चयापचय में एंजाइमों की भूमिका क्या है?

चयापचय कोशिकाओं के भीतर या उनके बीच होने वाली किसी भी रासायनिक प्रक्रिया को संदर्भित करता है। उपापचय दो प्रकार के होते हैं: उपचय, जहां छोटे अणुओं को संश्लेषित करके बड़ा बनाया जाता है; और अपचय, जहां बड़े अणु छोटे अणुओं में टूट जाते हैं। कोशिकाओं के भीतर अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाओं को आरंभ करने के लिए उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है। एंजाइम, जो शरीर में पाए जाने वाले बड़े प्रोटीन अणु होते हैं, सही उत्प्रेरक प्रदान करते हैं क्योंकि वे स्वयं को बदले बिना कोशिकाओं के भीतर रसायनों को बदल सकते हैं।

चयापचय एक छत्र शब्द है जो किसी भी सेलुलर प्रक्रिया का जिक्र करता है जिसमें रासायनिक प्रतिक्रिया शामिल होती है। ग्लाइकोलाइसिस एक अपचयी कोशिकीय प्रक्रिया का एक उदाहरण है; इस प्रक्रिया में ग्लूकोज पाइरूवेट में टूट जाता है। जब ऑक्सीजन और हाइड्रोजन इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के अंत में पानी बनाने के लिए गठबंधन करते हैं, तो यह एक अनाबोलिक प्रक्रिया का एक उदाहरण है, जहां छोटे अणु एक बड़ा अणु बनाने के लिए गठबंधन करते हैं।

कोशिकाओं के भीतर अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाएं अनायास नहीं होती हैं। इसके बजाय, उन्हें आरंभ करने के लिए एक उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है। कई मामलों में, गर्मी एक उत्प्रेरक हो सकती है, लेकिन यह अक्षम है क्योंकि गर्मी को नियंत्रित तरीके से अणुओं पर लागू नहीं किया जा सकता है। इस प्रकार, अधिकांश रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए एक एंजाइम के साथ बातचीत की आवश्यकता होती है। एंजाइम विशेष अभिकारकों के साथ तब तक बंधते हैं जब तक कि रासायनिक प्रतिक्रिया न हो जाए, फिर खुद को मुक्त कर लें। एंजाइम स्वयं रासायनिक प्रतिक्रिया से नहीं बदलते हैं।

एंजाइम अंधाधुंध रूप से अणुओं से नहीं बंधते हैं; इसके बजाय, प्रत्येक एंजाइम को केवल एक विशेष अणु से बांधने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसे सब्सट्रेट के रूप में जाना जाता है। सब्सट्रेट पर पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं का एक मुड़ा हुआ समूह होता है, जो एक खांचे का निर्माण करता है। सही एंजाइम में पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं का एक समान समूह होगा, जिससे यह सब्सट्रेट से बंध सकता है। अन्य एंजाइमों में पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होंगी जो मेल नहीं खातीं।

1894 में, वैज्ञानिक एमिल फिशर ने इस मॉडल को लॉक-एंड-की मॉडल कहा क्योंकि एंजाइम और सब्सट्रेट एक ताले में एक चाबी की तरह एक साथ फिट होते हैं। टाइटन एजुकेशन द्वारा प्रकाशित चयापचय के बारे में एक मार्ग के अनुसार, यह पूरी तरह से सटीक नहीं है क्योंकि कुछ एंजाइम उत्प्रेरक प्रक्रिया के अंत में असमान रूप से टूट जाते हैं।

ताला और चाबी के मॉडल को फिट करने वाले एंजाइम का एक उदाहरण सुक्रेज है। सुक्रेज में पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं जो इसे सुक्रोज से बांधने की अनुमति देती हैं। एक बार सुक्रेज और सुक्रोज बंध जाने के बाद, वे पानी के साथ प्रतिक्रिया करते हैं और सुक्रोज ग्लूकोज और फ्रुक्टोज में टूट जाता है। एंजाइम तब मुक्त हो जाता है और सुक्रोज के दूसरे अणु को तोड़ने के लिए पुन: उपयोग किया जा सकता है।

अग्नाशयी लाइपेस ट्राइग्लिसराइड्स को तोड़ने के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है। सुक्रोज के विपरीत, ट्राइग्लिसराइड्स अलग-अलग पदार्थों के दो अणुओं में समान रूप से नहीं टूटते हैं। इसके बजाय, ट्राइग्लिसराइड्स दो मोनोग्लिसराइड्स और एक फैटी एसिड में टूट जाते हैं।