एंजाइमों और अपने तरीके की गतिविधि के नियमन

रहने वाले पदार्थ की एक इकाई है, जो खुला जैविक प्रणालियों का एक सेट के रूप में कार्य के रूप में, सेल लगातार बाहरी वातावरण पदार्थ और ऊर्जा के साथ संवाद स्थापित कर रहा है। एंजाइमों - यह में होमेओस्तासिस बनाने के लिए प्रोटीन प्रकृति की विशेष पदार्थों के एक समूह है। संरचना, समारोह और एंजाइम की गतिविधि के नियमन विशेष शाखा जैव रसायन, एंजाइमिकी कहा जाता है का अध्ययन किया। इस लेख में, ठोस उदाहरण का उपयोग करते हुए, हम विभिन्न तंत्र और उच्च स्तनधारियों और मानव में निहित एंजाइमों की गतिविधि को विनियमित करने के तरीकों पर विचार करेगी।

इष्टतम एंजाइम गतिविधि के लिए आवश्यक शर्तों

जैविक रूप से सक्रिय एजेंटों कि चुनिंदा दोनों आत्मसात प्रतिक्रिया और दरार को प्रभावित कतिपय शर्तों के अधीन कोशिकाओं में अपने उत्प्रेरक गुण दिखा रहे हैं। उदाहरण के लिए, उस में सेल के कौन से भाग जगह लेता है पता लगाने के लिए महत्वपूर्ण है एक रासायनिक प्रक्रिया, जो एंजाइमों शामिल है। कारण compartmentation (साइटों के लिए कोशिका द्रव्य के विभाजन) विरोधी प्रतिक्रियाओं इसके विभिन्न भागों और अंगों में होते हैं।

hyaloplasm में - इस प्रकार, प्रोटीन संश्लेषण राइबोसोम और उनके दरार में किया जाता है। एंजाइमों जो जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित की सेलुलर गतिविधि विनियमन विपरीत, न केवल चयापचय के इष्टतम प्रवाह की दर प्रदान करता है, लेकिन यह भी ऊर्जा बेकार चयापचय मार्ग के गठन से बचाता है।

multienzyme जटिल

एंजाइमों के संरचनात्मक और कार्यात्मक संगठन, एंजाइमी रूपों इकाई कोशिकाओं। रासायनिक प्रतिक्रियाओं है कि यह में जगह ले के अधिकांश interrelated रहे हैं। पहली प्रतिक्रिया की एक बहुस्तरीय रासायनिक प्रक्रिया उत्पाद में आगे के लिए एक अभिकारक है, तो इस मामले में, सेल में एंजाइमों के स्थानिक व्यवस्था विशेष रूप से दृढ़ता से व्यक्त की है।

यह याद रखना होगा कि एंजाइमों प्रकृति सरल या जटिल प्रोटीन द्वारा कर रहे हैं। और मुख्य रूप से पेप्टाइड की तृतीयक या चतुर्धातुक संरचना के अपने स्वयं के स्थानिक विन्यास में बदलाव होने के कारण सेलुलर substrates के लिए अपनी संवेदनशीलता। एंजाइम और परिवर्तन न केवल इस तरह के रासायनिक संरचना hyaloplasm, अभिकारकों और प्रतिक्रिया उत्पादों, तापमान की एकाग्रता के रूप में सेलुलर मानकों में, लेकिन यह भी पड़ोसी कोशिकाओं में परिवर्तन करने के लिए या बाह्य तरल पदार्थ में करने के लिए प्रतिक्रिया।

क्यों सेल डिब्बों में विभाजित

उचित और तार्किक वन्य जीवन डिवाइस बस अद्भुत। यह पूरी तरह से सेल की विशेषता जीवन अभिव्यक्तियों पर लागू होता है। वैज्ञानिक रसायनज्ञ के लिए मल्टीडायरेक्शनल एंजाइमी रासायनिक प्रतिक्रियाओं, उदाहरण के लिए ग्लाइकोलाइसिस और ग्लूकोज का संश्लेषण एक ही ट्यूब में आगे नहीं बढ़ सकते काफी स्पष्ट है कि। कैसे, फिर, विपरीत प्रतिक्रिया hyaloplasm एक एकल कोशिका है, जो उनके आचरण के लिए सब्सट्रेट है में होता है? ऐसा लगता है कि सेलुलर सामग्री - साइटोसोल, - जिसमें विरोधी रासायनिक प्रक्रियाओं किया जाता है स्थानिक अलग कर दिया और अलग रूपों लोकी - डिब्बों। कारण अपनी उच्च स्तनधारियों और मनुष्यों के चयापचय प्रतिक्रियाओं विशेष रूप से ठीक विनियमित हैं, और चयापचय उत्पादों रूप में तब्दील कर रहे हैं, आसानी से सेल साइटों की दीवारों के माध्यम से प्रवेश। इसके बाद, वे अपने मूल संरचना बहाल। साइटोसोल के अलावा, एंजाइमों अंगों में निहित: राइबोसोम माइटोकांड्रिया, नाभिक, लाइसोसोम।

ऊर्जा चयापचय में एंजाइमों की भूमिका

पाइरूवेट की ऑक्सीडेटिव डिकार्बोजाइलेशन पर विचार करें। उत्प्रेरक गतिविधि का विनियमन एंजाइमों की यह अच्छी तरह से एंजाइमिकी अध्ययन किया गया है। कोशिकाओं की dvumembrannyh अंगों - - और ऑक्सीजन में कमी बंटवारे ग्लूकोज और के बीच एक मध्यवर्ती प्रक्रिया इस जैव रासायनिक प्रक्रिया माइटोकॉन्ड्रिया में जगह लेता है क्रेब्स चक्र। पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज जटिल - PDH - तीन एंजाइम होता है। उच्च स्तनधारियों और मनुष्यों को कम में अपनी एसिटाइल-कोए के वैकल्पिक शिक्षा के अवसर अणुओं के मामले में एसिटाइल-कोए और नाथ, यानी की एकाग्रता बढ़ती है साथ हो रहा। सेल ऊर्जा के अधिक भागों की जरूरत है और एसिड चक्र tricarboxylic प्रवर्धन प्रतिक्रियाओं के लिए नई स्वीकर्ता अणुओं की आवश्यकता है, एंजाइमों सक्रिय हो जाते हैं।

ऐलोस्टीयरिक निषेध क्या है

उत्प्रेरक अवरोधकों - एंजाइमों की गतिविधि के नियमन विशेष तत्वों के साथ किया जा सकता है। वे सहसंयोजक विशिष्ट लोकी एंजाइम से जोड़ा जा सकता है, इसकी सक्रिय साइट को दरकिनार। इस उत्प्रेरक संरचना का एक स्थानिक विकृति की ओर जाता है और स्वचालित रूप से अपने एंजाइमी गुण में कमी जरूरत पर जोर देता। दूसरे शब्दों में, वहाँ एंजाइम गतिविधि की ऐलोस्टीयरिक नियम नहीं है। हम यह भी जोड़ते हैं कि उत्प्रेरक कार्रवाई निहित oligomeric एंजाइमों के इस रूप से, यानी उन जिसका अणुओं दो या अधिक बहुलक प्रोटीन सब यूनिटों से मिलकर बनता है। पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज, एक डिहाइड्रोजनेज और degidrolipoil gidrolipoil transatsetilazu: PDH-जटिल पिछले शीर्षक में चर्चा सिर्फ तीन oligomeric एंजाइम होता है।

नियामक एंजाइमों

एंजाइमिकी में अनुसंधान तथ्य यह है कि स्थापित रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दर एकाग्रता और उत्प्रेरक की गतिविधि पर दोनों निर्भर करता है। अक्सर, प्रमुख चयापचय मार्ग एंजाइमों कि विनियमित होते हैं प्रतिक्रिया की दर अपने सभी स्थलों पर।

वे विनियामक कहा जाता है और आम तौर पर परिसर के प्रारंभिक प्रतिक्रिया को प्रभावित है, और एक अपरिवर्तनीय प्रतिक्रिया में धीमी गति से रासायनिक प्रक्रियाओं के सबसे में भाग लेने, या एक चयापचय मार्ग में शाखा बिंदुओं पर अभिकारकों शामिल हो सकते हैं।

कैसे पेप्टाइड बातचीत है

एक तरीका है जिसके द्वारा एंजाइम गतिविधि के नियमन के लिए एक सेल में होता है एक प्रोटीन प्रोटीन अन्योन्य क्रिया है। यह क्या है? नियामक प्रोटीन एंजाइम अणु, जिससे उनके सक्रियण के लिए विलय कर दिया है। उदाहरण के लिए, adenylate साइक्लेज एंजाइम कोशिका झिल्ली की अंदरूनी सतह पर स्थित है और हार्मोन रिसेप्टर और पेप्टाइड यह और एंजाइम के बीच निपटारा के रूप में ऐसी संरचनाओं के साथ बातचीत कर सकते हैं। के बाद से, जिसके परिणामस्वरूप यौगिक हार्मोन रिसेप्टर इसके प्रोटीन मध्यवर्ती स्थानिक पुष्टि परिवर्तन, जैव रसायन में साइक्लेस adenylate के उत्प्रेरक गुण बढ़ाने की इस पद्धति "सक्रियण कारण परिग्रहण नियामक प्रोटीन।" कहा जाता है

Protomers और जैव रसायन में उनकी भूमिका

पदार्थों के इस समूह में, अन्यथा प्रोटीन kinases कहा जाता है, ऋणायन पीओ ₄ ³ gidroksogrupp एमिनो एसिड एक पेप्टाइड मैक्रो मोलेक्यूल से संबंधित के हस्तांतरण में तेजी लाने के। टेट्रामर दो उत्प्रेरक और दो नियामक सब यूनिटों और पेप्टाइड से बना है जब तक protomer के लिए विनियामक क्षेत्र संलग्न एक चार शिविर अणु के रूप में उत्प्रेरक के रूप में कार्य नहीं करता - एंजाइमों protomers की गतिविधि के नियमन प्रोटीन kinase ए यह अणु का एक उदाहरण के रूप में हमारे द्वारा विचार किया जाएगा। यह नियामक प्रोटीन के स्थानिक संरचना है, जो दो उत्प्रेरक सक्रिय प्रोटीन कण, अर्थात पृथक्करण protomers की रिहाई की ओर जाता है के परिवर्तन का कारण बनता है। शिविर अणु के नियामक सब यूनिटों से अलग हैं, तो प्रोटीन kinase निष्क्रिय जटिल फिर, एक टेट्रामर के लिए बहाल एसोसिएशन उत्प्रेरक और विनियामक पेप्टाइड कणों के रूप में होता है। इस प्रकार, जिस तरह से एंजाइम गतिविधि के नियमन के ऊपर चर्चा उनके प्रतिवर्ती प्रकृति प्रदान करते हैं।

एंजाइम गतिविधि का रासायनिक विनियमन

जैव रसायन और एंजाइम गतिविधि, फास्फारिलीकरण, dephosphorylation के नियमन के इन तंत्रों का अध्ययन किया। इस मामले में एंजाइम गतिविधि के नियमन की व्यवस्था निम्नलिखित रूप है: ओह युक्त एंजाइम की एमिनो एसिड अवशेष ^-, fosfoproteinfosfataz के लिए जोखिम की वजह से उनकी रासायनिक संशोधन बदल जाते हैं। इस मामले में, के लिए उत्तरदायी सुधार एंजाइम के सक्रिय साइट, जिसमें किसी कारण से एंजाइमों यह उन्हें सक्रिय कर रहा है और दूसरों के लिए - निरोधात्मक। उत्प्रेरक गुण fosfoproteinfosfataz खुद को बदले में हार्मोन द्वारा नियंत्रित होता है। उदाहरण के लिए, पशु स्टार्च - ग्लाइकोजन - और भोजन के बीच में वसा नीचे जठरांत्र पथ में टूट रहे हैं, या अधिक सटीक, ग्लूकागन के प्रभाव में ग्रहणी में - अग्नाशय एंजाइम।

इस प्रक्रिया को पौष्टिकता जठरांत्र एंजाइमों के फोस्फोराइलेशन से बढ़ जाती है। पाचन जब भोजन ग्रहणी में पेट से प्रवेश करती है की सक्रिय अवधि में, ग्लूकागन संश्लेषण बढ़ जाती है। इंसुलिन - एक अग्नाशय एंजाइम Langerhans के टापू के अल्फा कोशिकाओं द्वारा निर्मित, - रिसेप्टर के साथ सूचना का आदान प्रदान, पाचन एंजाइमों का एक ही तंत्र के फास्फारिलीकरण भी शामिल है।

आंशिक प्रोटियोलिसिस

आप देख सकते हैं, सेल में एंजाइम गतिविधि के नियमन के स्तर को अलग किया। एंजाइमों कि साइटोसोल या अंगों (रक्त प्लाज्मा में या जठरांत्र पथ में) के बाहर हैं, उनके लिए सक्रियण की विधि पेप्टाइड बांडों को-राष्ट्रीय राजमार्ग के हाइड्रोलिसिस की प्रक्रिया है। यह आवश्यक है, क्योंकि इस तरह के एंजाइम एक निष्क्रिय रूप में संश्लेषित कर रहे हैं। अणु एंजाइम पेप्टाइड भाग से चिपके रहते है और शेष के सक्रिय साइट की संरचना के संशोधन के अधीन है। यह तथ्य यह है कि एंजाइम "एक काम कर हालत भी शामिल है" की ओर जाता है, वह है, रासायनिक प्रक्रिया के पाठ्यक्रम को प्रभावित करने में सक्षम है। उदाहरण के लिए, निष्क्रिय एंजाइम अग्नाशय cleaves प्रोटीन ग्रहणी में प्रवेश भोजन नहीं trypsinogen। यह enteropeptidase प्रोटियोलिसिस की कार्रवाई के तहत जगह लेता है। इसके बाद एंजाइम सक्रिय है और अब ट्रिप्सिन कहा जाता है। आंशिक प्रोटियोलिसिस - प्रक्रिया प्रतिवर्ती है। यह इस तरह के एंजाइमों कि नीचे रक्त के थक्के में polypeptides तोड़ने की सक्रियता के रूप में मामलों में होता है।

सेल चयापचय में शुरू होने वाले सामग्री की एकाग्रता की भूमिका

एंजाइम सब्सट्रेट उपलब्धता संपर्क उपशीर्षक में आंशिक रूप से देखी की गतिविधि के नियमन "multienzyme जटिल।" कई चरणों में हो रहे उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं की दर, hyaloplasm कोशिकाओं या अंगों में है शुरू कर सामग्री के अणुओं की संख्या पर बहुत निर्भर है। यह तथ्य यह है कि मार्ग के चयापचय गति सीधे प्रारंभिक सामग्री की एकाग्रता के लिए आनुपातिक है के कारण है। बड़ा अभिकारक साइटोसोल में स्थित अणुओं, उच्च बाद के सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं की गति।

ऐलोस्टीयरिक विनियमन

एंजाइमों जिनके क्रियाकलाप शुरू कर सामग्री, अभिकर्मकों, लेकिन यह भी प्रेरक पदार्थों की एकाग्रता, तथाकथित ऐलोस्टीयरिक विनियमन की विशेषता से न केवल नियंत्रित किया जाता है। इन एंजाइमों के अधिकांश सेल में चयापचय के मध्यवर्ती उत्पादों के साथ प्रस्तुत कर रहे हैं। प्रभावोत्पादक के लिए और कारण एंजाइम गतिविधि के नियमन लागू किया। जैव रसायन प्रदर्शन किया है कि इन यौगिकों, ऐलोस्टीयरिक एंजाइमों नामक कोशिकाओं के चयापचय के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं, के रूप में वे अपने समस्थिति में बदलाव के लिए एक अत्यंत उच्च संवेदनशीलता है। एंजाइम रासायनिक प्रतिक्रिया को रोकता है, तो यानी यह अपनी गति कम कर देता है - यह एक नकारात्मक प्रेरक (अवरोध) कहा जाता है। एक सकारात्मक प्रेरक - विपरीत स्थिति में, जब वहाँ प्रतिक्रिया की दर में वृद्धि हुई है, यह उत्प्रेरक की बात आती है। ज्यादातर मामलों में शुरू होने वाले सामग्री, अर्थात अभिकारकों रासायनिक बातचीत में प्रवेश करने में एक भूमिका activators खेलते हैं। बेशक, बहुस्तरीय प्रतिक्रियाओं द्वारा गठित उत्पादों अवरोधकों के रूप में व्यवहार करते हैं। अभिकारकों और उत्पादों की एकाग्रता के संबंधों पर निर्माण विनियमन के इस प्रकार, परपोषी कहा जाता है।