मानवी शरीरात एंजाइमॅटिक प्रतिक्रिया. एन्झाईम्सची बायोकेमिस्ट्री

ENZYMES, प्रथिने निसर्गाचे सेंद्रिय पदार्थ, जे पेशींमध्ये संश्लेषित केले जातात आणि रासायनिक परिवर्तनांशिवाय त्यांच्यामध्ये होणार्‍या प्रतिक्रियांना अनेक वेळा गती देतात. समान प्रभाव असलेले पदार्थ निर्जीव निसर्गात अस्तित्वात आहेत आणि त्यांना उत्प्रेरक म्हणतात.

एन्झाईम्स (लॅटिन फरमेंटममधून - किण्वन, खमीर) कधीकधी एंजाइम म्हणतात (ग्रीक एन - इनसाइड, झाइम - खमीरमधून). सर्व जिवंत पेशींमध्ये एंजाइमचा खूप मोठा संच असतो, ज्याच्या उत्प्रेरक क्रियाकलापांवर पेशींचे कार्य अवलंबून असते. सेलमध्ये होणाऱ्या विविध प्रतिक्रियांपैकी जवळजवळ प्रत्येकाला विशिष्ट एन्झाइमचा सहभाग आवश्यक असतो. एन्झाईम्सच्या रासायनिक गुणधर्मांचा आणि त्यांच्या उत्प्रेरक प्रतिक्रियांचा अभ्यास हे बायोकेमिस्ट्रीचे एक विशेष, अतिशय महत्त्वाचे क्षेत्र आहे - एन्झाइमोलॉजी.

अनेक एन्झाईम्स पेशीमध्ये मुक्त अवस्थेत असतात, फक्त सायटोप्लाझममध्ये विरघळतात; इतर जटिल अत्यंत संघटित संरचनांशी संबंधित आहेत. एंजाइम देखील आहेत जे सामान्यतः सेलच्या बाहेर असतात; अशाप्रकारे, स्टार्च आणि प्रथिनांचे विघटन उत्प्रेरित करणारे एन्झाईम स्वादुपिंडाद्वारे आतड्यांमध्ये स्रावित केले जातात.गुप्त एंजाइम आणि अनेक सूक्ष्मजीव.

एंजाइमची क्रिया

ऊर्जा रूपांतरणाच्या मूलभूत प्रक्रियेत गुंतलेली एन्झाईम्स, जसे की साखरेचे विघटन, उच्च-ऊर्जा कंपाऊंड एडेनोसिन ट्रायफॉस्फेट (एटीपी) ची निर्मिती आणि हायड्रोलिसिस, प्राणी, वनस्पती, जीवाणू या सर्व प्रकारच्या पेशींमध्ये असतात. तथापि, असे एन्झाईम आहेत जे केवळ विशिष्ट जीवांच्या ऊतींमध्ये तयार होतात.

अशाप्रकारे, सेल्युलोजच्या संश्लेषणात गुंतलेली एंजाइम वनस्पती पेशींमध्ये आढळतात, परंतु प्राण्यांच्या पेशींमध्ये नाहीत. अशा प्रकारे, "सार्वभौमिक" एन्झाईम्स आणि विशिष्ट सेल प्रकारांसाठी विशिष्ट एंजाइम यांच्यात फरक करणे महत्वाचे आहे. साधारणपणे सांगायचे तर, सेल जितका अधिक विशेषीकृत असेल, विशिष्ट सेल्युलर कार्य करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या एन्झाईम्सच्या संचाचे संश्लेषण करण्याची शक्यता तितकी जास्त असते.

एंजाइमचे वैशिष्ट्य म्हणजे त्यांच्याकडे उच्च विशिष्टता आहे, म्हणजे, ते फक्त एक प्रतिक्रिया किंवा एका प्रकारच्या प्रतिक्रियांना गती देऊ शकतात.

1890 मध्ये, ई.जी. फिशरने सुचवले की ही विशिष्टता एन्झाईम रेणूच्या विशेष आकारामुळे आहे, जे सब्सट्रेट रेणूच्या आकाराशी अगदी जुळते.या गृहितकाला "की आणि लॉक" असे म्हणतात, जेथे कीची सब्सट्रेटशी तुलना केली जाते आणि लॉक - एन्झाइमसह. गृहीतक अशी आहे की सब्सट्रेट एंझाइमला जसे की लॉकमध्ये बसते. एंजाइम क्रियेची निवडकता त्याच्या सक्रिय केंद्राच्या संरचनेशी संबंधित आहे.

एंजाइम क्रियाकलाप

सर्व प्रथम, तापमान एन्झाइमच्या क्रियाकलापांवर परिणाम करते. जसजसे तापमान वाढते तसतसे रासायनिक अभिक्रियाचे प्रमाण वाढते. रेणूंचा वेग वाढतो, त्यांची एकमेकांशी टक्कर होण्याची अधिक शक्यता असते. त्यामुळे त्यांच्यात प्रतिक्रिया येण्याची शक्यता वाढते. एंजाइमची सर्वात मोठी क्रिया प्रदान करणारे तापमान इष्टतम आहे.

इष्टतम तापमानाच्या बाहेर, प्रथिने विकृत झाल्यामुळे प्रतिक्रिया दर कमी होतो. जेव्हा तापमान कमी होते तेव्हा रासायनिक अभिक्रियाचा दर देखील कमी होतो. या क्षणी जेव्हा तापमान अतिशीत बिंदूवर पोहोचते तेव्हा एंझाइम निष्क्रिय होते, परंतु ते विकृत होत नाही.

एंजाइम वर्गीकरण

1961 मध्ये, 6 गटांमध्ये एंजाइमचे पद्धतशीर वर्गीकरण प्रस्तावित केले गेले. परंतु एन्झाईम्सची नावे खूप लांब आणि उच्चारणे कठीण झाली, म्हणून आता कार्यरत नावे वापरून एन्झाईम्सची नावे देण्याची प्रथा आहे. कार्यरत नावामध्ये सब्सट्रेटचे नाव असते ज्यावर एंजाइम कार्य करते, त्यानंतर "अझा" समाप्त होतो. उदाहरणार्थ, जर पदार्थ दुग्धशर्करा असेल, म्हणजे दुधाची साखर, तर लैक्टेज हे एन्झाइम आहे जे त्याचे रूपांतर करते. जर सुक्रोज (सामान्य साखर) असेल तर त्याला तोडणारे एन्झाइम म्हणजे सुक्रेझ. त्यानुसार, प्रथिने तोडणाऱ्या एन्झाईम्सना प्रोटीनेस म्हणतात.

विविध रासायनिक प्रक्रिया कोणत्याही जीवाच्या जीवनाचा आधार असतात. एन्झाईम्स त्यांच्यामध्ये मुख्य भूमिका बजावतात. एंजाइम किंवा एन्झाईम हे नैसर्गिक जैव उत्प्रेरक आहेत. मानवी शरीरात, ते अन्न पचन, मध्यवर्ती मज्जासंस्थेचे कार्य आणि नवीन पेशींच्या वाढीस उत्तेजन देण्याच्या प्रक्रियेत सक्रिय भाग घेतात. त्यांच्या स्वभावानुसार, एंजाइम शरीरातील विविध जैवरासायनिक प्रतिक्रियांना गती देण्यासाठी डिझाइन केलेले प्रथिने आहेत. प्रथिने, चरबी, कर्बोदकांमधे आणि खनिजांचे विघटन ही प्रक्रिया आहे ज्यामध्ये एंजाइम हे मुख्य सक्रिय घटक आहेत.

एंजाइमचे बरेच प्रकार आहेत, त्यापैकी प्रत्येक विशिष्ट पदार्थावर कार्य करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे. प्रथिने रेणू अद्वितीय आहेत आणि एकमेकांची जागा घेऊ शकत नाहीत. त्यांच्या क्रियाकलापांना विशिष्ट तापमान श्रेणीची आवश्यकता असते. मानवी एंजाइमसाठी, सामान्य शरीराचे तापमान आदर्श आहे. ऑक्सिजन आणि सूर्यप्रकाश एंजाइम नष्ट करतात.

एंजाइमची सामान्य वैशिष्ट्ये

प्रथिने उत्पत्तीचे सेंद्रिय पदार्थ असल्याने, एंजाइम अजैविक उत्प्रेरकांच्या तत्त्वावर कार्य करतात, ज्या पेशींमध्ये ते संश्लेषित केले जातात त्या पेशींमध्ये प्रतिक्रिया वाढवतात. अशा प्रोटीन रेणूंच्या नावाचा समानार्थी शब्द म्हणजे एन्झाइम्स. पेशींमधील जवळजवळ सर्व प्रतिक्रिया विशिष्ट एंजाइमच्या सहभागाने होतात. ते दोन भागात विभागलेले आहेत. पहिला थेट प्रथिन भाग आहे, जो तृतीयक संरचनेच्या प्रथिनाद्वारे दर्शविला जातो आणि त्याला अपोएन्झाइम म्हणतात, दुसरा एन्झाइमचा सक्रिय केंद्र आहे, ज्याला कोएन्झाइम म्हणतात. नंतरचे सेंद्रिय / अजैविक पदार्थ असू शकतात आणि तोच सेलमधील जैवरासायनिक प्रतिक्रियांचा मुख्य "प्रवेगक" म्हणून कार्य करतो. दोन्ही भाग होलोएन्झाइम नावाचा एकच प्रोटीन रेणू तयार करतात.

प्रत्येक सजीवांच्या शरीरात निर्मार्ण होणारे द्रव्य विशिष्ट पदार्थावर कार्य करण्यासाठी डिझाइन केलेले असते, ज्याला सब्सट्रेट म्हणतात. घडलेल्या प्रतिक्रियेच्या परिणामास उत्पादन म्हणतात. एन्झाईम्सची नावे बर्‍याचदा शेवटच्या "-आझा" च्या जोडणीसह सब्सट्रेटच्या नावाच्या आधारावर तयार केली जातात. उदाहरणार्थ, succinic acid (succinate) तोडण्यासाठी तयार केलेल्या एन्झाइमला succinate dehydrogenase म्हणतात. याव्यतिरिक्त, प्रोटीन रेणूचे नाव प्रतिक्रियेच्या प्रकाराद्वारे निर्धारित केले जाते, ज्याची अंमलबजावणी ते प्रदान करते. अशाप्रकारे, डिहायड्रोजेनेस पुनर्जन्म आणि ऑक्सिडेशन प्रक्रियेसाठी जबाबदार असतात आणि हायड्रोलेसेस रासायनिक बंधांच्या विघटनासाठी जबाबदार असतात.

विविध प्रकारच्या एंजाइमची क्रिया विशिष्ट सब्सट्रेट्सकडे निर्देशित केली जाते. म्हणजेच, विशिष्ट जैवरासायनिक अभिक्रियांमध्ये प्रथिने रेणूंचा सहभाग वैयक्तिक असतो. प्रत्येक एंजाइम त्याच्या सब्सट्रेटशी संबंधित आहे आणि केवळ त्याच्याशी कार्य करू शकतो. या कनेक्शनच्या निरंतरतेसाठी अपोएन्झाइम जबाबदार आहे.

एंजाइम सेलच्या सायटोप्लाझममध्ये मुक्त स्थितीत राहू शकतात किंवा अधिक जटिल संरचनांशी संवाद साधू शकतात. त्यांचे काही प्रकार आहेत जे सेलच्या बाहेर कार्य करतात. यामध्ये, उदाहरणार्थ, प्रथिने आणि स्टार्चचे विघटन करणारे एंजाइम समाविष्ट आहेत. याव्यतिरिक्त, विविध सूक्ष्मजीवांद्वारे एंजाइम तयार केले जाऊ शकतात.

एन्झाइम्स आणि त्यांच्या सहभागासह होणार्‍या प्रक्रियांचा अभ्यास करण्यासाठी, बायोकेमिकल सायन्सचे एक वेगळे क्षेत्र अभिप्रेत आहे - एन्झाइमोलॉजी. मानवी शरीरात होणार्‍या पाचन प्रक्रिया आणि किण्वन प्रतिक्रियांचा अभ्यास केल्यामुळे उत्प्रेरकांच्या तत्त्वावर कार्य करणार्‍या विशेष प्रोटीन रेणूंबद्दल प्रथमच माहिती दिसून आली. आधुनिक एंजाइमोलॉजीच्या विकासात महत्त्वपूर्ण योगदान एल. पाश्चर यांना दिले जाते, ज्यांचा असा विश्वास होता की शरीरातील सर्व जैवरासायनिक प्रतिक्रिया केवळ जिवंत पेशींच्या सहभागाने होतात. अशा प्रतिक्रियांचे निर्जीव "सहभागी" प्रथम 20 व्या शतकाच्या सुरूवातीस ई. बुकनर यांनी घोषित केले होते. त्या वेळी, संशोधक हे निर्धारित करण्यात सक्षम होते की सेल-मुक्त यीस्ट अर्क सुक्रोज आंबवण्याच्या प्रक्रियेत उत्प्रेरक म्हणून कार्य करते, त्यानंतर इथाइल अल्कोहोल आणि कार्बन डायऑक्साइड सोडते. शरीरातील विविध जैवरासायनिक प्रक्रियांच्या तथाकथित उत्प्रेरकांच्या तपशीलवार अभ्यासासाठी हा शोध निर्णायक प्रेरणा होता.

आधीच 1926 मध्ये, पहिले एंजाइम, यूरेस, वेगळे केले गेले. या शोधाचे लेखक जे. समनर होते, कॉर्नेल विद्यापीठाचे कर्मचारी. त्यानंतर, एका दशकात, शास्त्रज्ञांनी इतर अनेक एन्झाईम्स वेगळे केले आणि सर्व सेंद्रिय उत्प्रेरकांचे प्रथिन स्वरूप शेवटी सिद्ध झाले. आजपर्यंत, जगाला 700 पेक्षा जास्त भिन्न एंजाइम माहित आहेत. परंतु त्याच वेळी, आधुनिक एंजाइमोलॉजी विशिष्ट प्रकारच्या प्रथिने रेणूंच्या गुणधर्मांचा सक्रियपणे अभ्यास करणे, वेगळे करणे आणि अभ्यास करणे सुरू ठेवते.

एंजाइम: प्रथिने निसर्ग

तसेच, एंजाइम सामान्यतः साध्या आणि जटिल मध्ये विभागले जातात. पूर्वीचे संयुगे अमीनो ऍसिडचे बनलेले असतात, जसे की ट्रिप्सिन, पेप्सिन किंवा लाइसोझाइम. कॉम्प्लेक्स एन्झाईम्स, वर नमूद केल्याप्रमाणे, अमीनो ऍसिड (अपोएन्झाइम) असलेले प्रथिने भाग आणि एक नॉन-प्रोटीन भाग, ज्याला कोफॅक्टर म्हणतात. केवळ जटिल एंजाइम बायोरिअॅक्शनमध्ये भाग घेऊ शकतात. याव्यतिरिक्त, प्रथिनांप्रमाणे, एन्झाईम्स मोनो- आणि पॉलिमर असतात, म्हणजेच ते एक किंवा अधिक उपयुनिट असतात.

प्रथिने संरचना म्हणून एन्झाइमचे सामान्य गुणधर्म आहेत:

कृतीची कार्यक्षमता, शरीरातील रासायनिक अभिक्रियांचे महत्त्वपूर्ण प्रवेग सूचित करते;
सब्सट्रेटची निवडकता आणि केलेल्या प्रतिक्रियेचा प्रकार;
तापमान, ऍसिड-बेस बॅलन्स आणि वातावरणातील इतर गैर-विशिष्ट भौतिक-रासायनिक घटकांबद्दल संवेदनशीलता ज्यामध्ये एंजाइम कार्यरत असतात;
रासायनिक अभिकर्मकांच्या क्रियेची संवेदनशीलता इ.

मानवी शरीरात एन्झाईम्सची मुख्य भूमिका म्हणजे काही पदार्थांचे इतरांमध्ये रूपांतर करणे, म्हणजेच सब्सट्रेट्स उत्पादनांमध्ये. ते 4 हजारांहून अधिक जैवरासायनिक महत्त्वपूर्ण अभिक्रियांमध्ये उत्प्रेरक म्हणून काम करतात. एन्झाईम्सचे कार्य चयापचय प्रक्रिया निर्देशित करणे आणि त्यांचे नियमन करणे आहे. अजैविक उत्प्रेरक म्हणून, एन्झाईम्स फॉरवर्ड आणि रिव्हर्स बायोरिएक्शनला मोठ्या प्रमाणात गती देऊ शकतात. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की त्यांच्या कृती दरम्यान रासायनिक समतोल विचलित होत नाही. घडणार्‍या प्रतिक्रिया पेशींमध्ये प्रवेश करणार्‍या पोषक घटकांचे विघटन आणि ऑक्सिडेशन सुनिश्चित करतात. प्रत्येक प्रोटीन रेणू प्रति मिनिट मोठ्या संख्येने क्रिया करू शकतो. त्याच वेळी, एंजाइमचे प्रथिने, विविध पदार्थांसह प्रतिक्रिया देत, अपरिवर्तित राहतात. पोषक तत्वांच्या ऑक्सिडेशन दरम्यान निर्माण होणारी उर्जा सेलद्वारे सेंद्रिय संयुगेच्या संश्लेषणासाठी आवश्यक असलेल्या पदार्थांच्या विघटन उत्पादनांप्रमाणेच वापरली जाते.

आज, वैद्यकीय हेतूंसाठी केवळ एंजाइमची तयारीच नाही तर विस्तृत अनुप्रयोग आढळला आहे. आधुनिक फार्माकोलॉजीमध्ये अन्न आणि वस्त्र उद्योगांमध्ये देखील एन्झाईम वापरले जातात.

एंजाइम वर्गीकरण

1961 मध्ये मॉस्को येथे झालेल्या व्ही इंटरनॅशनल बायोकेमिकल युनियनच्या बैठकीत एन्झाइमचे आधुनिक वर्गीकरण स्वीकारण्यात आले. एंझाइम उत्प्रेरक म्हणून कार्य करते त्या प्रतिक्रियेच्या प्रकारावर अवलंबून हे वर्गीकरण वर्गांमध्ये त्यांची विभागणी सूचित करते. याव्यतिरिक्त, एंजाइमचा प्रत्येक वर्ग उपवर्गांमध्ये विभागलेला आहे. त्यांना नियुक्त करण्यासाठी, बिंदूंनी विभक्त केलेल्या चार संख्यांचा कोड वापरला जातो:

पहिली संख्या प्रतिक्रिया यंत्रणा दर्शवते ज्यामध्ये एंजाइम उत्प्रेरक म्हणून कार्य करते;
दुसरा क्रमांक एंजाइमचा उपवर्ग दर्शवितो;
तिसरा क्रमांक वर्णित एन्झाइमचा उपवर्ग आहे;
आणि चौथा हा उपवर्गातील एन्झाइमचा अनुक्रमांक आहे ज्याचा तो आहे.

एकूण, एंजाइमच्या आधुनिक वर्गीकरणात सहा वर्ग एन्झाइम वेगळे केले जातात, म्हणजे:

Oxidoreductases हे एंजाइम आहेत जे पेशींमध्ये होणाऱ्या विविध रेडॉक्स प्रतिक्रियांमध्ये उत्प्रेरक म्हणून काम करतात. या वर्गात 22 उपवर्ग समाविष्ट आहेत.
ट्रान्सफरेस हे 9 उपवर्गांसह एन्झाईम्सचे वर्ग आहेत. यात विविध सब्सट्रेट्समधील वाहतूक प्रतिक्रिया प्रदान करणारे एन्झाईम्स, पदार्थांच्या परस्पर रूपांतरणाच्या प्रतिक्रियांमध्ये भाग घेणारे एंजाइम तसेच विविध सेंद्रिय संयुगांचे तटस्थीकरण यांचा समावेश होतो.
हायड्रोलेसेस हे एन्झाईम आहेत जे सब्सट्रेटमध्ये पाण्याचे रेणू जोडून त्याचे इंट्रामोलेक्युलर बंध तोडतात. या वर्गात 13 उपवर्ग आहेत.
लायसेस हा एक वर्ग आहे ज्यामध्ये फक्त जटिल एंजाइम असतात. त्याचे सात उपवर्ग आहेत. या वर्गातील एन्झाइम्स C-O, C-C, C-N आणि इतर प्रकारचे सेंद्रिय बंध तोडण्याच्या प्रतिक्रियांमध्ये उत्प्रेरक म्हणून काम करतात. तसेच, लायसे वर्गातील एन्झाईम्स नॉन-हायड्रोलाइटिक पद्धतीने उलट करता येण्याजोग्या बायोकेमिकल क्लीव्हेज प्रतिक्रियांमध्ये गुंतलेली असतात.
आयसोमेरेसेस हे एंजाइम आहेत जे एका रेणूमध्ये होणाऱ्या आयसोमेरिक परिवर्तनांच्या रासायनिक प्रक्रियेत उत्प्रेरक म्हणून काम करतात. मागील वर्गाप्रमाणे, त्यात फक्त जटिल एंजाइम समाविष्ट आहेत.
लिगॅसेस, अन्यथा सिंथेटेसेस म्हणून ओळखले जाते, हा एक वर्ग आहे ज्यामध्ये सहा उपवर्ग समाविष्ट आहेत आणि एटीपीच्या प्रभावाखाली दोन रेणू जोडण्याच्या प्रक्रियेला उत्प्रेरित करणारे एंजाइमचे प्रतिनिधित्व करतात.

एंजाइमची रचना विशिष्ट कार्यांच्या कामगिरीसाठी जबाबदार असलेल्या स्वतंत्र क्षेत्रांना एकत्र करते. तर, एंजाइमच्या रचनेत, एक नियम म्हणून, सक्रिय आणि अॅलोस्टेरिक केंद्र वेगळे केले जातात. नंतरचे, तसे, सर्व प्रोटीन रेणूंमध्ये आढळत नाही. सक्रिय साइट सब्सट्रेट आणि उत्प्रेरकांच्या संपर्कासाठी जबाबदार असलेल्या अमीनो ऍसिड अवशेषांचे संयोजन आहे. सक्रिय केंद्र, यामधून, दोन भागांमध्ये विभागलेले आहे: अँकर आणि उत्प्रेरक. अनेक मोनोमर्स असलेल्या एन्झाइम्समध्ये एकापेक्षा जास्त सक्रिय साइट असू शकतात.

अॅलोस्टेरिक केंद्र एंजाइमच्या क्रियाकलापांसाठी जबाबदार आहे. एंजाइमच्या या भागाला त्याचे नाव मिळाले कारण त्याच्या स्थानिक कॉन्फिगरेशनचा सब्सट्रेट रेणूशी काहीही संबंध नाही. एंझाइमच्या सहभागाने होणार्‍या प्रतिक्रियेच्या दरात होणारा बदल विविध रेणूंच्या अ‍ॅलोस्टेरिक केंद्राशी जोडण्याद्वारे निश्चित केला जातो. त्यांच्या संरचनेत अॅलोस्टेरिक केंद्रे असलेले एन्झाईम पॉलिमरिक प्रथिने आहेत.

एंजाइमच्या कृतीची यंत्रणा

एंजाइमची क्रिया अनेक टप्प्यात विभागली जाऊ शकते, विशेषतः:

पहिल्या टप्प्यात एंजाइमला सब्सट्रेट जोडणे समाविष्ट आहे, परिणामी एंजाइम-सबस्ट्रेट कॉम्प्लेक्स तयार होते;
दुसऱ्या टप्प्यात परिणामी कॉम्प्लेक्स एकाच वेळी एक किंवा अनेक संक्रमणकालीन कॉम्प्लेक्समध्ये रूपांतरित करणे समाविष्ट आहे;
तिसरा टप्पा म्हणजे एंजाइम-उत्पादन कॉम्प्लेक्सची निर्मिती;
आणि, शेवटी, चौथ्या टप्प्यात प्रतिक्रिया आणि एन्झाइमचे अंतिम उत्पादन वेगळे करणे समाविष्ट आहे, जे अपरिवर्तित राहते.

याव्यतिरिक्त, एंजाइमची क्रिया उत्प्रेरकांच्या विविध यंत्रणेच्या सहभागासह होऊ शकते. अशा प्रकारे, ऍसिड-बेस आणि सहसंयोजक उत्प्रेरक वेगळे केले जातात. पहिल्या प्रकरणात, त्यांच्या सक्रिय केंद्रामध्ये विशिष्ट अमीनो ऍसिडचे अवशेष असलेले एंजाइम प्रतिक्रियामध्ये भाग घेतात. एंजाइमचे असे गट शरीरातील असंख्य प्रतिक्रियांसाठी उत्कृष्ट उत्प्रेरक आहेत. सहसंयोजक उत्प्रेरकामध्ये एंजाइमची क्रिया समाविष्ट असते जी सब्सट्रेट्सच्या संपर्कात अस्थिर कॉम्प्लेक्स तयार करतात. अशा प्रतिक्रियांचे परिणाम म्हणजे इंट्रामोलेक्युलर पुनर्रचनाद्वारे उत्पादनांची निर्मिती.

एंझाइमॅटिक प्रतिक्रियांचे तीन मुख्य प्रकार देखील आहेत:

"पिंग-पाँग" ही एक प्रतिक्रिया आहे ज्यामध्ये एंजाइम एका सब्सट्रेटशी एकत्रित होते, त्यातून काही पदार्थ घेतात आणि नंतर दुसर्या सब्सट्रेटशी संवाद साधतात आणि परिणामी रासायनिक गट देतात.
अनुक्रमिक प्रतिक्रियांचा अर्थ एंजाइमला प्रथम एक आणि नंतर दुसरा सब्सट्रेट सलग जोडणे सूचित करते, परिणामी तथाकथित "ट्रिपल कॉम्प्लेक्स" तयार होते, ज्यामध्ये उत्प्रेरक होतो.
यादृच्छिक परस्परसंवाद अशा प्रतिक्रिया असतात ज्यामध्ये सब्सट्रेट्स यादृच्छिकपणे एंजाइमशी संवाद साधतात आणि उत्प्रेरक झाल्यानंतर, ते त्याच क्रमाने विभागले जातात.

एंजाइमची क्रिया अस्थिर असते आणि मुख्यत्वे विविध पर्यावरणीय घटकांवर अवलंबून असते ज्यामध्ये त्यांना कार्य करावे लागते. म्हणून एन्झाईम्सच्या क्रियाकलापांचे मुख्य संकेतक हे सेलवरील अंतर्गत आणि बाह्य प्रभावाचे घटक आहेत. एन्झाईम्सची क्रिया कॅटल्समध्ये बदलली जाते, जे एन्झाईमचे प्रमाण दर्शविते जे प्रति सेकंद 1 mol ज्या सब्सट्रेटशी ते संवाद साधते. मापनाचे आंतरराष्ट्रीय एकक E आहे, जे 1 मिनिटात 1 µmol सब्सट्रेटमध्ये रूपांतरित करण्यास सक्षम एन्झाइमचे प्रमाण दर्शविते.

एन्झाइम प्रतिबंध: प्रक्रिया

आधुनिक वैद्यकशास्त्र आणि विशेषतः एन्झाइमोलॉजीमधील मुख्य दिशांपैकी एक म्हणजे एन्झाईम्सच्या सहभागासह होणार्‍या चयापचय प्रतिक्रियांचे दर नियंत्रित करण्यासाठी पद्धती विकसित करणे. प्रतिबंधास सामान्यतः विविध संयुगे वापरून एन्झाइम क्रियाकलाप कमी म्हणून संबोधले जाते. त्यानुसार, प्रथिने रेणूंच्या क्रियाकलापांमध्ये विशिष्ट घट प्रदान करणार्या पदार्थास अवरोधक म्हणतात. प्रतिबंधाचे विविध प्रकार आहेत. तर, इनहिबिटरसह एन्झाइमच्या बंधनकारक शक्तीवर अवलंबून, त्यांच्या परस्परसंवादाची प्रक्रिया उलट करता येण्यासारखी आणि त्यानुसार, अपरिवर्तनीय असू शकते. आणि एन्झाईमच्या सक्रिय साइटवर इनहिबिटर कसे कार्य करते यावर अवलंबून, प्रतिबंधाची प्रक्रिया स्पर्धात्मक किंवा गैर-स्पर्धात्मक असू शकते.

शरीरात एंजाइम सक्रिय करणे

प्रतिबंधाच्या विपरीत, एंजाइमचे सक्रियकरण चालू प्रतिक्रियांमध्ये त्यांच्या कृतीत वाढ सूचित करते. जे पदार्थ आपल्याला इच्छित परिणाम प्राप्त करण्यास अनुमती देतात त्यांना सक्रियक म्हणतात. असे पदार्थ निसर्गात सेंद्रिय किंवा अजैविक असू शकतात. उदाहरणार्थ, पित्त आम्ल, ग्लुटाथिओन, एन्टरोकिनेज, व्हिटॅमिन सी, विविध ऊतक एन्झाईम्स इ. सेंद्रिय सक्रियक म्हणून काम करू शकतात. पेप्सिनोजेन आणि विविध धातूचे आयन, बहुतेक वेळा द्विसंधी, अजैविक सक्रियक म्हणून वापरले जाऊ शकतात.

विविध एन्झाईम्स, त्यांच्या सहभागाने होणार्‍या प्रतिक्रिया, तसेच त्यांचे परिणाम, विविध क्षेत्रात त्यांचा व्यापक उपयोग आढळून आला आहे. बर्याच वर्षांपासून, अन्न, चामडे, कापड, फार्मास्युटिकल आणि इतर अनेक उद्योगांमध्ये एंजाइमची क्रिया सक्रियपणे वापरली जात आहे. उदाहरणार्थ, नैसर्गिक एंझाइमच्या मदतीने, संशोधक अल्कोहोलयुक्त पेये तयार करण्यासाठी अल्कोहोलिक किण्वनाची कार्यक्षमता वाढवण्याचा, अन्न उत्पादनांचा दर्जा सुधारण्यासाठी, नवीन वजन कमी करण्याच्या पद्धती विकसित करण्याचा प्रयत्न करीत आहेत. परंतु हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की वापर रासायनिक उत्प्रेरकांच्या वापराच्या तुलनेत विविध उद्योगांमध्ये एंजाइमचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या कमी होते. तथापि, सराव मध्ये असे कार्य अंमलात आणण्यात मुख्य अडचण म्हणजे एंजाइमची थर्मल अस्थिरता आणि विविध घटकांबद्दल त्यांची वाढलेली संवेदनशीलता. तयार केलेल्या प्रतिक्रियांच्या तयार उत्पादनांपासून वेगळे करण्याच्या अडचणीमुळे उत्पादनामध्ये एन्झाइम्सचा पुनर्वापर करणे देखील अशक्य आहे.

याव्यतिरिक्त, एन्झाईम्सच्या कृतीमुळे औषध, कृषी आणि रासायनिक उद्योगांमध्ये त्याचा सक्रिय वापर आढळला आहे. एंजाइमची क्रिया कशी आणि कुठे वापरली जाऊ शकते याचा अधिक तपशीलवार विचार करूया:

खादय क्षेत्र. प्रत्येकाला माहित आहे की बेकिंग करताना चांगले पीठ वाढले पाहिजे आणि फुगले पाहिजे. परंतु हे कसे घडते हे सर्वांनाच समजत नाही. पिठात, ज्यापासून पीठ बनवले जाते, तेथे अनेक भिन्न एंजाइम असतात. तर, पिठाच्या रचनेतील अमायलेस स्टार्चच्या विघटन प्रक्रियेत सामील आहे, ज्यामध्ये कार्बन डायऑक्साइड सक्रियपणे सोडला जातो, ज्यामुळे पिठाच्या तथाकथित "सूज" मध्ये योगदान होते. पिठाचा चिकटपणा आणि त्यात CO2 टिकवून ठेवण्याची क्षमता प्रोटीज नावाच्या एंझाइमच्या क्रियेद्वारे प्रदान केली जाते, जे पिठात देखील आढळते. हे असे दिसते की बाहेर वळते. बेकिंगसाठी पीठ बनवण्यासारख्या साध्या गोष्टींमध्ये जटिल रासायनिक प्रक्रियांचा समावेश होतो. तसेच, काही एन्झाईम्स, त्यांच्या सहभागाने होणाऱ्या प्रतिक्रियांना अल्कोहोल उत्पादनाच्या क्षेत्रात विशेष मागणी प्राप्त झाली आहे. अल्कोहोल किण्वन प्रक्रियेची गुणवत्ता सुनिश्चित करण्यासाठी यीस्टमध्ये विविध एंजाइम वापरले जातात. याव्यतिरिक्त, काही एन्झाईम्स (जसे की पॅपेन किंवा पेप्सिन) अल्कोहोलयुक्त पेयांमध्ये गाळ विरघळण्यास मदत करतात. आंबलेल्या दुग्धजन्य पदार्थांच्या उत्पादनात आणि चीजच्या निर्मितीमध्ये देखील एन्झाइम सक्रियपणे वापरले जातात.

चर्मोद्योगात, प्रथिनांचे कार्यक्षमतेने विघटन करण्यासाठी एन्झाईम्सचा वापर केला जातो, जे विविध अन्नपदार्थ, रक्त इत्यादींमधून सततचे डाग काढून टाकताना सर्वात महत्वाचे असते.

सेल्युलेसचा वापर लाँड्री डिटर्जंटच्या उत्पादनात केला जाऊ शकतो. परंतु अशा पावडरचा वापर करताना, सांगितलेला परिणाम प्राप्त करण्यासाठी, वॉशिंगची परवानगी असलेल्या तापमानाची व्यवस्था पाळणे आवश्यक आहे.

याव्यतिरिक्त, फीड ऍडिटीव्हच्या उत्पादनात, एन्झाईम्सचा वापर त्यांचे पोषण मूल्य वाढविण्यासाठी, प्रथिने हायड्रोलायझ आणि नॉन-स्टार्च पॉलिसेकेराइड्ससाठी केला जातो. कापड उद्योगात, एन्झाईम्स कापडाच्या पृष्ठभागाच्या गुणधर्मांमध्ये बदल करणे शक्य करतात आणि लगदा आणि कागद उद्योगात, कागदाच्या पुनर्वापर दरम्यान शाई आणि टोनर काढून टाकणे शक्य करतात.

आधुनिक माणसाच्या जीवनात एंजाइमची मोठी भूमिका निर्विवाद आहे. आजपासूनच, त्यांचे गुणधर्म विविध क्षेत्रांद्वारे सक्रियपणे वापरले जातात, परंतु एंजाइमच्या अद्वितीय गुणधर्म आणि कार्यांचे नवीन अनुप्रयोग देखील सतत शोधले जात आहेत.

मानवी एंजाइम आणि आनुवंशिक रोग

एन्झाइमोपॅथीच्या पार्श्वभूमीच्या विरूद्ध अनेक रोग विकसित होतात - एंजाइमच्या कार्यांचे उल्लंघन. प्राथमिक आणि दुय्यम एंजाइमोपॅथी वाटप करा. प्राथमिक विकार आनुवंशिक, दुय्यम - अधिग्रहित आहेत. आनुवंशिक एंजाइमोपॅथी सामान्यतः चयापचय रोग म्हणून वर्गीकृत आहेत. अनुवांशिक दोषांचा वारसा किंवा एन्झाइमची क्रिया कमी होणे प्रामुख्याने ऑटोसोमल रिसेसिव्ह पद्धतीने होते. उदाहरणार्थ, फेनिलकेटोनुरिया सारखा रोग हा फेनिलॅलानिन-4-मोनोऑक्सिजनेस सारख्या एन्झाइममधील दोषाचा परिणाम आहे. हे सजीवांच्या शरीरात निर्मार्ण होणारे द्रव्य सामान्यतः फेनिलॅलानिनचे टायरोसिनमध्ये रूपांतर करण्यासाठी जबाबदार असते. एंजाइमच्या कार्यांचे उल्लंघन केल्यामुळे, शरीरासाठी विषारी असलेल्या फेनिलॅलानिनच्या असामान्य चयापचयांचे संचय होते.

एन्झाइमोपॅथी देखील संदर्भित आहेत, ज्याचा विकास प्युरिन बेसच्या चयापचय प्रक्रियेच्या उल्लंघनामुळे होतो आणि परिणामी, रक्तातील यूरिक ऍसिडच्या पातळीत स्थिर वाढ होते. गॅलेक्टोसेमिया हा एन्झाईम्सच्या अनुवांशिक बिघडलेल्या कार्यामुळे होणारा आणखी एक रोग आहे. हे पॅथॉलॉजी कार्बोहायड्रेट चयापचयच्या उल्लंघनामुळे विकसित होते, ज्यामध्ये शरीर गॅलेक्टोजला ग्लुकोजमध्ये बदलू शकत नाही. अशा उल्लंघनाचा परिणाम म्हणजे पेशींमध्ये गॅलेक्टोज आणि त्याची चयापचय उत्पादने जमा होणे, ज्यामुळे यकृत, मध्यवर्ती मज्जासंस्था आणि शरीराच्या इतर महत्त्वपूर्ण प्रणालींना नुकसान होते. गॅलेक्टोसेमियाची मुख्य अभिव्यक्ती म्हणजे अतिसार, मुलाच्या जन्मानंतर लगेच दिसणारी उलट्या, अडथळा आणणारी कावीळ, मोतीबिंदू आणि शारीरिक आणि बौद्धिक विकासास विलंब.

विविध ग्लायकोजेनोसेस आणि लिपिडोसेस देखील आनुवंशिक एन्झाइमोपॅथीशी संबंधित आहेत, अन्यथा त्यांना एन्झाइमोपॅथॉलॉजीज म्हणून संबोधले जाते. अशा विकारांचा विकास मानवी शरीरात कमी एंजाइमॅटिक क्रियाकलाप किंवा त्याच्या पूर्ण अनुपस्थितीमुळे होतो. आनुवंशिक चयापचय दोष, एक नियम म्हणून, तीव्रतेच्या वेगवेगळ्या प्रमाणात रोगांच्या विकासासह असतात. त्याच वेळी, काही एंजाइमोपॅथी लक्षणे नसलेल्या असू शकतात आणि जेव्हा योग्य निदान प्रक्रिया केल्या जातात तेव्हाच ते निर्धारित केले जातात. परंतु सर्वसाधारणपणे, आनुवंशिक चयापचय विकारांची पहिली लक्षणे बालपणातच दिसून येतात. हे मोठ्या मुलांमध्ये कमी वेळा घडते आणि प्रौढांमध्येही जास्त.

आनुवंशिक एंजाइमोपॅथीच्या निदानामध्ये, संशोधनाच्या वंशावळी पद्धतीद्वारे महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावली जाते. त्याच वेळी, तज्ञ प्रयोगशाळेत एन्झाईम्सच्या प्रतिक्रिया तपासतात. आनुवंशिक fermentopathy मुळे हार्मोन्सच्या निर्मितीमध्ये विकार होऊ शकतात, जे शरीराच्या पूर्ण कार्यासाठी विशेष महत्त्व देतात. उदाहरणार्थ, एड्रेनल कॉर्टेक्स कार्बोहायड्रेट चयापचय नियमनासाठी जबाबदार ग्लुकोकोर्टिकोइड्स, पाणी-मीठ चयापचय मध्ये गुंतलेली मिनरलकोर्टिकोइड्स, तसेच एंड्रोजेनिक हार्मोन्स तयार करते जे किशोरवयीन मुलांमध्ये दुय्यम लैंगिक वैशिष्ट्यांच्या विकासावर थेट परिणाम करतात. अशा प्रकारे, या संप्रेरकांच्या निर्मितीचे उल्लंघन केल्याने विविध अवयव प्रणालींमधून असंख्य पॅथॉलॉजीज विकसित होऊ शकतात.

मानवी शरीरात अन्न प्रक्रियेची प्रक्रिया विविध पाचक एन्झाईम्सच्या सहभागाने होते. अन्न पचन प्रक्रियेत, सर्व पदार्थ लहान रेणूंमध्ये विभागले जातात, कारण केवळ कमी आण्विक वजन संयुगे आतड्यांसंबंधी भिंतीमध्ये प्रवेश करू शकतात आणि रक्तप्रवाहात शोषून घेतात. या प्रक्रियेत विशेष भूमिका एन्झाईम्सना दिली जाते जी प्रथिने अमीनो ऍसिडमध्ये, ग्लिसरॉल आणि फॅटी ऍसिडमध्ये आणि स्टार्चमध्ये शुगरमध्ये मोडतात. प्रथिनांचे विघटन एंजाइम पेप्सिनच्या कृतीद्वारे सुनिश्चित केले जाते, जे पाचन तंत्राच्या मुख्य अवयवामध्ये समाविष्ट आहे - पोट. पाचक एन्झाईम्सचा काही भाग स्वादुपिंडाद्वारे आतड्यांमध्ये तयार होतो. विशेषतः, यामध्ये हे समाविष्ट आहे:

ट्रिप्सिन आणि chymotrypsin, ज्याचा मुख्य उद्देश प्रथिनांचे हायड्रोलिसिस आहे;
amylase - चरबी नष्ट करणारे एंजाइम;
लिपेज - पाचक एंजाइम जे स्टार्च तोडतात.

ट्रिप्सिन, पेप्सिन, किमोट्रिप्सिन यांसारखी पाचक एंझाइम प्रोएन्झाइम्सच्या स्वरूपात तयार होतात आणि पोटात आणि आतड्यांमध्ये प्रवेश केल्यानंतरच ते सक्रिय होतात. हे वैशिष्ट्य पोट आणि स्वादुपिंडाच्या ऊतींचे त्यांच्या आक्रमक प्रभावापासून संरक्षण करते. याव्यतिरिक्त, या अवयवांचे आतील कवच देखील श्लेष्माच्या थराने झाकलेले असते, जे त्यांची अधिक सुरक्षितता सुनिश्चित करते.

काही पाचक एंजाइम लहान आतड्यात देखील तयार होतात. वनस्पतीजन्य पदार्थांसह शरीरात प्रवेश करणार्‍या सेल्युलोजच्या प्रक्रियेसाठी, सेल्युलेजच्या व्यंजन नावाचे एंजाइम जबाबदार आहे. दुसऱ्या शब्दांत, गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टचा अक्षरशः प्रत्येक भाग लाळ ग्रंथीपासून कोलनपर्यंत पाचक एंझाइम तयार करतो. प्रत्येक प्रकारचे एंजाइम त्याचे कार्य करते, एकत्रितपणे अन्नाचे उच्च-गुणवत्तेचे पचन आणि शरीरातील सर्व उपयुक्त पदार्थांचे पूर्ण शोषण प्रदान करते.

स्वादुपिंड एंझाइम

स्वादुपिंड हा मिश्र स्रावाचा अवयव आहे, म्हणजेच तो एंडो- आणि एक्सोजेनस दोन्ही कार्ये करतो. स्वादुपिंड, वर नमूद केल्याप्रमाणे, अनेक एंजाइम तयार करतात जे पित्तच्या प्रभावाखाली सक्रिय होतात, जे एन्झाइम्ससह पाचक अवयवांमध्ये प्रवेश करतात. अग्नाशयी एंझाइम चरबी, प्रथिने आणि कर्बोदकांमधे साध्या रेणूंमध्ये तोडण्यासाठी जबाबदार असतात जे सेल झिल्लीतून रक्तप्रवाहात जाऊ शकतात. अशाप्रकारे, स्वादुपिंडाच्या एन्झाईम्सबद्दल धन्यवाद, अन्नासह शरीरात प्रवेश करणार्या उपयुक्त पदार्थांचे संपूर्ण आत्मसात केले जाते. गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टच्या या अवयवाच्या पेशींद्वारे संश्लेषित केलेल्या एन्झाईम्सच्या कृतीचा अधिक तपशीलवार विचार करूया:

amylase, एकत्रितपणे लहान आतड्यांतील एन्झाईम्स जसे की माल्टेज, इनव्हर्टेज आणि लैक्टेज, जटिल कर्बोदकांमधे विघटन करण्याची प्रक्रिया प्रदान करते;
proteases, अन्यथा मानवी शरीरात proteolytic enzymes म्हणून संदर्भित, ट्रिप्सिन, carboxypeptidase आणि elastase द्वारे दर्शविले जातात आणि प्रथिनांच्या विघटनसाठी जबाबदार असतात;
nucleases - स्वादुपिंड एंझाइम, deoxyribonuclease आणि ribonuclease द्वारे प्रस्तुत, RNA, DNA च्या अमीनो ऍसिडवर कार्य करते;
लिपेस हे स्वादुपिंडाचे एंझाइम आहे जे चरबीचे फॅटी ऍसिडमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी जबाबदार आहे.

स्वादुपिंड फॉस्फोलाइपेस, एस्टेरेस आणि अल्कलाइन फॉस्फेटचे संश्लेषण देखील करते.

सक्रिय स्वरूपात सर्वात धोकादायक शरीराद्वारे उत्पादित प्रोटीओलाइटिक एंजाइम आहेत. जर त्यांच्या उत्पादनाची आणि पाचन तंत्राच्या इतर अवयवांना सोडण्याची प्रक्रिया विस्कळीत झाली तर, एन्झाईम्स थेट स्वादुपिंडमध्ये सक्रिय होतात, ज्यामुळे तीव्र स्वादुपिंडाचा दाह आणि संबंधित गुंतागुंत विकसित होतात. प्रोटीओलाइटिक एन्झाईम्सचे अवरोधक जे त्यांची क्रिया मंद करू शकतात ते पॅनक्रियाटिक पॉलीपेप्टाइड आणि ग्लुकागॉन, सोमाटोस्टॅटिन, पेप्टाइड वाईवाय, एन्केफॅलिन आणि पॅनक्रियास्टॅटिन आहेत. हे अवरोधक पचनसंस्थेच्या सक्रिय घटकांवर परिणाम करून स्वादुपिंडाच्या एंझाइमचे उत्पादन रोखू शकतात.

शरीरात प्रवेश करणाऱ्या अन्नाच्या पचनाच्या मुख्य प्रक्रिया लहान आतड्यात होतात. गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टच्या या विभागात, एंजाइम देखील संश्लेषित केले जातात, ज्याची सक्रियता प्रक्रिया स्वादुपिंड आणि पित्ताशयाच्या एंजाइमच्या संयोगाने होते. लहान आतडे हा पचनसंस्थेचा एक भाग आहे जिथे अन्नासह शरीरात प्रवेश करणार्‍या पोषक घटकांच्या हायड्रोलिसिसचे अंतिम टप्पे होतात. हे विविध एन्झाईम्सचे संश्लेषण करते जे ऑलिगो- आणि पॉलिमरचे मोनोमरमध्ये मोडतात, जे लहान आतड्याच्या श्लेष्मल त्वचेद्वारे सहजपणे शोषले जाऊ शकतात आणि लिम्फ आणि रक्तप्रवाहात प्रवेश करतात.

लहान आतड्यातील एन्झाईम्सच्या प्रभावाखाली, पोटात प्राथमिक रूपांतर झालेल्या प्रथिनांचे अमिनो ऍसिडमध्ये, जटिल कर्बोदकांमधे मोनोसॅकराइड्समध्ये, चरबीचे फॅटी ऍसिडमध्ये आणि ग्लिसरॉलमध्ये विभाजन करण्याची प्रक्रिया होते. आतड्यांसंबंधी रसाच्या रचनेत, अन्न पचन प्रक्रियेत 20 पेक्षा जास्त प्रकारचे एंजाइम असतात. स्वादुपिंड आणि आतड्यांसंबंधी एन्झाईम्सच्या सहभागासह, काइम (अंशतः पचलेले अन्न) पूर्ण विकास सुनिश्चित केला जातो. पाचन तंत्राच्या या विभागात काईम प्रवेश केल्यानंतर 4 तासांच्या आत लहान आतड्यातील सर्व प्रक्रिया होतात.

लहान आतड्यात अन्न पचन मध्ये एक महत्वाची भूमिका पित्त द्वारे खेळली जाते, जे पचन दरम्यान ड्युओडेनममध्ये प्रवेश करते. पित्तामध्येच एंजाइम नसतात, परंतु हे जैविक द्रव एन्झाईम्सची क्रिया वाढवते. सर्वात लक्षणीय पित्त फॅट्सच्या विघटनासाठी आहे, त्यांना इमल्शनमध्ये बदलते. अशी इमल्सिफाइड फॅट एन्झाईम्सच्या प्रभावाखाली खूप वेगाने मोडली जाते. फॅटी ऍसिडस्, पित्त ऍसिडशी संवाद साधून, सहजपणे विरघळणाऱ्या संयुगांमध्ये रूपांतरित होतात. याव्यतिरिक्त, पित्त स्राव आतड्यांसंबंधी हालचाल आणि स्वादुपिंड द्वारे पाचक रस उत्पादन उत्तेजित.

आतड्यांसंबंधी रस लहान आतड्याच्या श्लेष्मल त्वचा मध्ये स्थित ग्रंथीद्वारे संश्लेषित केला जातो. अशा द्रवाच्या रचनेत पाचक एंजाइम तसेच एन्टरोकिनेज असतात, जे ट्रिप्सिनची क्रिया सक्रिय करण्यासाठी डिझाइन केलेले असतात. याव्यतिरिक्त, आतड्यांसंबंधी रसामध्ये एरेप्सिन नावाचे एन्झाईम असते, जे प्रथिनांच्या विघटनाच्या अंतिम टप्प्यासाठी आवश्यक असते, विविध प्रकारच्या कर्बोदकांमधे (उदाहरणार्थ, अमायलेस आणि लैक्टेज) कार्य करणारे एन्झाईम आणि चरबीचे रूपांतर करण्यासाठी डिझाइन केलेले लिपेस.

गॅस्ट्रिक एंजाइम

अन्न पचनाची प्रक्रिया गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टच्या प्रत्येक विभागात टप्प्याटप्प्याने होते. तर, ते तोंडी पोकळीत सुरू होते, जिथे अन्न दातांनी चिरडले जाते आणि लाळेत मिसळले जाते. लाळेमध्ये एंजाइम असतात जे साखर आणि स्टार्च तोडतात. तोंडी पोकळीनंतर, ठेचलेले अन्न अन्ननलिकेतून पोटात प्रवेश करते, जिथे त्याच्या पचनाचा पुढील टप्पा सुरू होतो. मुख्य गॅस्ट्रिक एंझाइम पेप्सिन आहे, जे प्रथिने पेप्टाइड्समध्ये रूपांतरित करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे. तसेच पोटात जिलेटिनेज असते - एक एन्झाइम, कोलेजन आणि जिलेटिन विभाजित करण्याची प्रक्रिया, ज्यासाठी मुख्य कार्य आहे. शिवाय, या अवयवाच्या पोकळीतील अन्न अनुक्रमे अमायलेस आणि लिपेसच्या क्रियेच्या संपर्कात येते, जे स्टार्च आणि चरबी तोडतात.

सर्व आवश्यक पोषक तत्त्वे मिळविण्याची शरीराची क्षमता पाचन प्रक्रियेच्या गुणवत्तेवर अवलंबून असते. जटिल रेणूंचे अनेक साध्या भागांमध्ये विभाजन केल्याने गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टच्या इतर भागांमध्ये पचनाच्या पुढील टप्प्यावर रक्त आणि लिम्फ प्रवाहामध्ये त्यांचे पुढील शोषण सुनिश्चित होते. गॅस्ट्रिक एंजाइमचे अपुरे उत्पादन विविध रोगांच्या विकासास कारणीभूत ठरू शकते.

शरीरातील विविध जैवरासायनिक प्रक्रियेसाठी यकृत एन्झाईम्सना खूप महत्त्व असते. या अवयवाद्वारे तयार केलेल्या प्रथिने रेणूंची कार्ये इतकी असंख्य आणि वैविध्यपूर्ण आहेत की सर्व यकृत एंजाइम सहसा तीन मुख्य गटांमध्ये विभागले जातात:

रक्त गोठण्याच्या प्रक्रियेचे नियमन करण्यासाठी डिझाइन केलेले सेक्रेटरी एंजाइम. यामध्ये कोलिनेस्टेरेस आणि प्रोथ्रोम्बिनेझ यांचा समावेश आहे.
एस्पार्टेट एमिनोट्रान्सफेरेससह यकृत इंडिकेटर एन्झाईम्स, एएसटी, अॅलॅनाइन एमिनोट्रान्सफेरेस, संबंधित पदनाम ALT, आणि लैक्टेट डिहायड्रोजनेज, LDH असे संक्षिप्त. सूचीबद्ध एन्झाईम्स अवयवाच्या ऊतींना नुकसान दर्शवतात, ज्यामध्ये हेपॅटोसाइट्स नष्ट होतात, यकृत पेशी "सोडतात" आणि रक्तप्रवाहात प्रवेश करतात;
उत्सर्जित एंझाइम यकृताद्वारे तयार होतात आणि पित्त घामासह अवयव सोडतात. या एन्झाईममध्ये अल्कधर्मी फॉस्फेटचा समावेश होतो. अवयवातून पित्त बाहेर पडण्याच्या उल्लंघनासह, अल्कधर्मी फॉस्फेटची पातळी वाढते.

भविष्यात काही यकृत एंजाइमच्या कार्याचे उल्लंघन केल्याने विविध रोगांचा विकास होऊ शकतो किंवा सध्याच्या काळात त्यांची उपस्थिती दर्शवू शकते.

यकृत रोगांसाठी सर्वात माहितीपूर्ण चाचण्यांपैकी एक म्हणजे रक्त बायोकेमिस्ट्री, जे आपल्याला एएसटी, एटीएल एंजाइमचे निर्देशक पातळी निर्धारित करण्यास अनुमती देते. तर, स्त्रीसाठी एस्पार्टेट एमिनोट्रान्सफेरेसचे सामान्य निर्देशक 20-40 U / l आहेत, आणि मजबूत लिंगासाठी - 15-31 U / l. या सजीवांच्या शरीरात निर्मार्ण होणारे द्रव्य क्रियाकलाप वाढ एक यांत्रिक किंवा necrotic निसर्ग hepatocytes नुकसान सूचित करू शकते. सर्वसामान्य प्रमाणातील अॅलॅनिन एमिनोट्रान्सफेरेजची सामग्री महिलांमध्ये 12-32 U / l पेक्षा जास्त नसावी आणि पुरुषांसाठी, 10-40 U / l च्या श्रेणीतील ALT क्रियाकलाप सामान्य मानला जातो. ALT क्रियाकलाप मध्ये दहापट वाढ अंगाच्या संसर्गजन्य रोगांच्या विकासास सूचित करू शकते आणि त्यांची पहिली लक्षणे दिसण्याआधीच.

यकृत एंजाइमच्या क्रियाकलापांचे अतिरिक्त अभ्यास, नियम म्हणून, विभेदक निदानासाठी वापरले जातात. हे करण्यासाठी, LDH, GGT आणि GlDH साठी विश्लेषण केले जाऊ शकते:

लैक्टेट डिहायड्रोजनेज क्रियाकलापाचे प्रमाण 140-350 U / l पर्यंतचे सूचक आहे.

GDH ची वाढलेली पातळी अंगाच्या डिस्ट्रोफिक जखमांचे लक्षण, गंभीर नशा, संसर्गजन्य रोग किंवा ऑन्कोलॉजीचे लक्षण असू शकते. स्त्रियांसाठी अशा एंजाइमचे जास्तीत जास्त स्वीकार्य सूचक 3.0 U / l आहे, आणि पुरुषांसाठी - 4.0 U / l.

पुरुषांसाठी जीजीटी एंजाइम क्रियाकलापांचे प्रमाण 55 U / l पर्यंत आहे, महिलांसाठी - 38 U / l पर्यंत. या सर्वसामान्य प्रमाणातील विचलन मधुमेहाचा विकास तसेच पित्तविषयक मार्गाचे रोग दर्शवू शकतात. या प्रकरणात, एंजाइम क्रियाकलाप निर्देशांक दहापट वाढू शकतो. याव्यतिरिक्त, आधुनिक औषधांमध्ये जीजीटीचा वापर अल्कोहोलिक हेपॅटोसिस निर्धारित करण्यासाठी केला जातो.

यकृताद्वारे संश्लेषित केलेल्या एन्झाईम्सची कार्ये भिन्न असतात. तर, त्यापैकी काही, पित्तसह, पित्त नलिकांद्वारे शरीरातून उत्सर्जित होतात आणि अन्न पचन प्रक्रियेत सक्रिय भाग घेतात. अल्कलाइन फॉस्फेटस हे याचे एक उल्लेखनीय उदाहरण आहे. रक्तातील या एंजाइमच्या क्रियाकलापाचे सामान्य सूचक 30-90 U / l च्या श्रेणीत असावे. हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की पुरुषांमध्ये ही आकृती 120 U / l पर्यंत पोहोचू शकते (गहन चयापचय प्रक्रियांसह, आकृती वाढू शकते).

रक्त enzymes

शरीरातील एंजाइमची क्रिया आणि त्यांची सामग्री निश्चित करणे ही विविध रोगांचे निर्धारण करण्याच्या मुख्य निदान पद्धतींपैकी एक आहे. अशाप्रकारे, त्याच्या प्लाझ्मामध्ये असलेले रक्त एन्झाईम यकृत पॅथॉलॉजीज, ऊतक पेशींमध्ये दाहक आणि नेक्रोटिक प्रक्रिया, हृदय व रक्तवाहिन्यासंबंधी प्रणालीचे रोग इत्यादींचा विकास दर्शवू शकतात. रक्त एन्झाईम्स सहसा दोन गटांमध्ये विभागले जातात. पहिल्या गटामध्ये विशिष्ट अवयवांद्वारे रक्त प्लाझ्मामध्ये सोडण्यात येणारे एंजाइम समाविष्ट असतात. उदाहरणार्थ, यकृत रक्त जमावट प्रणालीच्या कार्यासाठी आवश्यक एंजाइमचे तथाकथित पूर्ववर्ती तयार करते.

दुस-या गटात रक्तातील एन्झाइम्सची संख्या जास्त असते. निरोगी व्यक्तीच्या शरीरात, अशा प्रथिने रेणूंना रक्ताच्या प्लाझ्मामध्ये शारीरिक महत्त्व नसते, कारण ते केवळ इंट्रासेल्युलर स्तरावर अवयव आणि ऊतींमध्ये कार्य करतात ज्याद्वारे ते तयार केले जातात. सामान्यतः, अशा एन्झाईमची क्रिया कमी आणि स्थिर असावी. जेव्हा पेशींचे नुकसान होते, जे विविध रोगांसह असते, तेव्हा त्यातील एंजाइम सोडले जातात आणि रक्तप्रवाहात प्रवेश करतात. याचे कारण दाहक आणि नेक्रोटिक प्रक्रिया असू शकतात. पहिल्या प्रकरणात, एंजाइमचे प्रकाशन सेल झिल्लीच्या पारगम्यतेच्या उल्लंघनामुळे होते, दुसऱ्यामध्ये - पेशींच्या अखंडतेच्या उल्लंघनामुळे. त्याच वेळी, रक्तातील एंजाइमची पातळी जितकी जास्त असेल तितकी पेशींच्या नुकसानाची डिग्री जास्त असेल.

जैवरासायनिक विश्लेषण आपल्याला रक्त प्लाझ्मामधील विशिष्ट एंजाइमची क्रिया निर्धारित करण्यास अनुमती देते. मानवी शरीरातील यकृत, हृदय, कंकाल स्नायू आणि इतर प्रकारच्या ऊतींच्या विविध रोगांचे निदान करण्यासाठी हे सक्रियपणे वापरले जाते. याव्यतिरिक्त, तथाकथित एंजाइम डायग्नोस्टिक्स, विशिष्ट रोगांचे निर्धारण करताना, एंजाइमचे सबसेल्युलर स्थानिकीकरण विचारात घेतात. अशा अभ्यासाचे परिणाम आपल्याला शरीरात नेमक्या कोणत्या प्रक्रिया होतात हे निर्धारित करण्यास अनुमती देतात. तर, ऊतकांमधील दाहक प्रक्रियेत, रक्त एंझाइमचे सायटोसोलिक स्थानिकीकरण असते आणि नेक्रोटिक जखमांमध्ये, विभक्त किंवा माइटोकॉन्ड्रियल एंजाइमची उपस्थिती निर्धारित केली जाते.

हे नोंद घ्यावे की रक्तातील एंजाइमच्या सामग्रीमध्ये वाढ नेहमीच ऊतकांच्या नुकसानामुळे होत नाही. शरीरातील ऊतींचे सक्रिय पॅथॉलॉजिकल प्रसार, विशेषत: कर्करोगासह, विशिष्ट एंजाइमचे वाढलेले उत्पादन किंवा मूत्रपिंडाच्या उत्सर्जन क्षमतेचे उल्लंघन देखील रक्तातील विशिष्ट एन्झाईम्सच्या वाढीव सामग्रीद्वारे निर्धारित केले जाऊ शकते.

आधुनिक औषधांमध्ये, निदान आणि उपचारात्मक हेतूंसाठी विविध एंजाइमच्या वापरास एक विशेष स्थान दिले जाते. तसेच, एन्झाईम्सना त्यांचा अनुप्रयोग विशिष्ट अभिकर्मक म्हणून आढळला आहे, जे भिन्न पदार्थ अचूकपणे निर्धारित करण्यास अनुमती देतात. उदाहरणार्थ, मूत्र आणि रक्त सीरममध्ये ग्लुकोजची पातळी निश्चित करण्यासाठी विश्लेषण करताना, आधुनिक प्रयोगशाळा ग्लुकोज ऑक्सिडेस वापरतात. मूत्र आणि रक्त चाचण्यांमध्ये युरियाच्या परिमाणवाचक सामग्रीचे मूल्यांकन करण्यासाठी युरेसचा वापर केला जातो. वेगवेगळ्या प्रकारच्या डिहायड्रोजेनेसमुळे विविध सब्सट्रेट्स (लैक्टेट, पायरुवेट, इथाइल अल्कोहोल इ.) ची उपस्थिती अचूकपणे निर्धारित करणे शक्य होते.

एंजाइमची उच्च इम्युनोजेनिकता उपचारात्मक हेतूंसाठी त्यांचा वापर लक्षणीयरीत्या मर्यादित करते. परंतु, असे असूनही, तथाकथित एंजाइम थेरपी सक्रियपणे विकसित होत आहे, एन्झाईम्स (त्यांना असलेली औषधे), रिप्लेसमेंट थेरपी किंवा जटिल उपचारांचा एक घटक म्हणून वापरून. रिप्लेसमेंट थेरपीचा वापर गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टच्या रोगांसाठी केला जातो, ज्याचा विकास पाचन रसाच्या अपर्याप्त उत्पादनामुळे होतो. स्वादुपिंडाच्या एंझाइमच्या कमतरतेसह, त्यांची कमतरता औषधांच्या तोंडी प्रशासनाद्वारे भरून काढली जाऊ शकते ज्यामध्ये ते उपस्थित आहेत.

जटिल उपचारांमध्ये अतिरिक्त घटक म्हणून, एंजाइमचा वापर विविध रोगांमध्ये केला जाऊ शकतो. उदाहरणार्थ, ट्रिप्सिन आणि किमोट्रिप्सिन सारख्या प्रोटीओलाइटिक एन्झाईमचा वापर पुवाळलेल्या जखमांच्या उपचारात केला जातो. डीऑक्सीरिबोन्यूक्लीज आणि रिबोन्यूक्लीज एन्झाईम्ससह तयारी एडेनोव्हायरल नेत्रश्लेष्मलाशोथ किंवा हर्पेटिक केरायटिसच्या उपचारांमध्ये वापरली जाते. एंजाइमची तयारी थ्रोम्बोसिस आणि थ्रोम्बोइम्बोलिझम, ऑन्कोलॉजिकल रोग इत्यादींच्या उपचारांमध्ये देखील वापरली जाते. त्यांचा वापर बर्न कॉन्ट्रॅक्चर आणि पोस्टऑपरेटिव्ह चट्टे यांच्या पुनरुत्थानासाठी उपयुक्त आहे.

आधुनिक औषधांमध्ये एंजाइमचा वापर खूप वैविध्यपूर्ण आहे आणि हे क्षेत्र सतत विकसित होत आहे, जे आपल्याला विशिष्ट रोगांवर उपचार करण्यासाठी सतत नवीन आणि अधिक प्रभावी पद्धती शोधण्याची परवानगी देते.

पाचक एंजाइम- हे प्रथिन स्वरूपाचे पदार्थ आहेत जे गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टमध्ये तयार होतात. ते अन्न पचन प्रक्रिया प्रदान करतात आणि त्याचे आत्मसात करण्यास उत्तेजित करतात.

पाचक एन्झाईम्सचे मुख्य कार्य म्हणजे जटिल पदार्थांचे विघटन हे मानवी आतड्यात सहजपणे शोषले जाणारे सोपे पदार्थ बनवणे.

प्रथिने रेणूंची क्रिया पदार्थांच्या खालील गटांकडे निर्देशित केली जाते:

प्रथिने आणि पेप्टाइड्स;
oligo- आणि polysaccharides;
चरबी, लिपिड;
न्यूक्लियोटाइड्स

एंजाइमचे प्रकार

पेप्सिन.एंजाइम हा एक पदार्थ आहे जो पोटात तयार होतो. हे अन्नाच्या रचनेतील प्रथिने रेणूंवर कार्य करते, त्यांना प्राथमिक घटकांमध्ये - अमीनो ऍसिडमध्ये विघटित करते.
ट्रिप्सिन आणि किमोट्रिप्सिन.हे पदार्थ स्वादुपिंडाच्या एन्झाईम्सच्या गटाचा भाग आहेत जे स्वादुपिंडाद्वारे तयार केले जातात आणि ड्युओडेनममध्ये वितरित केले जातात. येथे ते प्रोटीन रेणूंवर देखील कार्य करतात.
अमायलेस.सजीवांच्या शरीरात निर्मार्ण होणारे द्रव्य म्हणजे शर्करा (कार्बोहायड्रेट्स) विघटित करणारे पदार्थ. Amylase तोंडात आणि लहान आतड्यात तयार होते. हे मुख्य पॉलिसेकेराइड्सपैकी एक - स्टार्चचे विघटन करते. परिणाम म्हणजे माल्टोज नावाचे लहान कार्बोहायड्रेट.
माल्टसे.एंजाइम कार्बोहायड्रेट्सवर देखील कार्य करते. त्याचे विशिष्ट सब्सट्रेट माल्टोज आहे. हे 2 ग्लुकोज रेणूंमध्ये विघटित होते, जे आतड्यांसंबंधी भिंतीद्वारे शोषले जातात.
सुक्रेस.प्रथिने दुसर्‍या सामान्य डिसॅकराइड, सुक्रोजवर कार्य करते, जे कोणत्याही उच्च-कार्बोहायड्रेट अन्नामध्ये आढळते. कार्बोहायड्रेट फ्रक्टोज आणि ग्लुकोजमध्ये मोडतात, जे शरीराद्वारे सहजपणे शोषले जातात.
लैक्टेज.दुधातील कार्बोहायड्रेटवर कार्य करणारे एक विशिष्ट एंजाइम म्हणजे लैक्टोज. जेव्हा ते विघटित होते, तेव्हा इतर उत्पादने मिळतात - ग्लुकोज आणि गॅलेक्टोज.
न्यूक्लीज.या गटातील एन्झाईम न्यूक्लिक अॅसिडवर कार्य करतात - डीएनए आणि आरएनए, जे अन्नामध्ये आढळतात. त्यांच्या प्रभावानंतर, पदार्थ स्वतंत्र घटकांमध्ये मोडतात - न्यूक्लियोटाइड्स.
न्यूक्लियोटीडेस.न्यूक्लिक अॅसिडवर कार्य करणाऱ्या एन्झाईम्सच्या दुसऱ्या गटाला न्यूक्लियोटीडेसेस म्हणतात. ते न्यूक्लियोटाइड्सचे लहान घटकांमध्ये विघटन करतात - न्यूक्लियोसाइड्स.
कार्बोक्सीपेप्टिडेस.एंझाइम लहान प्रोटीन रेणूंवर कार्य करते - पेप्टाइड्स. या प्रक्रियेच्या परिणामी, वैयक्तिक अमीनो ऍसिड मिळतात.
लिपेस.पदार्थ पाचन तंत्रात प्रवेश करणार्या चरबी आणि लिपिड्सचे विघटन करतो. या प्रकरणात, त्यांचे घटक भाग तयार होतात - अल्कोहोल, ग्लिसरीन आणि फॅटी ऍसिडस्.

पाचक एंजाइमची कमतरता

पाचक एंजाइमचे अपुरे उत्पादन ही एक गंभीर समस्या आहे ज्यासाठी वैद्यकीय लक्ष आवश्यक आहे. अंतर्जात एन्झाईम्सच्या थोड्या प्रमाणात, मानवी आतड्यात अन्न सामान्यपणे पचले जाऊ शकत नाही.

जर पदार्थ पचले नाहीत तर ते आतड्यांमध्ये शोषले जाऊ शकत नाहीत. पाचक प्रणाली केवळ सेंद्रिय रेणूंचे लहान तुकडे आत्मसात करण्यास सक्षम आहे. अन्नाचा भाग असलेले मोठे घटक एखाद्या व्यक्तीला लाभ देऊ शकत नाहीत. परिणामी, शरीरात काही पदार्थांची कमतरता निर्माण होऊ शकते.

कर्बोदकांमधे किंवा चरबीच्या कमतरतेमुळे शरीर जोरदार क्रियाकलापांसाठी "इंधन" गमावेल. प्रथिनांची कमतरता मानवी शरीराला बांधकाम साहित्यापासून वंचित ठेवते, जे अमीनो ऍसिड असतात. याव्यतिरिक्त, अपचनामुळे विष्ठेच्या स्वरुपात बदल होतो, ज्यामुळे वर्णावर विपरित परिणाम होतो.

कारण

आतडे आणि पोटात दाहक प्रक्रिया;
खाण्याचे विकार (अति खाणे, अपुरा उष्णता उपचार);
चयापचय रोग;
स्वादुपिंडाचा दाह आणि स्वादुपिंडाचे इतर रोग;
यकृत आणि पित्तविषयक मार्गाचे नुकसान;
एंजाइम प्रणालीचे जन्मजात पॅथॉलॉजीज;
पोस्टऑपरेटिव्ह परिणाम (पाचन प्रणालीचा काही भाग काढून टाकल्यामुळे एंजाइमची अपुरीता);
पोट आणि आतड्यांवर औषधी प्रभाव;
गर्भधारणा;

लक्षणे

पचनाच्या अपुरेपणाचे दीर्घकालीन संरक्षण शरीरातील पोषक घटकांच्या कमी सेवनशी संबंधित सामान्य लक्षणे दिसण्यासह आहे. या गटात खालील क्लिनिकल अभिव्यक्ती समाविष्ट आहेत:

सामान्य अशक्तपणा;
काम करण्याची क्षमता कमी होणे;
डोकेदुखी;
झोप विकार;
वाढलेली चिडचिड;
गंभीर प्रकरणांमध्ये, लोहाचे अपुरे शोषण झाल्यामुळे अशक्तपणाची लक्षणे.

अतिरीक्त पाचक एंजाइम

स्वादुपिंडाचा दाह सारख्या परिस्थितींमध्ये पाचक एन्झाईम्सचा अतिरेक सामान्यतः दिसून येतो. ही स्थिती स्वादुपिंडाच्या पेशींद्वारे या पदार्थांच्या अतिउत्पादनाशी आणि आतड्यांमधून त्यांच्या उत्सर्जनाच्या उल्लंघनाशी संबंधित आहे. या संदर्भात, सक्रिय जळजळ अंगाच्या ऊतींमध्ये विकसित होते, जी एन्झाइमच्या कृतीमुळे होते.

पॅनक्रियाटायटीसच्या लक्षणांमध्ये हे समाविष्ट असू शकते:

ओटीपोटात तीव्र वेदना;
मळमळ
गोळा येणे;
खुर्चीच्या स्वरूपाचे उल्लंघन.

बर्याचदा रुग्णाच्या स्थितीत एक सामान्य बिघाड विकसित होतो. सामान्य अशक्तपणा, चिडचिड दिसून येते, शरीराचे वजन कमी होते, सामान्य झोप विस्कळीत होते.

पाचक एंजाइमच्या संश्लेषणातील उल्लंघन कसे शोधायचे?

एंजाइम विकारांसाठी थेरपीची मूलभूत तत्त्वे

पाचक एन्झाईम्सच्या उत्पादनात बदल हे डॉक्टरांना भेटण्याचे एक कारण आहे. सर्वसमावेशक तपासणीनंतर, डॉक्टर उल्लंघनाचे कारण ठरवेल आणि योग्य उपचार लिहून देईल. पॅथॉलॉजीचा स्वतःचा सामना करण्याची शिफारस केलेली नाही.

उपचारांचा एक महत्त्वाचा घटक म्हणजे योग्य पोषण. रुग्णाला योग्य आहार लिहून दिला जातो, ज्याचा उद्देश अन्नाचे पचन सुलभ करणे आहे. जास्त खाणे टाळले पाहिजे कारण यामुळे आतड्यांसंबंधी विकार होतात. रुग्णांना प्रतिस्थापन उपचारांसह ड्रग थेरपी लिहून दिली जाते.

विशिष्ट माध्यम आणि त्यांचे डोस डॉक्टरांनी निवडले आहेत.

एन्झाईम्स (एंझाइम्स) विशिष्ट प्रथिने आहेत, जैविक दृष्ट्या सक्रिय सेंद्रिय पदार्थ जे सेलमधील रासायनिक अभिक्रियांना गती देतात. शरीरात एंजाइमची मोठी भूमिका. ते प्रतिक्रिया दर दहा पटीने वाढवू शकतात. सेलच्या सामान्य कार्यासाठी हे फक्त आवश्यक आहे. आणि एंझाइम प्रत्येक प्रतिक्रियेत गुंतलेले असतात.

अगदी आदिम सूक्ष्मजीवांसह सर्व सजीवांच्या शरीरात एंजाइम आढळले आहेत. एंजाइम, त्यांच्या उत्प्रेरक क्रियाकलापांमुळे, आपल्या शरीरातील प्रणालींच्या सामान्य कार्यासाठी खूप महत्वाचे आहेत.

शरीरातील प्रमुख एंजाइम

मानवी शरीराचे जीवन पेशींमध्ये होणाऱ्या हजारो रासायनिक अभिक्रियांवर आधारित आहे. त्यापैकी प्रत्येक विशेष प्रवेगकांच्या सहभागासह चालते - बायोकॅटलिस्ट्स किंवा एंजाइम.

सजीवांमध्ये होणार्‍या जवळजवळ सर्व जैवरासायनिक प्रतिक्रियांमध्ये एन्झाइम उत्प्रेरक म्हणून काम करतात. 2013 पर्यंत, 5,000 पेक्षा जास्त भिन्न एन्झाइम्सचे वर्णन केले गेले होते.

आधुनिक विज्ञानाला सुमारे दोन हजार बायोकॅटलिस्ट माहीत आहेत. चला तथाकथित वर लक्ष केंद्रित करूया मुख्य एंजाइम . यामध्ये जीवसृष्टीच्या जीवनासाठी सर्वात आवश्यक जैवउत्प्रेरकांचा समावेश आहे, ज्याचे "तुटणे" नियम म्हणून, रोगांच्या घटनेस कारणीभूत ठरते. आम्ही या प्रश्नाचे उत्तर देण्याचा प्रयत्न करतो: हे एंजाइम निरोगी शरीरात कसे कार्य करते आणि मानवी रोगाच्या प्रक्रियेत त्याचे काय होते?

हे ज्ञात आहे की सर्वात महत्वाचे बायोपॉलिमर जे सर्व सजीवांचा आधार बनतात (आपल्या शरीरातील पेशींचे सर्व घटक भाग आणि सर्व एन्झाईम्स त्यांच्यापासून तयार होतात) प्रथिन स्वरूपाचे असतात. या बदल्यात, प्रथिनांमध्ये साध्या नायट्रोजनयुक्त संयुगे असतात - अमीनो ऍसिड, रासायनिक बंधांनी जोडलेले - पेप्टाइड बंध. शरीरात, विशेष एंजाइम आहेत जे पाण्याचे रेणू (हायड्रोलिसिस प्रतिक्रिया) जोडून हे बंध विभाजित करतात. अशा एंझाइमांना पेप्टाइड हायड्रोलेसेस म्हणतात. त्यांच्या प्रभावाखाली, प्रोटीन रेणूंमध्ये अमीनो ऍसिडमधील रासायनिक बंध तुटले जातात आणि प्रथिने रेणूंचे तुकडे तयार होतात - पेप्टाइड्स, ज्यामध्ये अमीनो ऍसिडची भिन्न संख्या असते. पेप्टाइड्स, उच्च जैविक क्रियाकलाप असल्याने, शरीरात विषबाधा देखील होऊ शकते. अखेरीस, पेप्टाइड हायड्रोलासेसच्या संपर्कात आल्यावर, पेप्टाइड्स त्यांची जैविक क्रिया कमी करतात किंवा लक्षणीयरीत्या कमी करतात.

१९७९ मध्ये प्रोफेसर व्हीएन ओरेखोविच आणि त्यांचे विद्यार्थी शोधण्यात, शुद्ध स्वरूपात वेगळे करण्यात आणि पेप्टाइड हायड्रोलासेसच्या भौतिक, रासायनिक आणि उत्प्रेरक गुणधर्मांचा तपशीलवार अभ्यास करण्यात यशस्वी झाले, जे पूर्वी बायोकेमिस्टना माहीत नव्हते. आता ते कार्बोक्सीकेटपसिन या एन्झाइमच्या नावाखाली आंतरराष्ट्रीय यादीत समाविष्ट झाले आहे. संशोधनामुळे या प्रश्नाचे उत्तर देण्याच्या जवळ जाणे शक्य झाले आहे: निरोगी शरीराला कार्बोक्सीकेटप्सिनची आवश्यकता का असते आणि त्याच्या संरचनेत काही बदलांमुळे काय होऊ शकते.

हे निष्पन्न झाले की कार्बोक्सीकेटप्सिन अँजिओटेन्सिन बी पेप्टाइडच्या निर्मितीमध्ये सामील आहे, ज्यामुळे रक्तदाब वाढतो आणि दुसर्या पेप्टाइडच्या नाशात, ब्रॅडीकिनिन, ज्याच्या उलट, रक्तदाब कमी करण्याचा गुणधर्म आहे.

अशा प्रकारे, कार्बोक्सीकेटप्सिन शरीराच्या सर्वात महत्वाच्या जैवरासायनिक प्रणालींपैकी एक - रक्तदाब नियमन प्रणालीच्या ऑपरेशनमध्ये गुंतलेला एक प्रमुख उत्प्रेरक ठरला. कार्बोक्सीकेटपसिनची क्रिया जितकी जास्त असेल तितकी अँजिओटेन्सिन II ची एकाग्रता जास्त आणि ब्रॅडीकिनिनची एकाग्रता कमी होते आणि यामुळे रक्तदाब वाढतो. हे आश्चर्यकारक नाही की उच्च रक्तदाब ग्रस्त लोकांमध्ये, रक्तातील कार्बोक्सी-केटप्सिनची क्रिया वाढते. या निर्देशकाची व्याख्या डॉक्टरांना उपचारात्मक उपायांच्या प्रभावीतेचे मूल्यांकन करण्यास, रोगाच्या कोर्सचा अंदाज लावण्यास मदत करते.

कार्बोक्सीथेप्सिनची क्रिया थेट मानवी शरीरात रोखणे आणि त्याद्वारे रक्तदाब कमी करणे शक्य आहे का? आमच्या संस्थेत केलेल्या अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की निसर्गात पेप्टाइड्स आहेत जे हायड्रोलिसिस न करता कार्बोक्सीकेटप्सिनला बांधून ठेवण्यास सक्षम आहेत आणि त्यामुळे त्याचे मूळ कार्य करण्याच्या क्षमतेपासून वंचित आहेत.

सध्या, कार्बोक्सीकेटपसिनच्या कृत्रिम अवरोधक (इनहिबिटर) च्या संश्लेषणावर काम चालू आहे, जे उच्च रक्तदाबाचा सामना करण्यासाठी नवीन उपचारात्मक एजंट म्हणून वापरले जातील.

मानवी शरीरातील नायट्रोजनयुक्त पदार्थांच्या जैवरासायनिक परिवर्तनामध्ये गुंतलेल्या इतर महत्त्वाच्या एन्झाईम्समध्ये अमाइन ऑक्सिडेसचा समावेश होतो. त्यांच्याशिवाय, तथाकथित बायोजेनिक अमाइनच्या ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया, ज्यामध्ये तंत्रिका आवेगांचे अनेक रासायनिक ट्रान्समीटर असतात - न्यूरोट्रांसमीटर, करू शकत नाहीत. अमाईन ऑक्सिडेसेसच्या विघटनामुळे मध्यवर्ती आणि परिधीय मज्जासंस्थेचे कार्य बिघडते; अमाईन ऑक्सिडेसचे रासायनिक ब्लॉकर आधीच क्लिनिकल प्रॅक्टिसमध्ये उपचारात्मक एजंट म्हणून वापरले जातात, उदाहरणार्थ, नैराश्याच्या अवस्थेत.

अमाइन ऑक्सिडेसच्या जैविक कार्यांचा अभ्यास करण्याच्या प्रक्रियेत, त्यांची पूर्वीची अज्ञात मालमत्ता शोधणे शक्य झाले. असे दिसून आले की या एन्झाईम्सच्या रेणूंमध्ये काही रासायनिक बदल त्यांच्या उत्प्रेरक गुणधर्मांमधील गुणात्मक बदलांसह आहेत. अशाप्रकारे, मोनोमाइन ऑक्सिडेस जे बायोजेनिक मोनोमाइन्सचे ऑक्सिडायझेशन करतात (उदाहरणार्थ, सुप्रसिद्ध न्यूरोट्रांसमीटर नॉरपेनेफ्रिन, सेरोटोनिन आणि डोपामाइन) ऑक्सिडायझिंग एजंट्सच्या उपचारानंतर त्यांचे मूळ गुणधर्म अंशतः गमावतात. पण दुसरीकडे, त्यांना डायमाइन्स, काही एमिनो अॅसिड आणि एमिनो शर्करा, न्यूक्लियोटाइड्स आणि पेशीच्या जीवनासाठी आवश्यक इतर नायट्रोजनयुक्त संयुगे नष्ट करण्याची गुणात्मक नवीन क्षमता सापडते. शिवाय, मोनोमाइन ऑक्सिडेसेसचे रूपांतर केवळ चाचणी ट्यूबमध्येच नाही (म्हणजेच, संशोधक शुद्ध एन्झाइमच्या तयारीसह प्रयोग करतात) परंतु प्राण्यांच्या शरीरात देखील शक्य आहे, ज्यामध्ये विविध पॅथॉलॉजिकल प्रक्रिया प्राथमिकपणे मॉडेल केल्या जातात.

मानवी शरीराच्या पेशींमध्ये, जैविक झिल्लीच्या रचनेत मोनोमाइन ऑक्सिडेसेस समाविष्ट केले जातात - अर्ध-पारगम्य विभाजने जे सेल झिल्ली म्हणून काम करतात आणि त्या प्रत्येकाला वेगळ्या कंपार्टमेंटमध्ये विभाजित करतात जेथे विशिष्ट प्रतिक्रिया घडतात. बायोमेम्ब्रेन्स विशेषत: सहजपणे ऑक्सिडाइज्ड फॅट्समध्ये समृद्ध असतात, जे अर्ध-द्रव अवस्थेत असतात. बायोमेम्ब्रेन्समध्ये चरबीच्या ऑक्सिडेशन उत्पादनांच्या जास्त प्रमाणात संचय झाल्यामुळे अनेक रोग होतात. जास्त प्रमाणात ऑक्सिडाइज्ड (पेरोक्सिडाइज्ड), ते झिल्लीची सामान्य पारगम्यता आणि त्यांची रचना बनवणाऱ्या एन्झाईम्सच्या सामान्य कार्यामध्ये व्यत्यय आणतात. या एन्झाईम्समध्ये मोनोमाइन ऑक्सिडेसेसचा समावेश होतो.

विशेषतः, किरणोत्सर्गाच्या दुखापती दरम्यान, अस्थिमज्जा, आतडे, यकृत आणि इतर अवयवांच्या पेशींच्या बायोमेम्ब्रेनमध्ये चरबीचे ओव्हरऑक्सिडायझेशन होते आणि मोनोमाइन ऑक्सिडेस केवळ अंशतः त्यांची उपयुक्त क्रिया गमावत नाहीत तर गुणात्मकरित्या नवीन गुणधर्म देखील प्राप्त करतात जे शरीरासाठी हानिकारक आहे. शरीर ते पेशीसाठी आवश्यक नायट्रोजनयुक्त पदार्थ नष्ट करण्यास सुरवात करतात. मोनो-अमाईन ऑक्सिडेसची त्यांच्या जैविक क्रियाकलापांचे रूपांतर करण्याची क्षमता शुद्ध एंझाइमच्या तयारीच्या प्रयोगांमध्ये आणि सजीवांमध्ये दिसून येते. शिवाय, असे दिसून आले की रेडिएशनच्या दुखापतींविरूद्धच्या लढ्यात वापरले जाणारे उपचारात्मक एजंट देखील एंजाइममधील गुणात्मक बदलांच्या विकासास प्रतिबंध करतात.

ही अतिशय महत्त्वाची मालमत्ता - मोनोमाइन ऑक्सिडेसेसच्या परिवर्तनाची उलटक्षमता - प्रयोगांमध्ये स्थापित केली गेली, ज्या दरम्यान संशोधकांनी केवळ एंजाइमचे परिवर्तन रोखणेच नव्हे तर उल्लंघन दूर करणे, उत्प्रेरकांची कार्ये सामान्य स्थितीत परत करणे आणि विशिष्ट उपचार साध्य करणे शिकले. परिणाम

आपण प्राण्यांच्या प्रयोगांबद्दल बोलत आहोत. तथापि, आज असे मानण्याचे प्रत्येक कारण आहे की मानवी शरीरात, विशेषतः एथेरोस्क्लेरोसिसमध्ये अमाइन ऑक्सिडेसची क्रिया देखील बदलते. म्हणूनच, अमाईन ऑक्सिडेसेसच्या गुणधर्मांचा अभ्यास तसेच उपचारात्मक हेतूंसाठी मानवी शरीरात त्यांच्या क्रियाकलापांवर प्रभाव टाकण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या रसायनांचा अभ्यास सध्या विशिष्ट चिकाटीने चालू आहे.

आणि शेवटचे उदाहरण. आपल्या शरीराच्या जीवनात कर्बोदकांमधे महत्वाची भूमिका काय असते हे सर्वज्ञात आहे, आणि परिणामी, त्यांच्या जैवरासायनिक परिवर्तनांना गती देणारे मुख्य एन्झाईम्स. या उत्प्रेरकांमध्ये आमच्या संस्थेत सापडलेल्या गॅमा-अमायलेझ एन्झाइमचा समावेश आहे; तो ग्लुकोजच्या रेणूंमधील रासायनिक बंधांच्या विभाजनात भाग घेतो (जटिल ग्लायकोजेन रेणू त्यांच्यापासून तयार केले जातात). गॅमा-अमायलेजची जन्मजात अनुपस्थिती किंवा अपुरेपणा ग्लायकोजेनच्या सामान्य जैवरासायनिक परिवर्तनांमध्ये व्यत्यय आणतो. मुलाच्या महत्वाच्या अवयवांच्या पेशींमध्ये त्याची सामग्री वाढते, ते त्यांची मूळ कार्ये करण्याची क्षमता गमावतात. हे सर्व बदल सर्वात गंभीर रोग - ग्लायकोजेनोसिस दर्शवतात.

ग्लायकोजेनच्या जैवरासायनिक परिवर्तनांमध्ये इतर एन्झाईम देखील गुंतलेले असतात.

त्यांच्या जन्मजात कमतरतेमुळे ग्लायकोजेनोसेस देखील होतो. एखाद्या मुलास कोणत्या प्रकारच्या ग्लायकोजेनोसिसचा त्रास होतो हे वेळेवर आणि अचूकपणे ओळखण्यासाठी (आणि उपचारांची पद्धत निवडण्यासाठी आणि रोगाचा अंदाज लावण्यासाठी हे महत्वाचे आहे), गामासह अनेक एन्झाईम्सच्या क्रियाकलापांचा अभ्यास करणे आवश्यक आहे. - amylase. युएसएसआर अकादमी ऑफ मेडिकल सायन्सेसच्या इन्स्टिट्यूट ऑफ बायोलॉजिकल अँड मेडिकल केमिस्ट्री येथे 1970 मध्ये विकसित, विभेदक प्रयोगशाळा आणि ग्लायकोजेनोसिसचे रासायनिक निदान करण्याच्या पद्धती अजूनही क्लिनिकल प्रॅक्टिसमध्ये वापरल्या जातात.

त्यानुसार प्राध्यापक व्ही.झेड. गोरकिना

अभ्यासाचा इतिहास

मुदत एन्झाइम 17 व्या शतकात केमिस्ट व्हॅन हेल्मोंटने पचनाच्या यंत्रणेवर चर्चा करताना प्रस्तावित केले होते.

मध्ये फसवणूक. XVIII - लवकर. 19 वे शतक हे आधीच माहित होते की मांस जठरासंबंधी रसाने पचले जाते, आणि स्टार्च लाळेच्या कृतीने साखरेत रूपांतरित होते. तथापि, या घटनेची यंत्रणा अज्ञात होती.

एंजाइम वर्गीकरण

उत्प्रेरक प्रतिक्रियांच्या प्रकारानुसार, एन्झाईम्सच्या श्रेणीबद्ध वर्गीकरणानुसार (KF, - एन्झाइम कमीशन कोड) एंझाइम 6 वर्गांमध्ये विभागले जातात. इंटरनॅशनल युनियन ऑफ बायोकेमिस्ट्री अँड मॉलेक्युलर बायोलॉजी (इंटरनॅशनल युनियन ऑफ बायोकेमिस्ट्री अँड मॉलिक्युलर बायोलॉजी) द्वारे वर्गीकरण प्रस्तावित केले होते. प्रत्येक वर्गामध्ये उपवर्ग असतात, म्हणून एंझाइमचे वर्णन ठिपक्यांद्वारे विभक्त केलेल्या चार संख्यांच्या संचाद्वारे केले जाते. उदाहरणार्थ, पेप्सिनचे नाव EC 3.4.23.1 आहे. पहिली संख्या एंजाइमद्वारे उत्प्रेरित केलेल्या प्रतिक्रियेच्या यंत्रणेचे अंदाजे वर्णन करते:

CF 1: ऑक्सिडोरोडक्टेसजे ऑक्सिडेशन किंवा घट उत्प्रेरित करते. उदाहरण: कॅटालेस, अल्कोहोल डिहायड्रोजनेज.
CF 2: हस्तांतरणेजे एका सब्सट्रेट रेणूपासून दुस-यामध्ये रासायनिक गटांचे हस्तांतरण उत्प्रेरित करते. ट्रान्सफरेसेसमध्ये, किनासेस विशेषतः ओळखले जातात, फॉस्फेट गट, नियमानुसार, एटीपी रेणूमधून हस्तांतरित करतात.
CF 3: हायड्रोलेसेसजे रासायनिक बंधांचे हायड्रोलिसिस उत्प्रेरित करतात. उदाहरण: एस्टेरेस, पेप्सिन, ट्रिप्सिन, एमायलेस, लिपोप्रोटीन लिपेस.
CF 4: लायस, उत्पादनांपैकी एकामध्ये दुहेरी बाँड तयार करून हायड्रोलिसिसशिवाय रासायनिक बंध तोडणे उत्प्रेरित करणे.
CF 5: आयसोमेरेसेस, जे सब्सट्रेट रेणूमधील संरचनात्मक किंवा भूमितीय बदलांना उत्प्रेरित करते.
CF 6: लिगासेस, एटीपी हायड्रोलिसिसमुळे सब्सट्रेट्समधील रासायनिक बंधांची निर्मिती उत्प्रेरित करते. उदाहरण: डीएनए पॉलिमरेज.

गतीज संशोधन

सर्वात सोपं वर्णन गतीशास्त्रसिंगल-सबस्ट्रेट एन्झाईमॅटिक प्रतिक्रिया म्हणजे मायकेलिस-मेंटेन समीकरण (चित्र पहा). आजपर्यंत, एंजाइमच्या क्रियांच्या अनेक पद्धतींचे वर्णन केले गेले आहे. उदाहरणार्थ, "पिंग-पाँग" यंत्रणेच्या योजनेद्वारे अनेक एंजाइमची क्रिया वर्णन केली जाते.

1972-1973 मध्ये. एन्झाईमॅटिक कॅटॅलिसिसचे पहिले क्वांटम-मेकॅनिकल मॉडेल तयार केले गेले (लेखक एम. व्ही. वोल्केनश्टाइन, आर. आर. डोगोनाडझे, झेड. डी. उरुशादझे आणि इतर).

एंजाइमची रचना आणि क्रिया करण्याची यंत्रणा

एंजाइमची क्रिया त्यांच्या त्रिमितीय संरचनेद्वारे निर्धारित केली जाते.

सर्व प्रथिनांप्रमाणेच, एंजाइम हे अमीनो ऍसिडच्या रेषीय साखळीच्या रूपात संश्लेषित केले जातात जे विशिष्ट प्रकारे दुमडतात. प्रत्येक अमिनो आम्लाचा क्रम एका विशिष्ट प्रकारे दुमडला जातो आणि परिणामी रेणू (प्रोटीन ग्लोब्यूल) मध्ये अद्वितीय गुणधर्म असतात. प्रोटीन कॉम्प्लेक्समध्ये अनेक प्रोटीन चेन एकत्र केल्या जाऊ शकतात. प्रथिनांची तृतीयक रचना जेव्हा गरम होते किंवा विशिष्ट रसायनांच्या संपर्कात येते तेव्हा नष्ट होते.

एंजाइमची सक्रिय साइट

सक्रिय केंद्रामध्ये सशर्त वाटप करा:

उत्प्रेरक केंद्र - थेट रासायनिकपणे सब्सट्रेटशी संवाद साधणारे;
बंधनकारक केंद्र (संपर्क किंवा "अँकर" साइट) - सब्सट्रेट आणि एंजाइम-सबस्ट्रेट कॉम्प्लेक्सच्या निर्मितीसाठी विशिष्ट आत्मीयता प्रदान करते.

प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करण्यासाठी, एंजाइम एक किंवा अधिक सब्सट्रेट्सशी बांधले पाहिजे. एंझाइमची प्रथिने साखळी अशा प्रकारे दुमडली जाते की ग्लोब्यूलच्या पृष्ठभागावर एक अंतर किंवा उदासीनता तयार होते, जेथे थर बांधले जातात. या प्रदेशाला सब्सट्रेट बाइंडिंग साइट म्हणतात. सहसा ते एंजाइमच्या सक्रिय साइटशी जुळते किंवा त्याच्या जवळ असते. काही एन्झाइम्समध्ये कोफॅक्टर्स किंवा मेटल आयनसाठी बंधनकारक साइट देखील असतात.

एंझाइम सब्सट्रेटला बांधतो:

पाण्यापासून सब्सट्रेट साफ करते "फर कोट"
प्रतिक्रियेला पुढे जाण्यासाठी आवश्यक रीतीने रिअॅक्टिंग सब्सट्रेट रेणूंना अवकाशात व्यवस्थित करते
प्रतिक्रियेसाठी (उदाहरणार्थ, ध्रुवीकरण) सब्सट्रेट रेणू तयार करते.

सहसा, सब्सट्रेटला एन्झाइमची जोडणी आयनिक किंवा हायड्रोजन बंधांमुळे होते, क्वचितच सहसंयोजक बंधांमुळे. प्रतिक्रियेच्या शेवटी, त्याचे उत्पादन (किंवा उत्पादने) एंझाइमपासून वेगळे केले जाते.

परिणामी, सजीवांच्या शरीरात निर्मार्ण होणारे द्रव्य प्रतिक्रियेची सक्रियता ऊर्जा कमी करते. याचे कारण असे की एंझाइमच्या उपस्थितीत, प्रतिक्रिया भिन्न मार्ग घेते (खरं तर, भिन्न प्रतिक्रिया उद्भवते), उदाहरणार्थ:

एंजाइमच्या अनुपस्थितीत:

A+B = AB

एंजाइमच्या उपस्थितीत:

A+F = AF
AF+V = AVF
AVF \u003d AV + F

जेथे A, B - सबस्ट्रेट्स, AB - प्रतिक्रिया उत्पादन, F - एन्झाइम.

एन्झाइम्स स्वतःहून एंडरगोनिक प्रतिक्रियांसाठी (ज्यांना उर्जा आवश्यक आहे) ऊर्जा प्रदान करू शकत नाहीत. म्हणून, अशा प्रतिक्रिया घडवणारे एन्झाईम्स त्यांना एक्सर्गोनिक प्रतिक्रियांसह जोडतात जे अधिक ऊर्जा सोडण्याबरोबर पुढे जातात. उदाहरणार्थ, बायोपॉलिमर संश्लेषण प्रतिक्रिया बहुधा एटीपी हायड्रोलिसिस प्रतिक्रियेसह जोडल्या जातात.

काही एन्झाईम्सची सक्रिय केंद्रे सहकारीतेच्या घटनेद्वारे दर्शविली जातात.

विशिष्टता

एंजाइम सामान्यतः त्यांच्या सब्सट्रेट्ससाठी उच्च विशिष्टता प्रदर्शित करतात (सबस्ट्रेट विशिष्टता). हे सब्सट्रेट रेणूवरील आकार, चार्ज वितरण आणि हायड्रोफोबिक क्षेत्रांच्या आंशिक पूरकतेद्वारे आणि एन्झाइमवरील सब्सट्रेट बाइंडिंग साइटवर प्राप्त केले जाते. एन्झाईम्स देखील सामान्यत: उच्च पातळीचे स्टिरिओस्पेसिफिकिटी प्रदर्शित करतात (उत्पादन म्हणून संभाव्य स्टिरिओइसोमरपैकी फक्त एक बनवतात किंवा सब्सट्रेट म्हणून फक्त एक स्टिरिओइसॉमर वापरतात), रेजीओसेलेक्टीव्हिटी (सब्सट्रेटच्या संभाव्य स्थितींपैकी फक्त एका ठिकाणी रासायनिक बंध तयार करतात किंवा तोडतात) आणि केमोसेलेक्टीव्हिटी (केवळ एक रासायनिक प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करा). सामान्य उच्च पातळीची विशिष्टता असूनही, सब्सट्रेटची डिग्री आणि एंजाइमची प्रतिक्रिया विशिष्टता भिन्न असू शकते. उदाहरणार्थ, एन्डोपेप्टिडेस ट्रायप्सिन केवळ आर्जिनिन किंवा लाइसिन नंतर पेप्टाइड बॉण्ड तोडतो, जोपर्यंत ते प्रोलाइनचे अनुसरण करत नाहीत आणि पेप्सिन खूपच कमी विशिष्ट आहे आणि अनेक अमीनो ऍसिडस् नंतर पेप्टाइड बॉन्ड तोडू शकतो.

की-लॉक मॉडेल

कोशलँडचे प्रेरित तंदुरुस्त अनुमान

प्रेरित जुळणीच्या बाबतीत अधिक वास्तववादी परिस्थिती आहे. चुकीचे सबस्ट्रेट्स - खूप मोठे किंवा खूप लहान - सक्रिय साइटवर बसत नाहीत

1890 मध्ये, एमिल फिशरने असे सुचवले की एन्झाईमची विशिष्टता एंजाइमचे स्वरूप आणि सब्सट्रेट यांच्यातील अचूक पत्रव्यवहाराद्वारे निर्धारित केली जाते. या गृहीतकाला लॉक-अँड-की मॉडेल म्हणतात. सजीवांच्या शरीरात निर्मार्ण होणारे द्रव्य एक अल्पकालीन सजीवांच्या शरीरात निर्मार्ण होणारे द्रव्य-सबस्ट्रेट कॉम्प्लेक्स तयार करण्यासाठी सब्सट्रेटशी बांधले जाते. तथापि, हे मॉडेल एंजाइमच्या उच्च विशिष्टतेचे स्पष्टीकरण देत असले तरी, ते व्यवहारात पाळल्या जाणार्‍या संक्रमण स्थितीच्या स्थिरीकरणाच्या घटनेचे स्पष्टीकरण देत नाही.

प्रेरित फिट मॉडेल

1958 मध्ये, डॅनियल कोशलँड यांनी की-लॉक मॉडेलमध्ये बदल करण्याचा प्रस्ताव दिला. एन्झाईम्स साधारणपणे कठोर नसतात, परंतु लवचिक रेणू असतात. एंजाइमची सक्रिय साइट सब्सट्रेट बांधल्यानंतर रचना बदलू शकते. सक्रिय साइटच्या अमीनो ऍसिडचे बाजूचे गट अशी स्थिती घेतात ज्यामुळे एंजाइमला त्याचे उत्प्रेरक कार्य करण्यास अनुमती मिळते. काही प्रकरणांमध्ये, सब्सट्रेट रेणू सक्रिय साइटवर बंधनकारक झाल्यानंतर रचना देखील बदलतात. की-लॉक मॉडेलच्या विरूद्ध, प्रेरित फिट मॉडेल केवळ एंजाइमची विशिष्टताच नाही तर संक्रमण स्थितीचे स्थिरीकरण देखील स्पष्ट करते. या मॉडेलला "हँड-ग्लोव्ह" म्हटले गेले.

फेरफार

प्रथिने साखळीच्या संश्लेषणानंतर अनेक एन्झाईम्समध्ये बदल होतात, त्याशिवाय एंजाइम पूर्ण प्रमाणात त्याची क्रिया दर्शवत नाही. अशा सुधारणांना पोस्ट-अनुवादात्मक बदल (प्रक्रिया) म्हणतात. पॉलीपेप्टाइड साखळीच्या बाजूच्या अवशेषांमध्ये रासायनिक गट जोडणे हे सर्वात सामान्य प्रकारचे बदल आहे. उदाहरणार्थ, फॉस्फोरिक ऍसिड अवशेष जोडण्याला फॉस्फोरिलेशन म्हणतात आणि एन्झाइम किनेजद्वारे उत्प्रेरित केले जाते. अनेक युकेरियोटिक एंजाइम ग्लायकोसिलेटेड असतात, म्हणजेच कार्बोहायड्रेट ऑलिगोमर्ससह सुधारित केले जातात.

भाषांतरानंतरच्या बदलांचा आणखी एक सामान्य प्रकार म्हणजे पॉलीपेप्टाइड चेन क्लीवेज. उदाहरणार्थ, chymotrypsin (पचन प्रक्रियेत सामील असलेले प्रोटीज) chymotrypsinogen पासून पॉलीपेप्टाइड प्रदेश क्लीव्ह करून प्राप्त केले जाते. कायमोट्रिप्सिनोजेन हा chymotrypsin चा एक निष्क्रिय पूर्ववर्ती आहे आणि स्वादुपिंडात संश्लेषित केला जातो. निष्क्रिय फॉर्म पोटात नेले जाते जेथे ते chymotrypsin मध्ये रूपांतरित होते. एंजाइम पोटात जाण्यापूर्वी स्वादुपिंड आणि इतर उतींचे विभाजन टाळण्यासाठी ही यंत्रणा आवश्यक आहे. निष्क्रिय एंझाइम पूर्वगामीला "झिमोजेन" असेही संबोधले जाते.

एन्झाइम कोफॅक्टर्स

काही एंझाइम कोणत्याही अतिरिक्त घटकांशिवाय स्वतःच उत्प्रेरक कार्य करतात. तथापि, असे एन्झाईम आहेत ज्यांना उत्प्रेरकांसाठी नॉन-प्रोटीन घटकांची आवश्यकता असते. कोफॅक्टर एकतर अजैविक रेणू (धातूचे आयन, लोह-सल्फर क्लस्टर्स इ.) किंवा सेंद्रिय (उदाहरणार्थ, फ्लेविन किंवा हेम) असू शकतात. सजीवांच्या शरीरात निर्मार्ण होणारे द्रव्य एंझाइमशी घट्टपणे संबंधित असलेल्या सेंद्रिय कोफॅक्टर्सना कृत्रिम गट देखील म्हणतात. सेंद्रिय कोफॅक्टर जे एन्झाइमपासून वेगळे केले जाऊ शकतात त्यांना कोएन्झाइम म्हणतात.

उत्प्रेरक क्रियाकलाप प्रदर्शित करण्यासाठी कोफॅक्टर आवश्यक असलेल्या एन्झाइमला अपो-एंझाइम म्हणतात. कोफॅक्टरच्या संयोगाने अपो-एंझाइमला होलो-एंझाइम म्हणतात. बहुतेक cofactors सहसंयोजक नसलेल्या परंतु बऱ्यापैकी मजबूत परस्परसंवादाने एन्झाइमशी संबंधित आहेत. पायरुवेट डिहायड्रोजनेजमधील थायमिन पायरोफॉस्फेट सारख्या एन्झाइमशी सहसंयोजकपणे जोडलेले कृत्रिम गट देखील आहेत.

एंजाइमचे नियमन

काही एन्झाईम्समध्ये लहान रेणू बंधनकारक साइट्स असतात आणि ते चयापचय मार्गाचे थर किंवा उत्पादने असू शकतात ज्यामध्ये एन्झाइम प्रवेश करतो. ते एंजाइमची क्रिया कमी करतात किंवा वाढवतात, ज्यामुळे अभिप्राय मिळण्याची संधी निर्माण होते.

उत्पादन प्रतिबंध समाप्त

चयापचय मार्ग - सलग एंझाइमॅटिक प्रतिक्रियांची साखळी. बर्‍याचदा चयापचय मार्गाचे अंतिम उत्पादन हे एन्झाइमचे अवरोधक असते जे त्या चयापचय मार्गातील पहिल्या प्रतिक्रियांना गती देते. जर अंतिम उत्पादन खूप जास्त असेल तर ते पहिल्या एन्झाईमसाठी अवरोधक म्हणून कार्य करते आणि त्यानंतर जर अंतिम उत्पादन खूपच लहान झाले तर पहिले एन्झाइम पुन्हा सक्रिय केले जाते. अशा प्रकारे, नकारात्मक अभिप्रायाच्या तत्त्वानुसार अंतिम उत्पादनाद्वारे प्रतिबंध हा होमिओस्टॅसिस (शरीराच्या अंतर्गत वातावरणाच्या परिस्थितीची सापेक्ष स्थिरता) राखण्याचा एक महत्त्वाचा मार्ग आहे.

एंजाइम क्रियाकलापांवर पर्यावरणीय परिस्थितीचा प्रभाव

एंजाइमची क्रिया सेल किंवा जीवातील परिस्थितींवर अवलंबून असते - दबाव, वातावरणाची आंबटपणा, तापमान, विरघळलेल्या क्षारांचे प्रमाण (द्रावणाची आयनिक ताकद) इ.

एंजाइमचे अनेक प्रकार

एंजाइमचे अनेक प्रकार दोन प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकतात:

Isoenzymes
योग्य अनेकवचनी रूपे (सत्य)

Isoenzymes- हे एन्झाईम्स आहेत, ज्यांचे संश्लेषण वेगवेगळ्या जीन्सद्वारे एन्कोड केलेले आहे, त्यांची प्राथमिक संरचना आणि भिन्न गुणधर्म आहेत, परंतु ते समान प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करतात. आयसोएन्झाइम्सचे प्रकार:

सेंद्रिय - यकृत आणि स्नायूंमध्ये ग्लायकोलिसिसचे एंजाइम.
सेल्युलर - सायटोप्लाज्मिक आणि माइटोकॉन्ड्रियल मॅलेट डिहायड्रोजनेज (एंझाइम भिन्न आहेत, परंतु समान प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करतात).
संकरित - चतुर्थांश रचना असलेले एंजाइम, वैयक्तिक सबयुनिट्सच्या गैर-सहसंयोजक बांधणीच्या परिणामी तयार होतात (लैक्टेट डिहायड्रोजनेज - 2 प्रकारचे 4 उपयुनिट).
उत्परिवर्ती - एका जनुकाच्या एकाच उत्परिवर्तनाच्या परिणामी तयार होतात.
अॅलोएन्झाइम्स - एकाच जनुकाच्या वेगवेगळ्या एलीलद्वारे एन्कोड केलेले.

योग्य अनेकवचनी रूपे(सत्य) एंजाइम आहेत ज्यांचे संश्लेषण समान जनुकाच्या समान एलीलद्वारे एन्कोड केलेले आहे, त्यांची प्राथमिक रचना आणि गुणधर्म समान आहेत, परंतु राइबोसोम्सवर संश्लेषणानंतर ते बदल करतात आणि भिन्न बनतात, जरी ते समान प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करतात.

Isoenzymes अनुवांशिक स्तरावर भिन्न असतात आणि प्राथमिक अनुक्रमापेक्षा भिन्न असतात, आणि खरे अनेक रूपे अनुवादोत्तर स्तरावर भिन्न होतात.

वैद्यकीय महत्त्व

एन्झाईम्स आणि आनुवंशिक चयापचय रोगांमधील दुवा प्रथम स्थापित केला गेला A. गॅरोडोम 1910 मध्ये गॅरोडने एन्झाइम दोषांशी संबंधित रोगांना "चयापचयातील जन्मजात त्रुटी" म्हटले आहे.

एखाद्या विशिष्ट एंझाइमच्या एन्कोडिंग जनुकामध्ये उत्परिवर्तन झाल्यास, एन्झाइमचा अमीनो आम्ल क्रम बदलू शकतो. त्याच वेळी, बहुतेक उत्परिवर्तनांच्या परिणामी, त्याची उत्प्रेरक क्रिया कमी होते किंवा पूर्णपणे अदृश्य होते. एखाद्या जीवाला यापैकी दोन उत्परिवर्ती जीन्स (प्रत्येक पालकांकडून एक) मिळाल्यास, त्या एंझाइमद्वारे उत्प्रेरित होणारी रासायनिक प्रतिक्रिया शरीरात होणे थांबते. उदाहरणार्थ, अल्बिनोसचे स्वरूप टायरोसिनेज एन्झाइमच्या उत्पादनाच्या समाप्तीशी संबंधित आहे, जे गडद रंगद्रव्य मेलेनिनच्या संश्लेषणातील एका टप्प्यासाठी जबाबदार आहे. Phenylketonuria यकृतातील फेनिलॅलानिन-4-हायड्रॉक्सीलेस या एन्झाइमच्या कमी किंवा अनुपस्थितीशी संबंधित आहे.

सध्या, एंजाइम दोषांशी संबंधित शेकडो आनुवंशिक रोग ज्ञात आहेत. यापैकी अनेक रोगांवर उपचार आणि प्रतिबंध करण्याच्या पद्धती विकसित केल्या गेल्या आहेत.

व्यावहारिक वापर

राष्ट्रीय अर्थव्यवस्थेमध्ये एन्झाईम्सचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो - अन्न, कापड उद्योग, फार्माकोलॉजी आणि औषध. बहुतेक औषधे शरीरातील एंजाइमॅटिक प्रक्रियेवर परिणाम करतात, विशिष्ट प्रतिक्रिया सुरू करतात किंवा थांबतात.

वैज्ञानिक संशोधनात आणि वैद्यकशास्त्रात एन्झाईम्सच्या वापराची व्याप्ती आणखी विस्तृत आहे.

नोट्स

साहित्य

Volkenstein M. V., Dogonadze R. R., Madumarov A. K., Urushadze Z. D., Kharkats Yu. I. enzymatic catalysis.- Molecular Biology, Vol. 6, क्र. 3, 1972, कला. ४३१-४३९.
डिक्सन, एम. एन्झाइम्स / एम. डिक्सन, ई. वेब. - 3 खंडांमध्ये - प्रति. इंग्रजीतून. - V.1-2. - एम.: मीर, 1982. - 808 पी.

- (lat. fermentum fermentation, sourdough पासून), enzymes, biocatalysts, विशिष्ट. प्रथिने सर्व जिवंत पेशींमध्ये असतात आणि बायोलची भूमिका बजावतात. उत्प्रेरक त्यांच्याद्वारे अनुवांशिकतेची जाणीव होते. माहिती आणि सर्व देवाणघेवाण प्रक्रिया पार पाडल्या जातात ... ... जैविक विश्वकोशीय शब्दकोश

- (lat. Fermentum खमीर, fervere पासून गरम असणे). सेंद्रिय पदार्थ जे इतर सेंद्रिय शरीरांना स्वतःला शुद्ध न करता आंबवतात. रशियन भाषेत समाविष्ट परदेशी शब्दांचा शब्दकोश. चुडीनोव ए.एन., 1910. एन्झाइम्स ... ... रशियन भाषेतील परदेशी शब्दांचा शब्दकोश

- (lat. fermentum खमीर पासून) (एंझाइम) सर्व जिवंत पेशींमध्ये जैविक उत्प्रेरक असतात. शरीरात पदार्थांचे परिवर्तन घडवून आणणे, त्याद्वारे त्याचे चयापचय निर्देशित करणे आणि त्याचे नियमन करणे. प्रथिनांचे रासायनिक स्वरूप. एन्झाईम्स ...... मोठा विश्वकोशीय शब्दकोश

- (लॅटिन fermentum खमीर पासून), सर्व जिवंत पेशींमध्ये उपस्थित जैविक उत्प्रेरक. शरीरातील पदार्थांचे परिवर्तन (चयापचय) पार पाडणे. प्रथिनांचे रासायनिक स्वरूप. सेलमधील असंख्य जैवरासायनिक प्रतिक्रियांमध्ये भाग घेते ... ... आधुनिक विश्वकोश

अस्तित्वात आहे., समानार्थी शब्दांची संख्या: 2 बायोकॅटलिस्ट्स (1) एन्झाइम्स (2) ASIS समानार्थी शब्दकोष. व्ही.एन. त्रिशिन. 2013... समानार्थी शब्दकोष

एन्झाइम्स. एंजाइम पहा. (