ऑलस्टेरिक एंजाइम कार्य, संरचना और कैनेटीक्स

एलेस्टेरिक एंजाइम वे कार्बनिक रसायन हैं जो चार अणुओं की संरचना से बने होते हैं, इसलिए यह कहा जाता है कि इसकी संरचना चतुष्कोणीय है.

संक्षेप में, एलोस्टेरिक एंजाइम में एक से अधिक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला होती है और इसमें ऐसी इकाइयाँ होती हैं जिनमें कैटेलिसिस किया जाता है। ये बदले में, गतिविधि साइट, अर्थात्, रासायनिक विनिमय भी करते हैं, और इस कारण से वे सब्सट्रेट की एक पहचान करते हैं.

दूसरे शब्दों में, एलोस्टेरिक एंजाइमों को दो से अधिक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं की विशेषता होती है, जिनके सबयूनिट में अलग-अलग गुण होते हैं: एक आइसोस्टेरिक, जो स्वयं सक्रिय साइट है, और एक ऑलोस्टेरिक, जहां एंजाइमी विनियमन किया जाता है.

उत्तरार्द्ध में कैटेलिटिस गतिविधि नहीं है, लेकिन इसे मॉड्यूलेशन के एक अणु से जोड़ा जा सकता है जो एंजाइम की गतिविधि के अहसास के लिए उत्तेजना या बाधा के रूप में कार्य कर सकता है.

Allosteric एंजाइमों का संक्षिप्त परिचय

पाचन को सुगम बनाने का महत्वपूर्ण कार्य ऑलोस्टेरिक एंजाइमों का है। चूंकि वे अणुओं के नाभिक में प्रवेश करते हैं, इन एंजाइमों में जीव के चयापचय में हस्तक्षेप करने की शक्ति होती है, इसलिए वे इसे जैव रासायनिक जरूरतों के अनुसार अवशोषित और उत्सर्जित करने की क्षमता रखते हैं।.

इसके लिए संभव होने के लिए, यह आवश्यक है कि एलेस्टेरिक एंजाइम उन तंत्रों को स्थानांतरित करें जिनके साथ नियामक प्रक्रिया होती है.

इन एंजाइमों को दो पहलुओं में वर्गीकृत किया गया है: के और वी। दोनों में आमतौर पर यह देखा जाता है कि उनकी संतृप्ति वक्र आमतौर पर हाइपरबोले की नहीं होती है, लेकिन अनियमित आकार की होती है जो ग्रीक वर्णमाला सिग्मा की नकल करती है.

यह निश्चित रूप से इसका अर्थ है कि इसकी संरचना और कैनेटीक्स माइकलियन एंजाइमों के बराबर नहीं है, गैर-ऑलोस्टेरिक एंजाइमों की तुलना में बहुत कम है, क्योंकि इसकी सब्सट्रेट प्रतिक्रिया की गति में प्रासंगिक भिन्नता और अंतर का कारण बनती है।.

एलोस्टेरिक एंजाइमों की संरचना और कैनेटीक्स सीधे सहकारिता के साथ जुड़े हुए हैं, विशेष रूप से वे जो सहसंयोजक नहीं हैं.

यह धारणा इस आधार पर आधारित है कि सब्सट्रेट की सांद्रता बढ़ने पर सिग्माइड वक्र, जो एंजाइम के साथ होने वाले संरचनात्मक परिवर्तनों से संबंधित होता है.

हालाँकि, यह सहसंबंध हमेशा निरपेक्ष नहीं होता है और खुद को अस्पष्टता के लिए उधार देता है जिसमें कुछ ख़ासियतें इस प्रणाली में चूक जाती हैं.

समारोह

वैश्विक रूप से, ऑलस्टेरिक एंजाइमों को कार्बनिक मूल के उन अणुओं के रूप में जाना जाता है, जिसमें वे प्रोटीन और एंजाइमों के बीच जैव रासायनिक लिंक को प्रभावित कर सकते हैं.

आणविक नाभिक में एक घुसपैठ के माध्यम से इन एलेस्टेरिक एंजाइमों की कार्रवाई विकसित की जाती है, ताकि जीव के भीतर पाचन उत्प्रेरक के लिए जिम्मेदार हो। इसके लिए धन्यवाद, जठरांत्र संबंधी मार्ग से संबंधित विभिन्न प्रक्रियाओं का विस्तार किया जाता है, खासकर चयापचय के प्रबंधन में.

इसलिए, शरीर में पाचन को सुविधाजनक बनाने के लिए एलोस्टोरिक एंजाइम का प्राथमिक कार्य है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि लिंक की प्रक्रिया जिसके द्वारा उन्हें प्रस्तुत किया जाता है, पोषक तत्वों के आत्मसात के साथ-साथ जीव की संरचना में अपशिष्ट के उन्मूलन के लिए अनुमति देता है।.

इसलिए, पाचन तंत्र का उत्प्रेरक एक संतुलित वातावरण में लगातार विकसित होता है जिसमें प्रत्येक मॉड्यूलेटर में एक विशिष्ट एलोस्टेरिक साइट होती है.

इसके अलावा, allosteric एंजाइम, एक चयापचय दृष्टिकोण से होते हैं, जो यह प्राप्त करते हैं कि एंजाइमी गतिविधि को उतार-चढ़ाव के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है जो कि स्ट्रैटनम स्तर पर माना जाता है.

उस सब्सट्रेट की सांद्रता में जितने छोटे बदलाव होते हैं, उतने अधिक परिवर्तन जो एंजाइम की गतिविधि से गुजरेंगे, और इसके विपरीत.

दूसरी ओर, अवरोधक न्यूनाधिक की न्यूनतम खुराक के साथ एलोस्टरिक एंजाइम K के मूल्यों को बढ़ाया जा सकता है.

ऐसा हो सकता है कि उनके प्रदर्शन में, चयापचय प्रक्रिया के अंत में एलोस्टेरिक एंजाइमों को रोक दिया जाता है, कुछ ऐसा जो कुछ मल्टीएनजाइम सिस्टम में होता है (उनमें कई प्रकार के एंजाइम होते हैं), सेलुलर क्षमता से अधिक होने पर बहुत अधिक होना.

जब ऐसा होता है, तो एलोस्टेरिक एंजाइम यह सुनिश्चित करते हैं कि उत्प्रेरक गतिविधि कम हो जाती है; अन्यथा, सब्सट्रेट इसे विनियमित करने के बजाय एंजाइमेटिक गतिविधि को सक्रिय करने का कारण बनता है.

एलोस्टेरिक विनियमन

यह उन सेलुलर प्रक्रियाओं के रूप में जाना जाता है जिसमें एंजाइमी गतिविधि को एक समायोजन प्रक्रिया द्वारा विनियमित किया जाता है। यह इस तथ्य के लिए संभव है कि एक प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है जो सकारात्मक हो सकती है (यानी, सक्रियण) या नकारात्मक (निषेध).

नियमन अलग-अलग तरीकों से हो सकता है, या तो कार्बनिक पैमाने पर (सेल से ऊपर), संकेत पारगमन द्वारा और एंजाइमों के सहसंयोजक संशोधन द्वारा.

सब्सट्रेट का निर्धारण सामान्य रूप से सक्रिय केंद्र में हो सकता है जब अवरोधक मौजूद नहीं है.

हालाँकि, यदि उस सबस्टेशन केंद्र पर अवरोधक का कब्जा है, तो यह पहला तत्व इसकी संरचना में बदल जाता है और इसलिए सब्सट्रेट को ठीक नहीं किया जा सकता है.

सिग्मोइड कैनेटीक्स की उपस्थिति यह सुझाव दे सकती है कि सब्सट्रेट में एक सहकारी संबंध है, लेकिन यह हमेशा नियम नहीं है, अपवादों के साथ (अनुभाग देखें "एलोस्टरिज़्म एंड कोऑपरेटिविटी: पर्यायवाची?", नीचे).

संरचना और कैनेटीक्स

एलेस्टेरिक एंजाइमों के कई पॉलीपेप्टाइड्स में कैटेलिसिस की कमी होती है। किसी भी मामले में, उनके पास रणनीतिक और बहुत विशिष्ट साइटें होती हैं, जिसमें न्यूनाधिक की एक बाध्यकारी और मान्यता होती है, यही वजह है कि एक मॉडेम एंजाइम जो जटिल है परिणाम हो सकता है।.

यह इस तथ्य के कारण है कि कटैलिसीस की इसकी अधिक या कम गतिविधि, न्यूनाधिक की ध्रुवीयता पर निर्भर करती है, अर्थात यह एक नकारात्मक ध्रुव (अवरोधक ध्रुव) या एक सकारात्मक ध्रुव (सक्रियण ध्रुव) है।.

वह स्थान जहां यह जैव रासायनिक विनिमय होता है, या न्यूनाधिक के साथ एंजाइमी इंटरैक्शन होता है, ठीक से एक एलोस्टेरिक साइट के रूप में जाना जाता है.

यह वह जगह है जहां रासायनिक स्तर पर न्यूनाधिक पीड़ित परिवर्तन के बिना उनके गुणों को बनाए रखा जाता है। हालांकि, न्यूनाधिक और एंजाइम के बीच की कड़ी अपरिवर्तनीय नहीं है, इसके विपरीत; इसे पूर्ववत किया जा सकता है। इसलिए, यह कहा जा सकता है कि एलोस्टेरिक एंजाइमों की यह प्रक्रिया अचल नहीं है.

एक विशेषता जो एलोस्टरिक एंजाइम पर प्रकाश डालती है, वह है कि वे काइनेटिक पैटर्न के अनुरूप नहीं हैं जो माइकलिस-मेवेन के सिद्धांतों से मिलते हैं।.

दूसरे शब्दों में, अब तक किए गए प्रयोगों से पता चला है कि एलोस्टेरिक एंजाइम और न्यूनाधिक के बीच की कड़ी (उनकी ध्रुवता की परवाह किए बिना) में एक संतृप्ति वक्र होता है जिसमें एक नियमित रूप नहीं होता है, लेकिन सिग्मॉइड, वक्र के समान होता है सिग्मा का ग्रीक अक्षर.

इस सिग्मॉइड फॉर्म में अंतर कुछ कम हैं, भले ही मॉड्यूलेटर का उपयोग किया गया हो (सकारात्मक या नकारात्मक) या बिल्कुल भी उपयोग नहीं किया गया है.

सभी मामलों में, allosteric एंजाइमों की प्रतिक्रियाओं की गति नाटकीय संशोधनों की एक श्रृंखला दिखाती है, जिनकी सब्सट्रेट सांद्रता नकारात्मक न्यूनाधिक की तुलना में कम होती है और सकारात्मक के साथ अधिक होती है। बदले में, उनके मध्यवर्ती मान होते हैं जब एंजाइमों के साथ कोई न्यूनाधिक जुड़ा नहीं होता है.

एलेस्टेरिक एंजाइमों के गतिज व्यवहार को दो मॉडलों के साथ वर्णित किया जा सकता है: सममित और अनुक्रमिक.

सममित मॉडल

इस मॉडल में, एक ऑलोस्टेरिक एंजाइम को अनुरूपता के अनुसार प्रस्तुत किया जा सकता है, जो तनाव और आराम हैं.

सबयूनिट एक या दूसरे छोर पर हो सकते हैं, क्योंकि एक संतुलन है जो दोनों राज्यों के बीच में बदलाव करता है जिसमें नकारात्मक मॉड्यूलेटर तना रूपांतर के लिए संपर्क करते हैं, जबकि आराम एक सब्सट्रेट और सक्रियकर्ताओं में शामिल होता है.

अनुक्रमिक मॉडल

इस मॉडल के साथ आपके पास एक अलग प्रतिमान है। यहां भी दो अनुरूपताएं हैं, लेकिन प्रत्येक स्वतंत्र रूप से, अलग से कार्य कर सकता है.

इस बिंदु पर, एंजाइमों के जैव रासायनिक लिंक की समानता में वृद्धि या गिरावट हो सकती है, सहकारिता के स्तरों के साथ जो सक्रियण या अवरोध का हो सकता है।.

संरचनात्मक परिवर्तन क्रमिक क्रम से एक सबयूनिट से दूसरे तक क्रमिक रूप से पारित होते हैं.

सममित और अनुक्रमिक मॉडल दोनों अपने स्वयं के मानकों के अनुसार, अपने दम पर काम करते हैं। हालांकि, दोनों मॉडल एक संयुक्त तरीके से काम कर सकते हैं, इसलिए वे परस्पर अनन्य नहीं हैं.

इन मामलों में मध्यवर्ती राज्य होते हैं जिसमें यह देखा जाता है कि कैसे अनुरूपता, कि तनाव और शिथिलता का कहना है, सहयोग की एक प्रक्रिया में भाग लेते हैं जिसमें एलेस्टेरिक एंजाइमों के जैव रासायनिक इंटरैक्शन का उपयोग किया जाता है.

आद्यशक्ति और सहकारिता: समानार्थक?

यह माना गया है कि सह-अस्तित्ववाद सहयोगवाद के समान है, लेकिन यह मामला नहीं है। दोनों शब्दों का भ्रम, जाहिरा तौर पर, उनके कार्यों से आता है.

हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह समानता समान रूप से शब्द के रूप में इस्तेमाल किए जाने के लिए एलोस्टरिज़्म और सहकारीवाद के लिए पर्याप्त नहीं है। दोनों में सूक्ष्म बारीकियां हैं, जिन पर गलत सामान्यीकरण और श्रेणीकरण में गिरने से पहले ध्यान दिया जाना चाहिए.

यह याद रखना आवश्यक है कि न्यूनाधिक एंजाइम, जब मॉड्यूलेटर से जुड़ते हैं, तो विभिन्न प्रकार के रूप लेते हैं। सकारात्मक मॉड्यूलेटर सक्रिय होते हैं, जबकि नकारात्मक मॉड्यूलेटर रोकते हैं.

दोनों ही मामलों में सक्रिय साइट में एंजाइमी संरचना में पर्याप्त परिवर्तन होता है, जो बदले में उसी सक्रिय साइट का परिवर्तन बन जाता है.

इसका सबसे व्यावहारिक उदाहरण गैर-प्रतिस्पर्धात्मक निषेध में देखा गया है, जिसमें नकारात्मक न्यूनाधिक सब्सट्रेट के अलावा एक एंजाइम को बांधता है.

हालांकि, सब्सट्रेट के संबंध में इस एंजाइम की आत्मीयता allosteric एंजाइमों के उस नकारात्मक न्यूनाधिक द्वारा कम हो सकती है, इसलिए यह सब्सट्रेट की संरचना के लिए अलग है या नहीं, इसकी परवाह किए बिना एक प्रतिस्पर्धी अवरोध बन सकता है।.

इसी तरह, ऐसा भी हो सकता है कि उक्त आत्मीयता में वृद्धि हुई है या कि एक निषेध प्रभाव के बजाय उलटा प्रभाव होता है, यानी एक सक्रियण प्रभाव.

कोऑपरेटिविज्म की घटना एलेस्टेरिक एंजाइमों में से कई में होती है, लेकिन यह केवल इस तरह के रूप में सूचीबद्ध हो जाता है जब एंजाइमों में कई स्थान होते हैं जहां वे सब्सट्रेट को बांधते हैं, इसलिए उन्हें ओलिगोमेरिक एंजाइम कहा जाता है.

इसके अलावा, अभिरुचि एकाग्रता के स्तर के अनुसार उत्पन्न होती है जो प्रभावकार के पास होती है, और उनमें धनात्मक न्यूनाधिक, ऋणात्मक और यहां तक ​​कि सब्सट्रेट भी इस पूरी प्रक्रिया में एक अलग तरीके से कार्य करते हैं।.

इस आशय का उत्पादन करने के लिए, सब्सट्रेट से लिंक करने में सक्षम कई साइटों को प्रस्तुत करना आवश्यक है, और परिणाम वैज्ञानिक अध्ययनों में सिग्माइड वक्र के रूप में दिखाई देता है, जिन्हें पहले ही संदर्भित किया जा चुका है.

और यह वह जगह है जहां उलझाव होता है, क्योंकि यह जुड़ा हुआ है कि अगर एंजाइमी विश्लेषण में एक सिग्माइड वक्र है, तो यह है क्योंकि मनाया जाने वाला एलोस्टरिक एंजाइम आवश्यक रूप से सहकारी होना चाहिए.

इसके अतिरिक्त, इस उलझाव में योगदान करने वाले कारकों में से एक यह है कि सिस्टम में मौजूद सहकारिता की डिग्री ऑलस्टेरिक प्रभावकों द्वारा संचालित होती है।.

इनहिबिटर की उपस्थिति से इसका स्तर बढ़ सकता है, जबकि यह तब घटता है जब एक्टिविस्ट मौजूद होते हैं.

हालांकि, कैनेटीक्स केवल अपनी सिग्मॉइड स्थिति को छोड़ देता है जब यह माइकलियाना बन जाता है जिसमें सांद्रता की ऊंचाई बढ़ जाती है.

इसलिए, यह स्पष्ट है कि सिग्मायॉइड घटता एलोस्टरिक एंजाइमों के विलोम हो सकते हैं। हालांकि इन एंजाइमों में से अधिकांश, जब यह सब्सट्रेट संतृप्त होता है, तो यह संकेत होता है, यह गलत है कि केवल एक एलोस्टेरिक इंटरैक्शन होता है क्योंकि ग्राफ में सिग्माइड कैनेटीक्स की वक्रता देखी जाती है।.

मान लेना उलटा भी पतनशील है; सिग्मॉइड एक से प्रकट नहीं होता है, जो कि एक व्यक्त अभिव्यक्ति से पहले है, जो कि एलोस्टरिज़्म के असमानता से है.

एक अनोखा एलॉस्टिज्म: हीमोग्लोबिन

हीमोग्लोबिन को एस्टरोस्टेरिक सिस्टम के साथ क्या होता है, इसका एक उत्कृष्ट उदाहरण माना जाता है। लाल रक्त कोशिकाओं के इस घटक में सिग्माइड प्रकार के अनुरूप एक सब्सट्रेट तय किया गया है.

यह निर्धारण प्रभावकारों के माध्यम से बाधित किया जा सकता है जिसमें सक्रिय केंद्र पर कोई कार्रवाई नहीं होती है, जो कि हीम समूह के अलावा और कोई नहीं है। दूसरी ओर, माइकल कैनेटीक्स, ऑक्सीजन निर्धारण में भाग लेने वाले सबयूनिट्स में अलगाव में प्रस्तुत किया जाता है.

संदर्भ

1. बु, जेड और कॉलवे, डी.जे. (2011)। "सेल सिगनलिंग में प्रोटीन की गतिकी और लंबी दूरी की परिकल्पना"। प्रोटीन रसायन विज्ञान और संरचनात्मक जीव विज्ञान में अग्रिम, 83: पीपी। 163-221.
2. हुआंग, जेड; झू, एल एट अल (2011)। "एएसडी: एलोस्टरिक प्रोटीन और मॉड्यूलेटर का एक व्यापक डेटाबेस"। न्यूक्लिक एसिड रिसर्च, 39, पीपी। D663-669.
3. कामेरलिन, एस.सी. और वारशेल, ए (2010)। "21 वीं सदी के भोर में: क्या डायनेमिक्स एंजाइम उत्प्रेरक को समझने के लिए लापता लिंक है?"। प्रोटीन: संरचना, कार्य, और जैव सूचना विज्ञान, 78 (6): पीपी। 1339-1375.
4. कोसलैंड, डी.ई .; नेमेथी, जी। और फिल्मर, डी। (1966)। "सबयूनिट्स वाले प्रोटीन में प्रयोगात्मक बाध्यकारी डेटा और सैद्धांतिक मॉडल की तुलना"। जैव रसायन, 5 (1): पीपी। 365-85.
5. मार्टिनेज गुएरा, जुआन जोस (2014)। एलोस्टेरिक एंजाइमों की संरचना और कैनेटीक्स। Aguascalientes, मैक्सिको: Aguascalientes का स्वायत्त विश्वविद्यालय। Libroelectronico.uaa.mx से पुनर्प्राप्त किया गया.
6. मोनोड, जे।, वायमन, जे। और चेंजक्स, जे.पी. (1965)। "ऑलस्टोरिक संक्रमण की प्रकृति पर: एक प्रशंसनीय मॉडल"। जर्नल ऑफ मॉलिक्यूलर बायोलॉजी, 12: पीपी। 88-118.
7. तीजोन रिवेरा, जोस मारिया; गैरिडो पेरटिआरा, अमांडो एट अल (2006)। संरचनात्मक जैव रसायन के बुनियादी ढांचे। मैड्रिड: संपादकीय टेबर.
8. पेरू विश्वविद्यालय केयेटानो हेरेडिया (2017)। नियामक एंजाइम। लीमा, पेरू: यूपीसीएच। Upch.edu.pe से प्राप्त किया गया.