهای آلی مستقیماً زنجیرۀ اصلی را بسازند.

در الگوی معرفی‌شدۀ کتاب، رِنا یک رشته و دِنا دو رشته دارد. انتهای یک رشته هم می‌تواند به ابتدای همان رشته متصل شود و ساختار حلقوی بسازد؛ مانند دِنای باکتری‌ها. در رشتۀ خطی، یک سر گروه فسفات آزاد و سر دیگر گروه هیدروکسیل آزاد دارد؛ پس دو سر آن یکسان نیستند.

چارگاف نیز نشان داد مقدار آدنین دِنا با تیمین و مقدار گوانین با سیتوزین برابر است. این یافته به معنی برابر بودن هر چهار باز نیست؛ دو برابری جداگانه داریم: $A=T$ و $G=C$.

پیش از کشف ساختار دنا، تصور می‌شد مقدار هر چهار نوع باز در آن برابر است؛ اما اندازه‌گیری‌های چارگاف این تصور را تغییر داد. او نشان داد مقدار آدنین با تیمین و مقدار گوانین با سیتوزین برابر است: $\mathrm{A=T}$ و $\mathrm{G=C}$. دقت کن که این دو برابری به معنی برابر بودن هر چهار باز نیست؛ ممکن است مقدار آدنین از گوانین بیشتر باشد. مثل دو جفت جوراب با رنگ‌های متفاوت است: تعداد جوراب‌های راست و چپِ هر رنگ برابر است، اما تعداد جفت‌های دو رنگ لزوماً برابر نیست. این یافته سرنخی بود که مدل ساختار دنا باید دلیلش را توضیح می‌داد.

برای شناخت دنا، دانستن مقدار بازها کافی نبود؛ شکل فضایی مولکول هم باید روشن می‌شد. ویلکینز و فرانکلین با استفاده از پرتو ایکس تصاویری تهیه کردند. بررسی این تصاویر نشان داد دنا حالت مارپیچی دارد و از بیش از یک رشته ساخته شده است؛ ابعاد مولکول را هم می‌شد با این روش تشخیص داد. این تصاویر را مثل عکس معمولی یک نردبان در نظر نگیر؛ دانشمندان با بررسی الگوی تصویر به ویژگی‌های ساختار پی بردند. سپس واتسون و کریک، داده‌های پرتو ایکس، نتایج چارگاف و یافته‌های خودشان را کنار هم گذاشتند و مدل نردبان مارپیچ را ساختند.

حالا یک نردبان پیچ‌خورده را در ذهن بساز: دو رشتهٔ پلی‌نوکلئوتیدی به دور محوری فرضی پیچیده‌اند. در این تشبیه، ستون‌ها از قند و فسفات ساخته شده‌اند و بازهای آلی پله‌ها را می‌سازند. برای تشخیص پیوندها، اول بپرس «در امتداد یک رشته حرکت می‌کنم یا از یک رشته به رشتهٔ دیگر؟» در امتداد هر رشته، نوکلئوتیدهای مجاور با پیوند فسفودی‌استر به هم متصل‌اند. اما میان بازهای روبه‌روی هم در دو رشته، پیوند هیدروژنی برقرار است. پس پیوند سازندهٔ اتصال‌های یک ستون با پیوندی که دو رشته را روبه‌روی هم نگه می‌دارد، یکی نیست.

هر باز فقط با مکمل مشخص خود جفت می‌شود: آدنین با تیمین و گوانین با سیتوزین. بنابراین توالی یک رشته، توالی رشتهٔ مقابل را تعیین می‌کند؛ مکمل بودن با یکسان بودن فرق دارد. در هر جفت، یک باز تک‌حلقه‌ای مقابل یک باز دوحلقه‌ای قرار می‌گیرد؛ به همین دلیل قطر دنا در طول آن یکسان می‌ماند. میان گوانین و سیتوزین نیز پیوند هیدروژنی بیشتری نسبت به آدنین و تیمین برقرار می‌شود. هر پیوند هیدروژنی به‌تنهایی انرژی کمی دارد، اما تعداد فراوان این پیوندها به پایداری دنا کمک می‌کند؛ مانند تعداد زیادی اتصال کوچک که در کنار هم محکم‌اند. در عین حال، دو رشته می‌توانند هنگام نیاز در بعضی نقاط از هم جدا شوند.

دنا را مانند یک نردبان پیچ‌خورده تصور کن. هر یک از دو رشتهٔ پلی‌نوکلئوتیدی، یکی از ستون‌های این نردبان را می‌سازد؛ قند و فسفات در ستون‌ها و بازهای آلی در پله‌ها قرار دارند. حالا دو نوع اتصال را از هم جدا کن: در طول هر رشته، میان قند نوکلئوتیدهای مجاور، پیوند فسفودی‌استر برقرار است؛ اما میان بازهای روبه‌روی هم، پیوند هیدروژنی وجود دارد. بنابراین وقتی از اتصال دو رشته به یکدیگر حرف می‌زنیم، منظور پیوندهای هیدروژنی است، نه فسفودی‌استر. در تصویر ذهنی نردبان، همیشه بپرس: دارم در امتداد یک ستون حرکت می‌کنم یا از یک ستون به ستون دیگر می‌روم؟

در پله‌های دنا، هر باز شریک مشخصی دارد: آدنین با تیمین و گوانین با سیتوزین جفت می‌شود؛ یعنی $A$ با $T$ و $G$ با $C$. به همین دلیل، دو رشته مکمل یکدیگرند، نه لزوماً یکسان. در هر جفت، یک باز تک‌حلقه‌ای کنار یک باز دوحلقه‌ای قرار می‌گیرد؛ پس قطر دنا در سراسر مولکول یکسان می‌ماند. بین گوانین و سیتوزین، پیوند هیدروژنی بیشتری از آدنین و تیمین برقرار می‌شود. هر پیوند هیدروژنی به‌تنهایی انرژی کمی دارد، اما تعداد فراوان این پیوندها به پایداری دنا کمک می‌کند. در عین حال، جدا شدن موضعی دو رشته هنگام نیاز هم امکان‌پذیر است.

رنا نوع دیگری از نوکلئیک اسیدهاست؛ تک‌رشته‌ای است و از روی بخشی از یکی از رشته‌های دنا ساخته می‌شود. برای یادگیری سه نوع رنا، یک کارگاه را تصور کن: رنای پیک یا $\mathrm{mRNA}$ پیام و اطلاعات دنا را به رناتن می‌رساند؛ رنای ناقل یا $\mathrm{tRNA}$ آمینواسیدهای لازم را به سمت رناتن می‌برد؛ رنای رناتنی یا $\mathrm{rRNA}$ همراه پروتئین‌ها در ساختمان خود رناتن شرکت دارد. پس پیام‌رسان، حمل‌کنندهٔ مواد و بخشی از دستگاه ساخت را با هم اشتباه نگیر. البته کار رناها به این سه مورد محدود نیست؛ بعضی رناها نقش آنزیمی دارند یا در تنظیم بیان ژن دخالت می‌کنند.

اطلاعات وراثتی دنا در واحدهایی به نام ژن سازمان یافته‌اند. ژن را بخشی از دنا بدان که بیان شدنش می‌تواند به تولید رنا یا پلی‌پپتید بینجامد. نکتهٔ مهم همین «یا» است: نباید ژن را فقط دستور ساخت پروتئین تعریف کنیم. در کارت قبلی دیدی که رناها خودشان هم نقش‌های گوناگونی دارند؛ بنابراین محصول بیان یک ژن می‌تواند رنایی باشد که وظیفه‌ای در یاخته انجام می‌دهد. برای تشخیص ژن، فقط به اندازهٔ یک قطعهٔ دنا یا نام آن تکیه نکن؛ معیار این تعریف، ارتباط آن بخش از دنا با تولید رنا یا پلی‌پپتید است.

تا اینجا نوکلئوتیدها را واحدهای سازندهٔ دنا و رنا دیدیم؛ اما کارشان فقط ساختن این مولکول‌ها نیست. آدنوزین تری‌فسفات یا $\mathrm{ATP}$ یک نوکلئوتید آدنین‌دار و منبع رایج انرژی در یاخته است. یاخته برای فعالیت‌های گوناگون از آن استفاده می‌کند؛ پس دیدن واژهٔ «نوکلئوتید» نباید همیشه تو را فقط به یاد اطلاعات وراثتی بیندازد. نقش دیگر این است که نوکلئوتیدها در ساختمان مولکول‌های حامل الکترون شرکت می‌کنند. این حامل‌ها در فتوسنتز و تنفس یاخته‌ای نقش دارند. دقت کن: کتاب می‌گوید نوکلئوتیدها در ساختار این حامل‌ها وارد می‌شوند، نه اینکه هر نوکلئوتیدی به‌تنهایی حامل الکترون باشد.

پیش از تقسیم یاخته، اطلاعات دنا باید نسخه‌برداری شود تا به یاخته‌های حاصل برسد. برای توضیح این فرایند، سه طرح پیشنهاد شده بود. تفاوت آنها در سرنوشت رشته‌های قدیمی است.

در طرح حفاظتی، دو رشتهٔ قدیمی کنار هم باقی می‌مانند و یک مولکول کاملاً جدید هم ساخته می‌شود. در طرح نیمه‌حفاظتی، دو رشتهٔ قدیمی از هم جدا می‌شوند و هرکدام الگوی ساخت رشته‌ای مکمل قرار می‌گیرند؛ پس هر مولکول حاصل یک رشتهٔ قدیمی و یک رشتهٔ جدید دارد. در طرح پراکنده، هر رشتهٔ حاصل آمیزه‌ای از قطعات قدیمی و جدید است.

نکتهٔ کلیدی: «نیمه‌حفاظتی» یعنی حفظ یک رشتهٔ کامل از مولکول اولیه در هر مولکول حاصل، نه مخلوط‌شدن تکه‌های قدیمی و جدید در یک رشته.

مزلسون و استال برای تشخیص دنای قدیمی از جدید، ابتدا باکتری‌ها را چندین نسل در محیط دارای نیتروژن سنگین، $^{15}\mathrm{N}$، پرورش دادند. این نیتروژن وارد بازهای آلی دنا شد و دنای سنگین پدید آمد. سپس باکتری‌ها را به محیط دارای نیتروژن معمولی، $^{14}\mathrm{N}$، منتقل کردند تا رشته‌های جدید سبک باشند.

دناهای استخراج‌شده در شیب چگالی سزیم کلرید گریز داده شدند؛ دنای سنگین پایین‌تر، دنای سبک بالاتر و دنای دورگه میان این دو قرار می‌گرفت.

پس از دور اول، فقط یک نوار متوسط دیده شد؛ بنابراین طرح حفاظتی رد شد، چون آن طرح دو نوار سنگین و سبک پیش‌بینی می‌کرد. پس از دور دوم، دو نوار متوسط و سبک با سهم برابر دیده شد. این نتیجه با نیمه‌حفاظتی سازگار بود، نه پراکنده؛ زیرا طرح پراکنده در دور دوم هم یک گروه دنای مخلوط، با چگالی کمتر از دور اول، پیش‌بینی می‌کرد.

برای همانندسازی، سه چیز اصلی لازم است: دنای الگو، نوکلئوتیدهای آزاد سه‌فسفاته و آنزیم‌ها. در دنای همراه هیستون، ابتدا باید پیچ‌وتاب فامینه باز و هیستون‌ها جدا شوند تا دنا در دسترس قرار گیرد.

سپس هلیکاز با گسستن پیوندهای هیدروژنی، دو رشته را در محل همانندسازی از هم باز می‌کند؛ کل مولکول از ابتدا یک‌باره باز نمی‌شود. مرز بخش بازشده و بسته، شکلی مانند حرف $Y$ دارد و «دوراهی همانندسازی» نامیده می‌شود. همانندسازی از جایگاه آغاز در دو جهت پیش می‌رود.

دنابسپاراز با استفاده از رابطهٔ مکملی، نوکلئوتید مناسب را به انتهای رشتهٔ جدید می‌افزاید و پیوند فسفودی‌استر ایجاد می‌کند. مثلاً روبه‌روی آدنین، تیمین قرار می‌گیرد. نوکلئوتید ورودی سه فسفات دارد، اما هنگام اتصال دو فسفاتش جدا می‌شود و به‌صورت تک‌فسفاته در رشته قرار می‌گیرد. پس بازشدن دو رشته را با ساخته‌شدن ستون یک رشته اشتباه نکن!

دنابسپاراز فقط سازنده نیست؛ کارِ رشتهٔ تازه‌ساخته‌شده را نیز بررسی می‌کند. رابطهٔ مکملی دقت همانندسازی را بالا می‌برد، اما باز هم ممکن است نوکلئوتید نامناسبی وارد رشته شود.

طبق توضیح کتاب، دنابسپاراز پس از تشکیل پیوند فسفودی‌استر، درستی جفت‌شدن نوکلئوتید را بررسی می‌کند. اگر اشتباهی رخ داده باشد، نوکلئوتید نادرست را جدا می‌کند و نوکلئوتید درست جای آن قرار می‌گیرد. این کار شبیه نوشتن یک متن و اصلاح فوری حرف اشتباه است؛ با این تفاوت که اینجا اصلاح با تغییر پیوندهای شیمیایی انجام می‌شود.

پس دو فعالیت را جدا به خاطر بسپار: بسپارازی یعنی تشکیل پیوند فسفودی‌استر برای ساخت رشته؛ نوکلئازی یعنی شکستن این پیوند. فعالیت نوکلئازی دنابسپاراز که برای رفع خطای همانندسازی انجام می‌شود، «ویرایش» نام دارد.

در پروکاریوت‌ها، فام‌تن اصلی یک مولکول دنای حلقوی در سیتوپلاسم است که غشایی دور آن نیست و به غشای یاخته اتصال دارد. باکتری ممکن است دیسک یا پلازمید هم داشته باشد؛ دنایی جدا از دنای اصلی که می‌تواند ویژگی‌هایی مانند مقاومت به پادزیست ایجاد کند. اغلب پروکاریوت‌ها یک جایگاه آغاز دارند؛ همانندسازی از آن در دو جهت پیش می‌رود تا دو مسیر به هم برسند.

در یوکاریوت‌ها، دنای هر فام‌تن هسته‌ای خطی و همراه پروتئین‌هایی مانند هیستون است. دنای حلقویِ سیتوپلاسمی نیز در راکیزه و دیسه وجود دارد؛ بنابراین «همهٔ دنای یوکاریوت خطی است» درست نیست.

چون دنای فام‌تن‌های یوکاریوتی بسیار زیاد است، همانندسازی در هر فام‌تن از چندین نقطه آغاز می‌شود؛ مانند تقسیم یک کار طولانی میان چند گروه. تعداد این جایگاه‌ها تنظیم‌پذیر است: در مراحل جنینی مورولا و بلاستولا، تقسیم سریع‌تر و جایگاه‌های آغاز بیشترند؛ پس از تشکیل اندام‌ها هر دو کاهش می‌یابند. دو‌جهتی بودن در هر دو گروه وجود دارد؛ تفاوت مهم، تعداد جایگاه‌های آغاز است.

برای شناخت پروتئین، از واحد سازنده‌اش یعنی آمینواسید شروع کنیم. هر آمینواسید یک کربن مرکزی دارد که گروه آمین $\mathrm{-NH_2}$، گروه کربوکسیل $\mathrm{-COOH}$، یک هیدروژن و گروه $\mathrm{R}$ به آن متصل‌اند. بخش متفاوت آمینواسیدها، گروه $\mathrm{R}$ است؛ ویژگی شیمیایی این گروه بر شکل‌گیری پروتئین اثر می‌گذارد.

آمینواسیدها با حضور آنزیم و در واکنش سنتز آب‌دهی به هم متصل می‌شوند: با تشکیل هر پیوند پپتیدی، یک مولکول آب خارج می‌شود. پیوند پپتیدی نوعی پیوند اشتراکی است. اتصال چند آمینواسید، زنجیرهٔ پلی‌پپتیدی می‌سازد؛ پروتئین از یک یا چند زنجیرهٔ بلند و بدون شاخه تشکیل می‌شود.

در ساختار پروتئین‌ها بیست نوع آمینواسید به کار می‌رود. مانند حروفی که با ترتیب‌های مختلف واژه‌های متفاوت می‌سازند، نوع، تعداد و ترتیب آمینواسیدها هم بر ساختار و کار پروتئین اثر دارند.

زنجیرهٔ آمینواسیدی فقط یک رشتهٔ ساده باقی نمی‌ماند؛ شکل می‌گیرد و همین شکل برای عملکردش مهم است. ساختار پروتئین را در چهار سطح بررسی می‌کنیم:

• اول: نوع، تعداد، ترتیب و تکرار آمینواسیدها؛ پیوندهای پپتیدی این ساختار خطی را می‌سازند. همهٔ سطوح بعدی به آن وابسته‌اند.
• دوم: پیوندهای هیدروژنی میان بخش‌هایی از زنجیره، الگوهایی مانند مارپیچ و صفحه ایجاد می‌کنند.
• سوم: صفحات و مارپیچ‌ها بیشتر تا می‌خورند. نزدیک شدن گروه‌های $\mathrm{R}$ آب‌گریز به یکدیگر در تشکیل آن نقش دارد؛ پیوندهای هیدروژنی، اشتراکی و یونی نیز آن را تثبیت می‌کنند.
• چهارم: دو یا چند زنجیرهٔ پلی‌پپتیدی در آرایشی مشخص کنار هم قرار می‌گیرند. پس همهٔ پروتئین‌ها ساختار چهارم ندارند.

میوگلوبین یک زنجیره و ساختار سوم دارد. هموگلوبین از دو زنجیرهٔ آلفا و دو زنجیرهٔ بتا تشکیل شده و ساختار چهارم دارد. هر زنجیره ابتدا خودش تا می‌خورد و سپس زیرواحدها کنار هم قرار می‌گیرند. تغییر حتی یک آمینواسید، ساختار اول را عوض می‌کند و ممکن است شکل و عملکرد پروتئین را هم تغییر دهد؛ این پیامد قطعی نیست.

پروتئین‌ها فقط مادهٔ سازندهٔ بدن نیستند؛ کارهای بسیار متنوعی دارند. کلاژن به بافت پیوندی استحکام می‌دهد، اکتین و میوزین در انقباض ماهیچه نقش دارند و هموگلوبین گازهای تنفسی را جابه‌جا می‌کند. گیرنده‌های سطح یاخته پیام یا عامل مشخصی را شناسایی می‌کنند. بیشتر هورمون‌ها، مانند انسولین و اکسیتوسین، پروتئینی‌اند؛ بعضی پروتئین‌ها نیز فعالیت ژن‌ها را تنظیم می‌کنند.

یکی از نقش‌های مهم، فعالیت آنزیمی است. برای شروع واکنش، انرژی اولیه‌ای به نام انرژی فعال‌سازی لازم است. آنزیم با افزایش امکان برخورد مناسب مولکول‌ها و کاهش انرژی فعال‌سازی، سرعت واکنشِ انجام‌شدنی را زیاد می‌کند؛ آنزیم را با تأمین‌کنندهٔ انرژی اشتباه نگیر.

محل کار آنزیم‌ها هم یکسان نیست: آمیلاز بزاق و لیپاز گوارشی بیرون یاخته عمل می‌کنند؛ آنزیم‌های تنفس یاخته‌ای، فتوسنتز و همانندسازی درون یاخته فعالیت دارند. پمپ سدیم ــ پتاسیم در غشا یون‌ها را جابه‌جا می‌کند و فعالیت آنزیمی هم دارد. بنابراین یک پروتئین می‌تواند بیش از یک نقش داشته باشد.

بیشتر آنزیم‌ها پروتئینی‌اند؛ پس عبارت «همهٔ آنزیم‌ها پروتئین‌اند» دقیق نیست. آنزیم بخشی به نام جایگاه فعال دارد. ماده‌ای که آنزیم روی آن عمل می‌کند، پیش‌ماده است و حاصل واکنش، فراورده نام دارد.

شکل جایگاه فعال با شکل پیش‌ماده یا بخشی از آن مکمل است؛ برای همین هر آنزیم روی یک یا چند پیش‌مادهٔ خاص اثر می‌گذارد. این ویژگی را عملکرد اختصاصی می‌نامیم. البته اختصاصی بودن به معنای آن نیست که هر آنزیم حتماً فقط یک نوع واکنش را سرعت می‌بخشد.

بعضی آنزیم‌ها برای فعالیت به یون‌های فلزی یا مواد آلی کمک‌کننده نیاز دارند. کمک‌کنندهٔ آلی، مانند برخی ویتامین‌ها، کوآنزیم نامیده می‌شود؛ یون فلزی را کوآنزیم نمی‌نامیم. بعضی مواد سمی نیز با اشغال جایگاه فعال مانع فعالیت می‌شوند.

آنزیم در پایان واکنش دست‌نخورده می‌ماند و دوباره قابل استفاده است؛ به همین دلیل مقدار کمی از آن کافی است. البته آنزیم‌ها هم به مرور از بین می‌روند و یاخته باید نمونه‌های تازه بسازد.

فعالیت آنزیم به شرایط محیط و مقدار مواد بستگی دارد:

• اسیدی یا بازی بودن: هر آنزیم $\mathrm{pH}$ بهینه دارد؛ برای پپسین حدود $2$ و برای آنزیم‌های واردشده از لوزالمعده به روده حدود $8$ است. تغییر $\mathrm{pH}$ می‌تواند پیوندها و شکل آنزیم را تغییر دهد و اتصال پیش‌ماده را مختل کند.
• دما: آنزیم‌های بدن انسان در حدود $37\,^{\circ}\mathrm{C}$ بهترین فعالیت را دارند. گرمای زیاد ممکن است شکل آن‌ها را برگشت‌ناپذیر تغییر دهد؛ غیرفعال شدن در سرما می‌تواند با بازگشت دمای طبیعی برطرف شود. دمای بهینهٔ همهٔ جانداران یکسان نیست.
• غلظت: با فراهم بودن پیش‌ماده، افزایش آنزیم تولید فراورده در واحد زمان را بیشتر می‌کند. افزایش پیش‌ماده هم فقط تا زمانی سرعت را بالا می‌برد که جایگاه‌های فعال اشغال نشده باشند؛ پس از اشغال همهٔ آن‌ها، سرعت ثابت می‌شود.

از همین توانایی‌های اختصاصی در صنعت استفاده می‌کنیم: سلولاز در تجزیهٔ سلولز به گلوکز نقش دارد و در کاغذسازی و تولید سوخت زیستی به کار می‌رود. آنزیم‌های مایه‌پنیر پروتئین شیر را دلمه می‌کنند و می‌توانند منشأ جانوری، گیاهی یا ریزجانداری داشته باشند. در شوینده‌ها، لیپاز برای چربی، پروتئاز برای پروتئین و آمیلاز برای نشاسته کاربرد دارد.