الانزيمات القلوية

تعد من  أكثر الإنزيمات التي تجد لها تطبيقات صناعية وتعرف بانها الانزيمات التي تعمل بأرقام هيدروجينية مرتفعة مثل 11.5 منها البروتيز السيريني، وأغلب الانزيمات يمكن ان تعمل بدرجات حرارية مرتفعة فمثلا البروتيز السيريني يمكن ان تبقى 75% من فعاليته عند رقم هيدروجيني 13 وبدرجة حرارة 60م◦ . ويمكن لإنزيمات اخرى ان تتحمل حرارة 80 م◦ وبرقم هيدروجيني 12 – 13 ، والبعض منها تعمل بوجود 10% من (SDS) Sodium dodecyl sulphate او بوجود 8 مول من اليوريا، وهذه الانزيمات تنتج عادة من الاحياء المحبة للقلوية Alkaliphiles ، لذا سيتم التطرق الى بعض مواصفات هذه المجموعة من الاحياء.

أولا:  الاحياء المحبة للقلوية

الاحياء التي تنمو بشكل أمثل او بشكل جيد جدا عند رقم هيدروجيني اعلى من 9 وعادة يكون بين 10 – 12 ، ولا تستطيع النمو او النمو بشكل بطيء جدا عند الارقام الهيدروجينية المتعادلة (6.5 – 7). واستعملت الاحياء منذ القدم لإنتاج البروتيزات القلوية او القاعدية وكذلك الاميليزات القاعدية والسليلزات القاعدية. وتقسم الاحياء الى مجموعتين رئيسة :

• الاحياء المحبة للقلوية Alkaliphiles .
• احياء المحبة للقلوية والملوحة Haloalkaliphiles.

ومثلما ذكر ان الاحياء المحبة للقلوية تحتاج الى رقم هيدروجيني أعلى من 9 ، اما المجموعة الثانية فهي تحتاج أيضاً الى رقم هيدروجيني أعلى من 9 اضافة الى حاجتها الى تراكيز عالية من كلوريد الصوديوم تصل الى 33% وهي توجد في البحيرات القلوية Soda lakes ، وتضم الاحياء المحبة للقلوية مجاميع فسلجية مختلفة منها :

احياء محبة للقلوية هوائية :  وتوجد أنواع منها تعيش مع العدلات Neutrophiles او توجد في بيئات متطرفة القلوية. تعزل عادة على أوساط غذائية مرتفعة الرقم هيدروجيني حوالي 10، ويتم رفع الأرقام الهيدروجينية باستعمال كاربونات الصوديوم نظراً لحاجتها لأيونات الصوديوم. ويصل تعدادها في الترب المتعادلة الى ⁵ 10 – ² 10 / غم تربة، اي تصل تعدادها الى 1 : 100 – 1 : 1000 من تعداد العدلات. وتنتشر هذه الاحياء أيضاً في البحار اذ عزلت من عمق 11000 متر وتشمل أنواعا من الاجناس Streptomyces Bacillus , Micrococcus , Pseudomonas والبعض يعود الى مجموعة الاركيا واخرى تعود الى حقيقيات النواة مثل الخمائر والفطريات التي عزلت من بيئات مختلفة.

أحياء محبة للقلوية لا هوائية : وأغلب أفراد هذه المجموعة يعود الى جنس Clostridium مثل Cl. Thermohydrosulfuricum و Cl. Paradoxum وهي من الاحياء المحبة للحرارة وتعيش برقم هيدروجيني 7.6 – 9.8 وتشمل أيضاً الجنس Anaerobranca horikoshii الذي يكون الرقم هيدروجيني الامثل لها 8.5 وحرارة 60 م◦.

ومن الاركيا Thermococcus alcaliphilus وهي اركيا محبة لحرارة متطرفة وتنمو على الكبريتدات المتعددة برقم هيدروجيني 10.5 وحرارة تتراوح بين 56 – 90م وعزلت من مناطق البراكين وتقوم باستعمال الكبريتدات المتعددة وعنصر الكبريت وتختزلهم الى كبريتيد الهيدروجين H₂S

ثانياً المحبة للقلوية والملوحة

توجد هذه المجموعة من الاحياء في الصحاري القلوية والبحيرات المتطرفة مثل البحيرة Magadi في كينيا وبحيرة وادي النطرون في مصر والتي تعد من أكثر البيئات ثباتا على الأرض ويتراوح الرقم الهيدروجيني فيها 10.5 – 12 اعتمادا على الموقع. وتعزل من هذه البيئات :

• الاركيا : تمتاز بوجود فجوة خلوية في الخلايا التي هي في طور الاستقرار. والاركيا التي عزلت منها Natronobacterium vacuolata التي تنتج مستعمرات وردية اللون ومحتواها من GC حوالي 62.7% ، واخرى Na. magadii التي عزلت من بحيرة كينيا وتمتاز المجموعة باحتوائها على مشتق لسكر التريهالوز 2-sulfotrehalose كأحد التنافذيات المهمة  والذي يزداد تركيزه بازدياد تركيز الملح، وقد أعيد تصنيف وتسمية هذه الاحياء لأنها تعود الى مجموعة الاركيا. وعزلت اركيا اخرى اطلق عليها Natronorubrum التي تحتاج الى 12% من كلوريد الصوديوم وهي خلايا سالبة لصبغة كرام متغيرة الاشكال، غير متحركة وهوائية مجبرة وتعيش برقم هيدروجيني 8 – 11 وعزلت أيضاً Tindallia magadii من بحيرة كينيا.
• مولدات الميثان : وتحوي المجموعة المحبة للقلوية والملوحة بعض أفراد مجموعة المولدة للميثان تحتاج الى كلوريد الصوديوم بتراكيز تتراوح بين 0.5 – 2.5 مول ورقم هيدروجيني متعادل وبعضها يحتاج الى رقم هيدروجيني 10. وقد عزلت الاركيا المولدة للميثان المجبرة للعيش في ظروف قلوية وهي Methanosalsus zhilinaeae ويسمى الجنس بعض الأحيان Methanohalophilus وهذه لا تحتاج الى الكلوريد وإنما تحتاج الى ايون الصوديوم والكربونات الهيدروجينية (HCO3^-) وتنمو في رقم هيدروجيني 8 – 10.
• مجموعة البكتريا المزرقة : وتوجد بأعداد كبيرة في البحيرات او البيئات المذكورة، ولكن لم تسجل لها استعمالات صناعية لحد الآن. ومنها جنس Synechocystis وتستعمل المجموعة نظام النقل المتعاكس لنقل ايونات الصوديوم Na⁺ / H⁺ Antiport .
• الاحياء الاخرى : تحوي البيئات القلوية المتطرفة على مجاميع من الاحياء الاخرى منها :

1. البكتريا المؤكسدة للكبريت مثل Desulfonatronovibrio hydrogenovorans.
2. بكتريا مختزلة للكبريتات والتي تعتمد على الصوديوم ولا تنمو بأرقام هيدروجينية متعادلة وإنما تنمو برقم هيدروجيني امثل 9.5 0- 9.7 والحد الأعلى لها 10 وتحتاج تركيز كلوريد الصوديوم 3%.

ثالثاً الحلزونيات Alkaliphilic spirochetes وتحوي المجموعة على عدد من الاجناس عزلت من بحيرات كينيا ومناطق قلوية اخرى.

المصادر

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