हर समय, आप से बिना किसी सचेत विचार के, आपके शरीर में खरबों कोशिकाएं भारी संख्या में रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुजर रही हैं जो आपको जीवित और संतुलन में रखती हैं। हालांकि ये प्रतिक्रियाएँ अपने आप दिए गए पर्याप्त समय पर हो सकती हैं, यह दर मानव शरीर की आवश्यकताओं के लिए लगभग तेज़ 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 से अधिक तेजी से प्रतिक्रिया कर सकता है।
एंजाइमों की सिलाई बहुत अधिक होती है; सैकड़ों ज्ञात एंजाइमों में से अधिकांश केवल एक प्रतिक्रिया 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 आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड) कभी-कभी एक गैर-एंजाइम उत्प्रेरक के रूप में कार्य कर सकता है, सच्चे एंजाइम हैं प्रोटीन, जिसका अर्थ है कि वे लंबी श्रृंखलाओं से मिलकर बने हैं अमीनो अम्ल जो एक विशेष आकार में मुड़े होते हैं। प्रकृति में 20 अमीनो एसिड होते हैं, जिनकी आपके शरीर को कुछ मात्रा में आवश्यकता होती है।
आपका शरीर इनमें से लगभग आधा बना सकता है, जबकि अन्य को आहार में शामिल किया जाना चाहिए। जिन्हें आपको खाना है उन्हें कहा जाता है तात्विक ऐमिनो अम्ल.
सभी अमीनो एसिड में एक केंद्रीय कार्बन परमाणु होता है जो एक कार्बोक्जिलिक एसिड (-COOH) समूह से जुड़ा होता है, एक एमिनो (-NH)2) समूह, और एक साइड चेन, जिसे आमतौर पर रासायनिक आरेखों में "-R" नामित किया जाता है।
पार्श्व श्रृंखला अमीनो एसिड के अद्वितीय व्यवहार को निर्धारित करती है। एक प्रोटीन में अमीनो एसिड के क्रम को कहा जाता है प्राथमिक संरचना. अमीनो एसिड की एक स्ट्रिंग को कहा जाता है a पॉलीपेप्टाइड; आम तौर पर जब एक अणु को इस तरह के रूप में संदर्भित किया जाता है, तो यह एक पूर्ण, कार्यात्मक प्रोटीन नहीं होता है, बल्कि एक का एक टुकड़ा होता है।
अमीनो एसिड स्ट्रिंग्स स्वयं को या तो सर्पिल-जैसी या शीट-जैसी संरचनाओं में व्यवस्थित कर सकते हैं; इसे प्रोटीन के रूप में जाना जाता है माध्यमिक संरचना. अणु के विभिन्न भागों में अमीनो एसिड के बीच विद्युत अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप, अणु अंततः तीन आयामों में खुद को कैसे व्यवस्थित करता है, कहलाता है तृतीयक संरचना.
जैसा कि प्राकृतिक दुनिया में बहुत सी चीजों के साथ होता है, फॉर्म फिट बैठता है; अर्थात्, एक एंजाइम का आकार उसके सटीक व्यवहार को निर्धारित करता है, जिसमें यह भी शामिल है कि यह किसी विशेष को कितनी दृढ़ता से "खोज" करता है सब्सट्रेट (अर्थात 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 प्रश्नों में विभाजित किया जा सकता है।
एक: परमाणुओं के मूल घूमने के संदर्भ में, एंजाइम प्रतिक्रियाओं को कैसे तेज करते हैं? और दो: एंजाइमों की संरचना के बारे में कौन सी विशेष विशेषताएं ऐसा होने देती हैं?
जिस तरह से एक एंजाइम प्रतिक्रिया की गति को तेज करता है, वह प्रतिक्रिया की शुरुआत और अंत के बीच के मार्ग को सुचारू करके होता है। इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं में, उत्पादों (प्रतिक्रिया समाप्त होने के बाद बचे अणु) की कुल ऊर्जा. से कम होती है अभिकारकों (अणु जो प्रतिक्रिया के दौरान उत्पादों में बदल जाते हैं)।
प्रतिक्रिया रोलिंग प्राप्त करने के लिए, हालांकि, उत्पादों को ऊर्जा "कूबड़" को दूर करना होगा, जिसे कहा जाता है सक्रियण ऊर्जा (इए).
अपने घर से आधा मील की दूरी पर साइकिल पर होने की कल्पना करें, एक बिंदु जो आपके ड्राइववे से 100 लंबवत फीट ऊपर है। यदि सड़क पहले 50 फीट चढ़ती है और ड्राइववे पर जाने के लिए जल्दी से 150 फीट नीचे गिरती है, तो स्पष्ट रूप से आपको तट पर जाने से पहले थोड़ी देर के लिए पैडल करना होगा। लेकिन अगर सड़क के विस्तार में केवल एक समान सौम्य आधा-मील-लंबा डाउनग्रेड होता है, तो आप पूरे रास्ते को तट कर सकते हैं।
एक एंजाइम, वास्तव में, पहले परिदृश्य को दूसरे परिदृश्य में बदल देता है; ऊंचाई का अंतर अभी भी 100 फीट है, लेकिन समग्र लेआउट समान नहीं है।
ताला और चाबी मॉडल
आणविक सहयोग के स्तर पर, एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स को अक्सर ए के संदर्भ में वर्णित किया जाता है "ताला और चाबी" संबंध: एंजाइम अणु का वह भाग जो सब्सट्रेट को बांधता है, कहलाता है सक्रिय साइट, को आकार दिया जाता है ताकि यह लगभग पूरी तरह से सब्सट्रेट अणु में फिट हो जाए।
जैसे किसी चाबी को ताले में खिसकाने और उसे मोड़ने से ताले में परिवर्तन हो जाता है (जैसे कि उसकी गति एक डेडबोल्ट), एक उत्प्रेरक सब्सट्रेट अणु को बदलने के कारण एंजाइमेटिक गतिविधि को प्राप्त करता है आकार।
इन परिवर्तनों के परिणामस्वरूप यांत्रिक विकृति के माध्यम से सब्सट्रेट में रासायनिक बंधन कमजोर हो सकते हैं, अंतिम उत्पाद के आकार की ओर बढ़ने के लिए अणु को पर्याप्त "धक्का" या "मोड़" देना।
अक्सर, होने वाला उत्पाद a. में मौजूद होता है संक्रमण की स्थिति इस बीच, जो कुछ हद तक अभिकारक 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 उनके का बहुत तथ्य संपर्क में आने से सब्सट्रेट के आकार में परिवर्तन होता है जो भौतिक एंजाइम-सब्सट्रेट को अनुकूलित करता है बातचीत।
सब्सट्रेट में परिवर्तन इसे एक संक्रमण-अवस्था के अणु के समान बनाता है, जो तब अंतिम उत्पाद में बदल जाता है क्योंकि प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है।
एंजाइम समारोह को क्या प्रभावित करता है?
हालांकि वे शक्तिशाली हैं, एंजाइम, सभी जैविक अणुओं की तरह, अजेय नहीं हैं। कई समान स्थितियां जो अन्य अणुओं, साथ ही संपूर्ण 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, आपका शरीर का तापमान आपको 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 चला जाता है तो एंजाइम ठीक से काम करना बंद कर देते हैं - जिसे आप बुखार के रूप में देखते हैं।
इसके अलावा, अत्यधिक अम्लीय स्थितियां एंजाइम के रासायनिक बंधनों को बाधित कर सकती हैं। ऐसे तापमान- और pH से संबंधित क्षति कहलाती है अप्राकृतिकरण एंजाइम का।
इसके अलावा, जैसा कि आप उम्मीद कर सकते हैं, एंजाइम की मात्रा में वृद्धि प्रतिक्रिया को और भी तेज कर देती है, जबकि एंजाइम एकाग्रता में कमी इसे धीमा कर देती है।
इसी तरह, एंजाइम की मात्रा को समान रखते हुए अधिक सब्सट्रेट जोड़ना एक प्रतिक्रिया को गति देता है जब तक कि एंजाइम "अधिकतम" नहीं हो जाता है और मौजूद सभी सब्सट्रेट में शामिल नहीं हो सकता है।
Coenzymes और Cofactors क्या हैं?
मान लें कि आप एक क्रॉस-कंट्री फंडरेज़िंग बाइक ट्रिप पर जाते हैं और रास्ते में दोस्तों द्वारा आपको वैन से पेय और ताज़ा कपड़े दिए जाते हैं।
यात्रा के दौरान आपके दोस्तों को अपने स्वयं के समर्थन की आवश्यकता होगी, जैसे 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 - इन जीव रसायन, पदार्थ जो एंजाइम नहीं हैं, लेकिन एंजाइमों के लिए अपना काम सर्वोत्तम रूप से करने के लिए आवश्यक हैं।
सब्सट्रेट की तरह, कोएंजाइम एंजाइमों की सक्रिय साइट से बंधते हैं, जहां सब्सट्रेट बांधता है, लेकिन उन्हें स्वयं सब्सट्रेट नहीं माना जाता है।
कोएंजाइम 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 एंजाइम की मदद करते हैं, लेकिन कोएंजाइम के विपरीत, वे एंजाइम की सक्रिय साइट से नहीं जुड़ते हैं।
आम के उदाहरण सहएंजाइमों शामिल:
- कोएंजाइम ए, या सीओए, जो एसिटाइल कोए बनाने के लिए एसीटेट को बांधता है, सेलुलर श्वसन में महत्वपूर्ण है, जो चीनी ग्लूकोज से कोशिकाओं के लिए ऊर्जा उत्पन्न करता है;
- निकोटिनमाइड एडेनिन डाइनुसेलॉटाइड (एनएडी) और फ्लेविन एडेनिन डाइनुसेलॉटाइड (एफएडी), जो उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन वाहक हैं जो सेलुलर श्वसन में भी योगदान करते हैं;
- पाइरिडोक्सल फॉस्फेट, या विटामिन बी6, जो अणुओं के बीच अमीनो समूहों को स्थानांतरित करता है।
