मानव शरीर को एक कारण से जैव रासायनिक कारखाना कहा जाता है। आखिरकार, इसमें हर मिनट हजारों, दसियों और सैकड़ों हजारों ऑक्सीकरण, विभाजन, कमी और अन्य प्रतिक्रियाएं होती हैं। क्या उन्हें इतनी तेज गति से प्रवाहित करने की अनुमति देता है, जिससे हर कोशिका को ऊर्जा, पोषण और ऑक्सीजन मिलती है?
उत्प्रेरक की अवधारणा
अकार्बनिक और कार्बनिक रसायन दोनों में, विशेष पदार्थों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जो कई हजार और कभी-कभी लाखों बार रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज कर सकते हैं। इन यौगिकों का नाम "उत्प्रेरक" है। अकार्बनिक रसायन विज्ञान में, ये धातु ऑक्साइड, प्लेटिनम, चांदी, निकल और अन्य हैं।
उनकी मुख्य क्रिया प्रतिक्रिया प्रतिभागियों के साथ अस्थायी परिसरों का निर्माण है, सक्रियण ऊर्जा को कम करके, प्रक्रिया कई गुना तेजी से की जाती है। उसके बाद, जटिल विघटित हो जाता है, और उत्प्रेरक को प्रक्रिया की शुरुआत से पहले की तरह ही मात्रात्मक और गुणात्मक संरचना में गोले से हटाया जा सकता है।
उत्प्रेरक अभिक्रिया दो प्रकार की होती है:
- सजातीय - एक में त्वरक और प्रतिभागीकुल राज्य;
- विषम - त्वरक और विभिन्न राज्यों में प्रतिभागियों, एक चरण सीमा है।
इसके अलावा, ऐसे यौगिक हैं जो क्रिया में विपरीत हैं - अवरोधक। उनका उद्देश्य आवश्यक प्रतिक्रियाओं को धीमा करना है। इसलिए, उदाहरण के लिए, वे आपको जंग बनने में लगने वाले समय को कम करने की अनुमति देते हैं।
जैविक उत्प्रेरक स्वाभाविक रूप से अकार्बनिक उत्प्रेरक से भिन्न होते हैं, और उनके गुण कुछ विशिष्ट होते हैं। इसलिए, जीवित प्रणालियों में उत्प्रेरण भिन्न होता है।
एंजाइम - यह क्या है?
यह सिद्ध हो चुका है कि यदि संकेतित प्रक्रियाओं को तेज करने वाले विशेष पदार्थों की क्रिया जीवित प्रणालियों के अंदर नहीं की जाती, तो पेट में एक साधारण सेब लगभग दो दिनों तक पचता रहता। इतने समय के लिए क्षय उत्पादों के साथ अपघटन और नशा की प्रक्रिया शुरू हो जाएगी। हालांकि, ऐसा नहीं होता है, और फल पूरी तरह से डेढ़ घंटे में संसाधित हो जाता है। यह जैविक उत्प्रेरक द्वारा किया जाता है, जो प्रत्येक जीव की संरचना में बड़ी मात्रा में मौजूद होते हैं। लेकिन वे क्या हैं और इस तरह की कार्रवाई का आधार क्या है?
प्रोटीन प्रकृति के जैविक उत्प्रेरक एंजाइम होते हैं। उनका आधार कई विशिष्ट गुणों वाला एक जटिल संरचनात्मक संगठन है। सीधे शब्दों में कहें, ये अद्वितीय प्रोटीन हैं जो जीवित जीवों में प्रक्रियाओं की सक्रियता ऊर्जा को कम कर सकते हैं और उन्हें ऐसी गति से ले जा सकते हैं जो सामान्य मूल्यों से कई मिलियन गुना अधिक हो।
ऐसे अणुओं के कई उदाहरण हैं:
- केटेलेस;
- एमाइलेज;
- ऑक्सीरडक्टेस;
- ग्लूकोज ऑक्सीडेज;
- लाइपेस;
- इनवर्टेज;
- लाइसोजाइम;
- प्रोटीज और अन्य।
इस प्रकार, हम निष्कर्ष निकाल सकते हैं: एंजाइम प्रोटीन प्रकृति के जैविक उत्प्रेरक हैं, जो मजबूत त्वरक के रूप में कार्य करते हैं, जिससे जीवित जीवों में हजारों प्रक्रियाओं को बहुत तेज गति से किया जा सकता है। पाचन, ऑक्सीकरण, पुनर्स्थापन उनकी क्रिया पर आधारित होते हैं।
अकार्बनिक और प्रोटीन उत्प्रेरक की समानताएं
जैविक उत्प्रेरक के रूप में एंजाइमों में अकार्बनिक के समान कई गुण होते हैं। इनमें निम्नलिखित शामिल हैं:
- केवल थर्मोडायनामिक रूप से संभव प्रतिक्रियाओं को गति दें।
- संतुलन प्रणाली में रासायनिक संतुलन के बदलाव को प्रभावित न करें, लेकिन आगे और पीछे दोनों प्रक्रियाओं को समान रूप से तेज करें।
- परिणामस्वरूप, प्रतिक्रिया क्षेत्र में केवल उत्पाद ही रहते हैं, उत्प्रेरक उनमें से नहीं है।
हालांकि, समानता के अलावा, एंजाइमों की विशिष्ट विशेषताएं भी हैं।
प्रकृति के अनुसार मतभेद
जैविक उत्प्रेरक की कई विशिष्ट विशेषताएं हैं:
- चयनात्मकता की उच्च डिग्री। यही है, एक प्रोटीन केवल एक निश्चित प्रतिक्रिया या समान लोगों के समूह को सक्रिय करने में सक्षम है। अक्सर, "एंजाइम - एक प्रक्रिया का सब्सट्रेट" योजना काम करती है।
- अत्यधिक उच्च स्तर की गतिविधि, क्योंकि कुछ प्रकार के प्रोटीन प्रतिक्रियाओं को लाखों गुना तेज कर सकते हैं।
- एंजाइम अत्यधिक निर्भर हैंपर्यावरणीय परिस्थितियों से। वे केवल एक निश्चित तापमान सीमा में सक्रिय होते हैं। माध्यम का पीएच भी दृढ़ता से प्रभावित करता है। प्रत्येक एंजाइम के लिए न्यूनतम, अधिकतम और इष्टतम मान दर्शाने वाला एक वक्र होता है।
- इफेक्टर्स नामक विशेष यौगिक होते हैं जो जैविक उत्प्रेरक की प्रकृति को बाधित कर सकते हैं या इसके विपरीत, उन पर सकारात्मक प्रभाव डाल सकते हैं।
- जिस सब्सट्रेट पर एंजाइम काम करता है वह सख्ती से विशिष्ट होना चाहिए। चाबी और ताला नामक एक सिद्धांत है। यह सब्सट्रेट पर एंजाइम की क्रिया के तंत्र का वर्णन करता है। उत्प्रेरक, एक कुंजी की तरह, सब्सट्रेट में अपनी सक्रिय साइट के साथ अंतःस्थापित होता है, और प्रतिक्रिया शुरू होती है।
- प्रक्रिया के बाद, एंजाइम आंशिक रूप से या पूरी तरह से नष्ट हो जाता है।
इस प्रकार, यह स्पष्ट है कि जीवित जीवों के लिए प्रोटीन उत्प्रेरक का महत्व बहुत अधिक है। हालांकि, उनकी कार्रवाई कुछ नियमों के अधीन है और पर्यावरणीय परिस्थितियों द्वारा सीमित है।
स्कूल में कैटेलिसिस की पढ़ाई
स्कूल के पाठ्यक्रम के हिस्से के रूप में, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान दोनों में उत्प्रेरक का अध्ययन किया जाता है। रसायन विज्ञान के पाठों में, उनका अध्ययन उन पदार्थों के दृष्टिकोण से किया जाता है जो औद्योगिक संश्लेषण को संभव बनाते हैं और बड़ी संख्या में विभिन्न उत्पाद प्राप्त करते हैं। जीव विज्ञान के पाठों में, यह जैविक उत्प्रेरक हैं जिन पर विचार किया जाता है। ग्रेड 9 में आणविक जीव विज्ञान का अध्ययन और जैव रसायन की मूल बातें शामिल हैं। इसलिए, यह शिक्षा के इस स्तर पर है कि छात्रों को एंजाइमों के बारे में बुनियादी ज्ञान सक्रिय पदार्थों के रूप में प्राप्त होता हैजीवों के जीव।
पाठों में प्रयोग किए जाते हैं, जो निश्चित तापमान रेंज और पर्यावरण के पीएच में इन पदार्थों की रासायनिक गतिविधि की पुष्टि करते हैं:
- कच्ची और उबली हुई गाजर पर उत्प्रेरक के रूप में हाइड्रोजन पेरोक्साइड के प्रभाव का अध्ययन;
- मांस (पका हुआ और कच्चा), आलू और अन्य उत्पादों पर प्रभाव।
मानव शरीर में एंजाइम
हर स्कूली बच्चा जो पर्याप्त रूप से शिक्षित है और जिसने माध्यमिक शिक्षा की सीमा को पार कर लिया है, वह जानता है कि जैविक उत्प्रेरक क्या कहलाते हैं। शरीर में एंजाइमों की एक सख्त विशिष्ट विशेषज्ञता होती है। इसलिए, प्रत्येक प्रक्रिया के लिए, आप अपने उत्प्रेरक पदार्थ को नाम दे सकते हैं।
तो, शरीर के सभी एंजाइमों को कई समूहों में विभाजित किया जा सकता है:
- ऑक्सीडोरक्टेसेस जैसे कि केटेलेस या अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज;
- स्थानांतरण - kenase;
- पाचन के लिए महत्वपूर्ण हाइड्रॉलिस: पेप्सिन, एमाइलेज, लिपोप्रोटीन लाइपेस, एस्टरेज़ और अन्य;
- लिगेज, जैसे डीएनए पोलीमरेज़;
- आइसोमेरेज़;
- लिसेस।
चूंकि ये सभी यौगिक प्रोटीन प्रकृति के हैं, साथ ही संरचना में विटामिन का एक जटिल है, शरीर के तापमान में वृद्धि संरचना के विकृतीकरण से भरा है, और परिणामस्वरूप, सभी जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की समाप्ति। इस मामले में, जीव मृत्यु के करीब है। इसलिए, बीमारी के दौरान शरीर के उच्च तापमान को अनिवार्य रूप से नीचे लाया जाता है।
उद्योग में प्रोटीन उत्प्रेरक का उपयोग
अक्सर विभिन्न उद्योगों में एंजाइम का उपयोग किया जाता हैउद्योग:
- रासायनिक;
- वस्त्र;
- खाना।
दुकानों की अलमारियों पर आप सफाई उत्पादों और एंजाइम युक्त वाशिंग पाउडर देख सकते हैं - ये एंजाइम हैं जो कपड़े धोने की गुणवत्ता में सुधार करते हैं।
जैविक उत्प्रेरक किसके लिए हैं?
उनके महत्व को कम आंकना मुश्किल है। आखिरकार, वे न केवल जीवित जीवों को रहने, सांस लेने, खाने, चयापचय प्रक्रियाओं को करने की अनुमति देते हैं, बल्कि हमें औद्योगिक कचरे को नष्ट करने, दवाएं प्राप्त करने, हमारे स्वास्थ्य और पर्यावरण की रक्षा और रक्षा करने का अवसर भी देते हैं।
