Diffusion-limited enzyme
ایک پھیلاؤ محدود انزائم کسی رد عمل کو اتنی مؤثر طریقے سے متحرک کرتا ہے کہ شرح کو محدود کرنے کا مرحلہ فعال جگہ میں سبسٹریٹ کے پھیلاؤ، یا مصنوعات کے پھیلاؤ کا ہوتا ہے۔ اسے حرکی کمال یا اتپریرک کمال بھی کہا جاتا ہے۔ چونکہ اس طرح کے انزائموں کے اتپریرک کی شرح پھیلاؤ پر قابو پانے والے رد عمل سے طے ہوتی ہے، اس لیے یہ ارتقاء پر ایک اندرونی، جسمانی رکاوٹ (فٹنس کے منظر نامے میں زیادہ سے زیادہ چوٹی کی اونچائی) کی نمائندگی کرتا ہے۔ پھیلاؤ محدود کامل انزائم بہت کم ہوتے ہیں۔ زیادہ تر انزائم اپنے رد عمل کو اس شرح پر متحرک کرتے ہیں جو 1,000-10، اس حد سے 000 گنا سست ہے۔ یہ مشکل رد عمل کی کیمیائی حدود اور ارتقائی حدود دونوں کی وجہ سے ہے کہ اس طرح کے اعلی رد عمل کی شرحیں کوئی اضافی فٹنس فراہم نہیں کرتی ہیں۔ پھیلاؤ پر قابو پانے والے رد عمل کا نظریہ اصل میں آر اے البرٹی، گورڈن ہیمس، اور منفریڈ ایگن نے انزائم-سبسٹریٹ رد عمل کی اوپری حد کا اندازہ لگانے کے لیے استعمال کیا تھا۔ ان کے اندازے کے مطابق، انزائم-سبسٹریٹ رد عمل کی اوپری حد 109 M−1s−1 تھی۔ 1972 میں، یہ مشاہدہ کیا گیا کہ کاربونک این ہائیڈریس کے ذریعہ اتپریرک H2CO3 کی پانی کی کمی میں، تجرباتی طور پر حاصل کردہ دوسرے درجے کی شرح مستقل تقریبا 1.5 × 1010 M−1s−1 تھی، جو کہ ایک آسان ماڈل کی بنیاد پر البرٹی، ہیمس اور ایگن کے ذریعہ تخمینہ شدہ اوپری حد سے زیادہ شدت کا ایک آرڈر تھا۔ اس طرح کی تضاد کو دور کرنے کے لیے، کوو-چین چو اور اس کے ساتھی کارکنوں نے انزائم اور اس کے سبسٹریٹ کے درمیان مقامی عنصر اور قوت فیلڈ عنصر کو مدنظر رکھتے ہوئے ایک ماڈل پیش کیا اور پایا کہ اوپری حد 1010 M−1s−1 تک پہنچ سکتی ہے، اور سالماتی حیاتیات میں کچھ حیرت انگیز طور پر اعلی رد عمل کی شرحوں کی وضاحت کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ چو اور دیگر کے ذریعہ پائی گئی نئی اوپری حد۔ انزائم-سبسٹریٹ رد عمل کے لیے مزید بحث کی گئی اور فالو اپ مطالعات کے ایک سلسلے کے ذریعے تجزیہ کیا گیا۔ اس کے سبسٹریٹ کے ساتھ انزائم کے پھیلاؤ پر قابو پانے والے رد عمل کی شرح، یا انزائم-سبسٹریٹ رد عمل کی اوپری حد کا حساب لگانے میں آسان البرٹی-ہیمس-ایگن کے ماڈل (اے) اور چو کے ماڈل (بی) کے درمیان ایک تفصیلی موازنہ کاغذ میں تفصیل سے بیان کیا گیا تھا۔ حرکیات حرکی طور پر کامل انزائموں میں 108 سے 109 M−1s−1 کی ترتیب پر ایک مخصوص مستقل، kcat/Km ہوتا ہے۔ انزائم-اتپریرک رد عمل کی شرح پھیلاؤ کے ذریعے محدود ہوتی ہے اور اس لیے انزائم کسی دوسرے مالیکیول کا سامنا کرنے سے پہلے سبسٹریٹ کو اچھی طرح سے 'پروسیس' کرتا ہے۔ کچھ انزائم حرکیات کے ساتھ کام کرتے ہیں جو پھیلاؤ کی شرح سے تیز ہوتے ہیں، جو ناممکن معلوم ہوتے ہیں۔ اس رجحان کی وضاحت کے لیے کئی طریقہ کار استعمال کیے گئے ہیں۔ خیال کیا جاتا ہے کہ کچھ پروٹین اپنے سبسٹریٹ کو اندر کھینچ کر اور دو قطبی برقی شعبوں کا استعمال کرکے ان کو پہلے سے ترتیب دے کر اتپریرک کو تیز کرتے ہیں۔ کچھ لوگ کوانٹم مکینیکل ٹنلنگ کی وضاحت طلب کرتے ہیں جس کے تحت ایک پروٹون یا الیکٹران ایکٹیویشن رکاوٹوں کے ذریعے سرنگ بنا سکتا ہے۔ اگر پروٹون ٹنلنگ تھیوری ایک متنازعہ خیال بنی رہی، تو یہ سویابین لیپوکسیجنیز کے معاملے میں واحد ممکنہ طریقہ کار ثابت ہوا ہے۔ ارتقاء یہ بات قابل غور ہے کہ بہت سے حرکی طور پر کامل انزائم نہیں ہیں۔ اس کی وضاحت قدرتی انتخاب کے لحاظ سے کی جا سکتی ہے۔ اتپریرک رفتار میں اضافہ پسند کیا جا سکتا ہے کیونکہ یہ جاندار کو کچھ فائدہ دے سکتا ہے۔ تاہم، جب اتپریرک رفتار پھیلاؤ کی رفتار سے آگے نکل جاتی ہے (یعنی۔ فعال سائٹ میں داخل ہونے اور چھوڑنے والے سبسیٹیٹس، اور سبسیٹیٹس کا سامنا کرنا) رفتار کو مزید بڑھانے کا کوئی فائدہ نہیں ہے۔ پھیلاؤ کی حد ارتقاء پر ایک مطلق جسمانی رکاوٹ کی نمائندگی کرتی ہے۔ پھیلاؤ کی رفتار سے آگے اتپریرک کی رفتار میں اضافہ کسی بھی طرح سے جاندار کی مدد نہیں کرے گا اور اس طرح فٹنس کے منظر نامے میں عالمی حد تک زیادہ سے زیادہ نمائندگی کرتا ہے۔ لہذا، یہ کامل انزائم ضرور 'خوش قسمت' بے ترتیب اتپریورتن کے ذریعے آئے ہوں گے جو پھیلنے کے لیے ہوا، یا اس وجہ سے کہ تیز رفتار ایک بار انزائم کے نسب میں ایک مختلف رد عمل کے حصے کے طور پر مفید تھی۔ مثالیں ایکٹیل کولینسٹیرس β-لییکٹامیس کیٹالیس کاربونک اینہائیڈریس کاربن مونو آکسائیڈ ڈی ہائیڈروجنیس سائٹوکروم سی پیرو آکسائیڈس فوماریس سپر آکسائیڈ ڈسموٹیس ٹریوسفاسفیٹ آئسومیرس بھی دیکھیں پھیلاؤ پر قابو پانے والا رد عمل انزائم انزائم اتپریرک انزائم حرکیات انزائم انجینئرنگ حوالہ جات اتپریرک انزائم حرکیات کیمیائی رد عمل انجینئرنگ