النحاس (Cu) Copper

يحوي الغلاف الخارجي للذرة (3d) على 8 الكترونات، احدهما يستعار من الغلاف الثانوي 4s . ويوجد العنصر بتكافؤين احادي (ايون النحاسوز Cu⁺) وثنائي التكافؤ (ايون النحاسيك Cu⁺⁺) ونظرا لاستعارة الالكترون المذكور فان النحاس له صفات الجذور ويمكن ان يتفاعل معها بسهولة.

يدخل الانظمة الحيوية بعدة طرق فهو يوجد في الانزيم Cu-Zn SOD وكذلك في انزيمات اكسدة السايتوكرومات Cytochrome oxidases في السلاسل التنفسية وبعض الانزيمات الاخرى ذات العلاقة، لذلك يكون العنصر مهما للأحياء الهوائية، ونظرا لصفاته وتصرفاته كجذر فانه يكون سام جدا، وتوجد أحياء كثيرة حساسة له. وسميته تكمن في انتاجه للجذور Hydroperoxide radicals وكذلك تداخله مع الأغشية الخلوية، وعليه فان تراكيزه داخل الخلايا يجب ان يكون مسيطر عليها بشكل صارم.

الاحياء المقاومة له تستعمل آليات مختلفة مثل E. coli تستعمل آلية الدفق الى الخارج وهي صفة بلازميدية وتعمل الآلية في مزارع الطور اللوغاريتمي. اما في طور الاستقرار فتميل الخلايا الى تكوين المعقدات التي توجد في الفسحة المحيطة. وتتم عمليات التنظيم لهذه المقاومة بشكل مشترك بين مواقع بلازميدية وكروموسوميه. ومقاومة النحاس قد تضفي بعض الصفات المظهرية، فخلايا E. coli المقاومة تبقى عديمة اللون اما Pseudomonas فعند نموها على وسط يحوي النحاس تصبح زرقاء وذلك لتجمع النحاس كمركبات معقدة في الفسحة المحيطة والأغشية الخارجية للخلايا، اذ يقوم البروتين CopA بالارتباط الى النحاس، وعند الحاجة تقوم البروتينات CopC , CopD بنقله الى الداخل.

وتتم عمليات تنظيم نقل النحاس والتخلص منه في Pseudomonas كما هو الحال مع E. coli  بواسطة نظام من مكونين وهي كاينيز الهستيدين الذي يعمل بدوره على انتساخ جينات Cop . اما في البكتريا الموجبة لصبغة كرام مثل Ent. hirae فيكون التنظيم بواسطة اوبرون خاص به Cop operon يحوي على جينين تركيبية التي تشفر لـ CopA . P-type ATPase المسئول عن قبط النحاس من الوسط المحيط و CopB يكون مسئولا عن دفقه الى الخارج وإزالة سميته عند تراكمه بتراكيز غير ملائمة. ويحوي الاوبرون على بروتين منظم وهو CopY ويعمل بمثابة كابح، وجين اخر CopZ يعمل كمنشط.

وأنظمة p-type ATPase الخاصة بنقل النحاس توجد في عدد من الاحياء مثل البكتريا المزرقة وأحياء حقيقية النواة. اما في خميرة الخبز فانها تعالج النحاس باختزال ايون النحاسيك الى ايون النحاسوز قبل نقله الى داخل الخلايا بواسطة انزيمات خاصة Fe/Cu – specific reductases وهي FRE 2p , FRE 1p . وأيون النحاسوز الناتج ينقل الى داخل الخلية بواسطة الناقل CTR 1p احد افراد مجموعة من البروتينات العاملة في هذه الحالة مثل CTR 3p , CTR 2p ، كما ان النحاس يمكن ان يراكم داخل الخلية بواسطة نواقل من عائلة CorA وهي ALR 2p ALR 1p و CRS 5p لخزن النحاس. وينقل النحاس الى المايتوكوندريا لتخليق Cytochrome oxidase بواسطة الناقل Cox 1p.

اما في البكتريا المرضية مثل Helicobacter pylori و Listeria monocytogenes فان p-type ATPase يقوم بتنظيم انسياب النحاس الى الخلايا، وتحوي الخلايا على جين مسئول عن قبط النحاس وآخر لضخه الى الخارج.

المصادر

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