एंजाइम: यह क्या है? & यह कैसे काम करता है?

विषय

• एंजाइम क्या हैं, बिल्कुल?
• एंजाइम कैसे काम करते हैं?
• लॉक और की मॉडल
• एंजाइम फंक्शन को क्या प्रभावित करता है?
• Coenzymes और Cofactors क्या हैं?

हर समय, आप से कोई सचेत विचार किए बिना, आपके शरीर में अरबों-खरबों कोशिकाएँ भारी मात्रा में रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुज़र रही होती हैं, जो आपको जीवित रखती हैं और संतुलन में रखती हैं। हालांकि ये प्रतिक्रियाएं पर्याप्त समय पर दी गई अपनी मर्जी से हो सकती हैं, लेकिन यह दर मानव शरीर की आवश्यकताओं के लिए पर्याप्त तेज नहीं होगी।

नतीजतन, लगभग सभी जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को विशेष प्रोटीन द्वारा सहायता प्रदान की जाती है जिसे कहा जाता है एंजाइमों, जो जैविक हैं उत्प्रेरक जो एक लाख गुना तेजी से प्रतिक्रिया कर सकता है।

एंजाइमों की सिलाई बहुत अधिक है; सैकड़ों ज्ञात एंजाइमों में से अधिकांश केवल एक प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित कर सकते हैं, और अधिकांश प्रतिक्रियाएं केवल एक विशिष्ट एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित की जा सकती हैं।

एंजाइम क्या हैं, बिल्कुल?

हालांकि न्यूक्लिक अम्ल अणु RNA (राइबोन्यूक्लिक एसिड) कभी-कभी एक गैर-एंजाइम उत्प्रेरक के रूप में कार्य कर सकता है, सच्चे एंजाइम होते हैं प्रोटीन, जिसका अर्थ है कि वे लंबी श्रृंखलाओं से मिलकर बने होते हैं अमीनो अम्ल जिसे एक विशेष आकार में मोड़ा जाता है। प्रकृति में 20 अमीनो एसिड होते हैं, जिनमें से सभी को आपके शरीर को कुछ मात्रा में आवश्यक होता है।

आपका शरीर इनमें से लगभग आधा बना सकता है, जबकि अन्य को आहार में शामिल होना चाहिए। जिन्हें आप खाना चाहते हैं उन्हें कहा जाता है तात्विक ऐमिनो अम्ल.

अमीनो एसिड सभी में एक केंद्रीय कार्बन परमाणु एक कार्बोक्जिलिक एसिड (-COOH) समूह में शामिल हो गया, एक एमिनो -NH₂) समूह, और एक साइड चेन, जिसे आमतौर पर रासायनिक आरेखों में "-R" निर्दिष्ट किया जाता है।

साइड चेन अमीनो एसिड के अनूठे व्यवहार को निर्धारित करता है। एक प्रोटीन में अमीनो एसिड के क्रम को कहा जाता है प्राथमिक संरचना। अमीनो एसिड की एक स्ट्रिंग को कहा जाता है पॉलीपेप्टाइड; आमतौर पर जब एक अणु को इस तरह से संदर्भित किया जाता है, तो यह एक पूर्ण, कार्यात्मक प्रोटीन नहीं है, लेकिन एक का एक टुकड़ा है।

एमिनो एसिड स्ट्रिंग्स खुद को सर्पिल-जैसे या शीट-जैसी संरचनाओं में व्यवस्थित कर सकते हैं; यह एक प्रोटीन के रूप में जाना जाता है माध्यमिक संरचना। अणु अंततः तीन आयामों में खुद को कैसे व्यवस्थित करता है, मोटे तौर पर अणु के विभिन्न हिस्सों में अमीनो एसिड के बीच इलेक्ट्रिक इंटरैक्शन के परिणामस्वरूप कहा जाता है तृतीयक संरचना.

के रूप में प्राकृतिक दुनिया में बहुत सी चीजों के साथ, फार्म समारोह फिट बैठता है; यही है, एक एंजाइम का आकार उसके सटीक व्यवहार को निर्धारित करता है, जिसमें यह विशेष रूप से कितनी दृढ़ता से "तलाश" करता है सब्सट्रेट (वह है, वह अणु जिस पर एक एंजाइम कार्य करता है)।

एंजाइम कैसे काम करते हैं?

एंजाइम उत्प्रेरक गतिविधि कैसे करते हैं? इस प्रश्न को दो संबंधित पूछताछ में अलग किया जा सकता है।

एक: कैसे, परमाणुओं के बुनियादी घूमने के संदर्भ में, क्या एंजाइम प्रतिक्रियाओं को गति देते हैं? और दो: एंजाइमों की संरचना के बारे में क्या विशेष विशेषताएं यह होने देती हैं?

जिस तरह से एक एंजाइम एक प्रतिक्रिया दर को गति देता है वह प्रतिक्रिया के शुरू और अंत के बीच का रास्ता सुचारू करता है। इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं में, उत्पादों (प्रतिक्रिया समाप्त होने के बाद अणुओं को छोड़ दिया जाता है) की तुलना में कम कुल ऊर्जा होती है अभिकारकों (अणु जो प्रतिक्रिया के दौरान उत्पादों में बदल जाते हैं)।

हालांकि, प्रतिक्रिया को रोल करने के लिए, उत्पादों को एक ऊर्जा "कूबड़" को दूर करना होगा, जिसे कहा जाता है सक्रियण ऊर्जा (इ_ए).

अपने घर से एक आधा मील की दूरी पर साइकिल पर होने की कल्पना करें, एक बिंदु जो आपके ड्राइववे से 100 ऊर्ध्वाधर फीट ऊपर है। यदि सड़क पहले 50 फीट चढ़ती है, तो जल्दी से 150 फीट की दूरी पर ड्राइववे पर जाने के लिए, आपको समुद्र तट शुरू करने से पहले स्पष्ट रूप से थोड़ी देर के लिए पेडल करना होगा। लेकिन अगर सड़क के खिंचाव में बस एक समान कोमल आधा मील लंबा डाउनग्रेड है, तो आप पूरे रास्ते को पार कर सकते हैं।

एक एंजाइम, वास्तव में, पहले परिदृश्य को दूसरे में बदल देता है; ऊंचाई अंतर अभी भी 100 फीट है, लेकिन समग्र लेआउट समान नहीं है।

लॉक और की मॉडल

आणविक सहयोग के स्तर पर, एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स को अक्सर "लॉक और की" रिलेशनशिप के संदर्भ में वर्णित किया जाता है: एंजाइम अणु का वह हिस्सा जो सब्सट्रेट को बांधता है, जिसे कहा जाता है सक्रिय साइट, आकार दिया गया है ताकि यह लगभग पूरी तरह से सब्सट्रेट अणु में फिट हो।

जिस तरह एक चाबी को लॉक में खिसकाने और उसे मोड़ने से लॉक में बदलाव होता है (जैसे कि डेडबोल की गति), एक उत्प्रेरक सब्सट्रेट अणु को आकार बदलने के कारण एंजाइमेटिक गतिविधि को प्राप्त करता है।

इन परिवर्तनों के परिणामस्वरूप यांत्रिक विरूपण के माध्यम से सब्सट्रेट में रासायनिक बंधन कमजोर हो सकते हैं, जिससे अणु को "पुश" या "ट्विस्ट" के रूप में पर्याप्त रूप से दिया जा सकता है ताकि अंतिम उत्पाद के आकार की ओर बढ़ सकें।

अक्सर, उत्पाद-से-में मौजूद होता है संक्रमण की स्थिति इस बीच, जो कुछ हद तक प्रतिक्रियाशील और कुछ हद तक उत्पाद जैसा दिखता है।

एक संबंधित मॉडल है प्रेरित फिट अवधारणा। इस परिदृश्य में, एंजाइम और सब्सट्रेट शुरू में एक सही लॉक-एंड-की फिट नहीं बनाते हैं, लेकिन संपर्क में आने का बहुत तथ्य सब्सट्रेट के आकार में परिवर्तन का कारण बनता है जो भौतिक एंजाइम-सब्सट्रेट इंटरैक्शन को अनुकूलित करता है।

सब्सट्रेट में परिवर्तन इसे और अधिक बारीकी से एक संक्रमण-राज्य अणु जैसा बनाता है, जो बाद में प्रतिक्रिया के रूप में आगे बढ़ने पर अंतिम उत्पाद में बदल जाता है।

एंजाइम फंक्शन को क्या प्रभावित करता है?

हालांकि वे शक्तिशाली हैं, एंजाइम, सभी जैविक अणुओं की तरह, अजेय नहीं हैं। ऐसी ही कई स्थितियां जो अन्य अणुओं, साथ ही पूरे कोशिकाओं और ऊतकों को नुकसान पहुंचाती हैं या नष्ट करती हैं, एंजाइम गतिविधि को धीमा कर सकती हैं या उन्हें पूरी तरह से काम करने से रोक सकती हैं।

जैसा कि आप शायद जानते हैं, आपके शरीर का तापमान आपके स्वस्थ रहने के लिए एक संकीर्ण सीमा (आमतौर पर लगभग 97.5 से 98.8 डिग्री फ़ारेनहाइट) में रहना चाहिए। इसका एक कारण यह है कि यदि शरीर का तापमान इस स्तर से ऊपर बढ़ जाता है - जिसे आप बुखार के रूप में अनुभव करते हैं, तो एंजाइम ठीक से काम करना बंद कर देते हैं।

इसके अलावा, अत्यधिक अम्लीय स्थिति एंजाइम के रासायनिक बंधनों को बाधित कर सकती है। ऐसे तापमान- और पीएच-संबंधी क्षति को कहा जाता है अप्राकृतिकरण एंजाइम की।

इसके अलावा, जैसा कि आप उम्मीद कर सकते हैं, एंजाइम की मात्रा में वृद्धि एक प्रतिक्रिया को और भी अधिक तेज करने के लिए होती है, जबकि एंजाइम एकाग्रता में कमी इसे धीमा कर देती है।

इसी तरह, एंजाइम की मात्रा को बनाए रखते हुए अधिक सब्सट्रेट जोड़ना समान प्रतिक्रिया को गति देता है जब तक कि एंजाइम "अधिकतम बाहर" नहीं होता है और सभी सब्सट्रेट उपस्थित नहीं हो सकता है।

Coenzymes और Cofactors क्या हैं?

कहते हैं कि आप एक क्रॉस-कंट्री धन उगाहने वाले बाइक यात्रा पर जाते हैं और रास्ते में दोस्तों द्वारा आपको वैन से पेय और ताजे कपड़े देने का समर्थन करते हैं।

आपके दोस्तों को यात्रा के दौरान अपने स्वयं के समर्थन की आवश्यकता होगी, जैसे कि वाहन के लिए गैस और चालक दल के लिए भोजन।

यदि आपकी यात्रा को "प्रतिक्रिया" के रूप में माना जा सकता है और वैन चालक दल "एंजाइम" है जो आपकी यात्रा को "उत्प्रेरित" करता है, तो मार्ग पर खाद्य भंडार के बारे में सोचा जा सकता है सहएंजाइमों - जैव रसायन में, वे पदार्थ जो एंजाइम नहीं होते हैं, लेकिन एंजाइम के लिए आवश्यक हैं कि वे अपने काम को सर्वश्रेष्ठ रूप से अंजाम दें।

सब्सट्रेट की तरह, कोएंजाइम एंजाइम के सक्रिय स्थान पर बांधते हैं, जहां सब्सट्रेट बांधता है, लेकिन उन्हें स्वयं सब्सट्रेट नहीं माना जाता है।

Coenzymes अक्सर इलेक्ट्रॉन वाहक, या परमाणुओं या कार्यात्मक समूहों के लिए अस्थायी डॉकिंग स्थानों के रूप में कार्य करते हैं जो समग्र प्रतिक्रिया में अणुओं के बीच स्थानांतरित होते हैं। सहकारकों जिंक जैसे अकार्बनिक अणु होते हैं जो जीवित जीवों में एंजाइमों की मदद करते हैं, लेकिन कोएंजाइम के विपरीत, वे एक एंजाइम के सक्रिय स्थल से बंधते नहीं हैं।

सामान्य कोएंजाइम के उदाहरणों में शामिल हैं: