HOLOENZYME: الخصائص والوظائف والأمثلة - مادة الاحياء - 2026

A عميم الإنزيم هو الإنزيم الذي يتكون من جزء بروتين يسمى صميم الإنزيم جنبا إلى جنب مع جزيء البروتين غير يسمى العامل المساعد. لا ينشط الإنزيم ولا العامل المساعد عندما يكونان منفصلين ؛ وهذا يعني ، من أجل العمل يجب أن يقترن.

وبالتالي ، فإن الإنزيمات المجسمة هي الإنزيمات المدمجة ، وبالتالي فهي نشطة تحفيزيًا. الإنزيمات هي نوع من الجزيئات الحيوية التي تتمثل وظيفتها أساسًا في زيادة سرعة التفاعلات الخلوية. تحتاج بعض الإنزيمات إلى مساعدة جزيئات أخرى تسمى العوامل المساعدة.

إنزيم Apoenzyme + العامل المساعد = holoenzyme

تكمل العوامل المساعدة الإنزيمات وتشكل holoenzyme النشط الذي يؤدي التحفيز. تُعرف تلك الإنزيمات التي تتطلب عامل مساعد معين باسم الإنزيمات المترافقة. هذه لها مكونان رئيسيان: العامل المساعد ، والذي يمكن أن يكون أيون معدني (غير عضوي) أو جزيء عضوي ؛ جزء البروتين الإنزيم.

مميزات

يتكون من الإنزيمات والعوامل المساعدة

الإنزيمات Apoenzymes هي جزء البروتين من المركب ، والعوامل المساعدة يمكن أن تكون أيونات أو جزيئات عضوية.

يعترفون بمجموعة متنوعة من العوامل المساعدة

هناك عدة أنواع من العوامل المساعدة التي تساعد في تكوين الإنزيمات المجسمة. بعض الأمثلة هي الإنزيمات والفيتامينات الشائعة ، على سبيل المثال: فيتامين ب ، FAD ، NAD + ، فيتامين ج وأنزيم أ.

بعض العوامل المساعدة مع أيونات المعادن ، على سبيل المثال: النحاس والحديد والزنك والكالسيوم والمغنيسيوم وغيرها. فئة أخرى من العوامل المساعدة هي مجموعات الأطراف الاصطناعية.

نقابة مؤقتة أو دائمة

يمكن أن ترتبط العوامل المساعدة بإنزيمات متفاوتة الشدة. في بعض الحالات يكون الاتحاد ضعيفًا ومؤقتًا ، بينما في حالات أخرى يكون الاتحاد قويًا لدرجة أنه دائم.

في الحالات التي يكون فيها الارتباط مؤقتًا ، عند إزالة العامل المساعد من الإنزيم ، يعود إلى الإنزيم ويتوقف عن النشاط.

وظيفة

holoenzyme هو إنزيم جاهز لممارسة وظيفته التحفيزية ؛ أي لتسريع تفاعلات كيميائية معينة تتولد في مناطق مختلفة.

قد تختلف الوظائف اعتمادًا على الإجراء المحدد للأنزيم المجسم. من بين أهمها ، تبرز بوليميراز DNA ، وتتمثل وظيفتها في ضمان إجراء نسخ الحمض النووي بشكل صحيح.

أمثلة على الإنزيمات المجسمة الشائعة

بوليميراز الحمض النووي الريبي

إن بوليميراز الحمض النووي الريبي هو أنزيم هولو يحفز تفاعل تخليق الحمض النووي الريبي. يعد هذا الإنزيم الهولندي ضروريًا لبناء خيوط RNA من سلاسل قوالب الحمض النووي التي تعمل كقوالب أثناء عملية النسخ.

وتتمثل وظيفتها في إضافة الريبونوكليوتيدات في الطرف الثالث من جزيء الحمض النووي الريبي المتنامي. في بدائيات النوى ، يحتاج apoenzyme لـ RNA polymerase إلى عامل مساعد يسمى sigma 70.

بوليميريز الحمض النووي

إن بوليميراز الدنا هو أيضًا أنزيم هولو يحفز تفاعل البلمرة للحمض النووي. يؤدي هذا الإنزيم وظيفة مهمة جدًا للخلايا لأنه مسؤول عن تكرار المعلومات الجينية.

يحتاج بوليميراز الحمض النووي إلى أيون موجب الشحنة ، عادة ما يكون مغنيسيوم ، لأداء وظيفته.

هناك عدة أنواع من بوليميراز الحمض النووي: DNA polymerase III عبارة عن أنزيم هولو أنزيم يحتوي على إنزيمين أساسيين (Pol III) ، يتكون كل منهما من ثلاث وحدات فرعية (α و ɛ و θ) ، ومشبك منزلق به وحدتان فرعيتان بيتا ، ومركب من تثبيت شحن به وحدات فرعية متعددة (δ و τ و γ و ψ و χ)

الأنهيدراز الكربوني

ينتمي الأنهيدراز الكربوني ، المعروف أيضًا باسم كربونات ديهيدراتاز ، إلى عائلة من الإنزيمات المجسمة التي تحفز التحويل السريع لثاني أكسيد الكربون (CO2) والماء (H20) إلى بيكربونات (H2CO3) وبروتونات (H +).

يتطلب الإنزيم أيون الزنك (Zn + 2) كعامل مساعد من أجل أداء وظيفته. التفاعل المحفز بواسطة الأنهيدراز الكربوني قابل للعكس ، ولهذا السبب يعتبر نشاطه مهمًا لأنه يساعد في الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي بين الدم والأنسجة.

الهيموجلوبين

الهيموغلوبين هو أنزيم هام للغاية لنقل الغازات في الأنسجة الحيوانية. يحتوي هذا البروتين الموجود في خلايا الدم الحمراء على الحديد (Fe + 2) ، وتتمثل وظيفته في نقل الأكسجين من الرئتين إلى مناطق أخرى من الجسم.

التركيب الجزيئي للهيموجلوبين هو رباعي الببتيد ، مما يعني أنه يتكون من 4 سلاسل متعددة الببتيد أو وحدات فرعية.

تحتوي كل وحدة فرعية من هذا الإنزيم على مجموعة الهيم ، وتحتوي كل مجموعة هيم على ذرة حديد يمكنها الارتباط بجزيئات الأكسجين. مجموعة الهيموجلوبين الهيموغلوبين هي مجموعتها الاصطناعية ، وهي ضرورية لوظيفتها التحفيزية.

أوكسيديز السيتوكروم

أوكسيديز السيتوكروم هو إنزيم يشارك في عمليات إنتاج الطاقة ، والتي تتم في الميتوكوندريا لجميع الكائنات الحية تقريبًا.

وهو عبارة عن أنزيم هولوإزيم معقد يتطلب تعاون بعض العوامل المساعدة ، أيونات الحديد والنحاس ، من أجل تحفيز تفاعل نقل الإلكترون وإنتاج ATP.

بيروفات كيناز

بيروفات كيناز هو أنزيم هام آخر لجميع الخلايا ، لأنه يشارك في أحد المسارات الأيضية العالمية: تحلل السكر.

وتتمثل وظيفتها في تحفيز نقل مجموعة الفوسفات من جزيء يسمى phosphoenolpyruvate إلى جزيء آخر يسمى adenosine diphosphate لتكوين ATP و pyruvate.

يتطلب الإنزيم الأبوينزيمي كاتيونات البوتاسيوم (K`) والمغنيسيوم (Mg + 2) كعوامل مساعدة لتشكيل الإنزيم المجسم الوظيفي.

بيروفات كربوكسيلاز

مثال آخر مهم هو بيروفات كاربوكسيلاز ، وهو أنزيم هولوإنزيم يحفز نقل مجموعة الكربوكسيل إلى جزيء بيروفات. وهكذا ، يتم تحويل البيروفات إلى أوكسالو أسيتات ، وهو وسيط مهم في عملية التمثيل الغذائي.

لكي تكون نشطة وظيفيًا ، يتطلب إنزيم البيروفات الكربوكسيلاز عامل مساعد يسمى البيوتين.

أسيتيل CoA كربوكسيلاز

Acetyl-CoA carboxylase هو أنزيم هولو أنزيم ، العامل المساعد ، كما يوحي اسمه ، هو أنزيم أ.

عندما يقترن apoenzyme و coenzyme A ، يكون holoenzyme نشطًا بشكل تحفيزي لأداء وظيفته: نقل مجموعة carboxyl إلى acetyl-CoA لتحويلها إلى أنزيم malonyl A (malonyl-CoA).

يؤدي Acetyl-CoA وظائف مهمة في كل من الخلايا الحيوانية والخلايا النباتية.

أوكسيديز أحادي الأمين

هذا هو الإنزيم المهم في الجهاز العصبي البشري ، وتتمثل وظيفته في تعزيز تدهور بعض الناقلات العصبية.

لكي يكون أحادي الأمين أوكسيديز نشطًا تحفيزيًا ، فإنه يحتاج إلى الارتباط تساهميًا بعامله المساعد ، فلافين أدينين ثنائي النوكليوتيد (FAD).

نازعة هيدروجين اللاكتات

اللاكتات ديهيدروجينيز هو أنزيم هام لجميع الكائنات الحية ، وخاصة في الأنسجة التي تستهلك الكثير من الطاقة ، مثل القلب والدماغ والكبد والعضلات الهيكلية والرئتين وغيرها.

يتطلب هذا الإنزيم وجود عامله المساعد ، نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NAD) ، من أجل تحفيز تفاعل تحويل البيروفات إلى اللاكتات.

كاتالاز

الكاتلاز هو أنزيم هام في الوقاية من السمية الخلوية. وتتمثل وظيفتها في تكسير بيروكسيد الهيدروجين ، وهو أحد منتجات التمثيل الغذائي الخلوي ، إلى أكسجين وماء.

يتطلب إنزيم الكاتلاز عاملين مساعدين لتنشيطهما: أيون المنغنيز ومجموعة HEMO الاصطناعية ، على غرار الهيموجلوبين.

المراجع

1. Agrawal، A.، Gandhe، M.، Gupta، D.، & Reddy، M. (2016). دراسة أولية على مصل اللاكتات ديهيدروجينيز (LDH) - العلامات الحيوية التشخيصية في سرطان الثدي. مجلة البحوث السريرية والتشخيصية ، 6-8.
2. Athappilly ، FK ، & Hendrickson ، WA (1995). هيكل مجال البيوتينيل من أنزيم أسيتيل كربوكسيلاز تحدده مراحل MAD. الهيكل ، 3 (12) ، 1407-1419.
3. بيرج ، جيه ، تيموكزكو ، جيه ، جاتو ، ج.ستراير ، إل (2015). الكيمياء الحيوية (الطبعة الثامنة). دبليو فريمان وشركاه.
4. بات ، إيه إيه ، مايكلز ، إس ، وكيسنجر ، بي (2002). ارتباط مستوى نازعة هيدروجين اللاكتات في الدم بالعدوى الانتهازية المختارة وتطور فيروس نقص المناعة البشرية. المجلة الدولية للأمراض المعدية ، 6 (3) ، 178–181.
5. فيجلر ، ج. (1944). وظيفة الأنهيدراز الكربوني في الدم. الطبيعة ، ١٣٧-٣٨.
6. جاويسكا ، إتش ، وفيتزباتريك ، بي إف (2011). هياكل وآلية عائلة مونوامين أوكسيديز. المفاهيم الجزيئية الحيوية ، 2 (5) ، 365-377.
7. Gupta ، V. ، & Bamezai ، RNK (2010). بيروفات كيناز الإنسان M2: بروتين متعدد الوظائف. علم البروتين ، 19 (11) ، 2031-2044.
8. Jitrapakdee، S.، St Maurice، M.، Rayment، I.، Cleland، WW، Wallace، JC، & Attwood، PV (2008). هيكل وآلية وتنظيم بيروفات كربوكسيلاز. مجلة الكيمياء الحيوية ، 413 (3) ، 369-387.
9. مويرهيد ، هـ. (1990). أيزونزيمات بيروفات كيناز. معاملات الجمعية البيوكيميائية ، 18 ، 193-196.
10. سولومون ، إي ، بيرج ، إل ومارتن ، د. (2004). علم الأحياء (الطبعة السابعة) Cengage Learning.
11. Supuran ، CT (2016). هيكل ووظيفة الأنهيدرات الكربونية. مجلة الكيمياء الحيوية ، 473 (14) ، 2023-2032.
12. تيبتون ، كيه إف ، بويس ، إس ، أوسوليفان ، جي ، ديفي ، جي بي ، وهيلي ، ج. (2004). أوكسيديز أحادي الأمين: اليقين والشكوك. الكيمياء الطبية الحالية ، 11 (15) ، 1965-1982.
13. Voet ، D. ، Voet ، J. & Pratt ، C. (2016). أساسيات الكيمياء الحيوية: الحياة على المستوى الجزيئي (الطبعة الخامسة). وايلي.
14. Xu، HN، Kadlececk، S.، Profka، H.، Glickson، JD، Rizi، R.، & Li، LZ (2014). يعتبر اللاكتات المرتفع مؤشرا لمخاطر انتشار الورم α دراسة تجريبية MRS باستخدام Hyperpolarized13C-Pyruvate. الأشعة الأكاديمية ، 21 (2) ، 223-231.