4.1 ಕಿಣ್ವಗಳು: ವರ್ಗೀಕರಣ ಮತ್ತು ಕ್ರಿಯಾ ವಿಧಾನ

ಕಿಣ್ವಗಳು ಜೈವಿಕ ಉತ್ಪ್ರೇರಕಗಳಾಗಿದ್ದು, ಅವು ಜೀವಂತ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ (ಇನ್ ವಿವೊ) ಮತ್ತು ಪ್ರಯೋಗಶಾಲೆಯ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ (ಇನ್ ವಿಟ್ರೊ) ಎರಡರಲ್ಲೂ ಜೈವಿಕ ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಉತ್ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತವೆ. ಅವು ತಮ್ಮ ಆಧಾರವಸ್ತುವಿಗೆ (ಸಬ್ಸ್ಟ್ರೇಟ್) ಹೆಚ್ಚು ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯುನ್ನತ ಉತ್ಪ್ರೇರಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಅಂದರೆ, ಅವು ಬದಲಾಗದೆಯೇ ಕ್ರಿಯೆಯ ವೇಗವನ್ನು ಅಪಾರವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ. ರೈಬೋಜೈಮ್ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಕೆಲವು ಸಣ್ಣ ಗುಂಪಿನ ಉತ್ಪ್ರೇರಕ RNA ಅಣುಗಳನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಎಲ್ಲಾ ಕಿಣ್ವಗಳು ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳಾಗಿವೆ. ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳಂತೆ, ಕಿಣ್ವಗಳ ಆಣವಿಕ ತೂಕವು ಸುಮಾರು 2000 ರಿಂದ ಹತ್ತು ಲಕ್ಷಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ಡಾಲ್ಟನ್ ವರೆಗೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಪ್ರೋಟೀನ್ ಮೂಲದ ಕಿಣ್ವಗಳ ಕಿಣ್ವೀಯ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯು ಅವುಗಳ ರಚನಾತ್ಮಕ ಸ್ವರೂಪ (ಕನ್ಫಾರ್ಮೇಶನ್) ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ವಿಕೃತೀಕರಣ (ಡಿನೇಚರೇಶನ್) ಅನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರಬಹುದು. ಅವುಗಳ ಉತ್ಪ್ರೇರಕ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಗೆ ಸಹಕಾರಕಗಳು (ಕೋಫ್ಯಾಕ್ಟರ್ಸ್) ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಅನೇಕ ಕಿಣ್ವಗಳಿವೆ. ಸಹಕಾರಕವು ಸಹಕಿಣ್ವ (ಕೋಎನ್ಜೈಮ್) ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಸಂಕೀರ್ಣ ಸಾವಯವ ಅಣುವಾಗಿರಬಹುದು (ಟೇಬಲ್ 4.1) ಅಥವಾ ಅದು ಲೋಹದ ಅಯಾನ್ ಆಗಿರಬಹುದು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ $\mathrm{Fe}^{2+}, \mathrm{Mn}^{2+}$, $\mathrm{Zn}^{2+}, \mathrm{Mg}^{2+}$ (ಟೇಬಲ್ 4.2). ಒಂದು ಕಿಣ್ವ ಮತ್ತು ಅದರ ಸಹಕಾರಕದ ಸಂಯೋಗವನ್ನು ಹೋಲೋಎನ್ಜೈಮ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂತಹ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, ಸಹಕಾರಕ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಕಿಣ್ವದಲ್ಲಿನ ಪ್ರೋಟೀನ್ ಘಟಕವನ್ನು ಅಪೋಎನ್ಜೈಮ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಟೇಬಲ್ 4.1: ಕೆಲವು ಸಹಕಿಣ್ವಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ಜೀವಸತ್ವಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಪಾತ್ರ

ಸಹಕಿಣ್ವಗಳು ತಾತ್ಕಾಲಿಕವಾಗಿ ಉತ್ಪ್ರೇರಣೆಯಲ್ಲಿ ಭಾಗವಹಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಗುಂಪುಗಳ ವಾಹಕಗಳಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಹಕಿಣ್ವಗಳು ಜೀವಸತ್ವಗಳಿಂದ (ಆಹಾರದಲ್ಲಿ ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಸಾವಯವ ಪೋಷಕಾಂಶಗಳು) ಪಡೆಯಲ್ಪಡುತ್ತವೆ.

ಟೇಬಲ್ 4.2: ಕಿಣ್ವಗಳಿಗೆ ಸಹಕಾರಕಗಳಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಲೋಹದ ಅಯಾನುಗಳು

ಸಹಕಿಣ್ವ ಅಥವಾ ಲೋಹದ ಅಯಾನು ಕಿಣ್ವ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗೆ ಸಹಸಂಯೋಜಕ ಬಂಧದ ಮೂಲಕ ಬಿಗಿಯಾಗಿ ಬಂಧಿತವಾಗಿದ್ದಾಗ, ಅದನ್ನು ಪ್ರಾಸ್ಥೆಟಿಕ್ ಗುಂಪು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

4.1.1 ಕಿಣ್ವಗಳ ವರ್ಗೀಕರಣ

ವ್ಯವಸ್ಥಿತ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಹೊಸ ಕಿಣ್ವಗಳು ಸಹ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬಹುದು ಎಂಬ ಅಂಶವನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಂಡು ಅಸ್ಪಷ್ಟತೆಗಳನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು, ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಜೀವರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ಸಂಘ (I.U.B.) 1964 ರಲ್ಲಿ ಕಿಣ್ವಗಳು ಉತ್ಪ್ರೇರಿಸುವ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ಪ್ರಕಾರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ಕಿಣ್ವಗಳ ವರ್ಗೀಕರಣವನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿಕೊಂಡಿತು. ಈ ಆಯೋಗದ ಪ್ರಕಾರ, ಎಲ್ಲಾ ಕಿಣ್ವಗಳನ್ನು 6 ಪ್ರಮುಖ ವರ್ಗಗಳಾಗಿ ವರ್ಗೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ (ಟೇಬಲ್ 4.3).

ಟೇಬಲ್ 4.3: I.U.B. ಅಳವಡಿಸಿಕೊಂಡ ಕಿಣ್ವಗಳ ವರ್ಗೀಕರಣ

ಐಸೋಜೈಮ್ಗಳು

ಅನೇಕ ಕಿಣ್ವಗಳು ಒಂದೇ ಪ್ರಭೇದ, ಅಂಗಾಂಶ ಅಥವಾ ಒಂದೇ ಕೋಶದಲ್ಲಿ ಬಹು ರೂಪಗಳಲ್ಲಿ (ಒಂದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಆಣವಿಕ ರೂಪ) ಇರುತ್ತವೆ. ಈ ಕಿಣ್ವಗಳನ್ನು ಐಸೋಎನ್ಜೈಮ್ಗಳು ಅಥವಾ ಐಸೋಜೈಮ್ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಐಸೋಎನ್ಜೈಮ್ಗಳು ಒಂದೇ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಉತ್ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತವೆ ಆದರೆ ವಿಭಿನ್ನ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ, ವಿಭಿನ್ನ ಭೌತಿಕ-ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಗ್ಲೈಕೋಲಿಟಿಕ್ ಕಿಣ್ವವಾದ ಹೆಕ್ಸೋಕೈನೇಸ್ ವಿವಿಧ ಅಂಗಾಂಶಗಳಲ್ಲಿ ನಾಲ್ಕು ಐಸೋಜೈಮ್ ರೂಪಗಳಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ. ಅಂತೆಯೇ, ಅನಾರೋಬಿಕ್ ಗ್ಲೂಕೋಸ್ ಚಯಾಪಚಯದಲ್ಲಿ ಭಾಗವಹಿಸುವ ಲ್ಯಾಕ್ಟೇಟ್ ಡಿಹೈಡ್ರೋಜಿನೇಸ್ (LDH) ಮಾನವನಲ್ಲಿ ಎರಡು ಐಸೋಜೈಮ್ ರೂಪಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಒಂದು ಹೃದಯದಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು ಅಸ್ಥಿಪಂಜರದ ಸ್ನಾಯುಗಳಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ.

ಕಿಣ್ವದ ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣ

ಕಿಣ್ವಗಳಿಂದ ನಡೆಸಲ್ಪಡುವ ಉತ್ಪ್ರೇರಕ ಕ್ರಿಯೆಯು ಕಿಣ್ವದ ಮೇಲೆ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತಾಣದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ತಾಣವನ್ನು ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಇದು ಕಿಣ್ವದ ಒಟ್ಟು ಗಾತ್ರದ ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಭಾಗವನ್ನು ಮಾತ್ರ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣವು ಕಿಣ್ವ ಅಣುವಿನಲ್ಲಿ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಪಾಕೆಟ್ ಅಥವಾ ಬಿರುಕಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ಸಂಪೂರ್ಣ ಅಥವಾ ಒಂದು ಭಾಗವು ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣವು ಪಾಲಿಪೆಪ್ಟೈಡ್ ಸರಪಳಿಯ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದರಿಂದ ಮೂರು-ಆಯಾಮದ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಕಿಣ್ವ-ಆಧಾರವಸ್ತು ಬಂಧನದಲ್ಲಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ವಿವಿಧ ಅಸಹಸಂಯೋಜಕ ಬಂಧಗಳೆಂದರೆ ಸ್ಥಾಯೀವಿದ್ಯುತ್ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧಗಳು, ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಶಕ್ತಿಗಳು ಮತ್ತು ಜಲವಿರೋಧಿ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು. ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣವು ಆಗಾಗ್ಗೆ ಧ್ರುವೀಯವಲ್ಲದ ಪರಿಸರವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ಬಂಧನ ಮತ್ತು ಉತ್ಪ್ರೇರಣೆಯನ್ನು ಸುಲಭಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕೆಲವು ಧ್ರುವೀಯ ಅವಶೇಷಗಳು ಇರಬಹುದು. ಈ ರೀತಿಯ ಪರಿಸರವು ಕಿಣ್ವ ಅಣುವಿನ ಬೇರೆ ಯಾವುದೇ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುವುದಿಲ್ಲ.

ಫಿಶರ್ನ ಲಾಕ್ ಮತ್ತು ಕೀ ಮಾದರಿ

1894 ರಲ್ಲಿ, ಲಾಕ್ ಮತ್ತು ಕೀ ಮಾದರಿಯ ಪರಿಚಯವನ್ನು ಆಧಾರವಸ್ತು ಮತ್ತು ಕಿಣ್ವ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಾಗಿ ಎಮಿಲ್ ಫಿಶರ್ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು. ಈ ಮಾದರಿಯ ಪ್ರಕಾರ, ಕಿಣ್ವ ಮತ್ತು ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ನಡುವೆ ಪೂರಕ ರಚನಾತ್ಮಕ ಲಕ್ಷಣಗಳು ಇರುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣವು ಆಧಾರವಸ್ತುವಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವಂತೆ ಮುಂಚಿತವಾಗಿ ಆಕಾರಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ. ಆಧಾರವಸ್ತುವು ಕೀ ಲಾಕ್ಗೆ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವಂತೆ ಕಿಣ್ವದ ಮೇಲಿನ ಅದರ ಪೂರಕ ತಾಣಕ್ಕೆ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಕಿಣ್ವ-ಆಧಾರವಸ್ತು ಸಂಕೀರ್ಣ (ES ಸಂಕೀರ್ಣ) ರಚನೆಯಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 4.1).

ಚಿತ್ರ 4.1: ಲಾಕ್ ಮತ್ತು ಕೀ ಮಾದರಿಯ ಪ್ರಕಾರ ಕಿಣ್ವ ಮತ್ತು ಅದರ ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ

ಕೋಶ್ಲ್ಯಾಂಡ್ನ ಇಂಡ್ಯೂಸ್ಡ್ ಫಿಟ್ ಮಾದರಿ

ಡೇನಿಯಲ್ ಕೋಶ್ಲ್ಯಾಂಡ್ 1958 ರಲ್ಲಿ ಇಂಡ್ಯೂಸ್ಡ್ ಫಿಟ್ ಹೈಪೋಥಿಸಿಸ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು. ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ರಚನೆಯು ಕಿಣ್ವ-ಆಧಾರವಸ್ತು ಸಂಕೀರ್ಣದಲ್ಲಿನ ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣಕ್ಕೆ ಪೂರಕವಾಗಿರಬಹುದು ಆದರೆ ಮುಕ್ತ ಕಿಣ್ವದಲ್ಲಿ ಅಲ್ಲ ಎಂದು ಅವರು ಸೂಚಿಸಿದರು. ಆಧಾರವಸ್ತು ಮತ್ತು ಕಿಣ್ವದ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯು ಕಿಣ್ವದಲ್ಲಿ ರಚನಾತ್ಮಕ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಆಧಾರವಸ್ತು ಬಂಧನ, ಉತ್ಪ್ರೇರಣೆ, ಅಥವಾ ಎರಡರಿಗೂ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ ಅವಶೇಷಗಳು ಅಥವಾ ಇತರ ಗುಂಪುಗಳನ್ನು ಜೋಡಿಸುತ್ತದೆ. ಆಧಾರವಸ್ತು ಮತ್ತು ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣದ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವು ಕೈ ಮತ್ತು ಉಣ್ಣೆಯ ಕೈಚೀಲದಂತಿದೆ. ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಒಂದು ಘಟಕದ ರಚನೆ, ಅಂದರೆ ಆಧಾರವಸ್ತು ಅಥವಾ ಕೈ ಗಟ್ಟಿಯಾಗಿ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಎರಡನೇ ಘಟಕದ ಆಕಾರ, ಅಂದರೆ ಸಕ್ರಿಯ ತಾಣ ಅಥವಾ ಕೈಚೀಲ ಮೊದಲನೆಯದಕ್ಕೆ ಪೂರಕವಾಗುವಂತೆ ಮಾರ್ಪಡಬಲ್ಲದು (ಚಿತ್ರ 4.2).

ಚಿತ್ರ 4.2: ಇಂಡ್ಯೂಸ್ಡ್ ಫಿಟ್ ಮಾದರಿಯ ಪ್ರಕಾರ ಕಿಣ್ವ ಮತ್ತು ಅದರ ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ

ಕಿಣ್ವದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆ

ಕಿಣ್ವಗಳು ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಕಿಣ್ವಗಳನ್ನು ಅಂತಹ ಶಕ್ತಿಶಾಲಿ ಉತ್ಪ್ರೇರಕಗಳನ್ನಾಗಿ ಮಾಡುವ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೆಂದರೆ ಅವುಗಳ ಆಧಾರವಸ್ತು ಬಂಧನದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಉತ್ಪ್ರೇರಕ ಗುಂಪಿನ ಆದರ್ಶ ವ್ಯವಸ್ಥೆ. ಕಿಣ್ವದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆಯ ವಿವಿಧ ಪ್ರಕಾರಗಳೆಂದರೆ: ಗುಂಪು ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆ, ಸಂಪೂರ್ಣ ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆ, ಸ್ಟೀರಿಯೋನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆ ಮತ್ತು ಜ್ಯಾಮಿತೀಯ ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆ. ಕಿಣ್ವಗಳು ಹಲವಾರು ವಿಭಿನ್ನ ನಿಕಟ ಸಂಬಂಧಿತ ಆಧಾರವಸ್ತುಗಳ ಮೇಲೆ ಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಸಿದಾಗ ಅದನ್ನು ಗುಂಪು ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಕಿಣ್ವಗಳು ಕೇವಲ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಮಾತ್ರ ಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಸಿದಾಗ, ಅದನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣ ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸ್ಟೀರಿಯೋರಾಸಾಯನಿಕ ಅಥವಾ ದೃಗ್ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆ ಆಧಾರವಸ್ತುವು ಎರಡು ಸ್ಟೀರಿಯೋರಾಸಾಯನಿಕ ರೂಪಗಳಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದ್ದಾಗ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ (ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಒಂದೇ ಆದರೆ ಮೂರು-ಆಯಾಮದ ಜಾಗದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ವ್ಯವಸ್ಥೆ) ನಂತರ ಐಸೋಮರ್ಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಮಾತ್ರ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕಿಣ್ವದಿಂದ ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, D-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲ ಆಕ್ಸಿಡೇಸ್ D-ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳ ಆಕ್ಸಿಡೀಕರಣವನ್ನು ಕೀಟೋ ಆಮ್ಲಗಳಾಗಿ ಉತ್ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ. ಜ್ಯಾಮಿತೀಯ ನಿರ್ದಿಷ್ಟತೆಯಲ್ಲಿ, ಕಿಣ್ವಗಳು ಸಿಸ್ ಮತ್ತು ಟ್ರಾನ್ಸ್ ರೂಪಗಳ ಕಡೆಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಫ್ಯೂಮರೇಸ್ ಫ್ಯೂಮರೇಟ್ ಮತ್ತು ಮ್ಯಾಲೇಟ್ ಪರಸ್ಪರ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಉತ್ಪ್ರೇರಿಸುತ್ತದೆ.

4.1.2 ಕಿಣ್ವದ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಅಂಶಗಳು

ಕಿಣ್ವ-ಉತ್ಪ್ರೇರಿತ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ವೇಗವು ಪರಿಸರದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗುತ್ತದೆ. ಕಿಣ್ವ-ಉತ್ಪ್ರೇರಿತ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ವೇಗದ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುವ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳೆಂದರೆ ತಾಪಮಾನ, $\mathrm{pH}$, ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಮಾಡ್ಯುಲೇಟರ್ಗಳು.

1. ತಾಪಮಾನ

ಕಿಣ್ವ-ಉತ್ಪ್ರೇರಿತ ಕ್ರಿಯೆಯ ವೇಗವು ಗರಿಷ್ಠ ತಾಪಮಾನದವರೆಗೆ ತಾಪಮಾನದ ಹೆಚ್ಚಳದೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಕುಸಿಯುತ್ತದೆ. ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಕಿಣ್ವದ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯ ನಡುವೆ ಗ್ರಾಫ್ ರಚಿಸಿದಾಗ, ಗಂಟೆಯಾಕಾರದ ವಕ್ರರೇಖೆ ಪಡೆಯಲ್ಪಡುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 4.3). ಕ್ರಿಯೆಯ ಗರಿಷ್ಠ ವೇಗ ಸಂಭವಿಸುವ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಕಿಣ್ವದ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ತಾಪಮಾನ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅತ್ಯುತ್ತಮ ತಾಪಮಾನವು ವಿಭಿನ್ನ ಕಿಣ್ವಗಳಿಗೆ ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ; ಆದರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಿಣ್ವಗಳಿಗೆ ಇದು $40^{\circ} \mathrm{C}-45^{\circ} \mathrm{C}$ ನಡುವೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಮಾನವ ದೇಹದಲ್ಲಿನ ಬಹುತೇಕ ಕಿಣ್ವಗಳು ಸುಮಾರು $37^{\circ} \mathrm{C}\left(98.6^{\circ} \mathrm{F}\right)$ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ವಿಕೃತಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಅಥವಾ ವಿಭಜನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಥರ್ಮೋಫಿಲಿಕ್ ಬ್ಯಾಕ್ಟೀರಿಯಾದಾದ ಥರ್ಮಸ್ ಅಕ್ವಾಟಿಕಸ್ನಲ್ಲಿ ಇರುವ ಟಾಕ್ DNA ಪಾಲಿಮರೇಸ್, ವಿಷ ಫಾಸ್ಫೋಕೈನೇಸ್ ಮತ್ತು ಸ್ನಾಯು ಅಡೆನಿಲೇಟ್ ಕೈನೇಸ್ ನಂತಹ ಕೆಲವು ಕಿಣ್ವಗಳು $100^{\circ} \mathrm{C}$ ನಲ್ಲಿ ಸಹ ಸಕ್ರಿಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ.

ಚಿತ್ರ 4.3: ಕಿಣ್ವದ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯ ಮೇಲೆ ತಾಪಮಾನದ ಪರಿಣಾಮ

2. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅಯಾನ್ ಸಾಂದ್ರತೆ $(\mathrm{pH})$

ಕಿಣ್ವದ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯು $\mathrm{pH}$ ಮೂಲಕ ಸಹ ಪರಿಣಾಮಿತವಾಗುತ್ತದೆ. ಕಿಣ್ವದ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯ ವಿರುದ್ಧ $\mathrm{pH}$ ನ ಗ್ರಾಫ್ ಗಂಟೆಯಾಕಾರದ ವಕ್ರರೇಖೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 4.4). ಪ್ರತಿ ಕಿಣ್ವವು ತನ್ನದೇ ಆದ ಅನನ್ಯ ಅತ್ಯುತ್ತಮ $\mathrm{pH}$ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಅದರಲ್ಲಿ ಕ್ರಿಯೆಯ ವೇಗವು ಅತ್ಯಧಿಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅತ್ಯುತ್ತಮ $\mathrm{pH}$ ಎಂದರೆ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕಿಣ್ವದ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯು ಗರಿಷ್ಠವಾಗಿರುವ $\mathrm{pH}$ ಆಗಿದೆ. ಉನ್ನತ ಜೀವಿಗಳ ಅನೇಕ ಕಿಣ್ವಗಳು ತಟಸ್ಥ $\mathrm{pH}$ (6-8) ಸುತ್ತಲೂ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಕ್ರಿಯಾ ವೇಗವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಪೆಪ್ಸಿನ್ (pH 1-2), ಆಮ್ಲ ಫಾಸ್ಫಟೇಸ್ಗಳು ($\mathrm{pH} 4-5$) ಮತ್ತು ಕ್ಷಾರ ಫಾಸ್ಫಟೇಸ್ಗಳು ($\mathrm{pH}$ 10-11) ನಂತಹ ಹಲವಾರು ಅಪವಾದಗಳಿವೆ. ಅತ್ಯುತ್ತಮ $\mathrm{pH}$ ಕೆಳಗೆ ಮತ್ತು ಮೇಲೆ, ಕಿಣ್ವದ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯು ಬಹಳಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ $\mathrm{pH}$ ನಲ್ಲಿ, ಕಿಣ್ವವು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ನಿಷ್ಕ್ರಿಯವಾಗುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 4.4: pH ನ ಕಿಣ್ವದ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯ ಮೇಲಿನ ಪರಿಣಾಮ

3. ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ಸಾಂದ್ರತೆ

ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಕಿಣ್ವದ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ಸಾಂದ್ರತೆ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಕ್ರಿಯೆಯ ವೇಗವೂ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಕಾರಣ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಧಾರವಸ್ತು ಅಣುಗಳು ಕಿಣ್ವ ಅಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಸಿದಾಗ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಉತ್ಪನ್ನಗಳು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ನಂತರ, ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಳವು ಕ್ರಿಯೆಯ ವೇಗದ ಮೇಲೆ ಯಾವುದೇ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವುದಿಲ್ಲ, ಏಕೆಂದರೆ ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ಮಿತಿಯ ಅಂಶವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ (ಚಿತ್ರ 4.5). ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ, ಕಿಣ್ವ ಅಣುಗಳು ಸಂತೃಪ್ತವಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಗರಿಷ್ಠ ಸಾಧ್ಯ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ.

4.1.3 ಕಿಣ್ವದ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯ ಏಕಮಾನ

ಕಿಣ್ವ ಏಕಮಾನ (U) ಎಂದರೆ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ನಿಮಿಷಕ್ಕೆ 1 ಮೈಕ್ರೋಮೋಲ್ ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ಪರಿವರ್ತನೆಯನ್ನು ಉತ್ಪ್ರೇರಿಸುವ ಕಿಣ್ವದ ಪ್ರಮಾಣ. ಅಂತರರಾಷ್ಟ್ರೀಯ ಜೀವರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ಸಂಘ (I.U.B.) 1964 ರಲ್ಲಿ ಕಿಣ್ವದ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯ ಏಕಮಾನವಾಗಿ ಕಿಣ್ವ ಏಕಮಾನವನ್ನು ಅಳವಡಿಸಿಕೊಂಡಿತು. ಆದರೆ ನಿಮಿಷವು SI ಏಕಮಾನವಲ್ಲದ ಕಾರಣ ಕಟಾಲ್ ಗೆ ಅನುಕೂಲವಾಗಿ ಇದನ್ನು ನಿರುತ್ಸಾಹಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು. ಒಂದು ಕಟಾಲ್ (ಕ್ಯಾಟ್) ಎಂದರೆ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ 1 ಮೋಲ್ ಆಧಾರವಸ್ತುವನ್ನು ಉತ್ಪ್ರೇರಿಸುವ ಕಿಣ್ವದ ಪ್ರಮಾಣ, ಆದ್ದರಿಂದ 1 ಕ್ಯಾಟ್ $=60,000,000 \mathrm{U}$.

4.1.4 ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆ

ಕಿಣ್ವದ ಇನ್ನೊಂದು ಸಾಮಾನ್ಯ ಏಕಮಾನವೆಂದರೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆ. ಇದನ್ನು ಕಿಣ್ವದಿಂದ

ಚಿತ್ರ 4.5: ಕ್ರಿಯಾ ವೇಗದ ಮೇಲೆ ಆಧಾರವಸ್ತುವಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಪರಿಣಾಮ

ನೀಡಲಾದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ (ನಿಮಿಷಗಳು) ನೀಡಲಾದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟೀನ್ಗಳ ಮಿಲಿಗ್ರಾಮ್ಗೆ ರೂಪುಗೊಂಡ ಉತ್ಪನ್ನದ ಮೋಲ್ಗಳು ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕ್ರಿಯಾಶೀಲತೆಯು ಮಿಶ್ರಣದಲ್ಲಿ ಕಿಣ್ವದ ಶುದ್ಧತೆಯ ಅಳತೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.

4.1.5 ಕಿಣ್ವದ ಕ್ರಿಯೆಯ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನ

ಕಿಣ್ವದ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ನೀವು ಕ್ರಿಯೆಯ ಎರಡು ಉಷ್ಣಗತಿಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕು. ಇವುಗಳೆಂದರ