الحديد (Fe) Iron

يعد اهم المعادن الثقيلة من الناحية الفسلجية في الانظمة الحية، وهو الوحيد الذي يعد من المعادن الثقيلة الذي تحتاجه الخلايا بكميات كبيرة Macro-bio elements وتكون كمياته كبيرة في مختلف البيئات بالرغم من كتلته الذرية العالية. الغلاف الخارجي له (3d) يحوي على 6 الكترونات لذلك يكون معقدات فريدة من نوعها. ايون الحديديك Fe³⁺ متوفرة في البيئة أكثر من ايون الحديدوز Fe²⁺ ولكن يكون مرتبطا بمركبات ومعقدات لذلك طورت الخلايا آليات لسحبه مثل انتاج الخلابات Siderophore . ايون الحديديك غير سام للبكتريا الهوائية نظراً لقلة جاهزيته للخلايا لأنه يكون أملاح غير ذائبة.

وتساعد Siderophore في نقل كل من ايون الحديدوز ولحديديك الى الخلايا، وبما ان الحديدوز يشابه ايون المغنيسيوم Mg⁺⁺ من حيث القطر والشحنة لذلك يمكن ان يراكم في الخلايا باستعمال انظمة النقل السريعة غير المتخصصة مثل CorA الخاص بالمغنيسيوم. ونظرا لأهمية العنصر طورت العديد من الاحياء انظمة لنقله بشكل فعال اضافة الى ما ذكر، فمثلا في E. coli (النموذج الدراسي) تنقل العنصر بناقلات ABC التي تكون ذات ألفة عالية لأيون الحديدوز ويشفر للأنظمة بالجينات feoABC . ويعد وجود ايون الحديدوز وانظمة نقله مهمة بالنسبة للخلايا التي تعيش تحت ظروف لا هوائية لأنها ربما تستعمل ايون الحديديك مستلما للإلكترونات لذلك يكون ايون الحديدوز هو الايون الرئيس في الخلايا تحت الظروف اللاهوائية.

وفي خميرة الخبز التي تعيش تحت ظروف هوائية ولا هوائية فإنها تستعمل انظمة معقدة لنقله. ويختزل ايون الحديديك فيها بواسطة الانزيمات (Fer 2p , Fer 1p) Ferric reductases  التي تكون فعالياتها مرتبطة بالأغشية الخلوية وتكون ضرورية لقبط الحديد فيها. والجينات المسئولة عن الانزيمات المذكورة تكون جينات مستحثه بواسطة قلة الحديد. وبعد الاختزال ينقل الحديدوز بواسطة الانزيم (Fer 3p) Copper –dependent ferrous oxidase و (Ftr 1p) permease والبروتينات المشابه. واضافة الى ذلك تحوي خميرة الخبز على نظام اخر لنقل الحديدوز Fet 4p وهو ذو ألفة واطئة للحديدوز.

وداخل خلايا الخمائر فان ايون الحديدوز ينقل الى المايتوكوندريا بواسطة انظمة نقل خاصة بها وهي من عائلة CDF المارة الذكر. ويكون نقل الحديد متعلقا بنقل الزنك، وهناك تشابه يكون عند استعمال انظمة النقل ذات الألفة الواطئة للحديدوز واقرانها بنظام ذات الألفة العالية الذي يشمل نظام النقل الذي يؤكسد الحديدوز الى الحديديك باشتراك النحاس.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .