التمثيل الغذائي للمواد الحاملة للطاقة

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقه

inhibitorويمنعه من التحلل إلي إنزيم +نواتج التفاعل المختلفة.

المنشطات وتأثيرها على سرعة التفاعل الإنزيمي:

تعمل بعض الأيونات غير العضوية كمنشطات للنظام الإنزيمي فمثلا تزداد فاعلية إنزيم التيالين Ptyalineوالموجود في اللعاب بوجود أيونات الكلوريد وكذلك تزداد فاعلية إنزيم الفوسفاتيز Phosphataseبواسطة أيونات الماغنسيوم وفاعلية إنزيم الأرجينيز Arginaseبواسطة أيونات المنجنيز .وقد وضعت نظريات عديدة

لشرح ظواهر هذه المنشطات وهي-:

أ -قد يساعد المنشط على إستحلاب المواد الدهنية وبذلك تزداد مساحة أسطحها الملامسة للإنزيم وهذا يفسر منشطات إنزيم الليبيز lipaseحيث يكون الإنزيم في

منفصلا عن جانب المادة الزيتي.

الجانب المائي

ب -قد يؤثر المنشط على substrateويجعلها أكثر

فمثلا وجد

تفاعلا مع الإنزيم

أن عته الملابس تفرز إنزيم مع منشطة الطبيعي وهما معا يحدثان تحلل الصوف ويلاحظ أن الإنزيم لا يستطيع أن يحلل الصوف في غياب المنشط.

ج -يوجد كثير من المنشطات التي تثبت أو تحمي مجموعات في الإنزيم لازمة لتفاعله فمثلا :إنزيمات التحلل الفوسفوري Phosphorylationتحتاج إلي

مع ال substrate

وجود منجنيز وقد يكون الدور الذي تلعبه أيونات المنجنيز هي أن تهيئ الطريقة المثلي لإتحاد الإنزيم مع ال substrateأو بمعني أخر أن بروتين الإنزيم لا يتحد مع ال substrateإلا في وجود أيونات المنجنيز والذي يعتبر جزئ فعال في نشاط تكوين

المركب الوقتي بين الإنزيم وال .substrate

د -يرجع كثير من تأثير المنشطات إلي فعلها الواقي أو بمعني أخر أن المنشط الإنزيمي يمنع فعل بعض سموم الإنزيمات .فلقد وجد أن البروتينات والأحماض الأمنية والشموع وكبريتور الهيدروجين تعوض الفعل الضار الناشئ عن وجود

-٤٤٠-

المواد الحاملة للطاقة -التمثيل الغذائي

آثار من المعادن الثقيلة في الماء المقطر على إنزيم اليورييز ureaseالذي يحتاج نشاطه إلي وجود مجموعات السلفاهيدريل SHالحرة وهو في هذه

الخاصية يشبه كثير من الإنزيمات الأخري.

لا بد من التفرقة بين ثلاثة ألفاظ مستعملة في مجال كيمياء الإنزيمات وهي:

:Co-enzymes -٤

ويطلق على المركب الذي لا يكون جزء من الإنزيم وليس له علاقة بتركيبه

نسبيا عن الإنزيم ويمكن له

نهائيا ويختلف عن الإنزيم في أنه ذو وزن جزيئي صغير

أن يمر في الأغشية شبه المنفذة ويتحمل درجة الح اررة بعكس الإنزيمات.

: Prosthetic group -٥

هو جزئي مهم في تركيب الإنزيم نفسه ولا يمكن فصله ولازم لعمل الإنزيم واذا فصل عنه يفقد الإنزيم حيويته وقد تكون هذه المجموعة الفعالة عبارة عن معدن ولكن

يدخل في تركيب الإنزيم.

:Activators -٦

هي عبارة عن مواد مختلفة تزيد سرعة التفاعلات الإنزيمية عند إضافتها إلي

عموما عبارة عن معادن مختلفة

الإنزيم ولكن لا تدخل في تركيب الإنزيم .وهي

كالنحاس والمنجنيز وغيرهما وقد تكون مثل HClمع إنزيم .pepsinogen

قرائن الإنزيمات Co-enzymes

هي مركبات معقدة غير بروتينية ولها دور هام في التفاعلات الكيميائية الإنزيمية ولكنها لا تدخل ضمن تركيب الإنزيم )أي أنها توجد على حالة غير مرتبطة مع بروتين الإنزيم ويتم عمل هذه الإنزيمات المعاونة مع إنزيمات مختلفة البروتين( فقد تقوم بجزء من العمل مع بروتين أحد الإنزيمات ثم تتم عملها مع بروتين إنزيم ثاني ويوضح ذلك إستقبال مجموعة من أحد المركبات في وجود إنزيم وادخالها في

-٤٤١-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقه

مركب ثاني عن طريق نفس الإنزيم المعاون ولكن في وجود بروتين إنزيم أخر.

وتساهم العوامل المعاونة للإنزيمات ) Co-enzymesوفي وجود الجزء البروتيني للإنزيمات( في إتمام تفاعلات مختلفة حيث تعمل على تنشيط الجزيئات أو تقوم بدور المستقبل أو الناقل transferأو المعطي donnerللمجموعات الكيميائية

من مركب إلي اخر.

فعلي سبيل المثال :نقل مجموعات الفوسفات أو الميثايل أو الأمين أو مثل إستقبال أو نقل أو إعطاء الإلكترونات والبروتونات وذرات الهيدروجين في عمليات الأكسدة والإختزال وبعضها تعمل في تخزين الطاقة.

أنواع ومكونات قرائن الإنزيمات

Types and components of Co-enzymes:

يمكن تقسيم قرائن الإنزيمات )الإنزيمات المعاونة( إلى أنواع مختلفة على حسب

تركيبها الكيميائي إلى ما يلي:

قرائن إنزيمية مكونة من نيكليوتيدات أحادية أو ثنائية

وهذه تنقسم إلى-:

وغالبا ما يكون فيتامين ب(

* قسم يحتوى على مجموعة فيتامين )

* قسم لا يحتوى على الفيتامين ضمن تركيبه.

* وتتكون قرائن الإنزيمات التي لا يدخل في تركيبها الفيتامين من نيكليوسيد ثلاثي الفوسفات ) (Necloside triphosphateمثل يوريدين ثلاثي الفوسفات ) (Uridine triphosphateوأدنين ثلاثي الوسفات ).(Adenosine triphosphate وهي تعمل على تنشيط الجزئيات بإرتباطها معها قبل دخولها في التفاعلات فينشط اليوريدين ثلاثي الفوسفات السكرات الأحادية أثناء التخليق الحيوي السكرات الأوليجو والسكرات العديدة وينشط الأدنين ثلاثي الفوسفات ) (ATPالأحماض الأمينية أثناء

-٤٤٢-

المواد الحاملة للطاقة -التمثيل الغذائي

التخليق الحيوي للبروتينات.

فوسفات الأدينين :Adenosine phosphate

تعتبر مركبات أدنين أحادي وثنائي وثلاثي الفوسفات )(AMP, ADP, ATP قرائن إنزيمات ناقلة لمجموعة فوسفات .وقد وجدت هذه المركبات في جميع خلايا الجسم للأحياء الحيوانية والنباتية والبكتريا .وقد إكتشف مركب ATPبواسطة ١٩٢٨ Lahmanوقد وجد أنه يمكن أن يفقد مجموعة فوسفات ويتحول إلى ADP وهو الآخر يتحول إلى AMPبفقد مجموعة فوسفات أخري ،وقد فصلت هذه

المركبات بواسطة الفصل الكروماتوجرافي.

)Adenosine tripohsphate (ATP

أولا :الإنزيمات المعاونة النيكليويتدية المحتوية على أحد أنواع الفيتامينات

-١مركبات :NAD , NADP

ويمثل هذا النوع مركب Nicotinic acid amide adenine dinucleotide ) (NADوهو مركب ثنائي النيكلويتد وفيه أحد النيكليويتدات عبارة عن أدينوزين أحادي فوسفات مرتبطة عن طريق وحدة الفوسفات بوحدة فوسفات النيكليوتيد الثاني المكون من أميد حامض النيكوتينيك Nicotinic acid amideوهو أحد أفراد فيتامين ) (Bومرتبط مع وحدة م.ريبوفورانوز ووحدة حامض فوسفوريك وهذا المركب

قديما ) (DPNكما يوجد

يسمى معاون إنزيم ) Co-enzyme I (Iوكان يطلق عليه

-٤٤٣-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقه

معاون إنزيم آخر وهو معاون إنزيم ) Co-enzyme II (٢وله نفس التركيب ولكنه يحتوى على وحدة حامض فوسفوريك زيادة مرتبطة مع مجموعة هيدروكسيل السكر في جزئي الأدينوزين وهو يسمى ثنائي نيكليوتيد أميد حامض نيكوينيك – فوسفات أدنين و إختصاره ) (NADPوكان يطلق عليه في الماضي ).(TPN والعملية التي يقوم بها مركب NAD , NADPتصور على أنها عملية إختزال عكسية لمجموعة البيريدين ويحدث هذا التفاعل بواسطة مجموعة من إنزيمات Dehydrogenaseالتي لها تخصص بالنسبة لمادة التفاعل .Substrate

-٢قرين إنزيم ):Co-enzyme A (A

اكتشف Lipmanقرين إنزيم ) (Aووجد أنه يحتوى على مجموعة بيتا ألانين Β-alanineوكذلك حمض البنتويك Pantoic acidوكذلك مجموعة فوسفات.

وتوالت الأبحاث بعد ذلك ووجد أنه يدخل في تركيبه

Adenosine

monophosphateويرتبط معه حامض البانتوثونيك Pantothenic acidوهو أحد أفراد مجموعة فيتامين ب كما يرتبط معه وحده .Mercabto ethanol amine

-٤٤٤-

المواد الحاملة للطاقة -التمثيل الغذائي

CO-enzyme A Structure

والمجموعة الفعالة في CO Aوجدت عند مجموعة SHويعمل CO Aفي إستقبال مجموعة خلات من المركبات ونقلها إلى مركب ثاني أو ربطها في التخليق الحيوي للسلاسل الكربونية للمركبات العضوية ويقوم بعملية إرتباط بين مجموعة خلات نشطة مع مجموعة SHالموجودة في مركب المركابتو إيثانول أمين وبذلك تتكون مجموعة الخلات النشطة أثناء التفاعلات الحيوية.

كما يعمل CO Aفي تفاعلات الأكسدة والإختزال بإعطاء أو إستقبال ذرة هيدروجين واحدة عن طريق مجموعة الكبريتور وهذه العملية تحدث مقترنة وعكسية

مع إستقبال أو إعطاء مجموعة خلات.

-٣أدينوزين فوسفات كوباميد :Adenosine phosphate cobamide ويدخل في تركيبه فيتامين B12والذي يسمى Cyanocoblaminوهذا يتكون من نوع من أنواع اليورفورين به ذرة كوبلت ومرتبط معها وحدة سيانيد ويتصل البوروفورين مع وحدة نيكليوتيد )أدنيوزين أحادي الفوسفات (AMPويقوم هذا القرين الإنزيمي بتنشيط أنواع من المجموعات الكيميائية مثل مجموعة الميثايل وينقلها من

مركب إلى مركب آخر.

-٤٤٥-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقه

Vitamin B12

ثانيا :إنزيمات معاونة تنتمي إلى فيتامينات منفردة ومنها-:

-١حمض :Tetra hydro folic acid

ويوجد به أربعة ذرات هيدروجين زائدة عن حمض الفوليك وهو أحد أفراد

فيتامين ب

وهذا الحامض يتكون من ثلاثة وحدات .أحدهما قاعدة أزوتية من نوع Pterin مرتبطة مع وحدة P-amine benzoic acidومرتبط عن طريق مجموعته الكربوكسيلية بمجموعة أمين لحامض الجلوتاميك برابطة أميد ويقوم هذا القرين الإنزيمي بتنشيط أجزاء أو مجموعات هيكلها الكربوني مكون من ذرة كربون واحدة مثل مجموعة الفورميل والميثايل والهيدروكسي ميثايل وتنقل هذه المجموعات

-٤٤٦-

المواد الحاملة للطاقة -التمثيل الغذائي

بإرتباطها بأحد ذرات أزوت الحلقة الثانية من وحدة البتريدين )على ذرة الأزوت رقم

٥أو.(٨

ومن التفاعلات التي يساهم فيها إدخال مجموعة هيدروكسي ميثايل في

الجليسين لتكوين الحمض الأميني سيرين.

-٢حامض الأسكوربيك:

ويعمل في تفاعلات الأكسدة والإختزال باستقبال واعطاء ذرتي هيدروجين كما

في الشكل التالي:

ثالثا :إنزيمات معاونة من نوع الأحماض أو الببتيرات أو البورفورين:

-١حامض الليبويك :Lipoic acid

جدا في أنسجة

أيضا بحامض الثايوسيتك Thioctic acidوهو منتشر

ويسمى

النبات وبعض الحيوانات وبعض الأحياء الدقيقة .ويعمل في تفاعلات الأكسدة والإختزال بإعطاء ذرتي هيدروجين من مجموعتي الكبريتيد التي ترتبط مع بعضها وتكون رابطة ثنائية الكبريتد والمركب الناتج في الحالة المؤكسدة يستقبل ذرتي هيدروجين في عمليات أكسدة ثم ينتقل الهيدروجين إلى مركب NADفتختزل

الاخير ويؤكسد الأول ...وهكذا

-٤٤٧-

التمثيل الغذائي للمواد حاملة الطاقه

OH

Lipoic acid

-٢الجلوتاثيون :Glutathione

O

C

OH

CH

H2N

CH2

CH2

O

O

OH

C

C

O

CH

HN

C

H

CH

HN

CH2

SH

Glutathione

وهو عبارة عن بيتد ثلاثي Glutamyl-cysteinyl-glycineأي انه يتكون

معا بروابط ببتيدية ويعمل في تفاعلات الأكسدة

من ارتباط ثلاثة أحماض أمينية

معا فيعطي كلا منهما ذرة الهيدروجين

والإختزال وفيها يعمل جزئين جلوتاثيون

وتبعا لذلك ترتبط الوحدتان بواسطة رابطة ثنائي

المتصلة بمجموعة كبريتيد السستئين .

الكبريتيد ويتكون مركب ثنائي الجلوتاثيون به تركيب سستيين .وهذا المركب يستقبل من الخارج ذرتي هيدروجين في عمليات الأكسدة فتتفكك الرابطة ثنائية الكبريتيد

-٤٤٨-

المواد الحاملة للطاقة -التمثيل الغذائي

ويعود المركب مرة أخرى إلى حالته المختزلة.

-٣مركب السيتوكروم :Cytochromes

يوجد أنواع من السيتوكروم ولكن النوع الذي أمكن دراسته بعناية ويوجد بكميات

نسبيا .وأنواع

نقيا

كبيرة في الخلية هو )) Cytochrome Cوقد أمكن الحصول عليه السيتوكروم تتكون من بورفورين به ذرة حديد وتعمل في تفاعلات الأكسدة والإختزال حيث يتحول الحديد من حديدوز إلى حديديك بفقد إلكترون.

-٤معاون إنزيم من نوع :Quinones

ومنها أنواع Ubi quinonesوالتي تسمى Co-enzyme Qوهي تحتوي على تركيب كينوني ومرتبط به سلسلة مكونة من وحدات أيزوبرين – وتوجد منها

-٤٤٩-