Rate-limiting step (biochemistry)
जैव रसायन में, एक दर-सीमित करने वाला कदम एक ऐसा कदम है जो जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला की दर को नियंत्रित करता है। हालाँकि, यह कथन इस बात की गलतफहमी है कि एंजाइम उत्प्रेरित प्रतिक्रिया चरणों का एक क्रम कैसे काम करता है। दर को नियंत्रित करने वाले एक कदम के बजाय, यह पता चला है कि कई कदम दर को नियंत्रित करते हैं। इसके अलावा, प्रत्येक नियंत्रण चरण दर को अलग-अलग डिग्री तक नियंत्रित करता है। ब्लैकमैन (1905) ने एक स्वयंसिद्ध के रूप में कहाः "जब किसी प्रक्रिया को कई अलग-अलग कारकों द्वारा इसकी तेजी के रूप में निर्धारित किया जाता है, तो प्रक्रिया की दर सबसे धीमे कारक की गति से सीमित होती है।" इसका तात्पर्य यह है कि चयापचय मार्ग जैसी जटिल प्रणाली के व्यवहार का अध्ययन करके, एक एकल कारक या प्रतिक्रिया (अर्थात् सबसे धीमी) को चिह्नित करना संभव होना चाहिए, जो एक मास्टर या दर-सीमित कदम की भूमिका निभाता है। दूसरे शब्दों में, फ्लक्स नियंत्रण के अध्ययन को एकल एंजाइम के अध्ययन के लिए सरल बनाया जा सकता है, क्योंकि परिभाषा के अनुसार, केवल एक 'दर-सीमित' चरण हो सकता है। अपनी अवधारणा के बाद से, 'दर-सीमित' कदम ने यह सुझाव देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है कि चयापचय मार्गों को कैसे नियंत्रित किया जाता है। दुर्भाग्य से, एक 'दर-सीमित' कदम की धारणा गलत है, कम से कम स्थिर-स्थिति स्थितियों में। आधुनिक जैव रसायन की पाठ्यपुस्तकों ने इस अवधारणा को कम करना शुरू कर दिया है। उदाहरण के लिए, जैव रसायन के लेहिंगर सिद्धांतों के सातवें संस्करण में स्पष्ट रूप से कहा गया हैः "अब यह स्पष्ट हो गया है कि, अधिकांश मार्गों में, प्रवाह का नियंत्रण कई एंजाइमों के बीच वितरित किया जाता है, और जिस हद तक प्रत्येक नियंत्रण में योगदान देता है वह चयापचय परिस्थितियों के अनुसार भिन्न होता है।" हालाँकि, इस अवधारणा का अभी भी शोध लेखों में गलत तरीके से उपयोग किया जाता है। ऐतिहासिक परिप्रेक्ष्य 1920 के दशक से 1950 के दशक तक, कई लेखक थे जिन्होंने दर-सीमित करने वाले चरणों की अवधारणा पर चर्चा की, जिन्हें प्रमुख प्रतिक्रियाओं के रूप में भी जाना जाता है। कई लेखकों ने कहा है कि 'दर-सीमित' कदम की अवधारणा गलत है। बर्टन (1936) यह इंगित करने वाले पहले लोगों में से एक थे किः "प्रतिक्रिया श्रृंखलाओं की स्थिर स्थिति में, मुख्य प्रतिक्रिया के सिद्धांत का कोई अनुप्रयोग नहीं है।" हेरॉन (1952) ने एक अधिक सामान्य गणितीय विश्लेषण किया और एंजाइम-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं के एक रैखिक अनुक्रम में निपुणता की भविष्यवाणी के लिए सख्त नियम विकसित किए। वेब (1963) ने दर-सीमित करने वाले कदम की अवधारणा और चयापचय में विनियमन की समस्याओं को हल करने के लिए इसके अंधा अनुप्रयोग की अत्यधिक आलोचना की थी। वाली (1964) ने सरल रैखिक श्रृंखलाओं का एक सरल लेकिन चमकदार विश्लेषण किया। उन्होंने दिखाया कि बशर्ते मध्यवर्ती सांद्रता एंजाइमों के मूल्यों की तुलना में कम हो, निम्नलिखित अभिव्यक्ति मान्य थीः जहां मार्ग प्रवाह के बराबर है, और दर स्थिरांक और मध्यवर्ती चयापचय सांद्रता के कार्य हैं। ये शब्द एंजाइमों के सीमित दर मूल्यों के समानुपाती होते हैं। उपरोक्त समीकरण से ध्यान देने योग्य पहला बिंदु यह है कि पथ प्रवाह सभी एंजाइमों का एक कार्य है; वहाँ 'दर-सीमित' चरण होने की कोई आवश्यकता नहीं है। यदि, हालांकि, से सभी शब्द, सापेक्ष रूप से छोटे हैं, तो पहला एंजाइम प्रवाह को निर्धारित करने में सबसे अधिक योगदान देगा और इसलिए, इसे 'दर-सीमित' चरण कहा जा सकता है। आधुनिक परिप्रेक्ष्य आधुनिक परिप्रेक्ष्य यह है कि दर-सीमा मात्रात्मक होनी चाहिए और इसे अलग-अलग डिग्री के माध्यम से वितरित किया जाना चाहिए। इस विचार पर पहली बार हिगिंस ने 1950 के दशक के अंत में अपने पीएचडी थीसिस के हिस्से के रूप में विचार किया था, जहाँ उन्होंने मात्रात्मक माप पेश किया जिसे उन्होंने 'प्रतिबिंब गुणांक' कहा था। इसने छोटी गड़बड़ी के लिए एक चर के दूसरे में सापेक्ष परिवर्तन का वर्णन किया। अपने पीएचडी थीसिस में, हिगिंस ने प्रतिबिंब गुणांक के कई गुणों का वर्णन किया है, और बाद के काम में, तीन समूहों, सैवेजौ, हेनरिक और रैपोपोर्ट और जिम बर्न्स ने अपनी थीसिस (1971) में और बाद के प्रकाशनों में स्वतंत्र रूप से और साथ-साथ इस काम को विकसित किया जिसे अब चयापचय नियंत्रण विश्लेषण कहा जाता है या, सैवेजौ द्वारा विकसित विशिष्ट रूप में, जैव रासायनिक प्रणाली सिद्धांत। इन विकासों ने हिगिंस के मूल विचारों को महत्वपूर्ण रूप से विस्तारित किया, और औपचारिकता अब जैव रासायनिक नेटवर्क के नियतात्मक, निरंतर मॉडल का वर्णन करने के लिए प्राथमिक सैद्धांतिक दृष्टिकोण है। चयापचय नियंत्रण विश्लेषण पर विभिन्न पत्रों के बीच शब्दावली में भिन्नताओं को बाद में सामान्य समझौते द्वारा सुसंगत बनाया गया। यह भी देखें शाखा मार्ग चयापचय नियंत्रण विश्लेषण जैव रासायनिक प्रणाली सिद्धांत संदर्भ जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं एंजाइम कैनेटीक्स