सह-कारक
सह-कारक गैर-प्रोटीन रासायनिक यौगिक या धातु आयन होते हैं जो एंजाइम की जैविक गतिविधि के लिए आवश्यक होते हैं। एंजाइम, जो प्रोटीन होते हैं जो जैविक उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं, अक्सर अपने कार्यों को पूरा करने में मदद करने के लिए सह-कारकों पर निर्भर करते हैं, जैसे कि सब्सट्रेट को उत्पादों में परिवर्तित करने में सहायता करना।
सह-कारकों के प्रकार
सह-कारकों को मोटे तौर पर दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है:
अकार्बनिक आयन (धातु आयन)
ये सरल धातु आयन होते हैं जैसे कि Zn²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, और Cu²⁺. वे अक्सर एंजाइम में संरचनात्मक या उत्प्रेरक भूमिका निभाते हैं।
कार्बनिक अणु (सह-एंजाइम)
ये कार्बनिक, गैर-प्रोटीन अणु होते हैं जो एंजाइम से अस्थायी रूप से बंधते हैं। वे अक्सर विटामिन से प्राप्त होते हैं।
प्रोस्थेटिक समूह
एक प्रकार का कोएंजाइम जो एंजाइम से कसकर या स्थायी रूप से बंधा होता है, उदाहरण के लिए, हीमोग्लोबिन में हीम।
सह-सब्सट्रेट
ये शिथिल रूप से बंधे होते हैं और कई ऑक्सीकरण-अपचयन अभिक्रियाओं में NAD⁺ जैसी अभिक्रिया के बाद मुक्त हो जाते हैं।
एंजाइमों में सह-कारकों की भूमिका
एंजाइम फ़ंक्शन में सह-कारक आवश्यक भूमिका निभाते हैं, जिसमें शामिल हैं:
सक्रिय साइट को स्थिर करना
सह-कारक एंजाइम की सक्रिय साइट के आकार को बनाए रखने में मदद करते हैं, जिससे सब्सट्रेट को बांधना आसान हो जाता है।
उत्प्रेरक में भाग लेना
वे अक्सर उत्प्रेरक अभिक्रिया में भाग लेते हैं, इलेक्ट्रॉनों, परमाणुओं या कार्यात्मक समूहों के वाहक के रूप में कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, उत्प्रेरक में लोहा (Fe²⁺) हाइड्रोजन पेरोक्साइड को पानी और ऑक्सीजन में तोड़ने में मदद करता है।
इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करना
NAD⁺ (निकोटिनामाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड) और FAD (फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड) जैसे सह-एंजाइम चयापचय अभिक्रियाओं के दौरान इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करते हैं और दान करते हैं, जिससे रेडॉक्स अभिक्रियाओं में सहायता मिलती है।
सब्सट्रेट बाइंडिंग को सुविधाजनक बनाना
मैग्नीशियम (Mg²⁺) जैसे धातु आयन, अक्सर एंजाइम को सब्सट्रेट के बंधन को सुविधाजनक बनाते हैं।
सह-कारकों के उदाहरण
धातु आयन
- जस्ता (Zn²⁺): कार्बोनिक एनहाइड्रेज़ और अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज जैसे एंजाइमों में पाया जाता है।
- मैग्नीशियम (Mg²⁺): DNA पोलीमरेज़ और ATP-निर्भर एंजाइमों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
- आयरन (Fe²⁺ या Fe³⁺): साइटोक्रोम और पेरोक्सीडेस जैसे एंजाइमों में मौजूद होता है।
सह-एंजाइम
- NAD⁺ (निकोटिनामाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड): कोशिकीय श्वसन में ऑक्सीकरण-अपचयन अभिक्रियाओं में शामिल होता है।
- FAD (फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड): क्रेब्स चक्र में रेडॉक्स अभिक्रियाओं में भाग लेता है।
सह-एंजाइम A (CoA)
फैटी एसिड और क्रेब्स चक्र के संश्लेषण और ऑक्सीकरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
प्रोस्थेटिक समूह
- हीम: साइटोक्रोम ऑक्सीडेज और उत्प्रेरक जैसे एंजाइमों में मौजूद होता है, जहाँ यह ऑक्सीजन बाइंडिंग और इलेक्ट्रॉन ट्रांसफर में मदद करता है।
- बायोटिन: कार्बोक्साइलेज के लिए एक प्रोस्थेटिक समूह, जो कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) समूहों को स्थानांतरित करने में सहायता करता है।
एपोएंजाइम और होलोएंजाइम के बीच अंतर
- एपोएंजाइम: बिना सह-कारक वाला एंजाइम और आमतौर पर निष्क्रिय होता है।
- होलोएंजाइम: अपने सह-कारक वाला एंजाइम और सक्रिय होता है।
उदाहरण के लिए, हेक्सोकाइनेज को कार्यात्मक होने के लिए सह-कारक के रूप में Mg²⁺ की आवश्यकता होती है। Mg²⁺ के बिना, एपोएंजाइम रूप निष्क्रिय होगा, लेकिन जब Mg²⁺ मौजूद होता है, तो यह होलोएंजाइम बन जाता है।
कोएंजाइम अग्रदूत के रूप में विटामिन
कई कोएंजाइम विटामिन से प्राप्त होते हैं। उदाहरण के लिए:
- विटामिन B3 (नियासिन) NAD⁺ का अग्रदूत है।
- विटामिन बी2 (राइबोफ्लेविन) FAD का अग्रदूत है। विटामिन बी5 (पैंटोथेनिक एसिड) कोएंजाइम ए का अग्रदूत है।
चयापचय में महत्व: ग्लाइकोलाइसिस, साइट्रिक एसिड चक्र और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन जैसे चयापचय मार्गों में सह-कारक महत्वपूर्ण हैं।
उदाहरण के लिए: ND⁺ और FD माइटोकॉन्ड्रिया में इलेक्ट्रॉन परिवहन और ऊर्जा उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कोएंजाइम ए फैटी एसिड और कार्बोहाइड्रेट के चयापचय के लिए महत्वपूर्ण है।
अभ्यास प्रश्न
- एंजाइम में सह-कारक क्या होता है?
- एंजाइम में पाए जाने वाले दो प्रकार के सह-कारकों के नाम बताइए।
- कोएंजाइम और प्रोस्थेटिक समूह में क्या अंतर है?
- ऐसे एंजाइम के दो उदाहरण दीजिए जिन्हें धातु आयन सह-कारकों की आवश्यकता होती है।
- कोएंजाइम के रूप में NAD⁺ की क्या भूमिका है? एपोएंजाइम और होलोएंजाइम को परिभाषित करें।
- एंजाइम गतिविधि में मैग्नीशियम (Mg²⁺) की भूमिका की व्याख्या करें। एंजाइम फ़ंक्शन के लिए सह-कारक क्यों महत्वपूर्ण हैं?
- दो विटामिनों की सूची बनाएँ जो कोएंजाइम के अग्रदूत के रूप में कार्य करते हैं।
- अकार्बनिक सह-कारकों और कार्बनिक सह-एंजाइम के बीच क्या अंतर है?
