एन्जाइम उत्प्रेरण को उदाहरण द्वारा समझाइए।

Explanation

एन्जाइम (Enzyme)–एन्जाइम जटिल नाइट्रोजनयुक्त कार्बनिक यौगिक होते हैं जो जीवित पौधों एवं जन्तुओं द्वारा उत्पन्न किए जाते हैं। वास्तविक रूप से ये उच्च आण्विक द्रव्यमान (12000 से 40000 amu) तक वाले प्रोटीन अणु हैं जो जल में कोलॉइडी विलयन बनाते हैं। ये बहुत प्रभावी उत्प्रेरक होते हैं जो अनेक विशेष रूप से प्राकृतिक प्रक्रमों से सम्बद्ध अभिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं। इसी कारण इन्हें जैव उत्प्रेरक (biocatalyst) भी कहा जाता है। इन्वटेंज, जाइमेज, डायस्टेज, माल्टेज एन्जाइम्स के कुछ विशिष्ट उदाहरण हैं।
जन्तुओं एवं पौधों में जीवन-प्रक्रम के अनुरक्षण के लिए होने वाली अनेक शारीरिक अभिक्रियाएँ एन्जाइम्स द्वारा उत्प्रेरित होती हैं। अत: एन्जाइम्स के लिए जैवरासायनिक उत्प्रेरक (biochemical catalyst) शब्द का प्रयोग होता है तथा उत्प्रेरण की यह परिघटना जैवरासायनिक उत्प्रेरण (biochemical catalysis) कहलाती है। एन्जाइम उत्प्रेरित अभिक्रियाओं के कुछ उदाहरण निम्नलिखित हैं
1. माल्टोस का ग्लूकोस में परिवर्तन-माल्टेज एन्जाइम माल्टोस को ग्लूकोस में परिवर्तित कर देता है।
`underset(" माल्टोस") (C_12H_(22)) O_(11) (aq)+H_2O(l) overset ("माल्टेज") to underset("ग्सूकोस") (2C_6H_(12) O_6(aq) `
2. ग्लूकोस का एथिल ऐल्कोहॉल में परिवर्तन–जाइमेज एन्जाइम ग्लूकोस को एथिल ऐल्कोहॉल एवं कार्यन डाइऑक्साइड में परिवर्तित कर देता है।
` " " underset("ग्लूकोस") (C_6 H_12O_6(aq)) overset("जाइमेज") to underset("एपिल ऐल्कोहॉल") (2C_2H_5OH(aq) +2CO_2(g))`
एंजाइम उत्प्रेरण की क्रियाविधि
(Mechanism of Enzyme Catalysis )
एंजाइम उच्च आणविक द्रव्यमान वाले प्रोटीन अणु होते है। अतः ये उत्प्रेरित किये जाने वाले अणुओं से बहुत अधिक विशाल होते है। उत्प्रेरित होने वाले पदार्थ को क्रियाधार (Substrate ) कहा जाता है। एंजाइम- उत्प्रेरित अभिक्रिया की क्रियाविधि मेंटेन एवं माइकैलिस (Menten and Michaelis ) द्वारा प्रस्तावित की गई। इस क्रियाविधि के पद निम्नलिखित है-
Step 1. सक्रियित संकुलन के निर्माण के लिए एंजाइम का क्रियाधार से आबंध : इस प्रक्रिया में परिवर्तन तीव्र होता है। तथा इसकी प्रकृति उत्क्रमणीय होती है।
` underset (" एंजाइम ") (E) + underset (("substrate")) underset (" क्रियाधार ") Soverset(" तीव्र ") to underset(" एंजाइम -क्रियाधर संकुल ") ([E_(lx)S])`
Step 2 संकुल में उत्पाद का निर्माण : उत्पाद के निर्माण में रासायनिक अभिक्रिया होती है। यह मन्द तथा अनुक्रमणीय प्रकृति की होती है। अभिक्रिया के परिणामस्वरूप एक नया संकुल प्राप्त होता है।
` underset("एन्जाइम-क्रियाधार संकुल") ([ES]) overset ("मन्द") to underset(" एन्जाइम-उत्पाद संकुल") ([ES]) `
Step 3. एन्जाइम संकुल से उत्पाद का विमुक्तन: इस प्रकिया में उत्पाद अणु संकुल से मुक्त हो जाते हैं। वे एन्जाइम को छोड़कर विसरित हो जाते हैं।
` underset("एजाइम-उत्पाद संकुल") ([ES]) overset("तीव्र") to underset("एन्जाइम") E+ underset(" उत्पाद") P`
एन्जाइम-उत्प्रेरित अभिक्रिया जो प्रारम्भ में प्रथम कोटि की होती है, तत्पश्चात् उत्प्रेरक की सतह पर क्रियाधार की सान्द्रता बढ़ने पर शुन्य कोटि की हो जाती है।
एन्जाइम-उत्प्रेरित अभिक्रियाओं की क्रियाविधि को स्पष्ट करने के लिए जैव-रसायनज्ञों द्वारा दो भिन्न मॉडल प्रस्तुत किए गए। ये मॉडल निम्नलिखित हैं-
(a) .लॉक-की. मॉडल (Lock and key Model)–एन्जाइम के कोलॉइडी कणों की सतहों पर बहुत सारे कोटर (cavities) होते हैं। ये कोटर अभिलक्षणिक आकृति के होते हैं तथा इनमें सक्रिय समूह जैसे -`-NH_2,-COOH,-SH,-OH` आदि होते हैं। वास्तव में ये सतह पर उपस्थित सक्रिय केन्द्र (active centres) होते हैं। अभिकारक के अणु जिनकी परिपूरक आकृति होती है, इन कोटरों में एक ताले में चाबी के समान फिट हो जाते हैं। सक्रिय समूहों की उपस्थिति के कारण एक सक्रियित संकुल बनता है,जो विघटित होकर उत्पाद देता है।

(b) .इन्ड्यूड-फिट. मॉडल (Induced- Fit Model)-इस मत के अनुसार, जब क्रियाधार अणु सक्रिय स्थल पर पहुंचता है, तब एन्जाइम, क्रियाधार अणु को फिट करने के लिए अपनी संरचना में परिवर्तन कर लेता है। किसी एन्जाइम की संरचना में परिवर्तन करने की सक्षमता यह निर्धारित करती है कि कोई विशेष एन्जाइम-उत्प्रेरित अभिक्रिया होनी सम्भव है अथवा नहीं। यह, मत ताला-चाबी मॉडल के विपरीत है जिसमें उत्प्रेरक को दृढ़ (rigid) माना जाता है। इसे हैण्ड एवं ग्लोव (hand and glove) मॉडल भी कहा जाता है, क्योंकि ग्लोव. (glove) अथवा सक्रिय स्थल उस संरचना का प्राप्त करते हैं जिसमें हैण्ड (hand) अथवा

क्रियाधार फिट होने के लिए तैयार हो। इन्ड्यूस्ड-फिट मॉडल की अवधारणा को x-किरण तथा स्पेक्ट्रोस्कोपी अध्ययन में पर्याप्त सफलता प्राप्त हुई है।