الأنزيم (تميم-)

أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص ض ط ظ ع غ ف ق ك ل م ن هـ و ي

الأنزيم (تميم-)

انزيم (تميم)

Co-enzyme - Co-enzyme

هيفاء العظمة

تحتاج الإنزيمات إلى مواد تساعدها لحفز التفاعلات الكيميائية وإنجازها، تسمى عوامل تميمة cofactors (الشكل 1)، قد تكون عضوية أو غير عضوية. إذا ارتبطت هذه العوامل بالإنزيمات بروابط ضعيفة؛ تسمى تمائم الإنزيمات coenzymes، وإذا ارتبطت على نحو قوي؛ فإنها تسمى مجموعات ضميمة prosthetic groups. وتقصِر بعض المراجع تعبير العامل التميم على المواد غير العضوية، كالإيونات المعدنية مثل الحديد والتوتياء والنحاس، أو على المواد العضوية، مثل الهيم أو الفلافين. ويسمى الإنزيم من دون العامل التميم صميم الإنزيم apoenzyme، أما الإنزيم مع العامل التميم؛ فإنه يسمى عميم الإنزيم holoenzyme.

الشكل (1): الإنزيم والعوامل المتممة التي يحتاج إليها الإنزيم.

من أهم تمائم الإنزيمات المعروفة نوكليوتيدات البيريدين pyridine nucleotide، والنيكوتين أميد آدينين ثنائي النوكليوتيد (NAD) Nicotinamide Adenine Dinucleotide ، وفسفات النيكوتين أميد آدينين ثنائي النوكليوتيد (NADP) Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate ، والثيامين بيروفسفات (TPP)Thiamine Pyrophosphate، والفلافين أحادي النوكليوتيد (FMN) Flavine Monophosphate ، والفلافين آدينين ثنائي النوكليوتيد (FAD) Flavine Adenine Dinucleotide ، وبروتوبورفيرين الحديدي (hemin) ferrous Protoporphyrin ، واليوريدين ثنائي الفسفات (UDP) Uridine Diphosphate والأدينوزين ثلاثي الفسفات (ATP) Adenosine Triphosphate ، والأدينوزين ثنائي الفسفات (ADP) Adenosine Diphosphate ، والأدينوزين أحادي الفسفات (AMP) Adenosine Monophosphate.

تُعدّ الڤيتامينات أحد أهم مصادر تمائم الإنزيمات، وتدخل في بنية جزيء تميم الإنزيم، وتُعدّ جزءاً متمماً له، فالنياسين niacin مثلاً (حمض النيكوتين، وهو واحد من مجموعة الڤيتامين B) هو جزء من تميم الإنزيم +NAD، والريبوفلاﭬين riboflavin (الفيتامين 2B) جزء من تميم الإنزيم FAD. لذا تقل فعالية الإنزيمات عند عدم توفر بعض الڤيتامينات، وتكون النتيجة اضطرابات تسمى عَوَز الڤيتامينات vitamin deficiency. فعَوَز الثيامين thiamin (ڤيتامين 1B) مثلاً يسبب مرض البِري بِري (الرُّزام) beriberi، وعوز النياسين يسبب مرض البيلاغرا (الحُصاف) pellagra والإسهالات والاضطرابات العقلية، وعوز الريبوفلافين تنجم عنه التهابات جلدية وتشقق زوايا الفم وضبابية الرؤية وعدم النمو. كما أن حمض البانتوثينيك pantothenic acid هو أحد مكونات تميم الإنزيم A الحامل لمجموعة الأسيل. ويشارك الثيامين بشكله البيروفسفوري (ثنائي الفسفور) بنزع الكربوكسيل من حموض ألفا كيتو. كما تقوم تمائم حمض الفوليك والكوباميد cobamide بدور مهم في عمليات استقلاب الجزيئات التي تضم كربوناً واحداً، لكن يجب أن يُذكر أن ليس كل الڤيتامينات بالضرورة تمائم لبعض الإنزيمات. ومن التمائم الأخرى يُذْكَر الآدينين وأجزاء الفسفوريل من الأدينوزين أحادي الفسفات AMP أو الأدينوزين ثنائي الفسفات ADP.

آلية عمل تمائم الإنزيمات وتصنيفها

تتوسط تمائم الإنزيمات عادة حفز تفاعلات كيميائية. فيقوم أسيتيل تميم الإنزيم (acetyl Co A) A acetyl coenzyme A مثلاً؛ بنقل مجموعة الأسيتيل التي يحملها - أو أي مجموعة أسيل أخرى- من مركّب إلى آخر، ويقوم أيضاً بدور مهم في تركيب الحموض الدسمة وأكسدتها. كما أن البيوتين هو تميم إنزيمي في عدد من تفاعلات الكربكسلة carboxylation حيث يقوم بنقل ثنائي أكسيد الكربون.

كما أن كثيراً من تمائم الإنزيمات تعمل وسيطة في حمل الإلكترونات أو ذرات محددة أو مجموعات وظيفية، فالفلافين أدينين ثنائي النوكليوتيد FAD مثلاً يساهم في كثير من تفاعلات الأكسدة والإرجاع داخل الخلايا في أثناء دورة حفز إنزيم نازعة هدروجين السوكسينات succinate dehydrogenase، حيث يقبل FAD اثنين من الإلكترونات من السوكسينات وتنتج الفومارات. وكذلك يقوم النيكوتين أميد ثنائي النوكليوتيد NAD بنقل بعض الإلكترونات في تفاعلات الأكسدة والإرجاع.

يمكن تصنيف هذه المركّبات بحسب كيفية ارتباطها مع القسم البروتيني من الإنزيم. يحتاج بعض الإنزيمات إلى تميم إنزيمي وإيونات معدنية معاً؛ لتقوم بعملها الحفزي. فقد ترتبط الإيونات المعدنية والتميم الإنزيمي بإحكام كبير بالقسم البروتيني من الإنزيم (صميم الإنزيم) apoenzyme، وقد تشكل معه روابط تشاركية covalent bonds.

كما تصنف تمائم الإنزيمات- اعتماداً على بنيتها الكيميائية- إلى:

1- تمائم إنزيمية ذات بنية مفتوحة، مثل الغلوتاتيون glutathione، وهو ببتيد ثلاثي tripeptide يتألف من حمض الغلوتامي والسيستيئين والغليسين (الصيغة 1).

الصيغة (1): الصيغة الكيميائية للغلوتاتيون.

2- تمائم ذات بنية حلقية، مثل تميم الإنزيم Q، حيث يشير حرف Q في الاسم إلى المجموعة الكيميائية فيه؛ وهي الكوينون quinone، وهو يعرف أيضاً باسم تميم الإنزيم 10Q إشارة إلى عدد وحدات الإيزوبرينيل isoprenyl الموجودة في ذيله. يوجد هذا التميم في أغشية كثير من العضيات الخلوية cellular organelles، ويقوم بنقل الإلكترونات، وهو مضاد أكسدة antioxidant (الصيغة 2).