7- دقة الأنزيمات Specificity
لا بد من التنويه ثانية بأن لكل تفاعل حيوي انزيم خاص به لا يمكن أن يقوم مقامه في ذلك التفاعل بالذات أي انزيم آخر، وعلى ذلك فإن هناك عدداً كبيراً من الانزيمات لملامسة عدد كبير من التفاعلات الحيوية. وتعزى دقة العمل الانزيمي إلى طبيعة تكوين الجزيء البروتيني في الانزيم والمركز الفعال فيه، وكذلك التركيب البنائي والتوزيع الفراغي للمواد المتفاعلة.
فهناك ما يسمى بدقة الانزيم بالنسبة لمجموعة بالذات توجد في سلسلة من المركبات، ويسمى هذا النوع من الدقة Group Specificity. فمثلاً قد يؤثر انزيم معين على سلسلة السكريات السداسية الالدهيد (الدوهكسوزات Aldohexoses) كما يحدث عند فسفرة عدة هكسوزات بواسطة انزيم Kinase في وجود ATP. أما إذا أثر انزيم معين على الجلوكوز فقط من بين جميع السكريات فإن ذلك الانزيم يتصف بالدقة المطلقة (Absolute Specificity).
وهناك عامل آخر من عوامل الدقة في عمل الانزيمات وهو التركيب الفراغي للانزيم بالنسبة للمواد المتفاعلة Stereospecificity، فمثلاً توجد بعض الانزيمات التي لا تؤثر إلا على المشابهات الضوئية من النوع D، بينما تؤثر انزيمات أخرى على المشابهات الضوئية من النوع L. وبعض الإنزيمات تحول حمض أميني من النوع – L إلى مخلوط راسيمي من النوعين D و L وتسمى مثل هذه الانزيمات Racemases كما يحدث بالنسبة للالانين. وهناك بعض الأنزيمات التي تميز بين المشابهات الهندسية Cis و Trans، فالانزيم الذي يؤثر على المشابه Cis لا يؤثر على الآخر وبالعكس. فالانزيم Fumarase يضيف جزيء ماء إلى الحمض Trans (فيوماريك)، ولا يؤثر إطلاقاً على الحمض Cis (مالييك Maleic). كذلك تتميز بعض الانزيمات بالدقة المتناهية في مهاجمة ذرة معينة فقط (أو مجموعة) في الجزيء الذي يحتوي على مستوى تماثل ولا مجال للدخول في تفاصيل ذلك.
8 - التسمية والتصنيف Nomenclature and Classification
سبق أن ذكرنا أن هناك عدداً كبيراً من الانزيمات التي تلامس العديد من التفاعلات الحيوية. وليس من السهل تصنيف جميع الانزيمات تصنيفاً دقيقاً يراعي فيه التركيب البنائي لجزيء البروتين في كل منها، أو حتى حسب المادة التي يؤثر عليها الانزيم وقد انشئت لجنة خاصة بالانزيمات في الاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية – عام 1964 – لغرض وضع نظام محدد لتسمية وتصنيف الانزيمات، إلا أن مقترحاتها لم تلق استعمالاً على نطاق واسع في مراجع الكيمياء الحيوية رغم انقضاء بضع سنين عليها، والأرجح أنه ستمر بضع سنوات أخرى قبل أن تستعمل التسمية المنظمة التي اقترحتها تلك اللجنة على نطاق واسع.
وسنكتفي فيما يلي ببيان الأقسام الرئيسية التي تصنف تحتها الانزيمات وذلك حسب المادة التي تؤثر عليها.
أولاً - الأنزيمات المحللة Hydrolytic Enzymes:
وهي التي تلامس التفاعلات التي تنكسر فيها رابطة معينة في جزيئات المادة المتفاعلة وتضاف في نفس الوقت عناصر الماء (H-OH) إلى المواد الناتجة، وغالباً ما تكون مثل هذه التفاعلات عكسية ويقع في نطاق هذه المجموعة من الانزيمات الآتية:
أ - الاستريزات Esterases
وهي التي تلامس تحليل الروابط الاسترية. والتصنيف الأدق للانزيمات التي تنتمي إلى هذا القسم يعتمد على نوع الحمض ونوع الكحول اللذين يؤلفا الاستر. وبعض هذه الانزيمات تتصف بالدقة بالنسبة لمجموعة من المركبات والبعض الآخر يتصف بالدقة المطلقة. ويقع تحت هذا القسم ما يلي:
1- الاستريزات البسيطة وهي التي تلامس تحلل (أو تركيب) الاسترات البسيطة التي تتألف من الأحماض الدهنية والكحولات ذات السلسلة الكربونية القصيرة، أي التي لها وزن جزيئي منخفض نسبياً.
2- الأنزيمات المحللة للدهون الحقيقية True Lipases وهي التي تلامس تحلل (أو تركيب) الدهون إلى احماض دهنية (وزنها الجزيئي عالي) وجليسرول، ومن أمثلتها ليباز البنكرياس وغيره.
3- الأنزيمات المحللة لاسترات الفوسفات Phosphatases وهي التي تحلل استرات حمض الفوسفوريك إلى كحول وفوسفات غير عضوية هي عبارة عن خليط من الايونين HPO4--, H2PO4-- وذلك يعتمد على درجة pH الوسط، ولهذا السبب يستعمل الرمز Pi اختصاراً للدلالة على الفوسفات الناتجة.
4- الأنزيمات المحللة للبيروفوسفات Pyrophosphateses وهي التي تحلل روابط البيروفوسفات (بين جزيئين حمض الفوسفوريك) إلى اورتو فوسفات (أحادية).
5- الأنزيمات المحللة للاحماض النووية Nucleases إلى نيوكليوتيدات أحادية أو مركبة. ومثال عليها الانزيم المحلل لحمض RNA والمسمى Ribonuclease.
ب - الأنزيمات المحللة للكربوهيدرات Carbohydrases
وهي التي تحلل الرابطة الجليكوزيدية في السكريات البسيطة والمركبة والعديدة وينتمي إليها:
1- الجليكوزيديزات Glycosidases وهي التي تحلل الجليكوزيدات البسيطة أو المركبة إلى سكريات بسيطة. ومثال عليها أنزيم Invertase الذي يحلل السكروز إلى جلوكوز وفركتوز.
2- الأنزيمات المحللة للسكريات العديدة Polysaceharidases (مثل النشاء، السيللوز والجليكوجن...) إلى الوحدات الأساسية المكونة لها مثل الجلوكوز والمالتوز. ومثال على هذه الانزيمات: الاميلاز – الفا (Amylase-α) الذي يحلل الجليكوجن والنشاء إلى جلوكوز ومالتوز.. ونواتج أخرى لا تعطي مع اليود لوناً أزرقاً (وهو الاختبار الخاص بالنشاء). كذلك فالانزيم اميلاز – ابيتا (Amylase-β) يحلل النشاء والجليكوحن إلى مالتوز وسكريدات عديدة أخرى ذات سلسلة أقصر من وحدات الجلوكوز.
ج - الأنزيمات المحللة للبروتينات Proteases
وهي التي تهاجم الرابطة الببتيدية في البروتينات أو الببتيدات.
ويمكن التمييز بين هذين النوعين: فالانزيمات المحللة للببتيدات Peptidases تعمل على تحليل الرابطة الببتيدية القريبة من مجموعة امينو أو مجموعة كربوكسيل حرة. ومنها ما يحتاج إلى وجود مجموعة كربوكسيل حرة في مادة التفاعل ليهاجم الرابطة الببتيدية المجاورة لها، ويسمى هذا النوع Carboxy Peptidases . ومنها ما يحتاج إلى مجموعة أمينو حرة ليهاجم الرابطة الببتيدية المجاورة لها ويسمى Amino Peptipases. أما الانزيمات المحللة للبروتينات Proteinases (وتسمى أحياناً Endopeptidases) فإنها تهاجم الروابط الببتيدية الداخلية في جزيء البروتين، ومثال عليها الببسين والتريبسين.
ثانياً- الأنزيمات المفسفرة Phosphorylases
أ - الأنزيمات المفسفرة للسكريات العديدة:
وهي التي تلامس كسر الرابطة الجليكوزيدية في السكريدات العديدة مع إضافة جزيئات فوسفات إلى الوحدات البنائية في السكريد العديد، أي لإنتاج جلوكوز -1- فوسفات.
ب - الأنزيمات المفسفرة للنيوكليوتيدات العديدة:
وهي تلامس عكسياً تكوين النيوكليوتيدات العديدة كما تبين المعادلة التالية:
نيوكليوتيد عديد + n (فوسفات) n (نيوكليوريد ثنائي للفوسفات)
ثالثاً- أنزيمات الأكسدة والاختزال Oxidation Reduction Enzymes
وهذه المجموعة من الانزيمات تلعب دوراً حيوياً في منتهى الأهمية في تفاعلات التمثيل الغذائي كما سيذكر في حينه بالتفصيل. والأقسام الهامة التي تنتمي إلى هذه المجموعة هي:
أ - الأنزيمات النازعة للهيدروجين Dehydrogenases
غالباً ما تحدث عملية الأكسدة لمادة بيولوجية معينة عن طريق نزع ذرتي هيدروجين منها. ويقوم بهذه العملية انزيم يختص بكل تفاعل حيوي ويتصف بالدقة المطلقة في بعض الأحيان.
ب- الأنزيمات المؤكسدة Oxidases
وهي الأنزيمات التي تستطيع استخدام الاوكسجين مباشرة (هوائية) لإتمام أكسدة مواد التفاعل في كل حالة. مثل الانزيمات المؤكسدة للسيتوكروم Cytochrome Oxidase وللمرافقات الفلافينية Flavin Enzymes، وسيمر ذكر ذلك في حينه أيضاً.
رابعاً- الأنزيمات الناقلة Transferases
وهذه المجموعة من الانزيمات تلامس عكسياً عملية نقل مجموعة معينة من مادة إلى أخرى من المواد المتفاعلة. فمثلاً الانزيمات الناقلة لمجموعة الامينو Transaminase تلامس عملية نقل مجموعة امينو من حمض اميني إلى حمض الفلكيتوني، وينتج بذلك حمض أميني وآخر الفا – كيتوني مختلفين عن الأحماض الأصلية. وعلى سبيل المثال، فالانزيم (جلوتاميك – اسبارتيك ترانس امتياز) يلامس نقل مجموعة الامينو من حمض الجلوتاميك إلى حمض اوكزال خليك الذي يتحول إلى حمض الاسبارتيك. وسيدرس ذلك بالتفصيل في فصل خاص بتمثيل الاحماض الامينية.
خامساً- الانزيمات النازعة لمجموعة الكربوكسيلDecarboxylases
وهذه المجموعة من الانزيمات تلامس عملية نزع مجموعة الكربوكسيل – على صورة ثاني اوكسيد الكربون CO2 – من مادة التفاعل. ويقع تحت هذه المجموعة قسمان حسب نوع الحمض الذي يجري نزع مجموعة الكربوكسيل منه:
أ- من الأحماض الأمينية: وهذه تنتشر بكثرة من الكائنات الدقيقة، وهي مسؤولة عن تكوين الامينات من الأحماض الأمينية
ب- من الأحماض الكيتونية:
وهي مهمة في إطلاق CO2 أيضاً. ومن أمثلتها نزع مجموعة الكربوكسيل من حمض اوكرال خليك وتكوين حمض البيروفيك.
سادساً- أنزيمات الاماهةHydrases
وهي التي تلامس عملية إضافة (أو نزع) جزيء ماء إلى مادة التفاعل المناسبة، مثل الانزيم Fumarase الذي يلامس التفاعل العكسي التالي ( ماء + فيوماريك ماليك)
سابعاً- أنزيمات التماكب Isomerases
وتشمل هذه المجموعة عدداً كبيراً من الانزيمات تختلف فيما بينها بحسب نوع التماكب الذي تقوم به. وبشكل عام فإن الاسم (ايسوميراز) يشير إلى الانزيم الذي يلامس عملية اعادة تنظيم داخل الجزيء نفسه وانتاج مركب آخر هو عبارة عن مماكب للأول (انظر الفقرة 2-2 حول التشابه الفراغي). ويمكن تقسيم هذه المجموعة كما يلي:
أ - Racemases تلامس عملية تحويل مشابه ضوئي إلى آخر – جزئياً – لإنتاج مخلوط راسيمي.
ب - Epimerases تلامس عملية تحويل مركب نشط ضوئياً إلى المشابه Epimer له.
ج - Cis – Trans Isomerase تلامس عملية تحويل المشابه الهندسي Cis – Trans وبالعكس.
د - Mutases تلامس عملية نقل مجموعة فوسفات من ذرة إلى أخرى في نفس الجزيء.
هـ - Aldo–Keto Isomerases وهي التي تحول سكر الدهيدي (Aldose) إلى المشابه الكيتوني (Ketose). وهناك أنواع أخرى غيرها.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق