|
==הקדמה==
איזואנזימים תוארו לראשונה ע"י ר.ל. הנטר וקלמנט מרקרט (1957) אשר הגדירו אותם כגרסאות שונות של אותו אנזים בעלי פונקציות זהות ונוכחיםונמצאים באותו אדםפרט. הגדרה זו כוללת (1) גרסאות של אנזימים שהם תוצר של גנים שונים ולכן הם מייצגים איזואנזימים שונים ו-(2) אנזימים שהם תוצר ש אָלֶליםשאָלֶלים שונים של אותו גן (המתוארים כהאלואנזיםכאלואנזים).
איזואנזימים הם בדרך כלל תוצרתוצאה של שיכפול הגןגנטי אך יכולים להיות גם תוצאה של פוליפלוידיזציה או הַכְלָאָה של חומצה גרעינית. על פני הזמן, אם התפקוד של הגרסה החדשה נשאר זהה לתפקוד המקור אז תהיה סבירות גבוהה שככל שצוברים יותר מוטאציות, אחת מין הגרסאות תעלם ותהפוך לפסאודו-גןל[[פסאודוגן]]. בכלובכל זאת, אם המוטציות לא מונעות באופן מיידי את תיפקוד האנזים אלא משנות את אופן תיפקודו או תבנית הביטוי הגנתיהגנטי אזי שתי הגרסאות יועדפו בסלקציהב[[סלקציה טבעית]] ולכל אחת יהיה תפקוד ייחודי. למשל, הם יכולים להתבטא בשלבים שונים של ההתפתחות או ברקמות שונות.
האלואנזימיםאלואנזימים הם תוצאה של [[מוטציות נקודתיות]] או אירועים של הוספה-מחיקה אשר משפיעים על סדר קידוד ה-DNA של הגן. כמו עם כלבכל מוטציה אחרת, ישנם שלושה דברים שיכולים לקרות להאלואנזיםלאלואנזים חדש:
1. ישנה סבירות גבוהה שהאלל החדש לא יתפקד – במקרה זה התוצאה תהיה רמת התאמה נמוכה והאלל יוסר מין האוכלוסיה ע"י סלקציה טבעית.
2. לחילופין, אם שארית החומצה האמינית שמוחלפת נמצאת במקום לא חשוב יחסית של האנזים , למשל: רחוק מהאתר הפעיל אזי המוטציה יכולה להיות נייטרלית ונתונה לסחףל[[סחף גנטי ]]. ▼
3.במקרים נדירים תוצאה של מוטציה יכולה להיות אנזים שהוא יותר יעיל או אחד שיכול לזרז תהליך[[תגובה כימיכימית]] שונה במעט, כאשר במקרה כזה המוטציה יכולה לגרום לשיפור ברמת ההתאמה ויכולה להיות מועדפת ע"י סלקציה טבעית. ▼
▲לחילופין, אם שארית החומצה האמינית שמוחלפת נמצאת במקום לא חשוב יחסית של האנזים למשל: רחוק מהאתר הפעיל אזי המוטציה יכולה להיות נייטרלית ונתונה לסחף גנטי.
▲במקרים נדירים תוצאה של מוטציה יכולה להיות אנזים שהוא יותר יעיל או אחד שיכול לזרז תהליך כימי שונה במעט, כאשר במקרה כזה המוטציה יכולה לגרום לשיפור ברמת ההתאמה ויכולה להיות מועדפת ע"י סלקציה טבעית.
דוגמא אחת של איזואנזים הוא הגלוקוקינאזה[[גלוקוקינאז]] גירסה של האקסוקינאז[[הקסוקינאז]] שהוא לא מדוכא ע"י [[גלוקוז 6 פוספט ]]. תכונותיו הרגולטוריות השונות וזיקה נמוכה לגלוקוזל[[גלוקוז]] (בהשוואה להאקסוקינאזים אחרים), מאפשרים לו לתפקד בפונקציות שונות בתאים של איברים ספציפים, כגון: בקרת שיחרור [[אינסולין ]] ע"י [[תאי ביטא ]] של הלבלבה[[לבלב]], או ליזום סינטזה של [[גליקוגן ]] באמצעות תאי כבד. שני תהליכים אלה חייבים להתרחש רק כאשר הגלוקוז הוא בשפע, או כאשר מתרחשות בעיות. ▼
▲דוגמא אחת של איזואנזים הוא הגלוקוקינאז גירסה של האקסוקינאז שהוא לא מדוכא ע"י גלוקוז 6 פוספט. תכונותיו הרגולטוריות השונות וזיקה נמוכה לגלוקוז (בהשוואה להאקסוקינאזים אחרים), מאפשרים לו לתפקד בפונקציות שונות בתאים של איברים ספציפים, כגון: בקרת שיחרור אינסולין ע"י תאי ביטא של הלבלב, או ליזום סינטזה של גליקוגן באמצעות תאי כבד. שני תהליכים אלה חייבים להתרחש רק כאשר הגלוקוז הוא בשפע, או כאשר מתרחשות בעיות.
איזוזימים (והאלואנזימים) הן גירסאות של אותו אנזים. במידה והם לא זהים במחינתמבחינת תכונות ביוכימיות כגון הסובסטרטה[[סובסטרט]] והאנזים הקינטי שלהם, הם ניתנים להבחנה ע"י פעילות ביוכימית. מצד שני הבדלים כאלה הם בדר"כ עדינים (במיוחד בין האלואנזימים שהם בדר"כ גירסאות נייטרליות). יש לצפות לעידון זה מכיוון ששני אנזימים אשר שונים באופן משמעותי בתפקודם לא הגיוני שיהיו מזוהים כאיזואנזימים. ▼
▲איזוזימים (והאלואנזימים) הן גירסאות של אותו אנזים. במידה והם לא זהים במחינת תכונות ביוכימיות כגון הסובסטרט והאנזים הקינטי שלהם, הם ניתנים להבחנה ע"י פעילות ביוכימית. מצד שני הבדלים כאלה הם בדר"כ עדינים (במיוחד בין האלואנזימים שהם בדר"כ גירסאות נייטרליות). יש לצפות לעידון זה מכיוון ששני אנזימים אשר שונים באופן משמעותי בתפקודם לא הגיוני שיהיו מזוהים כאיזואנזימים.
על אף שאיזואנזימים יכולים להיות זהים מבחינה תפקודית הם יכולים להיות שונים במובנים אחרים.
במיוחד, תחליפי חומצות אמיניות שמשנים את המטעןה[[מטען החשמלי]] של האנזים (כגון החלפת [[חומצה אספרטית]] עם [[חומצה גלוטמית]]) הן פשוטות לזיהוי ע"י [[ג'ל אלקטרופורוזה]], וזה מהווה את יסוד השימוש של איזואנזימים כסמנים מולקולרים. על מנת לזהות איזואנזימים, מכינים תמצית פרוטאין גולמי ע"י לטישת רקמה של חיה או צמח ע"י בופר הוצאה, והרכיבים של התמצית מופרדים לפי המטען ע"י ג'ל אלקטרופורוזה. מבחינה היסטורית זה נעשה בדר"כ ע"י שימוש של ג'לים אשר מופקים מעמילן שבתפו"א, מצד שני, ג'לים של אקריל אמיד[[אקרילאמיד]] מספקים רזולוציה גבוהה יותר וצלולוז אצטט הם המקובל (החל מ2005) כיום.
כל החלבונים מהריקמה נמצאים בתוך הג'ל, כך שאנזימים ספציפים יכולים להיות מזוהים ע"י מבחן פעילות שקושר את תפקודם לתגובה מכתימה. למשל איתור יכול להתבסס ע"י שיקוע מקומי של אינדיקטור צבעוני נמס כגון: מלחים טטרזוליום שהופכים לבלתי נמסים כאשר הם מופחתים ע"י קופקטורים[[קופקטור]]ים כגון: NAD אוNADP , שנוצרו באיזורים של פעילות אנזימים. שיטת [[מבחן פעילות]] זו דורשת שהאנזימים יהיו עדיין במצב תפקודי אחרי הפרדה (ג'ל אלקטרופורוזה טבעי), ומספקים את האתגר הכי גדול של שימוש באיזואנזימים כטכניקת מעבדה.
==איזואנזימים והאלואנזימיםואלואנזימים כסמנים מולקולרים==
[[גנטיקה]] של האוכלוסיותאוכלוסיות היא ביסודה מחקר של הסיבות והאפקטים של שונות גנטית בתוך ובין אוכלוסיות, ובעבר האיזואנזימים היו בין הסמנים המולקולרים הכי שימושים למטרה זו.
למרות שכעת הם הוחלפו במידה רבה ע"י גישות אשר מבוססות על מידע מה- DNA (כגון סידרת DNA ישירה, פולימורפיז נוקלאוטידי יחיד ומיקרו סטליטים), הם עדיין בין הסמנים המהירים והזולים ביותר לפיתוח, ונשארים( החל מ2005) בחירה מצויינת עבור פרוייקטים שצריכים רק לזהות רמות נמוכות של שונות גנטית, כגון לכמת מערכות זיווג.
==דוגמאות חשובות אחרות==
| 