एंजाइम गतिविधि: इकाई, माप, विनियमन और कारक - रसायन विज्ञान - 2025

एंजाइमी गतिविधि एक निश्चित समय पर एंजाइम की मात्रा व्यक्त करने के लिए एक तरीका है। समय की प्रति इकाई एंजाइम की उत्प्रेरक कार्रवाई द्वारा, उत्पाद में तब्दील सब्सट्रेट की मात्रा को इंगित करता है।

यह उन परिस्थितियों से प्रभावित होता है जिसमें एंजाइमिक प्रतिक्रिया होती है, यही कारण है कि यह आमतौर पर उस तापमान को संदर्भित करता है जिस पर इसे मापा जाता है। लेकिन एंजाइम क्या हैं? वे जैविक उत्प्रेरक हैं, जो उत्प्रेरित प्रक्रिया के दौरान अपरिवर्तनीय परिवर्तन के बिना प्रतिक्रिया की गति को तेज करने में सक्षम हैं।

अनानास या अनानास, फल जिसमें एंजाइम ब्रोमेलैन होता है, और इसलिए उच्च एंजाइमेटिक गतिविधि का स्रोत होता है। स्रोत: एच। ज़ेल

एंजाइम, सामान्य रूप से, राइबोसोम के अपवाद के साथ प्रोटीन होते हैं, एंजाइम गतिविधि के साथ आरएनए अणु।

एंजाइम ऊर्जा अवरोध (सक्रियण ऊर्जा) को कम करके प्रतिक्रिया की गति बढ़ाते हैं; संक्रमण की स्थिति तक पहुंचने के लिए समय-सीमा समाप्त होनी चाहिए और इस प्रकार प्रतिक्रिया होती है।

सब्सट्रेट अणु जो संक्रमण की स्थिति में पहुंचते हैं, संरचनात्मक परिवर्तनों से गुजरते हैं, जो उन्हें उत्पाद अणुओं को जन्म देते हैं। जिन कार्यों को वे पूरा करते हैं, उनके आधार पर एंजाइमों को छह बड़े समूहों में वर्गीकृत किया जाता है: ऑक्सीरेडेक्टेस, ट्रान्सैसेड्स, हाइड्रॉलिसिस, लाइसेस, आइसोमेरेज़ और लिगेज़।

उदाहरण के लिए, ब्रोमेलैन और पपैन नामक एंजाइम, क्रमशः अनानास या अनानास में पाए जाने वाले प्रोटीयोलाइटिक एंजाइम (हाइड्रॉलिसिस) और पपीता या पपीता हैं।

यह ज्ञात है कि अनानास और पपीता दोनों ही पाचन प्रक्रिया को सुगम बनाते हैं, क्योंकि इसमें मौजूद प्रोटीयोलाइटिक एंजाइमों का अभिनय करके, वे प्रोटीन, जो मीट और अनाज से पचाने में मदद करते हैं।

एंजाइम गतिविधि की इकाई

एंजाइम यूनिट (IU) एक मिनट में सब्सट्रेट के 1 olmol के परिवर्तन को उत्प्रेरित करने वाले एंजाइम की मात्रा है।

इसके बाद, इंटरनेशनल सिस्टम ऑफ यूनिट्स (SI) एंजाइम गतिविधि की इकाई को एंजाइम की मात्रा के रूप में परिभाषित करता है जो प्रति सेकंड 1 सब्सट्रेट को उत्पाद में परिवर्तित करता है। इस इकाई को कटाल (कैट) का नाम प्राप्त हुआ।

1 तिल = 10 ⁶ molemol और 1 मिनट = 60 सेकंड।

इसलिए, 1 katal बराबर 60 · 10 ⁶ IU। जैसे कि कटाल एक बड़ी इकाई है, छोटी इकाइयों का उपयोग अक्सर किया जाता है, जैसे: माइक्रोकाटल ()kat), १० ^-६ katal, और नैनोकटल ()kat), १०- ^९ katal।

निश्चित गतिविधि

यह परीक्षण के तहत नमूने में प्रोटीन के मिलीग्राम से विभाजित एंजाइम गतिविधि की इकाइयों की संख्या है। विशिष्ट गतिविधि सीधे एंजाइम की शुद्धि की डिग्री से संबंधित है।

एंजाइम गतिविधि को कैसे मापा जाता है?

एक एंजाइम की गतिविधि का निर्धारण करने के लिए कई तरीके हैं। एक विशेष विधि का चुनाव एंजाइम परख के उद्देश्य पर निर्भर करेगा; विधि की प्रयोज्यता; प्रयोग का संचालन करने के लिए आवश्यक उपकरणों तक पहुंच; किसी विशेष विधि का उपयोग करने की लागत आदि।

स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक, फ्लोरोमेट्रिक, केमिलुमिनेसिस, कैलोमीटर, रेडियोमेट्रिक और क्रोमैटोग्राफिक तरीके हैं।

स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक तरीके वर्णमिति हो सकते हैं और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के पराबैंगनी (यूवी) क्षेत्र में पढ़ सकते हैं।

-कैलिमेट्रिक विधि

यह एंजाइमी क्रिया द्वारा एक क्रोमोफोर की पीढ़ी पर आधारित है। एंजाइम गतिविधि का लगातार या बंद का पालन किया जा सकता है।

निरंतर रूप

निरंतर रूप में, अभिकर्मकों को वांछित तरंग दैर्ध्य पर स्पेक्ट्रोफोटोमीटर में एक क्युवेट में रखा जाता है, जो कि क्रोमोफोर के अधिकतम ऑप्टिकल घनत्व मूल्य के अनुरूप होता है; और इसके अलावा, उत्पन्न होने वाले किसी अन्य पदार्थ के साथ कोई हस्तक्षेप नहीं है।

एंजाइम युक्त नमूना के जोड़ द्वारा एंजाइमैटिक प्रतिक्रिया शुरू की जाती है, जिसकी गतिविधि निर्धारित की जानी है। इसके साथ ही, स्टॉपवॉच शुरू हो जाती है, और समय-समय पर, ऑप्टिकल घनत्व मूल्य नोट किया जाता है।

चूंकि सब्सट्रेट के मोल्स के साथ ऑप्टिकल घनत्व की समानता या एंजाइमी कार्रवाई के उत्पाद को जाना जाता है, उपयोग की गई तकनीक के आधार पर, सब्सट्रेट के मोल की खपत या उत्पादित मोल्स की गणना की जा सकती है।

इसके अलावा, चूंकि एंजाइमिक प्रतिक्रिया के बीता समय को मापा गया है, इसलिए प्रति सेकंड खपत या उत्पादित मोल्स प्राप्त किए जा सकते हैं। इस प्रकार, एंजाइमी गतिविधि katal इकाइयों में स्थापित की जाती है।

असंतत आकार

एंजाइमी गतिविधि को निर्धारित करने के लिए बैच रूप में, एंजाइम या किसी अन्य घटक वाले नमूने को छोड़कर प्रतिक्रिया के घटकों के साथ परीक्षण ट्यूबों को 37ºC पर स्नान में रखा जाता है। प्रतिक्रिया तब लापता घटक के अतिरिक्त के साथ शुरू होती है।

तकनीक द्वारा इंगित समय को घटित होने की अनुमति है, और प्रतिक्रिया एक यौगिक के अतिरिक्त द्वारा समाप्त हो जाती है जो प्रतिक्रिया को रोकती है। उस समय ऑप्टिकल घनत्व पढ़ा जाता है, और अंत में उसी तरह से आगे बढ़ता है जैसे कि एंजाइमी गतिविधि को निर्धारित करने के लिए निरंतर तरीके से।

-अति पराबैंगनी प्रकाश में रीडिंग का मेथोड

उदाहरण के लिए, कोएंजाइम निकोटीनमेडिन्यूक्लियोटाइड के दो रूप हैं: एनएडीएच (कम), और एनएडी ⁺ (ऑक्सीकृत)। इसी तरह, कोएंजाइम निकोटिनमिनाइक्लियोटाइडफॉस्फेट के दो रूप हैं क्रमशः, एनएडीपीएच और एनएडीपी ⁺, कम और ऑक्सीकृत,।

कोएंजाइम के कम और ऑक्सीकृत दोनों रूपों को पराबैंगनी प्रकाश से 260 एनएम की लंबाई पर पढ़ा जाता है; इस बीच, केवल कम रूपों को पराबैंगनी प्रकाश से 340 एनएम की लंबाई पर पढ़ा जाता है।

इसलिए, ऑक्सीकरण या कमी प्रतिक्रियाओं में दोनों जिसमें नामित कोएंजाइम भाग लेते हैं, उन्हें 340 एनएम पर पढ़ा जाता है।

एंजाइमेटिक गतिविधि का निर्धारण, संक्षेप में, वही है जो कि वर्णमिति पद्धति के निरंतर रूप में पालन किया जाता है; सिवाय इसके कि 340 एनएम पर ऑप्टिकल घनत्व NADH या NADPH की पीढ़ी का निरीक्षण करने के लिए, या इन कोएंजाइम की खपत को मापने के लिए पढ़ा जाता है।

यह इस बात पर निर्भर करेगा कि मापा प्रतिक्रिया ऑक्सीकरण है या कमी। ऑप्टिकल घनत्व और एनएडीएच और एनएडीपीएच के मोल्स के बीच पत्राचार का उपयोग करना, जैसा कि मामला हो सकता है, एंजाइमी गतिविधि की गणना कोएन्जाइम के मोल्स को सेकंडों में बीते समय से विभाजित करके की जा सकती है।

एंजाइम गतिविधि का विनियमन

सब्सट्रेट या उत्पाद स्तर पर नियंत्रण

जैसे ही सब्सट्रेट की एकाग्रता बढ़ती है, एंजाइम गतिविधि बढ़ जाती है। लेकिन सब्सट्रेट की एक निश्चित एकाग्रता में, एंजाइम की सक्रिय साइट या सक्रिय साइटें संतृप्त होती हैं, ताकि एंजाइम गतिविधि स्थिर हो।

हालांकि, एंजाइमैटिक एक्शन का उत्पाद एंजाइम की सक्रिय साइटों के साथ बातचीत कर सकता है, जिससे एंजाइमिक गतिविधि का निषेध होता है।

उत्पाद प्रतिस्पर्धी अवरोधक के रूप में कार्य कर सकता है; उदाहरण के लिए, एंजाइम हेक्सोकाइनेज का उल्लेख किया जा सकता है। यह एंजाइम ग्लूकोज के फॉस्फोराइलेशन का उत्पादन करता है जिससे ग्लूकोज-6-फॉस्फेट को जन्म दिया जाता है, एक यौगिक जो संचित होने पर हेक्सोकिनेस को रोकता है।

प्रतिक्रिया नियंत्रण

ऐसा हो सकता है कि एंजाइमों का एक समूह (ए, बी, सी, डी, ई और एफ) चयापचय पथ में क्रमिक रूप से कार्य करता है। एंजाइम बी एक सब्सट्रेट के रूप में एंजाइम ए के उत्पाद का उपयोग करता है, और इसी तरह।

कोशिका, इसकी चयापचय आवश्यकताओं के आधार पर, एंजाइमी गतिविधियों के अनुक्रमों को सक्रिय या बाधित कर सकती है। उदाहरण के लिए, एंजाइम एफ उत्पाद का संचय एंजाइम ए या किसी अन्य एंजाइम को अनुक्रम में रोक कर कार्य कर सकता है।

एलेस्टेरिक एंजाइम

एक एंजाइम कई सबयूनिट्स से बना हो सकता है, प्रत्येक अपने संबंधित सक्रिय साइटों के साथ। लेकिन ये सबयूनिट स्वतंत्र रूप से कार्य नहीं करते हैं, इसलिए सबयूनिट्स में से एक की गतिविधि बाकी की कार्रवाई को सक्रिय या बाधित कर सकती है।

हालांकि हीमोग्लोबिन को एक एंजाइम नहीं माना जाता है, लेकिन यह ऑलस्टोरिज़्म की घटना के लिए एक शानदार मॉडल है। हीमोग्लोबिन चार प्रोटीन चेन, दो α चेन और दो β चेन से बना होता है, जिनमें से प्रत्येक एक हीम समूह से जुड़ा होता है।

दो घटनाएं उप-समूहों के बीच हो सकती हैं: होमोओलॉस्टिज्म और हेटेरोल्स्टरिज्म।

Homoalosterism

सबयूनिट्स में से किसी एक को सब्सट्रेट के बांधने से सब्सट्रेट के लिए अन्य सबयूनिट्स की आत्मीयता बढ़ जाती है, जिससे शेष सब्यूनिट्स में से प्रत्येक की एंजाइमिक गतिविधि बढ़ जाती है।

इसी तरह, एक सबयूनिट्स में एंजाइमिक गतिविधि का अवरोध बाकी में एक ही प्रभाव पैदा करता है।

हीमोग्लोबिन के मामले में, प्रोटीन श्रृंखलाओं में से एक के एक हीम समूह के लिए ऑक्सीजन का बंधन शेष श्रृंखलाओं में ऑक्सीजन की वृद्धि में वृद्धि का कारण होगा।

इसी तरह, एक हीम समूह से ऑक्सीजन की रिहाई प्रोटीन श्रृंखला के शेष समूहों से ऑक्सीजन की रिहाई का कारण बनती है।

Heterolosterism

एक सबयूनिट्स के लिए सब्सट्रेट के अलावा किसी सक्रिय या अवरोधक पदार्थ के बंधन, अन्य सबयूनिट्स में सक्रिय या एंजाइमी गतिविधि के निषेध का कारण होगा।

हीमोग्लोबिन के मामले में, H ⁺, CO ₂ और 2,3-diphosphoglycerate के हेम समूह के साथ एक सबयूनिट के लिए बंधन, ऑक्सीजन के लिए हेम समूह की आत्मीयता को कम करता है, जिससे उनकी रिहाई हो जाती है। ऑक्सीजन की यह रिहाई हीमोग्लोबिन की अन्य श्रृंखलाओं में भी उत्पन्न होती है।

एंजाइम गतिविधि को प्रभावित करने वाले कारक

सब्सट्रेट की एकाग्रता

जैसे-जैसे सब्सट्रेट की सांद्रता बढ़ती है, एंजाइम गतिविधि भी बढ़ती है। यह एंजाइम के सक्रिय स्थलों पर सब्सट्रेट अणुओं की बढ़ती पहुंच के कारण है।

लेकिन, सब्सट्रेट की एक दी गई एकाग्रता के लिए, एंजाइम के सभी सक्रिय साइट इसके साथ संतृप्त होते हैं, जिससे सब्सट्रेट की एकाग्रता में वृद्धि होने पर भी एंजाइमी गतिविधि में वृद्धि नहीं होती है।

-प्रतिकारक प्रतिक्रिया से पी.एच.

एंजाइमों में एक इष्टतम पीएच होता है जिस पर सब्सट्रेट के लिए एंजाइम की आत्मीयता उच्चतम होती है। इस पीएच में एंजाइमिक गतिविधि का अधिकतम मूल्य पहुंच जाता है।

माध्यम की अतिरिक्त अम्लता या बुनियादीता एंजाइम के विकृतीकरण का कारण बन सकती है, जिसके परिणामस्वरूप इसकी गतिविधि कम हो सकती है।

एंजाइम गतिविधि का पीएच प्रोफ़ाइल विविध है। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, 1-2 पीएच इकाइयों के बीच पेप्सिन की अधिकतम गतिविधि होती है; ट्रिप्सिन का इष्टतम पीएच 8 है; और पैपैन में 4 और 8 के बीच पीएच रेंज के बीच एक निरंतर गतिविधि होती है।

-जैविक प्रतिक्रिया की गति

तापमान बढ़ने पर एंजाइम गतिविधि बढ़ जाती है। सामान्य तौर पर, एंजाइम गतिविधि की वृद्धि के हर 10 डिग्री के लिए दोगुनी हो जाती है, जब तक कि एंजाइम गतिविधि के लिए इष्टतम तापमान नहीं पहुंच जाता है।

हालांकि, जब इष्टतम तापमान पार हो जाता है, तो एंजाइम गतिविधि कम हो जाती है क्योंकि प्रतिक्रिया का तापमान बढ़ जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि प्रोटीन, और इसलिए एंजाइम, तापमान में अत्यधिक वृद्धि के कारण विकृतीकरण से गुजरते हैं।

-आयन की सांद्रता

सामान्य तौर पर, एंजाइमों में 0 और 500 मिमीोल / एल के बीच एक एकाग्रता सीमा में इष्टतम गतिविधि होती है। हालांकि, उच्च सांद्रता के लिए, एंजाइम गतिविधि कम हो जाती है।

इन परिस्थितियों में, एंजाइमों में कुछ आयनिक इंटरैक्शन, जो उनकी अधिकतम गतिविधि के लिए आवश्यक हैं, अवरुद्ध हैं।

संदर्भ

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