साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज: संरचना, कार्य, अवरोधक - जीवविज्ञान - 2025

साइटोक्रोम ग oxidase एंजाइमी प्रोटीन कोशिका झिल्ली के लिपिड बाईलेयर पार कर सकते हैं की एक जटिल है। यह हेमोसोल्यूबल है और मुख्य रूप से माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली से जुड़ा हुआ है, जो प्रोकैरियोटिक जीवों (बैक्टीरिया) और यूकेरियोट्स (एककोशिकीय और बहुकोशिकीय) दोनों में पाया जा रहा है।

जटिल IV भी कहा जाता है, यह एंजाइम जीवों के एरोबिक चयापचय कार्यों में महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में आवश्यक है जिसमें कोशिकाएं शर्करा को जला देती हैं और एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट या एटीपी को संग्रहीत करने के लिए जारी ऊर्जा का हिस्सा पकड़ लेती हैं।

बॉल ऑफ-स्टिक मॉडल हेम, गोजातीय संरचना में साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज की क्रिस्टलीय संरचना में पाया जाता है। से लिया गया और संपादित किया गया: बेंजा-बम्म 27।

साइटोक्रोम नाम का अर्थ है "सेलुलर वर्णक।" ये रक्त प्रोटीन होते हैं जो इलेक्ट्रॉनों को ले जाते हैं। 1884 में आयरिश चिकित्सक चार्ल्स अलेक्जेंडर मैकमुन द्वारा साइटोक्रोमेस की खोज की गई थी। मैकमुन ने रक्त में श्वसन वर्णक की खोज का बीड़ा उठाया, जिसे आज साइटोक्रोम 1 कहा जाता है।

1920 के दशक में, रूसी एंटोमोलॉजिस्ट और पैरासिटोलॉजिस्ट डेविड कीलिन ने श्वसन पिगमेंट को फिर से खोजा और चित्रित किया और वह था जिसने उन्हें साइटोक्रोमस नाम दिया। हालाँकि मैकमुनन ने उन्हें 1884 में खोजा था, लेकिन वैज्ञानिक समुदाय उन्हें भूल गए थे और कुछ ने उनके काम की गलत व्याख्या भी की थी।

सामान्य विशेषताएँ

सामान्य तौर पर, श्वसन पिगमेंट में विशिष्ट दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रा होता है। यह ज्ञात है कि कम से कम चार अभिन्न झिल्ली प्रोटीन कॉम्प्लेक्स हैं जहां 5 विभिन्न प्रकार के साइटोक्रोम हैं: ए, ए, बी, सी 1 और सी, वर्णक्रमीय अवशोषण मैक्सिमा के तरंग दैर्ध्य के अनुसार वर्गीकृत किया गया है।

वे आम तौर पर माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली पर पाए जाते हैं। हालांकि, उन्हें एंडोप्लाज़मिक रेटिकुलम और क्लोरोप्लास्ट में भी यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक जीवों में देखा गया है।

वे लोहा (Fe) युक्त हीम प्रोस्थेटिक समूह प्रस्तुत करते हैं। ज्ञात साइटोक्रोम में से प्रत्येक श्वसन प्रक्रिया या श्रृंखला में इलेक्ट्रॉनों के परिवहन में मल्टीएनजाइम परिसरों में कार्य करता है।

Cytochromes में ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रियाओं में भाग लेने का कार्य होता है। न्यूनीकरण प्रतिक्रियाएं, जहां वे इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करते हैं, प्रत्येक प्रकार के साइटोक्रोम के लिए अलग-अलग होते हैं, और उनका मान श्वसन श्रृंखला में इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह से निर्धारित होता है।

-सीटोक्रोम सी

साइटोक्रोम सी की चार कक्षाएं ज्ञात हैं, जो इस प्रकार हैं।

कक्षा मैं

इस वर्ग के भीतर बैक्टीरिया और माइटोकॉन्ड्रिया में मौजूद घुलनशील कम स्पिन साइटोक्रोमेस c (lowspin) हैं। वे अष्टभुजाकार हैं। हीम बाइंडिंग साइट हिस्टिडीन के एन-टर्मिनस पर है और छठे लिगंड को सी-टर्मिनस में एक मेथिओनिन अवशेषों द्वारा आपूर्ति की जाती है।

इस वर्ग में से, कई उपवर्गों को भी मान्यता दी जा सकती है, जिनकी त्रि-आयामी संरचना निर्धारित की गई है।

कक्षा II

इस वर्ग में उच्च स्पिन साइटोक्रोम सी और कुछ कम स्पिन साइटोक्रोम पाए जाते हैं। उच्च मोड़ वाले लोगों के पास बाध्यकारी साइट सी-टर्मिनस के करीब है, और कम मोड़ वाले उन लोगों के लिए जो छठे लिगंड एन-टर्मिनस के पास मेथिओनिन अवशेष प्रतीत होते हैं। उन्हें पांचवें लिगैंड हिस्टिडाइन के साथ पंचकोर्ड किया जाता है।

कक्षा III

इस वर्ग को कई हीम (सी 3 और सी 7) और एक कम ऑक्सीकरण-कम करने की क्षमता के साथ साइटोक्रोमेस सी प्रस्तुत करने की विशेषता है, जिसमें प्रति हीम समूह में केवल 30 एमिनो एसिड अवशेष हैं। इस वर्ग के प्रतिनिधियों में, हेम सी समूहों में गैर-समतुल्य संरचना और कार्य हैं, जो अलग-अलग रिडॉक्स संभावनाओं को प्रस्तुत करने के अलावा हैं। वे अष्टभुजाकार हैं।

कक्षा IV

कुछ लेखकों के अनुसार, इस वर्ग को केवल उन जटिल प्रोटीनों को शामिल करने के लिए बनाया गया था जो अन्य प्रोस्थेटिक समूहों में मौजूद हैं, साथ ही हीम सी, या फ्लेवोसाइटोक्रोम सी।

साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज या कॉम्प्लेक्स IV

साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज एक माइटोकॉन्ड्रियल एंजाइम है जो सेलुलर श्वसन में इलेक्ट्रॉन परिवहन के अंतिम चरण को पूरा करता है। यह एंजाइम कम साइटोक्रोम सी से ऑक्सीजन तक इलेक्ट्रॉनों के परिवहन को उत्प्रेरित करता है।

कुछ रासायनिक यौगिकों जैसे साइनाइड, कार्बन डाइऑक्साइड और एजाइड, इस एंजाइम के कामकाज को बाधित कर सकते हैं, जिससे तथाकथित सेलुलर रासायनिक एस्फिक्सिया हो सकता है। जटिल IV के निषेध के अन्य रूप आनुवंशिक परिवर्तन हैं।

एक विकासवादी दृष्टिकोण से, साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज केवल एरोबिक जीवों में पाया जाता है, और वैज्ञानिकों के कई समूहों का सुझाव है कि इस प्रोटीन की उपस्थिति विकासवादी संबंधों को इंगित करती है जहां पौधे, कवक और जानवरों ने भी एक आम पूर्वज साझा किया था।

संरचना

साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज एक होमोडिमेरिक कॉम्प्लेक्स बनाता है, जो माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में दो समान मोनोमर्स से बना होता है। एंजाइम कॉम्प्लेक्स में प्रोकैरियोटिक जीवों में 3 से 4 सबयूनिट होते हैं और स्तनधारियों जैसे जीवों में अधिकतम 13 (कुछ सुझाव 14) पॉलीपेप्टाइड होते हैं।

इन जीवों में 3 पॉलीपेप्टाइड्स माइटोकॉन्ड्रियल मूल के होते हैं और शेष नाभिक में उत्पन्न होते हैं। प्रत्येक मोनोमर में 28 ट्रांसमिम्ब्रेन हेलिकॉप्टर होते हैं जो झिल्ली मैट्रिक्स और इंटरमेम्ब्रेन स्पेस के खिलाफ हाइड्रोफिलिक डोमेन को अलग करते हैं।

इसकी एक एकल उत्प्रेरक इकाई है, जो सभी एंजाइमों में पाया जाता है जो आणविक ऑक्सीजन (ऑक्सीडेस, विशेष रूप से हीम-कॉपर) का उपयोग करके ऑक्सीकरण / कमी प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है। इस परिसर में साइटोक्रोमेस ए और ए 3 हैं जो सबयूनिट I और दो तांबे केंद्रों से जुड़े हैं।

इसमें एक या एक से अधिक हीम सी समूह होते हैं जो आस-पास के प्रोटीन संरचना से एक या अधिक (आमतौर पर दो) थायोथर बंधों द्वारा जुड़े होते हैं। अन्य लेखकों का सुझाव है कि पोर्फिरिन रिंग और दो सिस्टीन अवशेषों के बीच प्रोटीन से जुड़ा एक हीम सी समूह है।

ऊपर उल्लिखित एकमात्र हीम सी समूह हाइड्रोफोबिक अवशेषों से घिरा हुआ है और हेक्सिडाइन युक्त है, पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला 18 की स्थिति में हिस्टिडीन 80 की स्थिति में और मेथियोनीन।

Cytochrome c ऑक्सीडेज सबयूनिट F। लिया गया और उससे संपादित किया गया: जवाहर स्वामीनाथन और यूरोपीय इंस्टीट्यूट ऑफ बायोइनफॉरमैटिक्स में MSD कर्मचारी

विशेषताएं

साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेस तीन मुख्य शारीरिक तंत्रों में नायक हैं, जिन्हें हम नीचे देखेंगे।

एपोप्टोसिस या प्रोग्राम्ड सेल डेथ

एपोप्टोसिस को कोशिका विनाश या मृत्यु कहा जाता है, जो जीव के कारण होता है और जिसका उद्देश्य विकास, विकास, क्षतिग्रस्त ऊतकों को समाप्त करना और प्रतिरक्षा प्रणाली के नियमन को नियंत्रित करना है। इस शारीरिक प्रक्रिया में, साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज एक मध्यवर्ती के रूप में भाग लेता है।

माइटोकॉन्ड्रिया द्वारा जारी यह प्रोटीन, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के साथ बातचीत की ओर जाता है, जो कैल्शियम के स्राव या रिलीज का कारण बनता है। कैल्शियम में प्रगतिशील वृद्धि साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज के बड़े पैमाने पर रिलीज को ट्रिगर करती है, जब तक कि कैल्शियम के साइटोटॉक्सिक स्तर तक नहीं पहुंच जाते।

साइटोटोक्सिक कैल्शियम का स्तर और साइटोक्रोमेस की रिहाई सी कई कैस्पेज़ एंजाइमों के कैस्केड सक्रियण का कारण बनती है, जो कोशिकाओं के विनाश के लिए जिम्मेदार हैं।

कोशिका या ऊतक पुनर्जनन

कई अध्ययनों से संकेत मिलता है कि जब साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज 670 नैनोमीटर के तरंग दैर्ध्य के संपर्क में होता है, तो यह एक कार्यात्मक परिसर में भाग लेता है, जो क्षतिग्रस्त या घायल ऊतक में प्रवेश करता है और सेल पुनर्जनन की दर को बढ़ाता है।

ऊर्जा उपापचय

यह शायद सबसे अच्छा ज्ञात और साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज का सबसे प्रासंगिक कार्य है। यह वास्तव में ऑक्सीडेज कॉम्प्लेक्स (श्वसन श्रृंखला का) है जो साइटोक्रोम सी से इलेक्ट्रॉनों को इकट्ठा करने और उन्हें ऑक्सीजन अणु में स्थानांतरित करने के लिए जिम्मेदार है, जो इसे पानी के दो अणुओं को कम करता है।

इस प्रक्रिया से जुड़ा हुआ है, एक प्रोटॉन अनुवाद झिल्ली के माध्यम से होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक विद्युत रासायनिक ढाल होता है जो एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) का उत्पादन या संश्लेषण करने के लिए एटीपी सिंथेटेज कॉम्प्लेक्स का उपयोग करता है।

इनहिबिटर्स

साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज विभिन्न रासायनिक यौगिकों और प्रक्रियाओं द्वारा बाधित है। यह जिस तरह से होता है वह एंजाइम के उत्पादन या क्रिया को विनियमित करने के लिए एक प्राकृतिक तरीके के रूप में उत्पन्न हो सकता है या यह गलती से विषाक्तता के कारण हो सकता है।

एज़ाइड, साइनाइड या कार्बन मोनोऑक्साइड की उपस्थिति में, साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज़ इनसे बंध जाता है और प्रोटीन कॉम्प्लेक्स का कामकाज बाधित होता है। यह सेलुलर श्वसन प्रक्रिया में व्यवधान का कारण बनता है और इस प्रकार कोशिकाओं के रासायनिक घुटन का कारण बनता है।

अन्य यौगिकों जैसे नाइट्रिक ऑक्साइड, हाइड्रोजन सल्फाइड, मेथनॉल, और कुछ मिथाइल अल्कोहल, भी साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज के निषेध का कारण बनते हैं।

कमी

साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज एक ऐसा एंजाइम है जो नाभिक और माइटोकॉन्ड्रिया दोनों में जीन द्वारा नियंत्रित होता है। आनुवंशिक परिवर्तन या उत्परिवर्तन हैं जो साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज की कमी का कारण बन सकते हैं।

ये म्यूटेशन एंजाइम की कार्यक्षमता को बिगाड़ते हैं, क्योंकि वे इसकी एंजाइमेटिक संरचना को बदलते हैं, जिससे भ्रूण के विकास (मानव अध्ययन के अनुसार) के दौरान चयापचय संबंधी विकार होते हैं, जो बाद में जीवन के पहले वर्षों में जीव को प्रभावित करेगा।

साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज की कमी हृदय, यकृत, मस्तिष्क और मांसपेशियों जैसे उच्च ऊर्जा की मांग के साथ ऊतकों को प्रभावित करती है। इन उत्परिवर्तन के लक्षण जीवन के दो वर्षों से पहले परिलक्षित होते हैं और मजबूत या हल्के स्थितियों के रूप में प्रकट हो सकते हैं।

हल्के लक्षणों को उम्र के पहले वर्ष के बाद भी जल्द ही देखा जा सकता है, और उनके साथ व्यक्तियों में आमतौर पर केवल मांसपेशियों में तनाव (हाइपोटोनिया) और मांसपेशी शोष (मायोपैथी) में कमी आई है।

दूसरी ओर, मजबूत लक्षणों वाले व्यक्तियों में मांसपेशियों में शोष और एन्सेफेलोमायोपैथी हो सकती है। साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज की अनुपस्थिति के कारण होने वाली अन्य स्थितियां हैं हाइपरट्रॉफिक कार्डियोमायोपैथी, यकृत के रोग का बढ़ना, लेइग सिंड्रोम और लैक्टिक एसिडोसिस।

Phylogeny में उपयोग करता है

Phylogeny वह विज्ञान है जो जीवों के पूर्वज-वंशज बिंदु से उत्पत्ति, गठन और विकासवादी अध्ययन के लिए जिम्मेदार है। पिछले दशकों में, आणविक विश्लेषण के साथ फेलोगेनी अध्ययन अधिक से अधिक बार किया गया है, बहुत सारी जानकारी प्राप्त करने और वर्गीकरण संबंधी समस्याओं को हल करने में।

इस अर्थ में, कुछ फाइटोलेनेटिक अध्ययनों से संकेत मिलता है कि साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेस का उपयोग विकासवादी संबंधों को स्थापित करने में मदद कर सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह प्रोटीन कॉम्प्लेक्स अत्यधिक संरक्षित है और जीवों की एक विस्तृत विविधता में मौजूद है, जिसमें एककोशिकीय प्रोटिस्ट से लेकर बड़े कशेरुक शामिल हैं।

इसके उदाहरण हैं मानव, चिंपांज़ी (पैन पैनिस्कस) और रीसस मैकाक्स (मकाका मुल्टा) के साथ किए गए परीक्षण। इस तरह के परीक्षणों से पता चला कि मानव और चिंपांजी साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज अणु समान थे।

यह भी पता चला है कि रीसस मकाक के साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज अणु पहले दो में से एक एमिनो एसिड से भिन्न होते हैं, परिणामस्वरूप चिम्पैंजी और मनुष्यों के बीच पूर्वज-वंशज संबंधों की फिर से पुष्टि करते हैं।

संदर्भ

1. आरपी अंबलर (1991)। बैक्टीरियल साइटोक्रोमेस में अनुक्रम परिवर्तनशीलता सी। बायोचीमिका एट बायोफिज़िका एक्टा (बीबीए) - बायोएनेरगेटिक्स।
2. साइकोक्रोम c। Newworldencyclopedia.org से पुनर्प्राप्त किया गया।
3. वी। कोलमैन, ई। कोस्टा, आर। चेव्स, वी। टौरटोरा (2015)। साइटोक्रोम सी की जैविक भूमिका: माइटोकॉन्ड्रियल इलेक्ट्रॉन परिवहन, क्रमादेशित कोशिका मृत्यु और पेरोक्साइड गतिविधि में लाभ। चिकित्सा के संकाय के इतिहास।
4. Cytochrome c ऑक्सीडेज सबयूनिट I को ebi.ac.uk से पुनर्प्राप्त किया गया।
5. एल। यूफेन, पी। जियोंग-सून, डी। जियान-हांग और बी। यिदॉन्ग (2007)। साइमोक्रोम सी ऑक्सिडेस सुबुनीत IV एंजाइम कॉम्प्लेक्स के विधानसभा और श्वसन समारोह के लिए आवश्यक है। बायोनेरगेटिक्स एंड बायोमेम्ब्रेन्स जर्नल।
6. जीन समूह: मिटोकोंड्रियल कॉम्प्लेक्स IV: साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज सबयूनिट्स (COX, MT-CO)। Genenames.org से पुनर्प्राप्त किया गया।
7. ईएफ हार्ट्री (1973)। साइटोक्रोम की खोज। जैव रासायनिक शिक्षा।
8. साइकोक्रोम सी ऑक्सीडेज, की कमी…। Ivami.com से पुनर्प्राप्त।
9. सीके मैथ्यूज, केई वैन होल्डे और केजी अहर्न (2002)। Biochemestry। तीसरा संस्करण। बेंजामिन / कमिंग्स प्रकाशन कंपनी, इंक।