किसी भी जीव का जीवन उसमें होने वाली उपापचयी प्रक्रियाओं के कारण संभव होता है। इन प्रतिक्रियाओं को प्राकृतिक उत्प्रेरक, या एंजाइम द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इन पदार्थों का दूसरा नाम एंजाइम है। शब्द "एंजाइम" लैटिन फेरमेंटम से आया है, जिसका अर्थ है "खट्टा"। अवधारणा ऐतिहासिक रूप से किण्वन प्रक्रियाओं के अध्ययन में दिखाई दी।

चावल। 1 - खमीर का उपयोग करके किण्वन - एक एंजाइमी प्रतिक्रिया का एक विशिष्ट उदाहरण

मानव जाति ने लंबे समय से इन एंजाइमों के लाभकारी गुणों का आनंद लिया है। उदाहरण के लिए, कई सदियों से, रेनेट का उपयोग करके दूध से पनीर बनाया जाता रहा है।

एंजाइम उत्प्रेरक से इस मायने में भिन्न होते हैं कि वे एक जीवित जीव में कार्य करते हैं, जबकि उत्प्रेरक - निर्जीव प्रकृति में। जैव रसायन की वह शाखा जो जीवन के लिए इन आवश्यक पदार्थों का अध्ययन करती है, एंजाइमोलॉजी कहलाती है।

एंजाइमों के सामान्य गुण

एंजाइम प्रोटीन अणु होते हैं जो विभिन्न पदार्थों के साथ बातचीत करते हैं, एक निश्चित पथ के साथ उनके रासायनिक परिवर्तन को तेज करते हैं। हालांकि, इनका सेवन नहीं किया जाता है। प्रत्येक एंजाइम में एक सक्रिय साइट होती है जो एक सब्सट्रेट और एक उत्प्रेरक साइट से जुड़ती है जो एक विशेष रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू करती है। ये पदार्थ तापमान को बढ़ाए बिना शरीर में होने वाली जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं।

एंजाइमों के मुख्य गुण:

• विशिष्टता: एक एंजाइम की क्षमता केवल एक विशिष्ट सब्सट्रेट पर कार्य करने के लिए, उदाहरण के लिए, वसा पर लाइपेस;
• उत्प्रेरक दक्षता: सैकड़ों और हजारों बार जैविक प्रतिक्रियाओं को तेज करने के लिए एंजाइमेटिक प्रोटीन की क्षमता;
• विनियमित करने की क्षमता: प्रत्येक कोशिका में, एंजाइमों का उत्पादन और गतिविधि परिवर्तनों की एक अजीब श्रृंखला द्वारा निर्धारित की जाती है जो इन प्रोटीनों को फिर से संश्लेषित करने की क्षमता को प्रभावित करती है।

मानव शरीर में एंजाइमों की भूमिका को कम करके आंका नहीं जा सकता है। उस समय, जब डीएनए की संरचना की खोज की गई थी, तब कहा गया था कि एक प्रोटीन के संश्लेषण के लिए एक जीन जिम्मेदार होता है, जो पहले से ही कुछ विशेष गुण निर्धारित करता है। अब यह कथन ऐसा लगता है: "एक जीन - एक एंजाइम - एक विशेषता।" अर्थात्, कोशिका में एंजाइमों की गतिविधि के बिना, जीवन का अस्तित्व नहीं हो सकता।

वर्गीकरण

रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भूमिका के आधार पर, एंजाइमों के निम्नलिखित वर्गों को प्रतिष्ठित किया जाता है:

एक जीवित जीव में, सभी एंजाइमों को इंट्रा- और बाह्य में विभाजित किया जाता है। इंट्रासेल्युलर में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, रक्त के साथ आने वाले विभिन्न पदार्थों की तटस्थता प्रतिक्रियाओं में शामिल यकृत एंजाइम। किसी अंग के क्षतिग्रस्त होने पर वे रक्त में पाए जाते हैं, जो उसके रोगों के निदान में मदद करता है।

इंट्रासेल्युलर एंजाइम जो आंतरिक अंगों को नुकसान के मार्कर हैं:

• जिगर - एलानिन एमिनोट्रांस्फरेज़, एस्पार्टेट एमिनोट्रांस्फरेज़, गामा-ग्लूटामाइल ट्रांसपेप्टिडेज़, सोर्बिटोल डिहाइड्रोजनेज;
• गुर्दे - क्षारीय फॉस्फेट;
• प्रोस्टेट - एसिड फॉस्फेट;
• हृदय की मांसपेशी - लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज

बाह्य वातावरण में ग्रंथियों द्वारा बाह्य एंजाइमों को स्रावित किया जाता है। मुख्य लार ग्रंथियों, गैस्ट्रिक दीवार, अग्न्याशय, आंतों की कोशिकाओं द्वारा स्रावित होते हैं और पाचन में सक्रिय रूप से शामिल होते हैं।

पाचक एंजाइम

पाचन एंजाइम प्रोटीन होते हैं जो भोजन बनाने वाले बड़े अणुओं के टूटने को तेज करते हैं। वे ऐसे अणुओं को छोटे-छोटे टुकड़ों में विभाजित करते हैं जो कोशिकाओं के लिए पचाने में आसान होते हैं। मुख्य प्रकार के पाचक एंजाइम प्रोटीज, लाइपेस और एमाइलेज हैं।

मुख्य पाचन ग्रंथि अग्न्याशय है। यह इन एंजाइमों में से अधिकांश का उत्पादन करता है, साथ ही न्यूक्लियस जो डीएनए और आरएनए को साफ करते हैं, और पेप्टिडेस मुक्त अमीनो एसिड के निर्माण में शामिल होते हैं। इसके अलावा, गठित एंजाइमों की एक छोटी मात्रा बड़ी मात्रा में भोजन को "संसाधित" करने में सक्षम है।

पोषक तत्वों के एंजाइमेटिक ब्रेकडाउन के दौरान, ऊर्जा जारी की जाती है, जिसका उपभोग चयापचय प्रक्रियाओं और महत्वपूर्ण गतिविधि के लिए किया जाता है। एंजाइमों की भागीदारी के बिना, ऐसी प्रक्रियाएं बहुत धीमी गति से होती हैं, जिससे शरीर को पर्याप्त ऊर्जा आपूर्ति नहीं मिलती है।

इसके अलावा, पाचन की प्रक्रिया में एंजाइमों की भागीदारी अणुओं में पोषक तत्वों के टूटने को सुनिश्चित करती है जो आंतों की दीवार की कोशिकाओं से गुजर सकते हैं और रक्तप्रवाह में प्रवेश कर सकते हैं।

एमाइलेस

एमाइलेज लार ग्रंथियों द्वारा निर्मित होता है। यह खाद्य स्टार्च पर कार्य करता है, जो ग्लूकोज अणुओं की एक लंबी श्रृंखला से बना होता है। इस एंजाइम की क्रिया के परिणामस्वरूप, दो जुड़े ग्लूकोज अणुओं, यानी फ्रुक्टोज और अन्य शॉर्ट-चेन कार्बोहाइड्रेट से मिलकर वर्गों का निर्माण होता है। वे आंतों में ग्लूकोज के लिए आगे चयापचय होते हैं और वहां से रक्त में अवशोषित हो जाते हैं।

लार ग्रंथियां स्टार्च के केवल एक हिस्से को तोड़ती हैं। भोजन को चबाते समय लार एमाइलेज थोड़े समय के लिए सक्रिय रहता है। पेट में प्रवेश करने के बाद, एंजाइम अपनी अम्लीय सामग्री से निष्क्रिय हो जाता है। अग्न्याशय द्वारा उत्पादित अग्नाशय एमाइलेज की क्रिया से अधिकांश स्टार्च पहले से ही ग्रहणी में टूट जाता है।

चावल। 2 - एमाइलेज स्टार्च का टूटना शुरू करता है

अग्नाशय एमाइलेज की क्रिया के तहत बनने वाले लघु कार्बोहाइड्रेट छोटी आंत में प्रवेश करते हैं। यहां, माल्टेज, लैक्टेज, सुक्रेज, डेक्सट्रिनेज की मदद से, वे ग्लूकोज अणुओं में टूट जाते हैं। फाइबर जो एंजाइमों द्वारा अवक्रमित नहीं होता है, आंतों से मल के साथ उत्सर्जित होता है।

प्रोटिएजों

प्रोटीन या प्रोटीन मानव आहार का एक अनिवार्य हिस्सा हैं। उनके विभाजन एंजाइमों के लिए - प्रोटीज आवश्यक हैं। वे संश्लेषण, सब्सट्रेट और अन्य विशेषताओं की साइट में भिन्न होते हैं। उनमें से कुछ पेट में सक्रिय हैं, जैसे पेप्सिन। अन्य अग्न्याशय द्वारा निर्मित होते हैं और आंतों के लुमेन में सक्रिय होते हैं। ग्रंथि में ही, एक निष्क्रिय एंजाइम अग्रदूत, काइमोट्रिप्सिनोजेन जारी किया जाता है, जो अम्लीय खाद्य सामग्री के साथ मिश्रित होने के बाद ही काइमोट्रिप्सिन में बदल जाता है। यह तंत्र अग्नाशयी कोशिकाओं के प्रोटीज द्वारा आत्म-क्षति से बचने में मदद करता है।

चावल। 3 - प्रोटीन का एंजाइमेटिक क्लेवाज

प्रोटीज खाद्य प्रोटीन को छोटे-छोटे टुकड़ों में तोड़ते हैं - पॉलीपेप्टाइड्स। एंजाइम - पेप्टिडेस उन्हें अमीनो एसिड में तोड़ देते हैं जो आंतों में अवशोषित हो जाते हैं।

लाइपेस

आहार वसा को लाइपेस एंजाइम द्वारा तोड़ा जाता है, जो अग्न्याशय द्वारा भी निर्मित होते हैं। वे वसा के अणुओं को फैटी एसिड और ग्लिसरॉल में तोड़ देते हैं। इस तरह की प्रतिक्रिया के लिए पित्त के ग्रहणी के लुमेन में उपस्थिति की आवश्यकता होती है, जो यकृत में बनती है।

चावल। 4 - वसा का एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस

मिक्राज़िम के साथ रिप्लेसमेंट थेरेपी की भूमिका

पाचन विकार वाले कई लोगों के लिए, विशेष रूप से अग्नाशय के रोगों वाले, एंजाइमों का प्रशासन अंग के लिए कार्यात्मक सहायता प्रदान करता है और उपचार प्रक्रिया को गति देता है। अग्नाशयशोथ या किसी अन्य तीव्र स्थिति के हमले को रोकने के बाद, एंजाइमों का सेवन रोका जा सकता है, क्योंकि शरीर स्वतंत्र रूप से अपने स्राव को बहाल करता है।

एंजाइमेटिक तैयारी का दीर्घकालिक उपयोग केवल गंभीर एक्सोक्राइन अग्नाशयी अपर्याप्तता के मामले में आवश्यक है।

इसकी संरचना में सबसे अधिक शारीरिक में से एक दवा "मिक्राज़िम" है। इसमें अग्नाशयी रस में निहित एमाइलेज, प्रोटीज और लाइपेज होते हैं। इसलिए, इस अंग के विभिन्न रोगों के लिए किस एंजाइम का उपयोग किया जाना चाहिए, इसे अलग से चुनने की आवश्यकता नहीं है।

इस दवा के उपयोग के लिए संकेत:

• पुरानी अग्नाशयशोथ, सिस्टिक फाइब्रोसिस और अग्नाशयी एंजाइमों के अपर्याप्त स्राव के अन्य कारण;
• पाचन तंत्र की तेजी से वसूली के लिए जिगर, पेट, आंतों की सूजन संबंधी बीमारियां, विशेष रूप से उन पर ऑपरेशन के बाद;
• पोषण संबंधी त्रुटियां;
• चबाने के कार्य का उल्लंघन, उदाहरण के लिए, दंत रोगों या रोगी की गतिहीनता के साथ।

प्रतिस्थापन उद्देश्यों के लिए पाचन एंजाइम लेने से सूजन, ढीले मल और पेट दर्द से बचने में मदद मिलती है। इसके अलावा, अग्न्याशय के गंभीर पुराने रोगों में, माइक्रोसिम पूरी तरह से पोषक तत्वों को विभाजित करने का कार्य करता है। इसलिए, उन्हें आंतों में स्वतंत्र रूप से अवशोषित किया जा सकता है। यह सिस्टिक फाइब्रोसिस वाले बच्चों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

जरूरी: उपयोग करने से पहले, निर्देश पढ़ें या अपने चिकित्सक से परामर्श करें।

एंजाइमों
प्रोटीन प्रकृति के कार्बनिक पदार्थ, जो कोशिकाओं में संश्लेषित होते हैं और कई बार रासायनिक परिवर्तनों से गुजरे बिना उनमें होने वाली प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं। वे पदार्थ जिनका एक समान प्रभाव होता है, निर्जीव प्रकृति में मौजूद होते हैं और उत्प्रेरक कहलाते हैं। एंजाइम (लैटिन फेरमेंटम से - किण्वन, लीवन) को कभी-कभी एंजाइम कहा जाता है (ग्रीक एन से - अंदर, एंजाइम - लीवन)। सभी जीवित कोशिकाओं में एंजाइमों का एक बहुत बड़ा समूह होता है, जिसकी उत्प्रेरक गतिविधि पर कोशिकाओं की कार्यप्रणाली निर्भर करती है। कोशिका में होने वाली कई अलग-अलग प्रतिक्रियाओं में से लगभग प्रत्येक को एक विशिष्ट एंजाइम की भागीदारी की आवश्यकता होती है। एंजाइमों के रासायनिक गुणों और उनके द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं का अध्ययन जैव रसायन - एंजाइमोलॉजी का एक विशेष, बहुत महत्वपूर्ण क्षेत्र है। कोशिका में कई एंजाइम मुक्त अवस्था में होते हैं, जो केवल कोशिका द्रव्य में घुल जाते हैं; अन्य जटिल उच्च संगठित संरचनाओं से जुड़े हैं। ऐसे एंजाइम भी होते हैं जो सामान्य रूप से कोशिका के बाहर होते हैं; इस प्रकार, एंजाइम जो स्टार्च और प्रोटीन के टूटने को उत्प्रेरित करते हैं, अग्न्याशय द्वारा आंतों में स्रावित होते हैं। एंजाइम और कई सूक्ष्मजीवों का स्राव करें। एंजाइमों पर पहला डेटा किण्वन और पाचन की प्रक्रियाओं का अध्ययन करके प्राप्त किया गया था। एल पाश्चर ने किण्वन के अध्ययन में एक महान योगदान दिया, लेकिन उनका मानना ​​​​था कि केवल जीवित कोशिकाएं ही संबंधित प्रतिक्रियाओं को अंजाम दे सकती हैं। 20वीं सदी की शुरुआत में ई। बुचनर ने दिखाया कि कार्बन डाइऑक्साइड और एथिल अल्कोहल के निर्माण के साथ सुक्रोज के किण्वन को सेल-फ्री यीस्ट एक्सट्रैक्ट द्वारा उत्प्रेरित किया जा सकता है। इस महत्वपूर्ण खोज ने सेलुलर एंजाइमों के अलगाव और अध्ययन को प्रेरित किया। 1926 में, कॉर्नेल विश्वविद्यालय (यूएसए) के जे। सुमनेर ने यूरिया को अलग कर दिया; यह व्यावहारिक रूप से शुद्ध रूप में प्राप्त पहला एंजाइम था। तब से, 700 से अधिक एंजाइमों की खोज की गई है और उन्हें अलग किया गया है, लेकिन कई और जीवित जीवों में मौजूद हैं। व्यक्तिगत एंजाइमों के गुणों की पहचान, अलगाव और अध्ययन आधुनिक एंजाइमोलॉजी में एक केंद्रीय स्थान रखता है। ऊर्जा रूपांतरण की मूलभूत प्रक्रियाओं में शामिल एंजाइम, जैसे कि शर्करा का टूटना, उच्च-ऊर्जा यौगिक एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) का निर्माण और हाइड्रोलिसिस, सभी प्रकार की कोशिकाओं - पशु, पौधे, जीवाणु में मौजूद होते हैं। हालांकि, ऐसे एंजाइम होते हैं जो केवल कुछ जीवों के ऊतकों में उत्पन्न होते हैं। इस प्रकार, सेल्युलोज के संश्लेषण में शामिल एंजाइम पौधों की कोशिकाओं में पाए जाते हैं, लेकिन पशु कोशिकाओं में नहीं। इस प्रकार, कुछ सेल प्रकारों के लिए विशिष्ट "सार्वभौमिक" एंजाइम और एंजाइम के बीच अंतर करना महत्वपूर्ण है। सामान्यतया, एक कोशिका जितनी अधिक विशिष्ट होती है, उतनी ही अधिक संभावना होती है कि वह किसी विशेष कोशिकीय कार्य को करने के लिए आवश्यक एंजाइमों के समूह को संश्लेषित करती है।
एंजाइम प्रोटीन की तरह होते हैं।सभी एंजाइम प्रोटीन होते हैं, सरल या जटिल (यानी प्रोटीन घटक के साथ, एक गैर-प्रोटीन भाग युक्त)।
प्रोटीन भी देखें। एंजाइम बड़े अणु होते हैं, उनके आणविक भार 10,000 से लेकर 1,000,000 से अधिक डाल्टन (Da) तक होते हैं। तुलना के लिए, आइए बताते हैं। ज्ञात पदार्थों का द्रव्यमान: ग्लूकोज - 180, कार्बन डाइऑक्साइड - 44, अमीनो एसिड - 75 से 204 दा। एंजाइम जो समान रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं, लेकिन विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं से अलग होते हैं, गुणों और संरचना में भिन्न होते हैं, लेकिन आमतौर पर एक निश्चित संरचनात्मक समानता होती है। उनके कामकाज के लिए आवश्यक एंजाइमों की संरचनात्मक विशेषताएं आसानी से खो जाती हैं। इसलिए, गर्म होने पर, प्रोटीन श्रृंखला को पुनर्व्यवस्थित किया जाता है, साथ में उत्प्रेरक गतिविधि का नुकसान होता है। घोल के क्षारीय या अम्लीय गुण भी महत्वपूर्ण हैं। अधिकांश एंजाइम 7 के करीब पीएच के साथ समाधान में सबसे अच्छा काम करते हैं, जब एच + और ओएच-आयनों की एकाग्रता लगभग समान होती है। यह इस तथ्य के कारण है कि प्रोटीन अणुओं की संरचना और, परिणामस्वरूप, एंजाइम की गतिविधि दृढ़ता से माध्यम में हाइड्रोजन आयनों की एकाग्रता पर निर्भर करती है। जीवित जीवों में मौजूद सभी प्रोटीन एंजाइम नहीं होते हैं। इस प्रकार, संरचनात्मक प्रोटीन, कई विशिष्ट रक्त प्रोटीन, प्रोटीन हार्मोन, आदि एक अलग कार्य करते हैं।
कोएंजाइम और सबस्ट्रेट्स।कई बड़े आणविक भार एंजाइम केवल विशिष्ट कम आणविक भार पदार्थों की उपस्थिति में उत्प्रेरक गतिविधि प्रदर्शित करते हैं जिन्हें कोएंजाइम (या कॉफ़ैक्टर्स) कहा जाता है। अधिकांश विटामिन और कई खनिजों द्वारा कोएंजाइम की भूमिका निभाई जाती है; इसलिए इन्हें भोजन के साथ अवश्य लेना चाहिए। विटामिन पीपी (निकोटिनिक एसिड, या नियासिन) और राइबोफ्लेविन, उदाहरण के लिए, डिहाइड्रोजनेज के कामकाज के लिए आवश्यक कोएंजाइम का हिस्सा हैं। जिंक कार्बोनिक एनहाइड्रेज़ का एक कोएंजाइम है, एक एंजाइम जो रक्त से कार्बन डाइऑक्साइड की रिहाई को उत्प्रेरित करता है, जिसे शरीर से बाहर की हवा के साथ हटा दिया जाता है। आयरन और कॉपर श्वसन एंजाइम साइटोक्रोम ऑक्सीडेज के घटक हैं। एक पदार्थ जो एक एंजाइम की उपस्थिति में परिवर्तन से गुजरता है उसे सब्सट्रेट कहा जाता है। सब्सट्रेट एंजाइम से जुड़ता है, जो इसके अणु में कुछ रासायनिक बंधनों को तोड़ने और दूसरों के निर्माण को तेज करता है; परिणामी उत्पाद एंजाइम से अलग हो जाता है। इस प्रक्रिया को इस प्रकार प्रस्तुत किया गया है:

उत्पाद को एक सब्सट्रेट भी माना जा सकता है, क्योंकि सभी एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाएं कुछ हद तक प्रतिवर्ती होती हैं। सच है, आमतौर पर संतुलन को उत्पाद के गठन की ओर स्थानांतरित कर दिया जाता है, और रिवर्स प्रतिक्रिया को ठीक करना मुश्किल हो सकता है।
एंजाइमों की क्रिया का तंत्र।एक एंजाइमैटिक प्रतिक्रिया की दर सब्सट्रेट [[एस]] की एकाग्रता और मौजूद एंजाइम की मात्रा पर निर्भर करती है। ये मान निर्धारित करते हैं कि एंजाइम के कितने अणु सब्सट्रेट से जुड़े होंगे, और इस एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की दर एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स की सामग्री पर निर्भर करती है। बायोकेमिस्टों के लिए रुचि की अधिकांश स्थितियों में, एंजाइम की सांद्रता बहुत कम होती है और सब्सट्रेट अधिक मात्रा में मौजूद होता है। इसके अलावा, बायोकेमिस्ट उन प्रक्रियाओं का अध्ययन कर रहे हैं जो एक स्थिर अवस्था में पहुंच गई हैं, जिसमें एक एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स का निर्माण एक उत्पाद में इसके परिवर्तन से संतुलित होता है। इन शर्तों के तहत, इसकी एकाग्रता [[एस]] पर सब्सट्रेट के एंजाइमेटिक रूपांतरण की दर (वी) की निर्भरता माइकलिस-मेन्टेन समीकरण द्वारा वर्णित है:

जहां KM एंजाइम की गतिविधि को दर्शाने वाला माइकलिस स्थिरांक है, V एंजाइम की दी गई कुल सांद्रता पर अधिकतम प्रतिक्रिया दर है। यह इस समीकरण से निम्नानुसार है कि कम [[एस]] पर प्रतिक्रिया दर सब्सट्रेट की एकाग्रता के अनुपात में बढ़ जाती है। हालांकि, उत्तरार्द्ध में पर्याप्त रूप से बड़ी वृद्धि के साथ, यह आनुपातिकता गायब हो जाती है: प्रतिक्रिया दर [[एस]] पर निर्भर रहना बंद कर देती है - संतृप्ति तब होती है जब सभी एंजाइम अणुओं को सब्सट्रेट द्वारा कब्जा कर लिया जाता है। सभी विवरणों में एंजाइमों की क्रिया के तंत्र की व्याख्या भविष्य की बात है, हालांकि, उनकी कुछ महत्वपूर्ण विशेषताएं पहले ही स्थापित की जा चुकी हैं। प्रत्येक एंजाइम में एक या अधिक सक्रिय स्थान होते हैं जिनसे सब्सट्रेट बांधता है। ये केंद्र अत्यधिक विशिष्ट हैं; केवल "उनके" सब्सट्रेट या निकट से संबंधित यौगिकों को "पहचानें"। सक्रिय केंद्र एक निश्चित तरीके से एक दूसरे के सापेक्ष उन्मुख एंजाइम अणु में विशेष रासायनिक समूहों द्वारा बनता है। इतनी आसानी से होने वाली एंजाइमेटिक गतिविधि का नुकसान इन समूहों के पारस्परिक अभिविन्यास में बदलाव के साथ जुड़ा हुआ है। एंजाइम से जुड़े सब्सट्रेट अणु में परिवर्तन होता है, जिसके परिणामस्वरूप कुछ रासायनिक बंधन टूट जाते हैं और अन्य रासायनिक बंधन बनते हैं। इस प्रक्रिया के होने के लिए, ऊर्जा की आवश्यकता होती है; एंजाइम की भूमिका ऊर्जा अवरोध को कम करना है जिसे उत्पाद में परिवर्तित होने के लिए सब्सट्रेट को दूर करना होगा। यह कमी कैसे सुनिश्चित की जाती है यह पूरी तरह से स्थापित नहीं है।
एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाएं और ऊर्जा।पोषक तत्वों के चयापचय के दौरान ऊर्जा की रिहाई, जैसे कार्बन डाइऑक्साइड और पानी बनाने के लिए छह-कार्बन चीनी ग्लूकोज का ऑक्सीकरण, क्रमिक समन्वित एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप होता है। पशु कोशिकाओं में, ग्लूकोज को पाइरूविक एसिड (पाइरूवेट) या लैक्टिक एसिड (लैक्टेट) में बदलने में 10 विभिन्न एंजाइम शामिल होते हैं। इस प्रक्रिया को ग्लाइकोलाइसिस कहते हैं। पहली प्रतिक्रिया - ग्लूकोज का फास्फारिलीकरण - एटीपी की भागीदारी की आवश्यकता है। प्रत्येक ग्लूकोज अणु को पाइरुविक एसिड के दो अणुओं में बदलने से दो एटीपी अणुओं की खपत होती है, लेकिन साथ ही, मध्यवर्ती चरणों में 4 एटीपी अणु एडेनोसाइन डाइफॉस्फेट (एडीपी) से बनते हैं, जिससे पूरी प्रक्रिया में 2 एटीपी अणु उत्पन्न होते हैं। इसके अलावा, माइटोकॉन्ड्रिया से जुड़े एंजाइमों की भागीदारी के साथ पाइरुविक एसिड कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकृत हो जाता है। ये परिवर्तन एक चक्र बनाते हैं जिसे ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र, या साइट्रिक एसिड चक्र कहा जाता है।
चयापचय भी देखें। एक पदार्थ का ऑक्सीकरण हमेशा दूसरे की कमी से जुड़ा होता है: पहला हाइड्रोजन परमाणु छोड़ देता है, और दूसरा इसे जोड़ता है। इन प्रक्रियाओं को डिहाइड्रोजनेज द्वारा उत्प्रेरित किया जाता है, जो सब्सट्रेट से कोएंजाइम में हाइड्रोजन परमाणुओं के हस्तांतरण को सुनिश्चित करता है। ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र में, कुछ विशिष्ट डिहाइड्रोजनेज सब्सट्रेट को कोएंजाइम (निकोटिनमाइड डाइन्यूक्लियोटाइड, एनएडी के रूप में निरूपित) बनाने के लिए ऑक्सीकरण करते हैं, जबकि अन्य कम कोएंजाइम (एनएडीएच) का ऑक्सीकरण करते हैं, साइटोक्रोमेस (लौह युक्त हेमोप्रोटीन) सहित अन्य श्वसन एंजाइमों को बहाल करते हैं। , जिसमें लोहे का परमाणु बारी-बारी से ऑक्सीकृत होता है, फिर कम हो जाता है। अंतत: साइटोक्रोम ऑक्सीडेज का कम हुआ रूप, प्रमुख आयरन युक्त एंजाइमों में से एक, ऑक्सीजन द्वारा हमारे शरीर में प्रवेश करने वाली हवा के साथ ऑक्सीकृत हो जाता है। जब चीनी को जलाया जाता है (वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकृत किया जाता है), तो उसके कार्बन परमाणु सीधे ऑक्सीजन के साथ बातचीत करते हैं, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड बनता है। दहन के विपरीत, जब शरीर में चीनी का ऑक्सीकरण होता है, तो ऑक्सीजन साइटोक्रोम ऑक्सीडेज के अपने लोहे का ऑक्सीकरण करता है, लेकिन इसकी ऑक्सीडेटिव क्षमता का उपयोग अंततः एक बहु-चरण, एंजाइम-मध्यस्थता प्रक्रिया में शर्करा को पूरी तरह से ऑक्सीकरण करने के लिए किया जाता है। ऑक्सीकरण के अलग-अलग चरणों में, पोषक तत्वों में निहित ऊर्जा मुख्य रूप से छोटे भागों में जारी की जाती है और एटीपी के फॉस्फेट बांड में संग्रहीत की जा सकती है। इसमें अद्भुत एंजाइम शामिल हैं जो एटीपी गठन प्रतिक्रियाओं (ऊर्जा-भंडारण) के साथ युगल ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाएं (ऊर्जा-उत्पादक) करते हैं। इस युग्मन प्रक्रिया को ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण के रूप में जाना जाता है। यदि कोई युग्मित एंजाइमी प्रतिक्रियाएं नहीं होतीं, तो हमारे लिए ज्ञात रूपों में जीवन असंभव होता। एंजाइम कई अन्य कार्य भी करते हैं। वे ऊतक प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट के गठन सहित विभिन्न संश्लेषण प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं। जटिल जीवों में पाए जाने वाले रासायनिक यौगिकों के विशाल सरणी को संश्लेषित करने के लिए संपूर्ण एंजाइम सिस्टम का उपयोग किया जाता है। इसके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और सभी मामलों में यह एटीपी जैसे फॉस्फोराइलेटेड यौगिकों से आता है।

एंजाइम और पाचन।एंजाइम पाचन प्रक्रिया में आवश्यक भागीदार होते हैं। केवल कम आणविक भार यौगिक आंतों की दीवार से गुजर सकते हैं और रक्तप्रवाह में प्रवेश कर सकते हैं, इसलिए खाद्य घटकों को पहले छोटे अणुओं में तोड़ा जाना चाहिए। यह प्रोटीन के अमीनो एसिड, स्टार्च से शर्करा, वसा से फैटी एसिड और ग्लिसरॉल के एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस (ब्रेकडाउन) के दौरान होता है। प्रोटीन का हाइड्रोलिसिस पेट में निहित एंजाइम पेप्सिन द्वारा उत्प्रेरित होता है। अग्न्याशय द्वारा कई अत्यधिक प्रभावी पाचन एंजाइम आंतों में स्रावित होते हैं। ये ट्रिप्सिन और काइमोट्रिप्सिन हैं, जो प्रोटीन को हाइड्रोलाइज करते हैं; लाइपेस, जो वसा को तोड़ता है; एमाइलेज स्टार्च के टूटने को उत्प्रेरित करता है। पेप्सिन, ट्रिप्सिन और काइमोट्रिप्सिन तथाकथित रूप में निष्क्रिय रूप में स्रावित होते हैं। zymogens (proenzymes), और केवल पेट और आंतों में सक्रिय हो जाते हैं। यह बताता है कि ये एंजाइम अग्न्याशय और पेट की कोशिकाओं को नष्ट क्यों नहीं करते हैं। पेट और आंतों की दीवारें पाचक एंजाइमों और बलगम की एक परत से सुरक्षित रहती हैं। कई महत्वपूर्ण पाचन एंजाइम छोटी आंत में कोशिकाओं द्वारा स्रावित होते हैं। घास या घास जैसे पौधों के खाद्य पदार्थों में संग्रहीत अधिकांश ऊर्जा सेल्यूलोज में जमा हो जाती है, जिसे एंजाइम सेल्युलेस द्वारा तोड़ दिया जाता है। शाकाहारियों के शरीर में, यह एंजाइम संश्लेषित नहीं होता है, और जुगाली करने वाले, जैसे मवेशी और भेड़, सेल्यूलोज युक्त भोजन केवल इसलिए खा सकते हैं क्योंकि सेल्युलेस सूक्ष्मजीवों द्वारा निर्मित होता है जो पेट के पहले भाग में रहते हैं - निशान। दीमक सूक्ष्मजीवों की सहायता से भोजन को भी पचाते हैं। भोजन, दवा, रसायन और कपड़ा उद्योगों में एंजाइमों का उपयोग किया जाता है। एक उदाहरण पपीते से प्राप्त एक पादप एंजाइम है और मांस को कोमल बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। वाशिंग पाउडर में एंजाइम भी मिलाए जाते हैं।
दवा और कृषि में एंजाइम।सभी सेलुलर प्रक्रियाओं में एंजाइमों की महत्वपूर्ण भूमिका के बारे में जागरूकता ने दवा और कृषि में उनके व्यापक उपयोग को जन्म दिया है। किसी भी पौधे और पशु जीव का सामान्य कामकाज एंजाइमों के कुशल संचालन पर निर्भर करता है। कई जहरीले पदार्थों (जहर) की क्रिया एंजाइमों को बाधित करने की उनकी क्षमता पर आधारित होती है; कई दवाओं का एक ही प्रभाव होता है। अक्सर किसी दवा या जहरीले पदार्थ के प्रभाव का पता उसके पूरे शरीर में या किसी विशेष ऊतक में एक विशेष एंजाइम के काम पर उसके चयनात्मक प्रभाव से लगाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, सैन्य उद्देश्यों के लिए विकसित शक्तिशाली ऑर्गनोफॉस्फोरस कीटनाशकों और तंत्रिका एजेंटों का एंजाइमों के काम को अवरुद्ध करके उनका हानिकारक प्रभाव पड़ता है - मुख्य रूप से कोलिनेस्टरेज़, जो तंत्रिका आवेगों के संचरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। एंजाइम सिस्टम पर दवाओं की क्रिया के तंत्र को बेहतर ढंग से समझने के लिए, यह विचार करना उपयोगी है कि कुछ एंजाइम अवरोधक कैसे काम करते हैं। कई अवरोधक एंजाइम की सक्रिय साइट से जुड़ते हैं, जिसके साथ सब्सट्रेट इंटरैक्ट करता है। ऐसे अवरोधकों में, सबसे महत्वपूर्ण संरचनात्मक विशेषताएं सब्सट्रेट के करीब होती हैं, और यदि सब्सट्रेट और अवरोधक दोनों प्रतिक्रिया माध्यम में मौजूद हैं, तो वे एंजाइम के लिए बाध्य होने के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं; सब्सट्रेट की सांद्रता जितनी अधिक होगी, उतनी ही सफलतापूर्वक यह अवरोधक के साथ प्रतिस्पर्धा करेगा। एक अन्य प्रकार के अवरोधक एंजाइम अणु में गठनात्मक परिवर्तन को प्रेरित करते हैं, जिसमें कार्यात्मक रूप से महत्वपूर्ण रासायनिक समूह शामिल होते हैं। अवरोधकों की क्रिया के तंत्र का अध्ययन रसायनज्ञों को नई दवाएं बनाने में मदद करता है।

विषय: "एंजाइम के गुण और वर्गीकरण। एंजाइम गतिविधि पर पर्यावरण के तापमान और पीएच का प्रभाव। एंजाइम क्रिया की विशिष्टता। एंजाइम गतिविधि का निर्धारण»

1. एंजाइमों की रासायनिक प्रकृति। शरीर के जीवन के लिए एंजाइमों का महत्व।

2. एंजाइमों के मूल गुण। एंजाइमी प्रतिक्रिया की दर पर एंजाइम और सब्सट्रेट, तापमान और माध्यम के पीएच की एकाग्रता का प्रभाव। ओलिगोडायनामिज्म और एंजाइम क्रिया की प्रतिवर्तीता।

3. एंजाइमों की क्रिया की विशिष्टता (पूर्ण, सापेक्ष और स्टीरियोकेमिकल)। उदाहरण।

4. एंजाइमों के वर्गीकरण में अंतर्निहित सबसे महत्वपूर्ण विशेषता। एंजाइम की कोड संख्या की अवधारणा। एंजाइमों के वर्ग: ऑक्सीडोरेक्टेसेस, ट्रांसफरेसेस, हाइड्रोलिसिस, लाइसेस, आइसोमेरेस, लिगेज। उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं के प्रकार और सामान्य समीकरण, उपवर्गों के गठन के सिद्धांत।

5. एंजाइमों का नामकरण (एंजाइमों के व्यवस्थित और कार्यशील (अनुशंसित) नामों की अवधारणा, उनका उपयोग)।

6. एंजाइम गतिविधि का निर्धारण। गतिविधि निर्धारित करने के लिए उपयोग की जाने वाली विश्लेषणात्मक विधियाँ। एंजाइमों की कुल, विशिष्ट, आणविक गतिविधि की इकाइयाँ, उनका उपयोग। रक्त सीरम में कुल एंजाइम गतिविधि की गणना के लिए सूत्र।

धारा 7.1	एंजाइमों की रासायनिक प्रकृति। शरीर के जीवन के लिए एंजाइमों का महत्व।
7.1.1. शरीर में चयापचय प्रक्रियाओं का कोर्स कई एंजाइमों की क्रिया से निर्धारित होता है - एक प्रोटीन प्रकृति के जैविक उत्प्रेरक। वे रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं और स्वयं उपभोग नहीं करते हैं। अवधि "एंजाइम"लैटिन शब्द . से आया है किण्व - खट्टा। इस अवधारणा के साथ, साहित्य में समकक्ष शब्द का प्रयोग किया जाता है "एंजाइम" (एंजाइम - खमीर में) ग्रीक मूल का। इसलिए जैव रसायन की वह शाखा जो एंजाइमों का अध्ययन करती है, "एंजाइमोलॉजी" कहलाती है। एंजाइमिकी मानव शरीर विज्ञान और विकृति विज्ञान की सबसे महत्वपूर्ण समस्याओं के आणविक स्तर पर ज्ञान का आधार बनता है। पोषक तत्वों का पाचन और ऊर्जा उत्पादन के लिए उनका उपयोग, ऊतकों के संरचनात्मक और कार्यात्मक घटकों का निर्माण, मांसपेशियों में संकुचन, तंत्रिका तंतुओं के साथ विद्युत संकेतों का संचरण, आंख से प्रकाश की धारणा, रक्त का थक्का बनना - इनमें से प्रत्येक शारीरिक तंत्र है कुछ एंजाइमों की उत्प्रेरक क्रिया के आधार पर। यह दिखाया गया है कि एंजाइमी कटैलिसीस द्वारा कई रोग सीधे बाधित होते हैं; रक्त और अन्य ऊतकों में एंजाइमों की गतिविधि का निर्धारण चिकित्सा निदान के लिए बहुमूल्य जानकारी प्रदान करता है; एंजाइम या उनके अवरोधक औषधीय पदार्थों के रूप में उपयोग किए जा सकते हैं। इस प्रकार, मानव रोगों के अध्ययन, उनके निदान और उपचार के लिए एक तर्कसंगत दृष्टिकोण के लिए एंजाइमों की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं और उनके द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं का ज्ञान आवश्यक है। 7.1.2. एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित पदार्थ कहलाते हैं substrates . एंजाइम सब्सट्रेट के साथ मिलकर बनता है एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स (चित्र 7.1)। चित्र 7.1।उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के दौरान एक एंजाइम-सब्सट्रेट परिसर का निर्माण। इस परिसर का निर्माण ऊर्जा अवरोध को कम करने में मदद करता है जिसे एक सब्सट्रेट अणु को प्रतिक्रिया में प्रवेश करने के लिए दूर करने की आवश्यकता होती है (चित्र 7.2)। प्रतिक्रिया के पूरा होने पर, एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स उत्पाद और एंजाइम में विघटित हो जाता है। प्रतिक्रिया के अंत में, एंजाइम अपनी मूल स्थिति में लौट आता है और एक नए सब्सट्रेट अणु के साथ बातचीत कर सकता है। चित्र 7.2।प्रतिक्रिया के ऊर्जा अवरोध पर एंजाइम का प्रभाव। उत्प्रेरक के रूप में कार्य करने वाले एंजाइम, प्रतिक्रिया होने के लिए आवश्यक सक्रियण ऊर्जा को कम करते हैं। 7.1.3. एंजाइम में गुण होते हैं सभी प्रोटीनों के लिए सामान्य. विशेष रूप से, एंजाइम अणु, अन्य प्रोटीनों की तरह, पेप्टाइड बॉन्ड से जुड़े α-एमिनो एसिड से निर्मित होते हैं। इसलिए, एंजाइम समाधान देते हैं सकारात्मक बायोरेट प्रतिक्रिया, और उनके हाइड्रोलिसेट्स - सकारात्मक निनहाइड्रिन प्रतिक्रिया. एंजाइमों के मूल गुण और कार्य उनकी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला की एक निश्चित स्थानिक संरचना (रचना) की उपस्थिति से निर्धारित होते हैं। परिणामस्वरूप इस संरचना को बदलना थर्मल विकृतीकरणउत्प्रेरक गुणों का ह्रास होता है। उच्च आणविक भार एंजाइमों की उपस्थिति उन्हें बनाती है डायलिसिस में असमर्थताऔर अणुओं में आवेशित कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति - एक विद्युत क्षेत्र में गतिशीलता. अन्य प्रोटीनों की तरह, एंजाइम कोलाइडल समाधान बनाते हैं, जिससे एसीटोन, अल्कोहल, अमोनियम सल्फेट के साथ अवक्षेपित किया जा सकता है- पदार्थ जो हाइड्रेशन शेल के विनाश और विद्युत आवेश को बेअसर करने में योगदान करते हैं।

धारा 7.2	एंजाइमों के मूल गुण। ओलिगोडायनामिज्म और एंजाइम क्रिया की प्रतिवर्तीता। एंजाइमी प्रतिक्रिया की दर पर एंजाइम और सब्सट्रेट, तापमान और माध्यम के पीएच की एकाग्रता का प्रभाव।
7.2.1. एंजाइमों की प्रोटीन प्रकृति उनमें कई गुणों की उपस्थिति को निर्धारित करती है जो आम तौर पर अकार्बनिक उत्प्रेरक की विशेषता नहीं होती हैं: ओलिगोडायनामिकिटी, विशिष्टता, तापमान पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता, माध्यम का पीएच, एंजाइम और सब्सट्रेट की उपस्थिति, की उपस्थिति उत्प्रेरक और अवरोधक। अंतर्गत ओलिगोडायनामिकएंजाइम बहुत कम मात्रा में क्रिया की उच्च दक्षता को समझते हैं। इस तरह की उच्च दक्षता को इस तथ्य से समझाया गया है कि एंजाइम अणु अपनी उत्प्रेरक गतिविधि के दौरान लगातार पुन: उत्पन्न होते हैं। एक विशिष्ट एंजाइम अणु प्रति मिनट लाखों बार पुन: उत्पन्न कर सकता है। यह कहा जाना चाहिए कि अकार्बनिक उत्प्रेरक भी इतनी मात्रा में पदार्थों के रूपांतरण को तेज करने में सक्षम हैं जो उनके अपने द्रव्यमान से कई गुना अधिक है। लेकिन दक्षता के मामले में किसी भी अकार्बनिक उत्प्रेरक की तुलना एंजाइमों से नहीं की जा सकती है। एक उदाहरण एंजाइम रेनिन है, जो जुगाली करने वालों के गैस्ट्रिक म्यूकोसा द्वारा निर्मित होता है। इसका एक अणु 10 मिनट में 37 डिग्री सेल्सियस पर दूध केसीनोजेन के लगभग दस लाख अणुओं के जमावट (दही) पैदा करने में सक्षम है। एंजाइमों की उच्च दक्षता का एक और उदाहरण उत्प्रेरित द्वारा प्रदान किया गया है। 0 डिग्री सेल्सियस पर इस एंजाइम का एक अणु प्रति सेकंड हाइड्रोजन पेरोक्साइड के लगभग 50,000 अणुओं को तोड़ता है: 2 नहीं 2 ओ 2 2 एच 2 ओ + ओ 2 हाइड्रोजन परॉक्साइड पर उत्प्रेरित की क्रिया इस अभिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा को उत्प्रेरक के बिना लगभग 75 kJ/mol से एंजाइम की उपस्थिति में 21 kJ/mol में बदलना है। यदि इस प्रतिक्रिया के लिए उत्प्रेरक के रूप में कोलाइडल प्लैटिनम का उपयोग किया जाता है, तो सक्रियण ऊर्जा केवल 50 kJ/mol है। 7.2.2. एंजाइमी प्रतिक्रिया की दर पर किसी भी कारक के प्रभाव का अध्ययन करते समय, अन्य सभी कारकों को अपरिवर्तित रहना चाहिए और यदि संभव हो तो उनका इष्टतम मूल्य होना चाहिए। एंजाइमी प्रतिक्रियाओं की दर का एक उपाय सब्सट्रेट की मात्रा है जो प्रति यूनिट समय में परिवर्तन से गुजरा है, या उत्पाद की मात्रा का गठन किया है। दर में परिवर्तन प्रतिक्रिया के प्रारंभिक चरण में किया जाता है, जब उत्पाद अभी भी व्यावहारिक रूप से अनुपस्थित है, और रिवर्स प्रतिक्रिया नहीं होती है। इसके अलावा, प्रतिक्रिया के प्रारंभिक चरण में, सब्सट्रेट की एकाग्रता इसकी प्रारंभिक मात्रा से मेल खाती है। 7.2.3. एंजाइमी प्रतिक्रिया दर की निर्भरता ( वी ) एंजाइम एकाग्रता पर [इ](चित्र 7.3)। सब्सट्रेट की उच्च सांद्रता पर (एंजाइम की सांद्रता से कई गुना अधिक) और अन्य कारकों की स्थिरता के साथ, एंजाइमी प्रतिक्रिया की दर एंजाइम की एकाग्रता के समानुपाती होती है। इसलिए, एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की दर को जानकर, अध्ययन के तहत सामग्री में इसकी मात्रा के बारे में निष्कर्ष निकाला जा सकता है। चित्र 7.3।एंजाइम की सांद्रता पर एंजाइमेटिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता 7.2.4. सब्सट्रेट एकाग्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता[एस]. निर्भरता ग्राफ में अतिपरवलय का रूप होता है (चित्र 7.4)। एंजाइम की निरंतर सांद्रता पर, उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की दर बढ़ती सब्सट्रेट एकाग्रता के साथ अधिकतम मूल्य Vmax तक बढ़ जाती है, जिसके बाद यह स्थिर रहता है। इसे इस तथ्य से समझाया जाना चाहिए कि उच्च सब्सट्रेट सांद्रता पर, एंजाइम अणुओं के सभी सक्रिय केंद्र सब्सट्रेट अणुओं से बंधे होते हैं। कोई भी अतिरिक्त सब्सट्रेट प्रतिक्रिया उत्पाद बनने और सक्रिय साइट जारी होने के बाद ही एंजाइम से बंध सकता है। चित्र 7.4.सब्सट्रेट की एकाग्रता पर एंजाइमेटिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता। सब्सट्रेट की एकाग्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता को माइकलिस-मेन्टेन समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है: , जहां वी सब्सट्रेट एकाग्रता [एस] पर प्रतिक्रिया दर है, वीमैक्स अधिकतम दर है, और केएम माइकलिस स्थिरांक है। माइकलिस स्थिरांक सब्सट्रेट सांद्रता के बराबर होता है जिस पर प्रतिक्रिया दर अधिकतम आधी होती है। KM और Vmax का निर्धारण बहुत व्यावहारिक महत्व का है, क्योंकि यह दो या अधिक सबस्ट्रेट्स से जुड़ी प्रतिक्रियाओं सहित अधिकांश एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं का मात्रात्मक रूप से वर्णन करने की अनुमति देता है। एंजाइमों की गतिविधि को बदलने वाले विभिन्न रसायन Vmax और KM के मूल्यों को अलग-अलग तरीकों से प्रभावित करते हैं। 7.2.5. टी पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता - वह तापमान जिस पर प्रतिक्रिया आगे बढ़ती है (चित्र 7.5) जटिल है। जिस तापमान पर प्रतिक्रिया की दर अधिकतम होती है वह एंजाइम का इष्टतम तापमान होता है। मानव शरीर में अधिकांश एंजाइमों के लिए इष्टतम तापमान लगभग 40 डिग्री सेल्सियस है। अधिकांश एंजाइमों के लिए, इष्टतम तापमान उस तापमान के बराबर या उससे अधिक होता है जिस पर कोशिकाओं को रखा जाता है। चित्र 7.5.तापमान पर एंजाइमेटिक प्रतिक्रिया दर की निर्भरता। कम तापमान (0° - 40°C) पर, बढ़ते तापमान के साथ प्रतिक्रिया दर बढ़ जाती है। जब तापमान 10°C बढ़ जाता है, तो एंजाइमी प्रतिक्रिया की दर दोगुनी हो जाती है (तापमान गुणांक Q10 2 के बराबर होता है)। प्रतिक्रिया दर में वृद्धि को अणुओं की गतिज ऊर्जा में वृद्धि द्वारा समझाया गया है। तापमान में और वृद्धि के साथ, एंजाइम की माध्यमिक और तृतीयक संरचना का समर्थन करने वाले बंधन टूट जाते हैं, यानी थर्मल विकृतीकरण। यह उत्प्रेरक गतिविधि के क्रमिक नुकसान के साथ है। 7.2.6. माध्यम के पीएच पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता (चित्र 7.6)। एक स्थिर तापमान पर, एंजाइम एक संकीर्ण पीएच रेंज में सबसे अधिक कुशलता से काम करता है। जिस pH मान पर प्रतिक्रिया दर अधिकतम होती है वह एंजाइम का इष्टतम pH होता है। मानव शरीर में अधिकांश एंजाइमों में पीएच 6-8 की सीमा में इष्टतम पीएच होता है, लेकिन ऐसे एंजाइम होते हैं जो इस सीमा के बाहर पीएच मानों पर सक्रिय होते हैं (उदाहरण के लिए, पेप्सिन, जो पीएच 1.5-2.5 पर सबसे अधिक सक्रिय होता है) . इष्टतम से अम्लीय और क्षारीय दोनों पक्षों में पीएच में परिवर्तन से अमीनो एसिड के अम्लीय और मूल समूहों के आयनीकरण की डिग्री में परिवर्तन होता है जो एंजाइम बनाते हैं (उदाहरण के लिए, एस्पार्टेट और ग्लूटामेट के COOH समूह, NH2 समूह) लाइसिन, आदि)। यह एंजाइम की संरचना में परिवर्तन का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप सक्रिय केंद्र की स्थानिक संरचना में परिवर्तन होता है और सब्सट्रेट के लिए इसकी आत्मीयता में कमी आती है। इसके अलावा, अत्यधिक पीएच मान पर, एंजाइम विकृत और निष्क्रिय हो जाता है। चित्र 7.6।माध्यम के पीएच पर एंजाइमेटिक प्रतिक्रिया दर की निर्भरता। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक एंजाइम की इष्टतम पीएच विशेषता हमेशा उसके तत्काल इंट्रासेल्युलर वातावरण के पीएच के साथ मेल नहीं खाती है। इससे पता चलता है कि जिस वातावरण में एंजाइम स्थित है वह कुछ हद तक अपनी गतिविधि को नियंत्रित करता है। 7.2.7. सक्रियकों और अवरोधकों की उपस्थिति पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता . उत्प्रेरक एंजाइमी प्रतिक्रिया की दर को बढ़ाते हैं। अवरोधक एंजाइमी प्रतिक्रिया की दर को धीमा कर देते हैं। अकार्बनिक आयन एंजाइम उत्प्रेरक के रूप में कार्य कर सकते हैं। ऐसा माना जाता है कि ये आयन एंजाइम या सब्सट्रेट अणुओं को एक संरचना को अपनाने का कारण बनते हैं जो एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स के गठन को बढ़ावा देता है। यह एंजाइम और सब्सट्रेट के बीच बातचीत की संभावना को बढ़ाता है, और इसलिए एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की दर। उदाहरण के लिए, क्लोराइड आयनों की उपस्थिति में लार एमाइलेज गतिविधि बढ़ जाती है।

धारा 7.3	एंजाइमों की कार्रवाई की विशिष्टता (पूर्ण, सापेक्ष और स्टीरियोकेमिकल)।
7.3.1. एक महत्वपूर्ण गुण जो एंजाइम को अकार्बनिक उत्प्रेरक से अलग करता है, वह है क्रिया विशिष्टता. जैसा कि ज्ञात है, एक एंजाइम के सक्रिय केंद्र की संरचना उसके सब्सट्रेट की संरचना का पूरक है। इसलिए, कोशिका में मौजूद सभी पदार्थों में से एंजाइम केवल अपने सब्सट्रेट को चुनता है और जोड़ता है। न केवल सब्सट्रेट के संबंध में, बल्कि सब्सट्रेट के परिवर्तन के मार्ग के संबंध में भी एंजाइमों को विशिष्टता की विशेषता है। एंजाइमों में पूर्ण, सापेक्ष और स्टीरियोकेमिकल विशिष्टता होती है। 7.3.2. पूर्ण विशिष्टता- एक सब्सट्रेट के संभावित परिवर्तनों में से केवल एक को उत्प्रेरित करने के लिए एंजाइम की चयनात्मक क्षमता। इसे सब्सट्रेट और एंजाइम अणुओं के गठनात्मक और इलेक्ट्रोस्टैटिक पूरकता द्वारा समझाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, arginase एंजाइम केवल अमीनो एसिड arginine के हाइड्रोलिसिस को उत्प्रेरित करता है, urease एंजाइम केवल यूरिया के दरार को उत्प्रेरित करता है और अन्य सबस्ट्रेट्स पर कार्य नहीं करता है। 7.3.3. सापेक्ष विशिष्टता- संरचना में समान सब्सट्रेट के एक ही प्रकार के परिवर्तनों को उत्प्रेरित करने के लिए एंजाइम की चयनात्मक क्षमता। ऐसे एंजाइम एक ही कार्यात्मक समूहों पर या सब्सट्रेट अणुओं में एक ही प्रकार के बंधों पर कार्य करते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, विभिन्न हाइड्रोलाइटिक एंजाइम एक निश्चित प्रकार के बंधों पर कार्य करते हैं: एमाइलेज - ग्लाइकोसिडिक बांड पर; पेप्सिन और ट्रिप्सिन - पेप्टाइड बॉन्ड पर; लाइपेस और फॉस्फोलिपेज़ - एस्टर बांड पर। इन एंजाइमों की क्रिया बड़ी संख्या में सबस्ट्रेट्स तक फैली हुई है, जो शरीर को थोड़ी मात्रा में पाचक एंजाइमों के साथ प्राप्त करने की अनुमति देती है - अन्यथा उन्हें और अधिक की आवश्यकता होगी। 7.3.4. स्टीरियोकेमिकल (ऑप्टिकल) विशिष्टता- सब्सट्रेट के संभावित स्थानिक आइसोमर्स में से केवल एक के रूपांतरण को उत्प्रेरित करने के लिए एंजाइम की चयनात्मक क्षमता। इस प्रकार, अधिकांश स्तनधारी एंजाइम अमीनो एसिड के केवल एल-आइसोमर्स के रूपांतरण को उत्प्रेरित करते हैं, लेकिन डी-आइसोमर नहीं। मोनोसेकेराइड के आदान-प्रदान में शामिल एंजाइम, इसके विपरीत, केवल डी- के रूपांतरण को उत्प्रेरित करते हैं, लेकिन एल-फॉस्फोसेकेराइड नहीं। ग्लाइकोसिडेस न केवल मोनोसेकेराइड के टुकड़े के लिए, बल्कि ग्लाइकोसिडिक बंधन की प्रकृति के लिए भी विशिष्ट हैं। उदाहरण के लिए, α-amylase स्टार्च अणु में α-1,4-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड को साफ करता है, लेकिन सुक्रोज अणु में α-1,2-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड पर कार्य नहीं करता है।

धारा 7.4	एंजाइमों के आधुनिक वर्गीकरण और नामकरण में अंतर्निहित बुनियादी सिद्धांत।
7.4.1. वर्तमान में, एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित दो हजार से अधिक रासायनिक प्रतिक्रियाएं ज्ञात हैं, और यह संख्या लगातार बढ़ रही है। इतने सारे परिवर्तनों में नेविगेट करने के लिए। एक व्यवस्थित वर्गीकरण और नामकरण की तत्काल आवश्यकता थी जिसके द्वारा किसी भी एंजाइम की सही पहचान की जा सके। नामकरण, जिसका उपयोग 20वीं शताब्दी के मध्य तक किया जाता था, परिपूर्णता से बहुत दूर था। शोधकर्ताओं ने एक नए एंजाइम की खोज करते हुए, इसे अपनी पसंद का नाम दिया, जिससे अनिवार्य रूप से भ्रम और सभी प्रकार के विरोधाभास पैदा हुए। कुछ नाम गलत निकले, दूसरों ने उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की प्रकृति के बारे में कुछ नहीं कहा। अलग-अलग स्कूलों के वैज्ञानिक अक्सर एक ही एंजाइम के लिए अलग-अलग नामों का इस्तेमाल करते हैं या इसके विपरीत, कई अलग-अलग एंजाइमों के लिए एक ही नाम का इस्तेमाल करते हैं। एक तर्कसंगत अंतरराष्ट्रीय वर्गीकरण और एंजाइमों का नामकरण विकसित करने का निर्णय लिया गया, जिसका उपयोग सभी देशों के जैव रसायनविदों द्वारा किया जा सकता है। इसके लिए, इंटरनेशनल यूनियन ऑफ बायोकैमिस्ट्री एंड मॉलिक्यूलर बायोलॉजी (आईयूबीएमबी) ने एंजाइमों पर आयोग की स्थापना की, जिसने 1964 में इस तरह के वर्गीकरण और नामकरण के बुनियादी सिद्धांतों का प्रस्ताव रखा। इसे लगातार सुधार और पूरक किया जा रहा है; वर्तमान में, इस नामकरण का छठा संस्करण (1992) पहले से ही लागू है, जिसके लिए पूरक सालाना प्रकाशित होते हैं।

7.4.2. वर्गीकरण सबसे महत्वपूर्ण विशेषता पर आधारित है जिसके द्वारा एक एंजाइम दूसरे से भिन्न होता है - यह इसके द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं के प्रकारों की संख्या अपेक्षाकृत कम है, जिससे वर्तमान में ज्ञात सभी एंजाइमों को 6 सबसे महत्वपूर्ण में विभाजित करना संभव हो गया है। कक्षाओं उत्प्रेरित होने वाली प्रतिक्रिया के प्रकार पर निर्भर करता है। ये वर्ग हैं:

• ऑक्सीडोरेक्टेसेस (रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं);
• स्थानान्तरण (कार्यात्मक समूहों का स्थानांतरण);
• हाइड्रॉलिसिस (पानी से जुड़ी दरार प्रतिक्रियाएं);
• lyases (पानी की भागीदारी के बिना बंधनों को तोड़ना);
• आइसोमेरेज़ (आइसोमरिक ट्रांसफ़ॉर्मेशन);
• लिगैस (एटीपी अणुओं की खपत के साथ संश्लेषण)।

7.4.3. प्रत्येक वर्ग के एंजाइमों को विभाजित किया जाता है उपवर्गों सब्सट्रेट की संरचना द्वारा निर्देशित। उपवर्ग एंजाइमों को मिलाते हैं जो समान रूप से निर्मित सबस्ट्रेट्स पर कार्य करते हैं। उपवर्गों में विभाजित हैं उप-उपवर्गवीजो सबस्ट्रेट्स को एक दूसरे से अलग करने वाले रासायनिक समूहों की संरचना को और अधिक सख्ती से परिष्कृत करते हैं। उपवर्गों के भीतर गणना करें व्यक्तिगत एंजाइम। वर्गीकरण के सभी प्रभागों की अपनी संख्याएँ होती हैं। इस प्रकार, किसी भी एंजाइम को अपनी विशिष्ट कोड संख्या प्राप्त होती है, जिसमें चार संख्याएँ होती हैं जिन्हें डॉट्स द्वारा अलग किया जाता है। पहली संख्या वर्ग है, दूसरी उपवर्ग है, तीसरी उपवर्ग है, और चौथी उपवर्ग के भीतर एंजाइम की संख्या है। उदाहरण के लिए, एंजाइम α-amylase, जो स्टार्च को तोड़ता है, को 3.2.1.1 के रूप में नामित किया गया है, जहां:
3 - प्रतिक्रिया का प्रकार (हाइड्रोलिसिस);
2 — सब्सट्रेट (ग्लाइकोसिडिक) में बंधन का प्रकार;
1 - बंधन का प्रकार (ओ-ग्लाइकोसिडिक);
1 उपवर्ग में एंजाइम की संख्या है

ऊपर वर्णित दशमलव संख्या पद्धति का एक महत्वपूर्ण लाभ है: यह आपको एंजाइमों की एंड-टू-एंड गणना की मुख्य असुविधा को बायपास करने की अनुमति देता है, अर्थात्, बाद के सभी एंजाइमों की संख्या को बदलने की आवश्यकता जब एक नए खोजे गए एंजाइम को शामिल किया जाता है। सूचि। एक नए एंजाइम को संबंधित उपवर्ग के अंत में रखा जा सकता है, बाकी नंबरिंग को परेशान किए बिना। उसी तरह, जब नए वर्गों, उपवर्गों और उपवर्गों को प्रतिष्ठित किया जाता है, तो उन्हें पहले से स्थापित उपखंडों के क्रमांकन को परेशान किए बिना जोड़ा जा सकता है। यदि, नई जानकारी प्राप्त करने के बाद, कुछ एंजाइमों की संख्या को बदलना आवश्यक हो जाता है, तो गलतफहमी से बचने के लिए पुराने नंबर नए एंजाइमों को नहीं सौंपे जाते हैं।

एंजाइमों के वर्गीकरण के बारे में बोलते हुए, यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि एंजाइमों को व्यक्तिगत पदार्थों के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जाता है, बल्कि कुछ रासायनिक परिवर्तनों के उत्प्रेरक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। विभिन्न जैविक स्रोतों से पृथक एंजाइम और समान प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने वाले उनकी प्राथमिक संरचना में काफी भिन्न हो सकते हैं। हालांकि, वर्गीकरण सूची में वे सभी एक ही कोड संख्या के अंतर्गत दिखाई देते हैं।

तो, एंजाइम की कोड संख्या जानने से आपको इसकी अनुमति मिलती है:

• अस्पष्टताओं को हल करें यदि विभिन्न शोधकर्ता विभिन्न एंजाइमों के लिए एक ही नाम का उपयोग करते हैं;
• साहित्य डेटाबेस में जानकारी की खोज को और अधिक कुशल बनाना;
• अमीनो एसिड के अनुक्रम, एंजाइम की स्थानिक संरचना और अन्य डेटाबेस में एंजाइम प्रोटीन को कूटने वाले जीन के बारे में अतिरिक्त जानकारी प्राप्त करें।

खंड 7.5

एंजाइम के व्यवस्थित और कार्यशील नाम की अवधारणा, उनका उपयोग।

7.5.1. एंजाइमों पर आयोग द्वारा विकसित वर्गीकरण प्रणाली में एंजाइमों का एक नव निर्मित नामकरण भी शामिल है, जो विशेष सिद्धांतों पर बनाया गया है। IUBMB की सिफारिशों के अनुसार, एंजाइमों को दो प्रकार के नाम मिलते हैं: व्यवस्थित और कार्यशील (अनुशंसित)।

7.5.2. व्यवस्थित नामदो भागों से बना है। पहले भाग में सब्सट्रेट या सबस्ट्रेट्स का नाम होता है, अक्सर कोएंजाइम का नाम होता है, दूसरा भाग उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की प्रकृति को इंगित करता है और इसमें उस वर्ग का नाम शामिल होता है जिससे एंजाइम संबंधित होता है। यदि आवश्यक हो, तो नाम के दूसरे भाग के बाद कोष्ठक में प्रतिक्रिया के बारे में अतिरिक्त जानकारी दी गई है। एक व्यवस्थित नाम केवल उन एंजाइमों को दिया जाता है जिनकी उत्प्रेरक क्रिया पूरी तरह से समझी जाती है।

उदाहरण के लिए, α-amylase का व्यवस्थित नाम है 1,4-α-D-ग्लुकन-ग्लुकानोहाइड्रॉलेज़ . बेशक, ऐसा नाम याद रखने और उच्चारण करने के लिए बहुत असुविधाजनक है। इसलिए, व्यवस्थित लोगों के साथ, IUBMB एंजाइम आयोग एंजाइमों के कामकाजी (सरलीकृत) नामों के उपयोग की सिफारिश करता है।

7.5.3. कार्य शीर्षकखपत के लिए एंजाइम पर्याप्त छोटा होना चाहिए। कुछ मामलों में, एक तुच्छ नाम का उपयोग कामकाजी नाम के रूप में किया जा सकता है, अगर यह गलत या अस्पष्ट नहीं है। अन्य मामलों में, यह व्यवस्थित नाम के समान सामान्य सिद्धांतों पर आधारित है, लेकिन न्यूनतम विवरण के साथ। एंजाइमों के व्यवस्थित और कार्यशील नामों के विशिष्ट उदाहरण इस पाठ्यक्रम विषय के अगले भाग में दिए गए हैं। वैज्ञानिक प्रकाशनों में, एक एंजाइम के पहले उल्लेख पर, इसके व्यवस्थित नाम और कोड संख्या को इंगित करने के लिए, और फिर इसके कार्य नाम का उपयोग करने के लिए प्रथागत है।

7.5.4. एंजाइमों के विभिन्न वर्गों के व्यवस्थित और कार्यशील नामों के निर्माण के लिए बुनियादी नियम:

ऑक्सीडोरडक्टेस

व्यवस्थित नाम इस वर्ग के एंजाइम योजना के अनुसार निर्मित होते हैं दाता: स्वीकर्ता - ऑक्सीडोरक्टेज।क्षुद्र नामकरण के अनुसार, ऑक्सीडोरक्टेसेस जो हाइड्रोजन परमाणुओं या इलेक्ट्रॉनों को अमूर्त करते हैं और उन्हें ऑक्सीजन के अलावा किसी भी स्वीकर्ता को स्थानांतरित करते हैं, कहलाते हैं डिहाइड्रोजनेज। ऑक्सीजन को हाइड्रोजन परमाणुओं या इलेक्ट्रॉनों के स्वीकर्ता के रूप में उपयोग करने वाले ऑक्सीडोरडक्टेस कहलाते हैं ऑक्सीडेस। कुछ एंजाइम, जो मुख्य रूप से कम करने वाले प्रभाव की विशेषता रखते हैं, कहलाते हैं रिडक्टेस उपरोक्त सभी नामों का निर्माण करने के लिए उपयोग किया जा सकता है कार्य शीर्षक ऑक्सीडोरक्टेस।

transferases

व्यवस्थित नाम ऐसी प्रतिक्रियाओं को तेज करने वाले एंजाइम के रूप में होते हैं दाता: स्वीकर्ता (परिवहन समूह) ट्रांसफरेज़।वी कार्य शीर्षक आमतौर पर परिवहन किए जा रहे समूह के नाम के साथ केवल एक विशिष्ट सब्सट्रेट या उत्पाद सूचीबद्ध होता है।

हाइड्रोलिसिस

व्यवस्थित नाम रूप में तैयार किया गया सब्सट्रेट हाइड्रॉलेज़।हाइड्रोलिसिस के लिए जो विशेष रूप से एक निश्चित समूह को अलग करते हैं, इस समूह को उपसर्ग के रूप में इंगित किया जा सकता है। कार्य शीर्षक अक्सर अंत के अतिरिक्त के साथ हाइड्रोलाइज़ेबल सब्सट्रेट के नाम से बना होता है -आज़ा। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कई हाइड्रोलिसिस की विशिष्टता की जटिल और अक्सर पूरी तरह से प्रकट प्रकृति के कारण, उन्हें एक व्यवस्थित नाम देना हमेशा संभव नहीं होता है। इन मामलों में, उन्हें सौंपे गए अनुभवजन्य नामों का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है जब उन्हें पहली बार वर्णित किया गया था। इस प्रकार, एंजाइम जैसे पेप्सिन, पपैन, थ्रोम्बिन।

लिआसे

व्यवस्थित नाम एंजाइम योजना के अनुसार निर्मित होते हैं: सब्सट्रेट-क्लीविंग ग्रुप-लिसेज़।यह निर्दिष्ट करने के लिए कि किस समूह को हटाया जा रहा है, उपसर्ग "कार्बोक्सी-", "अमोनिया", "हाइड्रो-", आदि का उपयोग किया जाता है। जैसा कार्य शीर्षक एंजाइम "डिकारबॉक्साइलेज़", "एल्डोलेज़", "डीहाइड्रैटेज़", "डेसल्फ़हाइड्रेज़" जैसे तुच्छ नामों को बनाए रखते हैं। टूटे हुए बंधों की प्रकृति के आधार पर Lyases को उपवर्गों में विभाजित किया जाता है।

आइसोमेरेसिस

व्यवस्थित नाम एंजाइम में सब्सट्रेट का नाम और शब्द शामिल होता है आइसोमेरेज़, आइसोमेराइजेशन प्रतिक्रिया के प्रकार के संकेत से पहले। कार्य शीर्षक व्यवस्थित नामों के समान (कुछ सरलीकरण के साथ) हैं।

लिगैस

व्यवस्थित नाम शब्द के संयोजन में शामिल होने वाले सबस्ट्रेट्स के नामों से बनता है लिगेजकोष्ठक में न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट (उदाहरण के लिए, एडीपी या एएमपी) के हाइड्रोलिसिस से उत्पन्न उत्पाद है। कार्य शीर्षक इस वर्ग के एंजाइम आमतौर पर शब्द के संयोजन में प्रतिक्रिया उत्पाद के नाम से बनते हैं सिंथेटेस।

अनुशंसा। भविष्य में विभिन्न एंजाइमी प्रतिक्रियाओं से परिचित होने पर, सब्सट्रेट में होने वाले परिवर्तनों की प्रकृति का हमेशा विश्लेषण करें और प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करने वाले एंजाइम के कम से कम वर्ग को निर्धारित करने का प्रयास करें। एंजाइमों के नामों का भी विश्लेषण करें और उन्हें प्रतिक्रियाओं में होने वाली प्रक्रियाओं के साथ सहसंबंधित करें। इससे एंजाइमों के नाम और उनके द्वारा उत्प्रेरित परिवर्तनों को याद रखना आसान हो जाएगा, और अध्ययन के तहत प्रक्रियाओं की जैविक भूमिका को समझने के लिए अधिक समय देने की अनुमति मिलेगी।

धारा 7.6.1	ऑक्सीडोरडक्टेस।
कक्षा की तरफ ऑक्सीडोरडक्टेस रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने वाले एंजाइम शामिल हैं। उनकी सामान्य योजना को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है: जहां AH2 हाइड्रोजन दाता है और B हाइड्रोजन स्वीकर्ता है। जीवित जीवों में, ऑक्सीकरण मुख्य रूप से दाता सब्सट्रेट से हाइड्रोजन परमाणुओं या इलेक्ट्रॉनों को अलग करके किया जाता है। हाइड्रोजन परमाणुओं या इलेक्ट्रॉनों के स्वीकर्ता विभिन्न पदार्थ हो सकते हैं - कोएंजाइम (एनएडी, एनएडीपी, एफएडी, एफएमएन, ग्लूटाथियोन, लिपोइक एसिड, यूबिकिनोन), साइटोक्रोम। आयरन-सल्फर प्रोटीन और ऑक्सीजन। हाइड्रोजन (इलेक्ट्रॉन) दाता के कार्यात्मक समूह की प्रकृति के आधार पर ऑक्सीडोरक्टेस के उपवर्ग बनते हैं। कुल 19 उपवर्ग हैं। इनमें से मुख्य निम्नलिखित हैं: दाताओं के सीएच-ओएच समूह पर अभिनय करने वाले ऑक्सिडोरडक्टेस। इस उपवर्ग से संबंधित एंजाइम अल्कोहल समूहों को एल्डिहाइड या कीटोन समूहों में ऑक्सीकृत करते हैं। एक उदाहरण एक एंजाइम है अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज (शराब: NAD-oxidoreductase; ईसी 1.1.1.1)। ऊतकों में इथेनॉल के चयापचय में शामिल: अल्कोहल के ऑक्सीकरण के अलावा, इस उपवर्ग के एंजाइम हाइड्रॉक्सी एसिड (लैक्टिक, मैलिक, आइसोसाइट्रिक), मोनोसेकेराइड और हाइड्रॉक्सिल समूहों वाले अन्य यौगिकों के निर्जलीकरण में शामिल होते हैं। दाताओं के एल्डिहाइड या कीटोन समूह पर कार्य करने वाले ऑक्सिडोरडक्टेस। ये एंजाइम एल्डिहाइड और कीटोन्स को कार्बोक्जिलिक एसिड में ऑक्सीकृत करते हैं। उदाहरण के लिए, इस उपवर्ग का एक प्रतिनिधि - ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज (डी-ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट: एनएडी-ऑक्सीडोरडक्टेस (फॉस्फोराइलेटिंग), ईसी 1.2.1.12) - ग्लूकोज टूटने की मध्यवर्ती प्रतिक्रियाओं में से एक को उत्प्रेरित करता है: यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि इस प्रतिक्रिया के उत्पाद में पहली स्थिति में ऊर्जा युक्त फॉस्फेट बंधन होता है। इस बंधन को बनाने वाले फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों को एटीपी बनाने के लिए 1,3-डिफोस्फोग्लिसरेट से एडीपी में स्थानांतरित किया जा सकता है (नीचे देखें)। दाताओं के सीएच-सीएच समूह पर अभिनय करने वाले ऑक्सिडोरडक्टेस। प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप वे उत्प्रेरित होते हैं, सीएच-सीएच समूह सी = सी समूहों में परिवर्तित हो जाते हैं। अर्थात् संतृप्त यौगिकों से असंतृप्त यौगिकों का बनना। उदाहरण के लिए, ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र एंजाइम सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज (succinate: स्वीकर्ता - oxidoreductase, EC 1.3.99.1) असंतृप्त फ्यूमरिक एसिड के निर्माण के साथ succinic एसिड के ऑक्सीकरण को तेज करता है: ऑक्सीडोरडक्टेस जो कार्य करते हैं CH-NH2 - दाताओं का समूह। ये एंजाइम अमीनो एसिड और बायोजेनिक एमाइन के ऑक्सीडेटिव डीमिनेशन को उत्प्रेरित करते हैं। इस मामले में, अमाइन एल्डिहाइड या कीटोन में परिवर्तित हो जाते हैं, अमीनो एसिड कीटो एसिड में और अमोनिया निकलता है। इसलिए, ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज (L-glutamate: NAD(P) - oxidoreductase (deaminating), EC 1.4.1.3) ग्लूटामेट के निम्नलिखित परिवर्तन में भाग लेता है: दाताओं के सल्फर युक्त समूहों पर अभिनय करने वाले ऑक्सिडोरडक्टेस, थियोल (सल्फ़हाइड्रील) समूहों के ऑक्सीकरण को डाइसल्फ़ाइड और सल्फाइट्स को सल्फेट्स में उत्प्रेरित करता है। एंजाइम का एक उदाहरण है डाइहाइड्रोलिपॉयल डिहाइड्रोजनेज (ईसी 1.8.1.4), पाइरूवेट के ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन की मध्यवर्ती प्रतिक्रियाओं में से एक को उत्प्रेरित करता है: एक स्वीकर्ता के रूप में हाइड्रोजन परॉक्साइड पर कार्य करने वाले ऑक्सिडोरडक्टेस, संख्या में अपेक्षाकृत कम हैं और उन्हें एक अलग उपवर्ग में बांटा गया है, जिसे तुच्छ नाम से भी जाना जाता है पेरोक्साइड। एंजाइम का एक उदाहरण है ग्लुटेथियॉन पेरोक्सिडेस (ग्लूटाथियोन: एच 2 ओ 2 - ऑक्सीडोरडक्टेस। ईसी 1.11.1.9), एरिथ्रोसाइट्स, यकृत और कुछ अन्य ऊतकों में हाइड्रोजन पेरोक्साइड की निष्क्रियता में शामिल: आण्विक ऑक्सीजन के समावेश के साथ दाताओं की एक जोड़ी पर अभिनय करने वाले ऑक्सिडोरडक्टेस, या मोनोऑक्सीजिनेज - एंजाइम जो आणविक ऑक्सीजन के साथ कार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण को उत्प्रेरित करते हैं, जिससे इन यौगिकों के अणुओं में ऑक्सीजन परमाणुओं में से एक को शामिल किया जाता है। इस मामले में, दूसरा ऑक्सीजन परमाणु पानी के अणु में शामिल है। तो फेनिलएलनिन को टाइरोसिन में बदलने की प्रतिक्रिया उत्प्रेरित होती है फेनिलएलनिन-4-मोनोऑक्सीजिनेज (सीएफ 1.14.16.1): कुछ लोगों में, इस एंजाइम में एक आनुवंशिक दोष फेनिलकेटोनुरिया नामक बीमारी का कारण बनता है। मोनोऑक्सीजिनेज में एक एंजाइम भी शामिल होता है जिसे के रूप में जाना जाता है साइटोक्रोम पी450 (ईसी 1.14.14.1) यह मुख्य रूप से यकृत कोशिकाओं में निहित है और शरीर के लिए विदेशी लिपोफिलिक यौगिकों के हाइड्रॉक्सिलेशन करता है, जो प्रतिक्रियाओं के उप-उत्पादों के रूप में बनता है या बाहर से शरीर में प्रवेश करता है। उदाहरण के लिए, आंतों के सूक्ष्मजीवों की गतिविधि के परिणामस्वरूप ट्रिप्टोफैन से बनने वाला इंडोल, निम्नलिखित योजना के अनुसार यकृत में हाइड्रॉक्सिलेशन से गुजरता है: एक हाइड्रॉक्सिल समूह की उपस्थिति पदार्थों की हाइड्रोफिलिसिटी को बढ़ाती है और शरीर से उनके बाद के निष्कासन की सुविधा प्रदान करती है। इसके अलावा, साइटोक्रोम P450 कोलेस्ट्रॉल और स्टेरॉयड हार्मोन के रूपांतरण के कुछ चरणों में शामिल है। कुछ मामलों में जीवित जीवों में अत्यधिक प्रभावी साइटोक्रोम P450 प्रणाली की उपस्थिति से अवांछनीय व्यावहारिक परिणाम होते हैं: यह मानव शरीर में दवाओं के निवास समय को कम करता है और इस तरह उनके चिकित्सीय प्रभाव को कम करता है। आण्विक ऑक्सीजन के समावेश के साथ एक दाता पर कार्य करने वाले ऑक्सीडोरडक्टेस, या डाइअॉॉक्सिनेज, उन परिवर्तनों को उत्प्रेरित करते हैं जिनके दौरान O2 अणु के दोनों परमाणु ऑक्सीकृत सब्सट्रेट की संरचना में शामिल होते हैं। उदाहरण के लिए, फेनिलएलनिन और टाइरोसिन के अपचय की प्रक्रिया में, मेनिलैसेटोएसेटेट का निर्माण होमोगेंटिसिक एसिड से होता है, जिसमें दोनों ऑक्सीजन परमाणु शामिल होते हैं: इस अभिक्रिया को उत्प्रेरित करने वाले एन्जाइम कहलाते हैं 1,2-डाइअॉॉक्सिनेज होमोगेंटिसेट(केएफ 1.13.11.5)। कुछ मामलों में, इस एंजाइम की जन्मजात कमी होती है, जिससे अल्काप्टोनुरिया नामक बीमारी का विकास होता है।

धारा 7.6.2	स्थानान्तरण।
ट्रांसफरेज एंजाइमों का एक वर्ग है जो कार्यात्मक समूहों के एक यौगिक से दूसरे यौगिक में स्थानांतरण को उत्प्रेरित करता है। सामान्य तौर पर, इन परिवर्तनों को लिखा जा सकता है: जहां X एक पोर्टेबल कार्यात्मक समूह है। AX एक समूह दाता है, B एक स्वीकर्ता है। उपवर्गों में विभाजन किए गए समूहों की प्रकृति पर निर्भर करता है। एक-कार्बन टुकड़े ले जाने वाले स्थानान्तरण। इस उपवर्ग में ऐसे एंजाइम शामिल हैं जो मिथाइल (-CH3), मेथिलीन (-CH2 —), मिथेनाइल (-CH=), फॉर्माइल और संबंधित समूहों के स्थानांतरण को तेज करते हैं। हाँ, भागीदारी के साथ गनीडिनोसेटेट मिथाइलट्रांसफेरेज़ (S-adenosylmethioninguanidine एसीटेट मिथाइलट्रांसफेरेज़, EC 2.1.1.2) जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ क्रिएटिन को संश्लेषित किया जाता है: ट्रांसफ़रेज़ जो कार्बोक्जिलिक एसिड अवशेष (एसिलट्रांसफेरेज़) ले जाते हैं। वे विभिन्न एसिड (एसिटिक, पामिटिक, आदि) के अवशेषों के हस्तांतरण से जुड़ी विभिन्न रासायनिक प्रक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं, मुख्य रूप से कोएंजाइम ए थायोस्टर से विभिन्न स्वीकर्ता तक। एक ट्रांससेटाइलेशन प्रतिक्रिया का एक उदाहरण भागीदारी के साथ मध्यस्थ एसिटाइलकोलाइन का गठन हो सकता है कोलीन एसिटाइलट्रांसफेरेज़ (एसिटाइल-सीओए: कोलीन-ओ-एसिटाइलट्रांसफेरेज़, ईसी 2.3.1.6): ट्रांसफ़रेज़ जो ग्लाइकोसिल अवशेषों को ले जाते हैं (ग्लाइकोसिलट्रांसफेरेज़) फॉस्फोरिक एस्टर के अणुओं से मोनोसेकेराइड, पॉलीसेकेराइड और अन्य पदार्थों के अणुओं तक ग्लाइकोसिल अवशेषों के परिवहन को उत्प्रेरित करता है। ये एंजाइम, विशेष रूप से, ग्लाइकोजन और स्टार्च के संश्लेषण के साथ-साथ उनके विनाश के पहले चरण में एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं। इस उपवर्ग का एक अन्य एंजाइम - यूडीपी-ग्लुकुरोनीलट्रांसफेरेज (यूडीपी-ग्लुकुरोनेट-ग्लुकुरोनील ट्रांसफ़ेज़ (स्वीकर्ता के लिए गैर-विशिष्ट), ईसी 2.4.1.17) - जिगर में अंतर्जात और विदेशी विषाक्त पदार्थों के बेअसर होने की प्रक्रियाओं में भाग लेता है: स्थानांतरण जो नाइट्रोजनी समूहों को ले जाते हैं। इस उपवर्ग में शामिल हैं एमिनोट्रांस्फरेज़, अमीनो एसिड के α-एमिनो समूह के कीटो एसिड के α-कार्बन परमाणु में स्थानांतरण को तेज करना। इन एंजाइमों में सबसे महत्वपूर्ण है अळणीने अमिनोट्रांसफेरसे (एल-अलैनिन: 2-ऑक्सोग्लूटारेट एमिनोट्रांस्फरेज, ईसी 2.6.1.2)। उत्प्रेरक प्रतिक्रिया: स्थानांतरण जो फॉस्फेट समूहों (फॉस्फोट्रांसफेरेज़) को ले जाते हैं। एंजाइमों का यह समूह फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के विभिन्न सबस्ट्रेट्स के परिवहन से जुड़ी जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है। ये प्रक्रियाएं जीव के जीवन के लिए महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि वे कई पदार्थों को कार्बनिक फॉस्फोएस्टर में परिवर्तित करती हैं, जिनमें उच्च रासायनिक गतिविधि होती है और आसानी से बाद की प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करती है। फॉस्फोट्रांस्फरेज जो एटीपी को फास्फेट डोनर के रूप में उपयोग करते हैं, कहलाते हैं किनेसेस . सर्वाधिक व्यापक रूप से प्रयोग किया जाने वाला एंजाइम है हेक्सोकाइनेज (एटीपी: डी-हेक्सोज-6-फॉस्फोट्रांसफेरेज। ईसी 2.7.1.1।), एटीपी से मोनोसेकेराइड में फॉस्फेट समूह के हस्तांतरण को तेज करता है: कुछ मामलों में, एटीपी के गठन के साथ सब्सट्रेट से एडीपी में फॉस्फेट समूह का रिवर्स ट्रांसफर भी संभव है। हाँ, एक एंजाइम। फॉस्फोग्लाइसेरेट किनेज (एटीपी: डी-3-फॉस्फोग्लाइसेरेट-1-फॉस्फोट्रांसफेरेज, ईसी 2.7.2.3) पहले बताए गए धर्मान्तरित करता है (देखें "ऑक्सीडोरक्टेज") 1,3-डिफोस्फोग्लिसरेट: एटीपी के गठन के साथ एडीपी फास्फारिलीकरण की इसी तरह की प्रतिक्रियाएं, सब्सट्रेट के रूपांतरण से जुड़ी (और श्वसन श्रृंखला में इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण के साथ नहीं) कहलाती हैं सब्सट्रेट फॉस्फोराइलेशन प्रतिक्रियाएं। कोशिकाओं में इन प्रतिक्रियाओं की भूमिका ऊतकों में ऑक्सीजन की कमी के साथ काफी बढ़ जाती है।

धारा 7.6.3	हाइड्रोलेस।
हाइड्रोलिसिस एंजाइमों का एक वर्ग है जो पानी (हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाओं) की भागीदारी के साथ कार्बनिक यौगिकों को विभाजित करने की प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है। ये प्रतिक्रियाएं निम्नलिखित योजना के अनुसार आगे बढ़ती हैं: जहां ए-बी एक जटिल यौगिक है, ए-एच और बी-ओएच इसके हाइड्रोलिसिस के उत्पाद हैं। इस प्रकार की प्रतिक्रियाएं शरीर में सक्रिय रूप से आगे बढ़ती हैं; वे ऊर्जा की रिहाई के साथ जाते हैं और, एक नियम के रूप में, अपरिवर्तनीय हैं। हाइड्रोलिसिस के उपवर्ग हाइड्रोलाइजेबल बॉन्ड के प्रकार के आधार पर बनते हैं। सबसे महत्वपूर्ण निम्नलिखित उपवर्ग हैं: एस्टर पर अभिनय करने वाले हाइड्रोलिसिस (या एस्टरेज़) कार्बोक्जिलिक, फॉस्फोरिक, सल्फ्यूरिक और अन्य एसिड के हाइड्रोलाइज एस्टर। इस उपवर्ग का सबसे व्यापक रूप से वितरित एंजाइम है ट्राईसिलग्लिसरोलिपेज़ (ग्लिसरॉल एस्टर हाइड्रोलेस, ईसी 3.1.1.3)। एसाइलग्लिसरॉल के हाइड्रोलिसिस को तेज करना: एस्टरेज़ के अन्य प्रतिनिधि एसिटाइलकोलाइन (एसिटाइलकोलिनेस्टरेज़), फ़ॉस्फ़ोलिपिड्स (फ़ॉस्फ़ोलिपेज़), न्यूक्लिक एसिड (न्यूक्लीज़), ऑर्गनोफ़ॉस्फ़ोरस एस्टर (फॉस्फेटेस) में एस्टर बॉन्ड को क्लीव करते हैं। ग्लाइकोसिडिक बांड (ग्लाइकोसिडेस) पर अभिनय करने वाले हाइड्रोलिसिस ओलिगो- और पॉलीसेकेराइड के हाइड्रोलिसिस की प्रतिक्रियाओं में तेजी लाने के साथ-साथ मोनोसैकराइड अवशेषों वाले अन्य यौगिकों (उदाहरण के लिए, न्यूक्लियोसाइड्स)। एक विशिष्ट प्रतिनिधि है सुक्रेज़ (β-डी-फ्रुक्टोफुरानोसाइड-फ्रुक्टोहाइड्रोलेज, ईसी 3.2.1.26)। सुक्रोज के टूटने को उत्प्रेरित करना: पेप्टाइड बॉन्ड (पेप्टाइडेस) पर अभिनय करने वाले हाइड्रोलिसिस प्रोटीन और पेप्टाइड्स में पेप्टाइड बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस की प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करें। इस समूह में शामिल हैं पेप्सिन, ट्रिप्सिन, काइमोट्रिप्सिन, कैथेप्सिन और अन्य प्रोटियोलिटिक एंजाइम। पेप्टाइड बांडों का हाइड्रोलिसिस निम्नलिखित योजना के अनुसार होता है: हाइड्रोलेस जो पेप्टाइड वाले के अलावा सी-एन बांड पर कार्य करते हैं, - एंजाइम जो कार्बनिक अम्लों के एमाइड के हाइड्रोलिसिस को तेज करते हैं। इस उपवर्ग के सदस्य - ग्लूटामिनेज़ (L-glutamyl-amidohydrolase, EC 3.5.1.2) - शरीर की एसिड-बेस स्थिति को बनाए रखने में शामिल है, गुर्दे में ग्लूटामाइन के हाइड्रोलिसिस को उत्प्रेरित करता है:

धारा 7.6.4	संपर्क
Lyases एंजाइमों का एक वर्ग है जो डबल बॉन्ड के गठन के साथ सब्सट्रेट क्लेवाज की गैर-हाइड्रोलाइटिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है या, इसके विपरीत, डबल बॉन्ड टूटना की साइट पर जोड़ देता है। इन प्रतिक्रियाओं की सामान्य योजना: जहां ए-बी सब्सट्रेट है, ए और बी प्रतिक्रिया उत्पाद हैं। ऐसी प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, साधारण पदार्थ अक्सर निकलते हैं, उदाहरण के लिए, CO2, NH3, H2 O। कार्बन-कार्बन-लाइसिस दो कार्बन परमाणुओं के बीच एक बंधन को तोड़ने के लिए उत्प्रेरित करें। उनमें से, सबसे महत्वपूर्ण हैं कार्बोक्सी-लाइसिस (डिकारबॉक्साइलिस), जिसके प्रभाव में ए-कीटो और अमीनो एसिड का डीकार्बाक्सिलेशन किया जाता है, कीटो एसिड के लाइसिस , जिसमें साइट्रेट सिंथेज़ शामिल हैं, एल्डिहाइड लाइसिस (एल्डोलेस)। बाद वाले में शामिल हैं फ्रुक्टोज डाइफॉस्फेट एल्डोलेस (फ्रुक्टोज-1,6-डाइफॉस्फेट-डी-ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट-लायस, ईसी 4.1.2.13), प्रतिक्रिया उत्प्रेरित: कार्बन-ऑक्सीजन लाइसिस कार्बन और ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच बंधनों के टूटने को उत्प्रेरित करें। इस उपवर्ग में मुख्य रूप से शामिल हैं हाइड्रो-लाइजेस, निर्जलीकरण और जलयोजन की प्रतिक्रियाओं में शामिल। एक उदाहरण होगा सेरीन डिहाइड्रैटेज (एल-सेरीन हाइड्रो-लाइज़ (डेमिनेटिंग), ईसी 4.2.1.3), जो धर्मान्तरित करता है: कभी-कभी एक कार्यशील शीर्षक शब्द का उपयोग करके बैकलैश पर आधारित हो सकता है "हाइड्रेटेज"। इस प्रकार, ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र एल-मैलेट हाइड्रो-लाइस (ईसी 4.2.1.2) के एंजाइम के लिए, नाम "फ्यूमरेट हाइड्रेटेज": कार्बन नाइट्रोजन लाइसिस नाइट्रोजन युक्त समूहों के उन्मूलन में भाग लें। इस उपवर्ग का प्रतिनिधि है हिस्टिडीन अमोनिया लाइसेज (एल-हिस्टिडाइन-अमोनिया-लायस, ईसी 4.3.1.3), हिस्टिडीन के बहरापन में शामिल: कार्बन-सल्फर-लायस सल्फहाइड्रील समूहों के उन्मूलन को उत्प्रेरित करें। इस उपवर्ग में शामिल हैं डीसल्फ़हाइड्रेज़ सल्फर युक्त अमीनो एसिड, उदाहरण के लिए, सिस्टीन डीसल्फ़हाइड्रेज़ (एल-सिस्टीन-हाइड्रोजन सल्फाइड-लाइसेस (डेमिनेटिंग), ईसी 4.4.1.1)।

धारा 7.6.5	आइसोमेरेज़।
आइसोमरेज़ एंजाइमों का एक वर्ग है जो आइसोमर्स के गठन के साथ इंट्रामोल्युलर परिवर्तनों की प्रक्रियाओं को तेज करता है। योजनाबद्ध रूप से, इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है: जहां ए और ए" आइसोमर हैं। आइसोमेरेज़ एंजाइमों का एक अपेक्षाकृत छोटा वर्ग है, इसे उत्प्रेरित आइसोमेराइज़ेशन प्रतिक्रिया के प्रकार के आधार पर निम्नलिखित उपवर्गों में विभाजित किया गया है: रेसमेस और एपिमेरेज़ असममित कार्बन परमाणुओं वाले आइसोमर्स के अंतःरूपण को उत्प्रेरित करें। रेसमाज़मी एंजाइम कहलाते हैं जो एक असममित परमाणु के साथ सब्सट्रेट पर कार्य करते हैं, उदाहरण के लिए, एल-एमिनो एसिड को डी-एमिनो एसिड में परिवर्तित करना। इन एंजाइमों में से एक है ऐलेनिन रेसमासे (एलानिन-रेसमेस। ईसी 5.1.1.1), प्रतिक्रिया उत्प्रेरित: एपिमेरेसिस एंजाइम कहलाते हैं जो कई असममित कार्बन परमाणुओं के साथ सब्सट्रेट पर कार्य करते हैं। इन एंजाइमों में शामिल हैं: यूडीपी-ग्लूकोज एपिमेरेज़ (यूडीपी-ग्लूकोज-4-एपिमेरेज़, ईसी 5.1.3.2)। मोनोसैकेराइड्स के अंतःरूपांतरण की प्रक्रियाओं में भाग लेना: सिस-ट्रांस आइसोमेरेज़ - एंजाइम जो दोहरे बंधन के सापेक्ष ज्यामितीय विन्यास में परिवर्तन का कारण बनते हैं। ऐसे एंजाइम का एक उदाहरण है मैनिलेसेटोएसेटेट आइसोमेरेज़ (maleylacetoacetate-cis-trans-isomerase, EC 5.2.1.2), फेनिलएलनिन और tyrosine के अपचय में शामिल है और Maleylacetoacetate (देखें 4.6.1) को fumarylacetoacetate में परिवर्तित करता है: इंट्रामोल्युलर ऑक्सीडोरक्टेसेस - आइसोमेरेज़ जो एल्डोज़ और किटोसिस के अंतर्संबंधों को उत्प्रेरित करते हैं। इस मामले में, सीएच-ओएच समूह पड़ोसी सी = ओ समूह की एक साथ कमी के साथ ऑक्सीकरण किया जाता है। इसलिए, ट्रायोज़ फॉस्फेट आइसोमेरेज़ (डी-ग्लिसराल्डिहाइड-3-फॉस्फेट-केटोल-आइसोमेरेज़, ईसी 5.3.1.1) कार्बोहाइड्रेट चयापचय की प्रतिक्रियाओं में से एक को उत्प्रेरित करता है: आइसोमेरेज़ में भी शामिल हैं इंट्रामोल्युलर ट्रांसफ़रेज़, सब्सट्रेट अणु के एक भाग से एक ही अणु के दूसरे भाग में एक समूह का स्थानांतरण करना, और इंट्रामोल्युलर लाइसिस, डीसाइक्लाइज़ेशन प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करना, साथ ही एक प्रकार की रिंग को दूसरे में बदलना। इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि सभी जैव रासायनिक प्रक्रियाएं नहीं। जिसके परिणामस्वरूप आइसोमेरिज़ेशन आइसोमेरेज़ द्वारा उत्प्रेरित होते हैं। इस प्रकार, साइट्रिक एसिड का आइसोपिमोन में आइसोमेराइजेशन एंजाइम की भागीदारी के साथ होता है एकोनिटेट हाइड्रेटेस (साइट्रेट (आइसोसाइट्रेट) -हाइड्रो-लाइस, ईसी 4.2.1.3), जो सीआईएस-एकोनिटिक एसिड के मध्यवर्ती गठन के साथ निर्जलीकरण-हाइड्रेशन प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है:

धारा 7.6.6	लिगैस।
लिगेज - एंजाइमों का एक वर्ग जो एटीपी (या जीटीपी, यूटीपी, सीटीपी) प्रारंभिक सामग्री के टूटने से सक्रिय से कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण को उत्प्रेरित करता है। इस वर्ग के एंजाइमों के लिए, तुच्छ नाम भी रखा जाता है सिंथेटेस।वीइसलिए, IUBMB की सिफारिशों के अनुसार, "सिंथेटेस" शब्द का उपयोग उन एंजाइमों के लिए नहीं किया जाना चाहिए जिनमें न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट शामिल नहीं है। लिगेज (सिंथेटेस) द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रियाएं योजना के अनुसार आगे बढ़ती हैं: , जहां ए और बी परस्पर क्रिया करने वाले पदार्थ हैं; ए-बी - परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप बनने वाला पदार्थ। चूंकि इन एंजाइमों की क्रिया के परिणामस्वरूप नए रासायनिक बंध बनते हैं, इसलिए कक्षा VI के उपवर्ग नवगठित बंधों की प्रकृति के आधार पर बनते हैं। लिगेज जो कार्बन-ऑक्सीजन बंध बनाते हैं। इनमें अमीनो एसिड-टीआरएनए लिगेज (एमिनोएसिल-टीआरएनए सिंथेटेस) नामक एंजाइमों का एक समूह शामिल है। जो अमीनो एसिड और संबंधित परिवहन आरएनए के बीच बातचीत की प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है। इन प्रतिक्रियाओं में, अमीनो एसिड के सक्रिय रूप बनते हैं जो राइबोसोम पर प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया में भाग ले सकते हैं। एंजाइम का एक उदाहरण है टायरोसिल-टीआरएनए सिंथेटेस (एल-टायरोसिन: टीआरएनए लिगेज (एएमपी-गठन), ईसी 6.1.1.1), प्रतिक्रिया में शामिल: लिगैस जो बनते हैं कार्बन-सल्फर बांड। इस उपवर्ग को मुख्य रूप से एंजाइमों द्वारा दर्शाया जाता है जो कोएंजाइम ए के साथ फैटी एसिड के थायोएस्टर के गठन को उत्प्रेरित करते हैं। इन एंजाइमों की भागीदारी के साथ, एसाइल-सीओए को संश्लेषित किया जाता है - फैटी एसिड के सक्रिय रूप जो विभिन्न जैवसंश्लेषण और अपघटन प्रतिक्रियाओं में प्रवेश कर सकते हैं। आइए हम एंजाइम की उपस्थिति में होने वाली फैटी एसिड सक्रियण प्रतिक्रियाओं में से एक पर विचार करें एसाइल-सीओए सिंथेटेस (कार्बोक्जिलिक एसिड: कोएंजाइम ए-लिगेज (एएमपी-गठन)। ईसी 6.2.1.2): लिगैस जो कार्बन-नाइट्रोजन बंध बनाते हैं नाइट्रोजन युक्त समूहों को कार्बनिक यौगिकों में शामिल करने की कई प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है। एक उदाहरण होगा ग्लूटामाइन सिंथेटेज़ (एल-ग्लूटामाइन: अमोनिया-γ-लिगेज (एडीपी-गठन), ईसी 6.3.1.2)। ग्लूटामिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया में विषाक्त चयापचय उत्पाद - अमोनिया - के बेअसर होने में शामिल: लिगेज जो कार्बन-कार्बन बंध बनाते हैं। इन एंजाइमों में से, सबसे अधिक अध्ययन किया गया कार्बोक्सिलेज, कई यौगिकों का कार्बोक्सिलेशन प्रदान करता है, जिसके परिणामस्वरूप कार्बन श्रृंखलाएं बढ़ जाती हैं। इस वर्ग का सबसे महत्वपूर्ण सदस्य है पाइरूवेट कार्बोक्सिलेज (पाइरूवेट: सीओ2 लिगेज (एडीपी-गठन), ईसी 6.4.1.1), ऑक्सालोसेटेट के गठन को तेज करता है, ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र और कार्बोहाइड्रेट बायोसिंथेसिस में एक प्रमुख यौगिक: याद रखें कि एटीपी से जुड़ी प्रतिक्रियाएं न केवल कक्षा VI एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होती हैं, बल्कि कुछ वर्ग II एंजाइम (फॉस्फोट्रांसफेरेज या किनेसेस) द्वारा भी उत्प्रेरित होती हैं। इस प्रकार की प्रतिक्रियाओं के बीच अंतर करने में सक्षम होना महत्वपूर्ण है। उनका अंतर इस तथ्य में निहित है कि ट्रांसफरेज़ प्रतिक्रियाओं में, एटीपी है फॉस्फेट समूह दाता , इसलिए, इन प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, H3 PO4 का कोई विमोचन नहीं होता है (ऊपर उदाहरण देखें)। इसके विपरीत, सिंथेटेस प्रतिक्रियाओं में, एटीपी कार्य करता है ऊर्जा का स्रोत , इसके हाइड्रोलिसिस के दौरान जारी किया जाता है, इसलिए ऐसी प्रतिक्रिया के उत्पादों में से एक अकार्बनिक ऑर्थो- या पायरोफॉस्फेट होगा।

धारा 7.7.1	एंजाइमों के साथ काम करने के नियम
एंजाइम, सभी प्रोटीनों की तरह, अपेक्षाकृत अस्थिर पदार्थ होते हैं। वे आसानी से विकृत और निष्क्रिय हो जाते हैं। इसलिए, उनके साथ काम करते समय, कुछ शर्तों को पूरा करना होगा। जब अध्ययन की वस्तु को कमरे के तापमान पर कई घंटों से अधिक समय तक संग्रहीत किया जाता है, तो एंजाइम लगभग पूरी तरह से निष्क्रिय हो जाता है। इसलिए, एंजाइम की गतिविधि को निर्धारित करने का विश्लेषण जल्द से जल्द किया जाना चाहिए। यदि आवश्यक हो, तो उच्च निर्वात (lyophilization) के तहत जमे हुए राज्य से एंजाइम समाधान सूख जाने पर दीर्घकालिक भंडारण संभव है। इस मामले में, एंजाइम कमरे के तापमान पर इसके आगे के भंडारण के दौरान अपनी गतिविधि को लगभग पूरी तरह से बरकरार रखता है। कुछ एंजाइम सांद्र नमक के घोल में अच्छी तरह से संरक्षित होते हैं, उदाहरण के लिए, संतृप्त अमोनियम सल्फेट (नमक लगाने की प्रक्रिया) में। यदि आवश्यक हो, तो एंजाइम अवक्षेप को अपकेंद्रित किया जा सकता है और खारा या उपयुक्त बफर में भंग किया जा सकता है। यदि आवश्यक हो, तो डायलिसिस द्वारा अतिरिक्त नमक को हटाया जा सकता है। माध्यम के पीएच में उतार-चढ़ाव के लिए एंजाइमों की संवेदनशीलता को याद रखना आवश्यक है। कुछ अपवादों के साथ, अधिकांश एंजाइम 5 से नीचे या 9 से ऊपर के पीएच के समाधान में निष्क्रिय होते हैं, और एंजाइमों की इष्टतम क्रिया कई इकाइयों या पीएच इकाई के दसवें हिस्से के क्षेत्र में दिखाई देती है। एंजाइम के साथ काम करते समय उपयोग किए जाने वाले बफर समाधानों के पीएच का निर्धारण पीएच मीटर का उपयोग करके बहुत सटीक रूप से करने की सिफारिश की जाती है। शक्तिशाली अभिकर्मकों द्वारा एंजाइम आसानी से नष्ट हो जाते हैं: एसिड, क्षार, ऑक्सीकरण एजेंट, भारी धातुओं के लवण। रासायनिक रूप से शुद्ध अभिकर्मकों और बिडिस्टिल पानी के साथ काम करना आवश्यक है, क्योंकि अभिकर्मकों का मामूली संदूषण भी, विशेष रूप से धातुओं के एक मिश्रण के साथ, जो न्यूनाधिक के रूप में कार्य कर सकता है, एंजाइम की गतिविधि में बदलाव की ओर जाता है। एंजाइमों के साथ काम करते समय, कहीं और से अधिक, अनुसंधान स्थितियों के मानकीकरण का सख्त पालन अनिवार्य है: तापमान और समय व्यवस्था का सटीक रखरखाव, एक ही बैच से अभिकर्मकों का उपयोग, और अभिकर्मकों को बदलते समय, डेटा को कैलिब्रेट करना आवश्यक है पुनः प्राप्त किया। यदि रंग प्रतिक्रिया में विकासशील रंग समय में अस्थिर है, तो फोटोमेट्री के समय का सख्ती से निरीक्षण करना आवश्यक है। सब्सट्रेट के साथ एंजाइम की पर्याप्त मात्रा में संतृप्ति की शर्तों के तहत काम करने की सिफारिश की जाती है, क्योंकि यह परिस्थिति अंतिम परिणाम को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है, सब्सट्रेट की कमी वेरिएंट के बीच के अंतर को बाहर करती है। एंजाइमों के साथ काम करते समय, अंग-विशिष्ट आइसोन्ज़ाइम स्पेक्ट्रम को ध्यान में रखना आवश्यक है। अक्सर यह विशिष्टता उन परिस्थितियों को प्रभावित करती है जिनके तहत एंजाइम कार्य करता है। प्रतिक्रिया का क्रम सब्सट्रेट के लिए अलग आत्मीयता, पीएच के लिए एक अलग संवेदनशीलता, किसी विशेष अंग या ऊतक के आइसोनिजाइम की विशेषता से प्रभावित हो सकता है। एंजाइम गतिविधि का अध्ययन करने की विधि को एक वस्तु से दूसरी वस्तु में स्थानांतरित करना आवश्यक है (उदाहरण के लिए, सीरम से ऊतक या एक अंग से दूसरे अंग में) अत्यधिक सावधानी के साथ, एंजाइम और इसके कई रूपों पर सभी ज्ञात डेटा को ध्यान में रखते हुए, जैसे साथ ही परिणामों की सावधानीपूर्वक जांच कर रहे हैं। विभिन्न जैव रासायनिक (एंजाइमी) प्रतिक्रियाओं के व्यापक परिचय के लिए, सबसे आम तौर पर मान्यता प्राप्त और आवश्यक विश्लेषणों के स्वचालन के साथ-साथ प्रयोगशाला परीक्षणों के एकीकरण और मानकीकरण की शुरुआत की जा रही है। नमूनाकरण की सटीकता और गुणवत्ता में सुधार करने और विभिन्न प्रयोगशालाओं में प्राप्त आंकड़ों की तुलना करने के लिए यह तर्कसंगत और आवश्यक है। यह भी आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि, अध्ययन किए गए विकृति विज्ञान के साथ, शारीरिक नियंत्रण के समानांतर अध्ययन की आवश्यकता होती है - सामान्य, शारीरिक उतार-चढ़ाव को स्थापित करने के लिए व्यावहारिक रूप से स्वस्थ लोगों का एक समूह। "सामान्य मूल्य" की अवधारणा की सापेक्षता को समझते हुए, यह स्वीकार किया जाना चाहिए कि विकृति विज्ञान में अंतर की पहचान करने और एक रोग संकेत का मूल्यांकन करने के लिए, "आदर्श" को आमतौर पर अंकगणित माध्य M ± 1σ या 2σ (सामान्य के साथ) के रूप में लिया जाता है। गाऊसी वितरण), संकेतक के उतार-चढ़ाव की डिग्री पर निर्भर करता है।

धारा 7.7.2	जैविक सामग्री में एंजाइमों की गतिविधि का निर्धारण करने के सिद्धांत।
5.6.2. रासायनिक प्रतिक्रियाओं में तेजी लाने के लिए एंजाइमों की अनूठी संपत्ति का उपयोग जैविक सामग्री (ऊतक निकालने, रक्त सीरम, आदि) में इन जैव उत्प्रेरक की सामग्री को मापने के लिए किया जा सकता है। सही ढंग से चयनित प्रायोगिक स्थितियों के तहत, एंजाइम की मात्रा और उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की दर के बीच लगभग हमेशा आनुपातिकता होती है; इसलिए, परीक्षण नमूने में एंजाइम की गतिविधि का उपयोग इसकी मात्रात्मक सामग्री का न्याय करने के लिए किया जा सकता है। एंजाइमी गतिविधि का मापन एक सक्रिय बायोकेटलिस्ट की उपस्थिति में एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की तुलना एक नियंत्रण समाधान में प्रतिक्रिया दर के साथ करने पर आधारित होता है जिसमें एंजाइम अनुपस्थित या निष्क्रिय होता है। परीक्षण सामग्री को एक ऊष्मायन माध्यम में रखा जाता है, जहां इष्टतम तापमान, माध्यम का पीएच, सक्रियकर्ताओं और सबस्ट्रेट्स की सांद्रता बनाई जाती है। उसी समय, एक नियंत्रण नमूना रखा जाता है, जिसमें एंजाइम नहीं जोड़ा जाता है। कुछ समय बाद, विभिन्न अभिकर्मकों (माध्यम के पीएच को बदलकर, प्रोटीन विकृतीकरण, आदि) को जोड़कर और नमूनों का विश्लेषण करके प्रतिक्रिया को रोक दिया जाता है। एंजाइमी प्रतिक्रिया की दर निर्धारित करने के लिए, आपको यह जानना होगा: ऊष्मायन से पहले और बाद में सब्सट्रेट या प्रतिक्रिया उत्पाद की सांद्रता में अंतर; ऊष्मायन अवधि; विश्लेषण के लिए ली गई सामग्री की मात्रा। एक एंजाइम की गतिविधि का मूल्यांकन अक्सर परिणामी प्रतिक्रिया उत्पाद की मात्रा से किया जाता है। यह किया जाता है, उदाहरण के लिए, एलेनिन एमिनोट्रांस्फरेज की गतिविधि का निर्धारण करते समय, जो निम्नलिखित प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है: खपत किए गए सब्सट्रेट की मात्रा के आधार पर एंजाइम गतिविधि की गणना भी की जा सकती है। एक उदाहरण α-amylase की गतिविधि को निर्धारित करने की एक विधि है, एक एंजाइम जो स्टार्च को तोड़ता है। ऊष्मायन से पहले और बाद में नमूने में स्टार्च सामग्री को मापने और अंतर की गणना करके, ऊष्मायन के दौरान सब्सट्रेट विभाजन की मात्रा पाई जाती है।

धारा 7.7.3	एंजाइम गतिविधि को मापने के तरीके
एंजाइम गतिविधि को मापने के लिए बड़ी संख्या में विधियां हैं, तकनीक, विशिष्टता और संवेदनशीलता में भिन्नता है। अक्सर निर्धारित करने के लिए प्रयोग किया जाता है photoelectrocolorimetric तरीके . ये विधियां एंजाइम क्रिया उत्पादों में से एक के साथ रंग प्रतिक्रियाओं पर आधारित हैं। इस मामले में, परिणामी समाधानों की रंग तीव्रता (एक फोटोइलेक्ट्रिक वर्णमापी पर मापी गई) परिणामी उत्पाद की मात्रा के समानुपाती होती है। उदाहरण के लिए, एमिनोट्रांस्फरेज़ द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं के दौरान, α-keto एसिड जमा होते हैं, जो 2,4-डाइनिट्रोफेनिलहाइड्राज़िन के साथ लाल-भूरे रंग के यौगिक देते हैं: यदि अध्ययन किए गए बायोकैटलिस्ट में कार्रवाई की कम विशिष्टता है, तो ऐसे सब्सट्रेट को चुनना संभव है, जिसके परिणामस्वरूप एक रंगीन उत्पाद बनता है। एक उदाहरण क्षारीय फॉस्फेट का निर्धारण है, एक एंजाइम जो मानव ऊतकों में व्यापक है; रक्त प्लाज्मा में इसकी गतिविधि यकृत और कंकाल प्रणाली के रोगों में महत्वपूर्ण रूप से बदल जाती है। एक क्षारीय वातावरण में यह एंजाइम प्राकृतिक और सिंथेटिक दोनों फॉस्फेट एस्टर के एक बड़े समूह को हाइड्रोलाइज करता है। सिंथेटिक सबस्ट्रेट्स में से एक पैरानिट्रोफेनिल फॉस्फेट (रंगहीन) है, जो एक क्षारीय वातावरण में ऑर्थोफॉस्फेट और पैरानिट्रोफेनॉल (पीला) में विभाजित हो जाता है। समाधान की धीरे-धीरे बढ़ती रंग तीव्रता को मापकर प्रतिक्रिया की प्रगति देखी जा सकती है: क्रिया की उच्च विशिष्टता वाले एंजाइमों के लिए, सब्सट्रेट का ऐसा चयन, एक नियम के रूप में, असंभव है। स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक तरीके प्रतिक्रिया में शामिल रसायनों के पराबैंगनी स्पेक्ट्रम में परिवर्तन पर आधारित हैं। अधिकांश यौगिक पराबैंगनी किरणों को अवशोषित करते हैं, और अवशोषित तरंग दैर्ध्य इन पदार्थों के अणुओं में मौजूद परमाणुओं के कुछ समूहों की विशेषता होती है। एंजाइमैटिक प्रतिक्रियाएं इंट्रामोल्युलर पुनर्व्यवस्था का कारण बनती हैं, जिसके परिणामस्वरूप पराबैंगनी स्पेक्ट्रम बदल जाता है। इन परिवर्तनों को स्पेक्ट्रोफोटोमीटर पर रिकॉर्ड किया जा सकता है। स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधियां, उदाहरण के लिए, एनएडी या एनएडीपी युक्त रेडॉक्स एंजाइमों की गतिविधि कोएंजाइम के रूप में निर्धारित करती हैं। ये कोएंजाइम हाइड्रोजन परमाणु स्वीकर्ता या दाताओं के रूप में कार्य करते हैं और इस प्रकार चयापचय प्रक्रियाओं में या तो कम हो जाते हैं या ऑक्सीकृत हो जाते हैं। इन कोएंजाइमों के कम किए गए रूपों में 340 एनएम पर अधिकतम अवशोषण के साथ एक पराबैंगनी स्पेक्ट्रम होता है, ऑक्सीकृत रूपों में यह अधिकतम नहीं होता है। तो, लैक्टिक एसिड पर लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज की कार्रवाई के तहत, हाइड्रोजन को एनएडी में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जिससे एनएडीएच के अवशोषण में 340 एनएम की वृद्धि होती है। ऑप्टिकल इकाइयों में इस अवशोषण का मूल्य कोएंजाइम के परिणामी कम रूप की मात्रा के समानुपाती होता है। कोएंजाइम के कम रूप की सामग्री को बदलकर, एंजाइम की गतिविधि को निर्धारित किया जा सकता है। फ्लोरोमेट्रिक तरीके। ये विधियां प्रतिदीप्ति की घटना पर आधारित हैं, जो इस तथ्य में निहित है कि विकिरण के प्रभाव में अध्ययन के तहत वस्तु कम तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश का उत्सर्जन करती है। एंजाइम गतिविधि का निर्धारण करने के लिए फ्लोरोमेट्रिक विधियां स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधियों की तुलना में अधिक संवेदनशील होती हैं। अपेक्षाकृत नए और उससे भी अधिक संवेदनशील हैं रसायनयुक्त तरीके लूसिफ़ेरिन-लूसिफ़ेरेज़ प्रणाली का उपयोग करना। इस तरह के तरीकों से एटीपी के गठन के साथ आगे बढ़ने वाली प्रतिक्रियाओं की दर निर्धारित करना संभव हो जाता है। जब ल्यूसिफरिन (एक जटिल कार्बोक्जिलिक एसिड) एटीपी के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो ल्यूसिफेरिल एडिनाइलेट बनता है। यह यौगिक ल्यूसिफरेज एंजाइम की भागीदारी से ऑक्सीकृत होता है, जो एक प्रकाश फ्लैश के साथ होता है। प्रकाश चमक की तीव्रता को मापकर, कई पिकोमोल (10-12 mol) के क्रम पर एटीपी की मात्रा निर्धारित करना संभव है। अनुमापांक विधियां . ऊष्मायन मिश्रण के पीएच में परिवर्तन के साथ कई एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाएं होती हैं। ऐसे एंजाइम का एक उदाहरण अग्नाशयी लाइपेस है। लाइपेज प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करता है: परिणामी फैटी एसिड का शीर्षक दिया जा सकता है, और अनुमापन के लिए उपयोग की जाने वाली क्षार की मात्रा जारी फैटी एसिड की मात्रा के अनुपात में होगी और इसके परिणामस्वरूप, लाइपेस की गतिविधि होगी। इस एंजाइम की गतिविधि का निर्धारण नैदानिक ​​महत्व का है। गेज तरीके एंजाइमी प्रतिक्रिया के दौरान जारी (या अवशोषित) गैस की मात्रा के एक बंद प्रतिक्रिया पोत में माप पर आधारित होते हैं। इस तरह के तरीकों की मदद से, पाइरुविक और α-ketoglutaric एसिड के ऑक्सीडेटिव डिकार्बोजाइलेशन की प्रतिक्रियाओं की खोज की गई और अध्ययन किया गया, जो CO2 की रिहाई के साथ आगे बढ़ते हैं। वर्तमान में, इन विधियों का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।

धारा 7.7.4	एंजाइम गतिविधि की इकाइयाँ और उनका अनुप्रयोग।
अंतर्राष्ट्रीय एंजाइम आयोग ने प्रस्तावित किया है गतिविधि की इकाईकिसी भी एंजाइम को एंजाइम की इतनी मात्रा को स्वीकार करने के लिए, जो दी गई शर्तों के तहत, सब्सट्रेट के एक माइक्रोमोल (10-6 mol) प्रति यूनिट समय (1 मिनट, 1 घंटा) या प्रभावित समूह के एक माइक्रोएक्विवेलेंट के रूपांतरण को उत्प्रेरित करता है। जहां प्रत्येक सब्सट्रेट अणु में एक से अधिक समूहों पर हमला होता है (प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड और अन्य)। जिस तापमान पर अभिक्रिया की जाती है उसका उल्लेख किया जाना चाहिए। एंजाइम गतिविधि माप के परिणाम इकाइयों में व्यक्त किए जा सकते हैं कुल, विशिष्ट और आणविक गतिविधि। एक इकाई के लिए कुल एंजाइम गतिविधि शोध के लिए ली गई सामग्री की मात्रा के आधार पर. इस प्रकार, चूहों के जिगर में ऐलेनिन एमिनोट्रांस्फरेज़ की गतिविधि 1670 μmol पाइरूवेट प्रति घंटे प्रति 1 ग्राम ऊतक है; मानव सीरम में चोलिनेस्टरेज़ गतिविधि 37 डिग्री सेल्सियस पर सीरम के प्रति 1 मिलीलीटर प्रति घंटे 250 μmol एसिटिक एसिड है। सामान्य और रोग दोनों स्थितियों में एंजाइम गतिविधि के उच्च मूल्यों के लिए शोधकर्ता का विशेष ध्यान आवश्यक है। एंजाइम गतिविधि के निम्न स्तर के साथ काम करने की सिफारिश की जाती है। ऐसा करने के लिए, एंजाइम के स्रोत को कम मात्रा में लिया जाता है (सीरम को खारा के साथ कई बार पतला किया जाता है, और ऊतक के लिए एक छोटा प्रतिशत होमोजेनेट तैयार किया जाता है)। एंजाइम के संबंध में, इस मामले में, सब्सट्रेट के साथ संतृप्ति की स्थिति बनाई जाती है, जो इसकी वास्तविक गतिविधि की अभिव्यक्ति में योगदान करती है। कुल एंजाइम गतिविधि की गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है: कहाँ पे ए- एंजाइम गतिविधि (कुल), सी- ऊष्मायन से पहले और बाद में सब्सट्रेट सांद्रता में अंतर; वी- विश्लेषण के लिए ली गई सामग्री की मात्रा, टी- ऊष्मायन का समय; एन- प्रजनन। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि नैदानिक ​​​​उद्देश्यों के लिए जांचे गए रक्त सीरम और मूत्र में एंजाइमों की गतिविधि के संकेतक कुल गतिविधि की इकाइयों में व्यक्त किए जाते हैं। चूंकि एंजाइम प्रोटीन होते हैं, इसलिए न केवल परीक्षण सामग्री में एंजाइम की कुल गतिविधि को जानना महत्वपूर्ण है, बल्कि नमूने में मौजूद प्रोटीन की एंजाइमेटिक गतिविधि को भी जानना महत्वपूर्ण है। एक इकाई के लिए निश्चित गतिविधि एंजाइम की इतनी मात्रा लें जो प्रति इकाई समय में सब्सट्रेट के 1 μmol के रूपांतरण को उत्प्रेरित करे प्रति 1 मिलीग्राम नमूना प्रोटीन. एंजाइम की विशिष्ट गतिविधि की गणना करने के लिए, नमूने में प्रोटीन सामग्री द्वारा कुल गतिविधि को विभाजित करना आवश्यक है: जितना खराब एंजाइम शुद्ध होता है, उतने ही बाहरी गिट्टी प्रोटीन नमूने में होते हैं, विशिष्ट गतिविधि उतनी ही कम होती है। शुद्धिकरण के दौरान, ऐसे प्रोटीन की मात्रा कम हो जाती है, और तदनुसार, एंजाइम की विशिष्ट गतिविधि बढ़ जाती है। मान लीजिए कि मूल जैविक सामग्री में, जो एंजाइम (कटा हुआ जिगर, पौधे के ऊतकों से घोल) का स्रोत है, विशिष्ट गतिविधि 0.5 µmol/(मिलीग्राम प्रोटीन × मिनट) थी। सेफैडेक्स के माध्यम से अमोनियम सल्फेट और जेल निस्पंदन के साथ आंशिक वर्षा के बाद, यह 25 माइक्रोमोल/(मिलीग्राम प्रोटीन × मिनट) तक बढ़ गया, यानी। 50 गुना बढ़ गया। एंजाइम की तैयारी के शुद्धिकरण की दक्षता का मूल्यांकन एक एंजाइमी प्रकृति की दवाओं के उत्पादन में किया जाता है। विशिष्ट गतिविधि तब निर्धारित की जाती है जब एक ही एंजाइम की विभिन्न तैयारी की गतिविधि की तुलना करना आवश्यक हो। यदि विभिन्न एंजाइमों की गतिविधि की तुलना करना आवश्यक है, तो आणविक गतिविधि की गणना की जाती है। आणविक गतिविधि (या एंजाइम की क्रांतियों की संख्या) प्रति यूनिट समय (आमतौर पर 1 मिनट) एंजाइम के 1 मोल की क्रिया के तहत रूपांतरण के दौर से गुजर रहे सब्सट्रेट के मोल की संख्या है। विभिन्न एंजाइमों में अलग-अलग आणविक गतिविधियाँ होती हैं। एंजाइम टर्नओवर की संख्या में कमी गैर-प्रतिस्पर्धी अवरोधकों की कार्रवाई के तहत होती है। एंजाइम के उत्प्रेरक केंद्र की संरचना को बदलकर, ये पदार्थ सब्सट्रेट के लिए एंजाइम की आत्मीयता को कम करते हैं, जिससे सब्सट्रेट अणुओं की संख्या में कमी आती है जो प्रति यूनिट समय में एक एंजाइम अणु के साथ प्रतिक्रिया करते हैं।

उदाहरण	उनके समाधान के लिए सीखने के कार्य और मानक।
1. कार्य 1. किस एंजाइम को रेसमास कहा जाता है? 2. एंजाइम के व्यवस्थित नाम को समझें (अलग-अलग रंगों में हाइलाइट किए गए प्रत्येक तत्व के लिए अलग से): एस-एडेनोसिलमेथियोनाइन:गनीडिनोएसेटेट-मिथाइल ट्रांसफ़ेज़? परिभाषित करें: ए) प्रतिक्रिया का प्रकार; बी) एंजाइम वर्ग; ग) उपवर्ग। 2. निर्णय मानक 1. रेसमेस एंजाइम होते हैं जो एक एकल असममित कार्बन परमाणु वाले ऑप्टिकल आइसोमर्स के अंतःरूपण को उत्प्रेरित करते हैं (देखें खंड 2.3)। 2. एंजाइम का व्यवस्थित नाम अंत से पढ़ा जाता है। एंजाइम वर्ग के अंतर्गत आता है transferases, स्थानांतरण प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करता है मिथाइल समूह पर गुआनिडीन एसीटेट (मिथाइल समूह स्वीकर्ता) के साथ एस-एडेनोसिलमेथियोनाइन (मिथाइल समूह दाता) (देखें खंड 2.2-2.3)। 3. क) इस प्रतिक्रिया में, पानी के अणुओं की भागीदारी के बिना किसी पदार्थ का विभाजन बी) दो उत्पादों के गठन के साथ सब्सट्रेट के गैर-हाइड्रोलाइटिक क्लेवाज को उत्प्रेरित किया जाता है चतुर्थ वर्ग से संबंधित एंजाइम (lyases) c) पहले और दूसरे कार्बन परमाणुओं के बीच का बंधन टूट जाता है, जिससे CO2 के रूप में कार्बोक्सिल समूह का निष्कासन होता है। इसलिये, एंजाइम उपवर्ग - कार्बन-कार्बन-लाइसिस(खंड 2.3 देखें)।

किसी भी जीवित जीव की कोशिका में लाखों रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं। उनमें से प्रत्येक का बहुत महत्व है, इसलिए जैविक प्रक्रियाओं की गति को उच्च स्तर पर बनाए रखना महत्वपूर्ण है। लगभग हर प्रतिक्रिया अपने स्वयं के एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है। एंजाइम क्या हैं? सेल में उनकी क्या भूमिका है?

एंजाइम। परिभाषा

शब्द "एंजाइम" लैटिन फेरमेंटम - लीवन से आया है। उन्हें ग्रीक एन एंजाइम से "खमीर में" एंजाइम भी कहा जा सकता है।

एंजाइम जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ होते हैं, इसलिए कोशिका में होने वाली कोई भी प्रतिक्रिया उनकी भागीदारी के बिना नहीं हो सकती। ये पदार्थ उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं। तदनुसार, किसी भी एंजाइम के दो मुख्य गुण होते हैं:

1) एंजाइम जैव रासायनिक प्रतिक्रिया को गति देता है, लेकिन इसका सेवन नहीं किया जाता है।

2) संतुलन स्थिरांक का मान नहीं बदलता है, बल्कि केवल इस मान की उपलब्धि को तेज करता है।

एंजाइम जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को एक हजार और कुछ मामलों में एक लाख गुना तेज करते हैं। इसका मतलब यह है कि एक एंजाइमैटिक उपकरण की अनुपस्थिति में, सभी इंट्रासेल्युलर प्रक्रियाएं व्यावहारिक रूप से बंद हो जाएंगी, और कोशिका स्वयं ही मर जाएगी। इसलिए, जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों के रूप में एंजाइमों की भूमिका महान है।

विभिन्न प्रकार के एंजाइम आपको सेल चयापचय के नियमन में विविधता लाने की अनुमति देते हैं। प्रतिक्रियाओं के किसी भी कैस्केड में, विभिन्न वर्गों के कई एंजाइम भाग लेते हैं। अणु की विशिष्ट संरचना के कारण जैविक उत्प्रेरक अत्यधिक चयनात्मक होते हैं। चूंकि अधिकांश मामलों में एंजाइम प्रोटीन प्रकृति के होते हैं, इसलिए वे तृतीयक या चतुर्धातुक संरचना में होते हैं। यह फिर से अणु की विशिष्टता द्वारा समझाया गया है।

कोशिका में एंजाइमों के कार्य

एंजाइम का मुख्य कार्य संबंधित प्रतिक्रिया को तेज करना है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन से लेकर ग्लाइकोलाइसिस तक की किसी भी प्रक्रिया के लिए एक जैविक उत्प्रेरक की उपस्थिति की आवश्यकता होती है।

एंजाइमों का सही कार्य एक विशेष सब्सट्रेट के लिए उच्च विशिष्टता द्वारा प्राप्त किया जाता है। इसका मतलब यह है कि एक उत्प्रेरक केवल एक निश्चित प्रतिक्रिया को तेज कर सकता है और कोई अन्य नहीं, यहां तक ​​​​कि बहुत समान। विशिष्टता की डिग्री के अनुसार, एंजाइमों के निम्नलिखित समूह प्रतिष्ठित हैं:

1) पूर्ण विशिष्टता वाले एंजाइम, जब केवल एक ही प्रतिक्रिया उत्प्रेरित होती है। उदाहरण के लिए, कोलेजनेज़ कोलेजन को तोड़ता है और माल्टेज़ माल्टोज़ को तोड़ता है।

2) सापेक्ष विशिष्टता वाले एंजाइम। इसमें ऐसे पदार्थ शामिल हैं जो प्रतिक्रियाओं के एक निश्चित वर्ग को उत्प्रेरित कर सकते हैं, जैसे हाइड्रोलाइटिक क्लेवाज।

एक जैव उत्प्रेरक का कार्य उस क्षण से प्रारंभ होता है जब वह अपनी सक्रिय साइट को सब्सट्रेट से जोड़ता है। इस मामले में, एक ताला और एक चाबी की तरह एक पूरक बातचीत की बात करता है। यहां हमारा मतलब सब्सट्रेट के साथ सक्रिय केंद्र के आकार के पूर्ण संयोग से है, जिससे प्रतिक्रिया को तेज करना संभव हो जाता है।

अगला कदम प्रतिक्रिया ही है। एंजाइमी कॉम्प्लेक्स की क्रिया के कारण इसकी गति बढ़ जाती है। अंत में, हमें एक एंजाइम मिलता है जो प्रतिक्रिया के उत्पादों से जुड़ा होता है।

अंतिम चरण एंजाइम से प्रतिक्रिया उत्पादों का पृथक्करण है, जिसके बाद सक्रिय केंद्र फिर से अगले कार्य के लिए मुक्त हो जाता है।

योजनाबद्ध रूप से, प्रत्येक चरण में एंजाइम का कार्य निम्नानुसार लिखा जा सकता है:

1) एस + ई ——> एसई

2) एसई ——> एसपी

3) एसपी ——> एस + पी, जहां एस सब्सट्रेट है, ई एंजाइम है, और पी उत्पाद है।

एंजाइम वर्गीकरण

मानव शरीर में, आप बड़ी संख्या में एंजाइम पा सकते हैं। उनके कार्यों और कार्य के बारे में सभी ज्ञान को व्यवस्थित किया गया था, और परिणामस्वरूप, एक एकल वर्गीकरण दिखाई दिया, जिसके लिए यह निर्धारित करना आसान है कि यह या उस उत्प्रेरक का उद्देश्य क्या है। यहाँ एंजाइमों के 6 मुख्य वर्ग हैं, साथ ही कुछ उपसमूहों के उदाहरण भी हैं।

1. ऑक्सीडोरडक्टेस।

इस वर्ग के एंजाइम रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं। कुल 17 उपसमूह हैं। ऑक्सीडोरडक्टेस में आमतौर पर एक गैर-प्रोटीन भाग होता है, जिसे विटामिन या हीम द्वारा दर्शाया जाता है।

ऑक्सीडोरक्टेसेस में, निम्नलिखित उपसमूह अक्सर पाए जाते हैं:

ए) डिहाइड्रोजनेज। डिहाइड्रोजनेज एंजाइमों की जैव रसायन में हाइड्रोजन परमाणुओं का उन्मूलन और उनका दूसरे सब्सट्रेट में स्थानांतरण होता है। यह उपसमूह अक्सर श्वसन, प्रकाश संश्लेषण की प्रतिक्रियाओं में पाया जाता है। डिहाइड्रोजनेज की संरचना में आवश्यक रूप से NAD / NADP या फ्लेवोप्रोटीन FAD / FMN के रूप में एक कोएंजाइम होता है। अक्सर धातु आयन होते हैं। उदाहरण एंजाइम हैं जैसे साइटोक्रोम रिडक्टेस, पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज, आइसोसाइट्रेट डिहाइड्रोजनेज, और कई लीवर एंजाइम (लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज, ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज, आदि)।

बी) ऑक्सीडेस। कई एंजाइम हाइड्रोजन में ऑक्सीजन को जोड़ने के लिए उत्प्रेरित करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया उत्पाद पानी या हाइड्रोजन पेरोक्साइड (एच 2 0, एच 2 0 2) हो सकते हैं। एंजाइमों के उदाहरण: साइटोक्रोम ऑक्सीडेज, टायरोसिनेस।

ग) पेरोक्सीडेस और कैटालेज एंजाइम हैं जो एच 2 ओ 2 के ऑक्सीजन और पानी में टूटने को उत्प्रेरित करते हैं।

डी) ऑक्सीजन। ये जैव उत्प्रेरक सब्सट्रेट में ऑक्सीजन को जोड़ने में तेजी लाते हैं। डोपामाइन हाइड्रॉक्सिलेज़ ऐसे एंजाइमों का एक उदाहरण है।

2. स्थानान्तरण।

इस समूह के एंजाइमों का कार्य दाता पदार्थ से प्राप्तकर्ता पदार्थ में रेडिकल्स को स्थानांतरित करना है।

ए) मिथाइलट्रांसफेरेज़। डीएनए मिथाइलट्रांसफेरेज़, मुख्य एंजाइम जो न्यूक्लियोटाइड प्रतिकृति की प्रक्रिया को नियंत्रित करते हैं, न्यूक्लिक एसिड के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

बी) एसाइलट्रांसफेरेज़। इस उपसमूह के एंजाइम एसाइल समूह को एक अणु से दूसरे अणु में ले जाते हैं। एसाइलट्रांसफेरेज़ के उदाहरण: लेसिथिनकोलेस्ट्रोल एसाइलट्रांसफेरेज़ (एक फैटी एसिड से कोलेस्ट्रॉल में एक कार्यात्मक समूह को स्थानांतरित करता है), लाइसोफोस्फेटिडिलकोलाइन एसाइलट्रांसफेरेज़ (एक एसाइल समूह को लाइसोफोस्फेटिडिलकोलाइन में स्थानांतरित किया जाता है)।

सी) एमिनोट्रांस्फरेज़ - एंजाइम जो अमीनो एसिड के रूपांतरण में शामिल होते हैं। एंजाइमों के उदाहरण: ऐलेनिन एमिनोट्रांस्फरेज़, जो अमीनो समूह स्थानांतरण द्वारा पाइरूवेट और ग्लूटामेट से ऐलेनिन के संश्लेषण को उत्प्रेरित करता है।

डी) फॉस्फोट्रांसफेरेज़। इस उपसमूह के एंजाइम फॉस्फेट समूह को जोड़ने के लिए उत्प्रेरित करते हैं। फॉस्फोट्रांसफेरेज़, किनेसेस का दूसरा नाम, बहुत अधिक सामान्य है। उदाहरण हेक्सोकिनेस और एस्पार्टेट किनेसेस जैसे एंजाइम हैं, जो क्रमशः हेक्सोस (अक्सर ग्लूकोज) और एसपारटिक एसिड में फॉस्फोरस अवशेषों को जोड़ते हैं।

3. हाइड्रोलिसिस - एंजाइमों का एक वर्ग जो एक अणु में बंधों की दरार को उत्प्रेरित करता है, इसके बाद पानी मिलाता है। इस समूह से संबंधित पदार्थ मुख्य पाचक एंजाइम हैं।

ए) एस्टरेज़ - एस्टर बांड तोड़ें। एक उदाहरण लाइपेस है, जो वसा को तोड़ता है।

बी) ग्लाइकोसिडेस। इस श्रृंखला के एंजाइमों की जैव रसायन में पॉलिमर (पॉलीसेकेराइड और ओलिगोसेकेराइड) के ग्लाइकोसिडिक बंधों का विनाश होता है। उदाहरण: एमाइलेज, सुक्रेज, माल्टेज।

c) पेप्टिडेस एंजाइम होते हैं जो प्रोटीन के अमीनो एसिड में टूटने को उत्प्रेरित करते हैं। पेप्टिडेस में पेप्सिन, ट्रिप्सिन, काइमोट्रिप्सिन, कार्बोक्सीपेप्टिडेज़ जैसे एंजाइम शामिल हैं।

d) एमिडेस - एमाइड बॉन्ड्स को क्लीव करें। उदाहरण: arginase, urease, glutaminase, आदि। कई एमिडेज़ एंजाइम पाए जाते हैं

4. Lyases - एंजाइम जो हाइड्रोलिसिस के कार्य में समान होते हैं, हालांकि, अणुओं में बंधनों को साफ करते समय, पानी की खपत नहीं होती है। इस वर्ग के एंजाइमों में हमेशा एक गैर-प्रोटीन भाग होता है, उदाहरण के लिए, विटामिन बी 1 या बी 6 के रूप में।

ए) डीकार्बोक्सिलेस। ये एंजाइम C-C बंध पर कार्य करते हैं। उदाहरण ग्लूटामेट डिकार्बोक्सिलेज या पाइरूवेट डिकार्बोक्सिलेज हैं।

बी) हाइड्रेटेस और डीहाइड्रेटेस - एंजाइम जो सीओ बांड को विभाजित करने की प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं।

सी) एमिडीन-लाइसिस - सी-एन बांडों को नष्ट कर दें। उदाहरण: arginine succinate lyase.

d) पीओ लाइसेज। ऐसे एंजाइम, एक नियम के रूप में, सब्सट्रेट पदार्थ से फॉस्फेट समूह को अलग कर देते हैं। उदाहरण: एडिनाइलेट साइक्लेज।

एंजाइमों की जैव रसायन उनकी संरचना पर आधारित होती है

प्रत्येक एंजाइम की क्षमताएं उसकी व्यक्तिगत, अनूठी संरचना से निर्धारित होती हैं। कोई भी एंजाइम, सबसे पहले, एक प्रोटीन होता है, और इसकी संरचना और तह की डिग्री इसके कार्य को निर्धारित करने में निर्णायक भूमिका निभाती है।

प्रत्येक जैव उत्प्रेरक को एक सक्रिय केंद्र की उपस्थिति की विशेषता होती है, जो बदले में, कई स्वतंत्र कार्यात्मक क्षेत्रों में विभाजित होता है:

1) उत्प्रेरक केंद्र प्रोटीन का एक विशेष क्षेत्र है, जिसके साथ एंजाइम सब्सट्रेट से जुड़ा होता है। प्रोटीन अणु की संरचना के आधार पर, उत्प्रेरक केंद्र कई प्रकार के रूप ले सकता है, जो कि सब्सट्रेट को उसी तरह फिट करना चाहिए जैसे कि एक चाबी का ताला। ऐसी जटिल संरचना बताती है कि तृतीयक या चतुर्धातुक अवस्था में क्या है।

2) सोखना केंद्र - "धारक" के रूप में कार्य करता है। यहां, सबसे पहले, एंजाइम अणु और सब्सट्रेट अणु के बीच एक संबंध है। हालांकि, सोखना केंद्र द्वारा गठित बंधन बहुत कमजोर हैं, जिसका अर्थ है कि इस स्तर पर उत्प्रेरक प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है।

3) एलोस्टेरिक केंद्र सक्रिय केंद्र में और पूरे एंजाइम की पूरी सतह पर स्थित हो सकते हैं। उनका कार्य एंजाइम के कामकाज को विनियमित करना है। विनियमन अवरोधक अणुओं और उत्प्रेरक अणुओं की सहायता से होता है।

उत्प्रेरक प्रोटीन, एंजाइम अणु के लिए बाध्य, अपने काम को तेज करता है। अवरोधक, इसके विपरीत, उत्प्रेरक गतिविधि को रोकते हैं, और यह दो तरह से हो सकता है: या तो अणु एंजाइम की सक्रिय साइट (प्रतिस्पर्धी अवरोध) के क्षेत्र में एलोस्टेरिक साइट से बांधता है, या यह प्रोटीन के किसी अन्य क्षेत्र से जुड़ता है (गैर-प्रतिस्पर्धी निषेध)। अधिक कुशल माना जाता है। आखिरकार, यह सब्सट्रेट के एंजाइम के बंधन के लिए जगह को बंद कर देता है, और यह प्रक्रिया केवल अवरोधक अणु और सक्रिय केंद्र के आकार के लगभग पूर्ण संयोग के मामले में ही संभव है।

एक एंजाइम में अक्सर न केवल अमीनो एसिड होते हैं, बल्कि अन्य कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थ भी होते हैं। तदनुसार, एपोएंजाइम को पृथक किया जाता है - प्रोटीन भाग, कोएंजाइम - कार्बनिक भाग, और सहकारक - अकार्बनिक भाग। कोएंजाइम को कार्बोहाइड्रेट, वसा, न्यूक्लिक एसिड, विटामिन द्वारा दर्शाया जा सकता है। बदले में, कोफ़ेक्टर सबसे अधिक बार सहायक धातु आयन होते हैं। एंजाइम की गतिविधि इसकी संरचना से निर्धारित होती है: संरचना बनाने वाले अतिरिक्त पदार्थ उत्प्रेरक गुणों को बदलते हैं। विभिन्न प्रकार के एंजाइम जटिल गठन के सभी सूचीबद्ध कारकों के संयोजन का परिणाम हैं।

एंजाइम विनियमन

जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ के रूप में एंजाइम हमेशा शरीर के लिए आवश्यक नहीं होते हैं। एंजाइमों की जैव रसायन ऐसी है कि वे अत्यधिक उत्प्रेरण के मामले में एक जीवित कोशिका को नुकसान पहुंचा सकते हैं। शरीर पर एंजाइमों के हानिकारक प्रभावों को रोकने के लिए, किसी तरह उनके काम को विनियमित करना आवश्यक है।

चूंकि एंजाइम प्रोटीन प्रकृति के होते हैं, इसलिए वे उच्च तापमान पर आसानी से नष्ट हो जाते हैं। विकृतीकरण की प्रक्रिया प्रतिवर्ती है, लेकिन यह पदार्थों के काम को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित कर सकती है।

पीएच भी नियमन में एक बड़ी भूमिका निभाता है। एंजाइमों की सबसे बड़ी गतिविधि, एक नियम के रूप में, तटस्थ पीएच मान (7.0-7.2) पर देखी जाती है। ऐसे एंजाइम भी होते हैं जो केवल अम्लीय वातावरण में या केवल क्षारीय वातावरण में काम करते हैं। तो, सेलुलर लाइसोसोम में, एक कम पीएच बनाए रखा जाता है, जिस पर हाइड्रोलाइटिक एंजाइम की गतिविधि अधिकतम होती है। यदि वे गलती से साइटोप्लाज्म में प्रवेश कर जाते हैं, जहां पर्यावरण पहले से ही तटस्थ के करीब है, तो उनकी गतिविधि कम हो जाएगी। "स्व-खाने" के खिलाफ इस तरह की सुरक्षा हाइड्रोलिसिस के काम की विशेषताओं पर आधारित है।

यह एंजाइमों की संरचना में कोएंजाइम और कॉफ़ेक्टर के महत्व का उल्लेख करने योग्य है। विटामिन या धातु आयनों की उपस्थिति कुछ विशिष्ट एंजाइमों के कामकाज को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है।

एंजाइम नामकरण

शरीर के सभी एंजाइमों को आमतौर पर किसी भी वर्ग से संबंधित होने के साथ-साथ उस सब्सट्रेट के आधार पर नामित किया जाता है जिसके साथ वे प्रतिक्रिया करते हैं। कभी-कभी नाम में एक नहीं, बल्कि दो सबस्ट्रेट्स का इस्तेमाल किया जाता है।

कुछ एंजाइमों के नामों के उदाहरण:

1. लीवर एंजाइम: लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज, ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज।
2. एंजाइम का पूर्ण व्यवस्थित नाम: लैक्टेट-एनएडी+-ऑक्सीडोरडक्ट-एएस।

ऐसे तुच्छ नाम भी हैं जो नामकरण के नियमों का पालन नहीं करते हैं। उदाहरण पाचक एंजाइम हैं: ट्रिप्सिन, काइमोट्रिप्सिन, पेप्सिन।

एंजाइम संश्लेषण प्रक्रिया

एंजाइमों के कार्य आनुवंशिक स्तर पर निर्धारित होते हैं। चूंकि एक अणु कुल मिलाकर एक प्रोटीन होता है, इसलिए इसका संश्लेषण प्रतिलेखन और अनुवाद की प्रक्रियाओं को बिल्कुल दोहराता है।

एंजाइमों का संश्लेषण निम्नलिखित योजना के अनुसार होता है। सबसे पहले, वांछित एंजाइम के बारे में जानकारी डीएनए से पढ़ी जाती है, जिसके परिणामस्वरूप एमआरएनए बनता है। एंजाइम बनाने वाले सभी अमीनो एसिड के लिए मैसेंजर आरएनए कोड। डीएनए स्तर पर एंजाइम विनियमन भी हो सकता है: यदि उत्प्रेरित प्रतिक्रिया का उत्पाद पर्याप्त है, तो जीन प्रतिलेखन बंद हो जाता है और इसके विपरीत, यदि किसी उत्पाद की आवश्यकता होती है, तो प्रतिलेखन प्रक्रिया सक्रिय होती है।

एमआरएनए के कोशिका के कोशिका द्रव्य में प्रवेश करने के बाद, अगला चरण शुरू होता है - अनुवाद। एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के राइबोसोम पर, एक प्राथमिक श्रृंखला संश्लेषित होती है, जिसमें पेप्टाइड बॉन्ड से जुड़े अमीनो एसिड होते हैं। हालांकि, प्राथमिक संरचना में प्रोटीन अणु अभी तक अपने एंजाइमेटिक कार्य नहीं कर सकता है।

एंजाइम की गतिविधि प्रोटीन की संरचना पर निर्भर करती है। उसी ईआर पर, प्रोटीन घुमा होता है, जिसके परिणामस्वरूप पहले माध्यमिक और फिर तृतीयक संरचनाएं बनती हैं। कुछ एंजाइमों का संश्लेषण इस स्तर पर पहले से ही बंद हो जाता है, हालांकि, उत्प्रेरक गतिविधि को सक्रिय करने के लिए, अक्सर एक कोएंजाइम और एक कॉफ़ेक्टर जोड़ना आवश्यक होता है।

एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के कुछ क्षेत्रों में, एंजाइम के कार्बनिक घटक जुड़े होते हैं: मोनोसेकेराइड, न्यूक्लिक एसिड, वसा, विटामिन। कुछ एंजाइम कोएंजाइम की उपस्थिति के बिना काम नहीं कर सकते।

कोफ़ेक्टर गठन में एक निर्णायक भूमिका निभाता है एंजाइमों के कुछ कार्य केवल तभी उपलब्ध होते हैं जब प्रोटीन डोमेन संगठन तक पहुंच जाता है। इसलिए, उनके लिए एक चतुर्धातुक संरचना की उपस्थिति बहुत महत्वपूर्ण है, जिसमें कई प्रोटीन ग्लोब्यूल्स के बीच जोड़ने वाली कड़ी एक धातु आयन है।

एंजाइमों के कई रूप

ऐसी स्थितियां होती हैं जब एक ही प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करने वाले कई एंजाइमों की आवश्यकता होती है, लेकिन कुछ मापदंडों में एक दूसरे से भिन्न होते हैं। उदाहरण के लिए, एक एंजाइम 20 डिग्री पर काम कर सकता है, लेकिन 0 डिग्री पर यह अपना कार्य नहीं कर पाएगा। ऐसी स्थिति में कम परिवेश के तापमान पर एक जीवित जीव को क्या करना चाहिए?

एक ही प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हुए, लेकिन विभिन्न परिस्थितियों में काम करते हुए, एक साथ कई एंजाइमों की उपस्थिति से यह समस्या आसानी से हल हो जाती है। एंजाइमों के दो प्रकार के कई प्रकार होते हैं:

1. आइसोएंजाइम। ऐसे प्रोटीन विभिन्न जीनों द्वारा एन्कोडेड होते हैं, जिनमें विभिन्न अमीनो एसिड होते हैं, लेकिन एक ही प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं।
2. सही बहुवचन रूप। ये प्रोटीन एक ही जीन से प्रतिलेखित होते हैं, लेकिन पेप्टाइड्स राइबोसोम पर संशोधित होते हैं। नतीजतन, एक ही एंजाइम के कई रूप प्राप्त होते हैं।

नतीजतन, पहले प्रकार के कई रूपों का निर्माण आनुवंशिक स्तर पर होता है, जबकि दूसरे प्रकार का निर्माण पोस्ट-ट्रांसलेशनल स्तर पर होता है।

एंजाइमों का महत्व

चिकित्सा में, यह नई दवाओं की रिहाई के लिए नीचे आता है, जिसमें पदार्थ पहले से ही सही मात्रा में होते हैं। वैज्ञानिकों ने अभी तक शरीर में लापता एंजाइमों के संश्लेषण को प्रोत्साहित करने का कोई तरीका नहीं खोजा है, लेकिन आज दवाओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जो अस्थायी रूप से उनकी कमी को पूरा कर सकते हैं।

कोशिका में विभिन्न एंजाइम जीवन-निर्वाह प्रतिक्रियाओं की एक विस्तृत विविधता उत्प्रेरित करते हैं। इन एनिम्स में से एक न्यूक्लियस के समूह के प्रतिनिधि हैं: एंडोन्यूक्लिअस और एक्सोन्यूक्लिअस। उनका काम क्षतिग्रस्त डीएनए और आरएनए को हटाकर, कोशिका में न्यूक्लिक एसिड के निरंतर स्तर को बनाए रखना है।

रक्त के थक्के जमने जैसी घटना के बारे में मत भूलना। सुरक्षा का एक प्रभावी उपाय होने के नाते, यह प्रक्रिया कई एंजाइमों के नियंत्रण में है। मुख्य एक थ्रोम्बिन है, जो निष्क्रिय प्रोटीन फाइब्रिनोजेन को सक्रिय फाइब्रिन में परिवर्तित करता है। इसके धागे एक प्रकार का नेटवर्क बनाते हैं जो पोत के क्षतिग्रस्त होने वाले स्थान को बंद कर देता है, जिससे अत्यधिक रक्त हानि को रोका जा सकता है।

एंजाइमों का उपयोग वाइनमेकिंग, शराब बनाने, कई किण्वित दूध उत्पादों को प्राप्त करने में किया जाता है। ग्लूकोज से अल्कोहल का उत्पादन करने के लिए खमीर का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन इस प्रक्रिया के सफल प्रवाह के लिए उनमें से एक अर्क पर्याप्त है।

रोचक तथ्य जो आप नहीं जानते

शरीर के सभी एंजाइमों का एक विशाल द्रव्यमान होता है - 5,000 से 1,000,000 दा तक। यह अणु में प्रोटीन की उपस्थिति के कारण होता है। तुलना के लिए: ग्लूकोज का आणविक भार 180 Da है, और कार्बन डाइऑक्साइड केवल 44 Da है।

आज तक, 2,000 से अधिक एंजाइमों की खोज की गई है जो विभिन्न जीवों की कोशिकाओं में पाए गए हैं। हालाँकि, इनमें से अधिकांश पदार्थ अभी तक पूरी तरह से समझ में नहीं आए हैं।

एंजाइम गतिविधि का उपयोग प्रभावी कपड़े धोने वाले डिटर्जेंट के उत्पादन के लिए किया जाता है। यहां, एंजाइम शरीर में समान भूमिका निभाते हैं: वे कार्बनिक पदार्थों को तोड़ते हैं, और यह संपत्ति दाग से लड़ने में मदद करती है। 50 डिग्री से अधिक नहीं के तापमान पर एक समान वाशिंग पाउडर का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है, अन्यथा विकृतीकरण प्रक्रिया हो सकती है।

आंकड़ों के अनुसार, दुनिया भर में 20% लोग किसी भी एंजाइम की कमी से पीड़ित हैं।

एंजाइमों के गुणों को बहुत लंबे समय से जाना जाता है, लेकिन केवल 1897 में लोगों ने महसूस किया कि खमीर ही नहीं, बल्कि उनकी कोशिकाओं के एक अर्क का उपयोग चीनी को शराब में किण्वित करने के लिए किया जा सकता है।

एंजाइम, एक प्रोटीन प्रकृति के कार्बनिक पदार्थ, जो कोशिकाओं में संश्लेषित होते हैं और कई बार रासायनिक परिवर्तनों से गुजरे बिना उनमें होने वाली प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं। वे पदार्थ जिनका एक समान प्रभाव होता है, निर्जीव प्रकृति में मौजूद होते हैं और उत्प्रेरक कहलाते हैं।

एंजाइम (लैटिन फेरमेंटम से - किण्वन, लीवन) को कभी-कभी एंजाइम कहा जाता है (ग्रीक एन से - अंदर, एंजाइम - लीवन)। सभी जीवित कोशिकाओं में एंजाइमों का एक बहुत बड़ा समूह होता है, जिसकी उत्प्रेरक गतिविधि पर कोशिकाओं की कार्यप्रणाली निर्भर करती है। कोशिका में होने वाली कई अलग-अलग प्रतिक्रियाओं में से लगभग प्रत्येक को एक विशिष्ट एंजाइम की भागीदारी की आवश्यकता होती है। एंजाइमों के रासायनिक गुणों और उनके द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं का अध्ययन जैव रसायन - एंजाइमोलॉजी का एक विशेष, बहुत महत्वपूर्ण क्षेत्र है।

कोशिका में कई एंजाइम मुक्त अवस्था में होते हैं, जो केवल कोशिका द्रव्य में घुल जाते हैं; अन्य जटिल उच्च संगठित संरचनाओं से जुड़े हैं। ऐसे एंजाइम भी होते हैं जो सामान्य रूप से कोशिका के बाहर होते हैं; इस प्रकार, एंजाइम जो स्टार्च और प्रोटीन के टूटने को उत्प्रेरित करते हैं, अग्न्याशय द्वारा आंतों में स्रावित होते हैं।एंजाइम और कई सूक्ष्मजीवों का स्राव करें।

एंजाइमों की क्रिया

ऊर्जा रूपांतरण की मूलभूत प्रक्रियाओं में शामिल एंजाइम, जैसे कि शर्करा का टूटना, उच्च-ऊर्जा यौगिक एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) का निर्माण और हाइड्रोलिसिस, सभी प्रकार की कोशिकाओं - पशु, पौधे, जीवाणु में मौजूद होते हैं। हालांकि, ऐसे एंजाइम होते हैं जो केवल कुछ जीवों के ऊतकों में उत्पन्न होते हैं।

इस प्रकार, सेल्युलोज के संश्लेषण में शामिल एंजाइम पौधों की कोशिकाओं में पाए जाते हैं, लेकिन पशु कोशिकाओं में नहीं। इस प्रकार, कुछ सेल प्रकारों के लिए विशिष्ट "सार्वभौमिक" एंजाइम और एंजाइम के बीच अंतर करना महत्वपूर्ण है। सामान्यतया, एक कोशिका जितनी अधिक विशिष्ट होती है, उतनी ही अधिक संभावना होती है कि वह किसी विशेष कोशिकीय कार्य को करने के लिए आवश्यक एंजाइमों के समूह को संश्लेषित करती है।

एंजाइमों की एक विशेषता यह है कि उनमें उच्च विशिष्टता होती है, अर्थात, वे केवल एक प्रतिक्रिया या एक प्रकार की प्रतिक्रियाओं को तेज कर सकते हैं।

1890 में, ईजी फिशर ने सुझाव दिया कि यह विशिष्टता एंजाइम अणु के विशेष आकार के कारण है, जो सब्सट्रेट अणु के आकार से बिल्कुल मेल खाता है।इस परिकल्पना को "कुंजी और ताला" कहा जाता है, जहां कुंजी की तुलना सब्सट्रेट से की जाती है, और ताला - एंजाइम के साथ। परिकल्पना यह है कि सब्सट्रेट एंजाइम को एक चाबी की तरह फिट करता है जैसे कि एक ताला फिट बैठता है। एंजाइम क्रिया की चयनात्मकता इसके सक्रिय केंद्र की संरचना से संबंधित है।

एंजाइम गतिविधि

सबसे पहले, तापमान एंजाइम की गतिविधि को प्रभावित करता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, रासायनिक प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है। अणुओं की गति बढ़ जाती है, उनके आपस में टकराने की संभावना अधिक होती है। इसलिए, उनके बीच प्रतिक्रिया होने की संभावना बढ़ जाती है। तापमान जो एंजाइम की सबसे बड़ी गतिविधि प्रदान करता है वह इष्टतम है।

इष्टतम तापमान के बाहर, प्रोटीन विकृतीकरण के कारण प्रतिक्रिया दर घट जाती है। जब तापमान घटता है, तो रासायनिक प्रतिक्रिया की दर भी घट जाती है। जिस समय तापमान हिमांक बिंदु पर पहुंच जाता है, उस समय एंजाइम निष्क्रिय हो जाता है, लेकिन यह विकृत नहीं होता है।

एंजाइम वर्गीकरण

1961 में, 6 समूहों में एंजाइमों का एक व्यवस्थित वर्गीकरण प्रस्तावित किया गया था। लेकिन एंजाइमों के नाम बहुत लंबे और उच्चारण करने में कठिन निकले, इसलिए अब एंजाइमों को काम करने वाले नामों का उपयोग करने की प्रथा है। काम करने वाले नाम में सब्सट्रेट का नाम होता है जिस पर एंजाइम कार्य करता है, इसके बाद "आजा" समाप्त होता है। उदाहरण के लिए, यदि पदार्थ लैक्टोज है, यानी दूध चीनी, तो लैक्टेज वह एंजाइम है जो इसे परिवर्तित करता है। यदि सुक्रोज (साधारण चीनी), तो इसे तोड़ने वाला एंजाइम सुक्रेज है। तदनुसार, प्रोटीन को तोड़ने वाले एंजाइमों को प्रोटीनएज़ कहा जाता है।