Diffusion-limited enzyme
একটি বিচ্ছুরণ-সীমিত উৎসেচক একটি প্রতিক্রিয়াকে এত দক্ষতার সাথে অনুঘটক করে যে, হার সীমাবদ্ধ করার ধাপটি হল সক্রিয় স্থানে স্তরের বিচ্ছুরণ বা পণ্যের বিচ্ছুরণ। এটি কাইনেটিক পারফেকশন বা ক্যাটালাইটিক পারফেকশন নামেও পরিচিত। যেহেতু এই ধরনের উৎসেচকের অনুঘটকের হার বিচ্ছুরণ-নিয়ন্ত্রিত প্রতিক্রিয়া দ্বারা নির্ধারিত হয়, তাই এটি বিবর্তনের উপর একটি অভ্যন্তরীণ, শারীরিক সীমাবদ্ধতার প্রতিনিধিত্ব করে (ফিটনেস ল্যান্ডস্কেপে সর্বোচ্চ উচ্চতা)। বিচ্ছুরণ সীমিত নিখুঁত এনজাইম খুব বিরল। বেশিরভাগ এনজাইম এই সীমার চেয়ে 1,000 গুণ ধীর গতিতে তাদের প্রতিক্রিয়াগুলিকে অনুঘটক করে। এটি কঠিন প্রতিক্রিয়াগুলির রাসায়নিক সীমাবদ্ধতা এবং বিবর্তনীয় সীমাবদ্ধতা উভয়ের কারণে হয় যে এই ধরনের উচ্চ প্রতিক্রিয়া হার কোনও অতিরিক্ত যোগ্যতা প্রদান করে না। বিচ্ছুরণ-নিয়ন্ত্রিত প্রতিক্রিয়ার তত্ত্বটি মূলত আর. এ. আলবার্টি, গর্ডন হ্যামস এবং ম্যানফ্রেড আইগেন এনজাইম-সাবস্ট্রেট প্রতিক্রিয়ার উপরের সীমা অনুমান করতে ব্যবহার করেছিলেন। তাদের অনুমান অনুযায়ী, এনজাইম-সাবস্ট্রেট বিক্রিয়ার সর্বোচ্চ সীমা ছিল 109 এম-1এস-1। 1972 সালে, এটি লক্ষ্য করা যায় যে কার্বনিক অ্যানহাইড্রোজ দ্বারা অনুঘটকিত এইচ2সিও3-এর নির্জলীকরণে, পরীক্ষামূলকভাবে প্রাপ্ত দ্বিতীয় ক্রমের হার ধ্রুবক ছিল প্রায় 1.5 × 1010 এম−1এস−1, যা একটি সরলীকৃত মডেলের উপর ভিত্তি করে আলবার্টি, হ্যামস এবং আইগেন দ্বারা অনুমান করা উচ্চ সীমার চেয়ে মাত্রার একটি ক্রম বেশি ছিল। এই ধরনের বৈপরীত্যকে মোকাবেলা করার জন্য, কুও-চেন চৌ এবং তার সহকর্মীরা উৎসেচক এবং তার স্তরের মধ্যে স্থানিক ফ্যাক্টর এবং বল ক্ষেত্র ফ্যাক্টর বিবেচনা করে একটি মডেলের প্রস্তাব করেছিলেন এবং দেখেছিলেন যে উপরের সীমাটি 1010 এম-1 এস-1 এ পৌঁছতে পারে, এবং আণবিক জীববিজ্ঞানে কিছু আশ্চর্যজনকভাবে উচ্চ প্রতিক্রিয়া হার ব্যাখ্যা করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। চৌ এবং অন্যান্যরা নতুন ঊর্ধ্বসীমা খুঁজে পেয়েছেন। এনজাইম-সাবস্ট্রেট প্রতিক্রিয়ার জন্য আরও আলোচনা করা হয়েছিল এবং ফলো-আপ গবেষণার একটি সিরিজ দ্বারা বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। আলবার্টি-হ্যামস-আইগেনের সরলীকৃত মডেল (ক) এবং চৌ-এর মডেলের (খ) মধ্যে একটি বিশদ তুলনা করা হয়েছে যাতে উৎসেচকের স্তরের সঙ্গে তার বিস্তার-নিয়ন্ত্রিত প্রতিক্রিয়া হার বা উৎসেচক-স্তর প্রতিক্রিয়ার উপরের সীমা গণনা করা যায়। প্রক্রিয়া গতিবিদ্যার দিক থেকে নিখুঁত উৎসেচকগুলির একটি নির্দিষ্টতা ধ্রুবক থাকে, kcat/Km, 108 থেকে 109 M−1s−1 ক্রমে। এনজাইম-অনুঘটক বিক্রিয়ার হার বিচ্ছুরণ দ্বারা সীমাবদ্ধ এবং তাই এনজাইমটি অন্য অণুর মুখোমুখি হওয়ার আগে সাবস্ট্রেটকে 'প্রক্রিয়া' করে। কিছু এনজাইম গতিবিদ্যার সঙ্গে কাজ করে যা বিচ্ছুরণ হারের চেয়ে দ্রুত, যা অসম্ভব বলে মনে হয়। এই ঘটনাটি ব্যাখ্যা করার জন্য বেশ কয়েকটি প্রক্রিয়া আহ্বান করা হয়েছে। কিছু প্রোটিন দ্বি-মেরু বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ব্যবহার করে তাদের স্তরটি টেনে এবং পূর্বমুখী করে অনুঘটককে ত্বরান্বিত করে বলে মনে করা হয়। কেউ কেউ একটি কোয়ান্টাম-মেকানিক্যাল টানেলিং ব্যাখ্যা আহ্বান করে যার মাধ্যমে একটি প্রোটন বা একটি ইলেক্ট্রন সক্রিয়করণ প্রতিবন্ধকতার মধ্য দিয়ে টানেল করতে পারে। প্রোটন টানেলিং তত্ত্বটি যদি একটি বিতর্কিত ধারণা থেকে যায়, তবে এটি সয়াবিন লাইপোক্সিজেনেসের ক্ষেত্রে একমাত্র সম্ভাব্য প্রক্রিয়া হিসাবে প্রমাণিত হয়েছে। বিবর্তন এটি লক্ষণীয় যে অনেকগুলি গতিগতভাবে নিখুঁত এনজাইম নেই। প্রাকৃতিক নির্বাচনের পরিপ্রেক্ষিতে এটি ব্যাখ্যা করা যেতে পারে। অনুঘটকের গতি বৃদ্ধি অনুকূল হতে পারে কারণ এটি জীবকে কিছু সুবিধা প্রদান করতে পারে। যাইহোক, যখন অনুঘটকের গতি বিস্তারের গতিকে ছাড়িয়ে যায় (অর্থাৎ। সাবস্ট্রেটগুলি সক্রিয় স্থানে প্রবেশ করে এবং ছেড়ে যায়, এবং সাবস্ট্রেটগুলির মুখোমুখি হয়) গতি আরও বাড়ানোর আর কোনও সুবিধা নেই। বিস্তারের সীমা বিবর্তনের উপর একটি পরম শারীরিক সীমাবদ্ধতার প্রতিনিধিত্ব করে। বিচ্ছুরণের গতি অতিক্রম করে অনুঘটকের গতি বৃদ্ধি কোনওভাবেই জীবকে সহায়তা করবে না এবং তাই একটি ফিটনেস ল্যান্ডস্কেপে বিশ্বব্যাপী সর্বোচ্চ প্রতিনিধিত্ব করে। অতএব, এই নিখুঁত এনজাইমগুলি অবশ্যই 'ভাগ্যবান' এলোমেলো রূপান্তর দ্বারা এসেছিল যা ছড়িয়ে পড়েছিল, বা দ্রুত গতি একসময় এনজাইমের পূর্বপুরুষের একটি ভিন্ন প্রতিক্রিয়ার অংশ হিসাবে কার্যকর ছিল। উদাহরণ অ্যাসিটাইলকোলিনেস্টেরেস β-ল্যাক্টামেস ক্যাটালাস কার্বনিক অ্যানহাইড্রাস কার্বন মনোক্সাইড ডিহাইড্রোজেনেস সাইটোক্রোম সি পেরোক্সিডেস ফুমারাস সুপারঅক্সাইড ডিসমুটেজ ট্রাইওসেফসফেট আইসোমেরেস আরও দেখুন বিচ্ছুরণ-নিয়ন্ত্রিত প্রতিক্রিয়া এনজাইম এনজাইম অনুঘটক এনজাইম গতিবিদ্যা এনজাইম প্রকৌশল উল্লেখ অনুঘটক এনজাইম গতিবিদ্যা রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া প্রকৌশল