إنزيم

| جزء من سلسلة عن |
| الكيمياء الحيوية |
|---|
الإنزيمات ( / ˈɛnzaɪmz / ) هي بروتينات تعمل كمحفزات بيولوجية عن طريق تسريع التفاعلات الكيميائية . تسمى الجزيئات التي قد تعمل عليها الإنزيمات بالركائز ، ويحول الإنزيم الركائز إلى جزيئات مختلفة تُعرف باسم المنتجات . تحتاج جميع العمليات الأيضية تقريبًا في الخلية إلى تحفيز إنزيمي من أجل حدوثها بمعدلات سريعة بما يكفي لدعم الحياة. [1] : 8.1 تعتمد المسارات الأيضية على الإنزيمات لتحفيز الخطوات الفردية. تسمى دراسة الإنزيمات علم الإنزيمات ويعترف مجال تحليل شبه الإنزيم بأنه أثناء التطور، فقدت بعض الإنزيمات القدرة على إجراء التحفيز البيولوجي، وهو ما ينعكس غالبًا في تسلسل الأحماض الأمينية وخصائصها "التحفيزية الزائفة" غير العادية. [2] [3]
من المعروف أن الإنزيمات تحفز أكثر من 5000 نوع من التفاعلات الكيميائية الحيوية. [4]
المحفزات الحيوية الأخرى هي جزيئات الحمض النووي الريبوزي المحفزة ، والتي تسمى أيضًا الريبوزيمات . يتم وصفها أحيانًا بأنها نوع من الإنزيمات بدلاً من كونها مثل الإنزيم، ولكن حتى في العقود التي مرت منذ اكتشاف الريبوزيمات في الفترة من 1980 إلى 1982، غالبًا ما تعني كلمة إنزيم وحدها نوع البروتين على وجه التحديد (كما هو مستخدم في هذه المقالة).
تأتي خصوصية الإنزيم من بنيته الثلاثية الأبعاد الفريدة .
مثل جميع المحفزات، تزيد الإنزيمات من معدل التفاعل عن طريق خفض طاقة التنشيط . يمكن لبعض الإنزيمات أن تجعل تحويل الركيزة إلى منتج يحدث أسرع بملايين المرات. أحد الأمثلة المتطرفة هو أوروتيدين 5'-فوسفات ديكاربوكسيلاز ، والذي يسمح بتفاعل يستغرق ملايين السنين ليحدث في مللي ثانية. [5] [6] كيميائيًا، تشبه الإنزيمات أي محفز ولا يتم استهلاكها في التفاعلات الكيميائية، ولا تغير توازن التفاعل. تختلف الإنزيمات عن معظم المحفزات الأخرى بكونها أكثر تحديدًا. يمكن أن يتأثر نشاط الإنزيم بجزيئات أخرى: المثبطات هي جزيئات تقلل من نشاط الإنزيم، والمنشطات هي جزيئات تزيد من النشاط. العديد من الأدوية العلاجية والسموم هي مثبطات الإنزيم. ينخفض نشاط الإنزيم بشكل ملحوظ خارج درجة حرارته ودرجة حموضته المثلى، وتتغير طبيعة العديد من الإنزيمات (بشكل دائم) عند تعرضها للحرارة الزائدة، فتفقد بنيتها وخصائصها الحفزية.
تُستخدم بعض الإنزيمات تجاريًا، على سبيل المثال، في تركيب المضادات الحيوية . وتستخدم بعض المنتجات المنزلية الإنزيمات لتسريع التفاعلات الكيميائية: تعمل الإنزيمات الموجودة في مساحيق الغسيل البيولوجية على تفتيت بقع البروتين أو النشا أو الدهون على الملابس، وتعمل الإنزيمات الموجودة في مطري اللحوم على تفتيت البروتينات إلى جزيئات أصغر، مما يجعل اللحوم أسهل في المضغ.
أصل الكلمة والتاريخ

بحلول أواخر القرن السابع عشر وأوائل القرن الثامن عشر، كان هضم اللحوم عن طريق إفرازات المعدة [7] وتحويل النشا إلى سكريات عن طريق المستخلصات النباتية واللعاب معروفين، لكن الآليات التي حدثت بها هذه العمليات لم يتم تحديدها. [8]
كان الكيميائي الفرنسي أنسيلم باين أول من اكتشف إنزيم الدياستاز في عام 1833. [9] وبعد بضعة عقود، عند دراسة تخمير السكر إلى كحول بواسطة الخميرة ، خلص لويس باستور إلى أن هذا التخمير كان ناتجًا عن قوة حيوية موجودة داخل خلايا الخميرة تسمى "التخمير"، والتي كان يُعتقد أنها تعمل فقط داخل الكائنات الحية. وكتب أن "التخمير الكحولي هو فعل مرتبط بحياة خلايا الخميرة وتنظيمها، وليس بموت الخلايا أو تعفنها". [10]
في عام 1877، استخدم عالم وظائف الأعضاء الألماني فيلهلم كوهن (1837-1900) لأول مرة مصطلح إنزيم ، والذي يأتي من الكلمة اليونانية القديمة ἔνζυμον (énzymon) " مخمر ، في الخميرة"، لوصف هذه العملية. [11] تم استخدام كلمة إنزيم لاحقًا للإشارة إلى المواد غير الحية مثل البيبسين ، وتم استخدام كلمة تخمير للإشارة إلى النشاط الكيميائي الذي تنتجه الكائنات الحية. [12]
قدم إدوارد بوخنر أول ورقة بحثية له عن دراسة مستخلصات الخميرة في عام 1897. وفي سلسلة من التجارب في جامعة برلين ، وجد أن السكر يتم تخميره بواسطة مستخلصات الخميرة حتى عندما لا توجد خلايا خميرة حية في الخليط. [13] أطلق على الإنزيم الذي أدى إلى تخمير السكروز اسم " زيماز ". [14] في عام 1907، حصل على جائزة نوبل في الكيمياء عن "اكتشافه للتخمير الخالي من الخلايا". باتباع مثال بوخنر، يتم تسمية الإنزيمات عادةً وفقًا للتفاعل الذي تقوم به: يتم دمج اللاحقة -ase مع اسم الركيزة ( على سبيل المثال، اللاكتاز هو الإنزيم الذي يشق اللاكتوز ) أو حسب نوع التفاعل (على سبيل المثال، يشكل بوليميراز الحمض النووي بوليمرات الحمض النووي). [15]
كانت الهوية الكيميائية الحيوية للإنزيمات لا تزال غير معروفة في أوائل القرن العشرين. لاحظ العديد من العلماء أن النشاط الأنزيمي مرتبط بالبروتينات، لكن آخرين (مثل الحائز على جائزة نوبل ريتشارد ويلستاتر ) جادلوا بأن البروتينات كانت مجرد حاملات للإنزيمات الحقيقية وأن البروتينات في حد ذاتها غير قادرة على التحفيز. [16] في عام 1926، أظهر جيمس ب. سومنر أن إنزيم اليورياز كان بروتينًا نقيًا وقام ببلورته؛ كما فعل الشيء نفسه بالنسبة لإنزيم الكاتالاز في عام 1937. وقد أثبت جون هوارد نورثروب ووندل ميريديث ستانلي بشكل قاطع الاستنتاج القائل بأن البروتينات النقية يمكن أن تكون إنزيمات، واللذان عملا على إنزيمات الجهاز الهضمي البيبسين (1930) والتربسين والكيموتريبسين . وقد حصل هؤلاء العلماء الثلاثة على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1946. [17]
سمح اكتشاف إمكانية تبلور الإنزيمات في النهاية بحل هياكلها بواسطة علم البلورات بالأشعة السينية . تم ذلك لأول مرة بالنسبة للليزوزيم ، وهو إنزيم موجود في الدموع واللعاب وبياض البيض يهضم طلاء بعض البكتيريا؛ تم حل البنية بواسطة مجموعة بقيادة ديفيد شيلتون فيليبس ونشرت في عام 1965. [18] شكل هذا الهيكل عالي الدقة للليزوزيم بداية مجال علم الأحياء البنيوي والجهود المبذولة لفهم كيفية عمل الإنزيمات على المستوى الذري من التفاصيل. [19]
التصنيف والتسمية
يمكن تصنيف الإنزيمات حسب معيارين رئيسيين: إما تشابه تسلسل الأحماض الأمينية (وبالتالي العلاقة التطورية) أو النشاط الأنزيمي.
نشاط الإنزيم . غالبًا ما يُشتق اسم الإنزيم من ركيزته أو التفاعل الكيميائي الذي يحفزه، حيث تنتهي الكلمة بـ -ase . [1] : 8.1.3 ومن الأمثلة على ذلك اللاكتاز ، وكحول ديهيدروجينيز ، وبوليميراز الحمض النووي . تُسمى الإنزيمات المختلفة التي تحفز نفس التفاعل الكيميائي بالإنزيمات المتماثلة . [1] : 10.3
لقد طور الاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية وعلم الأحياء الجزيئي تسمية للإنزيمات، وهي أرقام EC (اختصارًا لـ "Enzyme Commission") . يتم وصف كل إنزيم بـ "EC" متبوعًا بسلسلة من أربعة أرقام تمثل التسلسل الهرمي للنشاط الأنزيمي (من العام جدًا إلى المحدد جدًا). أي أن الرقم الأول يصنف الإنزيم على نطاق واسع بناءً على آليته بينما تضيف الأرقام الأخرى المزيد والمزيد من التحديد. [20]
التصنيف الأعلى هو:
- EC 1، أكسدة اختزال : تحفز تفاعلات الأكسدة /الاختزال
- EC 2، ترانسفيرازات : نقل مجموعة وظيفية ( على سبيل المثال مجموعة ميثيل أو فوسفات)
- EC 3، الهيدروليزات : تحفز تحلل الروابط المختلفة
- EC 4، الليازات : تشق الروابط المختلفة بوسائل أخرى غير التحلل المائي والأكسدة
- EC 5، إيزوميرازات : تحفز تغيرات الأيزومرة داخل جزيء واحد
- EC 6، الليجازات : تربط جزيئين بروابط تساهمية .
- EC 7، الترانسلوكازات : تحفز حركة الأيونات أو الجزيئات عبر الأغشية، أو فصلها داخل الأغشية.
تنقسم هذه الأقسام حسب سمات أخرى مثل الركيزة والمنتجات والآلية الكيميائية . يتم تحديد الإنزيم بالكامل من خلال أربعة تسميات رقمية. على سبيل المثال، الهكسوكيناز (EC 2.7.1.1) هو ناقل (EC 2) يضيف مجموعة فوسفات (EC 2.7) إلى سكر الهكسوز، وهو جزيء يحتوي على مجموعة كحول (EC 2.7.1). [21]
تشابه التسلسل . لا تعكس فئات EC تشابه التسلسل. على سبيل المثال، يمكن أن يكون لرباعي ربط من نفس رقم EC يحفزان نفس التفاعل تمامًا تسلسلات مختلفة تمامًا. بصرف النظر عن وظيفتها، تم تصنيف الإنزيمات، مثل أي بروتينات أخرى، حسب تشابه تسلسلها إلى عائلات عديدة. وقد تم توثيق هذه العائلات في عشرات من قواعد بيانات البروتين وعائلات البروتين المختلفة مثل Pfam . [22]
الإنزيمات الوظيفية المتماثلة غير المتجانسة . تم تسمية الإنزيمات غير ذات الصلة التي لها نفس النشاط الأنزيمي بالإنزيمات الوظيفية المتماثلة غير المتجانسة . [23] قد يؤدي نقل الجينات الأفقي إلى نشر هذه الجينات إلى أنواع غير ذات صلة، وخاصة البكتيريا حيث يمكنها استبدال الجينات الذاتية التي لها نفس الوظيفة، مما يؤدي إلى إزاحة الجينات المتجانسة.
بناء

الإنزيمات هي عمومًا بروتينات كروية تعمل بمفردها أو في مجمعات أكبر . يحدد تسلسل الأحماض الأمينية البنية التي تحدد بدورها النشاط التحفيزي للإنزيم. [24] على الرغم من أن البنية تحدد الوظيفة، إلا أنه لا يمكن التنبؤ بنشاط إنزيمي جديد من البنية وحدها. [25] تتكشف هياكل الإنزيم ( تتحلل ) عند تسخينها أو تعرضها لمواد كيميائية مشوهة، وعادةً ما يؤدي هذا الاضطراب في البنية إلى فقدان النشاط. [26] يرتبط تحلل الإنزيم عادةً بدرجات حرارة أعلى من المستوى الطبيعي للأنواع؛ ونتيجة لذلك، فإن الإنزيمات من البكتيريا التي تعيش في البيئات البركانية مثل الينابيع الساخنة تحظى بتقدير المستخدمين الصناعيين لقدرتها على العمل في درجات حرارة عالية، مما يسمح بتشغيل التفاعلات المحفزة بالإنزيم بمعدل مرتفع للغاية.
تكون الإنزيمات عادةً أكبر بكثير من ركائزها. تتراوح الأحجام من 62 بقايا حمض أميني فقط، لمونومر 4 -أوكسالوكروتونات تاوتوميراز ، [ 27] إلى أكثر من 2500 بقايا في سينثاز الأحماض الدهنية الحيوانية . [28] يشارك جزء صغير فقط من بنيتها (حوالي 2-4 أحماض أمينية) بشكل مباشر في التحفيز: الموقع التحفيزي. [29] يقع هذا الموقع التحفيزي بجوار موقع ارتباط واحد أو أكثر حيث توجه البقايا الركائز. يشكل الموقع التحفيزي وموقع الارتباط معًا الموقع النشط للإنزيم . تعمل الغالبية المتبقية من بنية الإنزيم على الحفاظ على التوجه الدقيق وديناميكيات الموقع النشط. [30]
في بعض الإنزيمات، لا تشارك الأحماض الأمينية بشكل مباشر في التحفيز؛ بدلاً من ذلك، يحتوي الإنزيم على مواقع لربط وتوجيه العوامل المساعدة التحفيزية . [30] قد تحتوي هياكل الإنزيم أيضًا على مواقع غير متجانسة حيث يتسبب ارتباط جزيء صغير في حدوث تغيير تكويني يزيد أو يقلل من النشاط. [31]
يوجد عدد صغير من المحفزات البيولوجية القائمة على الحمض النووي الريبي والتي تسمى الريبوزيمات ، والتي يمكنها أيضًا أن تعمل بمفردها أو بالاشتراك مع البروتينات. وأكثرها شيوعًا هو الريبوسوم وهو عبارة عن مركب من البروتين ومكونات الحمض النووي الريبي المحفزة. [1] : 2.2
الآلية

ربط الركيزة
يجب أن ترتبط الإنزيمات بركائزها قبل أن تتمكن من تحفيز أي تفاعل كيميائي. عادة ما تكون الإنزيمات محددة للغاية فيما يتعلق بالركائز التي ترتبط بها ثم يتم تحفيز التفاعل الكيميائي. يتم تحقيق التحديد من خلال ربط الجيوب ذات الشكل التكميلي والشحنة والخصائص المحبة للماء / الكارهة للماء بالركائز. وبالتالي يمكن للإنزيمات التمييز بين جزيئات الركيزة المتشابهة جدًا لتكون انتقائية كيميائية وانتقائية إقليمية ومحددة فراغيًا . [32]
بعض الإنزيمات التي تظهر أعلى درجة من الخصوصية والدقة تشارك في نسخ الجينوم والتعبير عنه . بعض هذه الإنزيمات لها آليات " مراجعة ". هنا، يحفز إنزيم مثل بوليميراز الحمض النووي تفاعلًا في الخطوة الأولى ثم يتحقق من صحة المنتج في الخطوة الثانية. [33] تؤدي هذه العملية المكونة من خطوتين إلى معدلات خطأ متوسطة أقل من خطأ واحد في 100 مليون تفاعل في بوليميرازات الثدييات عالية الدقة. [1] : 5.3.1 توجد أيضًا آليات مراجعة مماثلة في بوليميراز الحمض النووي الريبي ، [34] أمينوآسيل tRNA synthetases [35] والريبوسومات . [36]
وعلى العكس من ذلك، تظهر بعض الإنزيمات تنوعًا إنزيميًا ، حيث تتمتع بخصوصية واسعة وتعمل على مجموعة من الركائز ذات الصلة الفسيولوجية المختلفة. تمتلك العديد من الإنزيمات أنشطة جانبية صغيرة نشأت بالصدفة (أي بشكل محايد )، والتي قد تكون نقطة البداية للاختيار التطوري لوظيفة جديدة. [37] [38]

نموذج "القفل والمفتاح"
لتفسير خصوصية الإنزيمات المرصودة، اقترح إميل فيشر في عام 1894 أن كلًا من الإنزيم والركيزة يمتلكان أشكالًا هندسية تكميلية محددة تتناسب تمامًا مع بعضها البعض. [39] يُشار إلى هذا غالبًا باسم نموذج "القفل والمفتاح". [1] : 8.3.2 يشرح هذا النموذج المبكر خصوصية الإنزيم، لكنه يفشل في تفسير استقرار حالة الانتقال التي تحققها الإنزيمات. [40]
نموذج الملاءمة المستحثة
في عام 1958، اقترح دانييل كوشلاند تعديلاً على نموذج القفل والمفتاح: نظرًا لأن الإنزيمات عبارة عن هياكل مرنة إلى حد ما، فإن الموقع النشط يعاد تشكيله باستمرار من خلال التفاعلات مع الركيزة أثناء تفاعل الركيزة مع الإنزيم. [41] ونتيجة لذلك، لا ترتبط الركيزة ببساطة بموقع نشط صلب؛ يتم تشكيل السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية التي تشكل الموقع النشط في المواضع الدقيقة التي تمكن الإنزيم من أداء وظيفته التحفيزية. في بعض الحالات، مثل الجليكوسيدازات ، يتغير شكل جزيء الركيزة أيضًا قليلاً عند دخوله الموقع النشط. [42] يستمر الموقع النشط في التغير حتى يتم ربط الركيزة تمامًا، وعند هذه النقطة يتم تحديد الشكل النهائي وتوزيع الشحنة. [43] قد يعزز الملاءمة المستحثة دقة التعرف الجزيئي في وجود المنافسة والضوضاء من خلال آلية التدقيق التوافقي . [44]
التحفيز
يمكن للإنزيمات تسريع التفاعلات بعدة طرق، وكلها تعمل على خفض طاقة التنشيط (ΔG ‡ ، طاقة جيبس الحرة ) [45]
- من خلال تثبيت حالة الانتقال:
- إنشاء بيئة ذات توزيع شحنة مكمل لتوزيع حالة الانتقال لخفض طاقتها [46]
- من خلال توفير مسار رد فعل بديل:
- التفاعل مؤقتًا مع الركيزة، وتشكيل وسيط تساهمي لتوفير حالة انتقال طاقة أقل [47]
- من خلال زعزعة استقرار حالة الأرض الركيزة:
- تشويه الركيزة (الركائز) المرتبطة إلى شكل حالتها الانتقالية لتقليل الطاقة المطلوبة للوصول إلى حالة الانتقال [48]
- من خلال توجيه الركائز إلى ترتيب إنتاجي لتقليل تغير إنتروبيا التفاعل [49] (مساهمة هذه الآلية في التحفيز صغيرة نسبيًا) [50]
قد تستخدم الإنزيمات العديد من هذه الآليات في وقت واحد. على سبيل المثال، تقوم البروتيازات مثل التربسين بإجراء تحفيز تساهمي باستخدام ثلاثية تحفيزية ، وتثبيت تراكم الشحنة في حالات الانتقال باستخدام ثقب الأكسيون ، وإكمال التحلل المائي باستخدام ركيزة مائية موجهة. [51]
ديناميكيات
الإنزيمات ليست هياكل جامدة أو ثابتة؛ بل لديها حركات ديناميكية داخلية معقدة - أي حركات أجزاء من بنية الإنزيم مثل بقايا الأحماض الأمينية الفردية، أو مجموعات البقايا التي تشكل حلقة بروتينية أو وحدة بنية ثانوية ، أو حتى مجال بروتيني كامل . تؤدي هذه الحركات إلى ظهور مجموعة تكوينية من الهياكل المختلفة قليلاً والتي تتحول مع بعضها البعض عند التوازن . قد ترتبط الحالات المختلفة داخل هذه المجموعة بجوانب مختلفة من وظيفة الإنزيم. على سبيل المثال، ترتبط التكوينات المختلفة لإنزيم اختزال ثنائي هيدروفولات بخطوات ربط الركيزة والتحفيز وإطلاق العامل المساعد وإطلاق المنتج في الدورة التحفيزية، [52] بما يتفق مع نظرية الرنين التحفيزي .
عرض الركيزة
This section needs additional citations for verification. (October 2023) |
إن تقديم الركيزة هو عملية يتم فيها عزل الإنزيم بعيدًا عن ركيزته. يمكن عزل الإنزيمات إلى الغشاء البلازمي بعيدًا عن الركيزة في النواة أو السيتوزول. أو داخل الغشاء، يمكن عزل الإنزيم في طوف دهني بعيدًا عن ركيزته في المنطقة غير المنظمة. عندما يتم إطلاق الإنزيم، يختلط مع ركيزته. بدلاً من ذلك، يمكن عزل الإنزيم بالقرب من ركيزته لتنشيط الإنزيم. على سبيل المثال، يمكن أن يكون الإنزيم قابلاً للذوبان وعند التنشيط يرتبط بالدهون في الغشاء البلازمي ثم يعمل على الجزيئات في الغشاء البلازمي.
التعديل التآزري
المواقع غير التآزرية هي جيوب على الإنزيم، تختلف عن الموقع النشط، والتي ترتبط بجزيئات في البيئة الخلوية. تتسبب هذه الجزيئات بعد ذلك في حدوث تغيير في تكوين أو ديناميكيات الإنزيم الذي ينتقل إلى الموقع النشط وبالتالي يؤثر على معدل تفاعل الإنزيم. [53] بهذه الطريقة، يمكن للتفاعلات غير التآزرية إما أن تمنع أو تنشط الإنزيمات. تتسبب التفاعلات غير التآزرية مع المستقلبات أعلى أو أسفل المسار الأيضي للإنزيم في تنظيم التغذية الراجعة ، مما يغير نشاط الإنزيم وفقًا للتدفق عبر بقية المسار. [54]
العوامل المساعدة

لا تحتاج بعض الإنزيمات إلى مكونات إضافية لإظهار النشاط الكامل. تتطلب إنزيمات أخرى جزيئات غير بروتينية تسمى العوامل المساعدة لتكون مرتبطة بالنشاط. [55] يمكن أن تكون العوامل المساعدة إما غير عضوية (مثل أيونات المعادن وعناقيد الحديد والكبريت ) أو مركبات عضوية (مثل الفلافين والهيم ). تخدم هذه العوامل المساعدة العديد من الأغراض؛ على سبيل المثال ، يمكن أن تساعد الأيونات المعدنية في تثبيت الأنواع المحبة للنواة داخل الموقع النشط. [56] يمكن أن تكون العوامل المساعدة العضوية إما إنزيمات مساعدة ، والتي يتم إطلاقها من الموقع النشط للإنزيم أثناء التفاعل، أو مجموعات اصطناعية ، والتي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالإنزيم. يمكن أن ترتبط المجموعات الاصطناعية العضوية تساهميًا (مثل البيوتين في الإنزيمات مثل بيروفات كاربوكسيلاز ). [57]
مثال على الإنزيم الذي يحتوي على عامل مساعد هو أنهيدراز الكربونيك ، والذي يستخدم عامل مساعد الزنك المرتبط كجزء من موقعه النشط. [58] توجد هذه الأيونات أو الجزيئات المرتبطة بإحكام عادةً في الموقع النشط وتشارك في التحفيز. [1] : 8.1.1 على سبيل المثال، غالبًا ما تشارك عوامل الفلافين والهيم المساعدة في تفاعلات الأكسدة والاختزال . [1] : 17
تُسمى الإنزيمات التي تتطلب عاملًا مساعدًا ولكنها لا تحتوي على رابط واحد بالإنزيمات الأبوبروتينية أو البروتينات الأبوبروتينية . يُطلق على الإنزيم مع العامل المساعد (أو العوامل المساعدة) المطلوب للنشاط اسم هولوإنزيم (أو هالوإنزيم). يمكن أيضًا تطبيق مصطلح هولوإنزيم على الإنزيمات التي تحتوي على وحدات بروتينية متعددة، مثل بوليميرازات الحمض النووي ؛ هنا يكون الهولوإنزيم هو المركب الكامل الذي يحتوي على جميع الوحدات الفرعية اللازمة للنشاط. [1] : 8.1.1
الانزيمات المساعدة
الإنزيمات المساعدة هي جزيئات عضوية صغيرة يمكن ربطها بشكل فضفاض أو محكم بإنزيم. تنقل الإنزيمات المساعدة المجموعات الكيميائية من إنزيم إلى آخر. [59] تشمل الأمثلة NADH و NADPH وثلاثي فوسفات الأدينوزين (ATP). بعض الإنزيمات المساعدة، مثل أحادي نيوكليوتيد الفلافين (FMN) وثنائي نيوكليوتيد الفلافين والأدينين (FAD) وبيروفوسفات الثيامين (TPP) وتيتراهيدروفولات (THF)، مشتقة من الفيتامينات . لا يمكن للجسم تصنيع هذه الإنزيمات المساعدة من جديد ويجب الحصول على المركبات ذات الصلة الوثيقة (الفيتامينات) من النظام الغذائي. تشمل المجموعات الكيميائية التي يتم حملها:
- أيون الهيدريد (H − )، الذي يحمله NAD أو NADP +
- مجموعة الفوسفات التي يحملها ثلاثي فوسفات الأدينوزين
- مجموعة الأسيتيل التي يحملها الإنزيم المساعد أ
- مجموعات الفورميل أو الميثيل أو الميثيل التي يحملها حمض الفوليك
- المجموعة الميثيلية التي يحملها S-أدينوسيل ميثيونين [59]
نظرًا لأن الإنزيمات المساعدة تتغير كيميائيًا نتيجة لعمل الإنزيم، فمن المفيد اعتبار الإنزيمات المساعدة فئة خاصة من الركائز، أو الركائز الثانوية، والتي تشترك فيها العديد من الإنزيمات المختلفة. على سبيل المثال، من المعروف أن حوالي 1000 إنزيم تستخدم الإنزيم المساعد NADH. [60]
تتجدد الإنزيمات المساعدة عادةً باستمرار وتظل تركيزاتها ثابتة داخل الخلية. على سبيل المثال، يتجدد NADPH من خلال مسار فوسفات البنتوز و S- أدينوزيل ميثيونين بواسطة ميثيونين أدينوزيل ترانسفيراز . يعني هذا التجدد المستمر أنه يمكن استخدام كميات صغيرة من الإنزيمات المساعدة بكثافة شديدة. على سبيل المثال، يتخلص جسم الإنسان من وزنه في ATP كل يوم. [61]
الديناميكا الحرارية

كما هو الحال مع جميع المحفزات، لا تغير الإنزيمات موضع التوازن الكيميائي للتفاعل. في وجود إنزيم، يسير التفاعل في نفس الاتجاه كما لو كان بدون الإنزيم، ولكن بسرعة أكبر. [1] : 8.2.3 على سبيل المثال، يحفز أنزيم الكربونيك أنهيدراز تفاعله في أي اتجاه اعتمادًا على تركيز المواد المتفاعلة: [62]
| (في الأنسجة ؛ تركيز عالي من ثاني أكسيد الكربون) | ( 1 ) |
| (في الرئتين ؛ تركيز منخفض من ثاني أكسيد الكربون) | ( 2 ) |
يعتمد معدل التفاعل على طاقة التنشيط اللازمة لتكوين حالة الانتقال التي تتحلل بعد ذلك إلى منتجات. تزيد الإنزيمات من معدلات التفاعل عن طريق خفض طاقة حالة الانتقال. أولاً، يشكل الارتباط معقد إنزيم-ركيزة منخفض الطاقة (ES). ثانيًا، يعمل الإنزيم على تثبيت حالة الانتقال بحيث يتطلب طاقة أقل لتحقيقها مقارنة بالتفاعل غير المحفز (ES ‡ ). أخيرًا، يتفكك معقد الإنزيم-المنتج (EP) لإطلاق المنتجات. [1] : 8.3
يمكن للإنزيمات أن تربط بين تفاعلين أو أكثر، بحيث يمكن استخدام تفاعل مفضل ترموديناميكيًا "لدفع" تفاعل غير مفضل ترموديناميكيًا بحيث تكون الطاقة المجمعة للمنتجات أقل من الركائز. على سبيل المثال، غالبًا ما يتم استخدام تحلل ATP لدفع تفاعلات كيميائية أخرى. [63]
الحركية
حركية الإنزيم هي دراسة كيفية ارتباط الإنزيمات بالركائز وتحويلها إلى منتجات. [64] يتم الحصول على بيانات المعدل المستخدمة في التحليلات الحركية عادةً من اختبارات الإنزيمات . في عام 1913، اقترح ليونور ميكايليس ومود ليونورا مينتين نظرية كمية لحركية الإنزيم، والتي يشار إليها باسم حركية ميكايليس-مينتين . [65] كانت المساهمة الرئيسية لميكايليس ومينتين هي التفكير في تفاعلات الإنزيم في مرحلتين. في المرحلة الأولى، ترتبط الركيزة بشكل عكسي بالإنزيم، مكونة مركب الإنزيم-الركيزة. يُطلق عليه أحيانًا مركب ميكايليس-مينتين تكريمًا لهما. ثم يحفز الإنزيم الخطوة الكيميائية في التفاعل ويطلق المنتج. تم تطوير هذا العمل بشكل أكبر من قبل جي إي بريجز وجيه بي إس هالدين ، اللذان استنبطا معادلات حركية لا تزال مستخدمة على نطاق واسع حتى اليوم. [66]
تعتمد معدلات الإنزيم على ظروف المحلول وتركيز الركيزة . لإيجاد أقصى سرعة للتفاعل الأنزيمي، يتم زيادة تركيز الركيزة حتى يُرى معدل ثابت لتكوين المنتج. يظهر هذا في منحنى التشبع على اليمين. يحدث التشبع لأنه مع زيادة تركيز الركيزة، يتم تحويل المزيد والمزيد من الإنزيم الحر إلى معقد ES المرتبط بالركيزة. عند أقصى معدل تفاعل ( V max ) للإنزيم، ترتبط جميع المواقع النشطة للإنزيم بالركيزة، وتكون كمية معقد ES هي نفس الكمية الإجمالية للإنزيم. [1] : 8.4
V max هو واحد فقط من عدة معلمات حركية مهمة. كمية الركيزة اللازمة لتحقيق معدل معين من التفاعل مهمة أيضًا. يتم تحديد ذلك من خلال ثابت ميكايليس-مينتن ( Km ) ، وهو تركيز الركيزة المطلوب للإنزيم للوصول إلى نصف معدل تفاعله الأقصى؛ بشكل عام، يتمتع كل إنزيم بقيمة KM مميزة لركيزة معينة. ثابت مفيد آخر هو k cat ، ويسمى أيضًا رقم الدوران ، وهو عدد جزيئات الركيزة التي يتعامل معها موقع نشط واحد في الثانية. [1] : 8.4
يمكن التعبير عن كفاءة الإنزيم من حيث k cat / K m . ويسمى هذا أيضًا ثابت الخصوصية ويتضمن ثوابت المعدل لجميع خطوات التفاعل حتى الخطوة الأولى غير القابلة للعكس بما في ذلك. نظرًا لأن ثابت الخصوصية يعكس كل من التقارب والقدرة التحفيزية، فإنه مفيد لمقارنة الإنزيمات المختلفة مع بعضها البعض، أو نفس الإنزيم مع ركائز مختلفة. يسمى الحد الأقصى النظري لثابت الخصوصية حد الانتشار ويكون حوالي 10 8 إلى 10 9 (M −1 s −1 ). في هذه المرحلة، سيؤدي كل تصادم للإنزيم مع ركيزته إلى تحفيز، ولا يقتصر معدل تكوين المنتج على معدل التفاعل ولكن بمعدل الانتشار. تسمى الإنزيمات التي تتمتع بهذه الخاصية مثالية تحفيزيًا أو مثالية حركيًا . ومن أمثلة هذه الإنزيمات إيزوميراز ثلاثي فوسفات ، وكربونيك أنهيدراز ، وأستيل كولين استريز ، وكاتالاز ، وفوماراز ، وبيتا لاكتاماز ، وفائق أكسيد ديسميوتاز . [1] : 8.4.2 يمكن أن يصل معدل دوران هذه الإنزيمات إلى عدة ملايين من التفاعلات في الثانية. [1] : 9.2 ولكن معظم الإنزيمات بعيدة كل البعد عن الكمال: القيم المتوسطة لـ و هي حوالي و ، على التوالي. [67]
تعتمد حركية ميكايليس-مينتن على قانون فعل الكتلة ، والذي يشتق من افتراضات الانتشار الحر والاصطدام العشوائي المدفوع بالديناميكية الحرارية. تنحرف العديد من العمليات الكيميائية الحيوية أو الخلوية بشكل كبير عن هذه الظروف، بسبب الازدحام الجزيئي الكبير والحركة الجزيئية المقيدة. [68] تحاول الامتدادات المعقدة الأحدث للنموذج تصحيح هذه التأثيرات. [69]
التثبيط
يمكن تقليل معدلات تفاعل الإنزيم عن طريق أنواع مختلفة من مثبطات الإنزيم. [70] : 73-74
أنواع التثبيط
تنافسي
لا يمكن للمثبط التنافسي والركيزة الارتباط بالإنزيم في نفس الوقت. [71] غالبًا ما تشبه المثبطات التنافسية الركيزة الحقيقية للإنزيم بشدة. على سبيل المثال، يعد عقار الميثوتركسيت مثبطًا تنافسيًا لإنزيم اختزال ثنائي هيدروفولات ، والذي يحفز اختزال ثنائي هيدروفولات إلى رباعي هيدروفولات. [72] يظهر التشابه بين هياكل ثنائي هيدروفولات وهذا العقار في الشكل المصاحب. يمكن التغلب على هذا النوع من التثبيط بتركيز عالٍ من الركيزة. في بعض الحالات، يمكن للمثبط الارتباط بموقع آخر غير موقع الارتباط للركيزة المعتادة وممارسة تأثير تآزري لتغيير شكل موقع الارتباط المعتاد. [73]
غير تنافسي
يرتبط المثبط غير التنافسي بموقع آخر غير المكان الذي يرتبط فيه الركيزة. لا تزال الركيزة ترتبط بألفتها المعتادة وبالتالي تظل Km كما هي. ومع ذلك، يقلل المثبط من الكفاءة التحفيزية للإنزيم بحيث يتم تقليل V max . وعلى النقيض من التثبيط التنافسي، لا يمكن التغلب على التثبيط غير التنافسي بتركيز عالٍ من الركيزة. [70] : 76–78
غير قادر على المنافسة
لا يمكن للمثبط غير التنافسي أن يرتبط بالإنزيم الحر، بل يرتبط فقط بمركب الإنزيم-الركيزة؛ وبالتالي، تكون هذه الأنواع من المثبطات أكثر فعالية عند تركيزات عالية من الركيزة. وفي وجود المثبط، يكون مركب الإنزيم-الركيزة غير نشط. [70] : 78 هذا النوع من التثبيط نادر. [74]
مختلط
يرتبط المثبط المختلط بموقع غير متآزر ويؤثر ارتباط الركيزة والمثبط على بعضهما البعض. يتم تقليل وظيفة الإنزيم ولكن لا يتم القضاء عليها عند الارتباط بالمثبط. لا يتبع هذا النوع من المثبطات معادلة ميكايليس-مينتن. [70] : 76-78
لا رجعة فيه
يعمل المثبط غير القابل للعكس على تعطيل الإنزيم بشكل دائم، وعادةً عن طريق تكوين رابطة تساهمية مع البروتين. [75] البنسلين [76] والأسبرين [77] من الأدوية الشائعة التي تعمل بهذه الطريقة.
وظائف المثبطات
في العديد من الكائنات الحية، قد تعمل المثبطات كجزء من آلية التغذية الراجعة . إذا أنتج إنزيم كمية كبيرة جدًا من مادة ما في الكائن الحي، فقد تعمل هذه المادة كمثبط للإنزيم في بداية المسار الذي ينتجها، مما يتسبب في إبطاء إنتاج المادة أو توقفها عندما تكون هناك كمية كافية. هذا هو شكل من أشكال التغذية الراجعة السلبية . تستخدم المسارات الأيضية الرئيسية مثل دورة حمض الستريك هذه الآلية. [1] : 17.2.2
نظرًا لأن المثبطات تعدل وظيفة الإنزيمات، فإنها تُستخدم غالبًا كأدوية. العديد من هذه الأدوية عبارة عن مثبطات تنافسية عكسية تشبه الركيزة الأصلية للإنزيم، على غرار الميثوتريكسات أعلاه؛ تشمل الأمثلة المعروفة الأخرى الستاتينات المستخدمة لعلاج ارتفاع نسبة الكوليسترول ، [78] ومثبطات البروتيناز المستخدمة لعلاج الالتهابات الفيروسية الرجعية مثل فيروس نقص المناعة البشرية . [79] ومن الأمثلة الشائعة على المثبط غير القابل للعكس المستخدم كدواء الأسبرين ، الذي يثبط إنزيمات COX-1 و COX-2 التي تنتج البروستاجلاندين الرسول للالتهابات . [77] مثبطات الإنزيم الأخرى هي السموم. على سبيل المثال، السيانيد السام هو مثبط إنزيم غير قابل للعكس يتحد مع النحاس والحديد في الموقع النشط لإنزيم أوكسيديز السيتوكروم سي ويمنع التنفس الخلوي . [80]
العوامل المؤثرة على نشاط الإنزيم
نظرًا لأن الإنزيمات تتكون من البروتينات، فإن أفعالها حساسة للتغير في العديد من العوامل الفيزيائية والكيميائية مثل الرقم الهيدروجيني، ودرجة الحرارة، وتركيز الركيزة، وما إلى ذلك.
يوضح الجدول التالي درجة الحموضة المثالية للإنزيمات المختلفة. [81]
| إنزيم | درجة الحموضة المثلى | وصف الرقم الهيدروجيني |
|---|---|---|
| البيبسين | 1.5–1.6 | حمضية للغاية |
| انفرتاز | 4.5 | حامضي |
| الليباز (المعدة) | 4.0–5.0 | حامضي |
| الليباز (زيت الخروع) | 4.7 | حامضي |
| الليباز (البنكرياس) | 8.0 | قلوي |
| الأميليز (الشعير) | 4.6–5.2 | حامضي |
| الأميليز (البنكرياس) | 6.7–7.0 | محايد حمضي |
| السيلوبياز | 5.0 | حامضي |
| مالتاز | 6.1–6.8 | حامضي |
| سكراز | 6.2 | حامضي |
| الكاتالاز | 7.0 | حيادي |
| اليورياز | 7.0 | حيادي |
| الكولينستريز | 7.0 | حيادي |
| ريبونوكلياز | 7.0–7.5 | حيادي |
| فوماريز | 7.8 | قلوي |
| التربسين | 7.8–8.7 | قلوي |
| أدينوسين ثلاثي الفوسفات | 9.0 | قلوي |
| أرجيناز | 10.0 | قلوي للغاية |
الوظيفة البيولوجية
تخدم الإنزيمات مجموعة واسعة من الوظائف داخل الكائنات الحية. فهي لا غنى عنها لنقل الإشارات وتنظيم الخلايا، غالبًا عن طريق الكينازات والفوسفاتيز . [82] كما أنها تولد الحركة، مع تحليل الميوسين لأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) لتوليد تقلص العضلات ، كما تنقل البضائع حول الخلية كجزء من الهيكل الخلوي . [83] تعمل إنزيمات ATPases الأخرى في غشاء الخلية كمضخات أيونية تشارك في النقل النشط . تشارك الإنزيمات أيضًا في وظائف أكثر غرابة، مثل لوسيفيراز الذي يولد الضوء في اليراعات . [84] يمكن أن تحتوي الفيروسات أيضًا على إنزيمات لإصابة الخلايا، مثل إنزيم تكامل فيروس نقص المناعة البشرية والنسخ العكسي ، أو للإفراج عن الفيروسات من الخلايا، مثل إنزيم نورامينيداز فيروس الإنفلونزا . [85]
إن إحدى الوظائف المهمة للإنزيمات هي في الأجهزة الهضمية للحيوانات. تعمل الإنزيمات مثل الأميليز والبروتياز على تفكيك الجزيئات الكبيرة ( النشا أو البروتينات على التوالي) إلى جزيئات أصغر، بحيث يمكن امتصاصها بواسطة الأمعاء. على سبيل المثال، تكون جزيئات النشا كبيرة جدًا بحيث لا يمكن امتصاصها من الأمعاء، لكن الإنزيمات تحلل سلاسل النشا إلى جزيئات أصغر مثل المالتوز والجلوكوز في النهاية ، والتي يمكن امتصاصها بعد ذلك. تقوم الإنزيمات المختلفة بهضم مواد غذائية مختلفة. في المجترات ، التي تتغذى على الأنظمة الغذائية العاشبة ، تنتج الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء إنزيمًا آخر، وهو السليولاز ، لتفكيك جدران خلايا السليولوز في الألياف النباتية. [86]
الاسْتِقْلاب

يمكن أن تعمل العديد من الإنزيمات معًا بترتيب معين، مما يؤدي إلى إنشاء مسارات أيضية . [1] : 30.1 في المسار الأيضي، يأخذ أحد الإنزيمين ناتج إنزيم آخر كركيزة. بعد التفاعل التحفيزي، يتم تمرير الناتج إلى إنزيم آخر. في بعض الأحيان، يمكن لأكثر من إنزيم تحفيز نفس التفاعل بالتوازي؛ وهذا يمكن أن يسمح بتنظيم أكثر تعقيدًا: على سبيل المثال، نشاط ثابت منخفض يوفره إنزيم واحد ولكن نشاط مرتفع قابل للتحريض من إنزيم ثانٍ. [87]
تحدد الإنزيمات الخطوات التي تحدث في هذه المسارات. بدون الإنزيمات، لن يتقدم التمثيل الغذائي من خلال نفس الخطوات ولا يمكن تنظيمه لتلبية احتياجات الخلية. يتم تنظيم معظم المسارات الأيضية المركزية في بضع خطوات رئيسية، عادةً من خلال الإنزيمات التي يتضمن نشاطها تحلل ATP. نظرًا لأن هذا التفاعل يطلق الكثير من الطاقة، يمكن ربط التفاعلات الأخرى غير المواتية من الناحية الديناميكية الحرارية بتحلل ATP، مما يؤدي إلى دفع السلسلة الإجمالية من التفاعلات الأيضية المرتبطة. [1] : 30.1
السيطرة على النشاط
هناك خمس طرق رئيسية يتم من خلالها التحكم في نشاط الإنزيم في الخلية. [1] : 30.1.1
أنظمة
يمكن تنشيط الإنزيمات أو تثبيطها بواسطة جزيئات أخرى. على سبيل المثال، غالبًا ما تكون المنتجات النهائية لمسار أيضي مثبطة لأحد الإنزيمات الأولى للمسار (عادةً الخطوة الأولى غير القابلة للعكس، والتي تسمى الخطوة الملتزمة)، وبالتالي تنظيم كمية المنتج النهائي الذي تصنعه المسارات. تسمى آلية التنظيم هذه آلية التغذية الراجعة السلبية ، لأن كمية المنتج النهائي المنتج يتم تنظيمها من خلال تركيزه الخاص. [88] : 141-48 يمكن لآلية التغذية الراجعة السلبية تعديل معدل تخليق المستقلبات الوسيطة بشكل فعال وفقًا لمتطلبات الخلايا. يساعد هذا في التخصيص الفعال للمواد والاقتصاد في الطاقة، ويمنع التصنيع الزائد للمنتجات النهائية. مثل الأجهزة التوازنية الأخرى ، يساعد التحكم في العمل الأنزيمي في الحفاظ على بيئة داخلية مستقرة في الكائنات الحية. [88] : 141
التعديل بعد الترجمة
تشمل أمثلة التعديل بعد الترجمة الفسفرة والميرستويل والجليكوزيل . [88] : 149-69 على سبيل المثال، في الاستجابة للأنسولين ، تساعد فسفرة العديد من الإنزيمات، بما في ذلك جليكوجين سينثيز ، في التحكم في تخليق أو تحلل الجليكوجين وتسمح للخلية بالاستجابة للتغيرات في نسبة السكر في الدم . [89] مثال آخر للتعديل بعد الترجمة هو انقسام سلسلة البولي ببتيد. يتم إنتاج الكيموتريبسين ، وهو بروتياز هضمي، في شكل غير نشط على شكل كيموتربسينوجين في البنكرياس وينقل بهذا الشكل إلى المعدة حيث يتم تنشيطه. يمنع هذا الإنزيم من هضم البنكرياس أو الأنسجة الأخرى قبل دخوله الأمعاء. يُعرف هذا النوع من السلف غير النشط للإنزيم باسم الزيموجين [ 88] : 149-53 أو البروإنزيم.
كمية
يمكن تعزيز أو تقليل إنتاج الإنزيم ( نسخ وترجمة جينات الإنزيم) بواسطة الخلية استجابةً للتغيرات في بيئة الخلية. يُطلق على هذا الشكل من تنظيم الجينات اسم تحريض الإنزيم . على سبيل المثال، قد تصبح البكتيريا مقاومة للمضادات الحيوية مثل البنسلين لأن الإنزيمات المسماة بيتا لاكتاماز يتم تحريضها والتي تحلل حلقة بيتا لاكتام الحاسمة داخل جزيء البنسلين. [90] يأتي مثال آخر من الإنزيمات الموجودة في الكبد والتي تسمى أوكسيديزات السيتوكروم بي 450 ، والتي تعد مهمة في عملية التمثيل الغذائي للأدوية . يمكن أن يؤدي تحريض أو تثبيط هذه الإنزيمات إلى تفاعلات دوائية . [91] يمكن أيضًا تنظيم مستويات الإنزيم عن طريق تغيير معدل تحلل الإنزيم . [1] : 30.1.1 عكس تحريض الإنزيم هو قمع الإنزيم .
التوزيع الفرعي للخلايا
يمكن تقسيم الإنزيمات إلى أقسام، مع حدوث مسارات أيضية مختلفة في أقسام خلوية مختلفة . على سبيل المثال، يتم تصنيع الأحماض الدهنية بواسطة مجموعة واحدة من الإنزيمات في السيتوزول والشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي وتستخدمها مجموعة مختلفة من الإنزيمات كمصدر للطاقة في الميتوكوندريا ، من خلال أكسدة بيتا . [92] بالإضافة إلى ذلك، قد يؤدي نقل الإنزيم إلى أقسام مختلفة إلى تغيير درجة البروتون (على سبيل المثال، السيتوبلازم المحايد والليزوزوم الحمضي ) أو الحالة المؤكسدة (على سبيل المثال، السيتوبلازم المؤكسد أو السيتوبلازم المختزل ) مما يؤثر بدوره على نشاط الإنزيم. [93] وعلى النقيض من التقسيم إلى عضيات مرتبطة بالغشاء، يمكن أيضًا تغيير توطين الإنزيم تحت الخلوي من خلال بلمرة الإنزيمات في خيوط سيتوبلازمية جزيئية كبيرة. [94] [95]
تخصص الأعضاء
في حقيقيات النوى متعددة الخلايا ، تمتلك الخلايا في الأعضاء والأنسجة المختلفة أنماطًا مختلفة للتعبير الجيني وبالتالي لديها مجموعات مختلفة من الإنزيمات (المعروفة باسم الإنزيمات المتماثلة ) المتاحة للتفاعلات الأيضية. يوفر هذا آلية لتنظيم التمثيل الغذائي العام للكائن الحي. على سبيل المثال، يحتوي الهكسوكيناز ، وهو الإنزيم الأول في مسار تحلل الجلوكوز ، على شكل متخصص يسمى الجلوكوكيناز يتم التعبير عنه في الكبد والبنكرياس والذي له تقارب أقل للجلوكوز ولكنه أكثر حساسية لتركيز الجلوكوز. [96] يشارك هذا الإنزيم في استشعار سكر الدم وتنظيم إنتاج الأنسولين. [97]
المشاركة في المرض


نظرًا لأن التحكم الصارم في نشاط الإنزيم ضروري للتوازن الداخلي ، فإن أي خلل (طفرة أو فرط إنتاج أو نقص إنتاج أو حذف) في إنزيم واحد بالغ الأهمية يمكن أن يؤدي إلى مرض وراثي. يمكن أن يكون خلل في نوع واحد فقط من الإنزيمات من بين آلاف الأنواع الموجودة في جسم الإنسان قاتلاً. ومن الأمثلة على الأمراض الوراثية القاتلة بسبب نقص الإنزيم مرض تاي ساكس ، حيث يفتقر المرضى إلى إنزيم الهيكسوزامينيداز . [98] [99]
أحد الأمثلة على نقص الإنزيم هو النوع الأكثر شيوعًا من بيلة الفينيل كيتون . تؤدي العديد من الطفرات المختلفة في الأحماض الأمينية الفردية في إنزيم فينيل ألانين هيدروكسيلاز ، الذي يحفز الخطوة الأولى في تحلل الفينيل ألانين ، إلى تراكم الفينيل ألانين والمنتجات ذات الصلة. توجد بعض الطفرات في الموقع النشط، مما يؤدي إلى تعطيل الارتباط والتحفيز بشكل مباشر، ولكن العديد منها بعيدًا عن الموقع النشط ويقلل من النشاط عن طريق زعزعة استقرار بنية البروتين، أو التأثير على الترابط الصحيح. [100] [101] يمكن أن يؤدي هذا إلى إعاقة فكرية إذا لم يتم علاج المرض. [102] مثال آخر هو نقص الكولينستريز الكاذب ، حيث تضعف قدرة الجسم على تكسير أدوية إستر الكولين. [103] يمكن استخدام الإعطاء الفموي للإنزيمات لعلاج بعض أوجه القصور الوظيفية للإنزيمات، مثل قصور البنكرياس [104] وعدم تحمل اللاكتوز . [105]
هناك طريقة أخرى يمكن أن تتسبب بها الأعطال الإنزيماتية في الإصابة بالأمراض، وهي الطفرات الجرثومية في الجينات التي تشفر إنزيمات إصلاح الحمض النووي . وتؤدي العيوب في هذه الإنزيمات إلى الإصابة بالسرطان لأن الخلايا أقل قدرة على إصلاح الطفرات في جينوماتها . ويؤدي هذا إلى تراكم بطيء للطفرات وينتج عنه تطور السرطانات . ومن الأمثلة على متلازمة السرطان الوراثية هذه جفاف الجلد المصطبغ ، الذي يتسبب في تطور سرطانات الجلد استجابةً حتى للتعرض الضئيل للأشعة فوق البنفسجية . [106] [107]
تطور
على غرار أي بروتين آخر، تتغير الإنزيمات بمرور الوقت من خلال الطفرات وتباعد التسلسل. ونظرًا لدورها المركزي في عملية التمثيل الغذائي ، يلعب تطور الإنزيم دورًا حاسمًا في التكيف . وبالتالي فإن السؤال الرئيسي هو ما إذا كانت الإنزيمات قادرة على تغيير أنشطتها الأنزيمية جنبًا إلى جنب مع ذلك وكيف. ومن المقبول عمومًا أن العديد من الأنشطة الإنزيمية الجديدة قد تطورت من خلال مضاعفة الجينات وتحور النسخ المكررة على الرغم من أن التطور يمكن أن يحدث أيضًا دون مضاعفة. ومن الأمثلة على الإنزيم الذي غيّر نشاطه سلف ميثيونيل أمينوببتيديز (MAP) وكرياتين أميدينوهيدرولاز ( كرياتيناز ) وهما متماثلان بوضوح ولكنهما يحفزان تفاعلات مختلفة تمامًا (يزيل MAP الميثيونين الطرفي الأميني في البروتينات الجديدة بينما يحلل الكرياتيناز الكرياتين إلى ساركوزين ويوريا ) . بالإضافة إلى ذلك، يعتمد MAP على أيونات معدنية بينما لا يعتمد الكرياتيناز، وبالتالي فقدت هذه الخاصية أيضًا بمرور الوقت. [108] التغييرات الصغيرة في النشاط الأنزيمي شائعة للغاية بين الإنزيمات. على وجه الخصوص، يمكن أن تتغير خصوصية ربط الركيزة (انظر أعلاه) بسهولة وسرعة مع تغيرات الأحماض الأمينية الفردية في جيوب ربط الركيزة. يُرى هذا كثيرًا في فئات الإنزيمات الرئيسية مثل الكينازات . [109]
يُستخدم التطور الاصطناعي (في المختبر) الآن على نطاق واسع لتعديل نشاط الإنزيم أو خصوصيته للتطبيقات الصناعية (انظر أدناه).
التطبيقات الصناعية
تُستخدم الإنزيمات في الصناعة الكيميائية والتطبيقات الصناعية الأخرى عندما تكون هناك حاجة إلى محفزات محددة للغاية. والإنزيمات بشكل عام محدودة في عدد التفاعلات التي طورتها لتحفيزها وأيضًا بسبب افتقارها إلى الاستقرار في المذيبات العضوية وفي درجات الحرارة المرتفعة. ونتيجة لذلك، فإن هندسة البروتين هي مجال بحثي نشط وتتضمن محاولات لإنشاء إنزيمات جديدة بخصائص جديدة، إما من خلال التصميم العقلاني أو التطور في المختبر . [110] [111] بدأت هذه الجهود في تحقيق النجاح، وتم الآن تصميم عدد قليل من الإنزيمات "من الصفر" لتحفيز التفاعلات التي لا تحدث في الطبيعة. [112]
| طلب | الانزيمات المستخدمة | الاستخدامات |
|---|---|---|
| صناعة الوقود الحيوي | السليولاز | تحلل السليلوز إلى سكريات يمكن تخميرها لإنتاج الإيثانول السليلوز . [113] |
| الليجنيناز | المعالجة الأولية للكتلة الحيوية لإنتاج الوقود الحيوي. [113] | |
| منظف بيولوجي | البروتيازات ، الأميليزات ، الليبازات | قم بإزالة بقع البروتين والنشا والدهون أو الزيوت من الملابس والأواني. [114] |
| ماناناس | إزالة بقع الطعام من مادة صمغ الغوار المضافة إلى الأطعمة . [114] | |
| صناعة التخمير | الأميليز ، الجلوكانازات ، البروتيازات | انقسام السكريات المتعددة والبروتينات في الشعير . [115] : 150–9 |
| بيتا جلوكاناز | تحسين خصائص ترشيح نقيع الشعير والبيرة. [115] : 545 | |
| الأميلوجلوكوزيداز والبولولاناز | اصنع بيرة منخفضة السعرات الحرارية واضبط قابلية التخمير. [115] : 575 | |
| أسيتولاكتات ديكاربوكسيلاز (ALDC) | زيادة كفاءة التخمير عن طريق تقليل تكوين ثنائي الأسيتيل . [116] | |
| الاستخدامات المطبخية | الباباين | تطرية اللحوم للطهي. [117] |
| صناعة الألبان | رينين | تحلل البروتين في صناعة الجبن . [118] |
| الليبازات | إنتاج جبن الكممبير والجبن الأزرق مثل روكفور . [119] | |
| تجهيز الأغذية | الأميليز | إنتاج السكريات من النشا ، كما هو الحال في صناعة شراب الذرة عالي الفركتوز . [120] |
| البروتياز | قم بخفض مستوى البروتين في الدقيق ، كما هو الحال في صناعة البسكويت . [121] | |
| التربسين | تصنيع أغذية الأطفال المضادة للحساسية . [121] | |
| السليولازات ، البكتينازات | توضيح عصائر الفاكهة . [122] | |
| علم الأحياء الجزيئي | النوكليازات وربطات الحمض النووي والبوليميرازات | استخدم عملية الهضم التقييدي وتفاعل البوليميراز المتسلسل لإنشاء الحمض النووي المؤتلف . [1] : 6.2 |
| صناعة الورق | زيلانازات ، هيميسيلوليزات وبيروكسيديزات الليجنين | إزالة اللجنين من لب الورق . [123] |
| العناية الشخصية | البروتياز | قم بإزالة البروتينات الموجودة على العدسات اللاصقة لمنع العدوى. [124] |
| صناعة النشا | الأميليز | تحويل النشا إلى جلوكوز وشراب متنوع . [125] |
انظر أيضا
قواعد بيانات الانزيمات
مراجع
- ^ abcdefghijklmnopqrstu Stryer L، Berg JM، Tymoczko JL (2002). الكيمياء الحيوية (الطبعة الخامسة). سان فرانسيسكو: دبليو إتش فريمان. رقم ISBN 0-7167-4955-6.
- ^ Murphy JM, Farhan H, Eyers PA (أبريل 2017). "Bio-Zombie: the rise of pseudoenzymes in biology". معاملات الجمعية الكيميائية الحيوية . 45 (2): 537–544. doi :10.1042/bst20160400. PMID 28408493.
- ^ Murphy JM, Zhang Q, Young SN, Reese ML, Bailey FP, Eyers PA, et al. (يناير 2014). "منهجية قوية لتصنيف الزائفة الكينازات بناءً على خصائص ربط النوكليوتيدات الخاصة بها". المجلة الكيميائية الحيوية . 457 (2): 323-334. doi :10.1042/BJ20131174. PMC 5679212. PMID 24107129 .
- ^ Schomburg I, Chang A, Placzek S, Söhngen C, Rother M, Lang M, et al. (يناير 2013). "BRENDA في عام 2013: التفاعلات المتكاملة، والبيانات الحركية، وبيانات وظيفة الإنزيم، وتصنيف الأمراض المحسّن: خيارات ومحتويات جديدة في BRENDA". Nucleic Acids Research . 41 (إصدار قاعدة البيانات): D764–D772. doi :10.1093/nar/gks1049. PMC 3531171. PMID 23203881 .
- ^ Radzicka A, Wolfenden R (يناير 1995). "إنزيم ماهر". Science . 267 (5194): 90–93. Bibcode :1995Sci...267...90R. doi :10.1126/science.7809611. PMID 7809611. S2CID 8145198.
- ^ Callahan BP, Miller BG (ديسمبر 2007). "OMP decarboxylase--An enigma persists". الكيمياء العضوية الحيوية . 35 (6): 465–469. doi :10.1016/j.bioorg.2007.07.004. PMID 17889251.
- ^ دي ريومور را (1752). "ملاحظات حول عملية هضم الطعام". تاريخ الأكاديمية الملكية للعلوم (بالفرنسية). 1752 : 266, 461.
- ^ وليامز إتش إس (1904). تاريخ العلوم: في خمسة مجلدات. المجلد الرابع: التطور الحديث للعلوم الكيميائية والبيولوجية. هاربر وإخوانه.
- ^ باين أ، بيرسوز جي إف (1833). "Mémoire sur la diastase, les principaux produits de ses réactions et leurs application aux Arts industriels" [مذكرات عن diastase، المنتجات الرئيسية لتفاعلاته، وتطبيقاتها في الفنون الصناعية]. حوليات الكيمياء والفيزياء . الثاني (باللغة الفرنسية). 53 : 73-92.
- ^ Manchester KL (ديسمبر 1995). "لويس باستور (1822-1895)--الصدفة والعقل المستعد". Trends in Biotechnology . 13 (12): 511-515. doi :10.1016/S0167-7799(00)89014-9. PMID 8595136.
- ^ صاغ كوهني كلمة “إنزيم” في: كوهني دبليو (1877). "Über das Verhalten verschiedenerorganisirter und sog.ungeformter Fermente" [حول سلوك مختلف أنواع التخمر المنظمة وما يسمى بالتخمرات غير المتشكلة]. Verhandlungen des Naturhistorisch-medicinischen Vereins zu Heidelberg . سلسلة جديدة (باللغة الألمانية). 1 (3): 190-193.المقطع ذو الصلة في الصفحة 190: "يمكن للملكة أن تتغذى على التخمير الذي لا يتشكل بشكل غير منتظم أو لا يتم تنظيمه، حيث يمكن أن تكون هناك معلومات عن الكائنات الحية ومنتجاتها الإضافية، بالإضافة إلى الإنزيم إشنن . " (الترجمة: من أجل تجنب سوء الفهم وتجنب العبارات الفوقية المرهقة، يقترح [المؤلف، محاضر جامعي] تصنيف التخمرات غير المتشكلة أو غير المنظمة على أنها "إنزيمات"، والتي يمكن أن يحدث عملها دون وجود كائنات حية وخارجها.)
- ^ Holmes FL (2003). "الإنزيمات". في Heilbron JL (المحرر). The Oxford Companion to the History of Modern Science . أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. ص. 270. ISBN 9780199743766.
- ^ "إدوارد بوخنر". سيرة الحائز على جائزة نوبل . Nobelprize.org . تم الاسترجاع في 23 فبراير 2015 .
- ^ "إدوارد بوخنر – محاضرة نوبل: التخمر بدون خلايا". Nobelprize.org . 1907 . تم الاسترجاع في 23 فبراير 2015 .
- ^ يعود أصل تسمية الإنزيمات بإضافة اللاحقة "-ase" إلى الركيزة التي يعمل عليها الإنزيم إلى العالم الفرنسي إميل دوكلو (1840-1904)، الذي كان ينوي تكريم مكتشفي الدياستاز - أول إنزيم تم عزله - من خلال تقديم هذه الممارسة في كتابه Duclaux E (1899). Traité de microbiologie: Diastases, toxines et venins [ رسالة في علم الأحياء الدقيقة: الدياستازات والسموم والسموم ] (بالفرنسية). باريس، فرنسا: ماسون وشركاه.انظر الفصل الأول، وخاصة الصفحة 9.
- ^ Willstätter R (1927). "محاضرة فاراداي. المشاكل والأساليب في أبحاث الإنزيمات". مجلة الجمعية الكيميائية (مستأنفة) : 1359-1381. doi :10.1039/JR9270001359.مقتبس في Blow D (أبريل 2000). "هل نفهم إذن كيف تعمل الإنزيمات؟". Structure . 8 (4): R77–R81. doi : 10.1016/S0969-2126(00)00125-8 . PMID 10801479.
- ^ "جوائز نوبل والحائزون عليها: جائزة نوبل في الكيمياء 1946". Nobelprize.org . تم الاسترجاع في 23 فبراير 2015 .
- ^ Blake CC, Koenig DF, Mair GA, North AC, Phillips DC, Sarma VR (مايو 1965). "بنية إنزيم الليزوزيم الموجود في بياض بيض الدجاج. تركيب فورييه ثلاثي الأبعاد بدقة 2 أنجستروم". Nature . 206 (4986): 757–761. Bibcode :1965Natur.206..757B. doi :10.1038/206757a0. PMID 5891407. S2CID 4161467.
- ^ Johnson LN, Petsko GA (يوليو 1999). "David Phillips and the origin of structure enzymology". Trends in Biochemical Sciences . 24 (7): 287–289. doi :10.1016/S0968-0004(99)01423-1. PMID 10390620.
- ^ موس جي بي. "توصيات لجنة التسمية التابعة للاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية بشأن تسمية وتصنيف الإنزيمات حسب التفاعلات التي تحفزها". الاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية . تم الاسترجاع في 28 أغسطس 2021 .
- ^ لجنة التسمية. "EC 2.7.1.1". الاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية (NC-IUBMB) . كلية العلوم البيولوجية والكيميائية، كوين ماري، جامعة لندن. مؤرشف من الأصل في 1 ديسمبر 2014. تم الاسترجاع في 6 مارس 2015 .
- ^ مولدر، نيوجيرسي (28 سبتمبر 2007). "قواعد بيانات عائلة البروتين". eLS . تشيتشيستر، المملكة المتحدة: جون وايلي وأولاده، المحدودة. ص. a0003058.pub2. doi :10.1002/9780470015902.a0003058.pub2. ISBN 978-0-470-01617-6.
- ^ Omelchenko MV, Galperin MY, Wolf YI, Koonin EV (أبريل 2010). "الإنزيمات الوظيفية غير المتجانسة: تحليل منهجي للحلول البديلة في تطور الإنزيم". Biology Direct . 5 (1): 31. doi : 10.1186/1745-6150-5-31 . PMC 2876114. PMID 20433725 .
- ^ Anfinsen CB (يوليو 1973). "المبادئ التي تحكم طي سلاسل البروتين". مجلة العلوم . 181 (4096): 223-230. Bibcode :1973Sci...181..223A. doi :10.1126/science.181.4096.223. PMID 4124164.
- ^ Dunaway-Mariano D (نوفمبر 2008). "اكتشاف وظيفة الإنزيم". Structure . 16 (11): 1599–1600. doi : 10.1016/j.str.2008.10.001 . PMID 19000810.
- ^ Petsko GA, Ringe D (2003). "الفصل الأول: من التسلسل إلى البنية". بنية البروتين ووظيفته . لندن: نيو ساينس. ص. 27. ISBN 978-1405119221.
- ^ Chen LH, Kenyon GL, Curtin F, Harayama S, Bembenek ME, Hajipour G, Whitman CP (سبتمبر 1992). "4-Oxalocrotonate tautomerase, an enzyme composite of 62 amino acid residues per monomer". مجلة الكيمياء الحيوية . 267 (25): 17716–17721. doi : 10.1016/S0021-9258(19)37101-7 . PMID 1339435.
- ^ سميث س (ديسمبر 1994). "إنزيم تصنيع الأحماض الدهنية الحيوانية: جين واحد، بولي ببتيد واحد، سبعة إنزيمات". مجلة FASEB . 8 (15): 1248-1259. doi : 10.1096/fasebj.8.15.8001737 . PMID 8001737. S2CID 22853095.
- ^ "أطلس المواقع التحفيزية". المعهد الأوروبي لعلم المعلومات الحيوية. مؤرشف من الأصل في 27 سبتمبر 2018. تم الاسترجاع في 4 أبريل 2007 .
- ^ ab Suzuki H (2015). "الفصل 7: بنية الموقع النشط". كيف تعمل الإنزيمات: من البنية إلى الوظيفة . بوكا راتون، فلوريدا: CRC Press. ص 117-140. ISBN 978-981-4463-92-8.
- ^ Krauss G (2003). "The Regulations of Enzyme Activity". Biochemistry of Signal Transduction and Regulation (الطبعة الثالثة). Weinheim: Wiley-VCH. ص 89-114. ISBN 9783527605767.
- ^ Jaeger KE, Eggert T (أغسطس 2004). "التحفيز الحيوي الانتقائي المحسن بالتطور الموجه". الرأي الحالي في التكنولوجيا الحيوية . 15 (4): 305-313. doi :10.1016/j.copbio.2004.06.007. PMID 15358000.
- ^ Shevelev IV, Hübscher U (مايو 2002). "The 3' 5' exonucleases". Nature Reviews. Molecular Cell Biology . 3 (5): 364–376. doi :10.1038/nrm804. PMID 11988770. S2CID 31605786.
- ^ Zenkin N, Yuzenkova Y, Severinov K (يوليو 2006). "Transcript-assisted transcriptional proofreading". Science . 313 (5786): 518–520. Bibcode :2006Sci...313..518Z. doi :10.1126/science.1127422. PMID 16873663. S2CID 40772789.
- ^ Ibba M, Soll D (2000). "تخليق Aminoacyl-tRNA". المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية . 69 : 617–650. doi :10.1146/annurev.biochem.69.1.617. PMID 10966471.
- ^ Rodnina MV, Wintermeyer W (2001). "دقة اختيار aminoacyl-tRNA على الريبوسوم: الآليات الحركية والبنيوية". المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية . 70 : 415-435. doi :10.1146/annurev.biochem.70.1.415. PMID 11395413.
- ^ خيرسونسكي أو، توفيق دي إس (2010). "الاختلاط الإنزيمي: منظور ميكانيكي وتطوري". المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية . 79 : 471-505. doi :10.1146/annurev-biochem-030409-143718. PMID 20235827.
- ^ O'Brien PJ, Herschlag D (أبريل 1999). "التعددية التحفيزية وتطور الأنشطة الأنزيمية الجديدة". الكيمياء والأحياء . 6 (4): R91–R105. doi : 10.1016/S1074-5521(99)80033-7 . PMID 10099128.
- ^ فيشر إي (1894). "Einfluss der Configuration auf die Wirkung der Enzyme" [تأثير التكوين على عمل الإنزيمات]. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft zu Berlin (باللغة الألمانية). 27 (3): 2985-93. دوى :10.1002/cber.18940270364.من الصفحة 2992: "إن الصورة التي يجب أن تعرفها هي أن الإنزيم والجلوكوز مثل كلوس وسلسل يمكن أن يستخدما كعامل كيميائي." (لاستخدام الصورة، سأقول إن الإنزيم والجلوكوزيد [أي مشتق الجلوكوز] يجب أن يتناسبان مثل القفل والمفتاح، حتى يكونا قادرين على ممارسة تأثير كيميائي على بعضهما البعض.)
- ^ كوبر جي إم (2000). "الفصل 2.2: الدور المركزي للإنزيمات كمحفزات بيولوجية". الخلية: نهج جزيئي (الطبعة الثانية). واشنطن (العاصمة): مطبعة ASM. رقم ISBN 0-87893-106-6.
- ^ Koshland DE (فبراير 1958). "تطبيق نظرية خصوصية الإنزيم على تخليق البروتين". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 44 (2): 98-104. Bibcode :1958PNAS...44...98K. doi : 10.1073/pnas.44.2.98 . PMC 335371. PMID 16590179 .
- ^ Vasella A, Davies GJ, Böhm M (أكتوبر 2002). "آليات الجليكوسيداز". الرأي الحالي في علم الأحياء الكيميائية . 6 (5): 619–629. doi :10.1016/S1367-5931(02)00380-0. PMID 12413546.
- ^ Boyer R (2002). "الفصل 6: الإنزيمات I، التفاعلات، الحركية، والتثبيط". المفاهيم في الكيمياء الحيوية (الطبعة الثانية). نيويورك، تشيتشيستر، وينهايم، بريسبان، سنغافورة، تورنتو: John Wiley & Sons, Inc. ص 137-138. ISBN 0-470-00379-0. OCLC 51720783.
- ^ Savir Y, Tlusty T (مايو 2007). Scalas E (محرر). "التدقيق التوافقي: تأثير التغيرات التوافقية على خصوصية التعرف الجزيئي". PLOS ONE . 2 (5): e468. Bibcode : 2007PLoSO ...2..468S. doi : 10.1371/journal.pone.0000468 . PMC 1868595. PMID 17520027.
- ^ Fersht A (1985). Enzyme Structure and Mechanism . سان فرانسيسكو: WH Freeman. ص 50-2. ISBN 978-0-7167-1615-0.
- ^ Warshel A, Sharma PK, Kato M, Xiang Y, Liu H, Olsson MH (أغسطس 2006). "الأساس الكهروستاتيكي لتحفيز الإنزيم". المراجعات الكيميائية . 106 (8): 3210–3235. doi :10.1021/cr0503106. PMID 16895325.
- ^ Cox MM, Nelson DL (2013). "الفصل 6.2: كيف تعمل الإنزيمات". مبادئ Lehninger للكيمياء الحيوية (الطبعة السادسة). نيويورك، نيويورك: WH Freeman. ص. 195. ISBN 978-1464109621.
- ^ Benkovic SJ, Hammes-Schiffer S (أغسطس 2003). "منظور حول تحفيز الإنزيم". مجلة العلوم . 301 (5637): 1196–1202. رمز Bibcode :2003Sci...301.1196B. doi :10.1126/science.1085515. PMID 12947189. S2CID 7899320.
- ^ جينكس دبليو بي (1987). الحفز في الكيمياء والإنزيمات . مينيولا، نيويورك: دوفر. رقم ISBN 978-0-486-65460-7.
- ^ فيلا جيه، ستراجبل إم، جلينون تي إم، شام واي واي، تشو زد تي، وارشيل إيه (أكتوبر 2000). "ما مدى أهمية المساهمات الإنتروبية في تحفيز الإنزيم؟". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 97 (22): 11899–11904. رمز Bibcode :2000PNAS...9711899V. doi : 10.1073/pnas.97.22.11899 . PMC 17266. PMID 11050223 .
- ^ بولجار إل (أكتوبر 2005). "الثالوث التحفيزي لببتيدازات السيرين". العلوم الحياتية الخلوية والجزيئية . 62 (19-20): 2161-2172. doi :10.1007/s00018-005-5160-x. PMC 11139141. PMID 16003488. S2CID 3343824 .
- ^ Ramanathan A, Savol A, Burger V, Chennubhotla CS, Agarwal PK (يناير 2014). "Protein conformational populations and functionally relevant substates". Accounts of Chemical Research . 47 (1): 149–156. doi :10.1021/ar400084s. OSTI 1565147. PMID 23988159.
- ^ Tsai CJ, Del Sol A, Nussinov R (مارس 2009). "التفاعلات التآزرية للبروتين ونقل الإشارات والديناميكيات: مخطط تصنيف للآليات التآزرية". Molecular BioSystems . 5 (3): 207–216. doi :10.1039/b819720b. PMC 2898650. PMID 19225609 .
- ^ Changeux JP, Edelstein SJ (يونيو 2005). "الآليات التآزرية لنقل الإشارة". Science . 308 (5727): 1424–1428. Bibcode :2005Sci...308.1424C. doi :10.1126/science.1108595. PMID 15933191. S2CID 10621930.
- ^ de Bolster MW (1997). "Glossary of Terms Used in Bioinorganic Chemistry: Cofactor". الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية. مؤرشف من الأصل في 21 يناير 2017. تم الاسترجاع في 30 أكتوبر 2007 .
- ^ Voet D, Voet J, Pratt C (2016). أساسيات الكيمياء الحيوية . هوبوكين، نيو جيرسي: John Wiley & Sons, Inc. ص. 336. ISBN 978-1-118-91840-1.
- ^ Chapman-Smith A, Cronan JE (سبتمبر 1999). "البيوتينيلة الأنزيمية للبروتينات: تعديل ما بعد الترجمة للخصوصية الاستثنائية". Trends in Biochemical Sciences . 24 (9): 359–363. doi :10.1016/s0968-0004(99)01438-3. PMID 10470036.
- ^ Fisher Z, Hernandez Prada JA, Tu C, Duda D, Yoshioka C, An H, et al. (فبراير 2005). "الخصائص البنيوية والحركية للهيستيدين في الموقع النشط كمكوك بروتون في التحفيز بواسطة أنهيدراز الكربونيك البشري الثاني". الكيمياء الحيوية . 44 (4): 1097-1105. doi :10.1021/bi0480279. PMID 15667203.
- ^ أب فاغنر آل (1975). الفيتامينات والإنزيمات المساعدة . شركة كريجر بوب ISBN 0-88275-258-8.
- ^ “BRENDA نظام معلومات الإنزيم الشامل”. الجامعة التقنية براونشفايغ . تم الاسترجاع 23 فبراير 2015 .
- ^ Törnroth-Horsefield S, Neutze R (ديسمبر 2008). "فتح وإغلاق بوابة المستقلب". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 105 (50): 19565–19566. Bibcode :2008PNAS..10519565T. doi : 10.1073/pnas.0810654106 . PMC 2604989. PMID 19073922 .
- ^ McArdle WD, Katch F, Katch VL (2006). "الفصل 9: الجهاز الرئوي والتمارين الرياضية". أساسيات فسيولوجيا التمارين الرياضية (الطبعة الثالثة). بالتيمور، ماريلاند: Lippincott Williams & Wilkins. ص 312-3. ISBN 978-0781749916.
- ^ فيرغسون إس جيه، نيكولز د، فيرغسون إس (2002). الطاقة الحيوية 3 (الطبعة الثالثة). سان دييغو: أكاديمي. رقم ISBN 0-12-518121-3.
- ^ Bisswanger H (2017). حركية الإنزيم: المبادئ والأساليب (الطبعة الثالثة الموسعة والمحسنة). Weinheim، ألمانيا: Wiley-VCH. ISBN 9783527806461. OCLC 992976641.
- ^ Michaelis L, Menten M (1913). "Die Kinetik der Invertinwirkung" [حركية عمل الإنفرتاز]. Biochem. Z. (بالألمانية). 49 : 333–369.؛ Michaelis L, Menten ML, Johnson KA, Goody RS (أكتوبر 2011). "ثابت مايكل الأصلي: ترجمة ورقة مايكل-مينتن لعام 1913". الكيمياء الحيوية . 50 (39): 8264-8269. doi :10.1021/bi201284u. PMC 3381512. PMID 21888353 .
- ^ Briggs GE, Haldane JB (1925). "A Note on the Kinetics of Enzyme Action". The Biochemical Journal . 19 (2): 338–339. doi :10.1042/bj0190338. PMC 1259181. PMID 16743508 .
- ^ Bar-Even A, Noor E, Savir Y, Liebermeister W, Davidi D, Tawfik DS, Milo R (مايو 2011). "الإنزيم ذو الكفاءة المعتدلة: الاتجاهات التطورية والفيزيائية الكيميائية التي تشكل معايير الإنزيم". الكيمياء الحيوية . 50 (21): 4402-4410. doi :10.1021/bi2002289. PMID 21506553.
- ^ Ellis RJ (أكتوبر 2001). "الازدحام الجزيئي الكبير: واضح ولكن غير مقدر". الاتجاهات في العلوم الكيميائية الحيوية . 26 (10): 597-604. doi :10.1016/S0968-0004(01)01938-7. PMID 11590012.
- ^ Kopelman R (سبتمبر 1988). "حركية التفاعل الكسورية". Science . 241 (4873): 1620–1626. Bibcode :1988Sci...241.1620K. doi :10.1126/science.241.4873.1620. PMID 17820893. S2CID 23465446.
- ^ abcd Cornish-Bowden A (2004). Fundamentals of Enzyme Kinetics (3 ed.). London: Portland Press. ISBN 1-85578-158-1.
- ^ Price NC (1979). "ما المقصود بـ "التثبيط التنافسي"؟". Trends in Biochemical Sciences . 4 (11): N272–N273. doi :10.1016/0968-0004(79)90205-6.
- ^ Goodsell DS (1 أغسطس 1999). "المنظور الجزيئي: الميثوتركسيت". The Oncologist . 4 (4): 340–341. doi : 10.1634/theoncologist.4-4-340 . PMID 10476546.
- ^ Wu P, Clausen MH, Nielsen TE (ديسمبر 2015). "مثبطات كيناز الجزيئات الصغيرة غير المتجانسة" (PDF) . علم الأدوية والعلاجات . 156 : 59–68. doi :10.1016/j.pharmthera.2015.10.002. PMID 26478442. S2CID 1550698.
- ^ كورنيش-بودين أ (يوليو 1986). "لماذا يعد التثبيط غير التنافسي نادرًا جدًا؟ تفسير محتمل، مع آثاره على تصميم الأدوية والمبيدات الحشرية". رسائل FEBS . 203 (1): 3-6. doi :10.1016/0014-5793(86)81424-7. PMID 3720956. S2CID 45356060.
- ^ Strelow JM (يناير 2017). "وجهة نظر حول حركية التثبيط التساهمي وغير القابل للعكس". SLAS Discovery . 22 (1): 3–20. doi : 10.1177/1087057116671509 . PMID 27703080.
- ^ Fisher JF, Meroueh SO, Mobashery S (فبراير 2005). "مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية بيتا لاكتام: انتهازية مقنعة، فرصة مقنعة". المراجعات الكيميائية . 105 (2): 395-424. doi :10.1021/cr030102i. PMID 15700950.
- ^ ab Johnson DS, Weerapana E, Cravatt BF (يونيو 2010). "استراتيجيات اكتشاف مثبطات الإنزيم التساهمية غير القابلة للعكس وتقليل مخاطرها". Future Medicinal Chemistry . 2 (6): 949–964. doi :10.4155/fmc.10.21. PMC 2904065. PMID 20640225 .
- ^ Endo A (نوفمبر 1992). "اكتشاف وتطوير مثبطات اختزال HMG-CoA". مجلة أبحاث الدهون . 33 (11): 1569-1582. doi : 10.1016/S0022-2275(20)41379-3 . PMID 1464741.
- ^ Wlodawer A, Vondrasek J (1998). "مثبطات بروتياز فيروس نقص المناعة البشرية-1: نجاح كبير لتصميم الأدوية بمساعدة البنية". المراجعة السنوية للفيزياء الحيوية والبنية الجزيئية الحيوية . 27 : 249-284. doi :10.1146/annurev.biophys.27.1.249. PMID 9646869. S2CID 10205781.
- ^ Yoshikawa S, Caughey WS (مايو 1990). "دليل الأشعة تحت الحمراء على ارتباط السيانيد بمواقع الحديد والنحاس في أوكسيديز السيتوكروم سي في قلب البقر. الآثار المترتبة على اختزال الأكسجين". مجلة الكيمياء الحيوية . 265 (14): 7945-7958. doi : 10.1016/S0021-9258(19)39023-4 . PMID 2159465.
- ^ Jain JL (مايو 1999). أساسيات الكيمياء الحيوية . نيودلهي: S. Chand and Co. ISBN 8121903432. OCLC 818809626.
- ^ هانتر تي (يناير 1995). "بروتينات الكيناز والفوسفاتاز: الين واليانج في فسفرة البروتين والإشارات". Cell . 80 (2): 225–236. doi : 10.1016/0092-8674(95)90405-0 . PMID 7834742. S2CID 13999125.
- ^ Berg JS, Powell BC, Cheney RE (أبريل 2001). "A millennial myosin census". Molecular Biology of the Cell . 12 (4): 780–794. doi :10.1091/mbc.12.4.780. PMC 32266. PMID 11294886 .
- ^ Meighen EA (مارس 1991). "البيولوجيا الجزيئية للتألق الحيوي البكتيري". المراجعات الميكروبيولوجية . 55 (1): 123-142. doi :10.1128/MMBR.55.1.123-142.1991. PMC 372803. PMID 2030669 .
- ^ De Clercq E (أبريل 2002). "أبرز ما توصل إليه تطوير عوامل مضادة للفيروسات". Mini Reviews in Medicinal Chemistry . 2 (2): 163–175. doi :10.2174/1389557024605474. PMID 12370077.
- ^ Mackie RI, White BA (أكتوبر 1990). "التطورات الحديثة في علم البيئة الميكروبية للكرش والتمثيل الغذائي: التأثير المحتمل على الناتج الغذائي". مجلة علوم الألبان . 73 (10): 2971-2995. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(90)78986-2 . PMID 2178174.
- ^ Rouzer CA, Marnett LJ (أبريل 2009). "Cyclooxygenases: structure and functionality insights". مجلة أبحاث الدهون . 50 (ملحق): S29–S34. doi : 10.1194/jlr.R800042-JLR200 . PMC 2674713. PMID 18952571 .
- ^ abcd Suzuki H (2015). "الفصل 8: التحكم في نشاط الإنزيم". كيف تعمل الإنزيمات: من البنية إلى الوظيفة . بوكا راتون، فلوريدا: CRC Press. ص. 141-169. ISBN 978-981-4463-92-8.
- ^ Doble BW, Woodgett JR (أبريل 2003). "GSK-3: حيل التجارة من أجل كيناز متعدد المهام". مجلة علوم الخلايا . 116 (الجزء 7): 1175–1186. doi :10.1242/jcs.00384. PMC 3006448. PMID 12615961 .
- ^ Bennett PM, Chopra I (فبراير 1993). "الأساس الجزيئي لتحريض بيتا لاكتاماز في البكتيريا". العوامل المضادة للميكروبات والعلاج الكيميائي . 37 (2): 153-158. doi :10.1128/aac.37.2.153. PMC 187630. PMID 8452343 .
- ^ Skett P, Gibson GG (2001). "الفصل 3: تحريض وتثبيط عملية التمثيل الغذائي للأدوية". مقدمة في عملية التمثيل الغذائي للأدوية (الطبعة الثالثة). شلتنهام، المملكة المتحدة: دار نيلسون ثورنز للنشر. ص 87-118. رقم ISBN 978-0748760114.
- ^ Faergeman NJ, Knudsen J (أبريل 1997). "دور إسترات الأسيل-CoA الدهنية طويلة السلسلة في تنظيم التمثيل الغذائي وفي إشارات الخلية". المجلة الكيميائية الحيوية . 323 (الجزء 1) (الجزء 1): 1-12. doi :10.1042/bj3230001. PMC 1218279. PMID 9173866 .
- ^ سوزوكي هـ (2015). "الفصل الرابع: تأثير الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة والضغط العالي على النشاط الأنزيمي". كيف تعمل الإنزيمات: من البنية إلى الوظيفة . بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي. ص 53-74. رقم ISBN 978-981-4463-92-8.
- ^ Noree C, Sato BK, Broyer RM, Wilhelm JE (أغسطس 2010). "تحديد البروتينات المكونة للخيوط الجديدة في الخميرة Saccharomyces cerevisiae وDrosophila melanogaster". مجلة علم الأحياء الخلوية . 190 (4): 541-551. doi :10.1083/jcb.201003001. PMC 2928026. PMID 20713603 .
- ^ Aughey GN, Liu JL (2015). "التنظيم الأيضي عبر تكوين الخيوط الإنزيمية". المراجعات النقدية في الكيمياء الحيوية وعلم الأحياء الجزيئي . 51 (4): 282-293. doi :10.3109/10409238.2016.1172555. PMC 4915340. PMID 27098510 .
- ^ Kamata K, Mitsuya M, Nishimura T, Eiki J, Nagata Y (مارس 2004). "الأساس البنيوي للتنظيم التآزري للإنزيم التآزري الأحادي الجلوكوكيناز البشري". Structure . 12 (3): 429–438. doi : 10.1016/j.str.2004.02.005 . PMID 15016359.
- ^ Froguel P, Zouali H, Vionnet N, Velho G, Vaxillaire M, Sun F, et al. (مارس 1993). "ارتفاع سكر الدم العائلي بسبب الطفرات في الجلوكوكيناز. تعريف نوع فرعي من مرض السكري". مجلة نيو إنجلاند الطبية . 328 (10): 697-702. doi : 10.1056/NEJM199303113281005 . PMID 8433729.
- ^ Okada S, O'Brien JS (أغسطس 1969). "مرض تاي ساكس: غياب عام لمكون بيتا دي إن أسيتيل هكسوزامينيداز". ساينس . 165 (3894): 698–700. Bibcode :1969Sci...165..698O. doi :10.1126/science.165.3894.698. PMID 5793973. S2CID 8473726.
- ^ "التعرف على مرض تاي ساكس". المعهد الوطني الأمريكي لأبحاث الجينوم البشري . تم الاسترجاع في 1 مارس 2015 .
- ^ Erlandsen H, Stevens RC (أكتوبر 1999). "الأساس البنيوي لمرض الفينيل كيتونوريا". علم الوراثة الجزيئي والتمثيل الغذائي . 68 (2): 103-125. doi :10.1006/mgme.1999.2922. PMID 10527663.
- ^ Flatmark T, Stevens RC (أغسطس 1999). "Structural Insight into the Aromatic Amino Acid Hydroxylases and Their Disease-Related Mutant Forms". المراجعات الكيميائية . 99 (8): 2137–2160. doi :10.1021/cr980450y. PMID 11849022.
- ^ "Phenylketonuria". الجينات والأمراض [الإنترنت] . بيثيسدا (ماريلاند): المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية (الولايات المتحدة). 1998-2015.
- ^ "نقص الكولينستيراز الكاذب". المكتبة الوطنية الأمريكية للطب . تم الاسترجاع في 5 سبتمبر 2013 .
- ^ Fieker A, Philpott J, Armand M (2011). "العلاج بالإنزيم البديل لقصور البنكرياس: الحاضر والمستقبل". طب الجهاز الهضمي السريري والتجريبي . 4 : 55–73. doi : 10.2147/CEG.S17634 . PMC 3132852. PMID 21753892 .
- ^ Misselwitz B, Pohl D, Frühauf H, Fried M, Vavricka SR, Fox M (يونيو 2013). "سوء امتصاص اللاكتوز وعدم تحمله: التسبب في المرض والتشخيص والعلاج". مجلة أمراض الجهاز الهضمي الأوروبية المتحدة . 1 (3): 151–159. doi :10.1177/2050640613484463. PMC 4040760. PMID 24917953 .
- ^ Cleaver JE (مايو 1968). "تكرار إصلاح الحمض النووي المعيب في مرض الجلد المصطبغ". مجلة الطبيعة . 218 (5142): 652–656. رمز Bibcode :1968Natur.218..652C. doi :10.1038/218652a0. PMID 5655953. S2CID 4171859.
- ^ جيمس دبليو دي، إلستون دي، بيرجر تي جي (2011). أندروز لأمراض الجلد: الأمراض الجلدية السريرية (الطبعة الحادية عشرة). لندن: سوندرز/ إلسفير. ص 567. رقم ISBN 978-1437703146.
- ^ Murzin AG (نوفمبر 1993). "هل يمكن للبروتينات المتجانسة أن تتطور إلى أنشطة إنزيمية مختلفة؟". Trends in Biochemical Sciences . 18 (11): 403–405. doi :10.1016/0968-0004(93)90132-7. PMID 8291080.
- ^ Ochoa D, Bradley D, Beltrao P (فبراير 2018). "التطور والديناميكيات وخلل تنظيم إشارات الكيناز". الرأي الحالي في علم الأحياء البنيوي . 48 : 133-140. doi :10.1016/j.sbi.2017.12.008. PMID 29316484.
- ^ Renugopalakrishnan V, Garduño-Juárez R, Narasimhan G, Verma CS, Wei X, Li P (نوفمبر 2005). "التصميم العقلاني للبروتينات المستقرة حرارياً: الصلة بالتكنولوجيا الحيوية النانوية". مجلة علوم النانو والتكنولوجيا النانوية . 5 (11): 1759–1767. doi :10.1166/jnn.2005.441. PMID 16433409.
- ^ Hult K, Berglund P (أغسطس 2003). "إنزيمات مُهندسة لتحسين التركيب العضوي". الرأي الحالي في التكنولوجيا الحيوية . 14 (4): 395-400. doi :10.1016/S0958-1669(03)00095-8. PMID 12943848.
- ^ جيانغ إل، ألتهوف إي، كليمنتي إف آر، دويل إل، روثليسبيرغر د، زانغيليني أ، وآخرون. (مارس 2008). “التصميم الحسابي الجديد لإنزيمات ألدول الرجعية”. علوم . 319 (5868): 1387–1391. بيب كود :2008Sci...319.1387J. دوى :10.1126/science.1152692. بمك 3431203 . بميد 18323453.
- ^ ab Sun Y, Cheng J (مايو 2002). "التحلل المائي للمواد الليجنوسليولوزية لإنتاج الإيثانول: مراجعة". Bioresource Technology . 83 (1): 1–11. Bibcode :2002BiTec..83....1S. doi :10.1016/S0960-8524(01)00212-7. PMID 12058826.
- ^ ab Kirk O, Borchert TV, Fuglsang CC (أغسطس 2002). "Industrial enzyme applications". Current Opinion in Biotechnology . 13 (4): 345–351. doi :10.1016/S0958-1669(02)00328-2. PMID 12323357.
- ^ abc Briggs DE (1998). Malts and Malting (الطبعة الأولى). لندن: Blackie Academic. ISBN 978-0412298004.
- ^ Dulieu C, Moll M, Boudrant J, Poncelet D (2000). "تحسين الأداء والتحكم في تخمير البيرة باستخدام ديكاربوكسيلاز ألفا أسيتولاكتات المغلف والنمذجة". تقدم التكنولوجيا الحيوية . 16 (6): 958-965. doi : 10.1021/bp000128k . PMID 11101321. S2CID 25674881.
- ^ Tarté R (2008). المكونات في منتجات اللحوم، الخصائص، الوظائف والتطبيقات . نيويورك: سبرينغر. ص. 177. ISBN 978-0-387-71327-4.
- ^ "Chymosin – GMO Database". GMO Compass . European Union. 10 July 2010. مؤرشف من الأصل في 26 مارس 2015. تم الاسترجاع 1 مارس 2015 .
- ^ موليمارد ب، سبينلر هـ. إ. (فبراير 1996). "مراجعة: المركبات المشاركة في نكهة الجبن الناضج بالعفن السطحي: الأصول والخصائص". مجلة علوم الألبان . 79 (2): 169-184. doi : 10.3168/jds.S0022-0302(96)76348-8 .
- ^ Guzmán-Maldonado H, Paredes-López O (سبتمبر 1995). "الإنزيمات المحللة للنشويات والمنتجات المشتقة من النشا: مراجعة". المراجعات النقدية في علوم الأغذية والتغذية . 35 (5): 373-403. doi :10.1080/10408399509527706. PMID 8573280.
- ^ ab "Protease – GMO Database". GMO Compass . European Union. 10 July 2010. مؤرشف من الأصل في 24 فبراير 2015. تم الاسترجاع في 28 فبراير 2015 .
- ^ Alkorta I, Garbisu C, Llama MJ, Serra JL (يناير 1998). "التطبيقات الصناعية للإنزيمات البكتينية: مراجعة". Process Biochemistry . 33 (1): 21–28. doi :10.1016/S0032-9592(97)00046-0.
- ^ Bajpai P (مارس 1999). "تطبيق الإنزيمات في صناعة اللب والورق". تقدم التكنولوجيا الحيوية . 15 (2): 147-157. doi :10.1021/bp990013k. PMID 10194388. S2CID 26080240.
- ^ Begley CG, Paragina S, Sporn A (مارس 1990). "تحليل منظفات العدسات اللاصقة الإنزيمية". مجلة الجمعية الأمريكية لعلم البصريات . 61 (3): 190-194. PMID 2186082.
- ^ Farris PL (2009). "النمو الاقتصادي وتنظيم صناعة النشا في الولايات المتحدة". في BeMiller JN، Whistler RL (المحرران). كيمياء النشا والتكنولوجيا (الطبعة الثالثة). لندن: أكاديميك. ISBN 9780080926551.
قراءة إضافية
|
|
روابط خارجية
