हर जीवित कोशिका में कई रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं। एंजाइम (एंजाइम) विशेष और अत्यंत महत्वपूर्ण कार्यों वाले प्रोटीन होते हैं। उन्हें जैव उत्प्रेरक कहा जाता है। शरीर में प्रोटीन एंजाइम का मुख्य कार्य जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में तेजी लाना है। प्रारंभिक अभिकर्मक, जिनकी अन्योन्यक्रिया इन अणुओं द्वारा उत्प्रेरित होती है, सब्सट्रेट कहलाते हैं, और अंतिम यौगिक उत्पाद कहलाते हैं।
प्रकृति में एंजाइम प्रोटीन केवल जीवित प्रणालियों में काम करते हैं। लेकिन आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी में, नैदानिक निदान, फार्मास्यूटिकल्स और दवा, शुद्ध एंजाइम या उनके परिसरों का उपयोग किया जाता है, साथ ही शोधकर्ता के लिए सिस्टम के संचालन और डेटा के विज़ुअलाइज़ेशन के लिए आवश्यक अतिरिक्त घटक।
जैविक महत्व और एंजाइमों के गुण
इन अणुओं के बिना कोई भी जीव कार्य नहीं कर पाएगा। सभी जीवन प्रक्रियाएं एंजाइमों के लिए सामंजस्यपूर्ण रूप से धन्यवाद करती हैं। शरीर में एंजाइम प्रोटीन का मुख्य कार्य चयापचय को विनियमित करना है। उनके बिना, सामान्य चयापचय असंभव है। आणविक गतिविधि को नियंत्रित किया जाता हैउत्प्रेरक (प्रेरक) या अवरोधक। नियंत्रण प्रोटीन संश्लेषण के विभिन्न स्तरों पर कार्य करता है। यह तैयार अणु के संबंध में भी "काम" करता है।
प्रोटीन-एंजाइमों की मुख्य संपत्ति एक निश्चित सब्सट्रेट की विशिष्टता है। और, तदनुसार, केवल एक या कम बार कई प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने की क्षमता। आमतौर पर ऐसी प्रक्रियाएं प्रतिवर्ती होती हैं। एक एंजाइम दोनों कार्यों के लिए जिम्मेदार है। लेकिन इतना ही नहीं।
एंजाइम प्रोटीन की भूमिका जरूरी है। उनके बिना, जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं आगे नहीं बढ़ती हैं। एंजाइमों की क्रिया के कारण, अभिकर्मकों के लिए ऊर्जा के महत्वपूर्ण व्यय के बिना सक्रियण बाधा को दूर करना संभव हो जाता है। शरीर में तापमान को 100 डिग्री सेल्सियस से अधिक गर्म करने या रासायनिक प्रयोगशाला जैसे आक्रामक घटकों का उपयोग करने का कोई तरीका नहीं है। एंजाइम प्रोटीन सब्सट्रेट को बांधता है। बाध्य अवस्था में, संशोधन बाद के रिलीज के साथ होता है। रासायनिक संश्लेषण में प्रयुक्त सभी उत्प्रेरक इस प्रकार कार्य करते हैं।
एंजाइम प्रोटीन अणु के संगठन के स्तर क्या हैं?
आमतौर पर इन अणुओं में एक तृतीयक (गोलाकार) या चतुर्धातुक (कई जुड़े ग्लोब्यूल्स) प्रोटीन संरचना होती है। सबसे पहले, उन्हें एक रैखिक रूप में संश्लेषित किया जाता है। और फिर उन्हें आवश्यक संरचना में जोड़ दिया जाता है। गतिविधि सुनिश्चित करने के लिए, जैव उत्प्रेरक को एक निश्चित संरचना की आवश्यकता होती है।
एंजाइम, अन्य प्रोटीनों की तरह, गर्मी, अत्यधिक पीएच मान, आक्रामक रासायनिक यौगिकों से नष्ट हो जाते हैं।
अतिरिक्त गुणएंजाइम
उनमें, घटकों की निम्नलिखित विशेषताएं प्रतिष्ठित हैं:
- स्टीरियोस्पेसिफिक - केवल एक उत्पाद का निर्माण।
- Regioselectivity - एक रासायनिक बंधन को तोड़ना या एक समूह को केवल एक स्थिति में संशोधित करना।
- रासायनिकता - केवल एक प्रतिक्रिया का उत्प्रेरण।
काम की विशेषताएं
एंजाइम की विशिष्टता अलग-अलग होती है। लेकिन कोई भी एंजाइम एक विशिष्ट सब्सट्रेट या संरचना में समान यौगिकों के समूह के संबंध में हमेशा सक्रिय रहता है। गैर-प्रोटीन उत्प्रेरक में यह गुण नहीं होता है। विशिष्टता को बाध्यकारी स्थिरांक (mol/l) द्वारा मापा जाता है, जो 10−10 mol/l जितना ऊंचा हो सकता है। सक्रिय एंजाइम का कार्य तेजी से होता है। एक अणु प्रति सेकंड हजारों-लाखों संक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है। जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के त्वरण की डिग्री पारंपरिक उत्प्रेरक की तुलना में काफी (1000-100000 गुना) अधिक है।
एंजाइम की क्रिया कई क्रियाविधियों पर आधारित होती है। सबसे सरल अंतःक्रिया एक सब्सट्रेट अणु के साथ होती है, जिसके बाद उत्पाद का निर्माण होता है। अधिकांश एंजाइम प्रतिक्रिया करने वाले 2-3 अलग-अलग अणुओं को बांधने में सक्षम होते हैं। उदाहरण के लिए, एक समूह या परमाणु का एक यौगिक से दूसरे यौगिक में स्थानांतरण, या "पिंग-पोंग" सिद्धांत के अनुसार दोहरा प्रतिस्थापन। इन प्रतिक्रियाओं में, एक सब्सट्रेट आमतौर पर जुड़ा होता है, और दूसरा एंजाइम के साथ एक कार्यात्मक समूह के माध्यम से जुड़ा होता है।
एंजाइम क्रिया के तंत्र का अध्ययन विधियों का उपयोग करके होता है:
- मध्यवर्ती और अंतिम उत्पादों की परिभाषाएँ।
- इससे जुड़े संरचना और कार्यात्मक समूहों की ज्यामिति का अध्ययनसब्सट्रेट और एक उच्च प्रतिक्रिया दर प्रदान करते हैं।
- एंजाइम जीन का उत्परिवर्तन और इसके संश्लेषण और गतिविधि में परिवर्तन का निर्धारण।
सक्रिय और कनेक्टिंग सेंटर
एक सब्सट्रेट अणु एक एंजाइम प्रोटीन की तुलना में बहुत छोटा होता है। इसलिए, जैव उत्प्रेरक के कार्यात्मक समूहों की एक छोटी संख्या के कारण बंधन होता है। वे एक सक्रिय केंद्र बनाते हैं, जिसमें अमीनो एसिड का एक विशिष्ट सेट होता है। जटिल प्रोटीन में, संरचना में एक गैर-प्रोटीन प्रकृति का कृत्रिम समूह मौजूद होता है, जो सक्रिय केंद्र का हिस्सा भी हो सकता है।
एंजाइमों के एक अलग समूह को अलग करना जरूरी है। उनके अणु में एक कोएंजाइम होता है जो लगातार अणु को बांधता है और इससे मुक्त होता है। एक पूरी तरह से गठित एंजाइम प्रोटीन को होलोनीजाइम कहा जाता है, और जब कॉफ़ेक्टर को हटा दिया जाता है, तो इसे एपोएन्ज़ाइम कहा जाता है। विटामिन, धातु, नाइट्रोजनस बेस के डेरिवेटिव अक्सर कोएंजाइम के रूप में कार्य करते हैं (NAD - निकोटीनैमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड, FAD - फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड, FMN - फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड)।
बाध्यकारी साइट सब्सट्रेट विशिष्टता प्रदान करती है। इसके कारण, एक स्थिर सब्सट्रेट-एंजाइम कॉम्प्लेक्स बनता है। ग्लोब्यूल की संरचना इस तरह से बनाई गई है कि एक निश्चित आकार की सतह पर एक आला (स्लिट या डिप्रेशन) हो, जो सब्सट्रेट के बंधन को सुनिश्चित करता है। यह क्षेत्र आमतौर पर सक्रिय केंद्र से बहुत दूर स्थित नहीं होता है। कुछ एंजाइमों में सहकारकों या धातु आयनों से बंधने के लिए स्थान होते हैं।
निष्कर्ष
प्रोटीन-एंजाइम शरीर में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। ऐसे पदार्थ रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं, चयापचय की प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार होते हैं - चयापचय। किसी भी जीवित कोशिका में, सैकड़ों जैव रासायनिक प्रक्रियाएं लगातार हो रही हैं, जिसमें कमी प्रतिक्रियाएं, विभाजन और यौगिकों का संश्लेषण शामिल है। पदार्थों का ऑक्सीकरण लगातार ऊर्जा की एक बड़ी रिहाई के साथ होता है। यह बदले में, कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, वसा और उनके परिसरों के निर्माण पर खर्च किया जाता है। दरार उत्पाद आवश्यक कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए निर्माण खंड हैं।
