Factors effecting enzyme activity Study Material Class Notes

ఎంజైమ్ కార్యకలాపాలను ప్రభావితం చేసే కారకాలు

లక్ష్యం

ఈ ఉపన్యాసం ముగింపులో, విద్యార్థి చేయగలరు

• ఎంజైమ్ కార్యకలాపాలను ప్రభావితం చేసే కారకాలను వివరించండి

• ఎంజైమ్ గతిశాస్త్రాన్ని వివరించండి

• మైఖేలిస్-మెంటన్ ఈక్వేషన్ అవుట్‌లైన్

ఎంజైమ్ కార్యకలాపాలను ప్రభావితం చేసే కారకాలు

• ఎంజైమ్ ప్రతిచర్య వేగాన్ని ప్రభావితం చేసే ముఖ్యమైన అంశాలు

1. ఉపరితల ఏకాగ్రత

2. ఎంజైమ్ యొక్క ఏకాగ్రత

3. ఉష్ణోగ్రత

4. PH

5. ఉత్పత్తి ఏకాగ్రత ప్రభావం

6. యాక్టివేటర్ల ప్రభావం

7. సమయం ప్రభావం

8. కాంతి మరియు రేడియేషన్ ప్రభావం

1. ఉపరితల ఏకాగ్రత

• సబ్‌స్ట్రేట్ ఏకాగ్రతలో పెరుగుదల క్రమంగా సబ్‌స్ట్రేట్ స్థాయిల పరిమిత పరిధిలో ఎంజైమ్ ప్రతిచర్య యొక్క వేగాన్ని పెంచుతుంది

• సబ్‌స్ట్రేట్ ఏకాగ్రతకు వ్యతిరేకంగా వేగాన్ని ప్లాట్ చేసినప్పుడు దీర్ఘచతురస్రాకార హైపర్బోలా వక్రత పొందబడుతుంది

• ప్రతిచర్య యొక్క 3 విభిన్న దశలు గ్రాఫ్‌లో గమనించబడ్డాయి;

A-లీనియర్; B-కర్వ్; C- దాదాపుగా మారలేదు

మిచెలిస్-మెంటేన్ సమీకరణం:

ప్రతిచర్య క్రమం:

• ప్రతిచర్య యొక్క వేగం సబ్‌స్ట్రేట్ ఏకాగ్రతకు అనులోమానుపాతంలో ఉన్నప్పుడు (అంటే [S] ˂ KM), ప్రతిచర్య రేటు సబ్‌స్ట్రేట్‌కు సంబంధించి మొదటి ఆర్డర్‌గా చెప్పబడుతుంది

• [S] ˃ KM ఉన్నప్పుడు, ప్రతిచర్య రేటు సబ్‌స్ట్రేట్ ఏకాగ్రత నుండి స్వతంత్రంగా ఉంటుంది మరియు ప్రతిచర్య సున్నా క్రమం అని చెప్పబడుతుంది

• ఎంజైమ్ గతిశాస్త్రం మరియు K విలువ: ఎంజైమ్ (E) మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ (S) ఒకదానితో ఒకటి కలిసి ఒక అస్థిర ఎంజైమ్-సబ్‌స్ట్రేట్ కాంప్లెక్స్ (ES) మరియు ఉత్పత్తి (P)

• ఇక్కడ kl, k2 & k3 బాణాల ద్వారా సూచించబడిన సంబంధిత ప్రతిచర్యల కోసం వేగం స్థిరాంకాలను సూచిస్తాయి

• KM మైఖేలిస్-మెంటన్ స్థిరాంకం (లేదా బ్రిగ్ర్స్ మరియు హాల్డేన్ యొక్క స్థిరాంకం) సూత్రం ద్వారా ఇవ్వబడింది

• కింది సమీకరణం తగిన బీజగణిత తారుమారు తర్వాత పొందబడుతుంది

• కొలవబడిన వేగం (v) ½ Vmaxకి సమానం అని అనుకుందాం. అప్పుడు సమీకరణం (1) క్రింది విధంగా ప్రత్యామ్నాయం చేయవచ్చు;

• K అంటే స్థిరాంకం మరియు m అంటే Michaelis (KMలో)

• KM లేదా Michaelis-Menten స్థిరాంకం అనేది ఎంజైమ్ ఉత్ప్రేరక చర్యలో సగం గరిష్ట వేగాన్ని ఉత్పత్తి చేయడానికి సబ్‌స్ట్రేట్ గాఢత (మోల్స్/lలో వ్యక్తీకరించబడింది)గా నిర్వచించబడింది.

• KM విలువ అనేది ఒక స్థిరమైన మరియు ఇచ్చిన ఎంజైమ్ యొక్క లక్షణ లక్షణం. ES కాంప్లెక్స్ యొక్క బలాన్ని కొలవడానికి ఇది ప్రతినిధి

• తక్కువ KM విలువ ఎంజైమ్ మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ మధ్య బలమైన అనుబంధాన్ని సూచిస్తుంది, అయితే అధిక KM విలువ వాటి మధ్య బలహీనమైన అనుబంధాన్ని ప్రతిబింబిస్తుంది

• మెజారిటీ ఎంజైమ్‌లకు, KM విలువలు 10-5 నుండి 10-2 మోల్స్ పరిధిలో ఉంటాయి

లైన్ వీవర్-బర్క్ డబుల్ రెసిప్రొకల్ ప్లాట్:

• KM విలువను నిర్ణయించడానికి, సబ్‌స్ట్రేట్ సంతృప్త వక్రరేఖ చాలా ఖచ్చితమైనది కాదు, ఎందుకంటే Vmax లక్షణరహితంగా చేరుకుంది

• సమీకరణం (1) యొక్క పరస్పరాలను తీసుకోవడం ద్వారా సరళ రేఖ గ్రాఫికల్ ప్రాతినిధ్యం లభిస్తుంది

• పై సమీకరణం y = ax + bని పోలి ఉంటుంది

• కాబట్టి, సబ్‌స్ట్రేట్ ఏకాగ్రత [1/[s]] యొక్క వేగం [1/v] VS రెసిప్రోకల్ యొక్క ప్లాట్ సరళ రేఖను ఇస్తుంది

• ఇక్కడ వాలు KM/Vmax మరియు దీని y ఇంటర్‌సెప్ట్ 1/Vmax

• ఈ ప్లాట్ ద్వారా, x-యాక్సిస్‌పై ఇంటర్‌సెప్ట్ నుండి KMని లెక్కించడం చాలా సులభం, అంటే -(1/కిమీ)

• ఇంకా, డబుల్ రెసిప్రోకల్ ప్లాట్ వివిధ నిరోధకాల ప్రభావాన్ని అర్థం చేసుకోవడంలో ఉపయోగపడుతుంది

2. ఎంజైమ్ యొక్క ఏకాగ్రత

• ఎంజైమ్ యొక్క ఏకాగ్రత పెరుగుదల, ప్రతిచర్య వేగం పెరిగింది

• ఎంజైమ్ యొక్క ఈ లక్షణం వ్యాధుల నిర్ధారణ కోసం సీరం ఎంజైమ్‌లను నిర్ణయించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది

• సీరం యొక్క తెలిసిన వాల్యూమ్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా మరియు అన్ని ఇతర కారకాలను (సబ్‌స్ట్రేట్, pH, ఉష్ణోగ్రత మొదలైనవి) వాంఛనీయ స్థాయిలో ఉంచడం ద్వారా, ఎంజైమ్‌ను ప్రయోగశాలలో పరీక్షించవచ్చు.

3. ఉష్ణోగ్రత:

• ఎంజైమ్ ప్రతిచర్య యొక్క వేగం గరిష్టంగా ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదలతో పెరుగుతుంది మరియు ఆపై క్షీణిస్తుంది

• బెల్ ఆకారపు వక్రరేఖ సాధారణంగా గమనించబడుతుంది

^{• ఉష్ణోగ్రత గుణకం లేదా Q10 ఉష్ణోగ్రత 10 o} C పెరిగినప్పుడు ఎంజైమ్ వేగం పెరుగుదలగా నిర్వచించబడింది

• మెజారిటీ ఎంజైమ్‌లకు, Q10 0 ^o C మరియు 40 ^o C మధ్య ఉంటుంది

• చాలా ఎంజైమ్‌లకు వాంఛనీయ ఉష్ణోగ్రత 40 ^o C- 45 ^o C మధ్య ఉంటుంది

^{• కొన్ని ఎంజైమ్‌లు (ఉదా. విషం ఫాస్ఫోకినేస్‌లు) 100 o} C వద్ద కూడా చురుకుగా ఉంటాయి

^{• యూరియాస్ వంటి కొన్ని మొక్కల ఎంజైమ్‌లు 60 o} C చుట్టూ వాంఛనీయ చర్యను కలిగి ఉంటాయి

^{• సాధారణంగా, ఎంజైమ్‌లు 50 o} C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతకు గురైనప్పుడు డీనాటరేషన్ సంభవిస్తుంది మరియు ఎంజైమ్‌లు క్రియారహితంగా మారతాయి.

4. pH

• హైడ్రోజన్ అయాన్ గాఢత (pH) పెరుగుదల ఎంజైమ్ కార్యకలాపాలను గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు బెల్-ఆకారపు వక్రరేఖ సాధారణంగా పొందబడుతుంది

• ప్రతి ఎంజైమ్‌కు సరైన pH ఉంటుంది, దీని వేగం గరిష్టంగా ఉంటుంది, ఈ pH కంటే దిగువన మరియు పైన, ఎంజైమ్ పూర్తిగా క్రియారహితంగా మారుతుంది

• చాలా ఎంజైమ్‌లు తటస్థ pH (6-8) చుట్టూ సరైన కార్యాచరణను చూపుతాయి

• అయితే పెప్సిన్ వద్ద (1-2), యాసిడ్ ఫాస్ఫేటేస్ (4-5) మరియు ఆల్కలీన్ ఫాస్ఫేటేస్ (10-11) వంటి కొన్ని ఎంజైమ్‌లు చురుకుగా ఉంటాయి.

5. ఉత్పత్తి ఏకాగ్రత ప్రభావం

• ప్రతిచర్య ఉత్పత్తుల సంచితం సాధారణంగా ఎంజైమ్ వేగాన్ని తగ్గిస్తుంది

• ఇక్కడ, ఉత్పత్తులు ఎంజైమ్ యొక్క క్రియాశీల సైట్‌తో కలిసి ఒక వదులుగా ఉండే కాంప్లెక్స్‌ను ఏర్పరుస్తాయి మరియు తద్వారా ఎంజైమ్ కార్యాచరణను నిరోధిస్తుంది

• కానీ జీవన వ్యవస్థలో, ఈ రకమైన నిరోధం సాధారణంగా ఏర్పడిన ఉత్పత్తులను త్వరగా తొలగించడం ద్వారా నిరోధించబడుతుంది

6. యాక్టివేటర్ల ప్రభావం

• కొన్ని ఎంజైమ్‌లకు వాటి వాంఛనీయ క్రియాశీలత కోసం Mg2+, Mn2+,zn2+, ca2+, co2+, cu2+, Na+, K+ మొదలైన నిర్దిష్ట అకర్బన లోహ కాటయాన్‌లు అవసరం.

• అరుదుగా, ఎంజైమ్ కార్యకలాపాలకు కూడా అయాన్లు అవసరమవుతాయి ఉదా. క్లోరైడ్ అయాన్ అమైలేస్

• లోహాలు వివిధ యంత్రాంగాల ద్వారా ఎంజైమ్ వేగం యొక్క యాక్టివేటర్‌లుగా పనిచేస్తాయి

సబ్‌స్ట్రేట్‌తో కలపడం

ES-మెటల్ కాంప్లెక్స్ నిర్మాణం

ప్రతిచర్యలో ప్రత్యక్ష భాగస్వామ్యం

ఎంజైమ్‌లో కన్ఫర్మేషనల్ మార్పు తీసుకురావడం

• వాటి కార్యకలాపాలకు లోహాలు అవసరమయ్యే ఎంజైమ్‌ల యొక్క రెండు వర్గాలు ప్రత్యేకించబడ్డాయి

మెటల్ యాక్టివేటెడ్ ఎంజైమ్‌లు: ఇక్కడ లోహాన్ని ఎంజైమ్ గట్టిగా పట్టుకోదు మరియు ఇతర అయాన్‌లతో సులభంగా మార్పిడి చేసుకోవచ్చు ఉదా. ATPase (Mg2+ మరియు Ca2+) ఎనోలేస్ (Mg2+)

మెటాలోఎంజైమ్‌లు: ఈ ఎంజైమ్‌లు తక్షణమే మార్పిడి చేయబడని లోహాలను గట్టిగా పట్టుకుంటాయి. ఉదా ఆల్కహాల్ డీహైడ్రోజినేస్, కార్బోనిక్ అన్‌హైడ్రేస్, ఆల్కలీన్ ఫాస్ఫేటేస్, కార్బాక్సిపెప్టిడేస్ మరియు ఆల్డోలేస్‌లో జింక్ ఉంటుంది

ఫినాల్ ఆక్సిడేస్ (రాగి), పైరువేట్ ఆక్సిడేస్ (మాంగనీస్), క్సాంథైన్ ఆక్సిడేస్ (మాలిబ్డినం), సైటోక్రోమ్ ఆక్సిడేస్ (ఇనుము మరియు రాగి)

7. సమయం ప్రభావం:

• ఆదర్శవంతమైన మరియు అనుకూలమైన పరిస్థితుల్లో, ఎంజైమ్ ప్రతిచర్యకు అవసరమైన సమయం తక్కువగా ఉంటుంది. ప్రతిచర్య సమయంలో వైవిధ్యాలు సాధారణంగా pH మరియు ఉష్ణోగ్రతలో మార్పులకు సంబంధించినవి

8. కాంతి మరియు రేడియేషన్ ప్రభావం

• అతినీలలోహిత, బీటా, గామా మరియు ఎక్స్-కిరణాలకు ఎంజైమ్‌లను బహిర్గతం చేయడం వల్ల పెరాక్సైడ్‌లు ఏర్పడటం వల్ల కొన్ని ఎంజైమ్‌లు క్రియారహితం అవుతాయి. ఉదా UV కిరణాలు లాలాజల అమైలేస్ చర్యను నిరోధిస్తాయి

సారాంశం

• సబ్‌స్ట్రేట్ ఏకాగ్రతలో పెరుగుదల క్రమంగా సబ్‌స్ట్రేట్ స్థాయిల పరిమిత పరిధిలో ఎంజైమ్ ప్రతిచర్య యొక్క వేగాన్ని పెంచుతుంది

• ఎంజైమ్ యొక్క ఏకాగ్రత పెరుగుదల, ప్రతిచర్య వేగం పెరిగింది

• ఎంజైమ్ ప్రతిచర్య వేగం గరిష్టంగా ఉష్ణోగ్రత మరియు pH పెరుగుదలతో పెరుగుతుంది మరియు ఆపై తగ్గుతుంది

• ప్రతిచర్య ఉత్పత్తుల సంచితం సాధారణంగా ఎంజైమ్ వేగాన్ని తగ్గిస్తుంది

• అతినీలలోహిత, బీటా, గామా మరియు ఎక్స్-కిరణాలకు ఎంజైమ్‌ల బహిర్గతం కొన్ని ఎంజైమ్‌లను నిష్క్రియం చేస్తుంది