دور عنصر الحديد في عمل الإنزيمات
بقلم
محمود سلامة الهايشة
كاتب وباحث مصري
الحديد عنصر كيميائي وفلزٌّ، وهو من أقدم المعادن المُكتشَفة، يُرمَز له بالرمز (FE) من اللاتينية (ferrum)، وعدده الذري 26، يقع الحديد في الجدول الدوري في المجموعة الثامنة والدورة الرابعة، وهو عنصر ضروري لحياة الإنسان والحيوان؛ كونه يدخل في تركيب هيموجلوبين الدم (خضاب الدم)، وكذلك لحياة النباتات؛ كونه أحد العناصر الضرورية لتكوين الكلوروفيل، ويدخل في كل شيء تقريبًا، ويقول الحق - سبحانه وتعالى -: ﴿ وَأَنْزَلْنَا الْحَدِيدَ فِيهِ بَأْسٌ شَدِيدٌ وَمَنَافِعُ لِلنَّاسِ ﴾ [الحديد: 25].
وأغنى 10 أطعمة على الإطلاق بعنصر بالحديد، وستُساهم - بلا شك - في علاج مرض الأنيميا، والذي يُصيب مئات الملايين من الأشخاص حول العالم - هي: المشمش المجفَّف، جوز الهند المجفَّف أو البشر، الطماطم المجففة، الزبيب، الزيتون بمختلف أنواعه، الجمار أو قلب النخيل، السبانخ المطبوخة، البقدونس الطازج، العدس الأصفر، الحلبة المنبتة.
مجموعة الهيم (Heme group) هو الصباغ الذي يُعطي اللون الأحمر لهيموجلوبين الدم؛ وذلك لاحتوائه على ذرة الحديد، للهيم عدة أنواع، منها:
• هيم أ (Heme A)، وصيغته الكيميائية C49H56O6N4F.
• هيم ب (Heme B)، وصيغته الكيميائية C34H32O4N4Fe.
• هيم ت (Heme C)، وصيغته الكيميائية C34H36O4N4S2Fe.
• وغيرها.
وظيفة هذا الجزيء تقوم على الحديد، إنه قادر على الربط بين وجود انعكاس الأكسجين واستخدامه لنقل الإلكترونات في الجهاز التنفسي، والحد من أنواع الأكسجين التفاعلية أو النقل في الدم (الهيموجلوبين)، أو تخزينها في العضلات (الميوجلوبين)؛ لأن الخلايا في الموقع الرئيسي للأكسدة هي الميتوكوندريا، التي تحتوي على العديد من الإنزيمات هيم المراجعة الحالية (غير مراجعة) مجسم للهيم ب (Heme B) الهيم(Heme)، مادة الهيم هي الصبغة الحمراء في هيموجلوبين الدم؛ وذلك لاحتوائه على ذرة الحديد، ومادة الهيم مهمة في حمل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الدم في أثناء عمليات التنفس؛ (ويكيبيديا).
الحديد وإنزيمات الأكسدة والاختزال Iron and Oxidoreductases:
تُحفز إنزيمات الأكسدة والاختزال تفاعلات نقل ذرات الأيدروجين (H) أو الأكسجين (O) أو الإلكترونات (e) من مادة تفاعل لأخرى.
مجموعة الإنزيمات التي تعمل على/ أو بـ مجموعات haem:
• هي التي تُسهم بمعطياتها الإلكترونية في الخطوات الأخيرة لسلسلة نقل الإلكترونات (سلسلة التفاعلات التنفسية).
أولاً - مجموعة إنزيمات الأوكسيديزات: من أمثلة هذه المجموعة، وهي مجموعة من الإنزيمات المؤكسدة التي تُساعد على أكسدة الكثير من المواد المختزلة، عن طريق تنشيط الأكسجين إلى فوق أكسيد الأيدروجين أو الماء.
• إنزيم السيتوكروم أوكسيديز cytochrome oxidase: من أهم الأوكسيديزات انتشارًا بخلايا الميكروبات، وهو عبارة عن مركب ليبوبروتيني lipoprotein.
• مُثبطات نشاط إنزيم السيتوكروم أوكسيديز: مركبات السيانيد، الأزايد، الكبريتيد، أول أكسيد الكربون.
ثانيًا: مجموعة إنزيمات البيروكسيديزات peroxidases: تستغل هذه الإنزيمات فوق أكسيد الأيدروجين H2O2 كمستقبل، كعامل مؤكسد، لإحداث عمليات أكسدة مهمَّة في معظم النظم البيولوجية.
• إنزيم الكاتاليز catalase: من أمثلة إنزيمات البيروكسيديزات، وهو عبارة عن مركب بروتيني يحتوي على الحديد، يحتوي على مركب الهيماتين haematin، يقتصر دور إنزيم الكاتاليز داخل الخلية الحية على تفكيك مادة فوق أكسيد الأيدروجين H2O2 إلى ماء (H2O) مع إطلاق الأكسجين الجزيئي (O2)، وهذا الإنزيم شائع الوجود في خلايا الميكروبات الهوائية، فكل الميكروبات الهوائية لها القدرة على إفراز إنزيم الكاتاليز، ووظيفته الرئيسية منع تراكم فوق أكسيد الأيدروجين السام المتكون أثناء عمليات الأكسدة والاختزال بتحليله إلى ماء وأكسجين يرتبط في عملية التنفس؛ لذا فإنزيم الكاتاليز هو أحد إنزيمات التنفس، ولرؤية نشاط إنزيم الكاتاليز عمليًّا يتم إضافة قليل من محلول H2O2 على النمو البكتيري فتتصاعد فقاعات من الأكسجين على السطح، بينما الميكروب الذي لا يفرز الإنزيم لا يكوِّن فقاعات، فيما يعرف باختبار الكاتاليز Catalase test، وهو اختبار للكشف عن هوائية أو لاهوائية الميكروب.
• مُثبطات نشاط إنزيم الكاتاليز: مركبات السيانيد، الأزايد، الكبريتيد.
تم الاستعانة في إعداد هذا الموضوع بكتاب "الإنزيمات الميكروبية"؛ للأستاذ الدكتور محمود السواح، الطبعة الأولى، 2002، المكتبة العصرية بالمنصورة، مصر.
ساحة النقاش