أنواع الإنزيمات.. التميؤ أو التحليل المائي. الأكسدة والإختزال. إنزيمات التشابه أو البناء أو الإضافة



أنواع الإنزيمات:

هناك عدة أنواع من الإنزيمات:

1- إنزيمات التميؤ أو التحليل المائي (Hydrolases):

هيدرولاز هو إنزيم قادر على كسر الاتصالات التساهمية.

هيكل هيدرولاز:

مثل جميع الإنزيمات، هي هيدروليز هي بروتينات لها موقع نشط يسمح بالتفاعل الأنزيمي، وموقع للتعرف على الجزيئات المستهدفة، مما يضمن خصوصية التفاعل.

الوظيفة المائية:

هناك العديد من أنواع التحلل المائي اعتمادًا على نوع الرابطة التساهمية التي يتم تحللها. يستخدمون جميعًا جزيء ماء لرد فعلهم ويتحملون بشكل عام اسم الركيزة:
  •  الاستيترات (روابط استرات الإستر)، مثل النوكليز (التي تقطع الأحماض النووية).
  •  البروتياز قطع روابط الببتيد.
  •  فوسفاتاز قطع الروابط التي تنطوي على الفوسفات، إلخ.
لذلك تشارك في عدد كبير من العمليات الخلوية والفسيولوجية، مما يسمح بالهضم وكذلك تنظيم التعبير الجيني.

2- انزيمات الأكسدة والإختزال (Oxidoreductases):

OxidoreDuctase، أي عضو في فئة من الإنزيمات، المعروفة باسم ديهيدروجينيز أو أوكسيديز، التي تحفز إزالة ذرات الهيدروجين والإلكترونات من المركبات التي تعمل عليها.
المواد التي تسمى أنزيمات coensymes ، المرتبطة بإنزيمات الأكسدة والضرورية لنشاطها، تقبل الهيدروجين والإلكترونات، والتي - في أنظمة التمثيل الغذائي للحيوانات - يتم نقلها إلى الأكسجين.

أكسدة الألدهيدات والكيتونات:

تحفز الإنزيمات الأخرى لهذه المجموعة ردود الفعل مثل أكسدة الألدهيدات والكيتونات للأحماض الكربوكسيلية وإزالة الهيدروجين من الأحماض الأمينية.
تتكون OxidoreDuctases من فئة كبيرة من الإنزيمات التي تحفز نقل الإلكترونات من متبرع إلكترون (اختزال) إلى جزيء متقبل (أكسد).
نظرًا لأن العديد من التحولات الكيميائية والكيميائية الحيوية تشتمل على عمليات أكسدة/ تخفيض، فقد كان هدفًا مهمًا في التكنولوجيا الحيوية لتطوير تطبيقات التحفيز الحيوي العملي للأكسدة.

توليف الركائز العضوية الوظيفية:

خلال السنوات القليلة الماضية، تم تحقيق اختراق كبير في تطوير الاختبارات التشخيصية القائمة على الأكسدة والاستشعار الحيوي المحسّن، وتصميم الأنظمة المبتكرة لتجديد الأنزيمات الأساسية.
أبحاث حول بناء المفاعلات الحيوية للتلوث الحيوي ومعالجة الكتلة الحيوية، وتطوير النهج القائمة على الأكسدة لتوليف البوليمرات والركائز العضوية الوظيفية قد أحرزت تقدمًا كبيرًا.

تفاعلات الأكسدة والاختزال:

الأسماء المناسبة للأكسدة في شكل من أشكال "المانح: acentoror oxidoreDuctase"؛ بينما في معظم الحالات، يكون "Donor Dehydrogenase" أكثر شيوعًا.
كما ظهرت الأسماء الشائعة في بعض الأحيان على أنها "اختزال متقبل"، مثل NAD+ reductase. "Donor Oxidase" هي حالة خاصة عندما يكون O2 بمثابة متقبل.
في التفاعلات الكيميائية الحيوية، تكون تفاعلات الأكسدة والاختزال أكثر صعوبة في بعض الأحيان، مثل هذا التفاعل من تحلل السكر: PI + glyceraldehyde-3-phosphate + NAD + → NADH + H + + 1،3-bisphosphoglycerate، حيث NAD + هو الأكسدة (قبول الإلكترون)، ووظائف Glyceraldehyde-3-phosphate كما اختزال (المتبرع الإلكترون).

3- إنزيمات ناقلة (Transferases):

الإنزيمات الناقلة هي فئة من الإنزيمات التي تحفز نقل مجموعات وظيفية محددة (مثل مجموعة الميثيل أو الغليكوزيل) من جزيء واحد (يسمى المانح) إلى آخر (يسمى المتقبل).
إنهم يشاركون في مئات المسارات الكيميائية الحيوية المختلفة في جميع أنحاء علم الأحياء، وهي جزء لا يتجزأ من أهم عمليات الحياة.
وتشارك النقلات في ردود الفعل التي لا تعد ولا تحصى في الخلية.

تنظيم البيروفات ديهيدروجيناز:

هناك ثلاثة أمثلة على ردود الفعل هذه هي نشاط أنزيم أنزيم A (COA)، الذي ينقل استرات الثيول، وعمل N-acetyltransferase، والذي يعد جزءًا من المسار الذي يستقلب التربتوفان، وتنظيم البيروفات ديهيدروجيناز (PDH)، الذي يحول Pyruvate إلى Acetyl Coa.
يتم استخدام TransferSases أيضًا أثناء الترجمة.
في هذه الحالة، سلسلة الأحماض الأمينية هي المجموعة الوظيفية التي يتم نقلها بواسطة ترانساز الببتيديل.
يتضمن النقل إزالة سلسلة الأحماض الأمينية المتنامية من جزيء TRNA في موقع A Ribosome وإضافته اللاحقة إلى الأحماض الأمينية المتصل بالحمض النووي في موقع P.

4- إنزيمات الإضافة (Lyases):

Lyase هو إنزيم قادر على كسر الروابط التساهمية، وغالبًا ما يخلق روابط مزدوجة جديدة.

هيكل Lyase:

مثل جميع الإنزيمات، فإن lyases هي بروتينات لها موقع نشط يسمح بالتفاعل الأنزيمي، وموقع للتعرف على الجزيئات المستهدفة، مما يضمن خصوصية التفاعل.

وظيفة Lyase:

يحفز Lyases الروابط التساهمية، وذلك بفضل وسائل أخرى غير التحلل المائي أو الأكسدة.
غالبًا ما تشكل روابط مزدوجة أو جزيئات دورية.
هناك العديد من أنواع lyases اعتمادًا على نوع الاتصال الذي تحفزه والركيزة التي تستهدفها وبالتالي لها أدوار في العديد من العمليات الخلوية.
واحدة من أفضل المعروفة هي cyclase adenylate، الإنزيم الذي يشكل AMP الدوري من ATP.

5- إنزيمات التشابه (Isomerases):

Isomerse هو إنزيم قادر على تحويل جزيء إلى أحد الأيزومرات.

هيكل الأيزومريات:

مثل جميع الإنزيمات، فإن Isomes عبارة عن بروتينات لها موقع نشط يسمح بالتفاعل الأنزيمي، وموقع للتعرف على الجزيئات المستهدفة التي تضمن خصوصية التفاعل.

وظيفة isomerores:

تحفز الأيزومرات عمومًا إعادة ترتيب المجموعات الوظيفية على نفس الجزيء.
هناك العديد من أنواع الأيزومرات اعتمادًا على نوع التفاعل الذي تحفزه (السباقات، و cis-trans، أو ليز، أو tranferases أو reflectases داخل الجزيئات...).

6- إنزيمات البناء (Ltgases or Synthetases):

في الكيمياء الحيوية، يعد Ligase، الذي يُطلق عليه أيضًا synthetase، إنزيمًا يحفز الانضمام إلى جزيئين كبيرين من خلال تكوين رابطة كيميائية جديدة مثل C-O أو C-S أو C-N أو الارتباط معًا بمركبين، عادة ما يكونون مصحوبًا بالتحلل المائي لـ A مجموعة كيميائية صغيرة متصلة بأحد الجزيئات الأكبر.

انشقاق رابطة الفوسفات:

عادةً ما يستوعب هذا الإجراء الطاقة المطلوبة من انشقاق رابطة الفوسفات الغنية بالطاقة، ويتضمن الحفاظ على الطاقة الكيميائية ويوفر ارتباطًا بين العمليات الاصطناعية المتزايدة من الطاقة وردود الفعل التي تحلق على الطاقة.
في معظم الحالات، يعمل التحويل المتزامن لـ ATP إلى أدينوزين ADP كمصدر للطاقة.

التسميات:

غالبًا ما تحتوي الأسماء الشائعة للربات على كلمة "ligase"، مثل ligase الحمض النووي، وهو إنزيم يستخدم بشكل متكرر في biolaboratory الجزيئي لربط شظايا الحمض النووي معًا.
Synthetase هو اسم آخر معتمده بشكل شائع للرباط لأنه يتم تطبيقها في تخليق جزيئات جديدة.
في بعض الأحيان يتم تمييز الخلفات عن synthases وأحيانًا تعامل على أنها مرادف للتوثيق.

ثلاثي الفوسفات النوكليوسيد:

من وجهة نظر التعريف، يتم استخدام ثلاثي الفوسفات النوكليوسيد مثل ATP و GTP و CTP و TTP و UTP، بواسطة توسيعات لإنتاج الطاقة، في حين أن synthases لا تستخدم النوكليوسيد الثلاثية.
يتم الاعتراف بالسينزيز أيضًا باعتباره lyase يحفز انشقاق الروابط الكيميائية المختلفة من خلال استبعاد التحلل المائي والأكسدة دون الطلب على أي طاقة، في حين أن الغاز الخلف هو ligase ينضم إلى اثنين من المواد الكيميائية أو مركبات مع متطلبات للطاقة.
لقد تم إملاء اللجنة المشتركة للتسمية الكيميائية الحيوية (JCBN) بأن سينثاز يمكن أن يمثل أي إنزيم يحفز تخليق، بينما يجب استخدام synthetase بشكل مترادف.

تركيب بروتيني عالي الوزن الجزيئي:

الإنزيم هو عامل مساعد ذو تركيب بروتيني عالي الوزن الجزيئي، وكغيره من البروتينات يتألف الإنزيم من اتحاد عدد كبير من الأحماض الأمينية تكون فيما بينها سلسلة أو أكثر من عديد الببتيد.
و توجد الأحماض الأمينية في هذه السلاسل وفق تتابع معين خاص بكل إنزيم مما يؤدي في النهاية إلى تركيب فراغي محدد يمكن الإنزيم من القدرة على تسريع حدوث تفاعل خاص به.

تسريع التفاعلات الكيميائية الحيوية:

الإنزيم عبارة عن آحين (بروتين) أو معقد بروتيني معدني يعمل ضمن الجسم الحي في نطاق درجة حرارة الجسم الفيزيولوجية كوسيط يعمل على تسريع التفاعلات الكيميائية الحيوية والتحكم بالبنية الفراغية للناتج، آلية عمله تشابه باقي الوسطاء عن طريق خفض طاقة التنشيط مما يسمح بانجاز تفاعلات تجري عادة ضمن درجات حرارة مرتفعة جدا، وفق الشروط الحيوية بدرجة حرارة لا تتعدى درجة حرارة الجسم الحي، ليعود بعد إنجاز التفاعل إلى وضعه الأصلي مما يمكنه من المشاركة بتفاعل جديد وهذا ما يسمح لكميات قليلة من الأنزيم بالمشاركة لفترة زمنية طويلة في التفاعل.