एंजाइम गोलाकार प्रोटीन होते हैं जो सभी सेलुलर प्रक्रियाओं को आगे बढ़ने में मदद करते हैं। सभी उत्प्रेरकों की तरह, वे प्रतिक्रिया को उलट नहीं सकते हैं, लेकिन इसे गति देने के लिए काम करते हैं।
कोशिका में एंजाइमों का स्थानीयकरण
कोशिका के अंदर, व्यक्तिगत एंजाइम आमतौर पर निहित होते हैं और कड़ाई से परिभाषित जीवों में कार्य करते हैं। एंजाइमों का स्थानीयकरण सीधे उस कार्य से संबंधित होता है जो कोशिका का यह भाग आमतौर पर करता है।
लगभग सभी ग्लाइकोलाइसिस एंजाइम साइटोप्लाज्म में स्थित होते हैं। ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र के एंजाइम माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में होते हैं। हाइड्रोलिसिस के सक्रिय पदार्थ लाइसोसोम में निहित होते हैं।
जानवरों और पौधों के अलग-अलग ऊतक और अंग न केवल एंजाइमों के सेट में, बल्कि उनकी गतिविधि में भी भिन्न होते हैं। ऊतकों की इस विशेषता का उपयोग क्लिनिक में कुछ रोगों के निदान में किया जाता है।
ऊतकों में एंजाइमों की गतिविधि और सेट में उम्र से संबंधित विशेषताएं भी होती हैं। वे ऊतक विभेदन के दौरान भ्रूण के विकास के दौरान सबसे स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं।
एंजाइम नामकरण
कई नामकरण प्रणालियां हैं, जिनमें से प्रत्येक एंजाइम के गुणों को एक अलग सीमा तक ध्यान में रखती है।
- तुच्छ। पदार्थों के नाम यादृच्छिक रूप से दिए गए हैं। उदाहरण के लिए, पेप्सिन (पेप्सिस - "पाचन", ग्रीक) और ट्रिप्सिन (ट्रिप्सिस - "पतला", ग्रीक)
- तर्कसंगत। एंजाइम के नाम में सब्सट्रेट और अंत "-ase" होता है। उदाहरण के लिए, एमाइलेज स्टार्च (एमाइलो - "स्टार्च", ग्रीक) के हाइड्रोलिसिस को तेज करता है।
- मास्को। इसे 1961 में जैव रसायन की 5वीं अंतर्राष्ट्रीय कांग्रेस में एंजाइम नामकरण पर अंतर्राष्ट्रीय आयोग द्वारा अपनाया गया था। पदार्थ का नाम सब्सट्रेट और प्रतिक्रिया से बना होता है जो एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित (त्वरित) होता है। यदि एंजाइमों का कार्य परमाणुओं के एक समूह को एक अणु (सब्सट्रेट) से दूसरे (स्वीकर्ता) में स्थानांतरित करना है, तो उत्प्रेरक के नाम में स्वीकर्ता का रासायनिक नाम शामिल होता है। उदाहरण के लिए, ऐलेनिन से 2-हाइड्रॉक्सीग्लुटेरिक एसिड में एक एमिनो समूह को स्थानांतरित करने की प्रतिक्रिया में, एंजाइम एलानिन: 2-ऑक्सोग्लूटारेट एमिनोट्रांस्फरेज़ शामिल होता है। नाम दर्शाता है:
- सब्सट्रेट - ऐलेनिन;
- स्वीकर्ता - 2-ऑक्सोग्लुटरिक एसिड;
- प्रतिक्रिया में एक एमिनो समूह स्थानांतरित होता है।
अंतर्राष्ट्रीय आयोग ने सभी ज्ञात एंजाइमों की एक सूची तैयार की है, जिसे लगातार अपडेट किया जाता है। यह नए पदार्थों की खोज के कारण है।
एंजाइमों का वर्गीकरण
एंजाइम को समूहों में विभाजित करने के दो तरीके हैं। पहला इन पदार्थों के दो वर्ग प्रदान करता है:
- सरल - केवल प्रोटीन से युक्त;
- complex - इसमें एक प्रोटीन भाग (एपोएंजाइम) और एक गैर-प्रोटीन भाग होता है जिसे कोएंजाइम कहा जाता है।
गैर-प्रोटीन भाग मेंजटिल एंजाइम में विटामिन शामिल हो सकते हैं। सक्रिय केंद्र के माध्यम से अन्य पदार्थों के साथ बातचीत होती है। संपूर्ण एंजाइम अणु इस प्रक्रिया में भाग नहीं लेता है।
अन्य प्रोटीनों की तरह एंजाइमों के गुण उनकी संरचना से निर्धारित होते हैं। इसके आधार पर, उत्प्रेरक केवल अपनी प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं।
वर्गीकरण की दूसरी विधि एंजाइम के कार्य के अनुसार पदार्थों को विभाजित करती है। परिणाम छह वर्ग है:
- ऑक्सीडोरक्टेज;
- हस्तांतरण;
- हाइड्रोलिसिस;
- आइसोमेरेज़;
- लिसेस;
- लिगैस।
ये आम तौर पर स्वीकृत समूह हैं, ये न केवल उन प्रतिक्रियाओं के प्रकारों में भिन्न होते हैं जो उनमें एंजाइमों को नियंत्रित करते हैं। विभिन्न समूहों के पदार्थों की अलग-अलग संरचनाएँ होती हैं। और इसलिए, कोशिका में एंजाइमों के कार्य समान नहीं हो सकते।
ऑक्सीडोरडक्टेस - रेडॉक्स
पहले समूह के एंजाइमों का मुख्य कार्य रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं का त्वरण है। एक विशेषता विशेषता: ऑक्सीडेटिव एंजाइमों की श्रृंखला बनाने की क्षमता जिसमें इलेक्ट्रॉनों या हाइड्रोजन परमाणुओं को पहले सब्सट्रेट से अंतिम स्वीकर्ता तक स्थानांतरित किया जाता है। इन पदार्थों को कार्य के सिद्धांत या प्रतिक्रिया में कार्य के स्थान के अनुसार अलग किया जाता है।
- एरोबिक डिहाइड्रोजनेज (ऑक्सीडेस) इलेक्ट्रॉनों या प्रोटॉन के सीधे ऑक्सीजन परमाणुओं में स्थानांतरण को तेज करते हैं। एनारोबिक एक ही क्रिया करते हैं, लेकिन प्रतिक्रियाओं में जो इलेक्ट्रॉनों या हाइड्रोजन परमाणुओं को ऑक्सीजन परमाणुओं में स्थानांतरित किए बिना आगे बढ़ते हैं।
- प्राथमिकडिहाइड्रोजनीस ऑक्सीकृत पदार्थ (प्राथमिक सब्सट्रेट) से हाइड्रोजन परमाणुओं को हटाने की प्रक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं। माध्यमिक - माध्यमिक सब्सट्रेट से हाइड्रोजन परमाणुओं को हटाने में तेजी लाने, वे प्राथमिक डिहाइड्रोजनेज का उपयोग करके प्राप्त किए गए थे।
एक और विशेषता: कोएंजाइम (सक्रिय समूह) के बहुत सीमित सेट के साथ दो-घटक उत्प्रेरक होने के नाते, वे रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की एक विस्तृत विविधता को तेज कर सकते हैं। यह बड़ी संख्या में विकल्पों द्वारा प्राप्त किया जाता है: एक ही कोएंजाइम विभिन्न एपोएंजाइम में शामिल हो सकता है। प्रत्येक मामले में, अपने स्वयं के गुणों के साथ एक विशेष ऑक्सीडोरक्टेस प्राप्त किया जाता है।
इस समूह के एंजाइमों का एक और कार्य है, जिसे नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है - वे ऊर्जा की रिहाई से जुड़ी रासायनिक प्रक्रियाओं के पाठ्यक्रम को तेज करते हैं। ऐसी प्रतिक्रियाओं को ऊष्माक्षेपी कहा जाता है।
स्थानांतरण - वाहक
ये एंजाइम आणविक अवशेषों और कार्यात्मक समूहों के स्थानांतरण प्रतिक्रियाओं को तेज करने का कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, फॉस्फोफ्रक्टोकिनेस।
उत्प्रेरक के आठ समूहों को हस्तांतरित समूह के आधार पर प्रतिष्ठित किया जाता है। आइए उनमें से कुछ को देखें।
- फॉस्फोट्रांसफेरेज - फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों को स्थानांतरित करने में मदद करते हैं। उन्हें गंतव्य (शराब, कार्बोक्सिल और अन्य) के अनुसार उपवर्गों में बांटा गया है।
- अमीनोट्रांस्फरेज़ - अमीनो एसिड ट्रांसएमिनेशन प्रतिक्रियाओं को तेज करें।
- Glycosyltransferases - फॉस्फोरस एस्टर अणुओं से मोनो- और पॉलीसेकेराइड अणुओं में ग्लाइकोसिल अवशेषों को स्थानांतरित करें। प्रतिक्रियाएं प्रदान करेंपौधों और जानवरों में ओलिगो- या पॉलीसेकेराइड का टूटना और संश्लेषण। उदाहरण के लिए, वे सुक्रोज के टूटने में शामिल हैं।
- Acyltransferases कार्बोक्जिलिक एसिड अवशेषों को अमाइन, अल्कोहल और अमीनो एसिड में स्थानांतरित करता है। एसाइल-कोएंजाइम-ए एसाइल समूहों का एक सार्वभौमिक स्रोत है। इसे एसाइलट्रांसफेरस के एक सक्रिय समूह के रूप में माना जा सकता है। एसिटिक एसिड एसाइल सबसे अधिक सहन किया जाता है।
हाइड्रोलेज़ - पानी से विभाजित
इस समूह में, एंजाइम कार्बनिक यौगिकों के विभाजन (कम अक्सर संश्लेषण) की प्रतिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं, जिसमें पानी शामिल होता है। इस समूह के पदार्थ कोशिकाओं और पाचक रस में निहित हैं। जठरांत्र संबंधी मार्ग में उत्प्रेरक के अणु में एक घटक होता है।
इन एंजाइमों का स्थान लाइसोसोम होता है। वे कोशिका में एंजाइमों के सुरक्षात्मक कार्य करते हैं: वे झिल्ली से गुजरने वाले विदेशी पदार्थों को तोड़ते हैं। वे उन पदार्थों को भी नष्ट कर देते हैं जिनकी अब कोशिका को आवश्यकता नहीं होती है, जिसके लिए लाइसोसोम को ऑर्डरली उपनाम दिया गया था।
उनका अन्य "उपनाम" सेल आत्महत्या है, क्योंकि वे सेल ऑटोलिसिस के लिए मुख्य उपकरण हैं। यदि कोई संक्रमण होता है, भड़काऊ प्रक्रियाएं शुरू होती हैं, लाइसोसोम झिल्ली पारगम्य हो जाती है और हाइड्रॉलिस साइटोप्लाज्म में प्रवेश करते हैं, इसके रास्ते में सब कुछ नष्ट कर देते हैं और कोशिका को नष्ट कर देते हैं।
कई प्रकार के उत्प्रेरकों को इस समूह से अलग करें:
- एस्टरेज़ - अल्कोहल एस्टर के हाइड्रोलिसिस के लिए जिम्मेदार;
- ग्लाइकोसिडेस - ग्लाइकोसाइड के हाइड्रोलिसिस में तेजी लाने के आधार परवे किस समावयवी कार्य करते हैं, α- या β-ग्लाइकोसिडेस स्रावित करते हैं;
- पेप्टाइड हाइड्रोलिसिस प्रोटीन में पेप्टाइड बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस के लिए जिम्मेदार हैं, और उनके संश्लेषण के लिए कुछ शर्तों के तहत, लेकिन प्रोटीन संश्लेषण की इस पद्धति का उपयोग जीवित कोशिका में नहीं किया जाता है;
- एमाइडेस - एसिड एमाइड के हाइड्रोलिसिस के लिए जिम्मेदार, उदाहरण के लिए, यूरिया अमोनिया और पानी में यूरिया के टूटने को उत्प्रेरित करता है।
आइसोमरेज़ - अणु का परिवर्तन
ये पदार्थ एक अणु के भीतर परिवर्तन को तेज करते हैं। वे ज्यामितीय या संरचनात्मक हो सकते हैं। यह कई तरह से हो सकता है:
- हाइड्रोजन परमाणुओं का स्थानांतरण;
- फॉस्फेट समूह को स्थानांतरित करना;
- अंतरिक्ष में परमाणु समूहों की व्यवस्था बदलना;
- दोहरे बंधन को आगे बढ़ाना।
आइसोमेराइजेशन कार्बनिक अम्ल, कार्बोहाइड्रेट या अमीनो एसिड हो सकता है। आइसोमेरेज़ एल्डिहाइड को कीटोन्स में बदल सकते हैं और, इसके विपरीत, सीआईएस फॉर्म को ट्रांस फॉर्म में पुनर्व्यवस्थित कर सकते हैं और इसके विपरीत। यह समझने के लिए कि इस समूह के एंजाइम क्या कार्य करते हैं, आइसोमर्स में अंतर जानना आवश्यक है।
झूठे संबंधों को तोड़ते हैं
ये एंजाइम बॉन्ड द्वारा कार्बनिक यौगिकों के गैर-हाइड्रोलाइटिक टूटने को तेज करते हैं:
- कार्बन-कार्बन;
- फास्फोरस-ऑक्सीजन;
- कार्बन-सल्फर;
- कार्बन-नाइट्रोजन;
- कार्बन-ऑक्सीजन।
इस मामले में, कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, अमोनिया जैसे सरल उत्पाद निकलते हैं, और डबल बॉन्ड बंद हो जाते हैं। इनमें से कुछ प्रतिक्रियाएं विपरीत दिशा में जा सकती हैं, संबंधित एंजाइम उपयुक्त में जा सकते हैंइस स्थिति में न केवल क्षय की प्रक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है, बल्कि संश्लेषण भी करता है।
लिएज को उनके द्वारा तोड़े गए बॉन्ड के प्रकार के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है। वे जटिल एंजाइम हैं।
लिगेज क्रॉसलिंक
इस समूह के एंजाइमों का मुख्य कार्य संश्लेषण प्रतिक्रियाओं का त्वरण है। उनकी विशेषता पदार्थों के क्षय के साथ निर्माण का संयुग्मन है जो जैवसंश्लेषण प्रक्रिया के कार्यान्वयन के लिए ऊर्जा प्रदान करने में सक्षम हैं। गठित कनेक्शन के प्रकार के अनुसार छह उपवर्ग हैं। उनमें से पांच लाइसे उपसमूहों के समान हैं, और छठा नाइट्रोजन-धातु बंधन बनाने के लिए जिम्मेदार है।
कुछ लिगेज विशेष रूप से महत्वपूर्ण कोशिका प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं। उदाहरण के लिए, डीएनए लिगेज डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड की प्रतिकृति में शामिल है। यह सिंगल-स्ट्रैंड ब्रेक को क्रॉसलिंक करता है, जिससे नए फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड बनते हैं। यह वह है जो ओकाज़ाकी के टुकड़ों को जोड़ती है।
जेनेटिक इंजीनियरिंग में उसी एंजाइम का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। यह वैज्ञानिकों को डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड की अनूठी श्रृंखला बनाने के लिए आवश्यक टुकड़ों से डीएनए अणुओं को एक साथ जोड़ने की अनुमति देता है। उनमें कोई भी जानकारी डाली जा सकती है, इस प्रकार आवश्यक प्रोटीन के उत्पादन के लिए एक कारखाना बनाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, आप एक जीवाणु के डीएनए में एक टुकड़ा सिल सकते हैं जो इंसुलिन के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार है। और जब कोशिका अपने स्वयं के प्रोटीन का अनुवाद करेगी, साथ ही यह चिकित्सा प्रयोजनों के लिए आवश्यक उपयोगी पदार्थ भी बनाएगी। जो कुछ बचा है उसे साफ करना है और यह कई बीमार लोगों की मदद करेगा।
शरीर में एंजाइमों की बड़ी भूमिका
वे कर सकते हैंप्रतिक्रिया दर को दस गुना से अधिक बढ़ाएँ। यह कोशिका के सामान्य कामकाज के लिए बस आवश्यक है। और एंजाइम हर प्रतिक्रिया में शामिल होते हैं। इसलिए, सभी चल रही प्रक्रियाओं की तरह, शरीर में एंजाइमों के कार्य विविध हैं। और इन उत्प्रेरकों की विफलता के गंभीर परिणाम होते हैं।
एंजाइम व्यापक रूप से भोजन, प्रकाश उद्योग, दवा में उपयोग किए जाते हैं: इनका उपयोग चीज, सॉसेज, डिब्बाबंद भोजन बनाने के लिए किया जाता है, और ये वाशिंग पाउडर का हिस्सा होते हैं। इनका उपयोग फोटोग्राफिक सामग्री के निर्माण में भी किया जाता है।
