الليزوزيم: الخصائص ، الهيكل ، الوظائف - مادة الاحياء - 2025

و الليزوزيم هي إنزيمات الحلمهة وزعت على نطاق واسع في الطبيعة قادرة على hydrolyzing السندات غليكوزيدية من جدار ببتيدوغليكان من البكتيريا. وهي موجودة في النباتات والحيوانات وتعمل كآلية دفاع ضد الالتهابات البكتيرية.

يعود اكتشاف هذه الإنزيمات إلى عام 1922 ، عندما أدرك ألكسندر فليمنج أن هناك بروتينًا لديه القدرة التحفيزية على تحلل البكتيريا في بعض الأنسجة والإفرازات البشرية.

تمثيل رسومي لهيكل الليزوزيم (المصدر: جواهر سواميناثان وموظفو MSD في المعهد الأوروبي للمعلومات الحيوية عبر ويكيميديا ​​كومنز)

بفضل سهولة الحصول عليه وصغر حجمه ، كان الليزوزيم من أوائل الإنزيمات التي تم ترتيب تسلسلها والتي تم تحديد هيكلها من خلال الأشعة السينية ، ويستخدم حاليًا كنظام نموذجي في الكيمياء والأنزيمات وعلم البلورات وعلم الأحياء الجزيئي للبروتين.

الليزوزيم هو إنزيم "محلل للجراثيم" متخصص في التحلل المائي للروابط 1،4-1،4 glycosidic التي تتكون بين حمض N-acetylmuramic و N-acetylglucosamine الموجود في جدار الخلية الببتيدوغليكان الذي يتعرض بشكل خاص في البكتيريا موجبة الجرام.

لها وظائف مختلفة ، هضمية ومناعية ، في جميع الكائنات الحية حيث يتم التعبير عنها واستخدامها كمورد للتكنولوجيا الحيوية لأغراض مختلفة.

مميزات

يتم التعبير عن الليزوزيمات من قبل المجموعات الرئيسية للكائنات الحية على الكوكب ، لكنها وفيرة بشكل خاص في الحيوانات ومن هذه الأنواع تم تنقيتها ودراستها بشكل أكبر.

في البشر ، يوجد الليزوزيم بتركيزات عالية في سوائل وأنسجة مختلفة مثل الكبد ، والغضاريف ، واللعاب ، والمخاط ، والدموع. يتم التعبير عنه بواسطة الخلايا المكونة للدم ويوجد أيضًا في الخلايا المحببة ، والوحيدات ، والضامة ، وكذلك الخلايا السليفة الأخرى في نخاع العظم.

الليزوزيمات من أصل نباتي تحلل ركائزًا مشابهة لتلك المستخدمة من قبل إنزيمات أخرى وثيقة الصلة تعرف باسم الكيتينازات ، ولهذا السبب يمكنها أيضًا تحلل الروابط في الكيتين ، وإن كان ذلك بكفاءة أقل.

أنواع الليزوزيمات في الحيوانات وخصائصها

تم وصف ثلاثة أنواع على الأقل من الليزوزيمات في مملكة الحيوان:

- الليزوزيمات من النوع C ("C" " c onvencional" أو " c hicken" التي تعني الدجاج بالإنجليزية)

- الليزوزيمات من النوع G ("G" تعني " g oose" ، والتي تعني أوزة بالإنجليزية) و

- الليزوزيمات من النوع الأول ("I" من " i nvertebrates")

تختلف الفئات الثلاثة من الليزوزيمات عن بعضها البعض فيما يتعلق بتسلسل الأحماض الأمينية وخصائصها الكيميائية الحيوية وخصائصها الأنزيمية.

اكتب الليزوزيمات C

تعتبر هذه الليزوزيمات أنزيمات "نموذجية" لهذه العائلة ، لأنها كانت بمثابة نموذج لدراسات التركيب والوظيفة. تُعرف بالنوع "C" من "الدجاج" الإنجليزي حيث تم عزلها لأول مرة من بياض بيض الدجاج.

في هذه الفئة توجد الليزوزيمات التي تنتجها معظم الفقاريات ، وخاصة الطيور والثدييات. ويشمل أيضًا الإنزيمات الموجودة في بعض المفصليات مثل Lepidoptera و Diptera وبعض العناكب والقشريات.

وهي عبارة عن إنزيمات صغيرة حيث أن وزنها الجزيئي لا يتجاوز 15 كيلو دالتون. إنها بروتينات أساسية ذات نقاط تساوي كهربائية عالية.

الليزوزيمات من النوع G

تم التعرف على الليزوزيم الأول من هذا النوع في بياض بيض الأوز وهو موجود في أنواع عديدة من الطيور مثل الدجاج والبجع والنعام والكسواري وغيرها.

في بعض الحالات ، تكون الليزوزيمات من النوع G أكثر وفرة من الليزوزيمات من النوع C في بياض بيض بعض الطيور ، بينما في حالات أخرى يكون العكس صحيحًا ، تكون الليزوزيمات من النوع C أكثر وفرة.

توجد هذه الليزوزيمات أيضًا في الرخويات ذات الصدفتين وفي بعض الغلالة. إنها أكبر قليلاً من بروتينات النوع C ، لكن وزنها الجزيئي لا يتجاوز عادة 25 كيلو دالتون.

اكتب أنا الليزوزيمات

توجد هذه الليزوزيمات بشكل أساسي في الحيوانات اللافقارية. تم تحديد وجوده في الحلقات ، وشوكيات الجلد ، والقشريات ، والحشرات ، والرخويات ، والديدان الخيطية ، وهو غائب في الثدييات والفقاريات الأخرى.

لديهم نقاط متساوية كهربية حمضية أكثر من تلك الموجودة في النوع C والبروتينات من النوع G.

بناء

الأنواع الثلاثة من الإنزيمات الحيوانية الموصوفة في القسم السابق لها هياكل ثلاثية الأبعاد متشابهة إلى حد ما.

الليزوزيم البشري هو نوع من الليزوزيم C وكان أول من هذه الإنزيمات التي تمت دراستها وتمييزها هيكليًا. إنه بروتين صغير من 130 بقايا من الأحماض الأمينية ويتم ترميزه بواسطة جين موجود على الكروموسوم 12 ، والذي يحتوي على 4 إكسونات و 3 إنترونات.

ينقسم هيكلها إلى مجالين: أحدهما يعرف باسم المجال α والآخر باسم المجال. يتكون المجال α من أربع حلزونات ألفا ويتكون المجال من ورقة مضادة للتوازي وحلقة كبيرة.

يقع الموقع التحفيزي للإنزيم في الشق الذي يتكون بين كلا المجالين وللترابط مع الركيزة يحتوي على حمض الجلوتاميك وبقايا حمض الأسبارتيك. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي على ستة "مواقع فرعية" على الأقل تُعرف باسم A و B و C و D و E و F ، وهي قادرة على الارتباط بستة مخلفات سكر متتالية.

المميزات

ليس لليزوزيم فقط وظائف فسيولوجية في الحماية ومكافحة الالتهابات البكتيرية في الكائنات الحية التي تعبر عنها ، ولكن ، كما ذكرنا ، كان مفيدًا جدًا كنزيم نموذجي من وجهة النظر الكيميائية والإنزيمية والهيكلية.

في صناعة اليوم ، يُعرف بأنه مبيد قوي للجراثيم ويستخدم للحفاظ على الطعام والأدوية.

بفضل التفاعل الذي تحفزه هذه الإنزيمات ، يمكنها التأثير على مجموعات بكتيرية مختلفة وتغيير استقرار جدرانها ، مما يترجم لاحقًا إلى تحلل الخلايا.

بالاقتران مع الإنزيمات الأخرى المماثلة ، يمكن أن تعمل الليزوزيمات على كل من البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام ، لذلك يمكن اعتبارها أجزاء من جهاز "المناعة" المضاد للبكتيريا لفئات مختلفة من الكائنات الحية.

في خلايا الدم البيضاء الموجودة في دم الثدييات ، تلعب هذه الإنزيمات وظائف مهمة في تحلل الكائنات الحية الدقيقة الغازية ، مما يجعلها ضرورية لجهاز المناعة لدى البشر والثدييات الأخرى.

تؤدي الليزوزيمات الموجودة في النباتات أساسًا نفس الوظائف التي تقوم بها الحيوانات التي تعبر عنها ، لأنها تمثل خط الدفاع الأول ضد مسببات الأمراض البكتيرية.

المراجع

1. Callewaert ، L. ، & Michels ، W. (2010). الليزوزيمات في مملكة الحيوان. J. Biosci. ، 35 (1) ، 127-160.
2. Merlini ، G. ، & Bellotti ، V. (2005). الليزوزيم: جزيء نموذجي لفحص بنية البروتين ووظيفته واختلال تشكيله. كلينيكا شيميكا أكتا ، 357 ، 168 - 172.
3. مير ، أ. (1977). ليسوزيم: مراجعة موجزة. المجلة الطبية للدراسات العليا ، 53 ، 257-259.
4. ساهو ، إن آر ، كومار ، بي ، بهوسان ، بي ، بهاتاشاريا ، تي كيه ، ديال ، إس ، ساهو ، إم (2012). الليزوزيم في الثروة الحيوانية: دليل لاختيار المرض. مجلة تقدم علوم الحيوان ، 2 (4) ، 347-360.
5. Wohlkönig، A.، Huet، J.، Looze، Y.، & Wintjens، R. (2010). العلاقات الهيكلية في عائلة الليزوزيم الفائقة: دليل مهم على زخارف جليكوزيد هيدرولاز المميزة. بلوس واحد ، 5 (11) ، 1-10.