زندہ جانداروں میں ہمارے بایوسفیئر میں ایک وسیع تنوع پایا جاتا ہے۔ اب ہمارے ذہن میں ایک سوال پیدا ہوتا ہے: کیا تمام زندہ جاندار ایک ہی کیمیکلز، یعنی عناصر اور مرکبات سے بنے ہوئے ہیں؟ آپ نے کیمسٹری میں سیکھا ہے کہ عنصر تجزیہ کیسے کیا جاتا ہے۔ اگر ہم پودے کے ٹشو، جانور کے ٹشو یا مائکروبیل پیسٹ پر یہ تجزیہ کریں تو ہمیں کاربن، ہائیڈروجن، آکسیجن اور کئی دیگر عناصر کی فہرست اور زندہ ٹشو کی فی یونٹ ماس میں ان کی مقدار حاصل ہوتی ہے۔ اگر یہی تجزیہ زمین کی پرت کے ایک ٹکڑے پر کیا جائے جو غیر زندہ مادہ کی مثال ہے، تو ہمیں ایک مشابہ فہرست ملتی ہے۔ ان دونوں فہرستوں کے درمیان کیا فرق ہیں؟ مطلق شرائط میں، کوئی ایسا فرق واضح نہیں کیا جا سکتا۔ زمین کی پرت کے نمونے میں موجود تمام عناصر زندہ ٹشو کے نمونے میں بھی موجود ہیں۔ تاہم، قریبی جائزہ لینے سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ کسی بھی زندہ جاندار میں کاربن اور ہائیڈروجن کی نسبتی فراوانی دیگر عناصر کے مقابلے میں زمین کی پرت سے زیادہ ہے (جدول 9.1)۔

9.1 کیمیکل کمپوزیشن کا تجزیہ کیسے کریں؟

ہم اسی طرح پوچھتے رہ سکتے ہیں کہ زندہ جانداروں میں کس قسم کے عضو مرکبات پائے جاتے ہیں؟ اس کا جواب کیسے حاصل کیا جائے؟ اس کے لیے کیمیکل تجزیہ کرنا پڑتا ہے۔ ہم کوئی بھی زندہ ٹشو (سبزی یا جگر کا ٹکڑا وغیرہ) لے کر اسے ٹرائ کلورو ایسٹک ایسڈ (Cl3CCOOH) میں مورتار اور ہلدی کے ساتھ پیس سکتے ہیں۔ ہمیں ایک گاڑھا شوربہ ملتا ہے۔ اگر ہم اسے چیز کپڑے یا روئی سے چھانیں تو ہمیں دو حصے ملتے ہیں۔ ایک کو فلٹریٹ یا تکنیکی طور پر ایسڈ-گداختہ پول کہا جاتا ہے، اور دوسرا ریٹنٹیٹ یا ایسڈ-غیر گداختہ کسر کہا جاتا ہے۔ سائنسدانوں نے ایسڈ-گداختہ پول میں ہزاروں عضو مرکبات دریافت کیے ہیں۔

اعلیٰ جماعتوں میں آپ سیکھیں گے کہ زندہ ٹشو کے نمونے کا تجزیہ کیسے کیا جاتا ہے اور کسی خاص عضو مرکب کی شناخت کیسے کی جاتی ہے۔ یہاں یہ کہنا کافی ہے کہ مرکبات کو نکالا جاتا ہے، پھر نکالے گئے مرکب کو مختلف علیحدہ تکنیکوں کے ذریعے اس وقت تک موضوع بنایا جاتا ہے جب تک کہ وہ تمام دیگر مرکبات سے علیحدہ نہ ہو جائے۔ یعنی، ایک مرکب کو علیحدہ اور خالص کیا جاتا ہے۔ تجزیاتی تکنیکوں سے ہمیں مرکب کا مالیکیولر فارمولا اور اس کی ممکنہ ساخت کا اندازہ ہوتا ہے۔ تمام وہ کاربن مرکبات جو ہمیں زندہ ٹشو سے ملتے ہیں انھیں ‘حیاتیاتی مالیکیولز’ کہا جا سکتا ہے۔ تاہم، زندہ جانداروں میں غیر عضو عناصر اور مرکبات بھی ہوتے ہیں۔ ہم یہ کیسے جانتے ہیں؟ اس کے لیے ایک قدرے مختلف لیکن تباہ کن تجربہ کرنا پڑتا ہے۔ ایک چھوٹا سا زندہ ٹشو (مثلاً پتہ یا جگر) تولا جاتا ہے (اسے گیلے وزن کہا جاتا ہے) اور اسے خشک کیا جاتا ہے۔ تمام پانی بخارات کی صورت میں خارج ہو جاتا ہے۔ باقی مادہ خشک وزن کہلاتا ہے۔ اب اگر اس ٹشو کو مکمل طور پر جلایا جائے تو تمام کاربن مرکبات گیس کی شکل میں آکسیڈائز ہو کر خارج ہو جاتے ہیں (CO2، پانی کی بھاپ)۔ جو کچھ باقی رہتا ہے اسے ‘راکھ’ کہا جاتا ہے۔ اس راکھ میں غیر عضو عناصر (جیسے کیلشیم، میگنیشیم وغیرہ) ہوتے ہیں۔ غیر عضو مرکبات جیسے سلفیٹ، فاسفیٹ وغیرہ بھی ایسڈ-گداختہ حصے میں دیکھے جاتے ہیں۔ اس لیے عنصر تجزیہ زندہ ٹشو میں ہائیڈروجن، آکسیجن، کلورین، کاربن وغیرہ کی صورت میں عناصر کی کمپوزیشن فراہم کرتا ہے۔

جدول 9.1 غیر زندہ اور زندہ مادہ میں موجود عناصر کا موازنہ

جدول 9.2 زندہ ٹشو کے نمائندہ غیر عضو اجزاء کی فہرست

جب مرکبات کا تجزیہ کیا جاتا ہے تو ہمیں زندہ ٹشو میں موجود عضو (شکل 9.1) اور غیر عضو (جدول 9.2) اجزاء کی قسم کا اندازہ ہوتا ہے۔ کیمسٹری کے نقطہ نظر سے، ہم فنکشنل گروپس جیسے ایلڈی ہائیڈز، کیٹونز، اروماٹک مرکبات وغیرہ کی شناخت کر سکتے ہیں۔ لیکن حیاتیاتی نقطہ نظر سے، ہم انھیں امینو ایسڈز، نکلیوٹائیڈ بیسز، فیٹی ایسڈز وغیرہ میں درجہ بندی کریں گے۔

امینو ایسڈز ایسے عضو مرکبات ہیں جن میں ایک امینو گروپ اور ایک ایسڈک گروپ ایک ہی کاربن، یعنی α-کاربن پر بطور سبسٹیچوئنٹس موجود ہوتے ہیں۔ اسی لیے انھیں α-امینو ایسڈز کہا جاتا ہے۔ یہ سبسٹیچیوٹڈ میتھین ہوتے ہیں۔ ان میں چار سبسٹیچوئنٹ گروپس چار ویلینسی پوزیشنوں پر قبضہ کیے ہوئے ہوتے ہیں۔ یہ ہیں ہائیڈروجن، کاربوکسیل گروپ، امینو گروپ اور ایک متغیر گروپ جسے R گروپ کہا جاتا ہے۔ R گروپ کی نوعیت کی بنیاد پر بہت سے امینو ایسڈز ہوتے ہیں۔ تاہم، جو پروٹین میں پائے جاتے ہیں وہ صرف بیس اقسام کے ہیں۔ ان پروٹینی امینو ایسڈز میں R گروپ ہائیڈروجن (جسے گلائسین کہا جاتا ہے)، میتھل گروپ (ایلنین)، ہائیڈروکسی میتھل (سیرین) وغیرہ ہو سکتا ہے۔ ان میں سے تین شکل 9.1 میں دکھائے گئے ہیں۔

امینو ایسڈز کی کیمیکل اور فزیکل خصوصیات بنیادی طور پر امینو، کاربوکسیل اور R فنکشنل گروپس کی ہوتی ہیں۔ امینو اور کاربوکسیل گروپس کی تعداد کی بنیاد پر، ایسڈک (مثلاً گلوٹامک ایسڈ)، بیسک (لائسین) اور نیوٹرل (ویلین) امینو ایسڈز ہوتے ہیں۔ اسی طرح، اروماٹک امینو ایسڈز (ٹائروسین، فینائل ایلانین، ٹریپٹوفین) بھی ہوتے ہیں۔ امینو ایسڈز کی ایک خاص خصوصیت یہ ہے کہ –NH2 اور –COOH گروپس قابلِ آئنائزیشن نوعیت رکھتے ہیں۔ اسی لیے مختلف pH کے محلول میں امینو ایسڈز کی ساخت تبدیل ہوتی ہے۔

لیپڈز عام طور پر پانی میں غیر گداختہ ہوتے ہیں۔ یہ سادہ فیٹی ایسڈز ہو سکتے ہیں۔ فیٹی ایسڈ میں کاربوکسیل گروپ R گروپ سے منسلک ہوتا ہے۔ R گروپ میتھل (–CH3)، یا ایتھل (–C2H5) یا زیادہ –CH2 گروپس (1 کاربن سے 19 کاربنز تک) ہو سکتا ہے۔ مثلاً، پامٹک ایسڈ میں 16 کاربنز شامل ہیں جن میں کاربوکسیل کاربن بھی شامل ہے۔ اراکیڈونک ایسڈ میں 20 کاربن ایٹمز ہیں جن میں کاربوکسیل کاربن بھی شامل ہے۔ فیٹی ایسڈز سیچوریٹڈ (ڈبل بانڈ کے بغیر) یا انسیچوریٹڈ (ایک یا زیادہ C=C ڈبل بانڈز کے ساتھ) ہو سکتے ہیں۔ ایک اور سادہ لیپڈ گلیسرول ہے جو ٹرائ ہائیڈروکسی پروپین ہے۔ بہت سے لیپڈز میں گلیسرول اور فیٹی ایسڈز دونوں ہوتے ہیں۔ یہاں فیٹی ایسڈز گلیسرول کے ساتھ ایسٹرائفائیڈ ہوتے ہیں۔ یہ پھر مونوگلیسرائیڈز، ڈائیگلیسرائیڈز اور ٹرائگلیسرائیڈز ہو سکتے ہیں۔ انھیں پگھلنے کے نقطہ کی بنیاد پر چکنائی اور تیل بھی کہا جاتا ہے۔ تیلوں کا پگھلنے کا نقطہ کم ہوتا ہے (مثلاً gingelly آئل) اور اسی لیے یہ سردیوں میں تیل کی صورت میں رہتے ہیں۔ کیا آپ بازار سے چکنائی کی شناخت کر سکتے ہیں؟ کچھ لیپڈز میں فاسفورس اور ایک فاسفریلیٹڈ عضو مرکب بھی ہوتا ہے۔ انھیں فاسفولیپڈز کہا جاتا ہے۔ یہ سیل جھلی میں پائے جاتے ہیں۔ لیسیتھن ایک مثال ہے۔ کچھ ٹشوز، خاص طور پر عصبی ٹشوز، میں زیادہ پیچیدہ ساختوں والے لیپڈز ہوتے ہیں۔

زندہ جانداروں میں ایسے بہت سے کاربن مرکبات ہوتے ہیں جن میں ہیٹروسائکلک رنگز پائے جاتے ہیں۔ ان میں سے کچھ نائٹروجن بیسز ہیں – ایڈنین، گوانین، سائٹوسین، یوراسیل، اور تھائمین۔ جب یہ کسی شوگر سے منسلک ہوتے ہیں تو انھیں نکلیوسائیڈز کہا جاتا ہے۔ اگر شوگر کے ساتھ فاسفیٹ گروپ بھی ایسٹرائفائیڈ ہو تو انھیں نکلیوٹائیڈز کہا جاتا ہے۔ ایڈینوسین، گوانوسین، تھائمڈین، یورڈین اور سائٹڈین نکلیوسائیڈز ہیں۔ ایڈینائلک ایسڈ، تھائمڈائلک ایسڈ، گوانائلک ایسڈ، یورڈائلک ایسڈ اور سائٹڈائلک ایسڈ نکلیوٹائیڈز ہیں۔ DNA اور RNA جیسی نکلیک ایسڈز نکلیوٹائیڈز پر مشتمل ہوتی ہیں۔

9.2 پرائمری اور سیکنڈری میٹابولائٹس

کیمسٹری کے سب سے دلچسپ پہلوؤں میں سے ایک یہ ہے کہ زندہ جانداروں سے ہزاروں چھوٹے اور بڑے مرکبات کو علیحدہ کیا جائے، ان کی ساخت کا تعین کیا جائے اور ممکن ہو تو ان کی ترکیب کی جائے۔

اگر ہم حیاتیاتی مالیکیولز کی فہرست بنائیں تو اس فہرست میں ہزاروں عضو مرکبات شامل ہوں گے جن میں امینو ایسڈز، شوگرز وغیرہ شامل ہیں۔ سیکشن 9.10 میں دی گئی وجوہات کی بنیاد پر، ہم ان حیاتیاتی مالیکیولز کو ‘میٹابولائٹس’ کہہ سکتے ہیں۔ جانوروں کے ٹشوز میں، شکل 9.1 میں دکھائی گئی تمام اقسام کے مرکبات موجود ہوتے ہیں۔ انھیں پرائمری میٹابولائٹس کہا جاتا ہے۔ تاہم، جب پودوں، فنگس اور مائکروبیل سیلز کا تجزیہ کیا جائے تو ہمیں پرائمری میٹابولائٹس کے علاوہ ہزاروں دیگر مرکبات ملتے ہیں، جیسے کہ الکالائیڈز، فلیونوائیڈز، ربڑ، ایسنشل آئلز، اینٹی بائیوٹکس، رنگین پگمنٹس، خوشبو، گم، مصالحے۔ انھیں سیکنڈری میٹابولائٹس کہا جاتا ہے (جدول 9.3)۔ جبکہ پرائمری میٹابولائٹس کی شناخت شدہ افعال ہوتی ہیں اور وہ نارمل فزیولوجیکل عمل میں کردار ادا کرتے ہیں، ہم فی الحال میزبان جانداروں میں تمام ‘سیکنڈری میٹابولائٹس’ کے کردار یا افعال کو نہیں سمجھتے۔ تاہم، ان میں سے بہت سے انسانی فلاح و بہبود کے لیے مفید ہیں (مثلاً ربڑ، ادویات، مصالحے، خوشبو اور لیکٹینز کنکاناولین اے پگمنٹس)۔ کچھ سیکنڈری میٹابولائٹس کا ماحیاتی اہمیت بھی ہے۔ آئندہ کے بابوں اور سالوں میں آپ اس کے بارے میں مزید سیکھیں گے۔

جدول 9.3 کچھ سیکنڈری میٹابولائٹس

9.3 بایو میکرو مالیکیولز

ایسڈ گداختہ پول میں ملنے والے تمام مرکبات کی ایک مشترکہ خصوصیت یہ ہے کہ ان کا مالیکیولر وزن تقریباً 18 سے 800 ڈالٹن (Da) کے درمیان ہوتا ہے۔

ایسڈ غیر گداختہ کسر میں صرف چار قسم کے عضو مرکبات ہوتے ہیں یعنی پروٹینز، نکلیک ایسڈز، پولی سیکرائڈز اور لیپڈز۔ ان مرکبات کی کلاسز، لیپڈز کے علاوہ، کا مالیکیولر وزن دس ہزار ڈالٹن سے زیادہ ہوتا ہے۔ اسی وجہ سے، حیاتیاتی مالیکیولز، یعنی زندہ جانداروں میں پائے جانے والے کیمیکل مرکبات، دو اقسام میں آتے ہیں۔ ایک وہ جو ایک ہزار ڈالٹن سے کم مالیکیولر وزن رکھتے ہیں اور عام طور پر انھیں مائکرو مالیکیولز یا صرف حیاتیاتی مالیکیولز کہا جاتا ہے، جبکہ جو ایسڈ غیر گداختہ کسر میں پائے جاتے ہیں انھیں میکرو مالیکیولز یا بایو میکرو مالیکیولز کہا جاتا ہے۔

غیر گداختہ کسر میں موجود مالیکیولز، لیپڈز کے علاوہ، پولیمرک مادّے ہوتے ہیں۔ پھر لیپڈز، جن کا مالیکیولر وزن 800 Da سے زیادہ نہیں ہوتا، ایسڈ غیر گداختہ کسر، یعنی میکرو مالیکیولر کسر میں کیوں آتے ہیں؟ لیپڈز درحقیقت چھوٹے مالیکیولر وزن کے مرکبات ہوتے ہیں اور نہ صرف اسی صورت میں بلکہ سیل جھلی اور دیگر جھلیوں کی شکل میں منظم ہوتے ہیں۔ جب ہم کسی ٹشو کو پیستے ہیں تو سیل کی ساخت کو توڑ دیا جاتا ہے۔ سیل جھلی اور دیگر جھلیاں ٹکڑوں میں ٹوٹ جاتی ہیں اور ویسیکلز کی شکل اختیار کر لیتی ہیں جو پانی میں غیر گداختہ ہوتی ہیں۔ اسی لیے یہ جھلی کے ٹکڑے ویسیکلز کی شکل میں ایسڈ غیر گداختہ پول کے ساتھ علیحدہ ہو جاتے ہیں اور اسی لیے میکرو مالیکیولر کسر میں آ جاتے ہیں۔ لیپڈز سختی سے میکرو مالیکیولز نہیں ہیں۔

ایسڈ گداختہ پول تقریباً سائٹوپلازمک کمپوزیشن کی نمائندگی کرتا ہے۔ سائٹوپلازم اور عضویات سے آنے والے میکرو مالیکیولز ایسڈ غیر گداختہ کسر بناتے ہیں۔ دونوں مل کر زندہ ٹشوز یا جانداروں کی مکمل کیمیکل کمپوزیشن کی نمائندگی کرتے ہیں۔

خلاصہ یہ کہ اگر ہم زندہ ٹشو کی کیمیکل کمپوزیشن کو فراوانی کے لحاظ سے درجہ بندی کریں اور انھیں کلاس وار ترتیب دیں تو ہم دیکھتے ہیں کہ پانی زندہ جانداروں میں سب سے زیادہ فراوانی رکھنے والا کیمیکل ہے (جدول 9.4)۔

جدول 9.4 سیلز کی اوسط کمپوزیشن

9.4 پروٹینز

پروٹینز پولی پپٹائیڈز ہوتے ہیں۔ یہ امینو ایسڈز کی لکیری زنجیریں ہوتی ہیں جو پپٹائیڈ بانڈز سے جڑی ہوتی ہیں جیسا کہ شکل 9.3 میں دکھایا گیا ہے۔

ہر پروٹین امینو ایسڈز کا ایک پولیمر ہوتا ہے۔ چونکہ 20 قسم کے امینو ایسڈز ہوتے ہیں (مثلاً ایلنین، سسٹین، پرو لین، ٹریپٹوفین، لائسین وغیرہ)، اس لیے پروٹین ایک ہیٹرو پولیمر ہوتا ہے نہ کہ ہومو پولیمر۔ ہومو پولیمر میں صرف ایک ہی قسم کا مونومر ‘n’ بار دہرایا جاتا ہے۔ امینو ایسڈز کی مقدار کے بارے میں یہ معلومات اس لیے اہم ہے کیونکہ بعد میں آپ کی غذائی سبقوں میں سیکھیں گے کہ کچھ امینو ایسڈز ہماری صحت کے لیے ضروری ہوتے ہیں اور انھیں ہماری غذا کے ذریعے فراہم کیا جانا چاہیے۔ اسی لیے غذائی پروٹینز ضروری امینو ایسڈز کا ذریعہ ہوتے ہیں۔ اسی لیے امینو ایسڈز ضروری یا غیر ضروری ہو سکتے ہیں۔ بعد والے وہ ہوتے ہیں جنھیں ہمارا جسم خود بنا سکتا ہے، جبکہ ضروری امینو ایسڈز ہمیں اپنی غذا/خوراک کے ذریعے ملتے ہیں۔

پروٹینز زندہ جانداروں میں بہت سے افعال انجام دیتے ہیں، کچھ غذائی اجزاء کو سیل جھلی کے عبرت منتقل کرتے ہیں، کچھ جراثیم کش تناؤ کا مقابلہ کرتے ہیں، کچھ ہارمونز ہوتے ہیں، کچھ اینزائمز ہوتے ہیں وغیرہ (جدول 9.5)۔ کولیجن جانوروں کی دنیا میں سب سے زیادہ فراوانی رکھنے والا پروٹین ہے اور ربولوز بسفاسفیٹ کاربوکسیلےز-آکسیجناز (RuBisCO) پوری بایوسفیئر میں سب سے زیادہ فراوانی رکھنے والا پروٹین ہے۔

جدول 9.5 کچھ پروٹینز اور ان کے افعال

9.5 پولی سیکرائڈز

ایسڈ غیر گداختہ پیلٹ میں پولی سیکرائڈز (کاربوہائیڈریٹس) میکرو مالیکیولز کی ایک اور کلاس کے طور پر بھی ہوتے ہیں۔ پولی سیکرائڈز شوگرز کی لمبی زنجیریں ہوتی ہیں۔ یہ دھاگوں کی طرح (لفظی طور پر روئی کا دھاگا) ہوتی ہیں جن میں مختلف مونو سیکرائڈز بطور بلڈنگ بلاکس ہوتے ہیں۔ مثلاً، سیلولوز صرف ایک ہی قسم کے مونو سیکرائڈ یعنی گلوکوز پر مشتمل ایک پولیمرک پولی سیکرائڈ ہے۔ سیلولوز ایک ہومو پولیمر ہے۔ اسٹارچ اس کی ایک مختلف شکل ہے لیکن یہ پودوں کے ٹشوز میں توانائی کے ذخیرے کے طور پر موجود ہوتی ہے۔ جانوروں میں اس کی ایک اور شکل گلائکوجن ہوتی ہے۔ انولین فرکٹوز کا ایک پولیمر ہے۔ پولی سیکرائڈ زنجیر (مثلاً گلائکوجن) میں دائیں طرف کا آخر کو ‘ریڈیوسنگ اینڈ’ اور بائیں طرف کا آخر ‘نون-ریڈیوسنگ اینڈ’ کہلاتا ہے۔ اس میں شکل 9.2 میں دکھائے گئے انداز میں شاخیں ہوتی ہیں۔ اسٹارچ ہیلیکل سیکنڈری ساختیں بناتی ہے۔ درحقیقت، اسٹارچ I2 مالیکیولز کو ہیلیکل حصے میں جکڑ سکتی ہے۔ اسٹارچ-I2 نیلے رنگ کی ہوتی ہے۔ سیلولوز میں پیچیدہ ہیلیکسز نہیں ہوتیں اور اسی لیے I2 کو جکڑ نہیں سکتی۔

پودوں کی سیل والز سیلولوز سے بنی ہوتی ہیں۔ پودوں کے پلپ سے بنایا گیا کاغذ اور روئی کے ریشے سیلولوزک ہوتے ہیں۔ فطرت میں مزید پیچیدہ پولی سیکرائڈز بھی ہوتے ہیں۔ ان کی بلڈنگ بلاکس میں امینو-شوگرز اور کیمیکلی طور پر تبدیل شدہ شوگرز (مثلاً گلوکوسامین، N-ایسٹائل گیلیکٹوسامین وغیرہ) ہوتی ہیں۔ arthropods کے ایکزو اسکلٹن میں ایک پیچیدہ پولی سیکرائڈ کائٹن ہوتا ہے۔ یہ پیچیدہ پولی سیکرائڈز زیادہ تر ہومو پولیمر ہوتے ہیں۔

9.6 نکلیک ایسڈز

ایسڈ غیر گداختہ کسر میں پائے جانے والے میکرو مالیکیولز کی ایک اور قسم نکلیک ایسڈ ہے۔ یہ پولی نکلیوٹائیڈز ہوتے ہیں۔ پولی سیکرائڈز اور پولی پپٹائیڈز کے ساتھ مل کر یہ کسی بھی زندہ ٹشو یا سیل کی حقیقی میکرو مالیکیولر کسر بناتے ہیں۔ نکلیک ایسڈز کے لیے بلڈنگ بلاک نکلیوٹائیڈ ہوتا ہے۔ نکلیوٹائیڈ میں تین کیمیکلی مختلف اجزاء ہوتے ہیں۔ ایک ہیٹروسائکلک مرکب، دوسرا مونو سیکرائڈ اور تیسرا فاسفورک ایسڈ یا فاسفیٹ۔

جیسا کہ آپ شکل 9.1 میں دیکھتے ہیں، نکلیک ایسڈز میں ہیٹروسائکلک مرکبات نائٹروجن بیسز ہیں جنھیں ایڈنین، گوانین، یوراسیل، سائٹوسین، اور تھائمین کہا جاتا ہے۔ ایڈنین اور گوانین سبسٹیچیوٹڈ پیورینز ہیں جبکہ باقی سبسٹیچیوٹڈ پیریمڈینز ہیں۔ اسکلٹل ہیٹروسائکلک رنگ کو بالترتیب پیورین اور پیریمڈین کہا جاتا ہے۔ پولی نکلیوٹائیڈز میں پایا جانے والا شوگر یا تو ربوز (ایک مونو سیکرائڈ پینٹوز) ہوتا ہے یا 2’ ڈی آکسی ربوز۔ نکلیک ایسڈ جس میں ڈی آکسی ربوز ہوتا ہے اسے ڈی آکسی ربو نکلیک ایسڈ (DNA) کہا جاتا ہے جبکہ جس میں ربوز ہوتا ہے اسے ربو نکلیک ایسڈ (RNA) کہا جاتا ہے۔

9.7 پروٹینز کی ساخت

پروٹینز، جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا، امینو ایسڈز کی ہیترو پولیمرز ہوتی ہیں جو پپٹائیڈ بانڈز سے جڑی ہوتی ہیں۔ مالیکیولز کی ساخت کا مطلب مختلف سیاق و سباق میں مختلف چیزیں ہو سکتی ہیں۔ غیر عضو کیمسٹری میں، ساخت کا مطلب عموماً مالیکیولر فارمولے (مثلاً NaCl، MgCl2 وغیرہ) ہوتا ہے۔ عضو کیمسٹ ہمیشہ مالیکیولز کی ساخت کی دو جہتی نمائندگی کرتے ہیں (مثلاً بینزین، نفthalene وغیرہ)۔ طبیعیات دان مالیکیولر ساخت کے تین جہتی نظارے پیش کرتے ہیں جبکہ حیاتیات دان پروٹین کی ساخت کو چار سطحوں پر بیان کرتے ہیں۔ امینو ایسڈز کی ترتیب یعنی پروٹین میں پہلا امینو ایسڈ کون سا ہے، دوسرا کون سا ہے، اور اسی طرح – اسے پروٹین کی پرائمری ساخت کہا جاتا ہے (شکل 9.3a)۔

شکل 9.3 پروٹین ساخت کی مختلف سطحیں

ایک پروٹین کو ایک لکیر کے طور پر تصور کیا جاتا ہے، جس کا بائیں طرف کا آخر پہلے امینو ایسڈ سے اور دائیں طرف کا آخر آخری امینو ایسڈ سے نمائندگی کرتا ہے۔ پہلے امینو ایسڈ کو N-ٹرمینل امینو ایسڈ بھی کہا جاتا ہے۔ آخری امینو ایسڈ کو C-ٹرمینل امینو ایسڈ کہا جاتا ہے۔ پروٹین کا دھاگہ ہمیشہ ایک پھیلا ہوا سخت راڈ کی صورت میں نہیں ہوتا۔ یہ دھاگہ ہیلکس کی شکل میں موڑا ہوا ہوتا ہے (گھومتی ہوئی زینے کی طرح)۔ البتہ، پروٹین کے دھاگے کے صرف کچھ حصے ہی ہیلکس کی شکل میں ہوتے ہیں۔ پروٹین میں صرف دائیں ہاتھ والے ہیلیکسز دیکھے جاتے ہیں۔ پروٹین دھاگے کے دیگر حصے دیگر شکلوں میں موڑے جاتے ہیں جنھیں سیکنڈری ساخت کہا جاتا ہے (شکل 9.4 b)۔ اس کے علاوہ، لمبی پروٹین زنجیر خود کو ایک خالی اونی گیند کی طرح موڑ لیتی ہے، جو ٹرشری ساخت (شکل 9.4 c) کو جنم دیتی ہے۔ یہ ہمیں پروٹین کا تین جہتی نظارہ فراہم کرتا ہے۔ ٹرشری ساخت پروٹین کی بہت سی حیاتیاتی سرگرمیوں کے لیے بالکل ضروری ہے۔

کچھ پروٹینز ایک سے زیادہ پولی پپٹائیڈ یا سب یونٹس پر مشتمل ہوتی ہیں۔ ان انفرادی موڑے ہوئے پولی پپٹائیڈز یا سب یونٹس کے باہمی انتظام کو (مثلاً لکیری گیندوں کی زنجیر، ایک کیوب کی شکل میں ایک دوسرے پر چڑھی ہوئی گیندیں وغیرہ) پروٹین کی فن تعمیر کہا جاتا ہے یا پروٹین کی کوارٹنری ساخت (شکل 9.4 d)۔ بالغ انسانی ہیموگلوبن 4 سب یونٹس پر مشتمل ہوتی ہے۔ ان میں سے دو ایک دوسرے کے مماثل ہوتے ہیں۔ اسی لیے دو α قسم کے سب یونٹس اور دو β قسم کے سب یونٹس مل کر انسانی ہیموگلوبن (Hb) بناتے ہیں۔

9.8 اینزائمز

تقریباً تمام اینزائمز پروٹین ہوتے ہیں۔ کچھ نکلیک ایسڈز بھی ایسے ہوتے ہیں جو اینزائمز کی طرح برتاؤ کرتے ہیں۔ انھیں ربوزائمز کہا جاتا ہے۔ کسی بھی پروٹین کی طرح، کسی اینزائم کو بھی لائن ڈایاگرام سے ظاہر کیا جا سکتا ہے۔ کسی بھی پروٹین کی طرح، اینزائم کی بھی پرائمری ساخت ہوتی ہے، یعنی پروٹین کا امینو ایسڈ سکوئنس۔ کسی بھی پروٹین کی طرح، اینزائم کی بھی سیکنڈری اور ٹرشری ساخت ہوتی ہے۔ جب آپ ٹرشری ساخت (شکل 9.4 b) کو دیکھیں تو آپ دیکھیں گے کہ پروٹین زنجیر خود کو موڑتی ہے، زنجیر آپس میں گزرتی ہے اور اس طرح بہت سے کریوس یا جیبیں بنتی ہیں۔ ان میں سے ایک جیب ‘ایکٹیو سائٹ’ ہوتی ہے۔ اینزائم کی ایکٹیو سائٹ وہ کریوس یا جیب ہوتی ہے جس میں سبسٹریٹ فٹ بیٹھتا ہے۔ اس طرح اینزائم، اپنی ایکٹیو سائٹ کے ذریعے، ردعمل کو ایک بہت زیادہ رفتار سے کاتالیز کرتے ہیں۔ اینزائم کاتالیسٹس غیر عضو کاتالیسٹس سے بہت سے طریقوں سے مختلف ہوتے ہیں، لیکن ایک بڑا فرق یہاں ذکر کیا جا سکتا ہے۔ غیر عضو کاتالیسٹس زیادہ درجہ حرارت اور زیادہ دباؤ پر موثر طریقے سے کام کرتے ہیں، جبکہ اینزائمز زیادہ درجہ حرارت (مثلاً 40°C سے اوپر) پر خراب ہو جاتے ہیں۔ تاہم، وہ اینزائمز جو شدید زیادہ درجہ حرارت پر رہنے والے جانداروں سے علیحدہ کیے جاتے ہیں (مثلاً گرم چشمے اور سلفر چشمے)، زیادہ درجہ حرارت (80°-90°C تک) پر بھی مستحکم رہتے ہیں اور اپنی کاتالیٹک طاقت کو برقرار رکھتے ہیں۔ تھرمل استحکام اسی طرح کے جانداروں سے حاصل شدہ اینزائمز کی ایک اہم خصوصیت ہے۔

9.8.1 کیمیکل ردعمل

ہم ان اینزائمز کو کیسے سمجھیں؟ آئیے پہلے ہم کسی کیمیکل ردعمل کو سمجھیں۔ کیمیکل مرکبات دو قسم کی تبدیلیوں سے گزرتے ہیں۔ ایک جسمانی تبدیلی صرف شکل میں تبدیلی کو ظاہر کرتی ہے بغیر کسی بانڈ کے ٹوٹنے کے۔ یہ ایک جسمانی عمل ہے۔ جسمانی عمل کی ایک اور قسم مادہ کی حالت میں تبدیلی ہے: جب برف پانی میں پگھل جائے، یا پانی بھاپ میں تبدیل ہو جائے۔ یہ بھی جسمانی عمل ہیں۔ تاہم، جب تبدیلی کے دوران بانڈز ٹوٹتے اور نئے بانڈز بنتے ہیں تو اسے کیمیکل ردعمل کہا جائے گا۔ مثال کے طور پر:

$$ \mathrm{Ba}(\mathrm{OH}) _{2}+\mathrm{H} _{2} \mathrm{SO} _{4} \rightarrow \mathrm{BaSO} _{4}+2 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O} $$

یہ ایک غیر عضو کیمیکل ردعمل ہے۔ اسی طرح، اسٹارچ کا گلوکوز میں ہائیڈرولیسز ایک عضو کیمیکل ردعمل ہے۔ کسی جسمانی یا کیمیکل عمل کی شرح سے مراد فی یونٹ وقت بننے والی پروڈکٹ کی مقدار ہوتی ہے۔ اسے رفتار بھی کہا جا سکتا ہے اگر سمت کی وضاحت کی گئی ہو۔ جسمانی اور کیمیکل عملوں کی شرحیں درجہ حرارت سمیت دیگر عوامل سے متاثر ہوتی ہیں۔ ایک عمومی اصول یہ ہے کہ ہر 10°C کی تبدیلی پر شرح دگنی یا نصف ہو جاتی ہے۔ کاتالیزڈ ردعمل غیر کاتالیزڈ ردعمل سے بہت زیادہ رفتار سے آگے بڑھتے ہیں۔ جب اینزائم کاتالیزڈ ردعمل کا مشاہدہ کیا جاتا ہے تو اس کی شرح غیر کاتالیزڈ ردعمل سے بہت زیادہ ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر

کسی اینزائم کی عدم موجودگی میں یہ ردعمل بہت سست ہوتا ہے، جس میں فی گھنٹے صرف 200 H2CO3 مالیکیولز بنتے ہیں۔ تاہم، سائٹوپلازم میں موجود کاربونک اینہائیڈریز نامی اینزائم کے استعمال سے، یہ ردعمل بہت تیزی سے ہوتا ہے جس میں فی سیکنڈ 600,000 مالیکیولز بنتے ہیں۔ اینزائم نے ردعمل کی شرح کو تقریباً 10 ملین گنا بڑھا دیا ہے! اینزائمز کی طاقت واقعی حیران کن ہے!

ہزاروں قسم کے اینزائمز ہوتے ہیں، ہر ایک منفرد کیمیکل یا میٹابولک ردعمل کو کاتالیز کرتا ہے۔ ایک کثیر مرحلہ کیمیکل ردعمل، جس میں ہر مرحلہ کو ایک ہی اینزائم کمپلیکس یا مختلف اینزائمز کاتالیز کرتے ہیں، کو میٹابولک پاتھوے کہا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر،

$$ \begin{gathered} \text { glucose } \rightarrow 2 \text { 2 Pyuric acid } \\ \mathrm{C} _{6} \mathrm{H} _{12} \mathrm{O} _{6}+\mathrm{O} _{2} \rightarrow 2 \mathrm{C} _{3} \mathrm{H} _{4} \mathrm{O} _{3}+2 \mathrm{H} _{2} \mathrm{O} \end{gathered} $$

یہ دراصل ایک میٹابولک پاتھوے ہے جس میں گلوکوز دس مختلف اینزائم کاتالیزڈ میٹابولک ردعملوں کے ذریعے پائرووک ایسڈ میں تبدیل ہوتی ہے۔ جب آپ باب 14 میں سانس لینا پڑھیں گے تو آپ ان ردعملوں کا مطالعہ کریں گے۔ اس مرحلے پر آپ کو یہ جاننا چاہیے کہ یہی میٹابولک پاتھوے ایک یا دو اضافی ردعملوں سے مختلف میٹابولک آخر پروڈکٹس پیدا کرتا ہے۔ ہماری اسکلٹل پٹھوں میں، بغیر آکسیجن کے حالات میں، لیکٹک ایسڈ بنتا ہے۔ نارمل آکسیجن والے حالات میں، پائرووک ایسڈ بنتا ہے۔ خمیر میں، خمیر کاری کے دوران، یہی پاتھوے ایتھنول (الکحل) کی پیداوار کی طرف جاتا ہے۔ اسی لیے مختلف حالات میں مختلف پروڈکٹس ممکن ہیں۔

9.8.2 اینزائمز اتنی زیادہ رفتار سے کیمیکل تبدیلی کیسے لاتے ہیں؟

یہ سمجھنے کے لیے ہمیں اینزائمز کا مزید مطالعہ کرنا چاہیے۔ ہم پہلے ہی ‘ایکٹیو سائٹ’ کا تصور سمجھ چکے ہیں۔ کیمیکل یا میٹابولک تبدیلی سے مراد کسی ردعمل سے ہوتا ہے۔ وہ کیمیکل جسے پروڈکٹ میں تبدیل کیا جاتا ہے اسے ‘سبسٹریٹ’ کہا جاتا ہے۔ اسی لیے اینزائمز، یعنی تین جہتی ساخت رکھنے والے پروٹینز جن میں ‘ایکٹیو سائٹ’ شامل ہے، سبسٹریٹ (S) کو پروڈکٹ (P) میں تبدیل کرتے ہیں۔ علامتی طور پر اسے یوں ظاہر کیا جا سکتا ہے:

S $\rightarrow$ P

یہ اب سمجھا جاتا ہے کہ سبسٹریٹ ‘S’ کو اینزائم کی ‘ایکٹیو سائٹ’ سے باندھنا پڑتا ہے جو کسی کریوس یا جیب کے اندر ہوتی ہے۔ اسی لیے، ‘ES’ کمپلیکس کی لازمی تشکیل ہوتی ہے۔ E اینزائم کے لیے کھڑا ہے۔ یہ کمپلیکس تشکیل بغیر اینزائم کے ایک عارضی مظہر ہوتا ہے۔ جب سبسٹریٹ ایکٹیو سائٹ سے بندھا ہوا ہوتا ہے تو سبسٹریٹ کی ایک نئی ساخت بنتی ہے جسے Activation transition state ساخت کہا جاتا ہے۔ بہت جلد، بانڈز کی ٹوٹنے اور بننے کے بعد، پروڈکٹ ایکٹیو سائٹ سے ریلیز ہو جاتی ہے۔ یعنی، سبسٹریٹ کی ساخت پروڈکٹ کی ساخت میں تبدیل ہو جاتی ہے۔ اس تبدیلی کے پاتھوے کو لازماً so-called Product (P) transition state ساخت سے گزرنا پڑتا ہے۔ اس بیان میں یہ ضمناً شامل ہے کہ تمام دیگر درمیانی ساختیں غیر مستحکم ہوتی ہیں۔ استحکام کسی مالیکیول یا ساخت کی توانائی کی حالت سے متعلق ہوتا ہے۔ اسی لیے جب ہم اسے گراف کے ذریعے دیکھتے ہیں تو یہ شکل 9.6 کی طرح لگتا ہے۔

شکل 9.6 ایکٹیویشن توانائی کا تصور

Y-محور ممکنہ توانائی کی مقدار کو ظاہر کرتا ہے۔ X-محور ساخت کی تبدیلی یا حالتوں کی پیش رفت کو ‘ٹرانزیشن اسٹیٹ’ کے ذریعے ظاہر کرتا ہے۔ آپ دو چیزیں نوٹ کریں گے۔ S اور P کے درمیان توانائی کی سطح کا فرق۔ اگر ‘P’ کی سطح ‘S’ سے کم ہے تو ردعمل ایک ایکزوتھرمک ردعمل ہے۔ پروڈکٹ بنانے کے لیے توانائی کی فراہمی (گرم کر کے) کی ضرورت نہیں۔ تاہم، چاہے یہ ایک ایکزوتھرمک یا خود بخود ردعمل ہو یا اینڈوتھرمک یا توانائی طلب ردعمل، ‘S’ کو ایک بہت زیادہ توانائی والی حالت یا ٹرانزیشن اسٹیٹ سے گزرنا پڑتا ہے۔ اس ٹرانزیشن اسٹیٹ سے ‘S’ کی اوسط توانائی کی سطح کے درمیان فرق کو ‘activation energy’ کہا جاتا ہے۔ اینزائمز بالآخر اس توانائی کی رکاوٹ کو کم کر کے ‘S’ سے ‘P’ کی تبدیلی کو آسان بنا دیتے ہیں۔

9.8.3 اینزائم ایکشن کی نوعیت

ہر اینزائم (E) کی مالیکیول میں ایک سبسٹریٹ (S) بائنڈنگ سائٹ ہوتی ہے تاکہ ایک انتہائی متحرک اینزائم-سبسٹریٹ کمپلیکس (ES) بنے۔ یہ کمپلیکس مختصر عرصے کے لیے ہوتا ہے اور پروڈکٹس) P اور غیر تبدیل شدہ اینزائم میں ES کمپلیکس کی انٹرمیڈیٹ تشکیل کے بعد الگ ہو جاتا ہے۔

اینزائم ایکشن کی کاتالیٹک سائیکل کو درج ذیل مراحل میں بیان کیا جا سکتا ہے:

1. سب سے پہلے، سبسٹریٹ اینزائم کی ایکٹیو سائٹ سے بندھتا ہے، ایکٹیو سائٹ میں فٹ بیٹھتا ہے۔
2. سبسٹریٹ کی بائنڈنگ اینزائم کو اپنی شکل تبدیل کرنے پر مجبور کرتی ہے، جو سبسٹریٹ کے گرد زیادہ سختی سے فٹ بیٹھتی ہے۔
3. اینزائم کی ایکٹیو سائٹ، جو اب سبسٹریٹ کے قریب ہے، سبسٹریٹ کی کیمیکل بانڈز کو توڑتی ہے اور نیا اینزائم-پروڈکٹ کمپلیکس بنتا ہے۔
4. اینزائم ردعمل کے پروڈکٹس کو ریلیز کرتا ہے اور آزاد اینزائم دوسرے سبسٹریٹ مالیکیول سے باندھنے اور کاتالیٹک سائیکل کو دوبارہ چلانے کے لیے تیار ہو جاتا ہے۔

9.8.4 اینزائم سرگرمی کو متاثر کرنے والے عوامل

اینزائم کی سرگرمی میں تبدیلی پروٹین کی ٹرشری ساخت کو تبدیل کرنے والے حالات کی تبدیلی سے متاثر ہو سکتی ہے۔ ان میں درجہ حرارت، pH، سبسٹریٹ کی مقدار میں تبدیلی یا اس کی سرگرمی کو کنٹرول کرنے والے مخصوص کیمیکلز کی بائنڈنگ شامل ہیں۔

درجہ حرارت اور pH

اینزائمز عام طور پر ایک محدود درجہ حرارت اور pH کی حد میں کام کرتے ہیں (شکل 9.7)۔ ہر اینزائم ایک مخصوص درجہ حرارت اور pH پر اپنی سب سے زیادہ سرگرمی دکھاتا ہے جسے بالترتیب آپٹیمم درجہ حرارت اور آپٹیمم pH کہا جاتا ہے۔ آپٹیمم قیمت سے نیچے اور اوپر دونوں صورتوں میں سرگرمی میں کمی آتی ہے۔ کم درجہ حرارت اینزائم کو عارضی طور پر غیر فعال حالت میں محفوظ رکھتا ہے جبکہ زیادہ درجہ حرارت اینزائم کی سرگرمی کو ختم کر دیتا ہے کیونکہ پروٹینز گرمی سے ڈینچر ہو جاتے ہیں۔

سبسٹریٹ کی مقدار

سبسٹریٹ کی مقدار میں اضافے کے ساتھ، اینزائم ردعمل کی رفتار پہلے بڑھتی ہے۔ ردعمل بالآخر ایک زیادہ سے زیادہ رفتار (Vmax) تک پہنچ جاتی ہے جو سبسٹریٹ کی مقدار میں مزید اضافے سے بڑھتی نہیں۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ اینزائم مالیکیولز سبسٹریٹ مالیکیولز سے کم ہوتے ہیں اور ان مالیکیولز کی سیچوریشن کے بعد، اضافی سبسٹریٹ مالیکیولز سے باندھنے کے لیے کوئی آزاد اینزائم مالیکیول نہیں بچتا (شکل 9.7)۔

اینزائم کی سرگرمی مخصوص کیمیکلز کی موجودگی سے بھی متاثر ہوتی ہے جو اینزائم سے باندھتے ہیں۔ جب کسی کیمیکل کی بائنڈنگ اینزائم کی سرگرمی کو بند کر دیتی ہے تو اس عمل کو inhibition کہا جاتا ہے اور اس کیمیکل کو inhibitor کہا جاتا ہے۔

شکل 9.5 تبدیلی کا اثر: (a) pH (b) درجہ حرارت اور (c) سبسٹریٹ کی مقدار پر اینزائم سرگرمی

جب inhibitor کی مالیکیولر ساخت سبسٹریٹ سے قریب قریب مشابہ ہو اور اینزائم کی سرگرمی کو روکے تو اسے competitive inhibitor کہا جاتا ہے۔ سبسٹریٹ سے ساخت میں قریبی مشابہت کی وجہ سے، inhibitor سبسٹریٹ کے ساتھ اینزائم کی سبسٹریٹ-بائنڈنگ سائٹ کے لیے مقابلہ کرتا ہے۔ نتیجتاً، سبسٹریٹ باندھ نہیں سکتا اور اس کے نتیجے میں اینزائم کی کارکردگی میں کمی آ جاتی ہے، مثلاً succinic dehydrogenase کی میلونیٹ کے ذریعے inhibition جو ساخت میں سبسٹریٹ succinate سے قریب قریب مشابہ ہے۔ ایسے competitive inhibitors اکثر بیکٹیریل پیتھوجنز کے کنٹرول میں استعمال کیے جاتے ہیں۔

9.8.5 اینزائمز کی درجہ بندی اور نامکاری

ہزاروں اینزائمز دریافت، علیحدہ اور مطالعہ کیے جا چکے ہیں۔ ان میں سے زیادہ تر کو ان کی کاتالیز کردہ ردعمل کی قسم کی بنیاد پر مختلف گروہوں میں تقسیم کیا گیا ہے اور انھیں چار ہندسوں کے ایک نمبر کے ساتھ نام دیا گیا ہے۔

Oxidoreductases/dehydrogenases: ایسے اینزائمز جو دو سبسٹریٹس S اور S’ کے درمیان آکسیڈوریڈکشن کاتالیز کرتے ہیں، مثلاً

S reduced + S’ oxidised $\rightarrow$ S oxidised + S’ reduced

Transferases: ایسے اینزائمز جو G گروپ (ہائیڈروجن کے علاوہ) کی S اور S’ کے درمیان منتقلی کو کاتالیز کرتے ہیں، مثلاً

$$ \mathrm{S}-\mathrm{G}+\mathrm{S}^{1} \rightarrow \mathrm{S}+\mathrm{S}^{1} \mathrm{G} $$

Hydrolases: ایسے اینزائمز جو ایسٹر، ایتھر، پپٹائیڈ، گلائکوسائڈک، C-C، C-halide یا P-N بانڈز کے ہائیڈرولیسز کو کاتالیز کرتے ہیں۔

Lyases: ایسے اینزائمز جو سبسٹریٹ سے گروپس کو ہائیڈرولیسز کے علاوہ دیگر طریقوں سے نکال کر ڈبل بانڈز چھوڑتے ہیں۔

$$ \begin{array}{ll} \mathrm{X} & \mathrm{Y} \ \mathrm{C}-\mathrm{C} \rightarrow \mathrm{X}-\mathrm{Y}+\mathrm{C}=\mathrm{C} \end{array} $$

Isomerases: ایسے تمام اینزائمز جو آپٹیکل، جیومیٹرک یا پوزیشنل آئسومرز کی باہمی تبدیلی کو کاتالیز کرتے ہیں۔

Ligases: ایسے اینزائمز جو دو مرکبات کو جوڑ کر C-O، C-S، C-N، P-O وغیرہ بانڈز بناتے ہیں، مثلاً وہ اینزائمز جو جوڑنے کا عمل کاتالیز کرتے ہیں۔

9.8.6 کو-فیکٹرز

اینزائمز ایک یا کئی پولی پپٹائیڈ زنجیروں پر مشتمل ہوتے ہیں۔ تاہم، ایسے بہت سے مواقع ہیں جن میں غیر پروٹین اجزاء، جنھیں کوفیکٹرز کہا جاتا ہے، اینزائم سے باندھے جاتے ہیں تاکہ اینزائم کاتالیٹیکلی فعال ہو جائے۔ ایسے مواقع میں، اینزائم کا پروٹین حصہ apoenzyme کہلاتا ہے۔ تین قسم کے کوفیکٹرز کی شناخت کی جا سکتی ہے: prosthetic groups، co-enzymes اور metal ions۔

Prosthetic groups عضو مرکبات ہوتے ہیں اور انھیں دیگر کوفیکٹرز سے اس لیے ممتاز کیا جاتا ہے کہ وہ apoenzyme سے سختی سے بندھے ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، peroxidase اور catalase میں، جو ہائیڈروجن پرو آکسائیڈ کو پانی اور آکسیجن میں توڑتے ہیں، ہیم prosthetic group ہوتا ہے اور یہ اینزائم کی ایکٹیو سائٹ کا حصہ ہوتا ہے۔

Co-enzymes بھی عضو مرکبات ہوتے ہیں لیکن ان کا apoenzyme سے تعلق عارضی ہوتا ہے، عام طور پر کاتالیسز کے دوران۔ مزید براں، co-enzymes مختلف اینزائم کاتالیزڈ ردعملوں میں کوفیکٹر کے طور پر کام کرتے ہیں۔ بہت سے co-enzymes کے ضروری کیمیکل اجزاء وٹامنز ہوتے ہیں، مثلاً co-enzyme nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) اور NADP میں نیاسن وٹامن شامل ہوتا ہے۔

کئی اینزائمز اپنی سرگرمی کے لیے metal ions کی ضرورت ہوتی ہے جو ایکٹیو سائٹ پر سائیڈ چینز کے ساتھ کوآرڈینیشن بانڈز بناتے ہیں اور ساتھ ہی ساتھ سبسٹریٹ کے ساتھ ایک یا زیادہ کوآرڈینیشن بانڈز بھی بناتے ہیں، مثلاً zinc carboxypeptidase نامی پروٹینولائٹک اینزائم کے لیے کوفیکٹر ہوتا ہے۔

کاتالیٹک سرگرمی اس وقت ختم ہو جاتی ہے جب اینزائم سے کو-فیکٹر کو ہٹا دیا جائے، جو اس بات کی گواہی دیتا ہے کہ وہ اینزائم کی کاتالیٹک سرگرمی میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔

خلاصہ

اگرچہ زندہ جانداروں میں ایک حیرت انگیز تنوع پایا جاتا ہے، ان کی کیمیکل کمپوزیشن اور میٹابولک ردعمل حیرت انگیز طور پر مشابہ معلوم ہوتے ہیں۔ زندہ ٹشوز اور غیر زندہ مادہ کا عنصر تجزیہ جب کیمیائی طور پر کیا جاتا ہے تو مشابہ معلوم ہوتا ہے۔ تاہم، قریبی جائزہ لینے سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ کاربن، ہائیڈروجن اور آکسیجن کی نسبتی فراوانی زندہ نظام میں غیر زندہ مادہ کے مقابلے میں زیادہ ہے۔ زندہ جانداروں میں سب سے زیادہ فراوانی رکھنے والا کیمیکل پانی ہے۔ ہزاروں چھوٹے مالیکیولر وزن (<1000 Da) والے حیاتیاتی مالیکیولز ہوتے ہیں۔

امینو ایسڈز، مونو اور ڈائی سیکرائڈ شوگرز، فیٹی ایسڈز، گلیسرول، نکلیوٹائیڈز، نکلیوسائیڈز اور نائٹروجن بیسز زندہ جانداروں میں پائے جانے والے کچھ عضو مرکبات ہیں۔ 20 قسم کے امینو ایسڈز اور 5 قسم کے نکلیوٹائیڈز ہوتے ہیں۔ چکنائیاں اور تیل وہ گلیسرائیڈز ہیں جن میں فیٹی ایسڈز گلیسرول سے ایسٹرائفائیڈ ہوتے ہیں۔ فاسفولیپڈز میں، اس کے علاوہ، ایک phosphorylated نائٹروجن مرکب بھی شامل ہوتا ہے۔

صرف تین قسم کے میکرو مالیکیولز یعنی پروٹینز، نکلیک ایسڈز اور پولی سیکرائڈز زندہ نظام میں پائے جاتے ہیں۔ لیپڈز، جھلیوں سے ان کے تعلق کی وجہ سے، میکرو مالیکیولر کسر میں علیحدہ ہو جاتے ہیں۔ بایو میکرو مالیکیولز پولیمر ہوتے ہیں۔ ان کی بلڈنگ بلاکس مختلف ہوتی ہیں۔ پروٹینز امینو ایسڈز پر مشتمل ہیترو پولیمر ہوتے ہیں۔ نکلیک ایسڈز (RNA اور DNA) نکلیوٹائیڈز پر مشتمل ہوتے ہیں۔ بایو میکرو مالیکیولز کی ساخت کی ایک درجہ بندی ہے – پرائمری، سیکنڈری، ٹرشری اور کوارٹنری۔ نکلیک ایسڈز جینیاتی مادہ کے طور پر کام کرتے ہیں۔ پولی سیکرائڈز پودوں میں سیل وال کا حصہ ہوتے ہیں، فنگس میں اور arthropods کے ایکزو اسکلٹن میں بھی۔ یہ توانائی کے ذخیرے کی شکل بھی ہوتے ہیں (مثلاً اسٹارچ اور گلائکوجن)۔ پروٹینز سیلولر افعال کی ایک وسیع قسم انجام دیتے ہیں۔ ان میں سے بہت سے اینزائمز ہوتے ہیں، کچھ اینٹی باڈیز ہوتے ہیں، کچھ ریسیپٹرز ہوتے ہیں، کچھ ہارمونز ہوتے ہیں اور کچھ دیگر سٹرکچرل پروٹینز ہوتے ہیں۔

اینزائمز وہ پروٹین ہوتے ہیں جو سیلز میں بایو کیمیکل ردعملوں کو کاتالیز کرتے ہیں۔ ribozymes کاتالیٹک طاقت رکھنے والے نکلیک ایسڈز ہوتے ہیں۔ پروٹینی اینزائمز سبسٹریٹ کی مخصوصیت ظاہر کرتے ہیں، زیادہ سے زیادہ سرگرمی کے لیے آپٹیمم درجہ حرارت اور pH کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ زیادہ درجہ حرارت پر ڈینچر ہو جاتے ہیں۔ اینزائمز ردعملوں کی activation energy کو کم کر کے ان کی شرح کو بہت بڑھا دیتے ہیں۔ نکلیک ایسڈز جینیاتی معلومات رکھتے ہیں اور والدین کی نسل سے اولاد تک منتقل ہوتے ہیں۔