एंजाइम्स

एंजाइम्स#

एंजाइम्स हे जैविक उत्प्रेरके आहेत जी रासायनिक अभिक्रिया घडण्यासाठी आवश्यक असलेली सक्रियण ऊर्जा कमी करतात, ज्यामुळे ती शारीरिक तापमानात अधिक वेगाने घडू शकते. एंजाइम्स जीवनासाठी आवश्यक आहेत आणि ते सर्व सजीवांमध्ये आढळतात. पचन, चयापचय आणि डीएनए प्रतिकृतीसह विविध जैविक प्रक्रियांमध्ये त्यांची महत्त्वपूर्ण भूमिका असते. एंजाइम्स नसतील तर हे प्रक्रिया अव्यवहार्यरीत्या मंद गतीने घडल्या असत्या, ज्यामुळे आपल्याला माहीत असलेले जीवन अशक्य झाले असते.

एंजाइम्स म्हणजे काय?#

एंजाइम्स: जीवनाचे उत्प्रेरक

एंजाइम्स ही प्रथिने असतात जी जीवांमधील रासायनिक अभिक्रियांना गती देतात. ते उत्प्रेरक म्हणून काम करतात, म्हणजेच ते अभिक्रियेचा वेग वाढवतात परंतु अभिक्रियेदरम्यान स्वतःचा वापर होत नाही किंवा बदलत नाहीत. एंजाइम्स अभिक्रिया घडण्यासाठी आवश्यक असलेली सक्रियण ऊर्जा कमी करून कार्य करतात, ज्यामुळे ती शारीरिक तापमानात वेगाने घडू शकते. एंजाइम्स जीवनासाठी आवश्यक आहेत आणि जवळजवळ प्रत्येक पेशीय प्रक्रियेत त्यांची भूमिका असते.

एंजाइम्स कशी काम करतात?

एंजाइम्स अभिक्रियेची सक्रियण ऊर्जा कमी करून काम करतात. सक्रियण ऊर्जा म्हणजे अभिक्रिया सुरू करण्यासाठी आवश्यक असलेली ऊर्जा. एंजाइम्स अभिक्रिया घडण्यासाठी पर्यायी मार्ग प्रदान करून सक्रियण ऊर्जा कमी करतात. यामुळे अभिक्रिया अधिक वेगाने घडू शकते.

एंजाइम्सची रचना

एंजाइम्स सामान्यतः एक किंवा अधिक पॉलीपेप्टाइड साखळ्यांपासून बनलेली असतात. पॉलीपेप्टाइड साखळ्या एका विशिष्ट त्रिमितीय रचनेत दुमडल्या जातात ज्यामुळे एक पॉकेट किंवा सक्रिय स्थळ तयार होते. सक्रिय स्थळ हे ते ठिकाण आहे जिथे एंजाइमशी अभिक्रियाधार (सबस्ट्रेट) बांधले जाते.

अभिक्रियाधार बंधन

अभिक्रियाधार हे ते रेणू आहे ज्यावर एंजाइम कार्य करते. हायड्रोजन बंध, आयनिक बंध आणि व्हॅन डेर वाल्स बल यासह विविध शक्तींद्वारे अभिक्रियाधार एंजाइमच्या सक्रिय स्थळाशी बांधला जातो.

उत्प्रेरण

एकदा अभिक्रियाधार एंजाइमशी बांधला की, एंजाइम अभिक्रियेचे उत्प्रेरण करते. एंजाइम हे अभिक्रियाधाराला अभिक्रियाकारकांजवळ आणून आणि अभिक्रिया घडण्यासाठी अनुकूल वातावरण प्रदान करून करते.

उत्पादन मुक्ती

अभिक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर, उत्पादने एंजाइममधून मुक्त होतात. त्यानंतर एंजाइम दुसऱ्या अभिक्रियाधाराशी बांधण्यासाठी आणि दुसरी अभिक्रिया उत्प्रेरित करण्यासाठी मुक्त होते.

एंजाइम्सची उदाहरणे

मानवी शरीरात हजारो भिन्न एंजाइम्स आहेत. काही सर्वात महत्त्वाच्या एंजाइम्समध्ये हे समाविष्ट आहे:

• अमायलेज: कर्बोदकांवर साखरेमध्ये मोडते
• लायपेज: चरबीवर फॅटी ऍसिड आणि ग्लिसरॉलमध्ये मोडते
• प्रोटीझ: प्रथिनांवर अमिनो ऍसिडमध्ये मोडते
• डीएनए पॉलिमरेज: नवीन डीएनए रेणू तयार करते
• आरएनए पॉलिमरेज: नवीन आरएनए रेणू तयार करते

एंजाइम्स आणि रोग

एंजाइम्स जीवनासाठी आवश्यक आहेत, परंतु ते रोगात देखील सहभागी होऊ शकतात. काही रोग एंजाइम्स एन्कोड करणाऱ्या जनुकांमधील उत्परिवर्तनांमुळे होतात. ही उत्परिवर्तने दोषपूर्ण एंजाइम्सच्या उत्पादनास कारणीभूत ठरू शकतात जी योग्यरित्या कार्य करत नाहीत. यामुळे पेशीय प्रक्रिया अडखळू शकतात आणि रोग होऊ शकतो.

इतर रोग एंजाइम्सच्या अतिरिक्त उत्पादनामुळे होतात. हे देखील पेशीय प्रक्रिया अडखळवू शकते आणि रोग होऊ शकतो.

उद्योगातील एंजाइम्स

एंजाइम्सचा वापर विविध औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये केला जातो, ज्यात हे समाविष्ट आहे:

• अन्न प्रक्रिया: अन्नावर सहज पचण्याजोग्या लहान रेणूंमध्ये मोडण्यासाठी एंजाइम्सचा वापर केला जातो.
• वस्त्रोद्योग: कापड मऊ करण्यासाठी आणि डाग काढण्यासाठी एंजाइम्सचा वापर केला जातो.
• कागद उत्पादन: कागद बनवण्यासाठी वापरल्या जाऊ शकणाऱ्या लहान रेणूंमध्ये सेल्युलोज तंतू मोडण्यासाठी एंजाइम्सचा वापर केला जातो.
• मद्यनिर्मिती: साखरांवर अल्कोहोलमध्ये रूपांतर करण्यासाठी एंजाइम्सचा वापर केला जातो.

एंजाइम्स जीवनासाठी आवश्यक आहेत आणि जवळजवळ प्रत्येक पेशीय प्रक्रियेत सहभागी आहेत. ते विविध औद्योगिक अनुप्रयोगांमध्ये देखील वापरली जातात.

एंजाइम रचना#

एंजाइम रचना

एंजाइम्स हे प्रथिन रेणू आहेत जे सजीवांमधील रासायनिक अभिक्रियांचे उत्प्रेरण करतात. ते जीवनासाठी आवश्यक आहेत आणि जवळजवळ प्रत्येक पेशीय प्रक्रियेत भूमिका बजावतात. एंजाइम्स अत्यंत विशिष्ट असतात, प्रत्येक एंजाइम केवळ एक विशिष्ट अभिक्रिया किंवा अभिक्रियांचा संच उत्प्रेरित करते.

एंजाइमची रचना त्याच्या कार्यासाठी गंभीर असते. एंजाइम्सचा एक विशिष्ट त्रिमितीय आकार असतो ज्यामुळे ते त्यांच्या अभिक्रियाधारांशी, ज्या रेणूंवर ते अभिक्रिया उत्प्रेरित करतात, बांधू शकतात. एंजाइमचे सक्रिय स्थळ हा रेणूचा तो प्रदेश आहे जो अभिक्रियाधाराशी बांधला जातो आणि अभिक्रियेचे उत्प्रेरण करतो.

एंजाइम्सची रचना चार स्तरांमध्ये विभागली जाऊ शकते:

• प्राथमिक रचना हा एंजाइमचा अमिनो ऍसिड क्रम असतो.
• दुय्यम रचना ही अमिनो ऍसिड्सची अल्फा हेलिक्स आणि बीटा शीट्स सारख्या नियमित नमुन्यांमध्ये मांडणी असते.
• तृतीयक रचना हा एंजाइमचा त्रिमितीय आकार असतो, जो अमिनो ऍसिड्समधील परस्परसंवादांद्वारे निश्चित केला जातो.
• चतुर्थक रचना ही अनेक एंजाइम उपएककांची मोठ्या संकुलात मांडणी असते.

एंजाइमची प्राथमिक रचना ते एन्कोड करणाऱ्या जनुकांद्वारे निश्चित केली जाते. दुय्यम, तृतीयक आणि चतुर्थक रचना अमिनो ऍसिड्स आणि वातावरण यांच्यातील परस्परसंवादांद्वारे निश्चित केल्या जातात.

एंजाइमची रचना त्याच्या कार्यासाठी आवश्यक असते. एंजाइमच्या रचनेत बदल झाल्यास त्याच्या क्रियाकलापात किंवा विशिष्टतेत बदल होऊ शकतो. याचा एंजाइम ज्या पेशी किंवा जीवाचा भाग आहे त्यावर महत्त्वपूर्ण परिणाम होऊ शकतो.

एंजाइम रचनेची उदाहरणे

खालील काही एंजाइम रचनेची उदाहरणे आहेत:

• हिमोग्लोबिन हे एक एंजाइम आहे जे रक्तात ऑक्सिजन वाहून नेतो. त्याची चतुर्थक रचना आहे, ज्यात चार उपएकक असतात. प्रत्येक उपएककात हीम गट असतो, जो लोहयुक्त रेणू असतो जो ऑक्सिजनशी बांधला जातो.
• इन्सुलिन हे एक एंजाइम आहे जे रक्तातील साखरेचे प्रमाण नियंत्रित करते. त्याची तृतीयक रचना आहे, ज्यात दोन पॉलीपेप्टाइड साखळ्या असतात ज्या डायसल्फाइड बंधांद्वारे एकमेकांशी जोडलेल्या असतात.
• सायटोक्रोम सी ऑक्सिडेज हे एक एंजाइम आहे जे इलेक्ट्रॉन वाहतूक शृंखलेत सहभागी असते. त्याची जटिल चतुर्थक रचना आहे, ज्यात 13 उपएकक असतात.

या एंजाइम्सची रचना त्यांच्या कार्यासाठी आवश्यक असते. या एंजाइम्सच्या रचनेत बदल झाल्यास सिकल सेल अॅनिमिया, मधुमेह आणि कर्करोग यासारख्या रोग होऊ शकतात.

निष्कर्ष

एंजाइम्स जीवनासाठी आवश्यक आहेत आणि जवळजवळ प्रत्येक पेशीय प्रक्रियेत भूमिका बजावतात. एंजाइमची रचना त्याच्या कार्यासाठी गंभीर असते. एंजाइमच्या रचनेत बदल झाल्यास त्याच्या क्रियाकलापात किंवा विशिष्टतेत बदल होऊ शकतो, ज्याचा एंजाइम ज्या पेशी किंवा जीवाचा भाग आहे त्यावर महत्त्वपूर्ण परिणाम होऊ शकतो.

एंजाइम्सचे वर्गीकरण#

एंजाइम्सचे त्यांच्या उत्प्रेरण यंत्रणा, ते उत्प्रेरित करत असलेल्या रासायनिक अभिक्रिया किंवा त्यांच्यावर कार्य करणाऱ्या अभिक्रियाधाराच्या प्रकारावर आधारित विविध गटांमध्ये वर्गीकरण केले जाते. येथे काही प्रमुख एंजाइम वर्गीकरणे आहेत:

1. ऑक्सिडोरिडक्टेजेस:

• रेणूंमधील इलेक्ट्रॉनच्या हस्तांतरणासह ऑक्सिडेशन-रिडक्शन अभिक्रियांचे उत्प्रेरण करतात.
• उदाहरणे:
  • डिहायड्रोजनेज: अभिक्रियाधारातून हायड्रोजन काढून टाकण्याचे उत्प्रेरण करते, परिणामी त्याचे ऑक्सिडेशन होते.
  • ऑक्सिडेज: अभिक्रियाधारातून ऑक्सिजनकडे इलेक्ट्रॉनचे हस्तांतरण उत्प्रेरित करते, ज्यामुळे त्याचे रिडक्शन होते.

2. ट्रान्सफरेजेस:

• एका रेणूतून दुसऱ्या रेणूमध्ये क्रियात्मक गटांचे हस्तांतरण उत्प्रेरित करतात.
• उदाहरणे:
  • कायनेज: एटीपीतून अभिक्रियाधाराकडे फॉस्फेट गटाचे हस्तांतरण उत्प्रेरित करते.
  • ट्रान्सअमिनेज: दोन रेणूंमध्ये अमिनो गटाचे हस्तांतरण उत्प्रेरित करतात.

3. हायड्रोलेजेस:

• पाण्याचे रेणू जोडून विविध बंधांचे जलविघटन उत्प्रेरित करतात.
• उदाहरणे:
  • प्रोटीझ: प्रथिनांमधील पेप्टाइड बंधांचे जलविघटन उत्प्रेरित करते.
  • लायपेज: लिपिड्समधील एस्टर बंधांचे जलविघटन उत्प्रेरित करते.

4. लायसेस:

• पाणी जोडल्याशिवाय किंवा काढल्याशिवाय विविध बंधांचे विदलन उत्प्रेरित करतात.
• उदाहरणे:
  • डिकार्बॉक्सिलेज: अभिक्रियाधारातून कार्बन डायऑक्साइड काढून टाकण्याचे उत्प्रेरण करते.
  • ऍल्डोलेज: ऍल्डोजमधील कार्बन-कार्बन बंधांचे विदलन उत्प्रेरित करते.

5. आयसोमरेजेस:

• रेणूंचे आयसोमरायझेशन उत्प्रेरित करतात, एका आयसोमरिक स्वरूपाचे दुसऱ्यामध्ये रूपांतर करतात.
• उदाहरणे:
  • रेसमेज: एनॅन्शिओमर्सचे परस्पर रूपांतरण उत्प्रेरित करते.
  • एपिमेरेज: एपिमर्सचे परस्पर रूपांतरण उत्प्रेरित करते.

6. लायगेजेस:

• दोन रेणूंमध्ये नवीन सहसंयोजक बंध तयार करण्याचे उत्प्रेरण करतात, बहुतेकदा एटीपीच्या जलविघटनासह.
• उदाहरणे:
  • डीएनए लायगेज: फॉस्फोडायएस्टर बंध तयार करून डीएनए तुकड्यांना जोडण्याचे उत्प्रेरण करते.
  • अमिनोएसिल टीआरएनए सिंथेटेज: अमिनो ऍसिड्स त्यांच्या संबंधित टीआरएनए रेणूंशी जोडण्याचे उत्प्रेरण करते.

हे एंजाइम वर्गीकरण जैविक प्रणालींमध्ये आढळणाऱ्या एंजाइम्सच्या विशाल विविधतेला संघटित आणि समजून घेण्याचा एक पद्धतशीर मार्ग प्रदान करतात. प्रत्येक वर्गात असंख्य विशिष्ट एंजाइम्सचा समावेश असतो जी विविध चयापचय मार्ग आणि पेशीय प्रक्रियांमध्ये आवश्यक भूमिका बजावतात.

एंजाइम्सची उदाहरणे#

एंजाइम्सची उदाहरणे

एंजाइम्स हे प्रथिन रेणू आहेत जे सजीवांमधील रासायनिक अभिक्रियांचे उत्प्रेरण करतात. ते जीवनासाठी आवश्यक आहेत आणि जवळजवळ प्रत्येक पेशीय प्रक्रियेत भूमिका बजावतात. हजारो भिन्न एंजाइम्स आहेत, प्रत्येकाचे स्वतःचे विशिष्ट कार्य आहे.

काही सामान्य एंजाइम्सची उदाहरणे यांचा समावेश आहे:

• अमायलेज: हे एंजाइम कर्बोदकांवर साध्या साखरेमध्ये मोडते. ते लाळ आणि स्वादुपिंड रसात आढळते.
• लायपेज: हे एंजाइम चरबीवर फॅटी ऍसिड आणि ग्लिसरॉलमध्ये मोडते. ते स्वादुपिंड रस आणि पित्तात आढळते.
• प्रोटीझ: हे एंजाइम प्रथिनांवर अमिनो ऍसिडमध्ये मोडते. ते जठर आम्ल आणि स्वादुपिंड रसात आढळते.
• एटीपी सिंथेज: हे एंजाइम एटीपी संश्लेषित करते, जी पेशींची ऊर्जा चलन आहे. ते अंतर्गत सूत्रकणिका पडद्यात आढळते.
• डीएनए पॉलिमरेज: हे एंजाइम डीएनएची, पेशींचा आनुवंशिक द्रव्य, प्रतिकृती करते. ते पेशींच्या केंद्रकात आढळते.

एंजाइम्स रासायनिक अभिक्रियेची सक्रियण ऊर्जा कमी करून काम करतात. याचा अर्थ असा की ते अभिक्रिया घडणे सोपे करतात. एंजाइम्स त्यांनी उत्प्रेरित केलेल्या अभिक्रियांमध्ये वापरली जात नाहीत, म्हणून ते वारंवार पुनर्वापरली जाऊ शकतात.

एंजाइम-उत्प्रेरित अभिक्रियेचा दर अनेक घटकांवर परिणाम करतो, ज्यात हे समाविष्ट आहे:

• तापमान: बहुतेक एंजाइम्स एका विशिष्ट तापमानात सर्वोत्तम कार्य करतात. तापमान खूप जास्त किंवा खूप कमी झाल्यास, एंजाइम चांगले कार्य करणार नाही.
• pH: बहुतेक एंजाइम्स एका विशिष्ट pH वर सर्वोत्तम कार्य करतात. pH खूप आम्लयुक्त किंवा खूप आम्लारीय झाल्यास, एंजाइम चांगले कार्य करणार नाही.
• अभिक्रियाधाराची संहती: अभिक्रियाधाराची संहती वाढल्यास एंजाइम-उत्प्रेरित अभिक्रियेचा दर वाढतो. याचे कारण असे की एंजाइमशी बांधण्यासाठी आणि उत्पादनात रूपांतरित करण्यासाठी अधिक अभिक्रियाधार रेणू उपलब्ध असतात.
• एंजाइमची संहती: एंजाइमची संहती वाढल्यास एंजाइम-उत्प्रेरित अभिक्रियेचा दर वाढतो. याचे कारण असे की अभिक्रिया उत्प्रेरित करण्यासाठी अधिक एंजाइम रेणू उपलब्ध असतात.

एंजाइम्स जीवनासाठी आवश्यक आहेत आणि जवळजवळ प्रत्येक पेशीय प्रक्रियेत भूमिका बजावतात. ते अत्यंत विशिष्ट असतात आणि केवळ एक विशिष्ट अभिक्रियाचे उत्प्रेरण करू शकतात. एंजाइम्स देखील अत्यंत कार्यक्षम असतात आणि प्रति सेकंद लाखो अभिक्रिया उत्प्रेरित करू शकतात.

येथे काही अतिरिक्त एंजाइम्स आणि त्यांची कार्ये आहेत:

• अल्कोहोल डिहायड्रोजनेज: हे एंजाइम अल्कोहोलवर ॲसिटाल्डिहाइडमध्ये रूपांतरित करते. ते यकृतात आढळते.
• कॅटालेज: हे एंजाइम हायड्रोजन पेरॉक्साइडवर पाणी आणि ऑक्सिजनमध्ये मोडते. ते यकृत, मूत्रपिंड आणि इतर ऊतकांमध्ये आढळते.
• सायटोक्रोम ऑक्सिडेज: हे एंजाइम इलेक्ट्रॉन वाहतूक शृंखलेत सहभागी असते, जी एटीपी निर्माण करते. ते अंतर्गत सूत्रकणिका पडद्यात आढळते.
• ग्लुकोकायनेज: हे एंजाइम ग्लुकोजचे फॉस्फोरिलीकरण करते, ग्लायकोलिसिसमधील पहिली पायरी. ते यकृत आणि स्वादुपिंडात आढळते.
• हेक्सोकायनेज: हे एंजाइम ग्लुकोजचे फॉस्फोरिलीकरण करते, ग्लायकोलिसिसमधील पहिली पायरी. ते बहुतेक पेशींमध्ये आढळते.
• इन्सुलिन: हे एंजाइम पेशींना रक्तातून ग्लुकोज घेण्यास मदत करते. ते स्वादुपिंडाद्वारे तयार केले जाते.
• लॅक्टेट डिहायड्रोजनेज: हे एंजाइम लॅक्टेटवर पायरुवेटमध्ये रूपांतरित करते. ते यकृत, हृदय आणि इतर ऊतकांमध्ये आढळते.
• मॅलेट डिहायड्रोजनेज: हे एंजाइम सायट्रिक ऍसिड सायकलमध्ये सहभागी असते, जी एटीपी निर्माण करते. ते सूत्रकणिकांमध्ये आढळते.
• पेप्सिन: हे एंजाइम जठरातील प्रथिनांवर मोडते. ते जठर आस्तराद्वारे तयार केले जाते.
• रेनिन: हे एंजाइम रक्तदाबाच्या नियमनात सहभागी असते. ते मूत्रपिंडाद्वारे तयार केले जाते.
• ट्रिप्सिन: हे एंजाइम लहान आतड्यातील प्रथिनांवर मोडते. ते स्वादुपिंडाद्वारे तयार केले जाते.

एंजाइम्स जीवनासाठी आवश्यक आहेत आणि जवळजवळ प्रत्येक पेशीय प्रक्रियेत भूमिका बजावतात. ते अत्यंत विशिष्ट असतात आणि केवळ एक विशिष्ट अभिक्रियाचे उत्प्रेरण करू शकतात. एंजाइम्स देखील अत्यंत कार्यक्षम असतात आणि प्रति सेकंद लाखो अभिक्रिया उत्प्रेरित करू शकतात.

एंजाइम अभिक्रियेची यंत्रणा#

एंजाइम अभिक्रियेची यंत्रणा

एंजाइम्स ही जैविक उत्प्रेरके आहेत जी सजीवांमधील रासायनिक अभिक्रियांचा वेग वाढवतात. ते अभिक्रियेची सक्रियण ऊर्जा कमी करून हे करतात, जी अभिक्रिया सुरू करण्यासाठी आवश्यक असलेली ऊर्जा असते. एंजाइम्स कमी सक्रियण ऊर्जा असलेला पर्यायी मार्ग प्रदान करून हे साध्य करतात.

एंजाइम अभिक्रियेची यंत्रणा अनेक चरणांमध्ये विभागली जाऊ शकते:

1. अभिक्रियाधाराचे एंजाइमशी बंधन. अभिक्रियाधार हा तो रेणू आहे ज्यावर एंजाइम कार्य करत आहे. ते एंजाइमच्या सक्रिय स्थळ नावाच्या विशिष्ट ठिकाणी बांधले जाते. सक्रिय स्थळ हे एंजाइममधील एक पॉकेट किंवा भेग आहे जी अभिक्रियाधारासाठी पूरक असते.
2. एंजाइम-अभिक्रियाधार संकुलाची निर्मिती. एकदा अभिक्रियाधार एंजाइमशी बांधला की, तो एंजाइम-अभिक्रियाधार संकुल तयार करतो. हे संकुल हायड्रोजन बंध, आयनिक बंध आणि व्हॅन डेर वाल्स बल यासह विविध शक्तींद्वारे एकत्र ठेवले जाते.
3. अभिक्रियेचे उत्प्रेरण. एंजाइम अभिक्रियेची सक्रियण ऊर्जा कमी करून अभिक्रियेचे उत्प्रेरण करते. हे कमी ऊर्जा अडथळा असलेला मार्ग प्रदान करून केले जाते. एंजाइम अभिक्रियाधार रेणूंना योग्य अभिमुखतेमध्ये एकत्र आणून आणि अभिक्रिया घडण्यासाठी योग्य वातावरण प्रदान करून हे करते.
4. उत्पादनाची मुक्ती. अभिक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर, उत्पादन एंजाइममधून मुक्त केले जाते. त्यानंतर एंज