विषय
जीवित प्रणालियों में एंजाइम महत्वपूर्ण प्रोटीन अणु होते हैं, जो एक बार संश्लेषित होते हैं, आमतौर पर कुछ अन्य प्रकार के अणु में परिवर्तित नहीं होते हैं, जैसा कि पाचन और श्वसन प्रक्रियाओं (जैसे, शर्करा, वसा, आणविक ऑक्सीजन) के लिए ईंधन के रूप में लिया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एंजाइम होते हैं उत्प्रेरक, जिसका अर्थ है कि वे स्वयं को बदले बिना रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकते हैं, एक सार्वजनिक बहस के मध्यस्थ की तरह थोड़ा जो आदर्श रूप से प्रतिभागियों और दर्शकों को किसी अनोखी जानकारी को जोड़ते हुए तर्क की शर्तों को निर्धारित करके निष्कर्ष की ओर ले जाता है।
2,000 से अधिक एंजाइमों की पहचान की गई है, और उनमें से प्रत्येक एक विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रिया के साथ शामिल है। एंजाइम इसलिए सब्सट्रेट-विशिष्ट हैं। जिस प्रकार की प्रतिक्रियाओं में वे भाग लेते हैं, उसके आधार पर उन्हें आधा दर्जन वर्गों में बांटा गया है।
एंजाइम मूल बातें
एंजाइमों की शर्तों के तहत शरीर में होने वाली प्रतिक्रियाओं की एक बड़ी संख्या की अनुमति देता है समस्थिति, या समग्र जैव रासायनिक संतुलन। उदाहरण के लिए, कई एंजाइम एक पीएच (अम्लता) स्तर पर सबसे अच्छा कार्य करते हैं जो शरीर के पीएच को सामान्य रूप से बनाए रखता है, जो कि 7 की सीमा में है (यानी, न तो क्षारीय और न ही अम्लीय)। अन्य एंजाइम अपने वातावरण की मांग के कारण कम पीएच (उच्च अम्लता) पर सबसे अच्छा काम करते हैं; उदाहरण के लिए, पेट के अंदर, जहां कुछ पाचन एंजाइम संचालित होते हैं, अत्यधिक अम्लीय होता है।
एंजाइम रक्त के थक्के से डीएनए संश्लेषण से पाचन तक की प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं। कुछ केवल कोशिकाओं के भीतर पाए जाते हैं और छोटे अणुओं से युक्त प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं, जैसे कि ग्लाइकोलाइसिस; दूसरों को सीधे आंत में स्रावित किया जाता है और थोक पदार्थ पर काम किया जाता है जैसे कि निगल लिया हुआ भोजन।
क्योंकि एंजाइम काफी उच्च आणविक द्रव्यमान वाले प्रोटीन होते हैं, उनमें से प्रत्येक का एक अलग त्रि-आयामी आकार होता है। यह उन विशिष्ट अणुओं को निर्धारित करता है जिन पर वे कार्य करते हैं। पीएच-निर्भर होने के अलावा, अधिकांश एंजाइमों का आकार तापमान-निर्भर है, जिसका अर्थ है कि वे काफी संकीर्ण तापमान सीमा में सबसे अच्छा काम करते हैं।
कैसे काम करता है एंजाइम
अधिकांश एंजाइम कम करके काम करते हैं सक्रियण ऊर्जा एक रासायनिक प्रतिक्रिया की। कभी-कभी, उनकी आकृति अभिकारकों को शारीरिक रूप से शैली में एक साथ करीब लाती है, शायद, एक खेल-टीम के कोच या कार्य-समूह प्रबंधक के लिए एक कार्य को और अधिक तेज़ी से करने का इरादा। यह माना जाता है कि जब एंजाइम एक प्रतिक्रियाशील को बांधते हैं, तो उनका आकार इस तरह से बदल जाता है कि प्रतिक्रियाशील को अस्थिर कर देता है और जो भी रासायनिक परिवर्तन प्रतिक्रिया शामिल करता है, उसे अधिक संवेदनशील बनाता है।
ऊर्जा के इनपुट के बिना आगे बढ़ने वाली प्रतिक्रियाओं को एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया कहा जाता है। इन अभिक्रियाओं में, अभिक्रिया के दौरान बनने वाले उत्पाद या रसायन (केमिकल), प्रतिक्रियाशील अवयवों के रूप में काम करने वाले रसायनों की तुलना में कम ऊर्जा स्तर वाले होते हैं। इस तरह, अणु, पानी की तरह, अपने स्वयं के (ऊर्जा) स्तर की तलाश करते हैं; परमाणु "पसंद" निम्न कुल ऊर्जा के साथ व्यवस्था में होना पसंद करते हैं, जैसे पानी उपलब्ध न्यूनतम भौतिक बिंदु तक नीचे की ओर बहता है। इस सब को एक साथ रखते हुए, यह स्पष्ट है कि एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया हमेशा स्वाभाविक रूप से आगे बढ़ती है।
हालांकि, यह तथ्य कि इनपुट के बिना भी प्रतिक्रिया होगी, उस दर के बारे में कुछ नहीं कहता है जिस पर यह होगा। यदि शरीर में लिया गया कोई पदार्थ स्वाभाविक रूप से दो व्युत्पन्न पदार्थों में बदल जाएगा, जो सेलुलर ऊर्जा के प्रत्यक्ष स्रोतों के रूप में काम कर सकता है, तो यह बहुत अच्छा होता है यदि प्रतिक्रिया स्वाभाविक रूप से पूरा होने में घंटों या दिनों का समय लेती है। साथ ही, जब उत्पादों की कुल ऊर्जा अभिकारकों की तुलना में अधिक होती है, तब भी ऊर्जा पथ एक ग्राफ पर एक सुव्यवस्थित ढलान नहीं होता है; इसके बजाय, उत्पादों को ऊर्जा का एक उच्च स्तर प्राप्त करना होगा, जिसके साथ वे शुरू हुए ताकि वे "कूबड़ पर काबू पा सकें" और प्रतिक्रिया आगे बढ़ सके। अभिकारकों में ऊर्जा का यह प्रारंभिक निवेश जो उत्पादों के रूप में भुगतान करता है, पूर्वोक्त है सक्रियण की ऊर्जा, या ईए.
एंजाइमों के प्रकार
मानव शरीर में एंजाइमों के छह प्रमुख समूह या वर्ग शामिल हैं।
Oxidoreductases ऑक्सीकरण की दर में वृद्धि और प्रतिक्रियाओं में कमी। इन प्रतिक्रियाओं में, जिसे रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं भी कहा जाता है, अभिकारक में से एक इलेक्ट्रॉन की एक जोड़ी को छोड़ देता है जो एक और अभिकारक लाभ प्राप्त करता है। इलेक्ट्रॉन-जोड़ी दाता को ऑक्सीकरण कहा जाता है और एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है, जबकि इलेक्ट्रॉन-जोड़ी प्राप्तकर्ता को कम किया जाता है जिसे ऑक्सीडेंट एजेंट कहा जाता है। इसे लगाने का एक और सीधा तरीका यह है कि इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं में, ऑक्सीजन परमाणु, हाइड्रोजन परमाणु या दोनों को स्थानांतरित किया जाता है। उदाहरणों में साइटोक्रोम ऑक्सीडेज और लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज शामिल हैं।
transferases मेथिल (सीएच) जैसे परमाणुओं के समूहों के हस्तांतरण के साथ गति3), एसिटाइल (सीएच)3सीओ) या एमिनो (एनएच)2) समूह, एक अणु से दूसरे अणु तक। एसीटेट किनेज और अलैनिन डेमिनिनेज ट्रांसएसेप्स के उदाहरण हैं।
हाइड्रोलिसिस हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाओं में तेजी लाने। हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाएं पानी का उपयोग करती हैं (एच2ओ) दो बेटी उत्पादों को बनाने के लिए एक अणु में एक बंधन को विभाजित करने के लिए, आमतौर पर -OH (हाइड्रॉक्सिल समूह) को पानी से उत्पादों में से एक और एक-एच (हाइड्रोजन परमाणु) को दूसरे से चिपकाकर। इस बीच, -H और -OH घटकों द्वारा विस्थापित परमाणुओं से एक नया अणु बनता है। पाचन एंजाइम लाइपेस और सुक्रेज हाइड्रॉलिसिस हैं।
लाइसेस एक दोहरे समूह के लिए एक आणविक समूह के अतिरिक्त की दर में वृद्धि या एक डबल बांड बनाने के लिए पास के परमाणुओं से दो समूहों को हटाना। ये हाइड्रॉलिस की तरह काम करते हैं, सिवाय इसके कि निकाले गए घटक को पानी या पानी के कुछ हिस्सों से विस्थापित नहीं किया जाता है। एंजाइमों के इस वर्ग में ऑक्सालेट डिकारबॉक्साइलेज और आइसोसिट्रेट लाइसेज़ शामिल हैं।
Isomerases आइसोमेराइजेशन प्रतिक्रियाओं को गति दें। ये ऐसी प्रतिक्रियाएँ हैं जिनमें अभिकारक में सभी मूल परमाणुओं को बनाए रखा जाता है, लेकिन अभिकारक के एक आइसोमर को बनाने के लिए पुन: व्यवस्थित किया जाता है। (आइसोमर्स एक ही रासायनिक सूत्र के साथ अणु होते हैं, लेकिन अलग-अलग व्यवस्था करते हैं।) उदाहरणों में ग्लूकोज-फॉस्फेट आइसोमेरेज़ और अलैनिन रेसमासे शामिल हैं।
ligases (इसे सिंथेटेस भी कहा जाता है) दो अणुओं के जुड़ने की दर को बढ़ाता है। वे आमतौर पर एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) के टूटने से प्राप्त ऊर्जा का उपयोग करके इसे पूरा करते हैं। लिगेज़ के उदाहरणों में एसिटाइल-सीओए सिंथेटेज़ और डीएनए लिगेज़ शामिल हैं।
एंजाइम निषेध
तापमान और पीएच परिवर्तन के अलावा, अन्य कारकों के परिणामस्वरूप एक एंजाइम गतिविधि कम या बंद हो सकती है। एक ऑलस्टेरिक इंटरैक्शन नामक एक प्रक्रिया में, एंजाइम का आकार अस्थायी रूप से बदल जाता है जब एक अणु इसके एक हिस्से में बांधता है जहां से यह प्रतिक्रियाशील में शामिल होता है। इससे फंक्शन का नुकसान होता है। कभी-कभी यह तब उपयोगी होता है जब उत्पाद स्वयं ही एस्टरोस्टेरिक इनहिबिटर के रूप में कार्य करता है, क्योंकि यह आमतौर पर उस प्रतिक्रिया का संकेत है जो उस बिंदु पर आगे बढ़ी है जहां अतिरिक्त उत्पाद की आवश्यकता नहीं है।
प्रतिस्पर्धी निषेध में, एक पदार्थ जिसे नियामक कंपाउंड कहा जाता है, बाध्यकारी साइट के लिए अभिकारक के साथ प्रतिस्पर्धा करता है। यह एक ही समय में एक ही लॉक में कई काम करने की चाबियाँ लगाने की कोशिश कर रहा है। यदि इनमें से पर्याप्त नियामक यौगिक मौजूद एंजाइम की उच्च पर्याप्त मात्रा में शामिल हो जाते हैं, तो यह प्रतिक्रिया मार्ग को धीमा या बंद कर देता है। यह फार्माकोलॉजी में मददगार हो सकता है क्योंकि माइक्रोबायोलॉजिस्ट यौगिकों को डिजाइन कर सकते हैं जो बैक्टीरिया एंजाइमों की बाध्यकारी साइटों के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं, जिससे बैक्टीरिया को रोग या मानव शरीर में जीवित रहने के लिए बहुत मुश्किल हो जाता है।
गैर-निरोधात्मक निषेध में, एक निरोधात्मक अणु सक्रिय स्थल से अलग एक स्थान पर एंजाइम को बांधता है, जो कि एक एलोस्टेरिक बातचीत में होता है। अपरिवर्तनीय निषेध तब होता है जब अवरोधक स्थायी रूप से एंजाइम को बांधता है या महत्वपूर्ण रूप से क्षीण करता है ताकि उसका कार्य ठीक न हो सके। तंत्रिका गैस और पेनिसिलिन दोनों इस प्रकार के निषेध का उपयोग करते हैं, यद्यपि मन में बड़े पैमाने पर अलग-अलग इरादों के साथ।