- प्रकाश ऊर्जा के अनिवार्य उपयोग के साथ कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण:

6CO 2 + 6H 2 O + Q प्रकाश → C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

उच्च पौधों में, प्रकाश संश्लेषण का अंग पत्ती है, प्रकाश संश्लेषण के अंग क्लोरोप्लास्ट हैं (क्लोरोप्लास्ट की संरचना - व्याख्यान संख्या 7)। प्रकाश संश्लेषक वर्णक क्लोरोप्लास्ट थायलाकोइड झिल्ली में निर्मित होते हैं: क्लोरोफिल और कैरोटीनॉयड। क्लोरोफिल कई प्रकार के होते हैं ( ऐ बी सी डी), मुख्य एक क्लोरोफिल है ए... क्लोरोफिल अणु में, केंद्र में एक मैग्नीशियम परमाणु के साथ एक पोर्फिरिन "सिर" और एक फाइटोल "पूंछ" को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। पोर्फिरिन "सिर" एक सपाट संरचना है, हाइड्रोफिलिक है और इसलिए झिल्ली की सतह पर स्थित है जो स्ट्रोमा के जलीय माध्यम का सामना करती है। फाइटोल "पूंछ" हाइड्रोफोबिक है और इस वजह से यह झिल्ली में क्लोरोफिल अणु रखता है।

क्लोरोफिल लाल और नीले-बैंगनी प्रकाश को अवशोषित करते हैं, हरे रंग को परावर्तित करते हैं और इसलिए पौधों को उनका विशिष्ट हरा रंग देते हैं। थायलाकोइड झिल्लियों में क्लोरोफिल अणु व्यवस्थित होते हैं फोटो सिस्टम... पौधों और नीले-हरे शैवाल में फोटोसिस्टम -1 और फोटोसिस्टम -2, प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया में फोटोसिस्टम -1 होता है। केवल फोटोसिस्टम-2 ही ऑक्सीजन की रिहाई के साथ पानी को विघटित कर सकता है और पानी के हाइड्रोजन से इलेक्ट्रॉन ले सकता है।

प्रकाश संश्लेषण एक जटिल बहुस्तरीय प्रक्रिया है; प्रकाश संश्लेषक प्रतिक्रियाओं को दो समूहों में बांटा गया है: प्रतिक्रियाएं प्रकाश चरणऔर प्रतिक्रियाएं काला चरण.

प्रकाश चरण

यह चरण केवल क्लोरोफिल, इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रोटीन और एक एंजाइम - एटीपी सिंथेटेस की भागीदारी के साथ थायलाकोइड्स की झिल्लियों में प्रकाश की उपस्थिति में होता है। प्रकाश की मात्रा की क्रिया के तहत, क्लोरोफिल के इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होते हैं, अणु को छोड़कर थायलाकोइड झिल्ली के बाहरी हिस्से में प्रवेश करते हैं, जो अंततः नकारात्मक रूप से चार्ज हो जाता है। ऑक्सीडाइज़्ड क्लोरोफिल अणुओं को इंट्राथिलकॉइड स्पेस में पानी से इलेक्ट्रॉनों को ले कर कम किया जाता है। यह पानी के टूटने या फोटोलिसिस की ओर जाता है:

एच 2 ओ + क्यू लाइट → एच + + ओएच -।

हाइड्रॉक्सिल आयन अपने इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं, प्रतिक्रियाशील रेडिकल में बदल जाते हैं।

ओएच - →। ओएच + ई -।

रेडिकल्स OH मिलकर पानी और मुक्त ऑक्सीजन बनाते हैं:

4एनओ। → २एच २ ओ + ओ २.

इस मामले में, ऑक्सीजन को बाहरी वातावरण में हटा दिया जाता है, और प्रोटॉन "प्रोटॉन जलाशय" में थायलाकोइड के अंदर जमा हो जाते हैं। नतीजतन, थायलाकोइड झिल्ली, एक तरफ, एच + के कारण सकारात्मक रूप से चार्ज होती है, और दूसरी ओर, इलेक्ट्रॉनों के कारण, यह नकारात्मक रूप से चार्ज होती है। जब थायलाकोइड झिल्ली के बाहरी और आंतरिक पक्षों के बीच संभावित अंतर 200 एमवी तक पहुंच जाता है, तो एटीपी सिंथेटेस के चैनलों के माध्यम से प्रोटॉन को धक्का दिया जाता है और एडीपी से एटीपी के फॉस्फोराइलेशन होता है; परमाणु हाइड्रोजन का उपयोग विशिष्ट वाहक NADP + (निकोटिनामाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) को NADPH 2 तक कम करने के लिए किया जाता है:

2Н + + 2е - + एनएडीपी → एनएडीपीएच 2.

इस प्रकार, प्रकाश चरण के दौरान पानी का फोटोलिसिस होता है, जो तीन सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के साथ होता है: 1) एटीपी संश्लेषण; 2) एनएडीपी का गठन · एच 2; 3) ऑक्सीजन का निर्माण। ऑक्सीजन वायुमंडल में फैलती है, एटीपी और एनएडीपीएच 2 को क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में ले जाया जाता है और अंधेरे चरण प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं।

1 - क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा; 2 - ग्रेना थायलाकोइड।

अंधेरा चरण

यह चरण क्लोरोप्लास्ट स्ट्रोमा में होता है। इसकी प्रतिक्रियाओं के लिए, प्रकाश की ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए वे न केवल प्रकाश में, बल्कि अंधेरे में भी होती हैं। अंधेरे चरण की प्रतिक्रियाएं कार्बन डाइऑक्साइड (हवा से आने वाले) के क्रमिक परिवर्तनों की एक श्रृंखला है, जिससे ग्लूकोज और अन्य कार्बनिक पदार्थों का निर्माण होता है।

इस श्रृंखला में पहली प्रतिक्रिया कार्बन डाइऑक्साइड निर्धारण है; कार्बन डाइऑक्साइड मेहतर पांच कार्बन चीनी है राइबुलोज बाइफॉस्फेट(आरआईबीएफ); एंजाइम प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करता है राइबुलोज बाइफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज(आरयूबीपी कार्बोक्सिलेज)। राइबुलोज बिस्फॉस्फेट के कार्बोक्सिलेशन के परिणामस्वरूप, एक अस्थिर छह-कार्बन यौगिक बनता है, जो तुरंत दो अणुओं में विघटित हो जाता है। फॉस्फोग्लिसरिक एसिड(एफजीके)। फिर प्रतिक्रियाओं का एक चक्र होता है, जिसमें मध्यवर्ती उत्पादों की एक श्रृंखला के माध्यम से, फॉस्फोग्लिसरिक एसिड ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाता है। ये अभिक्रियाएँ प्रकाश प्रावस्था में बनने वाले ATP और NADP · H 2 की ऊर्जाओं का उपयोग करती हैं; इन प्रतिक्रियाओं के चक्र को "केल्विन चक्र" कहा जाता है:

6CO 2 + 24H + + ATP → C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O।

ग्लूकोज के अलावा, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, जटिल कार्बनिक यौगिकों के अन्य मोनोमर्स बनते हैं - अमीनो एसिड, ग्लिसरॉल और फैटी एसिड, न्यूक्लियोटाइड। वर्तमान में, दो प्रकार के प्रकाश संश्लेषण प्रतिष्ठित हैं: सी 3 - और सी 4 - प्रकाश संश्लेषण।

सी 3 प्रकाश संश्लेषण

यह एक प्रकार का प्रकाश संश्लेषण है जिसमें पहला उत्पाद तीन-कार्बन (C3) यौगिक है। C3 प्रकाश संश्लेषण की खोज C4 प्रकाश संश्लेषण (M. Calvin) से पहले की गई थी। यह सी 3 प्रकाश संश्लेषण है जिसका वर्णन "डार्क फेज" शीर्षक के तहत ऊपर किया गया है। सी 3 प्रकाश संश्लेषण की विशेषता विशेषताएं: 1) कार्बन डाइऑक्साइड स्वीकर्ता RuBP है, 2) RuBP की कार्बोक्सिलेशन प्रतिक्रिया RuBP कार्बोक्सिलेज द्वारा उत्प्रेरित होती है, 3) RuBP के कार्बोक्सिलेशन के परिणामस्वरूप, एक छह-कार्बन यौगिक बनता है, जो विघटित होता है दो एफएचए। FGK को पुनर्स्थापित किया गया ट्रायोज़ फॉस्फेट(टीएफ)। TF का एक हिस्सा RiBP के पुनर्जनन में जाता है, कुछ हिस्सा ग्लूकोज में बदल जाता है।

1 - क्लोरोप्लास्ट; 2 - पेरॉक्सिसोम; 3 - माइटोकॉन्ड्रिया।

यह ऑक्सीजन का प्रकाश पर निर्भर अवशोषण और कार्बन डाइऑक्साइड का उत्सर्जन है। पिछली शताब्दी की शुरुआत में, यह पाया गया कि ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण को दबा देती है। जैसा कि यह निकला, RiBP कार्बोक्सिलेज के लिए, सब्सट्रेट न केवल कार्बन डाइऑक्साइड हो सकता है, बल्कि ऑक्सीजन भी हो सकता है:

2 + RuBP → फॉस्फोग्लाइकोलेट (2C) + FHA (3C)।

इस मामले में, एंजाइम को RiBP-oxygenase कहा जाता है। ऑक्सीजन कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण का एक प्रतिस्पर्धी अवरोधक है। फॉस्फेट समूह को हटा दिया जाता है और फॉस्फोग्लाइकोलेट पौधे के उपयोग के लिए ग्लाइकोलेट बन जाता है। यह पेरोक्सिसोम में प्रवेश करता है, जहां यह ग्लाइसिन में ऑक्सीकृत हो जाता है। ग्लाइसीन माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करता है, जहां इसे सेरीन में ऑक्सीकृत किया जाता है, जबकि सीओ 2 के रूप में पहले से ही निश्चित कार्बन का नुकसान होता है। नतीजतन, ग्लाइकोलेट (2C + 2C) के दो अणु एक FHA (3C) और CO 2 में परिवर्तित हो जाते हैं। प्रकाश श्वसन से C3 पौधों की उपज में 30-40% की कमी आती है ( सी 3-पौधे- पौधे जिनके लिए सी 3 प्रकाश संश्लेषण विशेषता है)।

4 -प्रकाश संश्लेषण - प्रकाश संश्लेषण, जिसमें पहला उत्पाद चार-कार्बन (С 4) यौगिक होता है। 1965 में, यह पाया गया कि कुछ पौधों (गन्ना, मक्का, ज्वार, बाजरा) में प्रकाश संश्लेषण के पहले उत्पाद चार कार्बन एसिड होते हैं। ऐसे पौधों के नाम थे 4 पौधों के साथ... 1966 में, ऑस्ट्रेलियाई वैज्ञानिकों हैच और स्लैक ने दिखाया कि C 4 पौधों में वस्तुतः कोई प्रकाश श्वसन नहीं होता है और वे कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करने में बहुत अधिक कुशल होते हैं। C4-पौधों में कार्बन परिवर्तन के मार्ग को कहा जाने लगा द्वारा हैच-स्लैक.

सी 4 पौधों के लिए, पत्ती की एक विशेष शारीरिक संरचना विशेषता है। सभी संवाहक बंडल कोशिकाओं की एक दोहरी परत से घिरे होते हैं: बाहरी एक मेसोफिल कोशिकाएं होती हैं, आंतरिक एक म्यान कोशिकाएं होती हैं। मेसोफिल कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में कार्बन डाइऑक्साइड स्थिर होता है, स्वीकर्ता है फ़ॉस्फ़ोएनोलपाइरूवेट(पीईपी, 3सी), पीईपी के कार्बोक्सिलेशन के परिणामस्वरूप, ऑक्सालोसेटेट (4सी) बनता है। प्रक्रिया उत्प्रेरित है पीईपी-कार्बोक्सिलेज... आरयूबीपी कार्बोक्सिलेज के विपरीत, पीईपी कार्बोक्सिलेज में सीओ 2 के लिए एक उच्च आत्मीयता है और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि यह ओ 2 के साथ बातचीत नहीं करता है। मेसोफिल के क्लोरोप्लास्ट में कई दाने होते हैं, जहां प्रकाश चरण की प्रतिक्रियाएं सक्रिय होती हैं। म्यान कोशिकाओं के क्लोरोप्लास्ट में, अंधेरे चरण की प्रतिक्रियाएं होती हैं।

ऑक्सालोसेटेट (4C) को मैलेट में परिवर्तित किया जाता है, जिसे प्लास्मोडेसमाटा के माध्यम से म्यान कोशिकाओं तक पहुँचाया जाता है। यहाँ यह पायरुवेट, CO2 और NADPH 2 बनाने के लिए डीकार्बोक्सिलेटेड और निर्जलित होता है।

पाइरूवेट मेसोफिल कोशिकाओं में लौटता है और पीईपी में एटीपी ऊर्जा की कीमत पर पुनर्जीवित होता है। सीओ 2 फिर से एफएचए के गठन के साथ आरआईबीपी कार्बोक्सिलेज द्वारा तय किया गया है। पीईपी के पुनर्जनन के लिए एटीपी ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए सी 3 प्रकाश संश्लेषण की तुलना में लगभग दोगुनी ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

प्रकाश संश्लेषण का महत्व

प्रकाश संश्लेषण के लिए धन्यवाद, हर साल अरबों टन कार्बन डाइऑक्साइड वायुमंडल से अवशोषित होती है, अरबों टन ऑक्सीजन निकलती है; प्रकाश संश्लेषण कार्बनिक पदार्थों के निर्माण का मुख्य स्रोत है। ऑक्सीजन ओजोन परत बनाती है, जो जीवित जीवों को लघु-तरंग पराबैंगनी विकिरण से बचाती है।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान, एक हरी पत्ती उस पर पड़ने वाली सौर ऊर्जा का केवल 1% उपयोग करती है, उत्पादकता लगभग 1 ग्राम कार्बनिक पदार्थ प्रति 1 मीटर 2 सतह प्रति घंटे है।

chemosynthesis

कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक यौगिकों का संश्लेषण, प्रकाश की ऊर्जा के कारण नहीं, बल्कि अकार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण की ऊर्जा के कारण होता है, कहलाता है chemosynthesis... केमोसिंथेटिक जीवों में कुछ प्रकार के बैक्टीरिया शामिल होते हैं।

नाइट्रिफाइंग बैक्टीरियाअमोनिया को नाइट्रस एसिड और फिर नाइट्रिक एसिड (एनएच 3 → एचएनओ 2 → एचएनओ 3) में ऑक्सीकृत किया जाता है।

आयरन बैक्टीरियालौह लौह को ऑक्साइड में परिवर्तित करना (Fe 2+ → Fe 3+)।

सल्फर बैक्टीरियाहाइड्रोजन सल्फाइड को सल्फर या सल्फ्यूरिक एसिड (H 2 S + ½O 2 → S + H 2 O, H 2 S + 2O 2 → H 2 SO 4) में ऑक्सीकृत करें।

अकार्बनिक पदार्थों की ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, ऊर्जा निकलती है, जो बैक्टीरिया द्वारा उच्च-ऊर्जा एटीपी बांड के रूप में संग्रहीत की जाती है। एटीपी का उपयोग कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए किया जाता है, जो प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण की प्रतिक्रियाओं के समान होता है।

केमोसिंथेटिक बैक्टीरिया मिट्टी में खनिजों के संचय में योगदान करते हैं, मिट्टी की उर्वरता में सुधार करते हैं, अपशिष्ट जल उपचार को बढ़ावा देते हैं, आदि।

के लिए जाओ व्याख्यान संख्या 11"चयापचय की अवधारणा। प्रोटीन जैवसंश्लेषण "

के लिए जाओ व्याख्यान संख्या 13"यूकेरियोटिक कोशिकाओं के विभाजन के तरीके: समसूत्रण, अर्धसूत्रीविभाजन, अमिटोसिस"

Coenzymes FMN (RMM) और FAD (RAO)

फ्लेविन एंजाइमों की जैविक भूमिका यह है कि वे जीवित प्रणालियों में एरोबिक रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं, उदाहरण के लिए, वे कोएंजाइम को कम करने वाले ऑक्सीकरण करते हैं - एनएडी एच 2, एनएडीपी एच 2, जो श्वसन श्रृंखला में एच 2 ले जाते हैं।

थियोल कोएंजाइम

थियोल कोएंजाइम में एसाइलेशन कोएंजाइम (सीओए, सीओए, एचएससीओए) शामिल हैं, जिसकी जैविक भूमिका एसाइल समूहों को स्थानांतरित करना है। यदि CoA में एसिटिल (CH 3 CO–) होता है, तो इसे एसिटिलीकरण कोएंजाइम कहते हैं। CoA में विटामिन बी 3 (पैंटोथेनिक एसिड) होता है:

थियोल समूह-एसएच के साथ कोएंजाइम ए के एस्टर बंधन के कारण सीओए द्वारा एसाइल समूहों को स्थानांतरित किया जाता है।

एसिटिलिकेशन कोएंजाइम की जैविक भूमिका यह है कि यह है:

1) मध्यवर्ती चयापचय का एक प्रमुख पदार्थ, 3 - समूहों का वाहक, जो 2 और СО 2 के ऑक्सीकरण के लिए क्रेब्स चक्र में प्रवेश करता है और ऊर्जा का उत्पादन करता है;

2) जैवसंश्लेषण में शामिल एक कोएंजाइम और अमीनो एसिड के लिए फैटी एसिड का टूटना।

खंड 4. एंजाइमों के भौतिक और रासायनिक गुण

एंजाइमोंउच्च आणविक भार यौगिक, एम्फ़ोटेरिक इलेक्ट्रोलाइट्स हैं, जिनमें से विशिष्ट गुण हैं:

हाइड्रोफिलिसिटी;

अलग कर रहा है;

विकृतीकरण;

कोलाइडल सिस्टम के गुण;

पीएच इष्टतम;

तापमान इष्टतम;

कार्रवाई की उच्च विशिष्टता;

एंजाइम सक्रियण और निषेध।

एंजाइम गतिविधि पर तापमान का प्रभाव

एंजाइमी प्रतिक्रियाओं के लिए, वैंट हॉफ नियम मान्य है: तापमान में 10 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के साथ, प्रतिक्रिया दर 2-4 गुना बढ़ जाती है:

,

जहाँ V t2 - तापमान t2 पर गति; वी t1 - तापमान t1 पर गति; t = t2 - t1; γ = 2–4 तापमान गुणांक है।

यह निर्भरता एक निश्चित तापमान स्तर तक बनी रहती है - तापमान इष्टतम। अधिकांश एंजाइमों के लिए, इष्टतम तापमान 35 ... 45 डिग्री सेल्सियस की सीमा में होता है। इष्टतम से ऊपर तापमान में वृद्धि से एंजाइम की गतिविधि में कमी आती है; t> 70 ° C पर, एंजाइम निष्क्रिय हो जाता है, अर्थात, यह अपनी जैविक गतिविधि खो देता है। चूंकि एंजाइम एक प्रोटीन है, जब तापमान बढ़ता है, तो इसका विकृतीकरण होता है, सक्रिय केंद्र की संरचना बदल जाती है, परिणामस्वरूप, एंजाइम सब्सट्रेट के साथ प्रतिक्रिया नहीं कर सकता है। अपवाद मायोकिनेज हैं, जो 100 डिग्री सेल्सियस पर सक्रिय है, और उत्प्रेरित है, जो 0 डिग्री सेल्सियस पर सक्रिय है।

इष्टतम पीएच

एंजाइम इष्टतम शारीरिक पीएच रेंज (परिशिष्ट देखें) पर अधिकतम गतिविधि दिखाते हैं। उदाहरण के लिए, सुक्रेज के लिए इष्टतम पीएच 6.2 है, पेप्सिन के लिए यह 1.5-2.5 है।

कार्रवाई की प्रतिवर्तीता

कुछ एंजाइम आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित कर सकते हैं।

कार्रवाई की विशिष्टता (चयनात्मकता)

एक एंजाइम एक या कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित कर सकता है जो प्रकृति में निकटता से संबंधित हैं। विशिष्टता ई। फिशर की परिकल्पना पर आधारित है: सब्सट्रेट की संरचना और सक्रिय केंद्र के बीच एक सख्त पत्राचार, एक ताला की कुंजी की तरह।

विशिष्टता सापेक्ष या निरपेक्ष हो सकती है। सापेक्ष विशिष्टताएक निश्चित प्रकार के बंधन पर कार्य करने वाले एंजाइमों की विशेषता। सापेक्ष विशिष्टता वाले एंजाइमों में एस्टरेज़ (एस्टर बॉन्ड के स्थान पर हाइड्रोलिसिस) और प्रोटीनएज़ (पेप्टाइड बॉन्ड का हाइड्रोलिसिस) शामिल हैं।

पूर्ण विशिष्टता (पूर्ण चयनात्मकता)इस तथ्य में निहित है कि एंजाइम एक विशिष्ट संरचना के केवल एक सब्सट्रेट के रूपांतरण को उत्प्रेरित करता है।

उदाहरण के लिए:

सुक्रेज सुक्रोज

Arginase Arginine

निरपेक्ष विशिष्टता में स्टीरियोकेमिकल विशिष्टता भी शामिल है, अर्थात, एक विशेष स्टीरियोइसोमर पर एक एंजाइम का प्रभाव।

एंजाइम सक्रियण। उत्प्रेरक। निषेध। इनहिबिटर्स

सक्रियणएंजाइम गतिविधि में वृद्धि कहा जाता है, सक्रियकर्ता- पदार्थ जो एंजाइम की गतिविधि को बढ़ाते हैं।

उत्प्रेरक धातु आयन (Na +, K +, Mg 2+) हो सकते हैं।

सक्रियण प्रक्रिया के प्रकारों में से एक एंजाइमों के स्व-सक्रियण की प्रक्रिया है। एंजाइम होते हैं ज़ाइमोजेन्स- एंजाइमों के निष्क्रिय रूप, जब सक्रिय केंद्र पेप्टाइड श्रृंखला के एक अतिरिक्त हिस्से से ढका होता है, जिसके परिणामस्वरूप सब्सट्रेट सक्रिय केंद्र तक नहीं पहुंच सकता है। पेप्टाइड श्रृंखला के एक हिस्से को हटाने और सक्रिय केंद्र की रिहाई के परिणामस्वरूप एक सक्रिय एंजाइम में एक ज़ीमोजन का परिवर्तन कहा जाता है आत्म-सक्रियण।

अवरोधकों के प्रभाव में एंजाइमी प्रतिक्रिया की दर में कमी को कहा जाता है निषेध,क्रमश अवरोधकोंवे पदार्थ हैं जो एंजाइम की क्रिया को रोकते हैं। अवरोधक भारी धातु आयन, अम्ल, क्षार, अल्कोहल आदि हैं।

निषेध या तो प्रतिवर्ती या अपरिवर्तनीय हो सकता है।

पर अचलनिषेध, संरचना के विनाश (विकृतीकरण) के कारण एंजाइम पूरी तरह से अपनी गतिविधि खो देता है। अवरोधकों में भौतिक और रासायनिक कारकों को विकृत करना शामिल है।

प्रतिवर्तीनिषेध एक सब्सट्रेट के साथ एक एंजाइम की प्रतिवर्ती बातचीत है। प्रतिवर्ती निषेध प्रतिस्पर्धी और गैर-प्रतिस्पर्धी हो सकता है।

पर प्रतियोगीप्रतिवर्ती निषेध एंजाइम के सक्रिय केंद्र के साथ बातचीत के लिए सब्सट्रेट और अवरोधक के बीच "प्रतियोगिता" होता है।

सब्सट्रेट और इनहिबिटर संरचनात्मक एनालॉग हैं। सब्सट्रेट (एस) के साथ प्रतिस्पर्धा करने वाला अवरोधक (वाई), एंजाइम (ई) के साथ एक निरोधात्मक-एंजाइम कॉम्प्लेक्स (ईयू) बनाता है:

ई + एस + वाई ईयू + एस

ngibntorno-

एंजाइमी

जटिल

गैर-प्रतिस्पर्धी, या एलोस्टेरिक(ग्रीक से। एलोस- अन्य), निषेध इस तथ्य पर आधारित है कि अवरोधक सब्सट्रेट का संरचनात्मक एनालॉग नहीं है और सक्रिय को नहीं, बल्कि एलोस्टेरिक केंद्र से बांधता है, जिसके परिणामस्वरूप एंजाइम की संरचना में परिवर्तन होता है, और सक्रिय केंद्र सब्सट्रेट संलग्न नहीं कर सकता।

एंजाइमों की क्रिया के नियमन में एक महत्वपूर्ण भूमिका उनके द्वारा निभाई जाती है कम्पार्टमेंट,यानी उपकोशिकीय संरचनाओं में स्थानीयकरण।

चक्रीय एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट (शिविर)- एक एटीपी व्युत्पन्न जो शरीर में एक माध्यमिक संदेशवाहक की भूमिका निभाता है जो कुछ हार्मोन (उदाहरण के लिए, ग्लूकागन या एड्रेनालाईन) के संकेतों के इंट्रासेल्युलर प्रसार के लिए उपयोग किया जाता है जो कोशिका झिल्ली से नहीं गुजर सकते हैं। कई निष्क्रिय प्रोटीनों को एंजाइम (tsamp-निर्भर प्रोटीन किनेसेस) में परिवर्तित करता है, जिसके प्रभाव में कई जैव रसायन होते हैं। प्रतिक्रियाएं (एक तंत्रिका आवेग का संचालन)।

शिविर उत्पादन को प्रोत्साहित किया जाता है एड्रेनालाईन

चक्रीय ग्वानोसिन मोनोफॉस्फेट (cGMP .)) एक न्यूक्लियोटाइड का चक्रीय रूप है जो ग्वानोसिन ट्राइफॉस्फेट (जीटीपी) से एंजाइम गनीलेट साइक्लेज द्वारा बनता है। शिक्षा प्रेरित है एसिटाइलकोलाइन।

सीजीएमपी एक द्वितीयक संदेशवाहक (द्वितीयक संदेशवाहक) के रूप में जीवित कोशिकाओं में जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के नियमन में शामिल है। यह विशेषता है कि cGMP के कई प्रभाव सीधे cAMP के विपरीत हैं।

सीजीएमपी जी-किनेज और फॉस्फोडिएस्टरेज़ को सक्रिय करता है, जो सीएमपी को हाइड्रोलाइज करता है।

सीजीएमपी कोशिका चक्र के नियमन में भाग लेता है। सेल का चुनाव cAMP / cGMP के अनुपात पर निर्भर करता है: विभाजन को रोकें (G0 चरण पर रुकें) या G1 चरण में जाकर जारी रखें।

सीजीएमपी सेल प्रसार (विभाजन) को उत्तेजित करता है, और सीएमपी दबा देता है

एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी)- नाइट्रोजनस बेस द्वारा निर्मित न्यूक्लियोटाइड एडेनिन, एक पांच-कार्बन चीनी राइबोज और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष।एटीपी अणु में फॉस्फेट समूह आपस में जुड़े हुए हैं उच्च ऊर्जा (मैक्रोर्जिक)सम्बन्ध। फॉस्फेट समूहों के बीच के बंधन बहुत मजबूत नहीं होते हैं, और जब वे टूट जाते हैं, तो बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। एटीपी से फॉस्फेट समूह के हाइड्रोलाइटिक दरार के परिणामस्वरूप, एडेनोसिन डिफोस्फोरिक एसिड (एडीपी) बनता है और ऊर्जा का एक हिस्सा निकलता है।

· अन्य न्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट के साथ, एटीपी न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण में प्रारंभिक उत्पाद है।

· एटीपी कई जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। कई एंजाइमों का एलोस्टेरिक प्रभावक होने के नाते, एटीपी, अपने नियामक केंद्रों से जुड़कर, उनकी गतिविधि को बढ़ाता या दबाता है।

· एटीपी चक्रीय एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट के संश्लेषण का एक प्रत्यक्ष अग्रदूत भी है, जो कोशिका में हार्मोनल सिग्नल ट्रांसमिशन का एक माध्यमिक मध्यस्थ है।

सिनेप्स में एक न्यूरोट्रांसमीटर के रूप में एटीपी की भूमिका और अन्य इंटरसेलुलर इंटरैक्शन में एक सिग्नलिंग पदार्थ के रूप में भी जाना जाता है

एडेनोसिन डाइफॉस्फेट (एडीपी)- एक न्यूक्लियोटाइड युक्त एडेनिन, राइबोज और दो फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों से।एडीपी सभी जीवित जीवों में ऊर्जा चयापचय में शामिल है, एटीपी फॉस्फोराइलेशन द्वारा इससे बनता है:

ADP + H3PO4 + ऊर्जा → ATP + H2O।

एडीपी के चक्रीय फास्फारिलीकरण और ऊर्जा स्रोत के रूप में एटीपी के बाद के उपयोग से एक प्रक्रिया बनती है जो ऊर्जा चयापचय (अपचय) का सार है।

एफएडी - फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड- एक कोएंजाइम जो कई रेडॉक्स जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में भाग लेता है। एफएडी दो रूपों में मौजूद है - ऑक्सीकृत और कम, इसका जैव रासायनिक कार्य, एक नियम के रूप में, इन रूपों के बीच संक्रमण में होता है।

निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एनएडी) -डाइन्यूक्लियोटाइड में दो न्यूक्लियोटाइड होते हैं जो उनके फॉस्फेट समूहों से जुड़े होते हैं। न्यूक्लियोटाइड में से एक में नाइट्रोजनस बेस के रूप में एडेनिन होता है, दूसरे में निकोटिनमाइड होता है। निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड दो रूपों में मौजूद है: ऑक्सीकृत (एनएडी) और कम (एनएडीएच)।

चयापचय में, एनएडी रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में शामिल होता है, इलेक्ट्रॉनों को एक प्रतिक्रिया से दूसरी प्रतिक्रिया में स्थानांतरित करता है। इस प्रकार, कोशिकाओं में, NAD दो कार्यात्मक अवस्थाओं में होता है: इसका ऑक्सीकृत रूप, NAD +, एक ऑक्सीकरण एजेंट है और दूसरे अणु से इलेक्ट्रॉनों को लेता है, जिसे NADH में घटाया जाता है, जो तब एक कम करने वाले एजेंट के रूप में कार्य करता है और इलेक्ट्रॉनों को दान करता है।

· 1. प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट का चयापचय। चूंकि एनएडी और एनएडीपी अधिकांश डिहाइड्रोजनेज के कोएंजाइम हैं, वे प्रतिक्रियाओं में शामिल हैं

फैटी एसिड के संश्लेषण और ऑक्सीकरण में,

कोलेस्ट्रॉल के संश्लेषण में,

ग्लूटामिक एसिड और अन्य अमीनो एसिड का आदान-प्रदान,

कार्बोहाइड्रेट का चयापचय: ​​पेंटोस फॉस्फेट मार्ग, ग्लाइकोलाइसिस,

पाइरुविक एसिड का ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन,

· ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र।

· 2. एनएडीएच एक नियामक कार्य करता है, क्योंकि यह कुछ ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं का अवरोधक है, उदाहरण के लिए, ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र में।

· 3. वंशानुगत जानकारी का संरक्षण - एनएडी क्रोमोसोमल ब्रेक और डीएनए की मरम्मत को जोड़ने की प्रक्रिया में पॉली-एडीपी-राइबोसाइलेशन के लिए एक सब्सट्रेट है, जो नेक्रोबायोसिस और सेल एपोप्टोसिस को धीमा कर देता है।

· 4. मुक्त कणों से सुरक्षा - एनएडीपीएच कोशिका के एंटीऑक्सीडेंट सिस्टम का एक अनिवार्य घटक है।

उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं में कोएंजाइम परमाणुओं, इलेक्ट्रॉनों या प्रोटॉन के विभिन्न समूहों को परिवहन करते हैं। कोएंजाइम एंजाइमों से बंधते हैं:

सहसंयोजक बांड;

आयोनिक बांड;

हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन, आदि।

एक कोएंजाइम कई एंजाइमों के लिए कोएंजाइम हो सकता है। कई सहएंजाइम बहुक्रियाशील होते हैं (जैसे, NAD, PF)। होलोनीजाइम की विशिष्टता एपोएंजाइम पर निर्भर करती है।

सभी कोएंजाइम दो बड़े समूहों में विभाजित हैं: विटामिन और गैर-विटामिन।

विटामिन कोएंजाइम- विटामिन के डेरिवेटिव या विटामिन के रासायनिक संशोधन।

पहला समूह: thiamine – विटामिन बी1 का व्युत्पन्न... यह भी शामिल है:

थायमिन मोनोफॉस्फेट (टीएमपी);

थायमिन डाइफॉस्फेट (टीडीपी) या थायमिन पाइरोफॉस्फेट (टीपीपी) या कोकार्बोक्सिलेज;

थायमिन ट्राइफॉस्फेट (TTF)।

टीपीएफ का सबसे बड़ा जैविक महत्व है। यह कीटो एसिड के डीकार्बोक्सिलेज का हिस्सा है: पीवीए, ए-केटोग्लुटरिक एसिड। यह एंजाइम CO2 के निष्कासन को उत्प्रेरित करता है।

Cocarboxylase पेन्टोज़ फॉस्फेट चक्र से ट्रांसकेटोलेज़ प्रतिक्रिया में भाग लेता है।

समूह 2: फ्लेविन कोएंजाइम विटामिन बी2 से प्राप्त होता है... यह भी शामिल है:

- फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड (FMN);

- फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (FAD).

Rebitol और isoaloxazine विटामिन B2 बनाते हैं। विटामिन बी2 और शेष फॉस्फोरिक को - आप एफएमएन बनाते हैं। एएमपी फॉर्म एफएडी के संयोजन में एफएमएन।

[चावल। आइसोलोक्सिन वलय रीबिटोल से जुड़ा है, रेबिटोल फॉस्फोरिक एसिड के साथ, और फॉस्फोरिक एसिड एएमपी के साथ]

FAD और FMN डिहाइड्रोजनेज के सहएंजाइम हैं। ये एंजाइम सब्सट्रेट से हाइड्रोजन के उन्मूलन को उत्प्रेरित करते हैं, अर्थात। ऑक्सीकरण-कमी अभिक्रियाओं में भाग लेते हैं। उदाहरण के लिए, SDH - succinate dehydrogenase - succinic to - you को fumaric में बदलने के लिए उत्प्रेरित करता है। यह एक FAD-निर्भर एंजाइम है। [चावल। COOH-CH 2 -CH 2 -COOH® (तीर के ऊपर - SDH, अंडर - FAD और FADN 2) COOH-CH = CH-COOH]। फ्लेविन एंजाइम (फ्लेविन-आश्रित डीएच) में एफएडी होता है, जो उनमें प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों का प्राथमिक स्रोत है। रसायन की प्रक्रिया में। प्रतिक्रियाएं FAD को FADN 2 में बदल दिया जाता है। FAD का कार्यशील भाग isoaloxazine का दूसरा वलय है; रसायन की प्रक्रिया में। प्रतिक्रिया नाइट्रोजन के लिए दो हाइड्रोजन परमाणुओं के अलावा और छल्ले में दोहरे बंधनों की पुनर्व्यवस्था है।

समूह 3: विटामिन बी3 से प्राप्त पैंटोथेनिक कोएंजाइम- पैंटोथैनिक एसिड। वे कोएंजाइम ए, एचएस-सीओए का हिस्सा हैं। यह कोएंजाइम ए एसाइलट्रांसफेरेज का एक कोएंजाइम है, जिसके साथ यह विभिन्न समूहों को एक अणु से दूसरे अणु में स्थानांतरित करता है।

4 समूह: निकोटिनमाइड, विटामिन पीपी का व्युत्पन्न - निकोटिनामाइड:

प्रतिनिधि:

निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एनएडी);

निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट (एनएडीपी)।

Coenzymes NAD और NADP डिहाइड्रोजनेज (NADP-निर्भर एंजाइम) के कोएंजाइम हैं, उदाहरण के लिए malateDH, isocitrateDH, lactateDH। डिहाइड्रोजनीकरण और रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में भाग लें। इस मामले में, NAD दो प्रोटॉन और दो इलेक्ट्रॉनों को जोड़ता है, और NADH2 बनता है।

चावल। कार्य समूह एनएडी और एनएडीपी: विटामिन पीपी का चित्रण, जिससे एक एच परमाणु जुड़ा होता है और परिणामस्वरूप, दोहरे बंधनों की पुनर्व्यवस्था होती है। विटामिन पीपी + एच + का एक नया विन्यास तैयार किया गया है]

समूह 5: पाइरिडोक्सिन, विटामिन बी6 डेरिवेटिव... [चावल। पाइरिडोक्सल पाइरिडोक्सल + फॉस्फोरिक एसिड = पाइरिडोक्सल फॉस्फेट]

- पाइरिडोक्सिन;

- पाइरिडोक्सल;

- पाइरिडोक्सामाइन.

प्रतिक्रियाओं के दौरान ये रूप परस्पर जुड़े हुए हैं। जब पाइरिडोक्सल फॉस्फोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो पाइरिडोक्सल फॉस्फेट (पीएफ) प्राप्त होता है।

पीपी एमिनोट्रांस्फरेज़ का एक कोएंजाइम है, यह अमीनो समूह को एए से कीटो एसिड में स्थानांतरित करता है - प्रतिक्रिया संक्रमण... इसके अलावा, विटामिन बी 6 के डेरिवेटिव को एके डिकारबॉक्साइलेस में कोएंजाइम के रूप में शामिल किया गया है।

गैर-विटामिन कोएंजाइम- पदार्थ जो चयापचय के दौरान बनते हैं।

1) न्यूक्लियोटाइड- यूटीपी, यूडीएफ, टीटीएफ, आदि। यूडीपी-ग्लूकोज ग्लाइकोजन संश्लेषण में प्रवेश करता है। UDP-hyaluronic एसिड का उपयोग अनुप्रस्थ प्रतिक्रियाओं (ग्लुकुरोनील ट्रांसफरेज़) में विभिन्न पदार्थों को बेअसर करने के लिए किया जाता है।

2) पोर्फिरिन डेरिवेटिव(हीम): कैटेलेज, पेरोक्सीडेज, साइटोक्रोम आदि।

3) पेप्टाइड्स... ग्लूटाथियोन एक ट्रिपेप्टाइड (जीएलयू-सीआईएस-जीएलआई) है, यह ओ-प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है, ऑक्सीडाइरेक्टेसेस (ग्लूटाथियोन पेरोक्सीडेज, ग्लूटाथियोन रिडक्टेस) का एक कोएंजाइम है। 2GSH "(तीर 2H के ऊपर) G-S-S-G। GSH ग्लूटाथियोन का अपचित रूप है और G-S-S-G ऑक्सीकृत होता है।

4) धातु आयन, उदाहरण के लिए, Zn 2+ एंजाइम AldH (अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज), Cu 2+ - एमाइलेज, Mg 2+ - ATP-ase (उदाहरण के लिए, मायोसिन ATP-ase) का एक हिस्सा है।

इसमें भाग ले सकते हैं:

एंजाइम के सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स का लगाव;

कटैलिसीस में;

एंजाइम की सक्रिय साइट की इष्टतम संरचना का स्थिरीकरण;

चतुर्धातुक संरचना स्थिरीकरण।

एंजाइम, प्रोटीन की तरह, 2 समूहों में विभाजित हैं: सरलतथा जटिल... सिम्पल पूरी तरह से अमीनो एसिड से बने होते हैं और हाइड्रोलिसिस पर, विशेष रूप से अमीनो एसिड बनाते हैं। उनका स्थानिक संगठन तृतीयक संरचना तक सीमित है। ये मुख्य रूप से गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल एंजाइम हैं: पेप्सिन, ट्रिप्सिन, लिज़ासिम, फॉस्फेट। जटिल एंजाइम, प्रोटीन भाग के अलावा, गैर-प्रोटीन घटक भी होते हैं। ये गैर-प्रोटीन घटक प्रोटीन भाग (एलोएंजाइम) से बंधने की ताकत में भिन्न होते हैं। यदि एक जटिल एंजाइम का पृथक्करण स्थिरांक इतना छोटा है कि घोल में सभी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं अपने गैर-प्रोटीन घटकों से बंधी होती हैं और अलगाव और शुद्धिकरण के दौरान अलग नहीं होती हैं, तो गैर-प्रोटीन घटक को कहा जाता है कृत्रिम समूह और इसे एंजाइम अणु का एक अभिन्न अंग माना जाता है।

अंतर्गत कोएंजाइम एक अतिरिक्त समूह को समझें जो पृथक्करण के दौरान आसानी से एलोएंजाइम से अलग हो जाता है। एलोएंजाइम और सबसे सरल समूह के बीच एक जटिल जटिल सहसंयोजक बंधन है। एलोफर्मंट और कोएंजाइम के बीच एक गैर-सहसंयोजक बंधन (हाइड्रोजन या इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन) है। कोएंजाइम के विशिष्ट प्रतिनिधि हैं:

बी 1 - थायमिन; पाइरोफॉस्फेट (इसमें बी होता है)

बी 2 - राइबोफ्लेविन; एफएडी, एफएनके

पीपी - ओवर, एनएडीपी

एच - बायोटिन; बायोसिटिन

बी 6 - पाइरिडोक्सिन; पाइरिडोक्सल फॉस्फेट

पैंटोथेनिक एसिड: कोएंजाइम ए

कई द्विसंयोजक धातुएं (Cu, Fe, Mn, Mg) भी सहकारकों की भूमिका निभाती हैं, हालांकि वे सहएंजाइम या कृत्रिम समूहों से संबंधित नहीं हैं। धातु सक्रिय केंद्र का हिस्सा हैं या सक्रिय केंद्र की संरचना के इष्टतम संस्करण को स्थिर करते हैं।

धातुओंएंजाइमों

Fe, Fe हीमोग्लोबिन, कैटेलेज, पेरोक्सीडेज

क्यू, क्यूसाइटोक्रोम ऑक्सीडेज

ZnDNA - पोलीमरेज़, डिहाइड्रोजनेज

मेघेक्सोकिनेस

मनर्गिनेज

सेग्लूटाथियोन रिडक्टेस

एटीपी, लैक्टिक एसिड और टी-आरएनए भी एक सहकारक कार्य कर सकते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि दो-घटक एंजाइमों की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि न तो कोफ़ेक्टर (कोएंजाइम या प्रोस्थेटिक समूह), और न ही एलोएंजाइम अलग-अलग उत्प्रेरक गतिविधि प्रदर्शित करते हैं, और केवल एक पूरे में उनका संयोजन, उनके कार्यक्रम के अनुसार आगे बढ़ना त्रि-आयामी संगठन, रासायनिक प्रतिक्रियाओं का तेजी से पाठ्यक्रम प्रदान करता है।

एनएडी और एनएडीपी की संरचना।

एनएडी और एनएडीपी पाइरीडीन-आश्रित डिहाइड्रोजनेज के सहएंजाइम हैं।

निकोटिनामाइड एडेनाइन डाईन्यूक्लियोटाइड।

निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोएमिडोफॉस्फेट (एनएडीपी)

एक सटीक हाइड्रोजन वाहक की भूमिका निभाने के लिए NAD और NADP की क्षमता उनकी संरचना में उपस्थिति से जुड़ी है -

निकोटिनिक एसिड का रीमाइड।

एनएडी कोशिकाओं में - आश्रित डिहाइड्रोजनेज शामिल होते हैं

सब्सट्रेट से ओ में इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण की प्रक्रियाओं में।

एनएडीपी - आश्रित डिहाइड्रोजनेज इस प्रक्रिया में एक भूमिका निभाते हैं -

जैवसंश्लेषण की चीनी। इसलिए, कोएंजाइम NAD और NADP

इंट्रासेल्युलर स्थानीयकरण में अंतर: NAD

माइटोकॉन्ड्रिया में केंद्रित है, और अधिकांश NADP

साइटोप्लाज्म में स्थित है।

एफएडी और एफएमएन की संरचना।

FAD और FMN फ्लेविन एंजाइमों के कृत्रिम समूह हैं। वे बहुत दृढ़ता से, एनएडी और एनएडीपी के विपरीत, आवंटन से जुड़ते हैं।

फ्लेविनमोनोन्यूक्लिओटाइड (FMN)।

फ्लेविनासेटिल्डिनक्लियोटाइड।

FAD और FMN अणु का सक्रिय भाग isoalloxadine ring राइबोफ्लेविन है, नाइट्रोजन परमाणुओं से जिसमें 2 हाइड्रोजन परमाणु जुड़े हो सकते हैं।