الفيتامينات ومرافقات الأنزيمات VITAMINS AND COENZYMES

الفيتامينات ومرافقات الأنزيمات VITAMINS AND COENZYMES

د. ماجد عيسى
2011-04-11


1- المقدمة

يستعمل التعبير فيتامين Vitamin للدلالة على عامل غذائي ضروري يحتاجه الكائن الحي بكميات صغيرة، والذي يؤدي غيابه إلى بعض الاعراض أو الامراض الناشئة عننقصه. أما وصف الأعراض الناشئة عن نفص الفيتامينات، أو الكميات اللازمة لمعالجتها، فإنها تقع في نطاق علم التغذية. في هذا الجزء سوف ننتطرق إلى العلاقة بينالفيتامينات ومرافقات الانزيمات.

فلقد عرف الآن – كما سنرى بعد قليل – أن العديد من مرافقات الانزيمات تحتوي على أحد الفيتامينات كجزء من تركيبها البنائي. وبما لا شك فيه أن هذه العلاقة هي التيأضافت على الفيتامينات ذلك الدور الحيوي الهام الذي تلعبه داخل الكائن الحي بالإضافة إلى وظائفها الأخرى.

وقد كانت الأبحاث الأولية التي أدت إلى ايجاد تلك العلاقة في مرافقات الانزيمات والفيتامينات من أهم الأبحاث في ميدان للكيمياء الحيوية، وذلك لأنها أوجدت نموذجاً اتبع فيجميع الدراسات التي تلتها والمختصة بايجاد علاقات بين الفيتامينات ومرافقات الانزيمات الأخرى. وقد بدأ العالم الألماني Otto Warburg تلك الأبحاث عندما نشر (سنة 1932)أول بحث من سلسلة الدراسات الكلاسيكية حول اثنين من مرافقات الانزيمات.

 

كان واربورغ يدرس نظاماً انزيمياً موجوداً في الخمائر Yeast – يلامس اكسدة الجلوكوز -6- فوسفات إلى حمض -6- فوسفوجلوكونيك. وقد تبين أن ذلك التفاعل يتطلب وجودنوعين من البروتينات (يمكن الحصول عليهما من الخميرة) بالإضافة إلى مرافق انزيمي يمكن عزله من كريات الدم الحمراء. وقد سمى الانزيم اللازم لملامسة هذا التفاعلبالاسم الالماني Zwischenferment وهو عبارة عن انزيم نازع للهيدروجين Dehydrogenase. أما المرافق الانزيمي الذي يحتاجه ذلك الانزيم فقد اطلق عليه اسم Coenzyme IIوذلك لأنه يشبه تركيبه مرافقاً انزيمياً آخر كان يسمى Coenzyme I، والذي تمكن العالمان Harden and young – قبل عدة سنوات – من اثبات علاقته بتفاعلات التخمر اللاهوائيللكربوهيدرات. وقد تبين أن المرافق الانزيمي I يشبه في تركيبه البنائي الادينوزين أحادي الفوسفات AMP المستخرج من العضلات وذلك لأن هذا المركب الأخير (AMP) ينتجمن التحليل الانزيمي للمرافق I.

 

وقد كشفت ابحاث واربوغ عام 1935 على أن المرافق الانزيمي II يحوي قاعدة نتروجينية أخرى (بالإضافة إلى الادينين) وهي مشتقة من حمض النيكوتينيك (وقد عرف فيمابعد -1937- أنه أحد الفيتامينات) وتسمى نيكوتيناميد Nicotinamide. وتلك كانت أول اشارة إلى علاقة الفيتامينات بمرافقات الانزيمات. واعتماداً على تلك المعلومات وغيرها –مما لا مجال للدخول في تفاصيله – فقد أمكن كتابة الصيغة البنائية لكل من المرافقين الانزيميين I و II (انظر الفقرة التالية): وسيقسم هذا الفصل إلى قسمين، القسم الأولوسيقتصر البحث فيه على الفيتامينات التي تدخل في بناء مرافقات الانزيمات حيث سنبين تركيب الفيتامين والمشتق الذي يؤلف من مرافق الانزيم ومنه وميكانيكية عملالمرافق الانزيمي أي كيفية تأديته لوظيفته الحيوية، وكذلك التفاعلات التي يشترك فيها.

أما القسم الثاني من هذا الفصل فيشتمل على دراسة مختصرة لأهم الفيتامينات التي لا تدخل في تركيب مرافقات الانزيمات. وسنكتفي عند ذلك ببيان التركيب البنائي للفيتامينومصادر وجوده بالإضافة إلى وظيفته الحيوية.

القسم الأولالفيتامينات التي لها وظيفة مرافقات الانزيمات

2- حمض النيكوتينيك – نيكوتيناميد Nicotinic Acid - Nicotinamide

تركيبه: غالباً ما يشار إلى الفيتامين المسمى بهذا الاسم بكلمة (نياسين) Niacin التي هي الاسم المستعمل الشائع له، سواء أكان الحمض بصورته الحرة أم المشتق الاميدي منه.ينتشر بكثرة في الأنسجة البناتية والحيوانية، وتعتبر منتجات اللحوم والذرة الصفراء من المصادر الممتازة لهذا الفيتامين.

وصورة مرافق الأنزيم من هذا الفيتامين تظهر في المركبين الهامين التاليين:

1- نيكوتيناميد ادينين نيوكليوتايد nieotinamide Adenine Dinucleolide وهو مرافق الانزيم الأول Coenzyme I ويرمز له اختصاراً NAD+، وكان يعرف قبل عام 1961 باسم دايفوسفوبيريدين نيوكليوتايد ويرمز له اختصاراً (DPN+).

2- المشتق الفوسفاتي للمركب الأول NAD+ - Phosphate وهو مرافق الانزيم الثاني Coenzyme II (اللذين اكتشفهما واربورغ) ويرمز له اختصاراً NDAP+. وكان يعرف قبل عام1961 باسم تراي فوسفوبيريدين نيوكليوتايد ويرمز له اختصاراً (TPN+)، وهي الأسماء التي اطلقها واربورغ.

وهذا المرفقان الأنزيمان يوجدان بكثرة في الطبيعة، ويفترض أن سبب ذلك هو دورهما الرئيسي في عمليات الاكسدة الحيوية.

الوظيفة الحيويةيستعمل الاسم بيريدين نيوكليوتايد Pridine Nucleotide للدلالة على المرافقين الانزيميين NAD+، NADP+. ويعمل هذان المركبان كمرافقات للانزيمات التيتلامس تفاعلات الاكسدة والاختزال الحيوية والتي يحدث فيها نزع للهيدروجين، أي الانزيمات النازعة للهيدروجين Dehydrogenases. وعلى سبيل المثال، ففي التفاعل الذييتأكسد بواسطته الجلوكوز – 6 - فوسفات إلى حمض – 6 – فوسفوجلوكونيك والذي يلامسه الانزيم Glucose – 6 – Phosphate Dehydrogenase، يحدث في نفس الوقت اختزالمرافق الانزيم الثاني NADP+ إلى NADPH. كذلك فالانزيم الموجود في الخمائر Alcohol Dehydrogenase والذي يؤكسد كحول ايثانول إلى اسيتالدهيد يختزل مع مرافق الانزيمNAD+ إلى NADH،

ويكتب ثابت الاتزان الظاهري (Kapp.) لهذا التفاعل كما يلي:

 

[CH3CHO] [NADH]

Kapp =

[CH3CH2OH] [NAD+]

 

وقد قيس ثابت الاتزان ذلك فوجد أنه يساوي 10 ْ تقريباً عند pH=9، مما يدل على علاقته بتركيز أيونات الهيدروجين وذلك لأن أيونات [H+] تعتبر احدى نواتج التفاعل. ويتضحمن تلك القيم أن التفاعل من اليسار إلى اليمين (أكسدة الكحول) يميل إلى الحدوث بدرجة أكبر في درجات pH المرتفعة. ولفهم الطريقة التي يؤدي بها مرافق الانزيم عمله فيالتفاعل السابق (وهو نزع ما يعادل جزيء – أي ذرتين – هيدروجين من مادة التفاعل وهي الكحول الايثيلي، وبذلك يتحول من الحالة المؤكسدة NAD+ إلى الحالة المختزلةNADH وينطلق مكافيء واحد من أيونات الهيدروجين لكل مول من مرافق الانزيم)، لا بد لفهم ذلك من القاء نظرة على التركيب البنائي لمرافق الانزيم NAD+ (وينطبق نفسالكلام تماماً على المرافق الآخر NADP+).

ويتم اختزال مرافق الانزيم بإضافة بروتون واحد (H+) مع الكترونين إلى حلقة البيريدين. ويمكن أن يحدث هذا في خطوة واحدة بإضافة أيون هايدرايد – (H:) إلى حلقةالبيريدين المؤكسدة في الموضع رقم 4، والمعروف أن ذرة الهيدروجين المضافة تدخل فعلاً في ذلك الموضع.

ويمكن تصور ذلك بوضوح إذا كتبنا الصورة الطنينية لمرافق الانزيم المؤكسد NAD+ وفيها يكتسب الكربون في الوضع رقم 4 الشحنة الموجبة (أي ينتقل الالكترون من تلكالذرة إلى ذرة النتروجين لمعادلة الشحنة الموجبة الموجودة عليها في الأصل.

وباعتبار أنه يحدث نزع ما يعادل ذرتي هيدروجين من مادة التفاعل وإضافة ذرة واحدة مع الكترونين إلى حلقة البيريدين، فإن البروتون اللازم لموازنة التفاعل ينطلق فيالوسط الذي يحدث فيه ذلك التفاعل.

ومن المهم أن نشير إلى الطريقتين العامتين اللتين تؤدي بهما النيوكليوتيدات البيريدينبة عملها. فالانزيمات النازعة للهيدروجين والتي تحتاج إلى NADP+ أو NAD+ كمرافقاتانزيمية تلامس التفاعلات التي تجري فيها أكسدة الكحولات (أولية وثانية) Primary and Secondary Alcohols والالدهيدات والاحماض الكربوكسيلية التي تحوي مجموعةهيدروكسيل في الموضع ألفا أو بيتا، وكذلك الأحماض الأمينية – الفا. وجميع هذه التفاعلات غالباً ما تكون عكسية، إلا أنه في بعض الأحوال قد تدل قيمة ثابت الاتزان للتفاعلعلى أن الظروف الفيزيولوجية لا تسمح للتفاعل إلا بالسير في جهة واحدة (غير عكسي). وفي مثل هه الحالة قد ينتج عن ذلك أما اكسدة أو اختزال مرافق الانزيم NAD+ أوNADP+ التي تتطلبها تلك الانزيمات.

أي أن مرافق الانزيم – في مثل هذه الأحوال – يستطيع استقبال الالكترونات مباشرة من مادة التفاعل المختزلة ويعطيها مباشرة إلى مادة تفاعل أخرى موجودة في الحالةالمؤكسدة فيما يسمى بالتفاعل المزدوج Coupled Reaction الذي سبق ذكره. وعلى هذا فإن اختزال الاسيتالدهيد إلى ايثانول يرتبط في تفاعل مزدوج مع أكسدة فوسفاتالجليسرالدهيد إلى حمض الجليسريك ثنائي الفوسفات في وجود الانزيم .Triosephosphate Dehydrogenase

والجدول التالي يبين أهم التفاعلات التي تشترك فيها البيريدين نيوكليوتايد كمرافقات للإنزيمات

 

مادة التفاعل

ناتج التفاعل

الانزيم

مرافق الانزيم

Substrate

Product

ايثانول

اسيتالدهيد

Alcohol Dehydrogenase

NAD+

حمض اللاكتيك

حمض البيروفيك

Lactic

NAD+

جلوكوز -6- فوسفات

6- فوسفوحمض جلوتونيك

Glucos-6-phosphate

NADP+

حمض جلوتاميك

حمض الفاكيتو جلوتاريك

Glutamic

NAD+ NADP+

حمض الماليك

 

حمض بيروفيك + CO2

Malic Enzyme

NADP+

فوسفات جليسرالدهيد

حمض 3.1 – داي فوسفو

Glyceraldehyde-3-

NAD+

(+ حمض فوسفوريك)

جليسيريك

Phosphate Dehydrogenase

 

نترات

نتريت

Nitrate Reductase

NADPH

جلوتاثيون (مؤكسد)

جلوتاثيون (مختزل)

Glutathione Reductase

NADPH

حمض ايسوستريك

حمض الفاكيتو جلوتاريك CO2+

Isocitric Dehydrogenase

NAD+

 

 

أما الطريقة الأخرى التي تؤدي بها المرافقات الانزيمية البيريدينية عملها فهي في اختزال نوع آخر من مرافقات الانزيمات تسمى بالمرافقات الفلافينية Flavine Coenzymesوالتي سيلي شرحها بالتفصيل في الفقرة التالية. وهذه المرافقات عبارة عن المجموعة اللابروتينية لانزيمات اخرى تقوم أيضاً باكسدة واختزال المواد العضوية البيولوجية.ويشكل ذلك الاختزال حلقة ارتباط بين تلك المواد والمرافقات البيريدينية السابقة الذكر. وعلى سبيل المثال فإن اختزال الجلوتاثيون المؤكسد يتم بواسطة الانزيم المختزلللجلوتاثيون الذي يشترك معه أحد المرافقات البيريدينية.

وفي الواقع فإن عملية الاختزال تلك تتم على مرحلتين: في الأولى يقوم المرافق البيريديني باختزال المرافق الفلافيني (FAD) ويحوله إلى الصورة المختزلة، ثم يقوم هذا بدورهاختزال الجلوتاثيون المؤكسد والمعادلة الأولى هنا تمثل الطريقة الأخرى لعمل المرافقات البيريدينية 

3- الرايبوفلافين والمرافقات الفلافينية Riboflavin and Flavine Coenzymes

يتألف الرايبوفلافين – وهو فيتامين B2 – من السكر الكحولي ريبيتول Ribitol – D (المشتق من الرايبوز) متحداً مع حلقة ايسواللوكسازين Isoalloxazine مستبدلة.

عرف هذا الفيتامين كعامل نمو للفئران وذلك أثناء الدراسات المختلفة التي أجريت لمعرفة المواد التي يمكن اعتبارها عوامل نمو لتلك الحيوانات. ويحصل على الفيتامينتجارياً من بيئات بعض أنواع الكائنات الحية الدقيقة التي تنتجه بنسبة عالية، ومن أهم الخصائص الكيميائية للرايبوفلافين هو تحوله من اللون الأصفر إلى عديم اللون لدىاختزاله، ثم عودة اللون الأصفر إليه إذا ما عرض للهواء ثانية (أكسدة).

وقد أمكن معرفة التركيب البنائي لكل من الصورتين المؤكسدة والمختزلة، وفي كل منهما يمثل الحرف R سكر الريبيتول: كما يظهر من هاتين الصيغتين، فإن عملية الاختزالتتم بإضافة ذرتي هيدروجين ( 2 بروتون + 2 الكترون) إلى "منطقة العمل" في مرافق الانزيم وهي ذرتي النتروجين في الحلقتين المتجاورتين.

يوجد هذا الفيتامين في الطبيعة كأحد مكونات المرافقات الانزيمية المعروفة بالمرافقات الغلافينية، والتي هي عبارة عن مركبين:

الأول: يسمى فلافين وحدي النيوكليوتايد Flavine mononucleotide الذي يرمز له بالأحرف FMN اختصاراً. فلافين وحيد النيوكليوتايد (رايبوفلافين احادي الفوسفات) FMN

والثاني: يسمى فلافين ادينين ثنائي النيوكليوتايد Flavine Adenine Dinucleotide الذي يرمز له بالأحرف FAD اختصاراً.

وتجدر ملاحظة أن الأسماء المعطاة للمرافقين الانزيميين السابقين ليست دقيقة من لناحية الكيميائية لأن اسم (نيوكليوتايد) لا بد أن يشتمل – حسب التعريف – على سكرلارايبوز وليس المشتق الكحولي منه أي ريبيتول.

الوظيفة الحيويةعرف المركب FAD لأول مرة كمركب للانزيم الذي يؤكسد الأحماض الامينية من النوع (D-Amino –Acid Oxidase) D. وينتمي هذا الانزيم إلىمجموعة من البروتينات تسمى البروتينات الفلافينية Flavoproteins التي تلامس تفاعلات التأكسد والاختزال الحيوية. ومن الصعف تحديد انواع التفاعلات التي تشترك فيها تلكالبروتينات (الانزيمات) بشكل عام.

والجدول التالي يبين أهم التفاعلات التي تشترك فيها تلك الانزيمات.

ومن المهم أن تعرف أنه يعكس الانزيمات النازعة للهيدروجين والتي تحتاج إلى مرافقات بيريدينية (NADP+, NAD+) فإن المجموعة اللابروتينية FMN و FAD ترتبط بجزيءالانزيم البروتيني ارتباطاً وثيقاً بحيث أنها – أي تلك المرافقات – تبقى مرتبطة مع الانزيم إلا بالمعاملة بحمض على البارد أو ربما مع الغليان، وهذه العملية تحطم الطبيعةالبروتينية للانزيم، وبسبب ذلك فإن فصل مرافق الانزيم بهذه الطريقة عملية غير عكسية. أما المعاملة بحمض على البارد فإنها عملية عكسية، يعود بعدها نشاط الانزيم بإضافةالمرافق إليه.

 

مادة التفاعل

 

(معطي الالكترونات)

ناتج التفاعل

المستقبل الالكتروني

الانزيم

مرافق الانزيم

أحماض أمينية - D

أحماض ألفا كيتونية

NH3+

O2

D-Amino Acid Oxidase

FAD

NADH

NAD+

سيتوكروم

NAD+ - Cytochrome (C) Reductase

FAD

الدهيدات

أحماض كربوكسيلية

O2

Aldehyde Oxydase

FAD

حمض سكسينيك

حمض فيوماريك

صبغات مؤكسدة

Succinic Dehydrogenase

FAD

NADPH

NADP

NO3

Nitrate Reduclase

FAD

حمض جليكوليك

حمض جليوكسيليك

O2

Glycolic Acid Oxidase

FMN

NADPH

NADP

NO2-

Nitrite Reductase

FAD

 

جدول يبين أهم التفاعلات التي تلامسها انزيمات تحتاج إلى المرافقات الفلافينية

ومن المؤكد أن الانزيمات الفلافينية ومرافقاتها تعمل كمستقبل لذرات الهيدروجين من المرافقات البيريدينية المختزلة NADH، NADPH، كما سبق ذكره، وثمة تفاعل أكسدة هيدروجين من ذرتي كربون متجاورتين (وبذلك تتكون رابطة زوجية)، ويبدو أنه يحتاج إلى انزيمات ومرافقات انزيمات فلافينية. هذا التفاعل يلامسه الانزيم النازعللهيدروجين من حمض السكسينيك، الذي يتأكسد إلى حمض الفيوماريك.

وقد عرفنا فيما سبق منطقة العمل في المرافقات الفلافينية FAD، FMN، أي المكان الذي تحدث فيه إضافة ذرتي الهيدروجين. وقد أثبتت الأدلة المختلفة أن اختزال تلكالمرافقات يتم في خطوتين منفصلتين، في كل خطوة تحدث إضافة ذرة هيدروجين واحدة على إحدى ذرتي النتروجين في الحلقتين المتجاورتين في الايسواللوكسازين الداخلفي تركيب الرايبوفلافين.

4- فيتامين B1 ( ثايامين) Thiamin

لقد أمكن عزل هذا الفيتامين على الصورة الحرة، يوجد الفيتامين في الطبيعة بالصورة الحرة بتركيزات عالية نسبياً في محاصيل الحبوب (مثل القمح والرز..)، أما في الأنسجةالحيوانية وفي الخميرة فإنه يوجد بشكل رئيسي بصورة مرافق الانزيم ثايامين بيروفوسفات الذي اكتشف تركيبه البنائي الباحث Lohman عام 1937. وينتشر المرض الناتج عننقص هذا الفيتامين (والذي يسمى beri – beri) بصورة خاصة في الشرق الأقصى بسبب العادة المتبعة هناك والخاصة بإزالة الطبقة الخارجية لبذور الأرز وهي الغنيةبالفيتامين.

الوظيفة الحيويةيشترك الثيامين بيروفوسفات كمرافق للانزيمات التالية:

1- الأنزيمات النازعة لمجموعة الكربوكسيل من الأحماض الالفا – كيتونية.

α – Keto Acid Decarboxylase

2- الأنزيمات المؤكسدة للأحماض الفا – كيتونية α - Keto Acid Oxidase.

3- الأنزيمات الناقلة لمجموعة الكربونيل Transketolase.

4- الأنزيمات Phosphoketolase.

وفي جميع هذه التفاعلات نجد أن "منطقة عمل" مرافق الانزيم هي ذرة الكربون رقم 2 في حلقة الثيازول Thiazole Ring، لأن ذرة الهيدروجين في هذا الموضع تنفصل بسهولةعلى صورة بروتون مخلفة مركزاً للشحنة السالبة على ذرة الكربون وبذلك يتكون ما يسمى كربانيون Carbanion، وهو الذي يشترك في نزع مجموعة الكربوكسيل منالأحماض ألفا – كيتونية. وهذا الأيون الكربوني السالب – كما ذكرنا – هو الذي يشترك في نزع مجموعة الكربوكسيل من الأحماض الفلكيتونية. ويبين التفاعل ميكانيكية قيامالمرافق الانزيمي توظيفته الحيوية، وهي نزع مجموعة الكربوكسيل من حمض البيروفيك (على صورة CO2) متحولاً بذلك إلى اسيتالدهيد.

 

5- فيتامين B6

 

ينتمي إلى مجموعة الفيتامين B6 ثلاثة مركبات وهي بيريدوكسال وبيريدوكسين، وبيريدوكسامين. توجد الصور الثلاث لفيتامين B6 موزعة بكثرة في الطبيعة في مصادرنباتبة وحيوانية على حد سواء. وتعتبر محاصيل الحبوب من المصادر الغنية بهذا الفيتامين. ويوجد البيريدوكسال والبيريدوكسابين في الطبيعة على صورة مشتقات فوسفاتية،وهي صورة مرافق الانزيم من ذلك الفيتامين، وهما فوسفات البيريدوكسال وفوسفات البيريدوكسامين. وتعتبر مختلف الصور التي تمثل فيتامين B6 عوامل نمو للعديد منأنواع البكتيريا.

الوظيفة الحيوية: يشترك فوسفات البيريدوكسال كمرافق انزيم في العديد من التفاعلات الحيوية الخاصة بتمثيل الاحماض الامينية، مثل نقل مجموعة الامينو Transaminationونزع مجموعة الكربوكسيل Decarboxylation وكذلك تكوين المخاليط الراسيمية (من النوعين L,D) Racemization.

وفيما يلي مثال على كل نوع من هذه التفاعلات:

أ- نقل مجموعة الامينو من حمض اميني إلى حمض الفلكيتوني وبذلك يتكون حمض اميني جديد.

ب- نزع مجموعة الكربوكسيل

ج- تكوين المخلوط الراسيمي

وتعتبر ميكانيكية قيام فوسفات البيريدوكسال بعمله كمرافق للانزيمات التي تلامس التفاعلات السابقة من العمليات المعقدة، ومع ذلك فقد تمكن العالم SNELL ومساعدوه فيجامعة كاليفورنيا من معرفة دور هذا المرافق الانزيمي في كل من التفاعلات السابقة مما ساعدهم على اقتراح مخطط يفسر ميكانيكية تلك التفاعلات، ولا يتسع المجال للدخولفي التفاصيل المعقدة لها. 

6- حمض لايبويك Lipoic Acid

يوجد هذا الفيتامين على صورتين، مؤكسدة ومختزلة. اكتشف حمض اللايبويك كعامل نمو (فيتامين) لبعض الكائنات الدقيقة. ويعتبر الكبد والخميرة من المصادر الغنية بهذاالفيتامين. وان تواجده بالصورتين المؤكسدة والمختزلة ناتج عن إمكانية اختزال رابطة الكبريتيد الثنائية – كما هي الحال في حمض السيستين. وعندما يكون مرتبطاً إلىالبروتين، فمن السهولة بمكان تحليله – وبالتالي تحريره من سطح الانزيم – في وسط حامضي أو قلوي أو بالتحليل الانزيمي بواسطة الانزيمات المحللة لبروتينات. وقد تبين أنحمض اللايبويك يوجد مرتبطاً مع حمض لايسين بروابط تشاركية عندما يتواجد في معقدات روتينية ويجري تحليلها بعناية فائقة. يعتبر حمض لايبويك عاملاً مرافقاً Cofactorللمعقدات المتعددة الأنزيمات النازعة للهيدروجين من حمض البيروفيك (Pyruvic dehydrogenase) ومن حمض الفلكيتوجلوتاريك (α- Ketoglutaric dehydrogenase). وفي مثلهذه المعقدات فإن الانزيمات المحتوية على جذر اللايبويل تلامس عملية توليد ونقل مجموعات الأسيل (جذور الأحماض العضوية)، وأثناء تلك العملية يجري اختزالها ثمإعادة أكسدتها (بواسطة العامل المرافق الذي يتحول إلى الصورة المختزلة ثم إلى الصورة المؤكسدة ثانية).

وهناك بعض الفيتامينات الأخرى التي تقوم بدور مرافقات انزيمية (مثل البيوتين Biotein وحمض الفوليك Folic acid وفيتامين B1 2 وحمض Pantothenic) ولكن المجال لا يتسعلدراستها.

القسم الثانيالفيتامينات التي لا تقوم بدور مرافقات أنزيماتسيقتصر البحث على دراسة مختصرة تشمل اسم الفيتامين وتركيبه البنائي ووظيفته الحيوية (إذا كانت معروفة)وتصنف الفيتامينات التي ستدرس في هذا القسم تحت الاسم "الفيتامينات التي تذوب في الدهون "Lipid – Soluble Vitamins" حيث أن الفيتامينات التي سبقت دراستها تصنفتحت اسم "الفيتامينات التي تذوب في الماء Water – Soluble Vitamins".

وفيما يلي أهم الفيتامينات التي تذوب في الدهون أي التي لا تقوم بدور مرافقات للانزيمات:

 

7- فيتامين K:

 

هناك سلسلة أخرى من المركبات المشابهة تسمى سلسلة فيتامين K2 تختلف عن بعضها في عدد مجموعات ايسوبنتيل: ولذلك يكتب الحرف n للدلالة على عددها المتغير.

ويوجد فيتامين K1 في النباتات الخضراء بينما يتواجد أفراد سلسلة فيتامين K2 في البكتريا.

الوظيفة الحيويةلم يعرف لهذا الفيتامين دور واضح في أي نظام انزيمي ولكن بالمقابل يبدو أن الفيتامين يلعب دوراً أساسياً تخثر الدم Blood Coagulation وهي عمليةمعقدة وحساسة جداً.

والخثرة الدموية Blood Clot (التي توقف نزيف الدم عند الإصابة بجرح) هي عبارة عن بروتين عديم الذوبان يسمى Fibrin الذي ينتج من مولده Fibrinogen وهو بروتين ذائبفي بلازما الدم الطبيعي. وهذا التحول (من فيبرينوجن إلى فيبرين) يحتاج إلى انزيم يسمى ثرومبين Thrombin، وهو انزيم محلل للبروتينات يقوم بنزع ببتيدات معينة من جزيءالفيبرينوجن الذي يستطيع بعدها أن يتحد مع نفسه (يتبلمر Polymerize) مكوناً البروتين غير الذائب الذي هو عبارة عن الخثرة الدموية.

على أن ذلك الانزيم ثرومبين لا يوجد في بلازما الدم بصورته الحرة، بل أنه ينتج من مولده Prothrombin في وجود أيونات الكالسيوم وبروتين آخر يسمى ثرومبوبلاستين.

وقد ثبت أنه عندما ينقص مستوى فيتامين K في الوجبة الغذائية، فإن مستوى مولد الثرومبين ينقص أيضاً. مما دعا الى الاستنتاج بأن الدور الذي يلعبه فيتامين K في تخثر الدمهو في انتاج البروثرومبين حيوياً إلى بلازما الدم. أما دور هذا الفيتامين في النشاطات الحيوية الأخرى فلم يتضح بعد.

 

8- فيتامين D:

 

ينتج هذا الفيتامين من أحد الستيرويدات النباتية وهو ارغوستيرول Ergosterol وذلك بتعريض هذا الأخير إلى اشعاعات من الضوء فوق البنفسجي. أما في الأنسجة الاحيوانيةفينتج فيتامين D من أحد مشتقات الكولستيرول التي يوجد فهيا بصورة طبيعية وهو Dehydrocholsterol – 7 بنفس الطريقة السابقة، وينتج منه فيتامين D3 الذي يوجد في زيتالسمك أيضاً. وجميع هذه الفيتامينات (D) ضرورية لنمو عظام الأطفال وأسنانهم بصورة طبيعية، وفي حالة نقص هذا الفيتامين يصاب الأطفال بالمرض المسمى كساحRickets، وفيه يحدث اضطراب في تمثيل الكلسيوم والفوسفات الى حد يحدث عند تغيرات في بناء العظام والأسنان. أما الطريقة التي تستطيع بها الكميات الكافية من فيتامين Dمعالجة أعراض النقص السابقة فإنها غير معروفة، علماً بأن ذلك الفيتامين يزيد من امتصاص الكالسيوم من الامعاء.

9- فيتامين A1:

والمادة الأم لهذا الفيتامين هي أحد الكاروتينويدات (Croteniods) وتسمي الفا – كاروتين وهي منتشرة بكثرة في النباتات الدنيا والراقية. أما الكاروتينويدات – وهي أكثر اشباعاًوتحتوي اوكسيجين – فتوجد في الترسبات الدهنية والحليب ونسيج العين. ويعتقد أن المواد الأساسية التي ينتج منها فيتامين A تتحلل في الأمعاء الدقيقة بصورة تأكسدية لينتجمنها ذلك الفيتامين.

ويشترك فيتامين A في عملية الرؤية Vision بالعينين وهي عملية معقدة نوضحها كما يلي:

توجد في الشبكية صبغة تسمى رودوبسين تتألف من معقد بروتيني – كاروتينويدي. والجزء الكاروتينويدي هو عبارة عن المركب 11 - Cis – Retinene Δ الذي يحوي خمسروابط زوجية كلها من النوع trans ما عدا تلك الموجودة بين الذرتين 11 و 12 فإنها من النوع Cis. عندما تتأثر الشبكية بالضوء تتحول هذه الرابطة (Cis) الى النوع trans فيتكونRetinene جميع روابطه غير المشبعة من النوع trans، ويختزل هذا المركب الأخير بواسطة NADH والانزيم Alcohol dehydrogenase في النسيج الشبكي إلى فيتامين A1(روابطه كلها trans). ثم تحدث عملية تماكب أخرى يتحول بها فيتامين (trans) A1 إلى فيتامين A 1 يحوي رابطة زوجية من النوع Cis (وهي بين الذرتين 11 و 12). ويمكن لهذهالصورة من فيتامين A 1 أن تتحول – بالأكسدة بواسطة NAD + - إلى الجزء الكاروتينويدي 11 - Cis – Retinene Δ الذي يدخل في تركيب الرودوبسين. أن هذه الصبغة تعودفتتولد –في الظلام– من اتحاد 11 - Cis – Retinene Δ - الذي ينتج من فيتامين ( 11 Cis Δ) مع الجزء البروتيني والذي يسمى Opsin.

فالرؤية اذن عبارة عن تهيد العصب البصري كنتيجة تأثير الضوء على صبغة الرودوبسين التي لا بد من اعادة توليدها كلما تحللت (إلى الجزء البروتيني Opsin والجزءالكاروتينويدي ). ويبدو بوضوح دور فيتامين A في عملية اعادة توليد الصبغة الشبكية Rhodopsin. ويجب التأكيد على أن نقص فيتامين A في الجرذان قد نتد عنه انخفاض فيوزنها بالإضافة إلى اضطرابات في هيكلها العظمي ونشاطاتها التناسلية، مما يدل على أن هذا الفيتامين يقوم بوظائف حيوية أخرى بالإضافة إلى عملية الرؤية. وتشير الدلائلالحديثة إلى أن له علاقة بالاصطناع الحيوي للسكريدات العديدة المخاطية.

10- حمض الاسكوربيك (فيتامين C) Ascorbic Acid

تستطيع النباتات والحيوانات (ما عدا بعض أنواع الخنازير والانسان) صنع حمض الاسكوربيك من الجلوكوز - D. وتلك الكائنات الحية التي لا تستطيع صنع هذا الفيتامين لايوجد فيها الانزيم L – Gulonoxidase الذي يقوم بتحويل L – Gulonolactone إلى 3 – Keto – L – Gulonolactene (أي يؤكسد الذرة الثالثة في اللاكتون إلى مجموعة كيتون)

الوظيفة الحيوية: لقد تبين أن غياب حمض الاسكوربيك من الوجبة الغذائية ينتج عنه مرض يطلق عليه الاسم Scurvy الذي يتميز بتغيرات مرضية في اللثة والأسنان. وقد عرفالاقدمون هذا هذا المرض وخاصة بين البحارة الذين يغيبون أثناء سفرهم مدداً طويلة لا يتناولون أثناءها الفواكه والخضار الطازجة التي من شأنها توفير الكميات اللازمة منفيتامين C لتجنب ذلك المرض.

وثمة ظاهرة أساسية تميز ذلك المرض وهي تغير في الأنسجة الرابطة. ففي حالات نقص فيتامين C تتغير طبيعة السكريدات العديدة المخاطية في مواد الخلية وتحدثتبدلات واضحة جداً في طبيعة الألياف المتشكلة في البروتين Collagen الذي يؤلف الأنسجة الرابطة. فقد تبين أن وجود فيتامين C أساسي لتشكل الكولاجن الطبيعي في حيواناتالتجربة التي درست عليها أعراض نقص حمض الاسكوربيك. وعلى المستوى الانزيمي، فإن هناك ما يشير إلى أن لحمض الاسكوربيك علاقة في تحويل الحمض الأمينيبرولين إلى المشتق الهيدروكسي برولين، وهو الذي يتواجد في الكولاجن بنسبة عالية بالمقارنة مع باقي الأحماض الأمينية. ومما لا شك فيه أن الدور الحيوي الذي يقوم بهحمض الاسكوربيك مرتبط بكونه عاملاً مختزلاً جيداً. فالصورة المؤكسدة منه – والتي تسمى Dehydroascorbic Acid – يمكنها أن تختزل ثانية بواسطة العديد من العواملالمختزل بما فيها الجلوثاثيون. والصورتان المؤكسدة والمختزلة من حمض الاسكوربيك تشكلان نظام أكسدة واختزال عكسي جيد. وفي حالة تكون الكولاجن فإن حمضالاسكوربيك يستطيع أن يقوم بدور العامل المختزل الخارجي الذي يلزم لتحويل البرولين إلى هيدروكسي برولين.

علما أن حمض الاسكوربيك يستطيع القيام بوظائف حيوية أخرى، منها إضافة مجموعات هيدروكسيل إلى بعض المواد مثل المركبات العطرية والأحماض الدهنية. ومنالممكن جداً أن تكون الوظيفة الحيوية لحمض الاسكوربيك مرتبطة باشتراكه في تفاعلات إضافة مجموعات هيدروكسيل في الخلية الحية.

 

 

 

 

* لتعرف اكثر عن الموضوع تحدث مع طبيب الان .

شارك المقال مع اصدقائك ‎
مشاركة عبر ‎:


صيدلاني
1 2 4