הצגת המקור של הדף "קישור קואופרטיבי"

'''קִישּׁוּר קוֹאוֹפֶּרָטִיבִי''' או '''קוֹאוֹפֶּרָטִיבִיוּת''' הוא מושג ב[[ביוכימיה]] המייצג,  לרוב, את היכולת של [[חלבון|חלבונים]] לשנות את ה[[אפיניות (כימיה)|זיקה]] שלהם ל[[ליגנד]] (לרוב ה[[סובסטראט]]) עקב קישור מוקדם של ליגנד. כלומר [[אפיניות]] הקישור של הליגנד השני לחלבון תהיה שונה מהאפיניות שבה נקשר הליגנד הראשון לאותו חלבון.

המונח מייצג גם קשת רחבה של שינויים בקינטיקה של תהליכים. לדוגמה:
*תהליך יצירת [[ממברנה ביולוגית|ממברנות ביולוגיות]] נחשב תהליך קואופרטיבי, מכיוון שקצב יצירת הממברנה גדל לאחר שהממברנה החלה להיווצר (לעומת בהיעדר כל מבנה ראשוני)
*על פי התאוריה המקובלת, גם תהליך [[קיפול חלבון|קיפול חלבונים]] הוא קואופרטיבי, ויצירת '''גרעין הקיפול''' מקלה על המשך קיפול החלבון. 

==הגדרה==
קואופרטיביות מתקיימת כאשר ה[[אפיניות]] לקשירה של מולקולה ל[[ליגנד]] שלה, משתנה כתלות בקישור של הליגנד אליה. קואופרטיביות היא מקרה פרטי של [[אלוסטריה]]. מולקולה המתנהגת באופן קואופרטיבי חייבת להיות בעלת לפחות 2 [[אתר קישור|אתרי קישור]] לליגנד.

אם קישור לליגנד באתר אחד מגדיל את האפיניות לקשירת מולקולות ליגנד נוספות באתר שני מדובר ב'''קואופרטיביות חיובית''' (אפקטור אלוסטרי הומוטרופי חיובי). והפוך, אם קישור לליגנד באתר אחד מקטין את האפיניות לקשירת מולקולות ליגנד נוספות באתר השני מדובר ב'''קואופרטיביות שלילית''' (אפקטור אלוסטרי הומוטרופי שלילי).
כאשר קשירת הליגנד אינה משנה את האפיניות לקשירת ליגנד נוסף, מקובל לומר שאין קואופרטיביות.

==דוגמה להתנהגות קואופרטיבית: המוגלובין==
[[קובץ:Hb saturation curveHE.png|שמאל|ממוזער|250px|מידת רווית חמצן בחלבון [[המוגלובין]] כתלות בלחץ הגזי החלקי של חמצן]]
ה[[חלבון]] [[המוגלובין]], שתפקידו נשיאת מולקולות [[חמצן]] בדם, הוא טטרמר; כלומר הוא [[אוליגומר]] בעל 4 אתרי קישור לחמצן (אחד בכל [[תת-יחידה]]). כאשר מולקולת חמצן נקשרת בתת-יחידה אחת, עולה האפיניות לקשירת מולקולות חמצן נוספות בתת-היחידות האחרות (תהליך זה מתרחש בריאות). גם ההפך נכון: ניתוק מולקולת חמצן מיחידה אחת יעודד את ניתוק שאר מולקולות החמצן הקשורות (תהליך המתרחש ברקמות היעד, כגון ב[[שריר]]ים). במקרה זה, תופעת הקואופרטיביות מגדילה את יכולת ההמוגלובין לקשור חמצן בריאה ולשחררו בשריר (כושר נשיאת החמצן של המוגלובין גדולה פי 1.7 יותר חמצן מאשר חלבון תאורטי עם 4 אתרי קישור בלתי תלויים).

==משוואת היל==
'''מקדם היל''' מתאר באופן כמותי את הקואופרטיביות של חלבון, והוא מופיע ב[[משוואת היל]]:
: <math> \theta = {[L]^n \over K_d + [L]^n} = {[L]^n \over (K_A)^n + [L]^n} </math>

כאשר:
* θ הוא החלק היחסי של אתרי הקישור הקשורים לליגנד, כלומר: מספר אתרי הקישור הקשורים חלקי מספר אתרי הקישור הכולל;
* [L] הוא ריכוז ה[[ליגנד]];
* K<sub>d</sub> הוא קבוע ה[[דיסוציאציה (כימיה)|דיסוציאציה]] (קבוע שיווי משקל עבור ריאקציית ניתוק הקשר בין הליגנד לחלבון);
* K<sub>A</sub> הוא את ריכוז הליגנד שבו חצי מכמות [[אתר קישור|אתרי הקישור]] בחלבון מאוכלסת על ידי ליגנד (50% קשירה);
* n הוא מקדם היל.

ליניאריזציה של משוואת היל מביאה לביטוי:
: <math> \log\left( {\theta\over 1-\theta} \right) = n\log{[L]} - n\log{K_A}</math>

ושרטוט של ביטוי זה נקרא עקום היל, כך שהשיפוע של העקום הוא מקדם היל, n.

ככל שמקדם היל גדול יותר כך גדולה יותר מידת הקואופרטיביות. מקדם היל התאורטי המקסימלי הוא כמספר אתרי הקשירה.
* אם n=1, אין קואופרטיביות. 
* אם n>1, ישנה קואופרטיביות חיובית (קישור ליגנד מגדיל את האפיניות לקישור ליגנד נוסף).
* אם n<1, ישנה קואופרטיביות שלילית (קישור ליגנד מקטין את האפיניות לקישור ליגנד נוסף).

==מודלים מתמטיים להסבר מנגנוני-מבני של תופעת הקואופרטיביות==

שני מודלים המנסים לתאר את התופעה ושניהם מתאימים לתיאור בהמוגלובין.
==מודל MWC==
[[מודל MWC]] או המודל המתואם (The two-state, concerted model) פותח על ידי [[ז'אק מונו]], [[ג'פרי ווימן]] ו[[ז'אן-פיאר שנז'ו]] בשנת 1965. בבסיס מודל זה עומדת הנחת היסוד שכל תת-היחידות בחלבון משנות את הקונפורמציה שלהן, ולכן גם את האפיניות, יחדיו. כלומר, שינוי מתואם בכל תת-היחידות. כל תת-היחידות ימצאו במצב T (מתוח, עם האפיניות הנמוכה) או במצב R (רגוע, עם האפיניות הגבוהה). קישור הליגנד לתת-יחידה מטה את שיווי המשקל בין המצבים T ל-R, ולכן גורם לשינוי הנצפה בחלבונים קואופרטיביים.

==מודל KNF==
[[קובץ:KNF.gif|שמאל|ממוזער|250px|מודל KNF]]
[[מודל KNF]] המודל הרציף (The sequential mode) פותח על ידי [[דניאל קושלנד]] ועמיתיו [[ג'ורג' נמתי]] ו[[דייוויד פילמר]]{{הערה|[http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pro.162583/full Remembering Daniel E. Koshland Jr. (1920–2007)].}} בשנת 1965,{{הערה|D. E. KoshlandJr., G. Némethy, D. Filmer, ''Comparison of Experimental Binding Data and Theoretical Models in Proteins Containing Subunits'', Biochemistry, 1966, 5 (1), pp 365–385
DOI: 10.1021/bi00865a047.}} מתאר את הקואופרטיביות דרך שינויים בכל תת-יחידה בנפרד, לאחר קישור הליגנד לתת יחידה זו. קישור של ליגנד מתאים לתת יחידה אחת גורם לה לשינוי קונפורמציה, ומעלה את האפיניות לקישור לתת יחידה הבאה בלבד. מודל זה דורש קבוע שונה לכל שלב קשירה.

== ראו גם ==
* [[אלוסטריה]]
* [[אנזים]]
* [[המוגלובין]]
* [[אפיניות]]

== הערות שוליים ==
{{הערות שוליים|יישור=שמאל}}

[[קטגוריה:ביוכימיה]]
[[קטגוריה:קינטיקה אנזימטית]]