जीवित प्रणालियों में एंजाइम महत्वपूर्ण प्रोटीन अणु होते हैं, जो एक बार संश्लेषित होने के बाद, आमतौर पर कुछ अन्य में परिवर्तित नहीं होते हैं अणु के प्रकार, जैसे कि पाचन और श्वसन प्रक्रियाओं के लिए ईंधन के रूप में लिए गए पदार्थ (जैसे, शर्करा, वसा, आणविक ऑक्सीजन)। ऐसा इसलिए है क्योंकि एंजाइम हैं उत्प्रेरक, जिसका अर्थ है कि वे स्वयं को बदले बिना रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग ले सकते हैं, एक सार्वजनिक बहस के मॉडरेटर की तरह जो थोड़ा सा आदर्श रूप से प्रतिभागियों और दर्शकों को तर्क की शर्तों को निर्धारित करके निष्कर्ष की ओर ले जाता है, जबकि कोई अद्वितीय नहीं जोड़ता है जानकारी।
2,000 से अधिक एंजाइमों की पहचान की गई है, और उनमें से प्रत्येक एक विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रिया में शामिल है। एंजाइम इसलिए सब्सट्रेट-विशिष्ट हैं। वे जिस प्रकार की प्रतिक्रियाओं में भाग लेते हैं, उसके आधार पर उन्हें आधा दर्जन वर्गों में बांटा गया है।
एंजाइम मूल बातें
एंजाइम शरीर में number की स्थितियों के तहत बड़ी संख्या में प्रतिक्रियाओं की अनुमति देते हैं समस्थिति, या समग्र जैव रासायनिक संतुलन। उदाहरण के लिए, कई एंजाइम पीएच (अम्लता) स्तर पर सबसे अच्छा कार्य करते हैं जो शरीर सामान्य रूप से बनाए रखता है पीएच के करीब, जो कि 7 की सीमा में है (अर्थात न तो क्षारीय और न ही अम्लीय)। अन्य एंजाइम अपने पर्यावरण की मांग के कारण कम पीएच (उच्च अम्लता) पर सबसे अच्छा कार्य करते हैं; उदाहरण के लिए, पेट के अंदर, जहां कुछ पाचक एंजाइम काम करते हैं, अत्यधिक अम्लीय होता है।
एंजाइम रक्त के थक्के से लेकर डीएनए संश्लेषण से लेकर पाचन तक की प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं। कुछ केवल कोशिकाओं के भीतर पाए जाते हैं और ग्लाइकोलाइसिस जैसे छोटे अणुओं से जुड़ी प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं; अन्य सीधे आंत में स्रावित होते हैं और निगले गए भोजन जैसे थोक पदार्थों पर कार्य करते हैं।
चूंकि एंजाइम काफी उच्च आणविक द्रव्यमान वाले प्रोटीन होते हैं, इसलिए उनमें से प्रत्येक का एक विशिष्ट त्रि-आयामी आकार होता है। यह उन विशिष्ट अणुओं को निर्धारित करता है जिन पर वे कार्य करते हैं। पीएच पर निर्भर होने के अलावा, अधिकांश एंजाइमों का आकार तापमान पर निर्भर होता है, जिसका अर्थ है कि वे काफी संकीर्ण तापमान सीमा में सबसे अच्छा कार्य करते हैं।
एंजाइम कैसे काम करते हैं
अधिकांश एंजाइम को कम करके काम करते हैं सक्रियण ऊर्जा एक रासायनिक प्रतिक्रिया का। कभी-कभी, उनका आकार अभिकारकों को शारीरिक रूप से एक खेल-टीम के कोच या कार्य-समूह प्रबंधक की शैली में शारीरिक रूप से करीब लाता है, जो किसी कार्य को और अधिक तेज़ी से पूरा करने का इरादा रखता है। यह माना जाता है कि जब एंजाइम एक अभिकारक से बंधते हैं, तो उनका आकार इस तरह से बदल जाता है जो अभिकारक को अस्थिर कर देता है और प्रतिक्रिया में शामिल होने वाले किसी भी रासायनिक परिवर्तन के लिए इसे अधिक संवेदनशील बनाता है।
वे अभिक्रियाएँ जो ऊर्जा के इनपुट के बिना आगे बढ़ सकती हैं, ऊष्माक्षेपी अभिक्रियाएँ कहलाती हैं। इन प्रतिक्रियाओं में, प्रतिक्रिया के दौरान बनने वाले उत्पादों, या रसायनों का उन रसायनों की तुलना में कम ऊर्जा स्तर होता है जो प्रतिक्रिया के अवयवों के रूप में काम करते हैं। इस तरह, अणु, पानी की तरह, अपने स्वयं के (ऊर्जा) स्तर की "तलाश" करते हैं; परमाणु कम कुल ऊर्जा के साथ व्यवस्था में रहना "पसंद" करते हैं, जैसे पानी नीचे की ओर सबसे कम उपलब्ध भौतिक बिंदु पर बहता है। इन सबको मिलाकर यह स्पष्ट है कि ऊष्माक्षेपी अभिक्रियाएँ सदैव स्वाभाविक रूप से चलती हैं।
हालांकि, तथ्य यह है 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 पदार्थ स्वाभाविक रूप से दो व्युत्पन्न पदार्थों में बदल जाता है जो इस प्रकार काम कर सकते हैं सेलुलर ऊर्जा के प्रत्यक्ष स्रोत, यह थोड़ा अच्छा करता है अगर प्रतिक्रिया स्वाभाविक रूप से घंटे या दिन लेती है पूर्ण। इसके अलावा, जब उत्पादों की कुल ऊर्जा अभिकारकों की तुलना में अधिक होती है, तब भी ऊर्जा पथ एक ग्राफ पर एक चिकनी डाउनहिल ढलान नहीं होता है; इसके बजाय, उत्पादों को उस ऊर्जा की तुलना में उच्च स्तर की ऊर्जा प्राप्त करनी चाहिए जिसके साथ उन्होंने शुरू किया ताकि वे "कूबड़ पर काबू पा सकें" और प्रतिक्रिया आगे बढ़ सके। उत्पादों के रूप में भुगतान करने वाले अभिकारकों में ऊर्जा का यह प्रारंभिक निवेश पूर्वोक्त है सक्रियण की ऊर्जा, या ईए.
एंजाइमों के प्रकार
मानव शरीर में एंजाइमों के छह प्रमुख समूह या वर्ग शामिल हैं।
ऑक्सीडोरडक्टेस ऑक्सीकरण और कमी प्रतिक्रियाओं की दर में वृद्धि। इन प्रतिक्रियाओं में, जिसे रेडॉक्स प्रतिक्रिया भी कहा जाता है, एक अभिकारक इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी को छोड़ देता है जो एक अन्य अभिकारक प्राप्त करता है। इलेक्ट्रॉन-युग्म दाता को ऑक्सीकृत कहा जाता है और एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है, जबकि इलेक्ट्रॉन-जोड़ी प्राप्तकर्ता को कम किया जाता है उसे ऑक्सीकरण 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 स्थानांतरित हो जाते हैं। उदाहरणों में साइटोक्रोम ऑक्सीडेज और लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज शामिल हैं।
transferases परमाणुओं के समूहों के स्थानांतरण के साथ गति, जैसे मिथाइल (CH .)3), एसिटाइल (सीएच .)3CO) या अमीनो (NH .)2) समूह, एक अणु से दूसरे अणु में। एसीटेट किनेज और ऐलेनिन डेमिनमिनेज ट्रांसफरेज के उदाहरण हैं।
हाइड्रोलिसिस हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाओं को तेज करें। 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 पानी से -ओएच (हाइड्रॉक्सिल समूह) को उत्पादों में से एक और एक एकल -एच (हाइड्रोजन परमाणु) को दूसरे में चिपकाकर। इस बीच, -H और -OH घटकों द्वारा विस्थापित परमाणुओं से एक नया अणु बनता है। पाचक एंजाइम लाइपेस और सुक्रेज हाइड्रोलेस हैं।
लाइसेस एक आणविक समूह के दोहरे बंधन में जुड़ने की दर में वृद्धि या एक दोहरा बंधन बनाने के लिए आस-पास के परमाणुओं से दो समूहों को हटाने की दर में वृद्धि। ये हाइड्रोलिसिस की तरह काम करते हैं, सिवाय इसके कि हटाए गए घटक पानी या पानी के हिस्से से विस्थापित नहीं होते हैं। एंजाइमों के इस वर्ग में ऑक्सालेट डिकार्बोक्सिलेज और आइसोसाइट्रेट लाइसेज शामिल हैं।
आइसोमेरेसिस आइसोमेराइजेशन प्रतिक्रियाओं को तेज करें। ये ऐसी प्रतिक्रियाएं हैं जिनमें अभिकारक के सभी मूल परमाणु बरकरार रहते हैं, लेकिन अभिकारक का एक आइसोमर बनाने के लिए पुनर्व्यवस्थित होते हैं। (आइसोमर एक ही रासायनिक सूत्र वाले अणु होते हैं, लेकिन विभिन्न व्यवस्थाएं।) उदाहरणों में ग्लूकोज-फॉस्फेट आइसोमेरेज़ और ऐलेनिन रेसमेज़ शामिल हैं।
लिगैस (जिसे 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। लिगेज के उदाहरणों में एसिटाइल-सीओए सिंथेटेस और डीएनए लिगेज शामिल हैं।
एंजाइम निषेध
तापमान और पीएच परिवर्तन के अलावा, अन्य कारकों के परिणामस्वरूप एंजाइम की गतिविधि कम हो सकती है या बंद हो सकती है। एक एलोस्टेरिक इंटरैक्शन नामक एक प्रक्रिया में, एंजाइम का आकार अस्थायी रूप से बदल जाता है जब एक अणु इसके एक हिस्से से दूर होता है जहां से यह अभिकारक से जुड़ता है। यह समारोह के नुकसान की ओर जाता है। कभी-कभी यह तब उपयोगी होता है जब उत्पाद स्वयं एलोस्टेरिक अवरोधक के रूप में कार्य करता है, क्योंकि यह है आम तौर पर प्रतिक्रिया का एक संकेत उस बिंदु पर आगे बढ़ना है जहां अतिरिक्त उत्पाद नहीं रह गया है आवश्यक है।
प्रतिस्पर्धी निषेध में, एक नियामक यौगिक नामक पदार्थ बाध्यकारी साइट के लिए अभिकारक के साथ प्रतिस्पर्धा करता है। यह एक ही समय में एक ही लॉक में कई काम करने वाली चाबियों को डालने की कोशिश करने जैसा है। यदि इनमें से पर्याप्त नियामक यौगिक मौजूद एंजाइम की पर्याप्त मात्रा में शामिल हो जाते हैं, तो यह प्रतिक्रिया मार्ग को धीमा या बंद कर देता है। यह औषध विज्ञान में सहायक हो सकता है क्योंकि सूक्ष्म जीवविज्ञानी ऐसे यौगिकों को डिजाइन कर सकते हैं जो बाध्यकारी के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं जीवाणु एंजाइमों की साइटें, जिससे जीवाणुओं के लिए रोग पैदा करना या मानव शरीर में जीवित रहना बहुत कठिन हो जाता है, अवधि।
गैर-प्रतिस्पर्धी निषेध में, एक निरोधात्मक अणु एंजाइम को सक्रिय साइट से अलग स्थान पर बांधता है, जैसा कि एलोस्टेरिक इंटरैक्शन में होता है। अपरिवर्तनीय अवरोध तब होता है जब अवरोधक स्थायी रूप से एंजाइम को बांधता है या महत्वपूर्ण रूप से नीचा दिखाता है ताकि उसका कार्य ठीक न हो सके। तंत्रिका गैस और पेनिसिलिन दोनों ही इस प्रकार के निषेध का उपयोग करते हैं, हालांकि बड़े पैमाने पर अलग-अलग इरादों को ध्यान में रखते हुए।