एंजाइम्स सत्र II

हम जानते हैं कि एंजाइम सब्सट्रेट अणुओं के साथ प्रतिक्रिया करके उन्हें उत्पादों में परिवर्तित करते हैं। एंजाइम गतिविधि से तात्पर्य रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने या गति प्रदान करने की एंजाइमों की क्षमता से है। क्या आप जानते हैं कि तापमान एंजाइम्स की गतिविधि को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकता है?। यह आश्चर्यजनक है कि तापमान किस प्रकार अणुओं की गति और ऊर्जा को प्रभावित करता है, जिसमें एंजाइम और सब्सट्रेट दोनों शामिल हैं। जब तापमान बढ़ता है, तो ये अणु अधिक ऊर्जावान हो जाते हैं और तेजी से घूमते हैं। लेकिन एंजाइम गतिविधि के लिए इसका क्या तात्पर्य है?। गति में वृद्धि के परिणामस्वरूप एंजाइम्स और सब्सट्रेट्स के बीच टकराव अधिक बार होने लगता है।

अधिक टकरावों से सफल अंतःक्रियाओं और उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं की अधिक संभावनाएं पैदा होती हैं। इससे एंजाइम गतिविधि की समग्र दर और सब्सट्रेट्स को उत्पादों में रूपान्तरित करने की प्रक्रिया में तेजी आती है। हालांकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एंजाइम गतिविधि के लिए एक इष्टतम तापमान सीमा होती है। इस सीमा से परे, अत्यंत उच्च तापमान एंजाइम पर हानिकारक प्रभाव डाल सकता है। अधिकांश मानव एंजाइमों के लिए इष्टतम तापमान सीमा पैंतीस से चालीस डिग्री सेल्सियस के बीच होती है।

बहुत अधिक तापमान पर, ऊष्मीय ऊर्जा हाइड्रोजन बंधों, डाइसल्फ़ाइड ब्रिजों और अन्य कमजोर बंधों को तोड़ सकती है जो एंजाइमों की स्थिरता में योगदान करते हैं। परिणामस्वरूप, एंजाइम विकृत हो जाता है। विकृतीकरण proteins में होने वाले संरचनात्मक और कार्यात्मक परिवर्तनों को संदर्भित करता है। विकृत एंजाइम अपना उचित तह और आकार खो देता है। विकृत एंजाइम अकार्यात्मक हो जाता है। इसका तात्पर्य यह है कि यह सब्सट्रेट से प्रभावी रूप से बंध नहीं सकता है और प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित नहीं कर सकता है।

एंजाइम्स की गतिविधि को प्रभावित करने वाला एक अन्य कारक pH है। पीएच एक माप है कि कोई घोल कितना अम्लीय या क्षारीय है। यह हमें बताता है कि किसी विलयन में कितने हाइड्रोजन आयन हैं। सात से कम pH मान अम्लीय विलयन को इंगित करता है। सात से अधिक पीएच मान क्षारीय विलयन को इंगित करता है। सात का पीएच मान उदासीन माना जाता है। जल का pH मान सात है।

अब, आइए हम यह समझें कि pH में परिवर्तन एंजाइम गतिविधि को किस प्रकार प्रभावित कर सकता है। एंजाइम विशेष proteins होते हैं जो हमारे शरीर में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तीव्र करने में मदद करते हैं। उनके पास विशिष्ट आकार होते हैं जो उन्हें सब्सट्रेट नामक एक प्रकार के अणुओं से बंधने और उन्हें उत्पादों में परिवर्तित करने की अनुमति देते हैं। एंजाइम एक विशेष pH स्तर पर सबसे अच्छा काम करते हैं जिसे इष्टतम pH कहा जाता है। इस pH पर एंजाइम की संरचना स्थिर होती है। एंजाइम का सक्रिय स्थल भी सब्सट्रेट से कुशलतापूर्वक बंधने और प्रतिक्रिया करने के लिए सही आकार में है।

जब pH एन्ज़ाइम के इष्टतम स्तर से परिवर्तित होता है, तो यह एन्ज़ाइम की संरचना को बाधित कर सकता है। यह व्यवधान मुख्य रूप से आयनिक और हाइड्रोजन बंधों के कारण होता है जो एंजाइम के आकार को एक साथ बनाए रखते हैं। ये बंध pH परिवर्तनों के प्रति संवेदनशील होते हैं। सरल शब्दों में, एंजाइम को एक ताला और सब्सट्रेट को एक चाबी के रूप में सोचें। ताले का एक विशिष्ट आकार होता है जो चाबी के साथ पूरी तरह से फिट बैठता है। लेकिन जब पीएच इष्टतम नहीं होता है, तो ऐसा लगता है जैसे ताला विकृत हो गया है, और चाबी ठीक से फिट नहीं होती है। इसलिए, प्रतिक्रिया उतनी कुशलता से नहीं होती।

विभिन्न एंजाइमों का इष्टतम pH मान अलग-अलग होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि वे शरीर के विभिन्न भागों में पाए जाते हैं या अलग-अलग कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, पेट के एंजाइम पेट के अम्लीय वातावरण में सबसे अच्छा काम करते हैं, तथा पाचन में मदद करते हैं। इसके विपरीत, छोटी आंत में एंजाइम अधिक क्षारीय pH को पसंद करते हैं, क्योंकि वे उस वातावरण में पाचन प्रक्रिया जारी रखते हैं।

एंजाइम गतिविधि सब्सट्रेट की सांद्रता से भी प्रभावित होती है। जब सब्सट्रेट की सांद्रता कम होती है, तो एंजाइम के लिए अंतःक्रिया करने हेतु सब्सट्रेट अणु कम उपलब्ध होते हैं। परिणामस्वरूप, एंजाइम सब्सट्रेट टकराव कम होते हैं। प्रतिक्रिया की दर अपेक्षाकृत धीमी हो जाती है। जैसे-जैसे सब्सट्रेट की सांद्रता बढ़ती है, प्रतिक्रिया की दर भी बढ़ती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एंजाइमों के लिए अधिक सब्सट्रेट अणु उपलब्ध होते हैं। इसका तात्पर्य यह है कि एंजाइम-सब्सट्रेट टकराव की संभावना अधिक है।

हालाँकि, एक बिंदु ऐसा आता है जहां सब्सट्रेट सांद्रता को और बढ़ाने से प्रतिक्रिया दर में आनुपातिक वृद्धि नहीं होती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि एंजाइम संतृप्ति की स्थिति तक पहुंच जाता है। संतृप्ति पर, एंजाइम पर उपलब्ध सभी सक्रिय स्थल सब्सट्रेट अणुओं द्वारा ले लिए जाते हैं। जब एंजाइम के सक्रिय स्थल संतृप्त हो जाते हैं, तो अतिरिक्त सब्सट्रेट अणु एंजाइम से बंध नहीं पाते। यद्यपि अधिक सब्सट्रेट हो सकते हैं, लेकिन उन्हें सक्रिय साइटों के उपलब्ध होने तक प्रतीक्षा करनी होगी। इससे एंजाइम द्वारा सब्सट्रेट को उत्पादों में परिवर्तित करने की दर सीमित हो जाती है।

एंजाइम्स की सांद्रता भी एंजाइम्स की गतिविधि को प्रभावित करती है। सामान्यतः, एंजाइम्स की सांद्रता में वृद्धि से प्रतिक्रिया दर में वृद्धि होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सब्सट्रेट के साथ बंधने के लिए अधिक एंजाइम उपलब्ध हैं। हालाँकि, यदि सब्सट्रेट की सांद्रता सीमित है तो एंजाइम सांद्रता में आगे की वृद्धि से प्रतिक्रिया दर पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

एंजाइम अवरोधक वे अणु होते हैं जो एंजाइमों से बंध जाते हैं और उनके सामान्य कार्य में हस्तक्षेप करते हैं। वे एंजाइम की गतिविधि को बढ़ा या घटा सकते हैं। अवरोधकों को two मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है। ये प्रतिवर्ती अवरोधक और अपरिवर्तनीय अवरोधक हैं। प्रतिवर्ती अवरोधक गैर सहसंयोजक अंतःक्रियाओं के माध्यम से एंजाइम से बंधते हैं। प्रतिवर्ती अवरोधक वे होते हैं जो एंजाइम से अस्थायी रूप से जुड़ सकते हैं, जैसे कि एक चुंबक धातु की सतह से चिपक जाता है। इस जुड़ाव को समाप्त किया जा सकता है, और एंजाइम सामान्य रूप से काम करने लग सकता है।

प्रतिवर्ती अवरोधकों को आगे प्रतिस्पर्धी, गैर प्रतिस्पर्धी और अप्रतिस्पर्धी अवरोधकों में वर्गीकृत किया जा सकता है। प्रतिस्पर्धी अवरोधक एंजाइम के सक्रिय स्थल के लिए सब्सट्रेट के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं। वे सक्रिय स्थल से प्रतिवर्ती रूप से बंधते हैं। प्रतिस्पर्धी अवरोधक सब्सट्रेट को बंधने से रोकते हैं। वे एंजाइम गतिविधि को कम करते हैं। सब्सट्रेट सांद्रता बढ़ाने से प्रतिस्पर्धी अवरोध के प्रभावों पर काबू पाया जा सकता है।

गैर प्रतिस्पर्धी अवरोधक एंजाइम के सक्रिय स्थल के अलावा किसी अन्य स्थल से जुड़ते हैं। उस स्थान को एलोस्टेरिक स्थान के नाम से जाना जाता है। गैर प्रतिस्पर्धी अवरोधकों के बंधन से एंजाइम के सक्रिय स्थल के आकार और संरचना में परिवर्तन होता है। अब सब्सट्रेट एंजाइम के सक्रिय स्थल से बंध नहीं सकता। परिणामस्वरूप, एंजाइम गतिविधि कम हो जाती है। सब्सट्रेट सांद्रता को बढ़ाकर गैर प्रतिस्पर्धी अवरोध को दूर नहीं किया जा सकता।

अप्रतिस्पर्धी अवरोधक केवल उस समय एंजाइम से जुड़कर कार्य करते हैं जब सब्सट्रेट पहले से ही उससे जुड़ा हुआ होता है। एक बार अवरोधक बंध जाने पर, यह उस उत्पाद को निकलने से रोक देता है, जिसे एंजाइम सामान्य रूप से उत्पादित करता है। यह एक ताले की तरह है जिसे तभी बंद किया जा सकता है जब चाबी पहले से ही अंदर हो।

अपरिवर्तनीय अवरोधक एंजाइम के साथ सहसंयोजक बंध बनाते हैं। ये अवरोधक एंजाइम को स्थायी रूप से निष्क्रिय कर देते हैं। इन अवरोधकों में अक्सर प्रतिक्रियाशील कार्यात्मक समूह होते हैं। ये प्रतिक्रियाशील कार्यात्मक समूह एंजाइम के सक्रिय स्थल में विशिष्ट amino acids से अपरिवर्तनीय रूप से बंध जाते हैं।

स्थिर एंजाइम वे एंजाइम होते हैं जो किसी ठोस पदार्थ से छोटे मोतियों की तरह चिपके रहते हैं। इससे रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान एंजाइमों को one स्थान पर रखने में मदद मिलती है। एंजाइमों को स्थिर करने के कुछ लाभ हैं। स्थिरीकरण एंजाइमों को क्षतिग्रस्त या नष्ट होने से बचा सकता है, क्योंकि स्थिर एंजाइम एक ठोस आधार से जुड़े होते हैं, इसलिए उन्हें प्रतिक्रिया मिश्रण से आसानी से अलग किया जा सकता है और कई बार पुनः उपयोग किया जा सकता है। इससे प्रत्येक प्रतिक्रिया के लिए नये एंजाइम बनाने या शुद्ध करने की आवश्यकता न होने के कारण समय और धन की बचत होती है।