ציטוכרום

ציטוכרום (באנגלית: Cytochrome) הוא שם כולל לקבוצה של חלבונים המכילים קבוצת הם כקו-פקטור, לקבוצה זו תפקידים חשובים במטבוליזם בתאיהם של כל היצורים החיים.

פעילות מטבולית 
ציטוכרום מסוגל לעבור חמצון-חיזור (מסירה וקליטה של אלקטרונים) בעזרת אנזימים, ובכך משמש כנשא אלקטרונים בתהליך הזרחון החמצוני, השלב האחרון של הנשימה התאית. ציטוכרום משמש גם לחמצון וחיזור של חומרים שונים בכבד, בין השאר חומרים זרים המגיעים דרך המזון (אתנול, תרופות ורעלים, למשל), ובכך לניטרולם והפיכתם למזיקים פחות.

תכונות ביוכימיות 
האתר הפעיל בחלבוני הציטוכרום, אשר תמיד נמצאים כחלק אינטגרלי של ממברנה כלשהי (ביצורים איקריוטיים: ממברנת המיטוכונדריון), הוא אטום הברזל. הברזל מסוגל להימצא בשני מצבי חמצון שונים: +Fe2 (מחוזר) ו-+Fe3 (מחומצן). במצב הראשון, המחוזר, חסרים לברזל שני אלקטרונים, ולפיכך יש לו מטען חשמלי חיובי כפול, ובמצב השני, המחומצן, חסרים לו שלושה אלקטרונים והוא בעל מטען חשמלי חיובי משולש. הברזל המחומצן מסוגל לקלוט אלקטרון בודד כלומר לחמצן, ואילו הברזל המחוזר - למסור אלקטרון (לחזר); זוהי תמצית יכולתו של הציטוכרום לשמש כנשא אלקטרונים וכחומר מחזר או מחמצן.

אטום הברזל בציטוכרום נמצא במרכזה של קבוצת הם, קבוצת אטומים. בעלת מבנה גאומטרי, המכיל ארבע טבעות מחומשות שבכל אחת מהן אטום חנקן אחד היוצר קשר קואורדינטיבי עם יון הברזל. בנוסף יוצר יון הברזל 2 קשרים נוספים עם ליגנדים שמקורם בשרשרת החלבון: אטום גפרית שמקורו בחומצת האמינו מתיונין ואטום חנקן השייך להיסטידין. כך, בניגוד להמוגלובין יון הברזל שבציטוכרום קשור ל 6 ליגנדים במבנה של אוקטהדר ואינו יכול ליצור קישורים קואורדינטיבים אחרים אלא רק להשתתף בתגובות חמצון-חיזור.

סוגי הם 
קיימים כמה סוגי הם הנבדלים בשרשראות הצדדיות המתפרשות בצדי המבנה הטבעתי של הפורפירין. הסוגים השונים מסומנים באות לטינית קטנה ומוטה (הם a, הם b וכן הלאה). הציטוכרומים השונים נבדלים, בין השאר, בסוג קבוצת ההם שהם נושאים, ואף הם מסומנים בהתאם באות לטינית קטנה.

היסטוריה 
הציטוכרומים זוהו לראשונה על ידי הרופא האירי צ'ארלס אלכסנדר מאקמון  בשנת 1884, מאקמון זיהה כי הציטוכרומים משמשים כצִבְעַנֵי נְשִׁימָה מולקולות כדוגמת המוגלובין אשר מגבירות את יכולת הנשיאה המרבית של חמצן בדם. בשנות העשרים האנטומולוג היהודי דוד קיילין  גילה מחדש את אותם צבעני נשימה, וקרא להם ציטוכרומים או "צבענים תאיים" (cellular pigments). בשנת 2018 קיבלה פרנסיס ארנולד פרס נובל לכימיה על פיתוח שיטה לייצור יעיל ומהיר של אנזימים באמצעות ברירה אבולוציונית במבחנה. באמצעות השיטה במעבדתה של ארנולד פיתחו גרסה של ציטוכרום C, המזרז יצירת קשרי פחמן-סיליקון ביעילות של פי 15 מהזרז התעשייתי לאותה ריקציה.

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

חלבונים
חלבונים בעלי קבוצת הם