એન્ઝાઇમની સાંદ્રતા અને સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરની અવલંબન. સબસ્ટ્રેટ, ઉત્સેચકો, તાપમાનની સાંદ્રતા પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાઓના દરની અવલંબન એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાઓના ગતિશાસ્ત્ર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના સામાન્ય સમીકરણ

કોર્સ વર્ક

એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાઓની ગતિશાસ્ત્ર

પરિચય

કોઈપણ જીવતંત્રની જીવન પ્રવૃત્તિનો આધાર રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ છે. જીવંત જીવતંત્રમાં લગભગ તમામ પ્રતિક્રિયાઓ કુદરતી બાયોકેટાલિસ્ટ્સ - ઉત્સેચકોની ભાગીદારી સાથે થાય છે.

1835 માં બર્ઝેલિયસ એ સૌપ્રથમ સૂચન કર્યું હતું કે જીવંત જીવની પ્રતિક્રિયાઓ નવા બળને આભારી છે, જેને તેમણે "ઉત્પ્રેરક" કહે છે. તેમણે આ વિચાર મુખ્યત્વે પ્રાયોગિક અવલોકન પર આધારિત કર્યો હતો કે બટાકામાંથી ડાયસ્ટેઝ સલ્ફ્યુરિક એસિડ કરતાં સ્ટાર્ચને વધુ ઝડપથી હાઇડ્રોલાઇઝ કરે છે. પહેલેથી જ 1878 માં, કુહને જીવંત જીવમાં ઉત્પ્રેરક શક્તિ ધરાવતા પદાર્થને એન્ઝાઇમ કહે છે.

એન્ઝાઇમ ક્રિયાના ગતિશાસ્ત્ર એ એન્ઝાઇમોલોજીની એક શાખા છે જે રાસાયણિક પ્રકૃતિ અને એન્ઝાઇમ સાથે સબસ્ટ્રેટની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પરિસ્થિતિઓ તેમજ પર્યાવરણીય પરિબળો પર ઉત્સેચકો દ્વારા ઉત્પ્રેરિત પ્રતિક્રિયા દરની અવલંબનનો અભ્યાસ કરે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, એન્ઝાઇમ ગતિશાસ્ત્ર આપણને એન્ઝાઇમેટિક કેટાલિસિસના દરને અસર કરતા પરિબળોની ક્રિયાની પરમાણુ પદ્ધતિઓની પ્રકૃતિને સમજવાની મંજૂરી આપે છે. આ વિભાગ બાયોકેમિસ્ટ્રી, ભૌતિકશાસ્ત્ર અને ગણિત જેવા વિજ્ઞાનના આંતરછેદ પર રચાયો હતો. એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાઓનું ગાણિતિક રીતે વર્ણન કરવાનો સૌથી પહેલો પ્રયાસ 1898માં ડુક્લોસ દ્વારા કરવામાં આવ્યો હતો.

હકીકતમાં, ઉત્સેચકોના અભ્યાસ પરનો આ વિભાગ આપણા સમયમાં ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે, એટલે કે વ્યવહારુ દવા માટે. તે ફાર્માકોલોજિસ્ટ્સને સેલ મેટાબોલિઝમમાં લક્ષિત ફેરફારો, મોટી સંખ્યામાં ફાર્માસ્યુટિકલ્સ અને વિવિધ ઝેર માટે એક સાધન આપે છે - આ એન્ઝાઇમ અવરોધકો છે.

આ કાર્યનો હેતુ વિવિધ પરિબળો પર પ્રતિક્રિયા દરની નિર્ભરતાને ધ્યાનમાં લેવાનો છે, પ્રતિક્રિયા દરને કેવી રીતે નિયંત્રિત કરી શકાય છે અને તે કેવી રીતે નક્કી કરી શકાય છે.

1. માઇકલિસ-મેન્ટેન ગતિશાસ્ત્ર

એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાઓના ગતિશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કરતા પ્રારંભિક પ્રયોગોએ દર્શાવ્યું છે કે પ્રતિક્રિયા દર, સૈદ્ધાંતિક અપેક્ષાઓથી વિપરીત, એન્ઝાઇમ (E) અને સબસ્ટ્રેટ (S) ની સાંદ્રતા પર તે જ રીતે આધાર રાખતો નથી જે રીતે પરંપરાગત સેકન્ડ- ઓર્ડર પ્રતિક્રિયા.

બ્રાઉન અને, તેમનાથી સ્વતંત્ર રીતે, હેનરીએ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલની રચનાની પ્રથમ કલ્પના કરી. આ ધારણાને પછી ત્રણ પ્રાયોગિક તથ્યો દ્વારા પુષ્ટિ મળી હતી:

a) papain ફાઈબ્રિન સાથે અદ્રાવ્ય સંયોજન બનાવે છે (Wurtz, 1880);

b) ઇન્વર્ટેજ સબસ્ટ્રેટ સુક્રોઝ એન્ઝાઇમને થર્મલ ડિનેચરેશનથી સુરક્ષિત કરી શકે છે (O" સુલિવાન અને થોમ્પસન, 1890);

c) ઉત્સેચકો સ્ટીરિયોકેમિકલી ચોક્કસ ઉત્પ્રેરક તરીકે દર્શાવવામાં આવ્યા હતા (ફિશર, 1898-1899).

તેઓએ મહત્તમ ઝડપનો ખ્યાલ રજૂ કર્યો અને તે બતાવ્યું સંતૃપ્તિ વળાંક(એટલે ​​​​કે, સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા પર પ્રતિક્રિયા દરની અવલંબન) એક સમભુજ અતિશય છે. તેઓએ સાબિત કર્યું કે મહત્તમ અવલોકન કરેલ ઝડપ એ વળાંકના એસિમ્પ્ટોટ્સમાંથી એક છે, અને સેગમેન્ટ બીજા એસિમ્પ્ટોટ દ્વારા એબ્સિસા અક્ષ (તેના નકારાત્મક મૂલ્યોના ક્ષેત્રમાં) પર કાપવામાં આવે છે, એટલે કે. ઝડપ સમીકરણમાં સ્થિર, અડધી મહત્તમ ઝડપ હાંસલ કરવા માટે જરૂરી સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતાના સંપૂર્ણ મૂલ્યમાં સમાન.

માઇકલિસ અને મેન્ટેને સૂચવ્યું કે પ્રતિક્રિયા દર ES સંકુલના વિઘટન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, એટલે કે. સતત k 2 . આ તો જ શક્ય છે જો k 2 - દર સ્થિરાંકોમાં સૌથી નાનો. આ કિસ્સામાં, એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ કોમ્પ્લેક્સ, ફ્રી એન્ઝાઇમ અને સબસ્ટ્રેટ વચ્ચેનું સંતુલન પ્રતિક્રિયાના દર (ઝડપથી સ્થાપિત સંતુલન) ની તુલનામાં ઝડપથી સ્થાપિત થાય છે.

પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયા દર નીચેના સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે:

v = k 2

કારણ કે એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલનું વિયોજન સ્થિરાંક સમાન છે

K S = [E] [S] / = k -1 /k 1

પછી મુક્ત એન્ઝાઇમની સાંદ્રતા તરીકે વ્યક્ત કરી શકાય છે

[E] =K S / [S]

પ્રતિક્રિયા મિશ્રણમાં એન્ઝાઇમની કુલ સાંદ્રતા સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

[E] t = [E] + [ES] = K S [ES] / [S] + [ES]

પ્રતિક્રિયા મહત્તમ ઝડપે પહોંચે છે જ્યારે સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા એટલી ઊંચી હોય છે કે તમામ એન્ઝાઇમ પરમાણુઓ ES કોમ્પ્લેક્સના સ્વરૂપમાં હાજર હોય છે (સબસ્ટ્રેટની અનંત મોટી માત્રામાં). સૈદ્ધાંતિક રીતે શક્ય મહત્તમ ઝડપ માટે પ્રારંભિક ગતિનો ગુણોત્તર [ES] થી [E] t ના ગુણોત્તર સમાન છે:

v / V મહત્તમ = / [E] t = / (K S / [S] + ) = 1 / (K S + [S] +1)

આ ક્લાસિક સમીકરણ છે માઇકલિસઅને મેન્ટેન,જે, 1913 માં તેના પ્રકાશનથી, દાયકાઓ સુધી તમામ એન્ઝાઇમ ગતિ અભ્યાસનો મૂળભૂત સિદ્ધાંત બની ગયો હતો અને, કેટલીક મર્યાદાઓ સાથે, તે આજ સુધી યથાવત છે.

પાછળથી તે દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે મૂળ માઇકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણમાં ઘણા નિયંત્રણો હતા. તે વાજબી છે, એટલે કે. આપેલ એન્ઝાઇમ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત પ્રતિક્રિયાના ગતિશાસ્ત્રનું યોગ્ય રીતે વર્ણન કરે છે જો નીચેની તમામ પ્રતિબંધિત શરતો પૂરી થાય:

) ગતિશીલ રીતે સ્થિર એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલ રચાય છે;

) સતત કે એસ એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ કોમ્પ્લેક્સનું વિયોજન સ્થિર છે: આ ફક્ત ત્યારે જ સાચું છે જો ;

પ્રતિક્રિયા દરમિયાન સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા બદલાતી નથી, એટલે કે. ફ્રી સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા તેની પ્રારંભિક સાંદ્રતા જેટલી છે;

) પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદન ઝડપથી એન્ઝાઇમથી વિભાજિત થાય છે, એટલે કે. ES સંકુલની ગતિશીલ રીતે નોંધપાત્ર માત્રામાં રચના થતી નથી;

) પ્રતિક્રિયાનો બીજો તબક્કો ઉલટાવી શકાય તેવું છે; વધુ સ્પષ્ટ રીતે, અમે ફક્ત પ્રારંભિક ગતિને ધ્યાનમાં લઈએ છીએ, જ્યારે વિપરીત પ્રતિક્રિયા (ઉત્પાદનની વાસ્તવિક ગેરહાજરીને કારણે) હજુ પણ અવગણવામાં આવી શકે છે;

) માત્ર એક સબસ્ટ્રેટ પરમાણુ એન્ઝાઇમની દરેક સક્રિય સાઇટ સાથે જોડાય છે;

) તમામ પ્રતિક્રિયાશીલ પદાર્થો માટે, તેમની સાંદ્રતાનો ઉપયોગ પ્રવૃત્તિઓને બદલે કરી શકાય છે.

માઈકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણ એન્ઝાઇમ ક્રિયાના કોઈપણ જથ્થાત્મક વર્ણન માટે પ્રારંભિક બિંદુ તરીકે સેવા આપે છે. તે પર ભાર મૂકવો જોઈએ કે મોટાભાગના ઉત્સેચકોની ગતિશીલ વર્તણૂક માઈકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણ હેઠળની આદર્શ યોજના દ્વારા સૂચિત કરતાં વધુ જટિલ છે. આ સમીકરણની વ્યુત્પત્તિ ધારે છે કે ત્યાં માત્ર એક જ એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલ છે. દરમિયાન, વાસ્તવમાં, મોટાભાગની એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાઓમાં, ઓછામાં ઓછા બે અથવા ત્રણ આવા સંકુલ રચાય છે, જે ચોક્કસ ક્રમમાં થાય છે.

અહીં EZ એ સાચી સંક્રમણ સ્થિતિને અનુરૂપ જટિલ સૂચવે છે, અને EP એન્ઝાઇમ અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદન વચ્ચેના સંકુલને સૂચવે છે. તે પણ નિર્દેશિત કરી શકાય છે કે મોટાભાગની એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાઓમાં એક કરતાં વધુ સબસ્ટ્રેટ સામેલ હોય છે અને તે મુજબ, બે અથવા વધુ ઉત્પાદનો રચાય છે. બે સબસ્ટ્રેટ, S 1 અને S 2 સાથેની પ્રતિક્રિયામાં, ES 1, ES 2 અને ES 1 S 2 નામના ત્રણ એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલો રચી શકાય છે. જો પ્રતિક્રિયા બે ઉત્પાદનો ઉત્પન્ન કરે છે, P 1 અને P 2, તો ઓછામાં ઓછા ત્રણ વધારાના સંકુલ EP 1, EP 2 અને EP 1 P 2 હોઈ શકે છે. આવી પ્રતિક્રિયાઓમાં ઘણા મધ્યવર્તી તબક્કાઓ છે, જેમાંથી દરેક તેના પોતાના દર સ્થિરતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે. એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાઓનું ગતિ વિશ્લેષણ જેમાં બે કે તેથી વધુ રિએક્ટન્ટનો સમાવેશ થાય છે તે ઘણી વખત અત્યંત જટિલ હોય છે અને તેમાં ઈલેક્ટ્રોનિક કમ્પ્યુટરનો ઉપયોગ જરૂરી હોય છે. જો કે, તમામ એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાઓના ગતિશાસ્ત્રનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે, પ્રારંભિક બિંદુ હંમેશા ઉપર ચર્ચા કરેલ માઈકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણ હોય છે.

1.1 અચળનો સ્વભાવકેસમીકરણમાં

સમીકરણ એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયા ગતિશાસ્ત્ર

બીજી ધારણા જણાવે છે કે સતત કે એસ સમીકરણમાં એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલનું વિયોજન સ્થિરાંક છે.

બ્રિગ્સ અને હલ્ડેને 1925 માં સાબિત કર્યું કે મૂળ માઇકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણ ફક્ત માટે જ માન્ય છે, એટલે કે. જ્યારે પ્રારંભિક તબક્કા E+S ES નું સંતુલન આગલા તબક્કાની ઝડપની સરખામણીમાં ખૂબ જ ઝડપથી સ્થાપિત થાય છે. તેથી, આવી ગતિ મિકેનિઝમ્સ (પ્રારંભિક માઇકલિસ-મેન્ટેન સ્થિતિને આધિન અને એક ધીમી પ્રાથમિક અવસ્થા ધરાવતું, જેની તુલનામાં અન્ય તમામ પ્રાથમિક તબક્કાઓમાં સંતુલન ઝડપથી સ્થાપિત થાય છે) "ઝડપી સંતુલન" ધારણાને સંતોષે છે તેવું કહેવાય છે. જો, જો કે, k -1 સાથે તીવ્રતાના ક્રમમાં k 2 તુલનાત્મક છે , સમય જતાં એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલની સાંદ્રતામાં ફેરફાર નીચેના વિભેદક સમીકરણ દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે:

d / dt = k 1 [E] [S] - k -1 - k 2

અમે પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયા દરને ધ્યાનમાં લેતા હોવાથી, એટલે કે. ક્ષણ જ્યારે વિપરીત પ્રતિક્રિયા હજી આવી નથી, અને પ્રેસ્ટેશનરી સ્ટેજ પહેલેથી જ પસાર થઈ ગયો છે, પછી સબસ્ટ્રેટની વધુ પડતીને લીધે, રચાયેલા એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલની માત્રા વિઘટનની માત્રા જેટલી છે. (સ્થિરતા સિદ્ધાંત, અથવા બ્રિગ્સ અને હેલ્ડેન ગતિશાસ્ત્ર, અથવા રાસાયણિક ગતિશાસ્ત્રમાં બોડેનસ્ટીન સિદ્ધાંત) અને તે સાચું છે

d/dt=0

આને વિભેદક સમીકરણમાં બદલીને, અમે મુક્ત એન્ઝાઇમની સાંદ્રતા માટે અભિવ્યક્તિ મેળવીએ છીએ:

[E] = (k -1 + k 2) / k 1 [S]

[E] T = [E] + = [(k -1 + k 2) / k -1 [S] + 1] =

= (k -1 + k 2 + k -1 [S]) / k 1 [S]

સ્થિર સ્થિતિ સમીકરણ:

K 1 [S] [E] T / (k -1 + k 2 + k 1 [S])

કારણ કે v = k 2 , તો આપણને તે મળે છે

v = k 1 k 2 [S] [E] T / (k -1 + k 2 + k 1 [S]) = k 2 [S] [E] T / [(k -1 + k 2) / k 1 + [એસ]]

આ બાબતે

V મહત્તમ = k 2 [E] T

અને તે માઈકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણમાંથી મેળવેલી મહત્તમ ઝડપની બરાબર છે. જો કે, માઈકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણના છેદમાં સ્થિરાંક K S નથી , તે એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ કોમ્પ્લેક્સનું વિયોજન સ્થિરાંક નથી, પરંતુ કહેવાતા માઇકલિસ સતત:

K m = (k -1 + k 2) / k 1

K m K S બરાબર હોય તો જ.

વેગ સમીકરણના છેદમાં સ્થિરતાના કિસ્સામાં, તે સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત થાય છે

K k = k 2 / k 1

અને વેન સ્લાઇકના જણાવ્યા અનુસાર, ગતિ સતત.

d/dt = 0 એવી ધારણા વિના વિભેદક સમીકરણમાંથી સ્થિર સ્થિતિનું સમીકરણ પણ મેળવી શકાય છે. જો આપણે મૂલ્ય [E] = [E] T - ને વિભેદક સમીકરણમાં બદલીએ, તો પરિવર્તનો પછી આપણને પ્રાપ્ત થાય છે.

= (k 1 [S] [E] T - d / dt) / (k 1 [S] + k -1 + k 2)

આ સમીકરણમાંથી સ્થિર સ્થિતિનું સમીકરણ મેળવવા માટે, તે જરૂરી નથી કે d/dt = 0. અસમાનતા d/dt સંતોષાય તે પૂરતું છે.<< k 1 [S] [E] T . Этим объясняется, почему можно достичь хорошего приближения в течение длительного времени при использовании принципа стационарности.

ભિન્ન સ્થિર સ્થિતિ સમીકરણ નીચે મુજબ છે:

d / dt = T / (k 1 [S] + k -1 + k 2) 2 ] (d [S] / dt)

આ અભિવ્યક્તિ દેખીતી રીતે 0 ની બરાબર નથી.

1.2 માઇકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણનું પરિવર્તન

મૂળ માઈકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણ એ અતિપરવલય સમીકરણ છે, જ્યાં સ્થિરાંકોમાંથી એક (V મહત્તમ) વળાંકનું એસિમ્પ્ટોટ છે. અન્ય સ્થિરાંક (K m), જેનું નકારાત્મક મૂલ્ય બીજા એસિમ્પ્ટોટ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, તે V max / 2 હાંસલ કરવા માટે જરૂરી સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા સમાન છે. આ ચકાસવું સરળ છે, કારણ કે જો

v=V મહત્તમ / 2, પછી

V મહત્તમ / 2 = V મહત્તમ [S] / (K m + [S])

V મહત્તમ / V મહત્તમ = 1 = 2 [S] / (K m + [S]) m + [S] = 2 [S], એટલે કે. [S] = K m at v = V મહત્તમ /2.

માઈકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણને બીજગણિતીય રીતે અન્ય સ્વરૂપોમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે જે પ્રાયોગિક ડેટાના ગ્રાફિકલ રજૂઆત માટે વધુ અનુકૂળ છે. સૌથી સામાન્ય રૂપાંતરણોમાંનું એક ફક્ત સમીકરણની ડાબી અને જમણી બાજુના પરસ્પર એકબીજા સાથે સમાન કરવા માટે નીચે આવે છે.

પરિવર્તનના પરિણામે આપણે અભિવ્યક્તિ મેળવીએ છીએ

જે કહેવાય છે લાઇનવેવર-બર્ક સમીકરણો. આ સમીકરણ મુજબ, કોઓર્ડિનેટ્સ 1/[S] અને 1/v માં રચાયેલો ગ્રાફ એ એક સીધી રેખા છે, જેનો ઢોળાવ K m/V મહત્તમ બરાબર છે, અને ઓર્ડિનેટ અક્ષ પર કપાયેલો સેગમેન્ટ 1 ની બરાબર છે. /વી મહત્તમ. આવા આલેખ, ડબલ પારસ્પરિક પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે, તેનો ફાયદો એ છે કે તે V max ને વધુ ચોક્કસ રીતે નક્કી કરવાનું શક્ય બનાવે છે; કોઓર્ડિનેટ્સ [S] અને v માં રચાયેલા વળાંક પર, V max એ એસિમ્પટોટિક મૂલ્ય છે અને તે ઘણી ઓછી સચોટ રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે. લાઇનવેવર-બર્ક ગ્રાફ પર x-અક્ષ પર કાપવામાં આવેલ સેગમેન્ટ -1/K m બરાબર છે. એન્ઝાઇમ નિષેધ સંબંધિત મૂલ્યવાન માહિતી પણ આ આલેખમાંથી મેળવી શકાય છે.

માઇકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણનું બીજું પરિવર્તન એ છે કે લાઇનવેવર-બર્ક સમીકરણની બંને બાજુઓને V max *v વડે ગુણાકાર કરવામાં આવે છે અને કેટલાક વધારાના પરિવર્તનો પછી આપણને મળે છે.

કોઓર્ડિનેટ્સ v અને v/[S] માં અનુરૂપ ગ્રાફ સાથે રજૂ કરે છે e 4, ફિગ. 1]. આવા શેડ્યૂલ ( એડી-હોફસ્ટી ચાર્ટ) માત્ર V max અને K m ના મૂલ્યોને ખૂબ જ સરળ રીતે નિર્ધારિત કરવાનું શક્ય બનાવે છે, પરંતુ તે લીનિયરીટીમાંથી સંભવિત વિચલનોને ઓળખવાનું પણ શક્ય બનાવે છે જે લાઇનવેવર-બર્ક પ્લોટ પર શોધાયેલ નથી.

સમીકરણને બીજા સ્વરૂપમાં પણ રેખીય કરી શકાય છે

[S] / v = K m / V મહત્તમ + [S] / V મહત્તમ

આ કિસ્સામાં, [S] પર [S] / v ની અવલંબનનું આયોજન કરવું જોઈએ. પરિણામી સીધી રેખાનો ઢોળાવ મહત્તમ 1/V છે; ઓર્ડિનેટ અને એબ્સિસા અક્ષ પર કાપેલા સેગમેન્ટ્સ અનુક્રમે (K m/V મહત્તમ) અને (- K m) સમાન છે. આ આલેખ લેખકના નામ પછી કહેવામાં આવે છે. હેન્સ ચાર્ટ.

આંકડાકીય વિશ્લેષણ દર્શાવે છે કે Edie-Hofstee અને Haynes પદ્ધતિઓ લાઇનવેવર-બર્ક પદ્ધતિ કરતાં વધુ સચોટ પરિણામો પ્રદાન કરે છે. આનું કારણ એ છે કે એડી-હોફસ્ટી અને હેન્સ ગ્રાફમાં, બંને આશ્રિત અને સ્વતંત્ર ચલો બંને સંકલન અક્ષો પર રચાયેલા જથ્થામાં સમાવિષ્ટ છે.

1.3 પ્રતિક્રિયા ગતિશાસ્ત્ર પર સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતાની અસર

ઘણા કિસ્સાઓમાં, સતત સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતાની સ્થિતિ પૂરી થતી નથી. એક તરફ, સબસ્ટ્રેટની એન્ઝાઈમેટિક પ્રવૃત્તિના વારંવાર બનતા અવરોધને કારણે કેટલાક ઉત્સેચકો સાથે વિટ્રો પ્રતિક્રિયાઓમાં વધારાના સબસ્ટ્રેટનો ઉપયોગ થતો નથી. આ કિસ્સામાં, ફક્ત તેની શ્રેષ્ઠ સાંદ્રતાનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, અને આ હંમેશા ઉપર ચર્ચા કરેલ મિકેનિઝમ્સના ગતિ સમીકરણોને પરિપૂર્ણ કરવા માટે જરૂરી વધારાનું સબસ્ટ્રેટ પૂરું પાડતું નથી. વધુમાં, વિવોના કોષમાં, આ સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરવા માટે જરૂરી વધારાનું સબસ્ટ્રેટ સામાન્ય રીતે પ્રાપ્ત થતું નથી.

એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાઓમાં, જ્યાં સબસ્ટ્રેટ વધારે નથી અને તેથી, પ્રતિક્રિયા દરમિયાન તેની સાંદ્રતા બદલાય છે, એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ કોમ્પ્લેક્સનું વિયોજન સ્થિરાંક બરાબર છે

K S = ([S] 0 - - [P]) [E] T - )/

([S] 0 - સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા t = 0 પર). આ કિસ્સામાં, પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયા દર (સ્થિર સ્થિતિમાં) સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે

v= V મહત્તમ / (K m + )

એક સમયે સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા ક્યાં છે.

જો કે, બે કિસ્સાઓ માટે અંદાજિત ઉકેલ લખવાનું શક્ય છે જ્યારે [S] o = :

) જો આ અસમાનતા t ના મોટા મૂલ્યોને કારણે ધરાવે છે, એટલે કે. જ્યારે પ્રતિક્રિયા દરમિયાન પ્રારંભિક સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતાના 5% થી વધુ વપરાશ થાય છે;

) જો એન્ઝાઇમની સાંદ્રતાને સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતાની તુલનામાં અવગણી ન શકાય અને આમ એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલની સાંદ્રતાને ધ્યાનમાં લેવી આવશ્યક છે.

જો t મોટી હોય અને [S]0 ની સરખામણીમાં સાંદ્રતા નજીવી હોય, તો એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ કોમ્પ્લેક્સના વિયોજન સ્થિરતા માટેનું સમીકરણ નીચે મુજબ બને છે:

K S = ([S] 0 - [P]) ([E] T - ) /

પ્રતિક્રિયા દરમિયાન બદલાતી સાંદ્રતા મૂલ્ય માટે, સંતોષકારક અંદાજ એ મૂલ્ય છે ([S] 0 + )/2. ત્યારથી = [S] 0 - [P], સરેરાશ ઝડપ; તરીકે વ્યક્ત કરી શકાય છે

આ અભિવ્યક્તિ અને અંદાજિત મૂલ્યને માં બદલીને

v= V મહત્તમ / (K m + ),

અમને મળે છે:

ચોક્કસ, સંકલિત માઇકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણમાંથી મેળવેલા મૂલ્યો સાથે આ અંદાજમાંથી ગણતરી કરાયેલ મૂલ્યોની સરખામણી કરતી વખતે, તે તારણ આપે છે કે K m ના નિર્ધારણમાં ભૂલ અનુક્રમે 30 અને 50% સબસ્ટ્રેટનો વપરાશ કરતી વખતે 1 અને 4% છે. પરિણામે, આ અંદાજમાં ભૂલ માપની ભૂલની સરખામણીમાં નહિવત્ છે.

જ્યારે સબસ્ટ્રેટનો વપરાશ પ્રારંભિક સાંદ્રતાના 5% કરતા વધુ ન હોય, પરંતુ એન્ઝાઇમની સાંદ્રતા એટલી ઊંચી હોય છે કે [S] 0 ની તુલનામાં અવગણી શકાય નહીં, ત્યારે એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલનું વિયોજન સ્થિરાંક સમાન છે:

K s = ([S] 0 - ) ([E] T - ) /

તેનો ઉકેલ પ્રમાણમાં આપે છે

બે સંભવિત ઉકેલોમાંથી, માત્ર નકારાત્મક જ પસંદ કરી શકાય છે, કારણ કે માત્ર તે જ પ્રારંભિક શરતોને સંતોષે છે: = 0 સાથે [S] 0 = 0 અથવા [E] T = 0. ગુણોત્તર v/V માટેના સમીકરણ સાથે સામ્યતા દ્વારા મહત્તમ, અમે પ્રારંભિક વેગ માટે સમીકરણ મેળવ્યું. એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ કોમ્પ્લેક્સના વિયોજન સ્થિરાંકના સમીકરણમાંથી મેળવેલ ચતુર્ભુજ સમીકરણ, v = k 2 અને V max = k 2 [E] T ના સૂત્રોનો ઉપયોગ કરીને, ફક્ત ઉપર જ જોવા મળે છે, તેને નીચેના સ્વરૂપમાં ઘટાડી શકાય છે:

[S] 0 V મહત્તમ / v = K s V max / (V max - v) + [E] T

ધ્યાનમાં લેવા માટે બે મર્યાદિત કેસ છે. પ્રથમ કિસ્સામાં [એસ]<

v = (V મહત્તમ / K m) [S] = k[S]

આમ, અમે સ્પષ્ટ પ્રથમ-ક્રમની પ્રતિક્રિયા અને k=V મહત્તમ /K m - એક સ્પષ્ટ પ્રથમ-ક્રમ ગતિ સ્થિરાંક મેળવ્યો છે. તેનું વાસ્તવિક પરિમાણ સમય -1 છે, પરંતુ તે કેટલાક પ્રાથમિક તબક્કાઓના પ્રથમ અને બીજા ક્રમના દર સ્થિરાંકોનું સંયોજન છે, એટલે કે. k 1 k 2 [E] T /(k -1 + k 2) . દેખીતી પ્રથમ ઓર્ડર શરતો હેઠળ k પ્રતિક્રિયાની પ્રગતિનું માપ છે.

અન્ય આત્યંતિક કેસ: [એસ] >> કિમી. અહીં સતત K m [S] ની સરખામણીમાં નગણ્ય છે, અને આમ આપણે v = V મહત્તમ મેળવીએ છીએ.

1.4 ગતિશીલ રીતે સ્થિર એન્ઝાઇમ-ઉત્પાદન સંકુલની રચના

જો પ્રતિક્રિયા દરમિયાન ગતિશીલ રીતે સ્થિર એન્ઝાઇમ-ઉત્પાદન સંકુલ રચાય છે, તો પ્રતિક્રિયા પદ્ધતિ નીચે મુજબ છે:

સ્થિર સ્થિતિ ધારણાનો ઉપયોગ કરીને, આપણે વિભેદક સમીકરણો લખી શકીએ છીએ:

d /dt = k 1 [E] [S] + k -2 - (k -1 + k 2) = 0 /dt = k 2 - (k -2 + k 3) = 0

આ સમીકરણો પરથી તે અનુસરે છે

= [(k -2 + k 3) / k 2 ]

[E] = [(k -1 k -2 + k -1 k -3 + k 2 k 3) / k 1 k 2 [S]]

v = k 3 થી

અને [E] T = [E] + + =

= [(k -1 k -2 + k -1 k -3 + k 2 k 3) / k 1 k 2 [S] + (k -2 + k 3) / k 2 + 1] =

= ( (k -2 + k 3) + k 1 k 2 [S]] / k 1 k 2 [S])

અમે મેળવીએ છીએ

K 1 k 2 [S] [E] T / (k -2 + k 3 + k 2)] = k 1 k 2 k 3 [S] [E] T / (k -2 + k 3 + k 2) ] =

= [E] T [S] / [(k -1 k -2 + k -1 k -3 + k 2 k 3) / k 1 (k -2 + k 3 + k 2) + [S]]

તે જ

V મહત્તમ = [E] Tm = (k -1 k -2 + k -1 k -3 + k 2 k 3) / k 1 (k -2 + k 3 + k 2)

આ કિસ્સામાં, વ્યક્તિગત દર સ્થિરાંકોના ચોક્કસ મૂલ્યોની ગણતરી કરવી પહેલેથી જ ખૂબ મુશ્કેલ છે, કારણ કે ફક્ત તેમનો ગુણોત્તર સીધો માપી શકાય છે. જ્યારે એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાની પદ્ધતિ વધુ જટિલ બને છે, જ્યારે બે કરતાં વધુ સંકુલ પ્રતિક્રિયામાં સામેલ હોય ત્યારે પરિસ્થિતિ વધુ જટિલ બને છે, કારણ કે સમીકરણમાં દર સ્થિરાંકોની સંખ્યા કુદરતી રીતે ઘણી મોટી હોય છે, અને તેમના સંબંધો પણ વધુ જટિલ હોય છે.

જો કે, પરિસ્થિતિને સરળ બનાવવામાં આવે છે જો, પ્રથમ સંકુલની રચનાની ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયા પછી, અનુગામી પ્રાથમિક તબક્કાઓ ઉલટાવી ન શકાય તેવા હોય. ઉત્સેચકોના મહત્વપૂર્ણ પ્રતિનિધિઓ જે આ પદ્ધતિનું પાલન કરે છે તે પ્રોટીઓલિટીક ઉત્સેચકો અને એસ્ટેરેસ છે. તેમની પ્રતિક્રિયાની પદ્ધતિ નીચે પ્રમાણે લખી શકાય છે:

જ્યાં ES` એ એસિલ-એન્ઝાઇમ મધ્યવર્તી છે જે પાણીના સંપર્કમાં આવે ત્યારે વિઘટિત થાય છે. આપણે લખી શકીએ છીએ

V મહત્તમ = k 2 k 3 [E] 0 / (k 2 + k 3) = k બિલાડી [E] 0m = k 3 (k -1 + k 2) / (k 2 + k 3) k 1 બિલાડી / K m = k 2 k 1 / (k -1 + k 2) = k 2 / K m'

એસિલેશન સ્ટેજનો માઇકલિસ કોન્સ્ટન્ટ K m " K s છે. k cat /K m રેશિયો જેટલો ઊંચો છે, તે સબસ્ટ્રેટની વિશિષ્ટતા વધારે છે.

જો પાણી સાથે સ્પર્ધા કરી શકે તેવા ન્યુક્લિયોફિલિક એજન્ટ (N) ની હાજરીમાં પ્રયોગ હાથ ધરવામાં આવે તો સ્થિરાંકોનું નિર્ધારણ ખૂબ જ સરળ બને છે. પછી

k 3 = k 3 ’ અને P i (i = 1, 2, 3) ઉત્પાદનો છે.

v i = k બિલાડી, i [S] / (K m + [S]) બિલાડી, 1 = k 2 (k 3 + k 4 [N]) / (k 2 + k 3 + k 4 [N]) બિલાડી, 2 = k 2 k 3 / (k 2 + k 3 + k 4 [N]) બિલાડી, 3 = k 2 k 4 [N] / (k 2 + k 3 + k 4 [N]) m = K s ( k 3 + k 4 [N]) / (k 2 + k 3 + k 4 [N])

/v N = K s (k 3 + k 4 [N]) / k 2 k 3 [S] + (k 2 + k 3 + k 4 [N]) / k 2 k 3

કારણ કે તે જાણીતું છે કે K s / k 2 = K m / k બિલાડી, અને જો ત્યાં કોઈ ન્યુક્લિયોફાઇલ નથી, તો પછી

1/v = K s / k 2 [S] + (k 2 + k 3) / k 2 k 3

અને સ્થિરાંકો નક્કી કરવા માટે, તમે કોઓર્ડિનેટ્સ 1/v N (અને 1/v) - 1/[S] માં રેખાઓના આંતરછેદ બિંદુનો ઉપયોગ કરી શકો છો. ડબલ વ્યસ્ત કોઓર્ડિનેટમાં બે સીધી રેખાઓ બીજા ચતુર્થાંશમાં છેદે છે. ન્યુક્લિયોફાઇલની ગેરહાજરીમાં, ઊભી અક્ષ સાથે સીધી રેખાના આંતરછેદના બિંદુને 1/V મહત્તમ અને 1/k બિલાડી તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, અને આડી અક્ષ સાથે - -1/K m તરીકે. બે રેખાઓના આંતરછેદના બિંદુના કોઓર્ડિનેટ્સ: -1/K s અને 1/k 3. મહત્તમ 1/V અને 1/k 3 વચ્ચેનું અંતર 1/k 2 છે.

1.5 સંપૂર્ણ પ્રતિક્રિયા ગતિ વળાંકનું વિશ્લેષણ

માઈકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણ તેના મૂળ સ્વરૂપમાં માત્ર બદલી ન શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાઓને લાગુ પડે છે, એટલે કે. પ્રતિક્રિયાઓ માટે જ્યાં માત્ર પ્રારંભિક દર ગણવામાં આવે છે, અને ઉત્પાદનની અપૂરતી માત્રાને કારણે વિપરીત પ્રતિક્રિયા થતી નથી અને પ્રતિક્રિયા દરને અસર કરતી નથી. બદલી ન શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાના કિસ્સામાં, સંપૂર્ણ ગતિ વળાંકનું સરળતાથી વિશ્લેષણ કરી શકાય છે (એક મનસ્વી સમય અંતરાલ માટે ), મૂળ માઇકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણને એકીકૃત કરવું. આ કિસ્સામાં, તેથી, ધારણા એ રહે છે કે પ્રતિક્રિયા દરમિયાન માત્ર એક મધ્યવર્તી એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલ રચાય છે. ત્યારથી સમય અંતરાલ માટે ટી વિશ્લેષણ સમયે સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા તેની શરૂઆતમાં રજૂ કરાયેલી સાંદ્રતા જેટલી હોઈ શકતી નથી. આમ, પ્રતિક્રિયા દરમિયાન [S] માં થતા ફેરફારને પણ ધ્યાનમાં લેવો જોઈએ. ચાલો S 0 એ સબસ્ટ્રેટની પ્રારંભિક સાંદ્રતા છે, (S 0 - y ) - સમયે એકાગ્રતા ટી . પછી, મૂળ માઇકલિસ - મેન્ટેન સમીકરણ (જો y - રૂપાંતરિત સબસ્ટ્રેટની માત્રા), આપણે લખી શકીએ છીએ

dy / dt = V મહત્તમ (S 0 - y) / (K m +S 0 - y)

પારસ્પરિકતા લઈને અને ચલોને વિભાજીત કરીને, અમે y પર એકીકૃત કરીએ છીએ 0 થી y સુધી (V મહત્તમ તરીકે નિયુક્ત કરવામાં આવે છે વી):

(2.303 / t) લોગ = V / K m - (1 / K m) (y / t)

આમ, y/t (ફોસ્ટર-નિમેન કોઓર્ડિનેટ્સ) પર સમીકરણની ડાબી બાજુની અવલંબનનું કાવતરું ઘડ્યું , આપણને ઢાળ સાથે સીધી રેખા મળે છે (-1/K મીટર) , ઓર્ડિનેટ અક્ષ પરના સેગમેન્ટને કાપી નાખવું (V/K m) , અને x-અક્ષ પર V સેગમેન્ટ છે. અભિન્ન સમીકરણને બીજી રીતે પણ રેખીય કરી શકાય છે:

t / 2.3031 lg = y / 2.303 V lg + K m / V

અથવા t/y = 2.3031 K m lg / V y +1/V

જો આપણે ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાનો અભ્યાસ કરી રહ્યા છીએ, તો આપણે કયા સમય અંતરાલ સાથે વ્યવહાર કરી રહ્યા છીએ તેના પર ધ્યાન આપવાની જરૂર છે. એન્ઝાઇમને સબસ્ટ્રેટ સાથે મિશ્રિત કરવાની ક્ષણે, કહેવાતા પૂર્વ-સ્થિર તબક્કો શરૂ થાય છે, જે ઘણા માઇક્રો- અથવા મિલિસેકન્ડ સુધી ચાલે છે, જે દરમિયાન સ્થિર સ્થિતિને અનુરૂપ એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલ રચાય છે. એકદમ લાંબા ગાળામાં ઉલટાવી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરતી વખતે, આ તબક્કો નોંધપાત્ર ભૂમિકા ભજવતો નથી, કારણ કે આ તબક્કામાં પ્રતિક્રિયા કોઈપણ દિશામાં સંપૂર્ણ ઝડપે આગળ વધતી નથી.

ડાબેથી જમણે આગળ વધતી પ્રતિક્રિયા માટે, પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેતા એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ કોમ્પ્લેક્સ પૂર્વ-સ્થિર તબક્કાના અંતે જ દર-મર્યાદિત સાંદ્રતા સુધી પહોંચે છે. અર્ધ-સ્થિર સ્થિતિ, જેમાં દર-નિર્ધારિત એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલની સાંદ્રતા સ્થિર સ્થિતિમાં મહત્તમ સાંદ્રતા મૂલ્યો સુધી પહોંચે છે, સેકન્ડ કે સેકન્ડના દસમા ભાગ સુધી ચાલે છે. આ તબક્કા દરમિયાન, ઉત્પાદનની રચનાનો દર (અથવા સબસ્ટ્રેટ વપરાશ) સમયસર લગભગ રેખીય છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, ઉત્પાદનની રચના હજી સુધી થઈ નથી, પરંતુ વ્યવહારમાં તેની સાંદ્રતા એટલી ઓછી છે કે વિપરીત પ્રતિક્રિયાનો દર આગળની પ્રતિક્રિયાના દરને અસર કરતું નથી. આ રેખીય તબક્કાને પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયા દર કહેવામાં આવે છે, અને અત્યાર સુધી આપણે તેને ફક્ત ધ્યાનમાં લીધું છે.

ઉત્પાદનની સાંદ્રતામાં ક્રમશઃ વધારો થવાને કારણે આગળના તબક્કામાં જમણેથી ડાબેથી પ્રતિક્રિયા પણ ઝડપી બને છે (સંક્રમણ સ્થિતિ;અત્યાર સુધી અવલોકન કરેલ સમયની રેખીયતા અદૃશ્ય થઈ જાય છે). આ તબક્કો ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે જ્યાં સુધી ડાબેથી જમણે પ્રતિક્રિયાનો દર જમણેથી ડાબે પ્રતિક્રિયાના દર જેટલો ન થાય. આ એક રાજ્ય છે ગતિશીલ સંતુલન,કારણ કે પ્રતિક્રિયા બંને દિશામાં સમાન દરે સતત ચાલુ રહે છે.

2. પરિબળો જેના પર એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર આધાર રાખે છે

.1 તાપમાન પર એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરની અવલંબન

જેમ જેમ પર્યાવરણનું તાપમાન વધે છે તેમ, એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર વધે છે, અમુક શ્રેષ્ઠ તાપમાને મહત્તમ પહોંચે છે અને પછી શૂન્ય થઈ જાય છે. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ માટે, એક નિયમ છે કે જ્યારે તાપમાન 10 ° સે વધે છે, ત્યારે પ્રતિક્રિયા દર બે થી ત્રણ ગણો વધે છે. એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાઓ માટે, આ તાપમાન ગુણાંક ઓછો છે: દરેક 10 ° સે માટે, પ્રતિક્રિયા દર 2 ગણો અથવા તેનાથી પણ ઓછો વધે છે. શૂન્ય સુધી પ્રતિક્રિયા દરમાં અનુગામી ઘટાડો એ એન્ઝાઇમ બ્લોકનું વિકૃતિકરણ સૂચવે છે. મોટાભાગના ઉત્સેચકો માટે શ્રેષ્ઠ તાપમાન મૂલ્યો 20 - 40 0 ​​સીની રેન્જમાં હોય છે. કેટલાક ઉત્સેચકો લગભગ 40 0 ​​સે.ના તાપમાને પહેલેથી જ વિકૃત થઈ જાય છે, પરંતુ તેમાંથી મુખ્ય ભાગ 40 - 50 0 સે.થી વધુ તાપમાને નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે. કેટલાક ઉત્સેચકો ઠંડીથી નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે, એટલે કે. 0 ડિગ્રી સેલ્સિયસની નજીકના તાપમાને, વિકૃતિકરણ થાય છે.

શરીરના તાપમાનમાં વધારો (તાવ) ઉત્સેચકો દ્વારા ઉત્પ્રેરિત બાયોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓને વેગ આપે છે. તે ગણતરી કરવી સરળ છે કે શરીરના તાપમાનમાં દરેક ડિગ્રીનો વધારો લગભગ 20% દ્વારા પ્રતિક્રિયા દરમાં વધારો કરે છે. લગભગ 39-40 ડિગ્રી સેલ્સિયસના ઊંચા તાપમાને, બીમાર જીવતંત્રના કોષોમાં અંતર્જાત સબસ્ટ્રેટનો નકામી ઉપયોગ ખોરાક સાથે ફરી ભરવો આવશ્યક છે. વધુમાં, લગભગ 40 °C ના તાપમાને, કેટલાક ખૂબ જ થર્મોલાબિલ એન્ઝાઇમ્સ વિકૃત થઈ શકે છે, જે બાયોકેમિકલ પ્રક્રિયાઓના કુદરતી માર્ગને વિક્ષેપિત કરે છે.

નીચા તાપમાન તેના અવકાશી બંધારણમાં સહેજ ફેરફારને કારણે ઉત્સેચકોના ઉલટાવી શકાય તેવું નિષ્ક્રિયકરણનું કારણ બને છે, પરંતુ સક્રિય કેન્દ્ર અને સબસ્ટ્રેટ પરમાણુઓની યોગ્ય ગોઠવણીને વિક્ષેપિત કરવા માટે પૂરતું છે.

2.2 માધ્યમના pH પર પ્રતિક્રિયા દરની અવલંબન

મોટાભાગના ઉત્સેચકોમાં ચોક્કસ pH મૂલ્ય હોય છે જેના પર તેમની પ્રવૃત્તિ સૌથી વધુ હોય છે; આ pH મૂલ્યની ઉપર અને નીચે, આ ઉત્સેચકોની પ્રવૃત્તિ ઘટે છે. જો કે, તમામ કિસ્સાઓમાં પીએચ પર એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિની અવલંબનનું વર્ણન કરતા વળાંકો ઘંટડીના આકારના નથી; ક્યારેક આ અવલંબન સીધી રીતે પણ વ્યક્ત કરી શકાય છે. પીએચ પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરની અવલંબન મુખ્યત્વે એન્ઝાઇમના સક્રિય કેન્દ્રના કાર્યાત્મક જૂથોની સ્થિતિ સૂચવે છે. માધ્યમના pH માં ફેરફાર સક્રિય કેન્દ્રના એમિનો એસિડ અવશેષોના એસિડિક અને મૂળભૂત જૂથોના આયનીકરણને અસર કરે છે, જે કાં તો સબસ્ટ્રેટના બંધન (સંપર્ક સાઇટમાં) અથવા તેના પરિવર્તનમાં (ઉત્પ્રેરક સાઇટમાં) સામેલ છે. ). તેથી, pH ની ચોક્કસ અસર કાં તો એન્ઝાઇમ માટે સબસ્ટ્રેટના જોડાણમાં ફેરફાર દ્વારા અથવા એન્ઝાઇમની ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિમાં ફેરફાર દ્વારા અથવા બંને કારણો એકસાથે થઈ શકે છે.

મોટાભાગના સબસ્ટ્રેટમાં એસિડિક અથવા મૂળભૂત જૂથો હોય છે, તેથી pH સબસ્ટ્રેટના આયનીકરણની ડિગ્રીને અસર કરે છે. એન્ઝાઇમ પ્રાધાન્યરૂપે સબસ્ટ્રેટના આયનોઇઝ્ડ અથવા બિન-આયનાઇઝ્ડ સ્વરૂપ સાથે જોડાય છે. દેખીતી રીતે, શ્રેષ્ઠ pH પર, સક્રિય સાઇટના કાર્યાત્મક જૂથો સૌથી વધુ પ્રતિક્રિયાશીલ સ્થિતિમાં હોય છે, અને સબસ્ટ્રેટ આ એન્ઝાઇમ જૂથો દ્વારા બંધનકર્તા માટે પસંદ કરેલા સ્વરૂપમાં હોય છે.

pH પર એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિની અવલંબનનું વર્ણન કરતી વખતે વળાંકો બાંધતી વખતે, તમામ pH મૂલ્યો પર માપન સામાન્ય રીતે સબસ્ટ્રેટ સાથે એન્ઝાઇમની સંતૃપ્તિની શરતો હેઠળ હાથ ધરવામાં આવે છે, કારણ કે ઘણા ઉત્સેચકો માટે K m મૂલ્ય pH માં ફેરફારો સાથે બદલાય છે.

pH પર એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિની અવલંબનને દર્શાવતો વળાંક ખાસ કરીને સરળ આકાર ધરાવી શકે છે જ્યાં એન્ઝાઇમ ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિકલી ન્યુટ્રલ સબસ્ટ્રેટ અથવા સબસ્ટ્રેટ પર કાર્ય કરે છે જેમાં ચાર્જ થયેલ જૂથો ઉત્પ્રેરક કાર્યમાં નોંધપાત્ર ભૂમિકા ભજવતા નથી. આવા ઉત્સેચકોનું ઉદાહરણ છે પેપેઇન, તેમજ ઇન્વર્ટેઝ, જે તટસ્થ સુક્રોઝ પરમાણુઓના હાઇડ્રોલિસિસને ઉત્પ્રેરિત કરે છે અને 3.0-7.5 ની pH શ્રેણીમાં સતત પ્રવૃત્તિ જાળવી રાખે છે.

મહત્તમ એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિને અનુરૂપ pH મૂલ્ય આ એન્ઝાઇમના સામાન્ય અંતઃકોશિક વાતાવરણની લાક્ષણિકતા pH મૂલ્ય સાથે મેળ ખાતું નથી; બાદમાં પીએચ મહત્તમ ઉપર અને નીચે બંને હોઈ શકે છે. આ સૂચવે છે કે એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિ પર pH ની અસર કોષની અંદર એન્ઝાઈમેટિક પ્રવૃત્તિને નિયંત્રિત કરવા માટે જવાબદાર પરિબળો પૈકી એક હોઈ શકે છે. કોષમાં સેંકડો ઉત્સેચકો હોવાથી, અને તેમાંથી દરેક pH માં થતા ફેરફારોને અલગ રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે, કોષની અંદરનું pH મૂલ્ય કદાચ સેલ્યુલર ચયાપચયના નિયમનની જટિલ સિસ્ટમમાંનું એક મહત્વપૂર્ણ તત્વ છે.

2.3 તેની પ્રવૃત્તિ દ્વારા એન્ઝાઇમની માત્રાનું નિર્ધારણ

) ઉત્પ્રેરિત પ્રતિક્રિયાની સામાન્ય સ્ટોઇકોમેટ્રી;

) કોફેક્ટર્સ માટે શક્ય જરૂરિયાત - મેટલ આયનો અથવા સહઉત્સેચકો;

) સબસ્ટ્રેટ અને કોફેક્ટર સાંદ્રતા પર એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિની અવલંબન, એટલે કે. સબસ્ટ્રેટ અને કોફેક્ટર બંને માટે K m મૂલ્યો;

) મહત્તમ એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિને અનુરૂપ pH મૂલ્ય;

) તાપમાન શ્રેણી કે જેમાં એન્ઝાઇમ સ્થિર છે અને ઉચ્ચ પ્રવૃત્તિ જાળવી રાખે છે.

આ ઉપરાંત, તમારા નિકાલ પર કેટલીક એકદમ સરળ વિશ્લેષણાત્મક તકનીક હોવી જરૂરી છે જે તમને સબસ્ટ્રેટના અદ્રશ્ય થવાનો દર અથવા પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોના દેખાવના દરને નિર્ધારિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.

જ્યારે પણ શક્ય હોય ત્યારે, એન્ઝાઇમ એસેસ પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓ હેઠળ કરવામાં આવે છે જે સંતૃપ્તિ સાંદ્રતા ઉપર શ્રેષ્ઠ pH અને સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા જાળવી રાખે છે; આ કિસ્સામાં, પ્રારંભિક દર સબસ્ટ્રેટના સંદર્ભમાં શૂન્ય-ક્રમની પ્રતિક્રિયાને અનુરૂપ છે અને તે માત્ર એન્ઝાઇમની સાંદ્રતાના પ્રમાણસર છે. કોફેક્ટર્સ જરૂરી ઉત્સેચકો માટે - મેટલ આયનો અથવા કોએનઝાઇમ્સ, આ કોફેક્ટર્સની સાંદ્રતા પણ સંતૃપ્તિ સાંદ્રતા કરતાં વધી જવી જોઈએ, જેથી એન્ઝાઇમ સાંદ્રતા પ્રતિક્રિયા માટે દર-મર્યાદિત પરિબળ છે. સામાન્ય રીતે, સબસ્ટ્રેટના અદ્રશ્ય થવાના દરને માપવા કરતાં ઉત્પાદનની રચનાના દરને માપવા વધુ સચોટતા સાથે કરી શકાય છે, કારણ કે સબસ્ટ્રેટ સામાન્ય રીતે શૂન્ય-ક્રમ ગતિશાસ્ત્ર જાળવવા માટે પ્રમાણમાં ઊંચી સાંદ્રતામાં હાજર હોવા જોઈએ. પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદન (અથવા ઉત્પાદનો) ની રચનાનો દર રાસાયણિક અથવા ફોટોમેટ્રિક પદ્ધતિઓ દ્વારા માપી શકાય છે. બીજી પદ્ધતિ વધુ અનુકૂળ છે, કારણ કે તે તમને રેકોર્ડર પર પ્રતિક્રિયાની પ્રગતિને સતત રેકોર્ડ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

આંતરરાષ્ટ્રીય કરાર અનુસાર, ઉત્સેચક પ્રવૃત્તિના એકમને શ્રેષ્ઠ પરિસ્થિતિઓમાં 25°C પર પ્રતિ મિનિટ સબસ્ટ્રેટના એક માઇક્રોમોલના રૂપાંતરણ માટે સક્ષમ એન્ઝાઇમની માત્રા તરીકે ગણવામાં આવે છે. ચોક્કસ પ્રવૃત્તિએન્ઝાઇમ એ 1 મિલિગ્રામ પ્રોટીન દીઠ એન્ઝાઇમેટિક પ્રવૃત્તિના એકમોની સંખ્યા છે. આ મૂલ્યનો ઉપયોગ એન્ઝાઇમની તૈયારીની શુદ્ધતા માટે માપદંડ તરીકે થાય છે; તે વધે છે કારણ કે એન્ઝાઇમ શુદ્ધ થાય છે અને આદર્શ રીતે શુદ્ધ તૈયારી માટે તેના મહત્તમ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે. હેઠળ ક્રાંતિની સંખ્યાએક એન્ઝાઇમ પરમાણુ (અથવા સક્રિય કેન્દ્ર દીઠ) દીઠ એકમ સમય દીઠ રૂપાંતરમાંથી પસાર થતા સબસ્ટ્રેટ પરમાણુઓની સંખ્યાને સમજો જ્યાં એન્ઝાઇમ સાંદ્રતા દ્વારા પ્રતિક્રિયા દર મર્યાદિત હોય તેવી પરિસ્થિતિઓમાં.

2.4 એન્ઝાઇમ સક્રિયકરણ

ઉત્સેચકોનું નિયમન તેમની સાથે વિવિધ જૈવિક ઘટકો અથવા વિદેશી સંયોજનો (ઉદાહરણ તરીકે, દવાઓ અને ઝેર) ની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા થઈ શકે છે, જેને સામાન્ય રીતે કહેવામાં આવે છે. સંશોધકોઅથવા નિયમનકારો ઉત્સેચકોએન્ઝાઇમ પર સંશોધકોના પ્રભાવ હેઠળ, પ્રતિક્રિયા ઝડપી (એક્ટિવેટર્સ) અથવા ધીમી થઈ શકે છે (અવરોધકો).

એન્ઝાઇમ સક્રિયકરણ બાયોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓના પ્રવેગ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જે સંશોધકની ક્રિયા પછી થાય છે. સક્રિયકર્તાઓના એક જૂથમાં એવા પદાર્થોનો સમાવેશ થાય છે જે એન્ઝાઇમના સક્રિય કેન્દ્રના પ્રદેશને અસર કરે છે. આમાં એન્ઝાઇમ કોફેક્ટર્સ અને સબસ્ટ્રેટનો સમાવેશ થાય છે. કોફેક્ટર્સ (ધાતુના આયનો અને સહઉત્સેચકો) એ જટિલ ઉત્સેચકોના માત્ર ફરજિયાત માળખાકીય ઘટકો નથી, પણ આવશ્યકપણે તેમના સક્રિયકર્તાઓ પણ છે.

મેટલ આયનો એકદમ ચોક્કસ એક્ટિવેટર્સ છે. ઘણીવાર, કેટલાક ઉત્સેચકોને એક નહીં, પરંતુ ઘણી ધાતુઓના આયનોની જરૂર હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, Na + , K + -ATPase માટે, જે સમગ્ર કોષ પટલમાં મોનોવેલેન્ટ કેશન્સનું પરિવહન કરે છે, મેગ્નેશિયમ, સોડિયમ અને પોટેશિયમ આયનો સક્રિયકર્તા તરીકે જરૂરી છે.

મેટલ આયનો સાથે સક્રિયકરણ વિવિધ પદ્ધતિઓ દ્વારા થાય છે. કેટલાક ઉત્સેચકોમાં તેઓ ઉત્પ્રેરક સ્થળનો ભાગ છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં, ધાતુના આયનો સબસ્ટ્રેટને એન્ઝાઇમના સક્રિય કેન્દ્ર સાથે જોડવામાં મદદ કરે છે, એક પ્રકારનો પુલ બનાવે છે. ઘણીવાર ધાતુ એન્ઝાઇમ સાથે નહીં, પરંતુ સબસ્ટ્રેટ સાથે જોડાય છે, મેટલ-સબસ્ટ્રેટ કોમ્પ્લેક્સ બનાવે છે, જે એન્ઝાઇમની ક્રિયા માટે વધુ સારું છે.

સબસ્ટ્રેટના બંધન અને ઉત્પ્રેરકમાં સહઉત્સેચકોની ભાગીદારીની વિશિષ્ટતા તેમના એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાઓના સક્રિયકરણને સમજાવે છે. કોફેક્ટર્સની સક્રિય અસર ખાસ કરીને નોંધનીય છે જ્યારે એન્ઝાઇમ પર કાર્ય કરે છે જે કોફેક્ટર્સથી સંતૃપ્ત નથી.

સબસ્ટ્રેટ ચોક્કસ એકાગ્રતા મર્યાદામાં સક્રિયકર્તા પણ છે. સબસ્ટ્રેટની સંતૃપ્ત સાંદ્રતા સુધી પહોંચ્યા પછી, એન્ઝાઇમની પ્રવૃત્તિમાં વધારો થતો નથી. સબસ્ટ્રેટ એન્ઝાઇમની સ્થિરતા વધારે છે અને એન્ઝાઇમના સક્રિય કેન્દ્રની ઇચ્છિત રચનાની રચનાને સરળ બનાવે છે.

મેટલ આયનો, સહઉત્સેચકો અને તેમના પુરોગામી અને સક્રિય એનાલોગ,

સબસ્ટ્રેટનો ઉપયોગ એન્ઝાઇમ સક્રિય કરતી દવાઓ તરીકે વ્યવહારમાં થઈ શકે છે.

કેટલાક ઉત્સેચકોનું સક્રિયકરણ એવા ફેરફારો દ્વારા થઈ શકે છે જે તેમના પરમાણુઓના સક્રિય કેન્દ્રને અસર કરતા નથી. આ ફેરફાર માટે ઘણા વિકલ્પો શક્ય છે:

1) નિષ્ક્રિય પુરોગામીનું સક્રિયકરણ - પ્રોએન્ઝાઇમઅથવા ઝાયમોજન. ઉદાહરણ તરીકે, પેપ્સિનજેનનું પેપ્સિનમાં રૂપાંતર ;

2) એન્ઝાઇમ પરમાણુ સાથે કોઈપણ ચોક્કસ સંશોધક જૂથને જોડીને સક્રિયકરણ;

3) નિષ્ક્રિય પ્રોટીન-સક્રિય એન્ઝાઇમ સંકુલના વિયોજન દ્વારા સક્રિયકરણ.

2.5 એન્ઝાઇમ અવરોધ

એવા રીએજન્ટ્સ છે જે પ્રોટીનની એક અથવા બીજી બાજુની સાંકળ સાથે વધુ કે ઓછા ખાસ કરીને ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરી શકે છે, જે એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિને અવરોધે છે. આ ઘટના આ એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયામાં સામેલ એમિનો એસિડ બાજુના અવશેષોની પ્રકૃતિનો અભ્યાસ કરવાનું શક્ય બનાવે છે. જો કે, વ્યવહારમાં, અસંખ્ય સૂક્ષ્મતાને ધ્યાનમાં લેવી આવશ્યક છે, ચોક્કસ અવરોધકો સાથે મેળવેલા પરિણામોનું અસ્પષ્ટ અર્થઘટન તદ્દન મુશ્કેલ અને ઘણીવાર શંકાસ્પદ બનાવે છે. સૌ પ્રથમ, અવરોધક સાથેની પ્રતિક્રિયા પ્રતિક્રિયામાં સામેલ બાજુની સાંકળોની પ્રકૃતિનો અભ્યાસ કરવા માટે યોગ્ય હોય તે માટે, તેણે નીચેના માપદંડોને સંતોષવા આવશ્યક છે:

) ચોક્કસ બનો, એટલે કે. અવરોધકને ફક્ત ઇચ્છિત જૂથોને અવરોધિત કરવું આવશ્યક છે;

) એન્ઝાઇમની પ્રવૃત્તિને અવરોધે છે, અને સંશોધિત જૂથોની સંખ્યામાં વધારો થતાં આ નિષેધ પૂર્ણ થવો જોઈએ;

) રીએજન્ટ પ્રોટીનના બિન-વિશિષ્ટ વિકૃતિકરણનું કારણ ન હોવું જોઈએ.

અવરોધકોના 2 જૂથો છે: ઉલટાવી શકાય તેવું અને ઉલટાવી શકાય તેવું. ડિવિઝન ડાયાલિસિસ પછી એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિને પુનઃસ્થાપિત કરવાના માપદંડ પર આધારિત છે અથવા અવરોધક સાથે એન્ઝાઇમ સોલ્યુશનના મજબૂત મંદન પર આધારિત છે.

ક્રિયાની પદ્ધતિ અનુસાર, સ્પર્ધાત્મક, બિન-સ્પર્ધાત્મક, બિન-સ્પર્ધાત્મક, સબસ્ટ્રેટ અને એલોસ્ટેરિક અવરોધને અલગ પાડવામાં આવે છે.

સ્પર્ધાત્મક નિષેધ

સબસ્ટ્રેટ એનાલોગ દ્વારા થતા નિષેધનો અભ્યાસ કરીને સ્પર્ધાત્મક નિષેધની શોધ કરવામાં આવી હતી. સબસ્ટ્રેટની રચનામાં સમાન અવરોધકના એન્ઝાઇમના સક્રિય કેન્દ્ર સાથે બંધનને કારણે અને એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલની રચનાને અટકાવવાથી થતી એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાનો આ અવરોધ છે. સ્પર્ધાત્મક અવરોધમાં, અવરોધક અને સબસ્ટ્રેટ, રચનામાં સમાન હોવાને કારણે, એન્ઝાઇમની સક્રિય સાઇટ માટે સ્પર્ધા કરે છે. મોટા પરમાણુઓનું સંયોજન સક્રિય કેન્દ્ર સાથે સંકળાયેલું છે.

નિષેધની પદ્ધતિ વિશેના આવા વિચારોને સ્પર્ધાત્મક નિષેધ પ્રતિક્રિયાઓના ગતિશાસ્ત્ર પરના પ્રયોગો દ્વારા પુષ્ટિ મળી હતી. આમ, તે દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે સ્પર્ધાત્મક નિષેધના કિસ્સામાં, સબસ્ટ્રેટ એનાલોગ પહેલાથી રચાયેલ એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલના વિઘટનના દરને અસર કરતું નથી, એટલે કે. સબસ્ટ્રેટના "અનંત મોટા" વધારાનો ઉપયોગ કરતી વખતે, અવરોધકની હાજરી અને ગેરહાજરીમાં સમાન મહત્તમ ઝડપ પ્રાપ્ત થાય છે. તેનાથી વિપરીત, અવરોધક ડિસોસિએશન કોન્સ્ટન્ટ અને માઈકલિસ કોન્સ્ટન્ટના મૂલ્યને અસર કરે છે. આના પરથી આપણે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ છીએ કે અવરોધક સબસ્ટ્રેટને બાંધવામાં એક અથવા બીજી રીતે સામેલ પ્રોટીન જૂથો સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, તેથી, આ જૂથો સાથે તેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને કારણે, સબસ્ટ્રેટના બંધનકર્તાની શક્તિમાં ઘટાડો થાય છે (એટલે ​​​​કે, એન્ઝાઇમ પરમાણુઓની સંખ્યા. સબસ્ટ્રેટને બંધન કરવાની ક્ષમતા ઘટે છે).

પાછળથી તે દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે ગતિશીલ રીતે સ્પર્ધાત્મક અવરોધ માત્ર સબસ્ટ્રેટ એનાલોગ દ્વારા જ નહીં, પણ અન્ય રીએજન્ટ્સ દ્વારા પણ થઈ શકે છે જેમનું રાસાયણિક માળખું સબસ્ટ્રેટની રચનાથી સંપૂર્ણપણે અલગ છે. આ કિસ્સાઓમાં, એવું પણ માનવામાં આવતું હતું કે રીએજન્ટ સબસ્ટ્રેટ બંધન માટે જવાબદાર જૂથ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.

સ્પર્ધાત્મક નિષેધ માટે, સૈદ્ધાંતિક રીતે બે શક્યતાઓ અસ્તિત્વમાં છે:

1) એન્ઝાઇમ ઓવરલેપના બંધનકર્તા અને ઉત્પ્રેરક કેન્દ્રો; અવરોધક તેમની સાથે જોડાય છે, પરંતુ માત્ર બંધનકર્તા કેન્દ્રના જૂથોને અસર કરે છે;

2) એન્ઝાઇમ પરમાણુમાં બંધનકર્તા કેન્દ્ર અને ઉત્પ્રેરક કેન્દ્ર અવકાશી રીતે અલગ પડે છે; અવરોધક બંધનકર્તા સાઇટ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.

જ્યાં હું અવરોધક છે, અને KI એ એન્ઝાઇમ-ઇન્હિબિટર સંકુલનું વિયોજન સ્થિરાંક છે.

સંબંધિત દર (એક અવરોધકની હાજરીમાં માપવામાં આવેલ એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરનો ગુણોત્તર (v i) , મહત્તમ ઝડપ સુધી) બરાબર છે

v i / V = ​​/ [E] T

કારણ કે કુલ એન્ઝાઇમ સાંદ્રતા માટે તે સાચું છે

[E] T = [E] + +

પછી 1 / v i = (K s / V[S]) (1 + [I] / K I) + 1 / V

દેખીતી રીતે, જો [I] = K I , પછી સીધી રેખાનો ઢોળાવ [S] પર 1/v 0 ની અવલંબન કરતાં બમણી મોટી થઈ જાય છે (v 0 એ અવરોધકની ગેરહાજરીમાં એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર છે).

અવરોધનો પ્રકાર સામાન્ય રીતે ગ્રાફિકલી રીતે નક્કી કરવામાં આવે છે. લાઇનવેવર-બર્ક પ્લોટ (એટલે ​​કે 1/v i કોઓર્ડિનેટમાં પ્લોટ્સ અને 1/[S]) વિવિધ અવરોધક સાંદ્રતા પર. સાચા સ્પર્ધાત્મક નિષેધ સાથે, સીધી રેખાઓનો સમૂહ પ્રાપ્ત થાય છે, જે ઝોકના ખૂણાના સ્પર્શકમાં ભિન્ન હોય છે અને ઓર્ડિનેટ અક્ષ (1/v i અક્ષ) ને છેદે છે. એક તબક્કે. અવરોધકની કોઈપણ સાંદ્રતા પર, સબસ્ટ્રેટની એટલી ઊંચી સાંદ્રતાનો ઉપયોગ કરવો શક્ય છે કે એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિ મહત્તમ હશે.

સ્પર્ધાત્મક નિષેધનું ઉદાહરણ એ સસીનેટ ડીહાઈડ્રોજેનેઝની પ્રવૃત્તિ પર વિવિધ પદાર્થોની અસર છે. આ એન્ઝાઇમ ચક્રીય એન્ઝાઇમ સિસ્ટમનો ભાગ છે - ક્રેબ્સ ચક્ર. તેનું કુદરતી સબસ્ટ્રેટ સક્સીનેટ છે, અને સમાન સ્પર્ધાત્મક અવરોધક ઓક્સાલોએસેટેટ છે, જે સમાન ક્રેબ્સ ચક્રનું મધ્યવર્તી ઉત્પાદન છે:

સક્સીનેટ ડિહાઈડ્રોજેનેઝનું સમાન સ્પર્ધાત્મક અવરોધક એ મેલોનિક એસિડ છે, જેનો ઉપયોગ બાયોકેમિકલ અભ્યાસમાં થાય છે.

સ્પર્ધાત્મક નિષેધનો સિદ્ધાંત એ ઘણી ફાર્માકોલોજિકલ દવાઓ, કૃષિ જંતુઓનો નાશ કરવા માટે વપરાતી જંતુનાશકો અને રાસાયણિક યુદ્ધ એજન્ટોની ક્રિયા માટેનો આધાર છે.

ઉદાહરણ તરીકે, એન્ટિકોલિનેસ્ટેરેઝ દવાઓનું જૂથ, જેમાં ક્વાટર્નરી એમોનિયમ બેઝ અને ઓર્ગેનોફોસ્ફરસ સંયોજનોના ડેરિવેટિવ્સનો સમાવેશ થાય છે, તે તેના સબસ્ટ્રેટ એસિટિલકોલાઇનના સંબંધમાં કોલિનેસ્ટેરેઝ એન્ઝાઇમના સ્પર્ધાત્મક અવરોધકો છે. કોલિનેસ્ટેરેઝ એસીટીલ્કોલાઇનના હાઇડ્રોલિસિસને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, જે કોલિનર્જિક સિસ્ટમ્સ (ન્યુરોમસ્ક્યુલર સિનેપ્સ, પેરાસિમ્પેથેટિક સિસ્ટમ, વગેરે) ની મધ્યસ્થી છે. એન્ટિકોલિનેસ્ટેરેઝ પદાર્થો એન્ઝાઇમની સક્રિય સાઇટ માટે એસિટિલકોલાઇન સાથે સ્પર્ધા કરે છે, તેની સાથે જોડાય છે અને એન્ઝાઇમની ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિને બંધ કરે છે. પ્રોઝેરિન, ફિસોસ્ટિગ્માઇન, સેવિન જેવી દવાઓ એન્ઝાઇમને ઉલટાવી દે છે, અને ઓર્ગેનોફોસ્ફરસ દવાઓ જેમ કે આર્મીન, નિબુફિન, ક્લોરોફોસ, સોમન ઉલટાવી શકાય તેવું કાર્ય કરે છે, એન્ઝાઇમના ઉત્પ્રેરક જૂથને ફોસ્ફોરીલેટ કરે છે. તેમની ક્રિયાના પરિણામે, એસિટિલકોલાઇન તે ચેતોપાગમમાં એકઠા થાય છે જ્યાં તે નર્વસ ઉત્તેજનાનું મધ્યસ્થી છે, એટલે કે. શરીર સંચિત એસિટિલકોલાઇન દ્વારા ઝેરી છે. ઉલટાવી શકાય તેવા અવરોધકોની અસર ધીમે ધીમે બંધ થઈ જાય છે, કારણ કે વધુ એસિટિલકોલિન એકઠું થાય છે, તે ઝડપથી કોલિનસ્ટેરેઝના સક્રિય કેન્દ્રમાંથી અવરોધકને વિસ્થાપિત કરે છે. બદલી ન શકાય તેવા અવરોધકોની ઝેરીતા અજોડ રીતે વધારે છે, તેથી તેનો ઉપયોગ કૃષિ જંતુઓ, ઘરગથ્થુ જંતુઓ અને ઉંદરો (ઉદાહરણ તરીકે, ક્લોરોફોસ) અને રાસાયણિક યુદ્ધ એજન્ટો (ઉદાહરણ તરીકે, સરીન, સોમન, વગેરે) ને નિયંત્રિત કરવા માટે થાય છે.

બિન-સ્પર્ધાત્મક નિષેધ

બિનસ્પર્ધાત્મક અવરોધમાં, વિશિષ્ટ અવરોધક એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલના વિયોજન સ્થિરતાને અસર કરતું નથી. બીજી બાજુ, સબસ્ટ્રેટના અનંત મોટા વધારા સાથે પણ, તેની ગેરહાજરી કરતાં અવરોધકની હાજરીમાં મહત્તમ પ્રાપ્ત કરી શકાય તેવી પ્રતિક્રિયા દર ઓછી હોય છે. અવરોધની હાજરી સાબિત કરે છે કે અવરોધક પ્રોટીન સાથે જોડાય છે. અવરોધકની હાજરી અને ગેરહાજરી બંનેમાં વિયોજન સ્થિરતાનું આવર્તન, બદલામાં, સૂચવે છે કે, સબસ્ટ્રેટથી વિપરીત, અવરોધક એક અલગ જૂથ સાથે જોડાય છે. સૈદ્ધાંતિક દૃષ્ટિકોણથી, આવા અવરોધની પદ્ધતિને વિવિધ રીતે અર્થઘટન કરી શકાય છે.

a) એન્ઝાઇમનું બંધન કેન્દ્ર અને ઉત્પ્રેરક કેન્દ્ર અલગ છે. આ કિસ્સામાં, ઉત્પ્રેરક કેન્દ્ર સાથે સંકળાયેલ અવરોધક એન્ઝાઇમની પ્રવૃત્તિને ઘટાડે છે અને મહત્તમ પ્રાપ્ત કરે છે.
એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલની રચનાને અસર કર્યા વિના ગતિ.

b) બંધન કેન્દ્ર અને ઉત્પ્રેરક કેન્દ્ર ઓવરલેપ થાય છે
એન્ઝાઇમની સપાટી, અને અવરોધક પ્રોટીનના અન્ય જૂથો સાથે જોડાય છે. એન્ઝાઇમની સપાટી પર અવરોધકના બંધનને કારણે, પ્રોટીન માહિતી બદલાય છે અને ઉત્પ્રેરક માટે પ્રતિકૂળ બને છે.

c) અવરોધક ઉત્પ્રેરક સાઇટ અથવા બંધનકર્તા સાઇટ સાથે જોડતું નથી, અને પ્રોટીનની રચનાને અસર કરતું નથી. જો કે, તે પ્રોટીન સપાટીના પ્રદેશ પર સ્થાનિક રીતે ચાર્જ વિતરણને બદલી શકે છે. આ કિસ્સામાં પ્રવૃત્તિનું નિષેધ પણ થઈ શકે છે જો, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રવૃત્તિના અભિવ્યક્તિ માટે જરૂરી જૂથોનું આયનીકરણ અશક્ય બની જાય છે, અથવા જો, તેનાથી વિપરીત, ફક્ત બિન-આયોનાઇઝ્ડ સ્વરૂપમાં સક્રિય જૂથોનું આયનીકરણ થાય છે. આ ઘટના મુખ્યત્વે મજબૂત એસિડિક અથવા મજબૂત આલ્કલાઇન રીએજન્ટ્સનો ઉપયોગ કરતી વખતે જોવા મળે છે.

અવરોધક અને સબસ્ટ્રેટ એન્ઝાઇમ સાથે એકબીજાના બંધનને અસર કરતા નથી, પરંતુ અવરોધક ધરાવતા એન્ઝાઇમ સંકુલ સંપૂર્ણપણે નિષ્ક્રિય છે. આ કિસ્સામાં, અમે નીચેના પ્રાથમિક તબક્કાઓ ધારણ કરી શકીએ છીએ:

v i / V = ​​/ [E] T

[E] T = [E] + + +

/ v i = (K s / V [S]) (1 + [I] / K I) + (1 / V) (1 + [I] / K I)

જો [I] = K I હોય તો રેખાઓના ઢોળાવ અને ઊભી અક્ષ સાથે આંતરછેદના બિંદુના ઓર્ડિનેટ 1/v 0 ની સરખામણીમાં બમણા થાય છે.

બિન-સ્પર્ધાત્મક અવરોધકો છે, ઉદાહરણ તરીકે, સાયનાઇડ્સ, જે ફેરિક આયર્ન સાથે મજબૂત રીતે જોડાય છે, જે હેમિન એન્ઝાઇમ - સાયટોક્રોમ ઓક્સિડેઝની ઉત્પ્રેરક સાઇટનો ભાગ છે. આ એન્ઝાઇમની નાકાબંધી શ્વસન સાંકળને બંધ કરે છે અને કોષ મૃત્યુ પામે છે. બિન-સ્પર્ધાત્મક એન્ઝાઇમ અવરોધકોમાં હેવી મેટલ આયનો અને તેમના કાર્બનિક સંયોજનોનો સમાવેશ થાય છે. તેથી, પારો, સીસું, કેડમિયમ, આર્સેનિક અને અન્યના ભારે ધાતુના આયનો ખૂબ જ ઝેરી છે. તેઓ અવરોધિત કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, એન્ઝાઇમની ઉત્પ્રેરક સાઇટમાં સમાવિષ્ટ એસએચ જૂથો.

બિન-સ્પર્ધાત્મક અવરોધકો સાયનાઇડ્સ છે, જે ફેરિક આયર્ન સાથે ચુસ્તપણે જોડાય છે, જે હેમિન એન્ઝાઇમ - સાયટોક્રોમ ઓક્સિડેઝની ઉત્પ્રેરક સાઇટનો ભાગ છે. આ એન્ઝાઇમની નાકાબંધી શ્વસન સાંકળને બંધ કરે છે અને કોષ મૃત્યુ પામે છે. બિન-સ્પર્ધાત્મક અવરોધકની અસરને વધુ પડતા સબસ્ટ્રેટ (જેમ કે સ્પર્ધાત્મકની અસર) સાથે દૂર કરવી અશક્ય છે, પરંતુ માત્ર એવા પદાર્થોથી કે જે અવરોધકને બાંધે છે - રીએક્ટિવેટર્સ.

બિન-સ્પર્ધાત્મક અવરોધકોનો ઉપયોગ ફાર્માકોલોજિકલ એજન્ટો, ઝેરી પદાર્થો કૃષિ જંતુઓને નિયંત્રિત કરવા અને લશ્કરી હેતુઓ માટે થાય છે. દવામાં, પારો, આર્સેનિક અને બિસ્મથ ધરાવતી દવાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જે શરીરના કોષો અથવા પેથોજેનિક બેક્ટેરિયામાં ઉત્સેચકોને બિનસ્પર્ધાત્મક રીતે અટકાવે છે, જે તેમની એક અથવા બીજી અસરો નક્કી કરે છે. નશો દરમિયાન, એન્ઝાઇમ-ઇન્હિબિટર કોમ્પ્લેક્સમાંથી ઝેરનું બંધન અથવા તેનું વિસ્થાપન રિએક્ટિવેટર્સની મદદથી શક્ય છે. આમાં તમામ એસએચ-ધરાવતા કોમ્પ્લેક્સોન્સ (સિસ્ટીન, ડિમરકેપ્ટોપ્રોપાનોલ), સાઇટ્રિક એસિડ, ઇથિલેનેડિયામિનેટેટ્રાસેટિક એસિડ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

બિન-સ્પર્ધાત્મક નિષેધ

આ પ્રકારના નિષેધને સાહિત્યમાં પ્રતિસ્પર્ધી પણ કહેવામાં આવે છે. અથવા સંકળાયેલ અવરોધ , જો કે, "બિનસ્પર્ધાત્મક નિષેધ" શબ્દનો સૌથી વધુ ઉપયોગ થાય છે. આ પ્રકારના અવરોધની લાક્ષણિકતા એ છે કે અવરોધક એન્ઝાઇમ સાથે જોડવામાં સક્ષમ નથી, પરંતુ તે એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલ સાથે જોડાય છે.

બિનસ્પર્ધાત્મક અવરોધના કિસ્સામાં, અવરોધક ધરાવતું સંકુલ નિષ્ક્રિય છે:

v i / V = ​​/ [E]

[E]T = [E] + +

/ v i = K s / V[S] + (1 / V) (1 + [I] / K I)

સબસ્ટ્રેટ નિષેધ

સબસ્ટ્રેટ નિષેધ એ સબસ્ટ્રેટના વધારાને કારણે ઉત્સેચક પ્રતિક્રિયાનું નિષેધ છે. આ નિષેધ એક એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલની રચનાને કારણે થાય છે જે ઉત્પ્રેરક રૂપાંતરણોમાંથી પસાર થવા માટે સક્ષમ નથી અને ES 2 સંકુલ બિનઉત્પાદક છે અને એન્ઝાઇમ પરમાણુને નિષ્ક્રિય બનાવે છે. સબસ્ટ્રેટ અવરોધ સબસ્ટ્રેટના વધારાને કારણે થાય છે અને તેથી જ્યારે તેની સાંદ્રતા ઘટે ત્યારે રાહત મળે છે.

એલોસ્ટેરિક નિષેધ

એલોસ્ટેરિક નિયમન એ ચતુર્થાંશ માળખું ધરાવતા ઉત્સેચકોના વિશિષ્ટ જૂથની લાક્ષણિકતા છે જે એલોસ્ટેરિક અસરકર્તાઓને બંધનકર્તા માટે નિયમનકારી કેન્દ્રો ધરાવે છે. એન્ઝાઇમની સક્રિય સાઇટમાં સબસ્ટ્રેટના રૂપાંતરને અટકાવતા નકારાત્મક પ્રભાવકો એલોસ્ટેરિક અવરોધકો તરીકે કાર્ય કરે છે. પોઝિટિવ એલોસ્ટેરિક ઇફેક્ટર્સ, તેનાથી વિપરીત, એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાને વેગ આપે છે અને તેથી તેને એલોસ્ટેરિક એક્ટિવેટર્સ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. ઉત્સેચકોના એલોસ્ટેરિક અસરકર્તાઓ મોટાભાગે વિવિધ ચયાપચય, તેમજ હોર્મોન્સ, મેટલ આયનો અને સહઉત્સેચકો હોય છે. દુર્લભ કિસ્સાઓમાં, ઉત્સેચકોના એલોસ્ટેરિક અસરકર્તાની ભૂમિકા સબસ્ટ્રેટ પરમાણુઓ દ્વારા કરવામાં આવે છે.

એન્ઝાઇમ પર એલોસ્ટેરિક અવરોધકોની ક્રિયા કરવાની પદ્ધતિ સક્રિય કેન્દ્રની રચનાને બદલવાની છે. એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરમાં ઘટાડો એ કાં તો K m માં વધારાનું પરિણામ છે અથવા સબસ્ટ્રેટની સમાન સંતૃપ્ત સાંદ્રતા પર મહત્તમ V મહત્તમ દરમાં ઘટાડો થવાનું પરિણામ છે, એટલે કે. એન્ઝાઇમ આંશિક રીતે નિષ્ક્રિય છે.

એલોસ્ટેરિક ઉત્સેચકો અન્ય ઉત્સેચકોથી અલગ પડે છે કારણ કે પ્રતિક્રિયા દર વિરુદ્ધ સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતાના વિશિષ્ટ S આકારના વળાંક ધરાવે છે. આ વળાંક હિમોગ્લોબિન ઓક્સિજન સંતૃપ્તિના વળાંક સમાન છે; તે સૂચવે છે કે સબ્યુનિટ્સના સક્રિય કેન્દ્રો સ્વાયત્ત રીતે કાર્ય કરતા નથી, પરંતુ સહકારી રીતે, એટલે કે. સબસ્ટ્રેટ માટે દરેક અનુગામી સક્રિય કેન્દ્રનો સંબંધ અગાઉના કેન્દ્રોની સંતૃપ્તિની ડિગ્રી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. કેન્દ્રોનું સંકલિત કાર્ય એલોસ્ટેરિક અસરકર્તાઓ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

એલોસ્ટેરિક નિયમન સાંકળમાં પ્રથમ એન્ઝાઇમના અંતિમ ઉત્પાદન દ્વારા અવરોધના સ્વરૂપમાં પોતાને પ્રગટ કરે છે. પ્રારંભિક પદાર્થ (સબસ્ટ્રેટ) ના શ્રેણીબદ્ધ પરિવર્તન પછી અંતિમ ઉત્પાદનની રચના સબસ્ટ્રેટ જેવી નથી, તેથી અંતિમ ઉત્પાદન સાંકળના પ્રારંભિક એન્ઝાઇમ પર માત્ર એલોસ્ટેરિક અવરોધક (અસરકારક) તરીકે કાર્ય કરી શકે છે. બાહ્ય રીતે, આવા નિયમન એ પ્રતિસાદ પદ્ધતિ દ્વારા નિયમન જેવું જ છે અને તમને અંતિમ ઉત્પાદનની ઉપજને નિયંત્રિત કરવાની મંજૂરી આપે છે, જે સંચયની સ્થિતિમાં સાંકળમાં પ્રથમ એન્ઝાઇમનું કાર્ય અટકી જાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, એસ્પાર્ટેટ કાર્બામોયલટ્રાન્સફેરેસ (ACTase) સાયટીડિન ટ્રાઇફોસ્ફેટ (CTP) ના સંશ્લેષણમાં છ પ્રતિક્રિયાઓમાંથી પ્રથમ ઉત્પ્રેરક કરે છે. CTP એ AKTase નું એલોસ્ટેરિક અવરોધક છે. તેથી, જ્યારે CTP એકઠું થાય છે, ત્યારે AKTase અવરોધાય છે અને આગળ CTP સંશ્લેષણ અટકે છે. હોર્મોન્સ દ્વારા ઉત્સેચકોનું એલોસ્ટેરિક નિયમન શોધવામાં આવ્યું છે. ઉદાહરણ તરીકે, એસ્ટ્રોજેન્સ એ એન્ઝાઇમ ગ્લુટામેટ ડિહાઇડ્રોજેનેઝના એલોસ્ટેરિક અવરોધક છે, જે ગ્લુટામિક એસિડના ડિમિનેશનને ઉત્પ્રેરક કરે છે.

આમ, એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાના સૌથી સરળ ગતિ સમીકરણમાં પણ કેટલાક ગતિ પરિમાણો હોય છે, જેમાંથી પ્રત્યેક તાપમાન અને વાતાવરણ કે જેમાં પ્રતિક્રિયા થાય છે તેના પર આધાર રાખે છે.

અવરોધકો આપણને માત્ર એન્ઝાઈમેટિક કેટાલિસિસના સારને સમજવા માટે પરવાનગી આપે છે, પરંતુ વ્યક્તિગત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓની ભૂમિકાનો અભ્યાસ કરવા માટેનું એક અનન્ય સાધન પણ છે જે આપેલ એન્ઝાઇમના અવરોધકનો ઉપયોગ કરીને ખાસ કરીને બંધ કરી શકાય છે.

3. પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયા દરો નક્કી કરવા માટે અનુકૂળ કેટલાક ઉપકરણો

એન્ઝાઈમેટિક ગતિવિજ્ઞાનની ઘણી સમસ્યાઓ પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયા દર (v 0) ના નિર્ધારણ તરફ દોરી જાય છે. આ પદ્ધતિનો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે સમયની પ્રારંભિક ક્ષણે નિર્ધારિત v 0 ના મૂલ્યો અભ્યાસ કરવામાં આવી રહેલા ઉત્સેચકોની પ્રવૃત્તિનું સૌથી સચોટ પ્રતિનિધિત્વ આપશે, કારણ કે સંચિત પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનો પાસે હજી સુધી કામ કરવાનો સમય નથી. એન્ઝાઇમ પર અવરોધક અસર અને વધુમાં, પ્રતિક્રિયા પ્રણાલી સ્થિર સંતુલનની સ્થિતિમાં છે.

લેબોરેટરી પ્રેક્ટિસમાં, જો કે, આવી પ્રતિક્રિયાઓની પ્રગતિને રેકોર્ડ કરવા માટે પરંપરાગત સ્પેક્ટ્રોફોટોમેટ્રિક, ટાઈટ્રિમેટ્રિક અથવા અન્ય તકનીકોનો ઉપયોગ કરતી વખતે, સબસ્ટ્રેટમાં એન્ઝાઇમ ઉમેરવા, પ્રતિક્રિયા સિસ્ટમનું મિશ્રણ કરવા, સ્થાપિત કરવા માટે પ્રારંભિક સમયથી શ્રેષ્ઠ રીતે 15-20 સુધી ખોવાઈ જાય છે. કોષ, વગેરે. અને આ અસ્વીકાર્ય છે, કારણ કે આ કિસ્સામાં સ્પર્શક એ બિંદુ પર લાવવામાં આવે છે જ્યાં tan ά 2< tg ά 1 . Не компенсируется потеря начального времени и при математической обработке таких кривых при записи выхода v 0 на максимальный уровень (V). Кроме того, протекание реакций без વોલ્યુમ દ્વારા રીએજન્ટ્સની સાંદ્રતામાં વધઘટ દ્વારા સતત મિશ્રણ વધુ જટિલ છે.

સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર, pH મીટર અને તેના જેવા માટે નીચે પ્રસ્તાવિત સરળ ઉપકરણો v 0 નક્કી કરવામાં દર્શાવેલ ભૂલોના સ્ત્રોતને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે.

3.1 સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર માટેનું ઉપકરણ

સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર ઉપકરણમાં ડિસ્પેન્સર 1, ફરતું ટેફલોન ફિલામેન્ટ 2 (સ્ટિરર) અને લોકીંગ લિડ 3 હોય છે.

ડિસ્પેન્સર એ માઇક્રોપીપેટ છે, જેનો એક છેડો સોય 4 વડે આકાર આપે છે, બીજો 5 પહોળો કરે છે (એન્ઝાઇમને રબરની ટોચ 6 માં પ્રવેશતા અટકાવવા માટે).

ટેફલોન કવર 3 માં, સ્પેક્ટ્રલ સેલ 7 ને આવરી લે છે, ત્યાં બે છિદ્રો છે: એક (8) કવરની મધ્યમાં, બીજું (9) કોષ 7 ની અપારદર્શક દિવાલ અને પ્રકાશ વચ્ચેના અંતરની મધ્યમાં ઉપર. બીમ 10. ટેફલોન ટ્યુબ 11 (આંતરિક વ્યાસ 1 -1.5 મીમી) એક છેડો છિદ્ર 9 માં નિશ્ચિત છે, બીજો - મોટર રોટરની સામે નિશ્ચિત પ્રોટ્રુઝન 12 પર 13. ટેફલોન થ્રેડ 2 ટ્યુબમાં દાખલ કરવામાં આવે છે (થ્રેડની જાડાઈ 0.5 -0.6 મીમી). થ્રેડનો એક છેડો મોટર 13 ના ફરતા રોટર પર નિશ્ચિત છે, બીજો - ક્યુવેટ 7 માં પસાર થાય છે - સર્પાકાર (મિશ્રણને વધારવા માટે) ના રૂપમાં આકાર આપવામાં આવે છે. મોટરને દૂર કરવાને ધ્યાનમાં લીધા વગર થ્રેડની સ્થિતિ લોકીંગ કવર 3 દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે, જે કામ માટે અનુકૂળ છે જેમાં ક્યુવેટ્સના વારંવાર ફેરફારોની જરૂર હોય છે.

ઓપરેશનનો સિદ્ધાંત.સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર 7 નું ક્વાર્ટઝ ક્યુવેટ સબસ્ટ્રેટ 14 (લગભગ 1.5-2.0 મિલી) થી ભરેલું છે, સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટરના થર્મોસ્ટેટિક ક્યુવેટ ધારકમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, તેને ફરતા ટેફલોન થ્રેડ 2 સાથે ઢાંકણ 3 સાથે બંધ કરવામાં આવે છે, જે સબસ્ટ્રેટ 14 માં ડૂબી જાય છે. અને આગળની તમામ કામગીરી સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટરના પ્રકાશ બીમમાં કરવામાં આવે છે અને રેકોર્ડર પર રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે.

કામની શરૂઆતમાં, સબસ્ટ્રેટ મિશ્રિત થાય છે, અને રેકોર્ડર પેન એક સમાન આડી (અથવા "શૂન્ય") રેખા લખે છે. ડિસ્પેન્સર (એન્ઝાઇમ સાથે) છિદ્ર 8 માં દાખલ કરવામાં આવે છે (સોય સબસ્ટ્રેટ સોલ્યુશન 14 માં ડૂબી જાય છે), ટીપ 6 ને ઝડપથી સ્ક્વિઝ કરીને, એન્ઝાઇમ (સામાન્ય રીતે લગભગ 0.03-0.05 મિલી) સબસ્ટ્રેટમાં દાખલ કરવામાં આવે છે, અને ડિસ્પેન્સર છે. દૂર. ઘટકોનું મિશ્રણ 2.5-3 સેકન્ડમાં સમાપ્ત થાય છે, અને રેકોર્ડર પેન ઓપ્ટિકલ ડેન્સિટી (ΔA) વિરુદ્ધ સમયના વળાંકના વિચલન દ્વારા પ્રતિક્રિયાની શરૂઆતને રેકોર્ડ કરે છે.

આ ઉપકરણ વિશ્લેષણ માટે પ્રતિક્રિયા પ્રણાલીમાંથી નમૂનાઓ લેવાનું પણ શક્ય બનાવે છે; સિસ્ટમમાં અવરોધકો અને એક્ટિવેટર્સ ઉમેરો; પ્રતિક્રિયાની પ્રગતિના રેકોર્ડિંગને ખલેલ પહોંચાડ્યા વિના પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓ (પીએચ, આયનીય શક્તિ બદલો, વગેરે) બદલો, જે ખૂબ અનુકૂળ હોવાનું બહાર આવ્યું છે, ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે વિભાજનનો અભ્યાસ કરો ત્યારે n-એનપીએફ “એસિડ” ફોસ્ફેટેસીસ દ્વારા, જ્યાં ક્લીવેજ n-NFF pH 5.0 (અથવા pH 6-7) પર હાથ ધરવામાં આવે છે, અને એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિ સંચય દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. n- pH 9.5-10.0 પર નાઇટ્રોફેનોલેટ આયનો.

આવા ઉપકરણ એન્ઝાઇમ વગેરેના સ્પેક્ટ્રોફોટોમેટ્રિક ટાઇટ્રેશન હાથ ધરવા માટે પણ અનુકૂળ છે.

3.2 pH મીટર માટે ઉપકરણ

પીએચ મીટર માટેના ઉપકરણમાં ફ્લો ઇલેક્ટ્રોડ 1, અર્ધ-માઇક્રોસેલ 2, ડિસ્પેન્સર 3 અને પીએચ મીટરને રેકોર્ડર સાથે કનેક્ટ કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટની સંશોધિત ટીપનો સમાવેશ થાય છે. વધુમાં, ઉપકરણમાં પ્રમાણભૂત pH મીટર ઇલેક્ટ્રોડ (4), સેલ ધારક કવર (5), થર્મોસ્ટેટિક ફ્લો ચેમ્બર (6), સબસ્ટ્રેટ સોલ્યુશન (7), એક નિષ્ક્રિય ચુંબક (8) અને સક્રિય ચુંબક (8) નો સમાવેશ થાય છે. 9).

pH મીટર (LPU-01) ના ફ્લો ઇલેક્ટ્રોડની પ્રમાણભૂત ટીપને ટેફલોન ટ્યુબ 1 (આંતરિક વ્યાસ 1.3-1.5 mm) વડે બદલવામાં આવે છે અને એસ્બેસ્ટોસ થ્રેડથી ભરવામાં આવે છે, સંતૃપ્ત KCl સોલ્યુશન સાથે પૂર્વ-સારવાર કરવામાં આવે છે. થ્રેડ ફિલિંગ ડેન્સિટી એડજસ્ટ કરવામાં આવે છે જેથી ટ્યુબ દ્વારા KCl સોલ્યુશનનો પ્રવાહ દર મૂળ અસંશોધિત ઇલેક્ટ્રોડના પ્રવાહ દરની નજીક હોય. ટીપની આ બદલી પ્રારંભિક કાર્યકારી કોષનું કદ 20-25 થી 2 મિલી સુધી ઘટાડવાનું શક્ય બનાવે છે, જે ખર્ચાળ બાયોકેમિકલ દવાઓના સોલ્યુશનના ન્યૂનતમ વોલ્યુમ (1.5 મિલી) નો ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

પીએચ મીટર (LPU-01) ને રેકોર્ડર સાથે જોડવા માટેના ઇલેક્ટ્રોનિક સર્કિટમાં પાવર સ્ત્રોત (12 V DC બેટરી), વૈકલ્પિક વાયર પ્રતિકાર R 1 (10 - 100 Ohms) નો સમાવેશ થાય છે, જે 9 V નો વોલ્ટેજ સેટ કરે છે. વોલ્ટમીટર રીડિંગ અનુસાર D809 ઝેનર ડાયોડ, એક વૈકલ્પિક વાયર પ્રતિકાર R 2 (15-150 Ohm), જે રેકોર્ડર સ્કેલ પર pH મીટર રીડિંગ્સના "શૂન્ય" (સંદર્ભ બિંદુ) ના સેટિંગને નિયંત્રિત કરે છે અને વેરિયેબલ વાયર રેઝિસ્ટન્સ R. 3 (35-500 ઓહ્મ), જે પીએચ સ્કેલ રીડિંગ્સના વિસ્તરણ (એમ્પ્લીફિકેશન) ના સ્કેલને નિયંત્રિત કરે છે - રેકોર્ડર પર મીટર. સ્ત્રોત વોલ્ટેજ 9 V ની નીચે ન આવે ત્યાં સુધી સર્કિટ વિશ્વસનીય રીતે કાર્ય કરે છે.

ઓપરેશનનો સિદ્ધાંત.કોષમાં 1.5 મિલી સબસ્ટ્રેટ ઉમેરવામાં આવે છે (ગ્લાસ સિલિન્ડર 1.7x2.4 સે.મી.), અને કોષને લૉકિંગ ઢાંકણ 5 પર ઠીક કરવામાં આવે છે. સ્ટિરિંગ 9 ચાલુ થાય છે, અને રેકોર્ડર પેન સંદર્ભની એક સમાન (મૂળભૂત) રેખા લખે છે. ડિસ્પેન્સરનો ઉપયોગ કરીને, 0.03 મિલી એન્ઝાઇમ સોલ્યુશન સબસ્ટ્રેટમાં ઉમેરવામાં આવે છે, અને રેકોર્ડર પેન પીએચ વિરુદ્ધ સમય (ટી) વળાંકના વિચલન દ્વારા પ્રતિક્રિયાની શરૂઆતને રેકોર્ડ કરે છે.

આવા ઉપકરણ પીએચ સ્ટેટને બદલતું નથી, પરંતુ પીએચ મીટર સ્કેલને વિસ્તૃત કરવાની સંભાવનાને ધ્યાનમાં લેતા, તે તમને 0.004-0.005 ના પીએચમાં નાના ફેરફારોને વિશ્વસનીય રીતે રેકોર્ડ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

3.3 નોમોગ્રામ શાસકો, પ્રારંભિક ગતિ નક્કી કરવા માટે અનુકૂળ

સ્પર્શક પદ્ધતિમાં પ્રારંભિક વેગ નક્કી કરવામાં નોંધપાત્ર જટિલતા એ સમયના એકમ (Δt) દીઠ રીએજન્ટ્સ (Δ[S]) ની સાંદ્રતામાં ફેરફારોના ગુણોત્તરની ગણતરી છે, એટલે કે. M/min માં અભિવ્યક્તિ v 0 જે શરતોમાંથી

v 0 = lim Δ[S] / Δt, t 0 પર.

વ્યવહારમાં, આવી પ્રક્રિયામાં સામાન્ય રીતે ત્રણ કે ચાર અલગ-અલગ કામગીરીનો સમાવેશ થાય છે: પ્રતિક્રિયા પ્રગતિ વળાંકના પ્રારંભિક વિભાગમાં સ્પર્શક દોરવામાં આવે છે, પછી રેકોર્ડ કરેલ મૂલ્યના એકમોની સંખ્યા (ઓપ્ટિકલ ઘનતા, પરિભ્રમણનો કોણ, વગેરે) પ્રતિ ચોક્કસ સમય અંતરાલની ગણતરી કરવામાં આવે છે, અને તેને સમયના એકમમાં લાવવામાં આવે છે અને અંતે, 1 મિનિટ (M/min) માં રીએજન્ટ સાંદ્રતામાં ફેરફાર માટે રેકોર્ડર રીડિંગ્સની પુનઃગણતરી કરો. સૂચિત બે પ્રકારના નોમોગ્રામ શાસક અમને આ પ્રક્રિયાને સરળ બનાવવા માટે પરવાનગી આપે છે.

લંબચોરસ શાસક. v 0 એ Δ[S]/Δt ગુણોત્તર છે, એટલે કે. tg ά, જ્યાં ά એ સમય અક્ષ t તરફ સ્પર્શકનો ઝોકનો કોણ છે. સમાન સ્પર્શક એ પગ [S] અને તે સાથેના અનુરૂપ કાટકોણ ત્રિકોણનું કર્ણ પણ છે. v 0 જેટલો મોટો, સ્પર્શકનો ઢોળાવ એટલો ઊંચો. પરિણામે, જો આપણે આપણી જાતને ચોક્કસ સમય અંતરાલ સુધી મર્યાદિત કરીએ, ઉદાહરણ તરીકે 1 મિનિટ, તો આપણને પગ [S] (વાસ્તવમાં, v 0 ના જુદા જુદા મૂલ્યો) સાથે કાટકોણ ત્રિકોણની શ્રેણી મળશે. જો તમે બંને પગને માપાંકિત કરો છો: આડા - સમયના એકમોમાં (1 મિનિટ), અને વર્ટિકલ - રીએજન્ટ સાંદ્રતામાં ફેરફારના એકમોમાં, ઉદાહરણ તરીકે મિલિમોલ્સ (એમએમ), અને પરિણામી ભાગોને પારદર્શક સામગ્રી (પ્લેક્સીગ્લાસ) થી બનેલા યોગ્ય ફોર્મેટમાં લાગુ કરો. લગભગ 2 મીમી જાડા) , તો પછી તમે પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયા દરો નક્કી કરવા માટે અનુકૂળ શાસક મેળવી શકો છો. v 0 નક્કી કરતી વખતે લંબન ભૂલોને દૂર કરવા માટે તમામ સંખ્યાઓ અને રેખાઓ શાસકની પાછળની બાજુએ લાગુ કરવામાં આવે છે.

v 0 નિર્ધારિત કરવાની પ્રક્રિયા આ કિસ્સામાં બે સરળ કામગીરીમાં ઘટાડવામાં આવે છે: ગતિ વળાંક t ના પ્રારંભિક વિભાગ તરફ સ્પર્શક દોરવામાં આવે છે. 2 અને શાસકના આડા પગ t ના શૂન્ય બિંદુને સ્પર્શકની શરૂઆત સાથે જોડો, સ્પર્શકની ચાલુતા હવે એકાગ્રતા સ્કેલ [S] ને તે બિંદુ પર છેદશે જે M/min માં v 0 નું મૂલ્ય નક્કી કરે છે (સાથે પગની આડી સ્થિતિ પર કોઈ વધારાના ઓપરેશનની જરૂર નથી.

આર્ક શાસક.જો એકાગ્રતા સ્કેલ ચોક્કસ ત્રિજ્યાના ચાપ સાથે રચાયેલ હોય તો v 0 નક્કી કરવાની પ્રક્રિયાને એક કામગીરીમાં સરળ બનાવી શકાય છે.

એક સીધી ("મૂળભૂત") રેખા 2 પારદર્શક સામગ્રીની પ્લેટ પર લાગુ કરવામાં આવે છે (બધી સંખ્યાઓ અને રેખાઓ પણ શાસકની પાછળની બાજુએ લાગુ પડે છે) અને આ રેખાના શૂન્ય બિંદુ (t=0, મિનિટ) થી પગની લંબાઈ જેટલી ત્રિજ્યા t=1 મિનિટ [ , એક ચાપ દોરો [S], ઉપરથી નીચે સુધી, જેની સાથે રીએજન્ટની સાંદ્રતામાં ફેરફારનો સ્કેલ (ઉદાહરણ તરીકે, એમએમમાં ​​સબસ્ટ્રેટ) રચાયેલ છે.

વર્ણવેલ પ્રકારનાં શાસકો, સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર માટેનું ઉપકરણ અને પીએચ મીટરનો ઉપયોગ પ્રતિક્રિયાઓના પ્રારંભિક દરો (v 0) નક્કી કરવા માટે ઘણા વર્ષોથી કરવામાં આવે છે, જ્યારે ઉત્સેચકોની સબસ્ટ્રેટ વિશિષ્ટતાનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે, સ્પેક્ટ્રોફોટોમેટ્રિક ટાઇટ્રેશન વગેરે માટે.

નિષ્કર્ષ

આ કાર્ય એન્ઝાઇમોલોજીની શાખાની તપાસ કરે છે જે સંખ્યાબંધ પર્યાવરણીય પરિબળો પર ઉત્સેચકો દ્વારા ઉત્પ્રેરિત રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓના દરની અવલંબનનો અભ્યાસ કરે છે. આ વિજ્ઞાનના સ્થાપકોને યોગ્ય રીતે માઇકલિસ અને મેન્ટેન ગણવામાં આવે છે, જેમણે તેમના સામાન્ય મિકેનિઝમનો સિદ્ધાંત પ્રકાશિત કર્યો હતો એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાઓ, તેઓએ એક સમીકરણ મેળવ્યું જે ઉત્સેચકોની ક્રિયાના કોઈપણ જથ્થાત્મક વર્ણન માટે પ્રારંભિક બિંદુ તરીકે કામ કરે છે. મૂળ માઇકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણ એ અતિપરવલય સમીકરણ છે; લાઇનવેવર અને બર્કે ગતિશાસ્ત્રમાં તેમનું યોગદાન આપ્યું, જેમણે માઇકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણનું પરિવર્તન કર્યું અને એક સીધી રેખાનો ગ્રાફ મેળવ્યો જેમાંથી V મેક્સનું મૂલ્ય સૌથી સચોટ રીતે નક્કી કરી શકાય.

સમય જતાં, પ્રાયોગિક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયામાં એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરમાં ફેરફાર ઘટે છે. ગતિમાં ઘટાડો ઘણા પરિબળોને કારણે થઈ શકે છે: સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતામાં ઘટાડો, ઉત્પાદનની સાંદ્રતામાં વધારો, જે અવરોધક અસર કરી શકે છે, સોલ્યુશનના પીએચમાં ફેરફાર, તાપમાનમાં ફેરફાર પર્યાવરણની થઇ શકે છે. તેથી, તાપમાનમાં દર 10 ° સે વધારા સાથે, પ્રતિક્રિયા દર 2 ગણો અથવા તેનાથી પણ ઓછો વધે છે. નીચું તાપમાન ઉલટાવી શકાય તેવું ઉત્સેચકોને નિષ્ક્રિય કરે છે. પીએચ પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરની અવલંબન એન્ઝાઇમના સક્રિય કેન્દ્રના કાર્યાત્મક જૂથોની સ્થિતિ સૂચવે છે. દરેક એન્ઝાઇમ pH માં થતા ફેરફારોને અલગ રીતે પ્રતિભાવ આપે છે. રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ તેમના પર વિવિધ પ્રકારના નિષેધ સાથે કાર્ય કરીને રોકી શકાય છે. નોમોગ્રામ રુલર, સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર માટેનું ઉપકરણ અને pH મીટર જેવા ઉપકરણોનો ઉપયોગ કરીને પ્રારંભિક પ્રતિક્રિયા દર ઝડપથી અને સચોટ રીતે નક્કી કરી શકાય છે. આ અભ્યાસ કરવામાં આવતા ઉત્સેચકોની પ્રવૃત્તિની સૌથી સચોટ રજૂઆત માટે પરવાનગી આપે છે.

આ બધું આજે તબીબી પ્રેક્ટિસમાં સક્રિયપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

વપરાયેલ સ્ત્રોતોની યાદી

1. બેલ્યાસોવા એન.એ. બાયોકેમિસ્ટ્રી અને મોલેક્યુલર બાયોલોજી. - Mn.: બુક હાઉસ, 2004. - 416 પૃષ્ઠ, બીમાર.

કેલેટી ટી. એન્ઝાઈમેટિક ગતિશાસ્ત્રના ફંડામેન્ટલ્સ: ટ્રાન્સ. અંગ્રેજીમાંથી - એમ.: મીર, 1990. -350 પી., બીમાર.

3. નોરે ડી.જી. જૈવિક રસાયણશાસ્ત્ર: પાઠયપુસ્તક. રસાયણશાસ્ત્ર, બાયોલ માટે. અને મધ નિષ્ણાત યુનિવર્સિટીઓ - 3જી આવૃત્તિ., રેવ. - એમ.: ઉચ્ચ. શાળા 2002. - 479 પૃષ્ઠ: બીમાર.

4. Krupyanenko V.I. એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાઓનું પ્રતિનિધિત્વ કરવા માટે વેક્ટર પદ્ધતિ. - એમ.: નૌકા, 1990. - 144 પૃષ્ઠ.

5. લેનિન્જર એ. બાયોકેમિસ્ટ્રી. કોષની રચના અને કાર્યનો પરમાણુ આધાર: ટ્રાન્સ. અંગ્રેજીમાંથી - એમ.: મીર, 1974.

6. સ્ટ્રોવ ઇ.એ. જૈવિક રસાયણશાસ્ત્ર: ફાર્માસ્યુટિકલ્સ માટેની પાઠ્યપુસ્તક. સંસ્થા અને ફાર્માક. ફેક મધ ઇન્સ્ટ. - એમ.: ઉચ્ચ શાળા, 1986. - 479 પૃષ્ઠ, બીમાર.

સેવેરીન ઇ.એસ. બાયોકેમિસ્ટ્રી. એ. - 5મી આવૃત્તિ. - એમ.: GEOTAR - મીડિયા, 2009. - 786 પૃષ્ઠ, બીમાર.

એન્ઝાઇમ પ્રતિક્રિયા દર

એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર એકમ સમય દીઠ રૂપાંતરિત સબસ્ટ્રેટના જથ્થા દ્વારા અથવા રચના કરેલ ઉત્પાદનની માત્રા દ્વારા માપવામાં આવે છે. પ્રતિક્રિયાના પ્રારંભિક તબક્કે વળાંક તરફ સ્પર્શકના ઝોકના કોણ દ્વારા ઝડપ નક્કી કરવામાં આવે છે.

ચોખા. 2 એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયા દર.

ઢોળાવ જેટલો વધારે છે, તેટલી ઝડપ વધારે છે. સમય જતાં, પ્રતિક્રિયા દર સામાન્ય રીતે ઘટે છે, મોટા ભાગમાં સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતામાં ઘટાડો થવાના પરિણામે.

એન્ઝાઇમેટિક પ્રવૃત્તિને અસર કરતા પરિબળો

F. ની ક્રિયા સંખ્યાબંધ પરિબળો પર આધાર રાખે છે: તાપમાન, પર્યાવરણીય પ્રતિક્રિયા (pH), એન્ઝાઇમ સાંદ્રતા, સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા અને ચોક્કસ એક્ટિવેટર્સ અને અવિશિષ્ટ અથવા ચોક્કસ અવરોધકોની હાજરી.

એન્ઝાઇમ એકાગ્રતા

ઉચ્ચ સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા અને અન્ય પરિબળો સતત હોવા પર, એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર એન્ઝાઇમ સાંદ્રતાના પ્રમાણમાં હોય છે.

ચોખા. 3 એન્ઝાઇમની સાંદ્રતા પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરની અવલંબન.

ઉત્પ્રેરક હંમેશા એવી પરિસ્થિતિઓમાં થાય છે જ્યાં એન્ઝાઇમની સાંદ્રતા સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા કરતા ઘણી ઓછી હોય છે. તેથી, જેમ જેમ એન્ઝાઇમની સાંદ્રતા વધે છે તેમ એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર પણ વધે છે.

તાપમાન

એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દર પર તાપમાનની અસર તાપમાન ગુણાંક Q 10 દ્વારા વ્યક્ત કરી શકાય છે: Q 10 = ((x + 10) °C પર પ્રતિક્રિયા દર) / (x °C પર પ્રતિક્રિયા દર)

0-40°C ની વચ્ચે, એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાનો Q10 2 છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, તાપમાનમાં દર 10°C વધારા માટે, એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર બમણી થાય છે.

ચોખા. 4 લાળ એમીલેઝ જેવા એન્ઝાઇમની પ્રવૃત્તિ પર તાપમાનનો પ્રભાવ.

જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ તેમ પરમાણુઓની હિલચાલ ઝડપી બને છે અને પ્રતિક્રિયા કરતા પદાર્થોના પરમાણુઓ એકબીજા સાથે અથડાય તેવી શક્યતા વધારે છે. પરિણામે, તેમની વચ્ચે પ્રતિક્રિયા થવાની સંભાવના વધે છે. સૌથી મોટી પ્રવૃત્તિ પ્રદાન કરતું તાપમાન શ્રેષ્ઠ કહેવાય છે. આ સ્તરથી આગળ, અથડામણની આવર્તનમાં વધારો થવા છતાં એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર ઘટે છે. આ એન્ઝાઇમના ગૌણ અને તૃતીય માળખાના વિનાશને કારણે થાય છે, બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, એન્ઝાઇમ વિકૃતીકરણમાંથી પસાર થાય છે તે હકીકતને કારણે.

ચોખા. 5 વિવિધ તાપમાને એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાનો કોર્સ.

જ્યારે તાપમાન ઠંડકની નજીક આવે છે અથવા નીચે આવે છે, ત્યારે ઉત્સેચકો નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે, પરંતુ વિકૃતિકરણ થતું નથી. વધતા તાપમાન સાથે, તેમની ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ ફરીથી પુનઃસ્થાપિત થાય છે.

કારણ કે શુષ્ક સ્થિતિમાં પ્રોટીન હાઇડ્રેટેડ પ્રોટીન (પ્રોટીન જેલ અથવા દ્રાવણના સ્વરૂપમાં) કરતાં વધુ ધીમેથી વિકૃત થાય છે, શુષ્ક સ્થિતિમાં ફોસ્ફરસનું નિષ્ક્રિયકરણ ભેજની હાજરી કરતાં વધુ ધીમેથી થાય છે. તેથી, શુષ્ક બેક્ટેરિયાના બીજકણ અથવા સૂકા બીજ ભેજવાળી સ્થિતિમાં સમાન બીજકણ અથવા બીજ કરતાં ઘણા ઊંચા તાપમાને ગરમીનો સામનો કરી શકે છે.

સબસ્ટ્રેટ એકાગ્રતા

આપેલ એન્ઝાઇમ સાંદ્રતા માટે, ઉત્સેચક પ્રતિક્રિયાનો દર વધતા સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા સાથે વધે છે.

ચોખા. 6 સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરની અવલંબન.

સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ પ્રતિક્રિયા દર V મહત્તમ ક્યારેય પહોંચી શકાતો નથી, પરંતુ એક બિંદુ આવે છે જ્યારે સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતામાં વધુ વધારો હવે પ્રતિક્રિયા દરમાં કોઈ નોંધપાત્ર ફેરફારની જરૂર નથી. આ હકીકત દ્વારા સમજાવવું જોઈએ કે ઉચ્ચ સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતામાં, ફોસ્ફરસ પરમાણુઓના સક્રિય કેન્દ્રો કોઈપણ સમયે વ્યવહારીક રીતે સંતૃપ્ત થાય છે. આમ, ગમે તેટલું વધારાનું સબસ્ટ્રેટ ઉપલબ્ધ હોય, તે એન્ઝાઇમ સાથે સંયોજિત થઈ શકે છે જ્યારે અગાઉ રચાયેલ એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ કોમ્પ્લેક્સ ઉત્પાદન અને મુક્ત એન્ઝાઇમમાં વિભાજિત થાય છે તેથી, ઉચ્ચ સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા પર, એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર બંને દ્વારા મર્યાદિત છે સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા અને એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલના વિયોજન માટે જરૂરી સમય.

સ્થિર તાપમાને, કોઈપણ ફોસ્ફરસ સાંકડી pH શ્રેણીમાં સૌથી અસરકારક રીતે કામ કરે છે. શ્રેષ્ઠ pH મૂલ્ય એ છે કે જેના પર પ્રતિક્રિયા મહત્તમ ઝડપે આગળ વધે છે.

ચોખા. 7 પીએચ પર એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિની અવલંબન.

ઉચ્ચ અને નીચલા પીએચ પર, એફ.ની પ્રવૃત્તિ ઘટે છે. પીએચ શિફ્ટ આયનાઇઝ્ડ એસિડિક અને મૂળભૂત જૂથોના ચાર્જમાં ફેરફાર કરે છે, જેના પર ફોસ્ફરસ પરમાણુઓનો ચોક્કસ આકાર આધાર રાખે છે, પરિણામે, ફોસ્ફરસ પરમાણુઓનો આકાર બદલાય છે, અને મુખ્યત્વે તેના સક્રિય કેન્દ્રનો આકાર. જો pH ખૂબ જ તીવ્રપણે બદલાય છે, તો F. ડિનેચર કરે છે. આપેલ ફોસ્ફરસની pH શ્રેષ્ઠ લાક્ષણિકતા હંમેશા તેના તાત્કાલિક અંતઃકોશિક વાતાવરણના pH સાથે સુસંગત હોતી નથી. આ સૂચવે છે કે જે વાતાવરણમાં F. સ્થિત છે તે અમુક અંશે તેની પ્રવૃત્તિને નિયંત્રિત કરે છે.

એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાઓની ગતિશાસ્ત્ર. ગતિશાસ્ત્ર દરો, પ્રતિક્રિયાઓની પદ્ધતિ અને તેના પરના પરિબળો જેમ કે ઉત્સેચકો અને સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા, તાપમાન, પર્યાવરણનું pH, અવરોધકો અથવા સક્રિયકર્તાઓની હાજરીનો અભ્યાસ કરે છે.

સતત સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા પર, પ્રતિક્રિયા દર એન્ઝાઇમ સાંદ્રતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે. સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરની અવલંબનનો આલેખ સમભુજ હાઇપરબોલાનું સ્વરૂપ ધરાવે છે.

એન્ઝાઇમ (a) અને સબસ્ટ્રેટ (b) ની સાંદ્રતા પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરની અવલંબન

સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરની અવલંબન વર્ણવેલ છે માઇકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણ:

જ્યાં V એ બાયોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાનો સ્થિર-સ્થિતિ દર છે; Vmax - મહત્તમ ઝડપ; કિમી - માઇકલિસ સતત; [એસ] - સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા.

જો સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા ઓછી હોય, એટલે કે [એસ]<< Кm, то [S] в знаменателе можно пренебречь.

પછી

આમ, નીચા સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા પર, પ્રતિક્રિયા દર સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે અને પ્રથમ-ક્રમના સમીકરણ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે. આ વળાંક V = f[S] (આકૃતિ b) ના પ્રારંભિક સીધા વિભાગને અનુરૂપ છે.

ઉચ્ચ સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા પર [S] >> Km, જ્યારે Km ની ઉપેક્ષા કરી શકાય છે, ત્યારે Michaelis-Menten સમીકરણ સ્વરૂપ લે છે, એટલે કે. V=Vmax.

આમ, ઉચ્ચ સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા પર, પ્રતિક્રિયા દર મહત્તમ બને છે અને શૂન્ય-ક્રમ સમીકરણ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે. આ એબ્સીસા અક્ષની સમાંતર V =f [S] વળાંકના વિભાગને અનુરૂપ છે.

માઇકલિસ કોન્સ્ટન્ટ સાથે આંકડાકીય રીતે તુલનાત્મક સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા પર, પ્રતિક્રિયા દર ધીમે ધીમે વધે છે. આ એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના મિકેનિઝમ વિશેના વિચારો સાથે તદ્દન સુસંગત છે:

જ્યાં S સબસ્ટ્રેટ છે; ઇ - એન્ઝાઇમ; ES - એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ જટિલ; પી - ઉત્પાદન; k1 એ એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલની રચના માટેનો દર સ્થિર છે; k2 એ પ્રારંભિક રીએજન્ટની રચના સાથે એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલના સડો માટેનો દર સ્થિર છે; k3 એ ઉત્પાદનની રચના સાથે એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલના સડો માટેનો દર સ્થિર છે.

સબસ્ટ્રેટ રૂપાંતર દરઉત્પાદન (P) ની રચના સાથે એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલની સાંદ્રતાના પ્રમાણસર છે. દ્રાવણમાં સબસ્ટ્રેટની ઓછી સાંદ્રતા પર ચોક્કસ સંખ્યામાં મુક્ત એન્ઝાઇમ પરમાણુઓ (E) જટિલ (ES) માં બંધાયેલા નથી. તેથી, જેમ જેમ સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા વધે છે, સંકુલની સાંદ્રતા વધે છે, અને તેથી ઉત્પાદનની રચનાનો દર પણ વધે છે. ઉચ્ચ સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા પર, બધા એન્ઝાઇમ પરમાણુઓ ES સંકુલ (એન્ઝાઇમ સંતૃપ્તિની ઘટના) માં બંધાયેલા હોય છે, તેથી, સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતામાં વધુ વધારો વ્યવહારીક રીતે સંકુલની સાંદ્રતામાં વધારો કરતું નથી અને ઉત્પાદનની રચનાનો દર સ્થિર રહે છે.

આમ, એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના મહત્તમ દરનો ભૌતિક અર્થ સ્પષ્ટ બને છે. Vmax એ દર છે કે જેના પર એન્ઝાઇમ પ્રતિક્રિયા આપે છે જ્યારે તે સંપૂર્ણપણે એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ કોમ્પ્લેક્સ તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે..

માઇકલિસ કોન્સ્ટન્ટ આંકડાકીય રીતે સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતાને અનુરૂપ છે કે જેના પર સ્થિર-સ્થિતિની ઝડપ મહત્તમ અડધા જેટલી હોય છે. આ સ્થિરાંક એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલના વિયોજન સ્થિરાંકને દર્શાવે છે:

માઇકલિસ કોન્સ્ટન્ટનો ભૌતિક અર્થતેમાં તે સબસ્ટ્રેટ માટે એન્ઝાઇમના જોડાણને દર્શાવે છે. Km ના નાના મૂલ્યો હોય છે જ્યારે k1 > (k2 + k3), એટલે કે. ES સંકુલની રચનાની પ્રક્રિયા ES વિયોજનની પ્રક્રિયાઓ પર પ્રવર્તે છે. પરિણામે, કિમી મૂલ્ય જેટલું નીચું હશે, સબસ્ટ્રેટ માટે એન્ઝાઇમનું આકર્ષણ વધારે છે. અને, તેનાથી વિપરિત, જો Km ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે, તો પછી (k2 + k3) > k1 અને ES વિયોજન પ્રક્રિયાઓ પ્રબળ છે. આ કિસ્સામાં, સબસ્ટ્રેટ માટે એન્ઝાઇમનું આકર્ષણ ઓછું છે.

એન્ઝાઇમ અવરોધકો અને એક્ટિવેટર્સ . એન્ઝાઇમ અવરોધકોએવા પદાર્થો કહેવાય છે જે એન્ઝાઇમની પ્રવૃત્તિને ઘટાડે છે. કોઈપણ ડિનેચરિંગ એજન્ટ્સ (ઉદાહરણ તરીકે, ભારે ધાતુના ક્ષાર, એસિડ) બિન-વિશિષ્ટ એન્ઝાઇમ અવરોધકો છે.

ઉલટાવી શકાય તેવા અવરોધકો- આ એવા સંયોજનો છે જે એન્ઝાઇમ સાથે સહસંયોજક રીતે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. ઉલટાવી શકાય તેવું અવરોધકો- આ એવા સંયોજનો છે જે ખાસ કરીને સક્રિય કેન્દ્રના કાર્યાત્મક જૂથોને બાંધે છે અને એન્ઝાઇમ સાથે સહસંયોજક બોન્ડ બનાવે છે.

ઉલટાવી શકાય તેવા અવરોધને સ્પર્ધાત્મક અને બિન-સ્પર્ધાત્મકમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે. સ્પર્ધાત્મક નિષેધઅવરોધક અને સબસ્ટ્રેટ વચ્ચે માળખાકીય સમાનતા સૂચવે છે. અવરોધક એન્ઝાઇમની સક્રિય સાઇટમાં જગ્યા લે છે, અને નોંધપાત્ર સંખ્યામાં એન્ઝાઇમ પરમાણુઓ અવરોધિત છે. સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા વધારીને સ્પર્ધાત્મક અવરોધ દૂર કરી શકાય છે. આ કિસ્સામાં, સબસ્ટ્રેટ સક્રિય સાઇટમાંથી સ્પર્ધાત્મક અવરોધકને વિસ્થાપિત કરે છે.

ઉલટાવી શકાય તેવું અવરોધ હોઈ શકે છે બિન-સ્પર્ધાત્મકસબસ્ટ્રેટના સંબંધમાં. આ કિસ્સામાં, અવરોધક એન્ઝાઇમ સાથે જોડાણની સાઇટ માટે સ્પર્ધા કરતું નથી. સબસ્ટ્રેટ અને અવરોધક અલગ-અલગ કેન્દ્રો સાથે જોડાય છે, તેથી IE કોમ્પ્લેક્સ, તેમજ તૃતીય IES સંકુલ બનાવવું શક્ય બને છે, જે ઉત્પાદનને છોડવા માટે વિઘટન કરી શકે છે, પરંતુ ES સંકુલ કરતાં ઓછા દરે.

દ્વારા તેની ક્રિયાનો સ્વભાવઅવરોધકોને વિભાજિત કરવામાં આવે છે:

• ચોક્કસ
• અવિશિષ્ટ

ચોક્કસ અવરોધકોએન્ઝાઇમના સક્રિય કેન્દ્રમાં સહસંયોજક બોન્ડ સાથે જોડાઈને અને તેને ક્રિયાના અવકાશમાંથી બંધ કરીને એન્ઝાઇમ પર તેમની અસર લાગુ કરો.

બિન-વિશિષ્ટ નિષેધડિનેચરિંગ એજન્ટ્સ (ભારે ધાતુઓના ક્ષાર, યુરિયા, વગેરે) ના એન્ઝાઇમ પર અસરનો સમાવેશ થાય છે. આ કિસ્સામાં, પ્રોટીનની ચતુર્થાંશ અને તૃતીય રચનાના વિનાશના પરિણામે, એન્ઝાઇમની જૈવિક પ્રવૃત્તિ ખોવાઈ જાય છે.

એન્ઝાઇમ એક્ટિવેટર્સ- આ એવા પદાર્થો છે જે એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાઓના દરમાં વધારો કરે છે. મોટેભાગે, ધાતુના આયનો (Fe2+, Fe3+, Cu2+, Co2+, Mn2+, Mg2+, વગેરે) એક્ટિવેટર્સ તરીકે કામ કરે છે. મેટાલોએન્ઝાઇમ્સમાં ધાતુઓ જોવા મળે છે, જે છે કોફેક્ટર્સ,અને એન્ઝાઇમ એક્ટિવેટર્સ તરીકે કામ કરે છે. કોફેક્ટર્સ એન્ઝાઇમના પ્રોટીન ભાગ સાથે ચુસ્તપણે જોડાઈ શકે છે, જેમ કે એક્ટિવેટર્સ માટે, તેઓ સરળતાથી એપોએન્ઝાઇમથી અલગ થઈ જાય છે. આવી ધાતુઓ ઉત્પ્રેરક અધિનિયમમાં ફરજિયાત સહભાગીઓ છે, જે એન્ઝાઇમની પ્રવૃત્તિ નક્કી કરે છે. એક્ટિવેટર્સ ઉત્પ્રેરક અસરમાં વધારો, પરંતુ તેમની ગેરહાજરી એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાને આગળ વધતા અટકાવતી નથી. એક નિયમ તરીકે, મેટલ કોફેક્ટર સબસ્ટ્રેટના નકારાત્મક ચાર્જ જૂથો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. વેરિયેબલ વેલેન્સી ધરાવતી ધાતુ સબસ્ટ્રેટ અને એન્ઝાઇમ વચ્ચે ઇલેક્ટ્રોનના વિનિમયમાં ભાગ લે છે. વધુમાં, તેઓ એન્ઝાઇમની સ્થિર સંક્રમણ રચનાની રચનામાં ભાગ લે છે, જે ES સંકુલની ઝડપી રચનામાં ફાળો આપે છે.

એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિનું નિયમન . ચયાપચયના નિયમન માટેની મુખ્ય પદ્ધતિઓમાંની એક એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિનું નિયમન છે. એક ઉદાહરણ એલોસ્ટેરિક નિયમન છે, એક્ટિવેટર્સ અને અવરોધકો દ્વારા નિયમન. તે ઘણીવાર બને છે કે મેટાબોલિક પાથવેનું અંતિમ ઉત્પાદન નિયમનકારી એન્ઝાઇમનું અવરોધક છે. આ પ્રકારના નિષેધ કહેવાય છે નકારાત્મક પ્રતિસાદના સિદ્ધાંત પર આધારિત રેટ્રોઇન્હિબિશન અથવા નિષેધ.

ઘણા ઉત્સેચકો નિષ્ક્રિય પ્રોએનઝાઇમ પૂર્વગામી તરીકે ઉત્પન્ન થાય છે અને પછી આંશિક પ્રોટીઓલિસિસ દ્વારા યોગ્ય સમયે સક્રિય થાય છે. આંશિક પ્રોટીઓલિસિસ- પરમાણુના ભાગનું ક્લીવેજ, જે પ્રોટીનની તૃતીય રચનામાં ફેરફાર અને એન્ઝાઇમના સક્રિય કેન્દ્રની રચના તરફ દોરી જાય છે.

કેટલાક oligomeric ઉત્સેચકો કારણે તેમની પ્રવૃત્તિ બદલી શકે છે એસોસિએશન્સ - સબ્યુનિટ્સના વિયોજન, તેમની રચનામાં શામેલ છે.

ઘણા ઉત્સેચકો બે સ્વરૂપોમાં મળી શકે છે: એક સરળ પ્રોટીન તરીકે અને ફોસ્ફોપ્રોટીન તરીકે. એક સ્વરૂપથી બીજા સ્વરૂપમાં સંક્રમણ ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિમાં ફેરફાર સાથે છે.

એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયા દર પર આધાર રાખે છે એન્ઝાઇમની માત્રા, જે કોષમાં તેના સંશ્લેષણ અને સડોના દરના ગુણોત્તર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરને નિયંત્રિત કરવાની આ પદ્ધતિ એ એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિના નિયમન કરતાં ધીમી પ્રક્રિયા છે.

§ 12. ઉત્સેચક પ્રતિક્રિયાઓની ગતિશાસ્ત્ર

એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાઓના ગતિશાસ્ત્ર એ એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાઓના દર અને વિવિધ પરિબળો પર તેમની અવલંબનનું વિજ્ઞાન છે. એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર પ્રતિક્રિયા કરેલ સબસ્ટ્રેટના રાસાયણિક જથ્થા દ્વારા અથવા ચોક્કસ શરતો હેઠળ એકમ વોલ્યુમ દીઠ એકમ સમય દીઠ પરિણામી પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

જ્યાં v એ એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર છે, સબસ્ટ્રેટ અથવા પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનની સાંદ્રતામાં ફેરફાર છે, t સમય છે.

એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર એન્ઝાઇમની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખે છે, જે તેની પ્રવૃત્તિ નક્કી કરે છે. એન્ઝાઇમની પ્રવૃત્તિ જેટલી વધારે છે, તેટલી ઝડપી પ્રતિક્રિયા દર. એન્ઝાઇમની પ્રવૃત્તિ એન્ઝાઇમ દ્વારા ઉત્પ્રેરિત પ્રતિક્રિયાના દર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિનું માપ એ એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિનું એક પ્રમાણભૂત એકમ છે. એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિનું એક પ્રમાણભૂત એકમ એ એન્ઝાઇમનું પ્રમાણ છે જે 1 મિનિટમાં સબસ્ટ્રેટના 1 µmol ના રૂપાંતરને ઉત્પ્રેરક કરે છે.

એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયા દરમિયાન, એન્ઝાઇમ (E) સબસ્ટ્રેટ (S) સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, પરિણામે એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ કોમ્પ્લેક્સની રચના થાય છે, જે પછી પ્રતિક્રિયાના ઉત્સેચક અને ઉત્પાદન (P)ને મુક્ત કરવા માટે વિઘટન થાય છે:

એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાની ગતિ ઘણા પરિબળો પર આધારિત છે: સબસ્ટ્રેટ અને એન્ઝાઇમની સાંદ્રતા, તાપમાન, પર્યાવરણનું pH, વિવિધ નિયમનકારી પદાર્થોની હાજરી જે ઉત્સેચકોની પ્રવૃત્તિને વધારી અથવા ઘટાડી શકે છે.

જાણવા માટે રસપ્રદ! વિવિધ રોગોના નિદાન માટે દવામાં ઉત્સેચકોનો ઉપયોગ થાય છે. મ્યોકાર્ડિયલ ઇન્ફાર્ક્શન દરમિયાન, હૃદયના સ્નાયુના નુકસાન અને ભંગાણને કારણે, લોહીમાં એન્ઝાઇમ એસ્પાર્ટેટ ટ્રાન્સમિનેઝ અને એલનાઇન એમિનોટ્રાન્સફેરેસની સામગ્રી ઝડપથી વધે છે. તેમની પ્રવૃત્તિની તપાસ આ રોગનું નિદાન કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દર પર સબસ્ટ્રેટ અને એન્ઝાઇમ સાંદ્રતાની અસર

ચાલો એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયા (ફિગ. 30) ના દર પર સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતાની અસરને ધ્યાનમાં લઈએ. સબસ્ટ્રેટની ઓછી સાંદ્રતા પર, દર તેની સાંદ્રતાના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે; પછી, જેમ જેમ એકાગ્રતા વધે છે, પ્રતિક્રિયા દર વધુ ધીમેથી વધે છે, અને સબસ્ટ્રેટની ખૂબ ઊંચી સાંદ્રતા પર, દર તેની સાંદ્રતાથી વ્યવહારીક રીતે સ્વતંત્ર હોય છે અને તેની સાંદ્રતા સુધી પહોંચે છે. મહત્તમ મૂલ્ય (વી મહત્તમ). આવા સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતામાં, બધા એન્ઝાઇમ પરમાણુઓ એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલનો ભાગ છે, અને એન્ઝાઇમના સક્રિય કેન્દ્રોની સંપૂર્ણ સંતૃપ્તિ પ્રાપ્ત થાય છે, તેથી જ આ કિસ્સામાં પ્રતિક્રિયા દર સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતાથી વ્યવહારીક રીતે સ્વતંત્ર છે.

ચોખા. 30. સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાની ઝડપની અવલંબન

સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા પર એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિની અવલંબનનો આલેખ માઇકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણ દ્વારા વર્ણવવામાં આવ્યો છે, જેને ઉત્કૃષ્ટ વૈજ્ઞાનિકો એલ. માઇકલિસ અને એમ. મેન્ટેનના સન્માનમાં તેનું નામ મળ્યું છે, જેમણે ગતિશાસ્ત્રના અભ્યાસમાં મોટો ફાળો આપ્યો હતો. એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાઓ,

જ્યાં v એ એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર છે; [એસ] - સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા; કે એમ - માઇકલ સતત.

ચાલો માઈકલિસ કોન્સ્ટન્ટના ભૌતિક અર્થને ધ્યાનમાં લઈએ. પૂરી પાડવામાં આવેલ છે કે v = ½ V મહત્તમ, આપણે K M = [S] મેળવીએ છીએ. આમ, માઇકલિસ કોન્સ્ટન્ટ એ સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતાની બરાબર છે કે જેના પર પ્રતિક્રિયા દર મહત્તમ અડધો હોય છે.

એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર પણ એન્ઝાઇમની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે (ફિગ. 31). આ નિર્ભરતા સીધી છે.

ચોખા. 31. એન્ઝાઇમની સાંદ્રતા પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાની ઝડપની અવલંબન

એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દર પર તાપમાનની અસર

તાપમાન પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયા દરની અવલંબન ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 32.

ચોખા. 32. તાપમાન પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરની અવલંબન.

નીચા તાપમાને (અંદાજે 40 - 50 o C સુધી), વેનટ હોફના નિયમ અનુસાર દર 10 o C માટે તાપમાનમાં વધારો એ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાના દરમાં 2 - 4 ગણો વધારો થાય છે. 55 - 60 ° સે કરતા વધુના ઊંચા તાપમાને, એન્ઝાઇમની પ્રવૃત્તિ તેના થર્મલ ડિનેચરેશનને કારણે તીવ્ર ઘટાડો થાય છે, અને તેના પરિણામે, એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરમાં તીવ્ર ઘટાડો જોવા મળે છે. મહત્તમ ઉત્સેચક પ્રવૃત્તિ સામાન્ય રીતે 40 - 60 o C ની રેન્જમાં જોવા મળે છે. જે તાપમાન પર એન્ઝાઇમની પ્રવૃત્તિ મહત્તમ હોય છે તેને મહત્તમ તાપમાન કહેવાય છે. થર્મોફિલિક સુક્ષ્મસજીવોના ઉત્સેચકો માટે મહત્તમ તાપમાન ઉચ્ચ તાપમાનના પ્રદેશમાં છે.

એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દર પર pH ની અસર

pH પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રવૃત્તિની અવલંબન ફિગમાં બતાવવામાં આવી છે. 33.

ચોખા. 33. એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દર પર pH નો પ્રભાવ

pH નો ગ્રાફ ઘંટડી આકારનો છે. પીએચ મૂલ્ય કે જેના પર એન્ઝાઇમની પ્રવૃત્તિ મહત્તમ છે તેને કહેવામાં આવે છે પીએચ શ્રેષ્ઠએન્ઝાઇમ વિવિધ ઉત્સેચકો માટે pH શ્રેષ્ઠ મૂલ્યો વ્યાપકપણે બદલાય છે.

પીએચ પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાની અવલંબનની પ્રકૃતિ એ હકીકત દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે કે આ સૂચક અસર કરે છે:

એ) ઉત્પ્રેરકમાં સામેલ એમિનો એસિડ અવશેષોનું આયનીકરણ,

b) સબસ્ટ્રેટનું આયનીકરણ,

c) એન્ઝાઇમ અને તેના સક્રિય કેન્દ્રની રચના.

એન્ઝાઇમ અવરોધ

એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરને સંખ્યાબંધ રસાયણો દ્વારા ઘટાડી શકાય છે અવરોધકો. કેટલાક અવરોધકો મનુષ્યો માટે ઝેર છે, ઉદાહરણ તરીકે, સાયનાઇડ, અન્ય દવાઓ તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

અવરોધકોને બે મુખ્ય પ્રકારોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: ઉલટાવી શકાય તેવુંઅને ઉલટાવી શકાય તેવું. ઉલટાવી શકાય તેવું અવરોધકો (I) એક જટિલ બનાવવા માટે એન્ઝાઇમ સાથે જોડાય છે, જેનું વિયોજન એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિને પુનઃસ્થાપિત કરવું અશક્ય છે:

બદલી ન શકાય તેવા અવરોધકનું ઉદાહરણ ડાયસોપ્રોપીલ ફ્લોરોફોસ્ફેટ (ડીએફપી) છે. ડીપીપી એન્ઝાઇમ એસિટિલકોલિનેસ્ટેરેઝને અટકાવે છે, જે ચેતા આવેગના પ્રસારણમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. આ અવરોધક એન્ઝાઇમના સક્રિય કેન્દ્રમાં સેરીન સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, ત્યાં પછીની પ્રવૃત્તિને અવરોધે છે. પરિણામે, ચેતા આવેગનું સંચાલન કરવા માટે ચેતાકોષોના ચેતા કોષોની પ્રક્રિયાઓની ક્ષમતા નબળી પડી છે. ડીપીપી એ પ્રથમ ચેતા એજન્ટોમાંનું એક છે. તેના આધારે, સંખ્યાબંધ ઉત્પાદનો બનાવવામાં આવ્યા છે જે મનુષ્યો અને પ્રાણીઓ માટે પ્રમાણમાં બિન-ઝેરી છે. જંતુનાશકો -જંતુઓ માટે ઝેરી પદાર્થો.

ઉલટાવી શકાય તેવા અવરોધકો, ઉલટાવી શકાય તેવા અવરોધકોથી વિપરીત, ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં એન્ઝાઇમથી સરળતાથી અલગ કરી શકાય છે. બાદમાંની પ્રવૃત્તિ પુનઃસ્થાપિત થાય છે:

ઉલટાવી શકાય તેવા અવરોધકોનો સમાવેશ થાય છે સ્પર્ધાત્મકઅને બિન-સ્પર્ધાત્મકઅવરોધકો.

એક સ્પર્ધાત્મક અવરોધક, સબસ્ટ્રેટના માળખાકીય એનાલોગ હોવાને કારણે, એન્ઝાઇમના સક્રિય કેન્દ્ર સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને આમ સબસ્ટ્રેટની એન્ઝાઇમની ઍક્સેસને અવરોધે છે. આ કિસ્સામાં, અવરોધક રાસાયણિક રૂપાંતરણમાંથી પસાર થતો નથી અને ઉલટાવી શકાય તે રીતે એન્ઝાઇમ સાથે જોડાય છે. EI સંકુલના વિયોજન પછી, એન્ઝાઇમ કાં તો સબસ્ટ્રેટનો સંપર્ક કરી શકે છે અને તેને રૂપાંતરિત કરી શકે છે, અથવા અવરોધક (ફિગ. 34.). સબસ્ટ્રેટ અને અવરોધક બંને સક્રિય સ્થળ પર જગ્યા માટે સ્પર્ધા કરે છે, તેથી આ અવરોધને સ્પર્ધાત્મક કહેવામાં આવે છે.

ચોખા. 34. સ્પર્ધાત્મક અવરોધકની ક્રિયા કરવાની પદ્ધતિ.

સ્પર્ધાત્મક અવરોધકોનો ઉપયોગ દવામાં થાય છે. સલ્ફોનામાઇડ દવાઓ અગાઉ ચેપી રોગો સામે લડવા માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી હતી. તેઓ બંધારણમાં નજીક છે પેરા-એમિનોબેન્ઝોઇક એસિડ(PABA), ઘણા પેથોજેનિક બેક્ટેરિયા માટે આવશ્યક વૃદ્ધિ પરિબળ. PABA એ ફોલિક એસિડનો પુરોગામી છે, જે ઘણા ઉત્સેચકો માટે કોફેક્ટર તરીકે કામ કરે છે. સલ્ફોનામાઇડ દવાઓ PABA માંથી ફોલિક એસિડના સંશ્લેષણ માટે ઉત્સેચકોના સ્પર્ધાત્મક અવરોધક તરીકે કાર્ય કરે છે અને ત્યાં પેથોજેનિક બેક્ટેરિયાના વિકાસ અને પ્રજનનને અટકાવે છે.

બિન-સ્પર્ધાત્મક અવરોધકો માળખાકીય રીતે સબસ્ટ્રેટ જેવા નથી અને, જ્યારે EI રચાય છે, ત્યારે તેઓ સક્રિય કેન્દ્ર સાથે નહીં, પરંતુ એન્ઝાઇમની અન્ય સાઇટ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. એન્ઝાઇમ સાથે અવરોધકની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા બાદની રચનામાં ફેરફાર તરફ દોરી જાય છે. EI સંકુલની રચના ઉલટાવી શકાય તેવું છે, તેથી, તેના ભંગાણ પછી, એન્ઝાઇમ ફરીથી સબસ્ટ્રેટ પર હુમલો કરવા સક્ષમ છે (ફિગ. 35).

ચોખા. 35. બિન-સ્પર્ધાત્મક અવરોધકની ક્રિયા કરવાની પદ્ધતિ

સાયનાઇડ સીએન - બિન-સ્પર્ધાત્મક અવરોધક તરીકે કાર્ય કરી શકે છે. તે ધાતુના આયનો સાથે જોડાય છે જે કૃત્રિમ જૂથોનો ભાગ છે અને આ ઉત્સેચકોની પ્રવૃત્તિને અટકાવે છે. સાયનાઇડ ઝેર અત્યંત જોખમી છે. તેઓ જીવલેણ બની શકે છે.

એલોસ્ટેરિક ઉત્સેચકો

"એલોસ્ટેરિક" શબ્દ ગ્રીક શબ્દો એલો - અન્ય, સ્ટીરીયો - સાઇટ પરથી આવ્યો છે. આમ, એલોસ્ટેરિક ઉત્સેચકો, સક્રિય કેન્દ્ર સાથે, નામનું બીજું કેન્દ્ર ધરાવે છે એલોસ્ટેરિક કેન્દ્ર(ફિગ. 36). પદાર્થો કે જે ઉત્સેચકોની પ્રવૃત્તિને એલોસ્ટેરિક કેન્દ્ર સાથે જોડે છે તેને કહેવામાં આવે છે; એલોસ્ટેરિક ઇફેક્ટર્સ. ઇફેક્ટર્સ સકારાત્મક છે - એન્ઝાઇમને સક્રિય કરે છે, અને નકારાત્મક - અવરોધક, એટલે કે. એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિ ઘટાડે છે. કેટલાક એલોસ્ટેરિક ઉત્સેચકો બે અથવા વધુ અસરકર્તાઓ દ્વારા પ્રભાવિત થઈ શકે છે.

ચોખા. 36. એલોસ્ટેરિક એન્ઝાઇમનું માળખું.

મલ્ટિએન્ઝાઇમ સિસ્ટમ્સનું નિયમન

કેટલાક ઉત્સેચકો જલસામાં કાર્ય કરે છે, મલ્ટિએન્ઝાઇમ સિસ્ટમ્સમાં સંયોજિત થાય છે જેમાં દરેક એન્ઝાઇમ મેટાબોલિક માર્ગના ચોક્કસ તબક્કાને ઉત્પ્રેરિત કરે છે:

મલ્ટિએન્ઝાઇમ સિસ્ટમમાં, એક એન્ઝાઇમ હોય છે જે પ્રતિક્રિયાઓના સમગ્ર ક્રમનો દર નક્કી કરે છે. આ એન્ઝાઇમ સામાન્ય રીતે એલોસ્ટેરિક હોય છે અને તે મેટાબોલાઇટ પાથવેની શરૂઆતમાં સ્થિત હોય છે. તે ઉત્પ્રેરિત પ્રતિક્રિયાના દરમાં વધારો અને ઘટાડા બંનેના વિવિધ સંકેતો પ્રાપ્ત કરીને સક્ષમ છે, ત્યાંથી સમગ્ર પ્રક્રિયાની ગતિને નિયંત્રિત કરે છે.

એન્ઝાઇમ ગતિશાસ્ત્ર એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાના દર પર પ્રતિક્રિયા આપતા પદાર્થો (ઉત્સેચકો, સબસ્ટ્રેટ્સ) ની રાસાયણિક પ્રકૃતિ અને તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની સ્થિતિ (મધ્યમ પીએચ, તાપમાન, સાંદ્રતા, સક્રિયકર્તા અથવા અવરોધકોની હાજરી) નો અભ્યાસ કરે છે. એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયા (u) નો દર સબસ્ટ્રેટની માત્રામાં ઘટાડો અથવા એકમ સમય દીઠ પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનમાં વધારો દ્વારા માપવામાં આવે છે.

ઓછી સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા પર, પ્રતિક્રિયા દર

તેની સાંદ્રતા માટે સીધી પ્રમાણસર છે. ઉચ્ચ સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા પર, જ્યારે એન્ઝાઇમની તમામ સક્રિય સાઇટ્સ સબસ્ટ્રેટ દ્વારા કબજે કરવામાં આવે છે ( સબસ્ટ્રેટ સાથે એન્ઝાઇમનું સંતૃપ્તિ), પ્રતિક્રિયા દર મહત્તમ છે, સબસ્ટ્રેટ એકાગ્રતા [S] થી સતત અને સ્વતંત્ર બને છે અને સંપૂર્ણપણે એન્ઝાઇમ સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે (ફિગ. 19).

K S - એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ સંકુલનું વિયોજન સ્થિરાંક ES, સંતુલન સ્થિરાંકનો પારસ્પરિક:

.

K S મૂલ્ય જેટલું નીચું છે, સબસ્ટ્રેટ માટે એન્ઝાઇમનું ઉચ્ચ આકર્ષણ.

ચોખા. 19. સતત એન્ઝાઇમ સાંદ્રતા પર સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરની અવલંબન

સબસ્ટ્રેટની સાંદ્રતા અને એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દર વચ્ચેનો માત્રાત્મક સંબંધ વ્યક્ત કરે છે માઇકલિસ-મેન્ટેન સમીકરણ:

,

u એ પ્રતિક્રિયા ગતિ છે, u મહત્તમ એ એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાની મહત્તમ ગતિ છે.

બ્રિગ્સ અને હલ્ડેને રજૂઆત કરીને સમીકરણમાં સુધારો કર્યો Michaelis સતત K m, પ્રાયોગિક રીતે નિર્ધારિત.

બ્રિગ્સ-હેલ્ડેન સમીકરણ:

,

.

માઇકલિસ સ્થિરાંક આંકડાકીય રીતે સબસ્ટ્રેટ સાંદ્રતા (mol/l) ની બરાબર છે, જેના પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાનો દર મહત્તમ અડધો છે (ફિગ. 20). K m સબસ્ટ્રેટ માટે એન્ઝાઇમની આકર્ષણ દર્શાવે છે: તેનું મૂલ્ય જેટલું ઓછું છે, તેટલું વધારે આકર્ષણ.

એક સબસ્ટ્રેટ સાથે સંકળાયેલી મોટાભાગની એન્ઝાઈમેટિક પ્રતિક્રિયાઓ માટે K m ના પ્રાયોગિક મૂલ્યો સામાન્ય રીતે 10 -2 -10 -5 M હોય છે. જો પ્રતિક્રિયા ઉલટાવી શકાય તેવું હોય, તો પછી પ્રત્યક્ષ પ્રતિક્રિયાના સબસ્ટ્રેટ સાથે એન્ઝાઇમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા K m દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. તેમાંથી વિપરીત પ્રતિક્રિયાના સબસ્ટ્રેટ માટે.

જી. લાઇનવેવર અને ડી. બર્કે બ્રિગ્સ-હેલ્ડેન સમીકરણનું પરિવર્તન કર્યું અને સીધી રેખા સમીકરણ મેળવ્યું: y = કુહાડી + b (ફિગ. 21):

.

લાઇનવેવર-બર્ક પદ્ધતિ વધુ સચોટ પરિણામ આપે છે.

ચોખા. 21. માઇકલિસ કોન્સ્ટન્ટની ગ્રાફિકલ વ્યાખ્યા

લાઇનવેવર-બર્ક પદ્ધતિ અનુસાર

એન્ઝાઇમના ગુણધર્મો

ઉત્સેચકો સંખ્યાબંધ ગુણધર્મોમાં પરંપરાગત ઉત્પ્રેરકથી અલગ પડે છે.

થર્મલ લેબિલિટી, અથવા વધેલા તાપમાનની સંવેદનશીલતા (ફિગ. 22).

ચોખા. 22. તાપમાન પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરની અવલંબન

45-50 °C થી વધુ ન હોય તેવા તાપમાને, મોટાભાગની બાયોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓનો દર 2 ગણો વધે છે અને વેનટ હોફના નિયમ અનુસાર તાપમાનમાં 10 °C નો વધારો થાય છે. 50 °C થી ઉપરના તાપમાને, પ્રતિક્રિયા દર એન્ઝાઇમ પ્રોટીનના થર્મલ ડિનેચરેશન દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે, જે ધીમે ધીમે તેના સંપૂર્ણ નિષ્ક્રિયકરણ તરફ દોરી જાય છે.

જે તાપમાને એન્ઝાઇમની ઉત્પ્રેરક પ્રવૃત્તિ મહત્તમ હોય છે તે તાપમાન કહેવાય છે મહત્તમ તાપમાન.મોટાભાગના સસ્તન ઉત્સેચકો માટે મહત્તમ તાપમાન 37-40 °C ની રેન્જમાં છે. નીચા તાપમાને (0 °C અને નીચે), ઉત્સેચકો, એક નિયમ તરીકે, નાશ પામતા નથી, જો કે તેમની પ્રવૃત્તિ લગભગ શૂન્ય થઈ જાય છે.

માધ્યમના pH મૂલ્ય પર એન્ઝાઇમ પ્રવૃત્તિનું અવલંબન(ફિગ. 23).

દરેક એન્ઝાઇમ માટે એક શ્રેષ્ઠ pH મૂલ્ય છે જેના પર તે મહત્તમ પ્રવૃત્તિ દર્શાવે છે. પીએચ શ્રેષ્ઠપ્રાણીની પેશીઓમાં ઉત્સેચકોની ક્રિયા ઉત્ક્રાંતિની પ્રક્રિયામાં વિકસિત 6.0-8.0 ના શારીરિક pH મૂલ્યોને અનુરૂપ હાઇડ્રોજન આયન સાંદ્રતાના સાંકડા ઝોનમાં રહે છે. અપવાદો પેપ્સિન છે - 1.5-2.5; આર્જીનેઝ - 9.5-10.

ચોખા. 23. માધ્યમના pH પર એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાના દરની અવલંબન

એન્ઝાઇમ પરમાણુ પર પર્યાવરણના pH માં ફેરફારની અસર તેના સક્રિય જૂથોના આયનીકરણની ડિગ્રીને અસર કરે છે, અને પરિણામે, પ્રોટીનની તૃતીય રચના અને સક્રિય કેન્દ્રની સ્થિતિ. પીએચ કોફેક્ટર્સ, સબસ્ટ્રેટ, એન્ઝાઇમ-સબસ્ટ્રેટ કોમ્પ્લેક્સ અને પ્રતિક્રિયા ઉત્પાદનોના આયનીકરણમાં પણ ફેરફાર કરે છે.

વિશિષ્ટતા.ઉત્સેચકોની ક્રિયાની ઉચ્ચ વિશિષ્ટતા સબસ્ટ્રેટ અને એન્ઝાઇમના અણુઓ અને સક્રિય કેન્દ્રના અનન્ય માળખાકીય સંગઠન વચ્ચેના રચનાત્મક અને ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક પૂરકતાને કારણે છે, જે પ્રતિક્રિયાની પસંદગીની ખાતરી કરે છે.

સંપૂર્ણ વિશિષ્ટતા -એક જ પ્રતિક્રિયાને ઉત્પ્રેરિત કરવા માટે એન્ઝાઇમની ક્ષમતા. ઉદાહરણ તરીકે, યુરેસ એનએચ 3 અને સીઓ 2 માટે યુરિયાના હાઇડ્રોલિસિસની પ્રતિક્રિયાને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, આર્જિનેઝ - આર્જિનિનનું હાઇડ્રોલિસિસ.

સંબંધિત (જૂથ) વિશિષ્ટતા -ચોક્કસ પ્રકારની પ્રતિક્રિયાઓના જૂથને ઉત્પ્રેરિત કરવા માટે એન્ઝાઇમની ક્ષમતા. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોલિટીક એન્ઝાઇમ પેપ્ટીડેસેસ, જે પ્રોટીન અને પેપ્ટાઇડ પરમાણુઓમાં પેપ્ટાઇડ બોન્ડને હાઇડ્રોલાઈઝ કરે છે અને લિપેઝ, જે ચરબીના અણુઓમાં એસ્ટર બોન્ડને હાઇડ્રોલાઈઝ કરે છે, તે સંબંધિત વિશિષ્ટતા ધરાવે છે.

સ્ટીરિયોકેમિકલ વિશિષ્ટતાઉત્સેચકો ધરાવે છે જે ફક્ત એક અવકાશી આઇસોમરના રૂપાંતરણને ઉત્પ્રેરિત કરે છે. એન્ઝાઇમ ફ્યુમરેઝ બ્યુટેનેડિયોઇક એસિડ, ફ્યુમેરિક એસિડના ટ્રાન્સ આઇસોમરને મેલિક એસિડમાં રૂપાંતરિત કરે છે અને સીઆઇએસ આઇસોમર, મેલિક એસિડ પર કાર્ય કરતું નથી.

ઉત્સેચકોની ક્રિયાની ઉચ્ચ વિશિષ્ટતા એ સુનિશ્ચિત કરે છે કે તમામ સંભવિત પરિવર્તનો વચ્ચે માત્ર અમુક રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે.