इन्जाइम प्रोटिनको समारोह के हो? प्रोटीन को enzymatic समारोह: उदाहरणहरू

हाम्रो शरीर को काम - कक्षहरू लाखौं संलग्न जो धेरै जटिल प्रक्रिया, विभिन्न पदार्थ हजारौं। तर मानव वा पशु जीवन पूर्ण असम्भव हुनेछ जो बिना विशिष्ट प्रोटीन, मा सम्पूर्ण निर्भर छ जो एक क्षेत्र छ। तपाईं शायद अंदाजा रूपमा, हामी इन्जाइमहरु बारेमा अब कुरा गर्दै छन्।

आज हामी enzymatic विचार गर्नेछौं प्रोटीन को प्रकार्य। यो जैव रसायन को एक प्रमुख क्षेत्र हो।

यी पदार्थ को आधार predominantly प्रोटीन भएकोले त्यसपछि तिनीहरूले छलफल गर्न सकिन्छ। तपाईं पहिलो पटक इन्जाइमहरु को 19 औं शताब्दीको 30 सेकेन्ड मा पत्ता थिए लागि, केवल वैज्ञानिकहरूले एक सताब्दी भन्दा बढी, आदेश तिनीहरूलाई लागि थप वा कम वर्दी परिभाषा मा आइपुग्दा लगे भनेर थाहा हुनुपर्छ। त्यसैले के समारोह प्रोटिन इन्जाइमहरु द्वारा गरिन्छ? यो, साथै आफ्नो संरचना र उदाहरण को प्रतिक्रिया रूपमा यस लेखमा सिक्न हुनेछ।

तपाईं हरेक प्रोटिन पनि सिद्धान्त मा एक इन्जाइम हुन सक्छ, छैन भनेर बुझ्न छन्। विश्वव्यापीसमूह प्रोटीन मात्र अन्य जैविक यौगिकों आदर catalytic गतिविधि exhibiting सक्षम गठन। यो वर्ग सबै प्राकृतिक यौगिकों संग, इन्जाइमहरु एमिनो एसिड अवशेष बनेको छन्। प्रोटीन (उदाहरण लेख मा हुने को) को enzymatic समारोह केवल एक जसको चपाउने दात ठूलो 5000 भन्दा सानो छ द्वारा गर्न सकिन्छ भनेर याद गर्नुहोस्।

एक इन्जाइम, के हो आधुनिक परिभाषा

इन्जाइमहरु - एक जैविक को उत्प्रेरक मूल। तिनीहरूले कारण reactants (substrates) बीच घनिष्ठ सम्पर्क गर्न, प्रतिक्रिया बढाउने क्षमता छ। हामी भन्न सक्छौं कि प्रोटीन को enzymatic समारोह - एक प्रक्रिया जीवित जीव अनुपम छन् कि जीव रसायन प्रतिक्रिया केही catalysis। प्रयोगशाला मा मात्र तिनीहरूलाई एउटा सानो भाग पुनरुत्पादन गर्न सकिन्छ।

यो क्षेत्रमा त्यहाँ हाल को वर्ष केही सफलता भएको छ कि उल्लेख गर्नुपर्छ। वैज्ञानिकहरूले बिस्तारै चिकित्सा केवल आर्थिक उद्देश्यका लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ कि कृत्रिम इन्जाइमहरु सिर्जना नजिक आउन, तर पनि गरेका छन्। यसलाई प्रभावकारी पैदा हुनेवाला क्यान्सर को पनि सानो क्षेत्रमा नष्ट गर्न सक्ने इन्जाइमहरु विकास गरिएको छ।

इन्जाइम को कुन भागहरु सीधा प्रतिक्रिया संलग्न?

सब्सट्रेट संग सम्पर्क मा इन्जाइम को सम्पूर्ण शरीर, तर केवल एक सानो खण्ड सक्रिय साइट भनिन्छ जो समावेश गर्दैन, याद गर्नुहोस्। यो complementarity को आफ्नो मुख्य सम्पत्ति छ। यो अवधारणा इन्जाइम आदर्श रूप मा सब्सट्रेट र आफ्नो शारीरिक र रासायनिक गुण गर्न अनुकूल छ implies। हामी भन्न सक्छौं इन्जाइमहरु को समारोह निम्नानुसार यस मामला मा छ:

• आफ्नो पानी खोल सतह बाट आउँछ।
• त्यहाँ (उदाहरणका लागि, ध्रुवीकरण) एक निश्चित विरूपण छ।
• कि पछि आपसमा नजिक सार्दा, स्पेस मा एक विशेष तरिकामा प्रबन्ध छन्।

यी कारणहरूले प्रतिक्रिया को प्रवेग नेतृत्व। अब, हामीलाई इन्जाइमहरु र अकार्बनिक उत्प्रेरक बीच एक तुलना गर्छन।

तपाईं देख्न सक्नुहुन्छ रूपमा, प्रोटीन को enzymatic समारोह विशिष्टता आवश्यक छ। आफैमा पनि यी प्रोटीन को धेरै पनि विशिष्ट प्रजाति भनेर थप्नेछ। बस मानव इन्जाइमहरु शायद एक गिनी पिग लागि उपयुक्त, राखे।

इन्जाइमहरु को संरचना बारे महत्वपूर्ण जानकारी

यी यौगिकों संरचना तुरुन्तै तीन स्तर छुट्टयाएर छ। प्राथमिक संरचना को इन्जाइमहरु को भाग हो जो एमिनो एसिड अवशेष पहिचान गर्न सकिन्छ। प्रोटीन को enzymatic समारोह देखि, हामी बारम्बार यस लेखमा उद्धृत गरेका छन्, जो को उदाहरण, बाहिर मात्र यौगिकों केही विभाग द्वारा, यो आधारमा उनलाई ठीक पहिचान गर्न लगे सकिन्छ एकदम वास्तविक हो।

माध्यमिक तहमा रूप मा, सहायक अतिरिक्त यी एमिनो एसिड अवशेष बीच उत्पन्न गर्न सक्छ भन्ने बन्धन थप प्रकार को माध्यम द्वारा निर्धारण गरिन्छ। यो संचार हाइड्रोजन, electrostatic, hydrophobic र भानडेरवाल्स अन्तरक्रियामा। इन्जाइम विभिन्न भागमा यी जडानहरू कारण छ कि तनाव को एक परिणाम रूपमा α-हेलिक्स, लुपमा र β-किसिमहरु उत्पादन।

को tertiary संरचना को polypeptide श्रृंखला को अपेक्षाकृत ठूलो अंश बस गुना भन्ने तथ्यलाई को परिणाम हो। परिणामस्वरूप किसिमहरु भनिन्छ डोमेन छन्। अन्तमा, यस संरचना को अन्तिम गठन मात्र फरक डोमेन बीच स्थापित एक स्थिर अन्तरक्रिया पछि ठाउँ लिन्छ। यो आफूलाई प्रत्येक अन्य एक पूर्ण स्वतन्त्र तरिका जा डोमेन को गठन कि सम्झना गर्नुपर्छ।

केही डोमेन विशेषताहरु

सामान्यतया, यो polypeptide श्रृंखला तिनीहरूले गठन जो देखि, लगभग 150 एमिनो एसिड अवशेष हुन्छन्। डोमेन प्रत्येक अन्य अन्तरक्रिया गर्दा, globule गठन। समारोह तिनीहरूलाई आधारमा enzymatic सक्रिय साइटहरु द्वारा गरिन्छ भएकोले यो प्रक्रिया महत्त्व बुझ्नुपर्छ।

डोमेन नै यसको संरचना मा एमिनो एसिड अवशेष बीच त्यहाँ धेरै अन्तरक्रियामा छन् भन्ने तथ्यलाई द्वारा विशेषता छ। तिनीहरूको संख्या आफूलाई डोमेन बीच ती प्रतिक्रिया को लागि धेरै उच्च छ। यसरी, तिनीहरूलाई बीच गुहा अपेक्षाकृत विभिन्न जैविक सल्वैंट्स को कार्यहरू गर्न "कमजोर"। धेरै पानी अणु फिट 20-30 घन angstrom क्रम को मात्रा। विभिन्न डोमेन अक्सर एक पूर्ण अद्वितीय तीन आयोमी संरचना, सम्पूर्ण विभिन्न कार्यहरु को प्रदर्शन संग सम्बन्धित छ जो छ।

सक्रिय साइटहरु

नियम, सक्रिय साइटहरु कडाई डोमेन बीच अवस्थित छ। तदनुसार, जो प्रत्येक प्रतिक्रिया को पाठ्यक्रम मा एक धेरै महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। कारण डोमेन यस प्रबन्धको इन्जाइम को क्षेत्र मा धेरै लचीलापन, गतिशीलता फेला परेन। को enzymatic समारोह suitably यसको स्थानिक स्थिति परिवर्तन गर्न सक्नुहुन्छ मात्र ती यौगिकों गरिन्छ देखि यो, एकदमै महत्त्वपूर्ण छ।

इन्जाइम को शरीर मा polypeptide बन्धन लम्बाइ बीच, र तिनीहरूले प्रदर्शन कसरी जटिल कार्य द्वारा, वहाँ एक सीधा लिंक छ। जटिलता भूमिका दुवै सम्पूर्ण नयाँ डोमेन को गठन गर्न catalytic डोमेन बीच र कारण प्रतिक्रिया को सक्रिय साइट गठन गरेर हासिल।

केही प्रोटीन, इन्जाइमहरु (उदाहरण - lysozyme र glycogen) प्रतिक्रिया समान प्रकारको रासायनिक बन्धन को cleavage catalyzed छ हुनत, आकार (129 र 842 एमिनो एसिड अवशेष, क्रमशः) मा निकै भिन्न हुन सक्छन्। फरक अधिक विशाल र ठूलो इन्जाइमहरु राम्रो ठूलो स्थिरता र सुनिश्चित जो अन्तरिक्ष यसको स्थिति, नियन्त्रण गर्न सक्षम छन् भन्ने छ प्रतिक्रिया को गति।

इन्जाइमहरु को मुख्य वर्गीकरण

हाल स्वीकार र संसारमा व्यापक मानक वर्गीकरण छ। उनको अनुसार, यो छ कोर कक्षाहरू, प्रासंगिक subclasses संग खडा। हामी मात्र आधारभूत विचार गर्नुहोस्। तिनीहरू यहाँ हो:

1 Oxidoreductases। उत्तेजना redox प्रतिक्रिया - यो मामला मा इन्जाइमहरु को प्रकार्य।

2. Transferases। निम्न समूह बीच स्थानान्तरण substrates प्रदर्शन हुन सक्छ:

• एक-कार्बन एकाइहरू।
• aldehydes र ketones को रहनेछ।
• Acyl र glycosyl घटक।
• Alkyl अवशेष (एक अपवाद रूपमा CH3 सहन गर्न सक्दैन)।
• नाइट्रोजनीय आधारमा।
• समूह फस्फोरस समावेश।

3. Hydrolases। यस मामला मा, enzymatic समारोह यौगिकों को निम्न प्रकार को प्रोटीन cleave छ:

• Esters।
• Glycosides।
• Esters, र thioesters।
• पेप्टाइड प्रकार बन्धन।
• वैवाहिक प्रकार CN (एउटै पेप्टाइड को बाहेक)।

4 Lyases। एक दुइ बन्धन को पछि गठन समूहहरू disengaging सक्षम छन्। यसबाहेक, व्युत्क्रम प्रक्रिया त्यहाँ प्रदर्शन गर्न सक्छ: चयन समूह सामेल बन्धन दोहोरो गर्न।

5 Isomerases। यस मामला मा, प्रोटीन को enzymatic समारोह isomeric catalysis प्रतिक्रिया जटिल छ। यो समूह निम्न इन्जाइमहरु समावेश:

• Racemase, epimerase।
• Tsistransizomerazy।
• Intramolecular oxidoreductases।
• Intramolecular transferases।
• Intramolecular lyase।

6 Ligases (अन्यथा synthetase रूपमा चिनिने)। केही जडानहरू गठन गर्दा तिनीहरूले ATP को विभाजन लागि प्रयोग गरिन्छ।

तिनीहरूले आफ्नो शरीर मा स्थान प्रत्येक दोस्रो लिएर प्रतिक्रिया को सबै वस्तुतः केही हदसम्म नियन्त्रण गर्न हो रूपमा, प्रोटीन को enzymatic समारोह अविश्वसनीय महत्त्वपूर्ण छ याद गर्न सजिलो छ।

के इन्जाइम को सब्सट्रेट संग अन्तरक्रिया पछि रहिरहन्छ?

अक्सर, इन्जाइम प्रोटिनको विश्वव्यापीसमूह मूल, आफ्नो नै एमिनो एसिड अवशेष प्रतिनिधित्व छ सक्रिय केन्द्र जो छ। अन्य सबै अवस्थामा, केन्द्र भाग मा दृढ यसलाई prosthetic समूह वा coenzyme (ATP, उदाहरणका लागि) संग जोडिएको, सम्बन्ध धेरै कमजोर छ। एक holoenzyme भनिन्छ एक उत्प्रेरक र यसको अवशेषहरु, को गठन ATP apoenzyme हटाउन पछि।

तसर्थ, निम्न समूह मा वर्गीकृत यो सुविधा इन्जाइमहरु अनुसार:

• सरल hydrolase, lyase, र जो सामान्यतया coenzyme आधार समावेश छैन isomerase।
• इन्जाइम प्रोटीन (उदाहरण - केही transaminase) (उदाहरणका लागि, lipoic एसिड) एक prosthetic समूह शामिल। यो समूह peroxidase धेरै समावेश छ।
• जसको लागि Enizmy को coenzyme पुनर्जनन आवश्यक छ। यी kinases को रूप मा, साथै oxidoreductases अधिकांश समावेश गर्नुहोस्।
• अन्य उत्प्रेरक, जो को संरचना अझै पूर्णतया बुझे छैन।

पहिलो समूह को भाग हो सबै पदार्थ, व्यापक रूप खाद्य उद्योग मा प्रयोग गरिन्छ। अन्य सबै उत्प्रेरक यसको सक्रियता लागि धेरै विशिष्ट अवस्था आवश्यक, र यसैले मात्र शरीर मा काम, वा केही प्रयोगशाला प्रयोग मा। तसर्थ, enzymatic समारोह - यो (catalysis) मानव वा पशु शरीर राम्ररी परिभाषित अवस्था केही प्रकार मा प्रतिक्रिया उत्तेजक मा हुन्छन् जो एक धेरै विशिष्ट प्रतिक्रिया छ।

के सक्रिय साइट मा हुन्छ, वा इन्जाइमहरु किन यति प्रभावकारी काम?

हामी बारम्बार enzymatic catalysis को समझ गर्न प्रमुख सक्रिय केन्द्र सिर्जना हो भन्नुभयो छ। यो यस्तो अवस्थामा धेरै सक्रिय छन् जो सब्सट्रेट को विशिष्ट बाध्यकारी, प्रतिक्रिया भन्ने छ। तपाईं को प्रतिक्रिया को जटिलता त्यहाँ बाहिर भइरहेको बुझ्न को लागि हुन एक सरल उदाहरण दिन क्रममा ग्लूकोज किण्वन, यो 12 इन्जाइमहरु एक पटक आवश्यक छ! उत्तिकै गाह्रो अन्तरक्रिया मात्र कारण enzymatic समारोह कार्य एक प्रोटिन विशिष्टता को उच्चतम डिग्री छ भन्ने तथ्यलाई गर्न सम्भव हुन्छ।

इन्जाइमहरु विशिष्टता को प्रकार

यसलाई निरपेक्ष छ। यस मामला मा, विशिष्टता कडाई प्रकार इन्जाइम परिभाषित, केवल एक देखाइएको छ। यसरी, urease मात्र यूरिया संग पारस्परिक। lactose दूध यसलाई कुनै पनि अवस्थामा प्रतिक्रिया प्रवेश रूपमा। कि शरीर मा इन्जाइमहरु, के काम प्रोटीन द्वारा गरिन्छ छ।

साथै, समूह असामान्य छैन निरपेक्ष विशिष्टता छ। नाम बाट बुझे गर्न सकिन्छ, यो मामला मा त्यहाँ कडाई जैविक यौगिकों (esters, जटिल अल्कोहल वा aldehydes सहित) को एक वर्ग गर्न "ग्रहणशीलता" छ। पेट को प्रमुख इन्जाइमहरु को छ जो उदाहरण, pepsin लागि, केवल पेप्टाइड बन्धन को hydrolysis लागि विशिष्टता देखाउँछ। रक्सी dehydrogenase अल्कोहल संग विशेष पारस्परिक र अल्फा-hydroxy एसिड भन्दा अन्य केहि विभाजित छैन laktikodegidraza।

यो यौगिकों को एक विशेष समूह को enzymatic समारोह विशेषता, तर केही अवस्था अन्तर्गत इन्जाइमहरु मा एकदम आफ्नो मुख्य एक पदार्थ को "उद्देश्य" बाट विभिन्न कार्य गर्न सक्छन् पनि हुन्छ। यस मामला मा, उत्प्रेरक पदार्थ को एक निश्चित वर्ग गर्न "tends", तर केही अवस्थामा यो cleave गर्न सक्छन् र अन्य यौगिकों (आवश्यक बराबर छैन)। तर, यो मामला मा, प्रतिक्रिया अधिक बिस्तारै जानेछन्।

पेप्टाइड बन्धन कार्य गर्न trypsin को क्षमता लागि चारैतिर फैलियो, तर केही मानिसहरू जठरांत्रिय पर्चा मा इन्जाइम को समारोह कार्य यो प्रोटिन, राम्रो तरिकाले विभिन्न एस्टर यौगिकों साथ प्रतिक्रिया हुन सक्छ भनेर थाह छ।

अन्तमा, अप्टिकल को विशिष्टता छ। यी इन्जाइमहरु पदार्थ को एक विस्तृत विविधता अन्तरक्रिया गर्न सक्नुहुन्छ सम्पूर्ण सूची, तर केवल तिनीहरूले राम्ररी परिभाषित अप्टिकल गुण कि अवस्थामा। तसर्थ, यस मामला मा प्रोटीन को enzymatic समारोह कार्य को सिद्धान्त धेरै समान छ इन्जाइमहरु, उत्प्रेरक र अकार्बनिक मूल छैन।

के कारक catalysis को दक्षता निर्धारण?

आज, यो इन्जाइमहरु को दक्षता को एक अति उच्च डिग्री निर्धारण गर्ने कारक हो भन्ने विश्वास छ:

• प्रभाव concentrating।
• स्थानिक अभिमुखीकरण प्रभाव।
• सक्रिय प्रतिक्रिया केन्द्र बहुमुखी।

सामान्य मा, पदार्थ एकाग्रता को प्रभाव अकार्बनिक catalysis प्रतिक्रिया मा देखि भिन्न छैन। यस मामला मा, धेरै पटक अन्य सबै कुराहरू सक्रिय केन्द्रमा समाधान को मात्रा को लागि एक समान मूल्य भन्दा ठूलो छ जो यस्तो सब्सट्रेट को एक एकाग्रता। प्रतिक्रिया केन्द्रमा छानेर प्रत्येक अन्य संग प्रतिक्रिया पर्छ जो अणु पदार्थ किसिमका। यो कठिन यो प्रभाव मा वृद्धि गर्न जान्छ कि अनुमान छ रासायनिक प्रतिक्रिया दर परिमाण धेरै आदेश।

एक मानक रासायनिक प्रक्रिया ठाँउ लिन्छ, यो जो अन्तरक्रिया अणु प्रत्येक अन्य संग ठोक्किनु हुनेछ भाग हो, अति महत्त्वपूर्ण छ। बस राख्नु, को टकराव को समयमा अणु को पदार्थ कडाई प्रत्येक अन्य सापेक्षित उन्मुख हुनुपर्छ। वाध्यताले अन्तर्गत गरिन्छ भन्ने तथ्यलाई गर्न, त्यसपछि सबै मुछिनुभएको घटक एक निश्चित रेखा मा प्रबन्ध छन् कारण, यो catalysis प्रतिक्रिया इन्जाइम को सक्रिय साइट मा यस्तो पालो को बारेमा तीन आदेश द्वारा त्वरित छ।

यस मामला मा multifunctionality अन्तर्गत यो पदार्थ "उपचार" एक सक्रिय साइट को सबै घटक को अणु मा नै समय (वा कडाई समन्वित) कार्य मा सम्पत्ति बुझाउँछ। Wherein एक (अणु) suitably ठाउँ मा निश्चित मात्र छैन (हेर्नुहोस्। माथि), तर पनि निकै यसको विशेषताहरु परिवर्तन। यो सबै सँगै इन्जाइम आवश्यकताअनुसार सब्सट्रेट कार्य गर्न धेरै सजिलो बन्ने छ भन्ने तथ्यलाई तिर जान्छ।