ויקיפדיה

איזואנזים – הבדלי גרסאות

עיון אינטראקטיבי בהיסטוריה
→ העריכה הקודמתהעריכה הבאה ←
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
חזותיקוד ויקי
Someche (שיחה | תרומות)
393 עריכות
אין תקציר עריכה
Someche (שיחה | תרומות)
393 עריכות
אין תקציר עריכה
שורה 1:
'''איזואנזימים''' (ידועים גם כ'''איזוזימים''') הם [[אנזים|אנזימים]] אשר שונים בהרכב סידרת חומצות האמיניות שלהם אך מזרזים את אותה תגובה כימית. אנזימים אלה הינם בעלי תכונות [[קינטיקה|קינטיות]] שונות או מבוקרים באופן שונה. גם ביטוי איזואנזימים יכול להיות שונה בין איבר לאיבר וכן להשתנות בהמלך ההתפתחות. <br />
{{בעבודה אקדמית|קורס= מבוא לביוכימיה א', מכללת אחווה |יעד=24.2.08}}
'''איזואנזימים''' (ידועים גם כ'''איזוזימים''') הם אנזימים אשר שונים בהרכב סידרת חומצות האמיניות שלהם אך הם זרזים של אותה תגובה כימית. אנזימים אלה מציגים בדרך כלל פרמטרים קינטיים שונים (ז"א ערכי KM שונים) או תכונות ויסות שונות. הקיום של איזואנזימים מאפשר כוונוןויסות עדין של ה[[מטבוליזם]] להתאימוולהתאימו לצרכים הספציפיים של רִקְמָה מסוימת או שלב התפתחותי (למשל ה[[לקטט דהידרוגנאז]]). ב[[ביוכימיה]] איזוזימים (או איזואנזימים) הם איזופורמים (גרסאות קרובות) של אנזימים. במקרים רבים הםהאיזואנזימים מקודדים ע"י גניםשכפול [[גן (ביולוגיה)|גן]] לגנים תואמיםזהים, אשר התפצלוהשתנו במשך הזמן. למרות ש'''אלואנזימים''' הם אנזימים מ[[אלל]]ים שונים של אותו [[גן (ביולוגיה)|גן]] אשר מעבדים או מזרזים את אותו התהליך, משתמשים בשני מושגים אלה לחילופין. ▼
 
▲'''איזואנזימים''' (ידועים גם כ'''איזוזימים''') הם אנזימים אשר שונים בהרכב סידרת חומצות האמיניות שלהם אך הם זרזים של אותה תגובה כימית. אנזימים אלה מציגים בדרך כלל פרמטרים קינטיים שונים (ז"א ערכי KM שונים) או תכונות ויסות שונות. הקיום של איזואנזימים מאפשר כוונון עדין של ה[[מטבוליזם]] להתאימו לצרכים הספציפיים של רִקְמָה מסוימת או שלב התפתחותי (למשל ה[[לקטט דהידרוגנאז]]). ב[[ביוכימיה]] איזוזימים (או איזואנזימים) הם איזופורמים (גרסאות קרובות) של אנזימים. במקרים רבים הם מקודדים ע"י גנים תואמים אשר התפצלו במשך הזמן. למרות ש'''אלואנזימים''' הם אנזימים מ[[אלל]]ים שונים של אותו [[גן (ביולוגיה)|גן]] אשר מעבדים או מזרזים את אותו התהליך, משתמשים בשני מושגים אלה לחילופין.
 
==הקדמה==
איזואנזימים תוארו לראשונה ע"י ר.ל. הנטר וקלמנט מרקרט (1957) אשר הגדירו אותם כגרסאות שונות של אותו אנזים בעלי פונקציות זהות ונמצאים באותו פרט. הגדרה זו כוללת (1) גרסאות של אנזימים שהם תוצר של גנים שונים ולכן הם מייצגים איזואנזימים שונים ו-(2) אנזימים שהם תוצר שאָלֶליםשל אָלֶלים שונים של אותו גן (המתוארים כאלואנזים).▼
 
איזואנזימים הם בדרך כלל תוצאה של שיכפול גנטי 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 מוטאציותמוטציות, אחת מין הגרסאות תעלם ותהפוך ל[[פסאודוגן]] לא פעיל. ובכל זאת, אם המוטציות לא מונעות באופן מיידי את תיפקוד האנזים אלא משנות את אופן תיפקודו או תבנית הביטוי הגנטי אזי שתי הגרסאות יועדפו ב[[סלקציה טבעית]] ולכל אחת יהיה תפקוד ייחודי. למשלכאמור, הם יכולים להתבטא בשלבים שונים של ההתפתחות או ברקמות שונות.▼
▲איזואנזימים תוארו לראשונה ע"י ר.ל. הנטר וקלמנט מרקרט (1957) אשר הגדירו אותם כגרסאות שונות של אותו אנזים בעלי פונקציות זהות ונמצאים באותו פרט. הגדרה זו כוללת (1) גרסאות של אנזימים שהם תוצר של גנים שונים ולכן הם מייצגים איזואנזימים שונים ו-(2) אנזימים שהם תוצר שאָלֶלים שונים של אותו גן (המתוארים כאלואנזים).
 
▲איזואנזימים הם בדרך כלל תוצאה של שיכפול גנטי 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 ל[[פסאודוגן]]. ובכל זאת, אם המוטציות לא מונעות באופן מיידי את תיפקוד האנזים אלא משנות את אופן תיפקודו או תבנית הביטוי הגנטי אזי שתי הגרסאות יועדפו ב[[סלקציה טבעית]] ולכל אחת יהיה תפקוד ייחודי. למשל, הם יכולים להתבטא בשלבים שונים של ההתפתחות או ברקמות שונות.
 
אלואנזימים הם תוצאה של [[מוטציות נקודתיות]] או אירועים של הוספה-מחיקה אשר משפיעים על סדר קידוד ה-DNA של הגן. כמו בכל מוטציה אחרת, ישנם שלושה דברים שיכולים לקרות לאלואנזים 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 ל[[סחף גנטי]].
3.במקרים נדירים תוצאה של מוטציה יכולה להיות אנזים שהוא יותר יעיל או אחד שיכול לזרז [[תגובה כימית]] שונה במעט, כאשר במקרה כזה המוטציה יכולה לגרום לשיפור ברמת ההתאמה ויכולה להיות מועדפת ע"י סלקציה טבעית.
 
==דוגמא של איזואנזים==
 
דוגמא אחת של איזואנזים הוא ה[[גלוקוקינאז]] גירסה של [[הקסוקינאז]] שהוא לא מדוכא ע"י [[גלוקוז 6 פוספט]]. תכונותיו הרגולטוריות השונות וזיקה נמוכה ל[[גלוקוז]] (בהשוואה להאקסוקינאזים אחרים), מאפשרים לו לתפקד בפונקציות שונות בתאים של איברים ספציפים, כגון: בקרת שיחרור [[אינסולין]] ע"י [[תאי ביטא]] של ה[[לבלב]], או ליזום סינטזה של [[גליקוגן]] באמצעות תאי כבד. שני תהליכים אלה חייבים להתרחש רק כאשר הגלוקוז הוא בשפע, או כאשר מתרחשות בעיות.
 
==הבחנת איזואנזימים==▼
 
==דוגמאות חשובות אחרות==▼
איזוזימים (והאלואנזימים) הן גירסאות של אותו אנזים. במידה והם לא זהים מבחינת תכונות ביוכימיות כגון ה[[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.
*האנזים [[לקטט דהידרוגנאז]] מכיל מספר איזואנזימים, השונים בביטויים בשלבי התפתחות שונים וברקמות שונות.
*[[גלוקוקינאז]] הינו איזואנזים של [[הקסוקינאז]]. בעוד הקסוקינאז מבוטא ברוב תאי הגוף, כגון [[שריר|שרירים]] ו[[תא דם אדום|תאי דם אדומים]], גלוקוקינאז מבוטא בעיקר ב[[כבד]]. אנזימים אלה נבדלים בבקרתם: הקסוקינאז מעוכב על ידי [[גלוקוז 6 פוספט]], בעוד גלוקוקינאז אינו מעוכב. בנוסף, גם הקינטיקה האנזימתית (לדוגמא ה[[זיקה]] ל[[גלוקוז]]) שונה בין האיזואנזימים. תכונות אלה מאפשרות לגלוקוקינאז למלא תפקידים שונים מאשר הקסוקינאז, בתאים של איברים ספציפים. כגון: בקרת שיחרור [[אינסולין]] ע"י [[תאי ביטא]] של ה[[לבלב]], או להתחיל סינטזה של [[גליקוגן]] באמצעות תאי כבד.
 
▲==הבחנתהבחנה בין איזואנזימים==
על אף שאיזואנזימים יכולים להיות זהים מבחינה תפקודית הם יכולים להיות שונים במובנים אחרים.
* הרכב חומצות האמינו.
במיוחד, תחליפי חומצות אמיניות שמשנים את ה[[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 [[אקרילאמיד]] מספקים רזולוציה גבוהה יותר וצלולוז אצטט הם המקובל (החל מ2005) כיום.
* [[מטען חשמלי]] של האנזים ו[[נקודה איזואלקטרית]] (לדוגמא, בשל החלפת [[חומצה אספרטית]] עם [[חומצה גלוטמית]]). שינויים אלה פשוטים לזיהוי ע"י [[אלקטרופורוזה]], וזה מהווה את יסוד השימוש של איזואנזימים כסמנים מולקולרים.
*הבדלים בפעילות, ובייחוד במידה ויש שוני בבקרת האנזימים.
 
==איזואנזימים ואלואנזימים כסמנים מולקולרים==▼
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 [[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.
[[גנטיקה]] של אוכלוסיות היא ביסודה מחקר של הסיבות והאפקטים של שונות גנטית בתוך ובין אוכלוסיות, ובעבר האיזואנזימים היו סמנים המולקולרים שימושים למטרה זו. למרות שכעת הם הוחלפו במידה רבה ע"י גישות אשר מבוססות על מידע מה- DNA (כגון סידרת DNA ישירה) הם עדיין בין מערכות סימון המהירות והזולות ביותר לפיתוח, ונשארות( (החל מ2005משנת 2005) בחירה מצויינת עבור פרוייקטים שצריכים רק לזהות רמות נמוכות של שונות גנטית, כגון לכמתכימות מערכות זיווג.▼
 
▲==איזואנזימים ואלואנזימים כסמנים מולקולרים==
 
[[קטגוריה:ביוכימיה]]
[[גנטיקה]] של אוכלוסיות היא ביסודה מחקר של הסיבות והאפקטים של שונות גנטית בתוך ובין אוכלוסיות, ובעבר האיזואנזימים היו בין הסמנים המולקולרים הכי שימושים למטרה זו.
[[קטגוריה:אנזימים]]
▲למרות שכעת הם הוחלפו במידה רבה ע"י גישות אשר מבוססות על מידע מה- DNA (כגון סידרת DNA ישירה) הם עדיין בין מערכות סימון המהירות והזולות ביותר לפיתוח, ונשארות( החל מ2005) בחירה מצויינת עבור פרוייקטים שצריכים רק לזהות רמות נמוכות של שונות גנטית, כגון לכמת מערכות זיווג.
 
▲==דוגמאות חשובות אחרות==
 
[[en:Isozyme]]
איזוזימים ציטוכרום 450P משחק תפקיד חשוב במטבוליזם וביצירת סטרואידים.
[[cs:Isoenzym]]
[[de:Isoenzym]]
[[eo:Izoenzimo]]
[[es:Isoenzima]]
[[fi:Isoentsyymi]]
[[fr:Isoenzyme]]
[[id:Isoenzim]]
[[it:Isoenzima]]
[[ja:アイソザイム]]
[[pl:Izoenzymy]]
[[ru:Изоферменты]]
אוחזר מתוך "https://he.wikipedia.org/wiki/איזואנזים"