Enzyme kinetics
انزائم حرکیات انزائم-اتپریرک کیمیائی رد عمل کی شرحوں کا مطالعہ ہے۔ انزائم کینیٹکس میں، رد عمل کی شرح کو ماپا جاتا ہے اور رد عمل کے مختلف حالات کے اثرات کی تحقیقات کی جاتی ہیں۔ اس طرح کسی انزائم کی حرکیات کا مطالعہ اس انزائم کے اتپریرک طریقہ کار، میٹابولزم میں اس کے کردار، اس کی سرگرمی کو کس طرح کنٹرول کیا جاتا ہے، اور کسی دوا یا ترمیم کنندہ (انفیکٹر یا ایکٹیویٹر) کی شرح کو کس طرح متاثر کر سکتا ہے، کو ظاہر کر سکتا ہے۔ انزائم (ای) عام طور پر ایک پروٹین مالیکیول ہوتا ہے جو دوسرے مالیکیول، اس کے سبسٹریٹ (ایس) کے رد عمل کو فروغ دیتا ہے۔ یہ ایک انزائم-سبسٹریٹ کمپلیکس ES پیدا کرنے کے لیے انزائم کی فعال جگہ سے جڑا رہتا ہے، اور ایک انزائم-پروڈکٹ کمپلیکس EP میں تبدیل ہو جاتا ہے اور وہاں سے ایک منتقلی حالت ES * کے ذریعے پروڈکٹ P میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ مراحل کی سیریز کو میکانزم کے نام سے جانا جاتا ہے: E + S * ES * * EP * E + P یہ مثال ایک سبسٹریٹ اور ایک پروڈکٹ کے ساتھ رد عمل کی سب سے آسان صورت کو فرض کرتی ہے۔ اس طرح کے معاملات موجود ہیں: مثال کے طور پر، ایک میوٹیز جیسے کہ فاسفوگلوکوموٹیز ایک فاسفو گروپ کی ایک پوزیشن سے دوسری پوزیشن میں منتقلی کو متحرک کرتا ہے، اور آئسومیرس ایک انزائم کے لیے ایک زیادہ عام اصطلاح ہے جو کسی بھی ایک سبسٹریٹ ایک پروڈکٹ رد عمل کو متحرک کرتا ہے، جیسے کہ ٹرائیوسفاسفیٹ آئسومیرس۔ تاہم، اس طرح کے انزائم بہت عام نہیں ہیں، اور انزائموں سے بہت زیادہ تعداد میں ہیں جو دو سبسٹریٹ دو پروڈکٹ رد عمل کو متحرک کرتے ہیں: ان میں، مثال کے طور پر، این اے ڈی پر منحصر ڈی ہائیڈروجنیز جیسے الکحل ڈی ہائیڈروجنیز شامل ہیں، جو این اے ڈی + کے ذریعہ ایتھنول کے آکسیکرن کو متحرک کرتے ہیں۔ تین یا چار سبسٹریٹس یا مصنوعات کے ساتھ رد عمل کم عام ہیں، لیکن وہ موجود ہیں۔ مصنوعات کی تعداد سبسٹریٹس کی تعداد کے برابر ہونے کی ضرورت نہیں ہے۔ مثال کے طور پر، گلائسرالڈیہائیڈ 3-فاسفیٹ ڈی ہائیڈروجنیز میں تین سبسٹریٹس اور دو مصنوعات ہوتی ہیں۔ جب انزائم متعدد سبسٹریٹس کو باندھتے ہیں، جیسے کہ ڈائی ہائیڈروفولیٹ ریڈکٹیس (دائیں دکھایا گیا ہے)، تو انزائم کینیٹکس اس ترتیب کو بھی دکھا سکتا ہے جس میں یہ سبسٹریٹس باندھتے ہیں اور وہ ترتیب جس میں مصنوعات جاری کی جاتی ہیں۔ انزائموں کی ایک مثال جو ایک ہی سبسٹریٹ کو باندھتی ہے اور متعدد مصنوعات جاری کرتی ہے وہ پروٹیسیس ہیں، جو ایک پروٹین سبسٹریٹ کو دو پولی پیپٹائڈ مصنوعات میں تقسیم کرتی ہیں۔ دوسرے دو سبسٹریٹس کو ایک ساتھ جوڑتے ہیں، جیسے ڈی این اے پولیمریز جو نیوکلیوٹائڈ کو ڈی این اے سے جوڑتا ہے۔ اگرچہ یہ میکانزم اکثر مراحل کا ایک پیچیدہ سلسلہ ہوتے ہیں، لیکن عام طور پر ایک شرح کا تعین کرنے والا مرحلہ ہوتا ہے جو مجموعی حرکیات کا تعین کرتا ہے۔ شرح کا تعین کرنے والا یہ مرحلہ کیمیائی رد عمل یا انزائم یا سبسٹریٹس کی تشکیلی تبدیلی ہو سکتا ہے، جیسے کہ وہ جو انزائم سے مصنوعات کی رہائی میں شامل ہوتے ہیں۔ انزائم کی ساخت کا علم حرکی اعداد و شمار کی تشریح میں مددگار ہے۔ مثال کے طور پر، ڈھانچہ یہ تجویز کر سکتا ہے کہ اتپریرک کے دوران سبسٹریٹ اور مصنوعات کیسے باندھتے ہیں ؛ رد عمل کے دوران کیا تبدیلیاں ہوتی ہیں ؛ اور یہاں تک کہ میکانزم میں مخصوص امینو ایسڈ کے باقیات کا کردار بھی۔ کچھ انزائم میکانزم کے دوران نمایاں طور پر شکل بدلتے ہیں۔ ایسے معاملات میں، باؤنڈ سبسٹریٹ اینالاگس کے ساتھ اور اس کے بغیر انزائم کی ساخت کا تعین کرنا مددگار ہوتا ہے جو انزائیمیٹک رد عمل سے نہیں گزرتے ہیں۔ تمام حیاتیاتی اتپریرک پروٹین انزائم نہیں ہوتے ہیں: آر این اے پر مبنی اتپریرک جیسے رائبوزائم اور رائبوسوم بہت سے سیلولر افعال کے لیے ضروری ہیں، جیسے کہ آر این اے اسپلیسنگ اور ٹرانسلیشن۔ رائبوزائموں اور انزائموں کے درمیان بنیادی فرق یہ ہے کہ آر این اے اتپریرک نیوکلیوٹائڈز پر مشتمل ہوتے ہیں، جبکہ انزائم امینو ایسڈ پر مشتمل ہوتے ہیں۔ ربوزائم بھی رد عمل کا ایک زیادہ محدود مجموعہ انجام دیتے ہیں، حالانکہ ان کے رد عمل کے طریقہ کار اور حرکیات کا تجزیہ اور درجہ بندی اسی طریقے سے کی جا سکتی ہے۔ عمومی اصول ایک انزائم کے ذریعہ اتپریرک ہونے والا رد عمل بالکل وہی رد عمل کا استعمال کرتا ہے اور بالکل وہی مصنوعات تیار کرتا ہے جو غیر اتپریرک رد عمل کے طور پر ہوتا ہے۔ دیگر اتپریرک کی طرح، انزائم سبسٹریٹس اور مصنوعات کے درمیان توازن کی پوزیشن کو تبدیل نہیں کرتے ہیں۔ تاہم، غیر اتپریرک کیمیائی تعاملات کے برعکس، انزائم-اتپریرک تعاملات سنترپتی حرکیات کو ظاہر کرتے ہیں۔ کسی دیئے گئے انزائم کے ارتکاز کے لیے اور نسبتا کم سبسٹریٹ کے ارتکاز کے لیے، رد عمل کی شرح سبسٹریٹ کے ارتکاز کے ساتھ لکیری طور پر بڑھ جاتی ہے۔ انزائم کے مالیکیول زیادہ تر رد عمل کو متحرک کرنے کے لیے آزاد ہوتے ہیں، اور سبسٹریٹ کے ارتکاز میں اضافے کا مطلب ایک بڑھتی ہوئی شرح ہے جس پر انزائم اور سبسٹریٹ کے مالیکیول ایک دوسرے کا سامنا کرتے ہیں۔ تاہم، نسبتا زیادہ سبسٹریٹ کے ارتکاز پر، رد عمل کی شرح غیر علامتی طور پر نظریاتی طور پر زیادہ سے زیادہ تک پہنچ جاتی ہے۔ انزائم کے فعال مقامات تقریبا سبھی سبسٹریٹس کے زیر قبضہ ہوتے ہیں جس کے نتیجے میں سنترپتی ہوتی ہے، اور رد عمل کی شرح کا تعین انزائم کے اندرونی کاروبار کی شرح سے ہوتا ہے۔ ان دو محدود معاملات کے درمیان سبسٹریٹ کے ارتکاز کو KM سے ظاہر کیا جاتا ہے۔ اس طرح، KM سبسٹریٹ کا ارتکاز ہے جس پر رد عمل کی رفتار زیادہ سے زیادہ رفتار کا نصف ہوتی ہے۔ انزائم کینیٹکس کی دو اہم خصوصیات یہ ہیں کہ انزائم کو سبسٹریٹ کے ساتھ کتنی آسانی سے سیچوریٹ کیا جا سکتا ہے، اور یہ زیادہ سے زیادہ شرح حاصل کر سکتا ہے۔ ان خصوصیات کو جاننے سے پتہ چلتا ہے کہ خلیے میں انزائم کیا کر سکتا ہے اور یہ ظاہر کر سکتا ہے کہ ان حالات میں ہونے والی تبدیلیوں کا انزائم کس طرح جواب دے گا۔ انزائم اسیس لیبارٹری کے طریقہ کار ہیں جو انزائم کے رد عمل کی شرح کی پیمائش کرتے ہیں۔ چونکہ انزائموں کو ان کے اتپریرک رد عمل سے استعمال نہیں کیا جاتا ہے، اس لیے انزائم اسیس عام طور پر رد عمل کی شرح کی پیمائش کے لیے سبسٹریٹ یا مصنوعات کے ارتکاز میں ہونے والی تبدیلیوں کی پیروی کرتے ہیں۔ پیمائش کے بہت سے طریقے ہیں۔ سپیکٹروفوٹومیٹرک جانچ مصنوعات اور رد عمل کے درمیان روشنی کے جذب میں تبدیلی کا مشاہدہ کرتی ہے۔ ریڈیومیٹرک جانچ میں وقت کے ساتھ بنی مصنوعات کی مقدار کی پیمائش کے لیے تابکاری کو شامل کرنا یا جاری کرنا شامل ہوتا ہے۔ سپیکٹروفوٹومیٹرک تجزیہ سب سے زیادہ آسان ہوتے ہیں کیونکہ وہ رد عمل کی شرح کو مسلسل ناپنے کی اجازت دیتے ہیں۔ اگرچہ ریڈیو میٹرک جانچ کے لیے نمونوں کو ہٹانے اور گنتی کی ضرورت ہوتی ہے (یعنی، وہ متضاد جانچ ہیں) وہ عام طور پر انتہائی حساس ہوتے ہیں اور انزائم کی سرگرمی کی بہت کم سطح کی پیمائش کر سکتے ہیں۔ ایک یکساں نقطہ نظر یہ ہے کہ مستحکم آاسوٹوپس کی شمولیت یا رہائی کی نگرانی کے لیے ماس سپیکٹرومیٹری کا استعمال کیا جائے کیونکہ سبسٹریٹ کو پروڈکٹ میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ کبھی کبھار، ایک جانچ ناکام ہوجاتی ہے اور ناکام جانچ کو دوبارہ زندہ کرنے کے لیے نقطہ نظر ضروری ہوتے ہیں۔ سب سے زیادہ حساس انزائم کے تجزیے خوردبین کے ذریعے مرکوز لیزرز کا استعمال کرتے ہیں تاکہ سنگل انزائم مالیکیولز میں ہونے والی تبدیلیوں کا مشاہدہ کیا جا سکے کیونکہ وہ ان کے رد عمل کو متحرک کرتے ہیں۔ یہ پیمائش یا تو انزائم کے رد عمل کے طریقہ کار کے دوران کوفیکٹرز کے فلوروسینس میں تبدیلیوں کا استعمال کرتی ہیں، یا اتپریرک کے دوران ہونے والی نقل و حرکت کی اطلاع دینے کے لیے پروٹین کے مخصوص مقامات پر شامل فلوروسینٹ رنگوں کا استعمال کرتی ہیں۔ یہ مطالعات روایتی انزائم کینیٹکس کے برخلاف واحد انزائموں کی حرکیات اور حرکیات کا ایک نیا نظریہ فراہم کرتے ہیں، جو لاکھوں انزائم مالیکیولز کی آبادی کے اوسط رویے کا مشاہدہ کرتے ہیں۔ اینزائم کی جانچ کے لیے پیش رفت کے منحنی خطوط کی ایک مثال اوپر دکھائی گئی ہے۔ انزائم ابتدائی شرح پر پروڈکٹ تیار کرتا ہے جو رد عمل کے آغاز کے بعد مختصر مدت کے لیے تقریبا لکیری ہوتا ہے۔ جیسے جیسے رد عمل آگے بڑھتا ہے اور سبسٹریٹ کھایا جاتا ہے، شرح مسلسل سست ہوتی جاتی ہے (جب تک کہ سبسٹریٹ اب بھی سیچوریٹنگ سطح پر نہ ہو)۔ ابتدائی (اور زیادہ سے زیادہ) شرح کی پیمائش کے لیے، انزائم کی جانچ عام طور پر کی جاتی ہے جبکہ رد عمل کل تکمیل کی طرف صرف چند فیصد بڑھا ہے۔ ابتدائی شرح کی مدت کا انحصار جانچ کے حالات پر ہوتا ہے اور یہ ملی سیکنڈ سے لے کر گھنٹوں تک ہو سکتا ہے۔ تاہم، مائعوں کو تیزی سے ملانے کے آلات ایک سیکنڈ سے بھی کم کی ابتدائی شرحوں پر تیز حرکی پیمائش کی اجازت دیتے ہیں۔ یہ بہت تیز تجزیے پہلے سے مستحکم حالت کی حرکیات کی پیمائش کے لیے ضروری ہیں، جن پر ذیل میں تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔ زیادہ تر انزائم حرکیات کے مطالعے انزائم کے رد عمل کے اس ابتدائی، تقریبا لکیری حصے پر مرکوز ہوتے ہیں۔ تاہم، مکمل رد عمل کے منحنی خطوط کی پیمائش کرنا اور اس ڈیٹا کو غیر لکیری شرح مساوات میں فٹ کرنا بھی ممکن ہے۔ انزائم کے رد عمل کی پیمائش کے اس طریقے کو پیش رفت منحنی تجزیہ کہا جاتا ہے۔ یہ نقطہ نظر تیز رفتار حرکیات کے متبادل کے طور پر مفید ہے جب ابتدائی شرح درست طریقے سے پیمائش کرنے کے لیے بہت تیز ہو۔ اینزیمولوجی ڈیٹا گائیڈ لائنز کی رپورٹنگ کے معیارات متعلقہ تجرباتی حالات سمیت انزائم کی سرگرمیوں کی تحقیقات سے حرکی اور توازن کے اعداد و شمار کو جامع طور پر رپورٹ کرنے کے لیے درکار کم از کم معلومات فراہم کرتے ہیں۔ یہ رہنما خطوط فنکشنل انزائم ڈیٹا کو سختی اور مضبوطی کے ساتھ رپورٹ کرنے کے لیے تیار کیے گئے ہیں۔ سنگل سبسٹریٹ میکانزم کے ساتھ سنگل سبسٹریٹ رد عمل انزائموں میں آئسومیرس جیسے ٹرائیوسفاسفیٹ آئسومیرس یا بسفاسفوگلیسیریٹ میوٹیس، انٹرا مالیکیولر لائسیس جیسے ایڈینیلیٹ سائکلیز اور ہیمر ہیڈ رائبوزیم، ایک آر این اے لائاز شامل ہیں۔ تاہم، کچھ انزائم جن میں صرف ایک ہی سبسٹریٹ ہوتا ہے وہ میکانزم کے اس زمرے میں نہیں آتے ہیں۔ کیٹالیس اس کی ایک مثال ہے، کیونکہ انزائم ہائیڈروجن پیرو آکسائیڈ سبسٹریٹ کے پہلے مالیکیول کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے، آکسائڈائز ہو جاتا ہے اور پھر سبسٹریٹ کے دوسرے مالیکیول سے کم ہو جاتا ہے۔ اگرچہ ایک واحد سبسٹریٹ شامل ہے، لیکن ایک ترمیم شدہ انزائم انٹرمیڈیٹ کے وجود کا مطلب یہ ہے کہ کیٹالیز کا میکانزم دراصل ایک پنگ پونگ میکانزم ہے، ایک قسم کا میکانزم جس پر ذیل میں ملٹی سبسٹریٹ ری ایکشن سیکشن میں تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔ مائیکلس-مینٹن حرکیات چونکہ انزائم-اتپریرک تعاملات سنترپت ہوتے ہیں، اس لیے ان کی اتپریرک کی شرح بڑھتی ہوئی سبسٹریٹ کے لیے لکیری ردعمل نہیں دکھاتی ہے۔ اگر رد عمل کی ابتدائی شرح کو سبسٹریٹ کے ارتکاز کی ایک حد پر ماپا جاتا ہے (جسے [S] کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے)، تو ابتدائی رد عمل کی شرح () [S] کے بڑھنے کے ساتھ بڑھتی ہے، جیسا کہ دائیں طرف دکھایا گیا ہے۔ تاہم، جیسے جیسے [S] زیادہ ہوتا جاتا ہے، انزائم سبسٹریٹ کے ساتھ سنترپت ہو جاتا ہے اور ابتدائی شرح Vmax تک پہنچ جاتی ہے، جو انزائم کی زیادہ سے زیادہ شرح ہے۔ ایک واحد سبسٹریٹ رد عمل کا مائیکلس-مینٹن حرکی ماڈل دائیں طرف دکھایا گیا ہے۔ انزائم-سبسٹریٹ کمپلیکس ES بنانے کے لیے انزائم E اور سبسٹریٹ S کے درمیان ایک ابتدائی دو سالماتی رد عمل ہوتا ہے۔ Vmax نامی ایک مخصوص سطح تک سبسٹریٹ کے ارتکاز میں اضافے کے ساتھ انزیمیٹک رد عمل کی شرح میں اضافہ ہوتا ہے۔ Vmax پر، سبسٹریٹ کے ارتکاز میں اضافہ رد عمل کی شرح میں کسی اضافے کا سبب نہیں بنتا ہے کیونکہ سبسٹریٹ (S) کے ساتھ رد عمل کے لیے مزید کوئی انزائم (E) دستیاب نہیں ہے۔ یہاں، رد عمل کی شرح ES کمپلیکس پر منحصر ہو جاتی ہے اور رد عمل صفر کی ترتیب کے ساتھ ایک غیر سالماتی رد عمل بن جاتا ہے۔ اگرچہ غیر سالماتی رد عمل ES-> [k _ {cat}] E + P کے لیے انزیمیٹک میکانزم کافی پیچیدہ ہو سکتا ہے، لیکن عام طور پر ایک شرح کا تعین کرنے والا انزیمیٹک مرحلہ ہوتا ہے جو اس رد عمل کو ایک واحد اتپریرک مرحلے کے طور پر ماڈل کرنے کی اجازت دیتا ہے جس میں بظاہر غیر سالماتی شرح مستقل kcat ہوتی ہے۔ اگر رد عمل کا راستہ ایک یا کئی انٹرمیڈیٹس پر آگے بڑھتا ہے، تو kcat کئی ابتدائی شرح مستقل کا فنکشن ہوگا، جبکہ ایک واحد ابتدائی رد عمل کی آسان ترین صورت میں (جیسے. کوئی انٹرمیڈیٹس نہیں) یہ ابتدائی غیر سالماتی شرح مستقل k2 کی طرح ہوگا۔ بظاہر غیر سالماتی شرح مستقل kcat کو ٹرن اوور نمبر بھی کہا جاتا ہے، اور فی سیکنڈ اتپریرک ہونے والے انزیمیٹک رد عمل کی زیادہ سے زیادہ تعداد کی نشاندہی کرتا ہے۔ مائیکلس-مینٹن مساوات بیان کرتی ہے کہ کس طرح (ابتدائی) رد عمل کی شرح v0 سبسٹریٹ-بائنڈنگ توازن کی پوزیشن اور شرح مستقل k2 پر منحصر ہے۔ (مائیکلس-مینٹن مساوات) مستقلات کے ساتھ یہ مائیکلس-مینٹن مساوات زیادہ تر سنگل سبسٹریٹ انزائم کنیٹکس کی بنیاد ہے۔ دو اہم مفروضے اس مساوات کی بنیاد رکھتے ہیں (میکانزم کے بارے میں عمومی مفروضے کے علاوہ جس میں صرف کوئی انٹرمیڈیٹ یا پروڈکٹ کی روک تھام شامل نہیں ہے، اور کوئی ایلوسٹیرسیٹی یا کوآپریٹیوٹی نہیں ہے)۔ پہلا مفروضہ نام نہاد نیم مستحکم حالت کا مفروضہ (یا فرضی مستحکم حالت کا مفروضہ) ہے، یعنی کہ سبسٹریٹ سے منسلک انزائم (اور اسی وجہ سے غیر پابند انزائم بھی) کا ارتکاز پروڈکٹ اور سبسٹریٹ کے مقابلے میں بہت آہستہ آہستہ تبدیل ہوتا ہے اور اس طرح کمپلیکس کے وقت کے ساتھ تبدیلی کو صفر پر سیٹ کیا جا سکتا ہے۔ دوسرا مفروضہ یہ ہے کہ کل انزائم کا ارتکاز وقت کے ساتھ تبدیل نہیں ہوتا ہے۔ ایک مکمل مشتق یہاں پایا جا سکتا ہے۔ مائیکلس مستقل KM کو تجرباتی طور پر اس ارتکاز کے طور پر بیان کیا گیا ہے جس پر انزائم کے رد عمل کی شرح نصف Vmax ہے، جس کی تصدیق [S] = KM کو مائیکلس-مینٹن مساوات میں تبدیل کرکے کی جا سکتی ہے اور اسے گرافک طور پر بھی دیکھا جا سکتا ہے۔ اگر شرح کا تعین کرنے والا انزیمیٹک مرحلہ سبسٹریٹ ڈس ایسوسی ایشن () کے مقابلے میں سست ہے، تو مائیکلس مستقل KM تقریبا ES کمپلیکس کا ڈس ایسوسی ایشن مستقل KD ہے۔ اگر [S] اس کے مقابلے میں چھوٹا ہے تو اصطلاح اور بہت کم ES کمپلیکس بھی تشکیل پاتا ہے، اس طرح [E] _ {\rm tot}\लगभग [E]۔ لہذا، پروڈکٹ کی تشکیل کی شرح ہے۔ اس طرح پروڈکٹ کی تشکیل کی شرح کا انحصار انزائم کے ارتکاز کے ساتھ ساتھ سبسٹریٹ کے ارتکاز پر بھی ہوتا ہے، مساوات ایک دو سالماتی رد عمل سے ملتی جلتی ہے جس میں اسی طرح کے سیڈو سیکنڈ آرڈر کی شرح مستقل ہوتی ہے۔ یہ مستقل اتپریرک کارکردگی کا ایک پیمانہ ہے۔ سب سے زیادہ موثر انزائم کی حد میں پہنچ جاتے ہیں۔ یہ انزائم اتنے موثر ہوتے ہیں کہ وہ ہر بار جب کسی سبسٹریٹ مالیکیول کا سامنا کرتے ہیں تو مؤثر طریقے سے رد عمل کو متحرک کرتے ہیں اور اس طرح کارکردگی (پھیلاؤ کی حد) کے لیے ایک اوپری نظریاتی حد تک پہنچ جاتے ہیں ؛ اور بعض اوقات انہیں حرکی طور پر کامل انزائم کہا جاتا ہے۔ لیکن زیادہ تر انزائم کامل سے بہت دور ہیں: اور کی اوسط اقدار بالترتیب تقریبا اور ہیں۔ ٹائم کورس کے حرکی تجزیے کے لیے مائیکلس-مینٹن مساوات کا براہ راست استعمال مائیکلس-مینٹن مساوات کے ذریعے پیش گوئی کی گئی مشاہدہ شدہ رفتاروں کو سبسٹریٹ کے ٹائم کورس کے غائب ہونے اور پروڈکٹ کی پیداوار کو براہ راست ماڈل بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جس میں مائیکلس-مینٹن مساوات کو فرسٹ آرڈر کیمیائی حرکیات کے لیے مساوات میں شامل کیا جاتا ہے۔ تاہم یہ صرف اس صورت میں حاصل کیا جا سکتا ہے جب کوئی فرسٹ آرڈر کیمیائی حرکیات کی تفصیل میں اویلر کے نمبر کے استعمال سے وابستہ مسئلے کو پہچان لے۔ یعنی۔ e−k ایک تقسیم شدہ مستقل ہے جو حساب میں ایک منظم غلطی متعارف کراتا ہے اور اسے ایک واحد مستقل کے طور پر دوبارہ لکھا جا سکتا ہے جو ہر وقت کی مدت کے بعد باقی سبسٹریٹ کی نمائندگی کرتا ہے۔ 1983 میں اسٹیورٹ بیل (اور 1997 میں آزادانہ طور پر سینٹیاگو شنیل اور کلاڈیو مینڈوزا نے بھی) نے مائیکلس-مینٹن میکانزم کے ٹائم کورس کینیٹکس تجزیہ کے لیے ایک بند فارم حل اخذ کیا۔ حل، جسے شنیل-مینڈوزا مساوات کے نام سے جانا جاتا ہے، کی شکل ہے: جہاں W [] لیمبرٹ-W فنکشن ہے۔ اور جہاں F (t) ہے یہ مساوات نیچے دی گئی مساوات سے گھیر لی گئی ہے، جو بربران-سینٹوس کے ذریعہ حاصل کی گئی ہے، جو اس وقت بھی درست ہے جب ابتدائی سبسٹریٹ کا ارتکاز انزائم کے قریب ہو، جہاں W [] دوبارہ لیمبرٹ-W فنکشن ہے۔ مائیکلس-مینٹن مساوات کے لکیری پلاٹ اوپر v بمقابلہ [S] کا پلاٹ لکیری نہیں ہے ؛ اگرچہ ابتدائی طور پر کم [S] پر لکیری ہے، یہ اونچے [S] پر سیچوریٹ ہونے کے لیے جھکتا ہے۔ کمپیوٹرز پر غیر لکیری وکر فٹنگ کے جدید دور سے پہلے، یہ غیر لکیرییت کے ایم اور وی میکس کا درست اندازہ لگانا مشکل بنا سکتی ہے۔ لہذا، کئی محققین نے مائیکلس-مینٹن مساوات کی لکیریائزیشنز تیار کیں، جیسے کہ لائن ویور-برک پلاٹ، ایڈی-ہوفسٹی خاکہ اور ہینز-وولف پلاٹ۔ یہ تمام لکیری نمائشیں ڈیٹا کو دیکھنے کے لیے مفید ہو سکتی ہیں، لیکن کسی کو بھی حرکی پیرامیٹرز کا تعین کرنے کے لیے استعمال نہیں کیا جانا چاہیے، کیونکہ کمپیوٹر سافٹ ویئر آسانی سے دستیاب ہے جو غیر لکیری رجعت کے طریقوں کے ذریعے زیادہ درست تعین کی اجازت دیتا ہے۔ لائن ویور-برک پلاٹ یا ڈبل ریسیکروکل پلاٹ حرکی ڈیٹا کی وضاحت کا ایک عام طریقہ ہے۔ یہ مائیکلس-مینٹن مساوات کے دونوں اطراف کے باہمی کو لے کر پیدا ہوتا ہے۔ جیسا کہ دائیں طرف دکھایا گیا ہے، یہ مائیکلس-مینٹن مساوات کی ایک لکیری شکل ہے اور مساوات y = mx + c کے ساتھ ایک سیدھی لکیر پیدا کرتی ہے جس میں y-انٹرسیپٹ 1/Vmax کے مساوی ہوتا ہے اور گراف کا ایک x-انٹرسیپٹ −1/KM کی نمائندگی کرتا ہے۔ قدرتی طور پر، منفی 1/[S] پر کوئی تجرباتی اقدار نہیں لی جا سکتی ہیں ؛ نچلی محدود قیمت 1/[S] = 0 (y-انٹرسیپٹ) ایک لامحدود سبسٹریٹ کے ارتکاز سے مطابقت رکھتی ہے، جہاں 1/v = 1/Vmax جیسا کہ دائیں طرف دکھایا گیا ہے ؛ اس طرح، x-انٹرسیپٹ مثبت ارتکاز پر لیے گئے تجرباتی ڈیٹا کا ایک ایکسٹراپولیشن ہے۔ زیادہ عام طور پر، لائن ویور-برک پلاٹ کم سبسٹریٹ کے ارتکاز پر کی جانے والی پیمائش کی اہمیت کو کم کرتا ہے اور اس طرح، Vmax اور KM کے غلط تخمینے حاصل کر سکتا ہے۔ لکیری پلاٹنگ کا ایک زیادہ درست طریقہ ایڈی-ہوفسٹی پلاٹ ہے۔ اس صورت میں، v کو v/[S] کے خلاف پلاٹ کیا گیا ہے۔ تیسری عام لکیری نمائندگی میں، ہینز-وولف پلاٹ، [S]/v کو [S] کے خلاف پلاٹ کیا گیا ہے۔ عام طور پر، ڈیٹا نارملائزیشن تجرباتی کام کی مقدار کو کم کرنے میں مدد کر سکتی ہے اور آؤٹ پٹ کی وشوسنییتا میں اضافہ کر سکتی ہے، اور گرافیکل اور عددی تجزیہ دونوں کے لیے موزوں ہے۔ حرکی مستقلات کی عملی اہمیت انزائم حرکیات کا مطالعہ دو بنیادی وجوہات کی بناء پر اہم ہے۔ سب سے پہلے، یہ وضاحت کرنے میں مدد کرتا ہے کہ انزائم کیسے کام کرتے ہیں، اور دوسرا، یہ پیش گوئی کرنے میں مدد کرتا ہے کہ زندہ حیاتیات میں انزائم کس طرح برتاؤ کرتے ہیں۔ اوپر بیان کردہ حرکی مستقلات، KM اور Vmax، یہ سمجھنے کی کوششوں کے لیے اہم ہیں کہ میٹابولزم کو کنٹرول کرنے کے لیے انزائم کس طرح مل کر کام کرتے ہیں۔ یہ پیش گوئیاں کرنا معمولی نہیں ہے، یہاں تک کہ سادہ نظاموں کے لیے بھی۔ مثال کے طور پر، آکسوالوسیٹیٹ مائٹوکونڈریون کے اندر میلیٹ ڈی ہائیڈروجنیز کے ذریعے بنتا ہے۔ آکسالوسیٹیٹ کو پھر سائٹریٹ سنتھس، فاسفونولپیروویٹ کاربوکسیکنیز یا ایسپرٹیٹ امینوٹ ٹرانسفرس کے ذریعے استعمال کیا جا سکتا ہے، جو بالترتیب سائٹرک ایسڈ سائیکل، گلوکونیوجینیسیس یا ایسپرٹک ایسڈ بائیوسنتھیس میں شامل ہوتا ہے۔ یہ پیش گوئی کرنے کے قابل ہونا کہ آکسیلوسیٹیٹ کس راستے میں جاتا ہے اس کے لیے آکسیلوسیٹیٹ کے ارتکاز کے ساتھ ساتھ ان میں سے ہر ایک انزائم کے ارتکاز اور حرکیات کے بارے میں علم کی ضرورت ہوتی ہے۔ میٹابولک راستوں کے رویے کی پیش گوئی کرنے کا یہ مقصد پورے حیاتیات کے ریاضیاتی نمونوں میں بڑی مقدار میں حرکی اور جین کے اظہار کے اعداد و شمار کی ترکیب میں اپنے انتہائی پیچیدہ اظہار تک پہنچتا ہے۔ متبادل طور پر، میٹابولک ماڈلنگ کے مسئلے کی ایک مفید آسان کاری یہ ہے کہ بنیادی انزائم کیینیٹکس کو نظر انداز کیا جائے اور صرف ری ایکشن نیٹ ورک کے اسٹوچیومیٹری کے بارے میں معلومات پر انحصار کیا جائے، جسے فلکس بیلنس تجزیہ کہا جاتا ہے۔ مائیکلس-مینٹن حرکیات انٹرمیڈیٹ کے ساتھ کم سادہ کیس {E} + S <=> [k _ {1}] [k _ {-1}] ES-> [k _ 2] EI-> [k _ 3] {E} + P پر بھی غور کیا جا سکتا ہے جہاں انزائم اور انٹرمیڈیٹ کے ساتھ ایک کمپلیکس موجود ہے اور انٹرمیڈیٹ کو دوسرے مرحلے میں پروڈکٹ میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ اس صورت میں ہمارے پاس ایک بہت ہی مماثل مساوات ہے لیکن مستقلات مختلف ہیں۔ ہم دیکھتے ہیں کہ محدود صورت کے لیے، اس طرح جب EI-> E + P کا آخری مرحلہ پچھلے مرحلے سے بہت تیز ہوتا ہے، تو ہمیں دوبارہ اصل مساوات ملتی ہے۔ ریاضیاتی طور پر ہمارے پاس تب اور ہے۔ ملٹی سبسٹریٹ رد عمل ملٹی سبسٹریٹ رد عمل پیچیدہ شرح مساوات کی پیروی کرتے ہیں جو بیان کرتے ہیں کہ سبسٹریٹ کس طرح اور کس ترتیب میں جڑے ہوئے ہیں۔ ان تعاملات کا تجزیہ بہت آسان ہے اگر سبسٹریٹ اے کی حراستی کو مستقل رکھا جائے اور سبسٹریٹ بی مختلف ہو۔ ان حالات میں، انزائم ایک واحد سبسٹریٹ انزائم کی طرح برتاؤ کرتا ہے اور V کا ایک پلاٹ [S] سبسٹریٹ B کے لیے واضح KM اور Vmax مستقل دیتا ہے۔ اگر ان پیمائشوں کا ایک مجموعہ اے کے مختلف مقررہ ارتکاز پر انجام دیا جاتا ہے، تو ان اعداد و شمار کو یہ معلوم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے کہ رد عمل کا طریقہ کار کیا ہے۔ ایک ایسے انزائم کے لیے جو دو سبسٹریٹ اے اور بی لیتا ہے اور انہیں دو مصنوعات پی اور کیو میں بدل دیتا ہے، میکانزم کی دو قسمیں ہیں: ٹرنیری کمپلیکس اور پنگ پونگ۔ ٹرنیری کمپلیکس میکانزم ان انزائموں میں، دونوں سبسٹریٹ ایک ای اے بی ٹرنیری کمپلیکس تیار کرنے کے لیے ایک ہی وقت میں انزائم سے جڑے ہوتے ہیں۔ بائنڈنگ کی ترتیب یا تو بے ترتیب (بے ترتیب میکانزم میں) ہو سکتی ہے یا سبسٹریٹس کو کسی خاص ترتیب میں (ترتیب شدہ میکانزم میں) باندھنا پڑتا ہے۔ جب ایک ٹرنیری کمپلیکس میکانزم کے ساتھ ایک انزائم سے v بائی [S] منحنی خطوط (فکسڈ A، مختلف B) کا ایک سیٹ لائن ویور-برک پلاٹ میں پلاٹ کیا جاتا ہے، تو پیدا ہونے والی لائنوں کا سیٹ ایک دوسرے کو کاٹ دے گا۔ ٹرنیری کمپلیکس میکانزم والے انزائموں میں گلوٹاتھیون ایس-ٹرانسفرس، ڈائی ہائیڈروفولیٹ ریڈکٹیس اور ڈی این اے پولیمرس شامل ہیں۔ درج ذیل لنکس انزائمز ڈائی ہائیڈروفولیٹ ریڈکٹیز اور ڈی این اے پولیمریز کے ٹرنیری کمپلیکس میکانزم کی مختصر حرکت پذیری دکھاتے ہیں۔ پنگ-پونگ میکانزم جیسا کہ دائیں طرف دکھایا گیا ہے، پنگ-پونگ میکانزم والے انزائم دو حالتوں میں موجود ہو سکتے ہیں، ای اور انزائم ای * کی کیمیائی طور پر ترمیم شدہ شکل ؛ یہ ترمیم شدہ انزائم انٹرمیڈیٹ کے نام سے جانا جاتا ہے۔ اس طرح کے میکانزم میں، سبسٹریٹ اے باندھتا ہے، انزائم کو ای * میں تبدیل کرتا ہے، مثال کے طور پر، ایک کیمیائی گروپ کو فعال جگہ پر منتقل کرتا ہے، اور پھر اسے چھوڑ دیا جاتا ہے۔ پہلا سبسٹریٹ جاری ہونے کے بعد ہی سبسٹریٹ B ترمیم شدہ انزائم کے ساتھ جڑا اور رد عمل ظاہر کر سکتا ہے، جس سے غیر تبدیل شدہ E شکل دوبارہ پیدا ہوتی ہے۔ جب پنگ پونگ میکانزم والے انزائم سے v بائی [S] منحنی خطوط (فکسڈ A، مختلف B) کا ایک سیٹ لائن ویور-برک پلاٹ میں پلاٹ کیا جاتا ہے، تو متوازی لائنوں کا ایک سیٹ تیار کیا جائے گا۔ اسے ثانوی پلاٹ کہا جاتا ہے۔ پنگ پونگ میکانزم والے انزائموں میں کچھ آکسیڈوریڈیکٹس جیسے تھیوریڈوکسن پیرو آکسائیڈیز، ٹرانسفرسیس جیسے ایسائل نیورمینیٹ سائٹیڈائل ٹرانسفرس اور سیرائن پروٹیسیس جیسے ٹرپسن اور کیموٹریپسن شامل ہیں۔ سیرائن پروٹیسیس انزائموں کا ایک بہت ہی عام اور متنوع خاندان ہے، جس میں ہاضمہ انزائم (ٹرپسن، کیموٹریپسن، اور ایلسٹس)، خون کے جمنے والے جھرن کے کئی انزائم اور بہت سے دوسرے شامل ہیں۔ ان سیرین پروٹیسیس میں، ای * انٹرمیڈیٹ ایک ایسائل انزائم پرجاتیوں میں سے ایک ہے جو پروٹین سبسٹریٹ میں پیپٹائڈ بانڈ پر ایک فعال سائٹ سیرین کے باقیات کے حملے سے بنتی ہے۔ ایک مختصر حرکت پذیری جو کیموٹریپسن کے طریقہ کار کو ظاہر کرتی ہے یہاں منسلک ہے۔ ریورسیبل اتپریرک اور ہالڈین مساوات بیرونی عوامل کسی انزائم کی دونوں سمتوں میں رد عمل کو متحرک کرنے کی صلاحیت کو محدود کر سکتے ہیں (جبکہ خود ایک اتپریرک کی نوعیت کا مطلب یہ ہے کہ یہ خوردبین واپسی کے اصول کے مطابق صرف ایک سمت کو متحرک نہیں کر سکتا)۔ ہم ایک ایسے انزائم کے معاملے پر غور کرتے ہیں جو رد عمل کو دونوں سمتوں میں متحرک کرتا ہے: {E} + {S} <=> [k _ {1}] [k _ {-1}] ES <=> [k _ {2}] [k _ {-2}] {E} + {P} مستحکم حالت، رد عمل کی ابتدائی شرح مثبت ہوتی ہے اگر رد عمل آگے کی سمت () میں آگے بڑھتا ہے اور بصورت دیگر منفی ہوتا ہے۔ توازن اس کی ضرورت ہوتی ہے، جو اس وقت ہوتا ہے جب. اس سے پتہ چلتا ہے کہ تھرموڈینامکس 4 شرح مستقلات کی اقدار کے درمیان تعلق کو مجبور کرتی ہے۔ فارورڈ اور بیکورڈ زیادہ سے زیادہ شرحوں کی اقدار، جو بالترتیب، اور، کے لیے حاصل کی جاتی ہیں، اور ہیں۔ ان کا تناسب توازن مستقل کے برابر نہیں ہے، جس کا مطلب ہے کہ تھرموڈینامکس زیادہ سے زیادہ شرحوں کے تناسب کو محدود نہیں کرتا ہے۔ یہ وضاحت کرتا ہے کہ انزائم رد عمل کی ایک خاص سمت میں بہت زیادہ "بہتر اتپریرک" (زیادہ سے زیادہ شرحوں کے لحاظ سے) ہو سکتے ہیں۔ آن دو مائیکلس مستقلات اور بھی اخذ کر سکتا ہے۔ ہالڈین مساوات تعلق ہے۔ لہذا، تھرموڈینامکس آگے اور پیچھے کی اقدار کے درمیان تناسب کو محدود کرتی ہے، نہ کہ اقدار کے تناسب کو۔ غیر مائیکلس-مینٹن حرکیات بہت سے مختلف انزائم سسٹم غیر مائیکلس-مینٹن رویے کی پیروی کرتے ہیں۔ چند منتخب مثالوں میں سیلف کیٹلیٹک انزائمز کی حرکیات، کوآپریٹو اور ایلوسٹرک انزائمز، انٹرفیسیل اور انٹرا سیلولر انزائمز، پراسیسیو انزائمز وغیرہ شامل ہیں۔ کچھ انزائمز سگمائڈ وی بائی [ایس] پلاٹ تیار کرتے ہیں، جو اکثر فعال سائٹ پر سبسٹریٹ کے باہمی تعاون کی نشاندہی کرتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ ایک سبسٹریٹ مالیکیول کا بائنڈنگ بعد کے سبسٹریٹ مالیکیولز کے بائنڈنگ کو متاثر کرتا ہے۔ یہ طرز عمل متعدد تعامل کرنے والی فعال سائٹوں والے ملٹی میرک انزائموں میں سب سے زیادہ عام ہے۔ یہاں، تعاون کا طریقہ کار ہیموگلوبن سے ملتا جلتا ہے، جس میں سبسٹریٹ کو ایک فعال سائٹ پر باندھ کر سبسٹریٹ مالیکیولز کے لیے دیگر فعال سائٹس کے تعلق کو تبدیل کر دیا جاتا ہے۔ مثبت کوآپریٹیویٹی اس وقت ہوتی ہے جب پہلے سبسٹریٹ مالیکیول کی بائنڈنگ سبسٹریٹ کے لیے دیگر فعال سائٹس کی وابستگی میں اضافہ کرتی ہے۔ منفی کوآپریٹیویٹی اس وقت ہوتی ہے جب پہلے سبسٹریٹ کی بائنڈنگ دوسرے سبسٹریٹ مالیکیولز کے لیے انزائم کی وابستگی کو کم کرتی ہے۔ ایلوسٹیرک انزائموں میں ممالیہ ٹائروسیل ٹی آر این اے-سنتھٹیس شامل ہیں، جو منفی کوآپریٹیوٹی کو ظاہر کرتے ہیں، اور بیکٹیریل ایسپرٹیٹ ٹرانسکارباموئلیز اور فاسفوفریکٹوکینس، جو مثبت کوآپریٹیوٹی کو ظاہر کرتے ہیں۔ کوآپریٹیویٹی حیرت انگیز طور پر عام ہے اور انزائموں کے ردعمل کو ان کے سبسٹریٹس کے ارتکاز میں ہونے والی تبدیلیوں کو منظم کرنے میں مدد کر سکتی ہے۔ مثبت باہمی تعاون انزائموں کو [S] کے لیے بہت زیادہ حساس بناتا ہے اور ان کی سرگرمیاں سبسٹریٹ کے ارتکاز کی ایک تنگ حد پر بڑی تبدیلیاں ظاہر کر سکتی ہیں۔ اس کے برعکس، منفی باہمی تعاون انزائموں کو [S] میں ہونے والی چھوٹی تبدیلیوں کے لیے غیر حساس بنا دیتا ہے۔ ہل مساوات اکثر غیر مائیکلس-مینٹن حرکیات میں کوآپریٹیوٹی کی ڈگری کو مقداری طور پر بیان کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ ماخوذ پہاڑی گتانک n اس بات کی پیمائش کرتا ہے کہ ایک فعال سائٹ پر سبسٹریٹ کا بائنڈنگ دوسرے فعال سائٹس پر سبسٹریٹ کے بائنڈنگ کو کتنا متاثر کرتا ہے۔ <1 کا پہاڑی گتانک منفی تعاون کی نشاندہی کرتا ہے اور> 1 کا گتانک مثبت تعاون کی نشاندہی کرتا ہے۔ پہلے سے مستحکم حالت کی حرکیات سبسٹریٹ کے ساتھ ایک انزائم کے ملنے کے بعد پہلے لمحے میں، کوئی پروڈکٹ نہیں بنا ہے اور نہ ہی کوئی انٹرمیڈیٹس موجود ہیں۔ رد عمل کے اگلے چند ملی سیکنڈ کے مطالعے کو پری اسٹیڈی اسٹیٹ کینیٹکس کہا جاتا ہے۔ اس لیے پہلے سے مستحکم حالت کی حرکیات کا تعلق انزائم-سبسٹریٹ انٹرمیڈیٹس (جیسے ES یا E *) کی تشکیل اور کھپت سے ہے جب تک کہ ان کی مستحکم حالت کی حراستی تک نہ پہنچ جائے۔ یہ نقطہ نظر سب سے پہلے کیموٹریپسن کے ذریعہ اتپریرک ہونے والے ہائیڈرولائسیس رد عمل پر لاگو کیا گیا تھا۔ اکثر، انٹرمیڈیٹ کا پتہ لگانا اس بات کا ایک اہم ثبوت ہے کہ انزائم کس طریقہ کار کی پیروی کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، پنگ-پونگ میکانزم میں جو اوپر دکھائے گئے ہیں، تیز رفتار حرکی پیمائش پروڈکٹ P کی رہائی کی پیروی کر سکتی ہے اور ترمیم شدہ انزائم انٹرمیڈیٹ E * کی تشکیل کی پیمائش کر سکتی ہے۔ کیموٹریپسن کے معاملے میں، یہ انٹرمیڈیٹ فعال جگہ پر نیوکلیوفیلک سیرائن کے ذریعہ سبسٹریٹ پر حملے اور ایسائل انزیم انٹرمیڈیٹ کی تشکیل سے تشکیل پاتا ہے۔ دائیں طرف کی شکل میں، انزائم رد عمل کے پہلے چند سیکنڈ میں تیزی سے E * پیدا کرتا ہے۔ اس کے بعد شرح سست ہو جاتی ہے جیسے جیسے مستحکم حالت تک پہنچ جاتی ہے۔ رد عمل کا یہ تیز پھٹنے والا مرحلہ انزائم کے واحد کاروبار کی پیمائش کرتا ہے۔ نتیجتا، اس پھٹنے میں خارج ہونے والے پروڈکٹ کی مقدار، جسے گراف کے y-محور پر انٹرسیپٹ کے طور پر دکھایا گیا ہے، اس میں فنکشنل انزائم کی مقدار بھی ملتی ہے جو جانچ میں موجود ہے۔ کیمیائی میکانزم انزائم کی حرکیات کی پیمائش کا ایک اہم مقصد انزائم کے رد عمل کے کیمیائی میکانزم کا تعین کرنا ہے، یعنی کیمیائی مراحل کی ترتیب جو سبسٹریٹ کو پروڈکٹ میں تبدیل کرتی ہے۔ اوپر زیر بحث حرکی نقطہ نظر سے پتہ چلے گا کہ انٹرمیڈیٹس کس شرح پر تشکیل پاتے ہیں اور آپس میں تبدیل ہوتے ہیں، لیکن وہ اس بات کی نشاندہی نہیں کر سکتے کہ یہ انٹرمیڈیٹس کیا ہیں۔ مختلف محلول کے حالات میں یا قدرے تبدیل شدہ انزائموں یا سبسٹریٹس پر کی جانے والی حرکی پیمائش اکثر اس کیمیائی طریقہ کار پر روشنی ڈالتی ہے، کیونکہ وہ رد عمل میں شرح کا تعین کرنے والے مرحلے یا انٹرمیڈیٹس کو ظاہر کرتی ہیں۔ مثال کے طور پر، ہائیڈروجن ایٹم کے ساتھ کوولینٹ بانڈ کا ٹوٹنا ایک عام شرح کا تعین کرنے والا مرحلہ ہے۔ ہر ہائیڈروجن کو اس کے مستحکم آاسوٹوپ ڈیوٹیریم کے ذریعہ تبدیل کرنے کے حرکی اثرات کی پیمائش کرکے دکھایا جا سکتا ہے کہ ہائیڈروجن کی ممکنہ منتقلی میں سے کون سی شرح کا تعین کرتی ہے۔ جب بنیادی حرکی آاسوٹوپ اثر کی وجہ سے اہم ہائیڈروجن کو تبدیل کیا جاتا ہے تو شرح بدل جائے گی، جو اس وجہ سے ہوتا ہے کہ ڈیوٹیریم سے بندھن کو ہائیڈروجن سے بندھن کے مقابلے میں توڑنا مشکل ہوتا ہے۔ دیگر آاسوٹوپ متبادل، جیسے 13C/12C اور 18O/16O کے ساتھ اسی طرح کے اثرات کی پیمائش کرنا بھی ممکن ہے، لیکن یہ اثرات زیادہ لطیف ہیں۔ آئسوٹوپس کو حتمی مصنوعات میں سبسٹریٹ مالیکیولز کے مختلف حصوں کی قسمت ظاہر کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، بعض اوقات حتمی پروڈکٹ میں آکسیجن ایٹم کی اصل کا پتہ لگانا مشکل ہوتا ہے ؛ کیونکہ یہ پانی سے یا سبسٹریٹ کے کسی حصے سے آیا ہو سکتا ہے۔ اس کا تعین آکسیجن کے مستحکم آاسوٹوپ 18O کو مختلف مالیکیولز میں منظم طریقے سے تبدیل کرکے کیا جا سکتا ہے جو رد عمل میں حصہ لیتے ہیں اور پروڈکٹ میں آاسوٹوپ کی جانچ کرتے ہیں۔ کیمیائی طریقہ کار کو مختلف پی ایچ حالات کے تحت حرکیات اور آاسوٹوپ کے اثرات کی جانچ کر کے، دھاتی آئنوں یا دیگر پابند کوفیکٹرز کو تبدیل کر کے، محفوظ امینو ایسڈ کے باقیات کی سائٹ سے چلنے والی میوٹیجینیسیس کے ذریعے، یا انزائم کے رویے کا مطالعہ کر کے بھی واضح کیا جا سکتا ہے۔ انزائم کی روک تھام اور ایکٹیویشن انزائم انفیکٹر وہ مالیکیول ہوتے ہیں جو انزائم کی سرگرمی کو کم یا ختم کرتے ہیں، جبکہ انزائم ایکٹیویٹر وہ مالیکیول ہوتے ہیں جو انزائم کی اتپریرک شرح میں اضافہ کرتے ہیں۔ یہ تعاملات یا تو ریورسیبل ہو سکتے ہیں (یعنی، انفیکٹر کو ہٹانا انزائم کی سرگرمی کو بحال کرتا ہے) یا ناقابل واپسی (یعنی انفیکٹر مستقل طور پر انزائم کو غیر فعال کر دیتا ہے)۔ ریورسیبل انفیکٹرز روایتی طور پر ریورسیبل انزائم انفیکٹرز کو KM اور Vmax پر ان کے اثرات کے مطابق مسابقتی، غیر مسابقتی، یا غیر مسابقتی کے طور پر درجہ بندی کیا گیا ہے۔ یہ مختلف اثرات انزائم ای، انزائم سبسٹریٹ کمپلیکس ای ایس، یا بالترتیب دونوں کے پابند ہونے والے انفیکٹر کے نتیجے میں ہوتے ہیں۔ ان کلاسوں کی تقسیم ان کے مشتق میں ایک مسئلے سے پیدا ہوتی ہے اور اس کے نتیجے میں ایک بائنڈنگ ایونٹ کے لیے دو مختلف بائنڈنگ مستقل استعمال کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک انفیکٹر کا بائنڈنگ اور انزیمیٹک سرگرمی پر اس کا اثر دو واضح طور پر مختلف چیزیں ہیں، ایک اور مسئلہ جسے روایتی مساوات تسلیم کرنے میں ناکام ہیں۔ غیر مسابقتی روک تھام میں روک تھام کے پابند ہونے کے نتیجے میں صرف 100% انزائم کی روک تھام ہوتی ہے، اور درمیان میں کسی چیز کے امکان پر غور کرنے میں ناکام رہتا ہے۔ غیر مسابقتی روک تھام میں، انفیکٹر اپنے ایلوسٹرک سائٹ پر ایک انزائم سے جڑا رہے گا ؛ لہذا، انزائم کے ساتھ سبسٹریٹ کا بائنڈنگ تعلق، یا KM کا الٹا، وہی رہے گا۔ دوسری طرف، وی میکس ایک غیر منضبط انزائم کے مقابلے میں کم ہو جائے گا۔ لائن ویور-برک پلاٹ پر، غیر مسابقتی انفیکٹر کی موجودگی کو Y-انٹرسیپٹ میں تبدیلی سے واضح کیا جاتا ہے، جس کی تعریف 1/Vmax کے طور پر کی گئی ہے۔ ایکس-انٹرسیپٹ، جس کی تعریف −1/KM کے طور پر کی گئی ہے، وہی رہے گی۔ مسابقتی روک تھام میں، انفیکٹر فعال جگہ پر ایک انزائم سے جڑا رہے گا، جو سبسٹریٹ کے ساتھ مقابلہ کرے گا۔ نتیجے کے طور پر، کے ایم میں اضافہ ہوگا اور وی میکس وہی رہے گا۔ روک تھام کی اصطلاح کی عام شکل انزائم کے پابند ہونے والے روک تھام کے درمیان تعلقات اور کسی بھی دوسری پابند اصطلاح سے اس کے تعلقات کو بھی غیر واضح کرتی ہے چاہے وہ مائیکلس-مینٹن مساوات ہو یا لگینڈ رسیپٹر کے پابند ہونے سے وابستہ خوراک کے ردعمل کا وکر ہو۔ تعلقات کو ظاہر کرنے کے لیے درج ذیل دوبارہ ترتیب دی جا سکتی ہے: نچلے حصے میں صفر کا اضافہ ([I]-[I]) کو [I] + کی سے تقسیم کرنا یہ اشارہ ظاہر کرتا ہے کہ مائیکلس-مینٹن مساوات کی طرح، جہاں رد عمل کی شرح انزائم کی آبادی کے فیصد پر منحصر ہوتی ہے جو سبسٹریٹ کے ساتھ تعامل کرتی ہے، انابائٹر کا اثر انزائم کی آبادی کے فیصد کا نتیجہ ہے جو انفیکٹر کے ساتھ تعامل کرتی ہے۔ اس مساوات کے ساتھ اس کی موجودہ شکل میں واحد مسئلہ یہ ہے کہ یہ انفیکٹر بائنڈنگ کے ساتھ انزائم کی مطلق روک تھام کا فرض کرتا ہے، جب حقیقت میں 100% سبسٹریٹ کے موڑ کی روک تھام سے لے کر صرف> 0 ٪ تک کہیں بھی اثرات کی ایک وسیع رینج ہو سکتی ہے۔ اس کے لیے ڈیلٹا Vmax اصطلاح کو شامل کرکے مختلف ڈگریوں کی روک تھام کی اجازت دینے کے لیے مساوات میں آسانی سے ترمیم کی جا سکتی ہے۔ یا یہ اصطلاح پھر بقیہ انزیمیٹک سرگرمی کی وضاحت کر سکتی ہے جب انفیکٹر آبادی میں انفرادی انزائموں کے ساتھ تعامل کر رہا ہوتا ہے۔ تاہم اس اصطلاح کی شمولیت میں فعال ہونے کے امکان کی اجازت دینے کی اضافی قیمت ہے اگر ثانوی Vmax اصطلاح ابتدائی اصطلاح سے زیادہ ثابت ہوتی ہے۔ ممکنہ طور پر ایکٹیویشن کے ساتھ ساتھ اشارے کو دوبارہ لکھا جا سکتا ہے، پھر انفیکٹر "I" کی جگہ ایک ترمیم شدہ اصطلاح کے ساتھ جسے یہاں "X" کے طور پر ظاہر کیا گیا ہے۔ اگرچہ اس اصطلاح کے نتیجے میں مائیکلس-مینٹن مساوات کی زیادہ سے زیادہ رفتار سے متعلق حرکی اثرات سے نمٹنے کا ایک آسان طریقہ ہے، لیکن یہ KM سے متعلق اثرات کو بیان کرنے کے لیے استعمال ہونے والی اصطلاح کے ساتھ ممکنہ مسائل کو اجاگر کرتا ہے۔ سبسٹریٹ کے لیے انزائم کی وابستگی سے متعلق KM زیادہ تر معاملات میں انزائم کے بائنڈنگ سائٹ میں ممکنہ تبدیلیوں سے متعلق ہونا چاہیے جو براہ راست انزائم انفیکٹر تعاملات کا نتیجہ ہوگا۔ جیسا کہ Vmax کو ماڈیول کرنے کے لیے اوپر تجویز کردہ اصطلاح سے ملتی جلتی اصطلاح زیادہ تر حالات میں مناسب ہونی چاہیے: ناقابل واپسی انفیکٹرز انزائم انفیکٹرز بھی انزائمز کو ناقابل واپسی طور پر غیر فعال کر سکتے ہیں، عام طور پر فعال سائٹ کے باقیات کو باہمی طور پر تبدیل کر کے۔ یہ تعاملات، جنہیں خودکش سبسٹریٹ کہا جا سکتا ہے، ایکسپونینشل ڈیک افعال کی پیروی کرتے ہیں اور عام طور پر سنترپت ہوتے ہیں۔ سیچوریشن سے نیچے، وہ انفیکٹر کے حوالے سے فرسٹ آرڈر کینیٹکس کی پیروی کرتے ہیں۔ ناقابل واپسی روک تھام کو دو الگ الگ اقسام میں درجہ بند کیا جا سکتا ہے۔ افینیٹی لیبلنگ ایک قسم کی ناقابل واپسی روک تھام ہے جہاں ایک فعال گروپ جو انتہائی رد عمل کا مظاہرہ کرتا ہے وہ روک تھام لانے کے لیے دلچسپی کے پروٹین پر اتپریرک طور پر اہم باقیات میں ترمیم کرتا ہے۔ دوسری طرف میکانزم پر مبنی روک تھام میں انفیکٹر کا پابند ہونا شامل ہے جس کے بعد انزائم کی ثالثی میں تبدیلیاں ہوتی ہیں جو مؤخر الذکر کو ایک رد عمل والے گروپ میں تبدیل کرتی ہیں جو انزائم کو ناقابل واپسی طور پر تبدیل کرتی ہیں۔ روک تھام کی واپسی اور ناقابل واپسی پر فلسفیانہ گفتگو مذکورہ بالا دو عنوانات میں ناقابل واپسی روک تھام اور ناقابل واپسی روک تھام پر تبادلہ خیال کرنے کے بعد، اس بات کی نشاندہی کرنی ہوگی کہ واپسی (یا ناقابل واپسی) کا تصور ایک خالص نظریاتی تعمیر ہے جو خصوصی طور پر جانچ کے ٹائم فریم پر منحصر ہے، یعنی، ایک ناقابل واپسی جانچ جس میں منٹ ٹائم اسکیلز میں انفیکٹر مالیکیول کی ایسوسی ایشن اور علیحدگی شامل ہے اگر کوئی جانچ سیکنڈوں میں نتائج کا اندازہ کرتی ہے اور اس کے برعکس ناقابل واپسی معلوم ہوگی۔ کسی دیئے گئے غیر من مانی جانچ کے ٹائم فریم پر ریورسیبلٹی اور ناقابل واپسی پر محیط روک تھام کے طرز عمل کا تسلسل ہے۔ ایسے انفیکٹرز ہوتے ہیں جو آہستہ شروع ہونے والے رویے کو ظاہر کرتے ہیں اور ان میں سے زیادہ تر انفیکٹرز، ہمیشہ، دلچسپی کے پروٹین کے ہدف کے لیے سخت پابند بھی دکھاتے ہیں۔ اتپریرک کے طریقہ کار انزائم-سبسٹریٹ تعامل کے لیے پسندیدہ ماڈل انڈیوسڈ فٹ ماڈل ہے۔ یہ ماڈل تجویز کرتا ہے کہ انزائم اور سبسٹریٹ کے درمیان ابتدائی تعامل نسبتا کمزور ہے، لیکن یہ کہ یہ کمزور تعاملات تیزی سے انزائم میں تشکیلی تبدیلیوں کو جنم دیتے ہیں جو پابند کو مضبوط کرتے ہیں۔ یہ تشکیلی تبدیلیاں فعال جگہ میں اتپریرک باقیات کو سبسٹریٹ میں کیمیائی بندھن کے قریب بھی لاتی ہیں جو رد عمل میں تبدیل ہو جائیں گے۔ تشخیصی تبدیلیوں کو سرکلر ڈائکروزم یا ڈوئل پولرائزیشن انٹرفیرومیٹری کا استعمال کرتے ہوئے ماپا جا سکتا ہے۔ بائنڈنگ ہونے کے بعد، اتپریرک کے ایک یا زیادہ میکانزم رد عمل کے لیے ایک متبادل کیمیائی راستہ فراہم کر کے رد عمل کی منتقلی کی حالت کی توانائی کو کم کرتے ہیں۔ اتپریرک کے طریقہ کار میں بانڈ تناؤ کے ذریعے اتپریرک ؛ قربت اور واقفیت کے ذریعے ؛ فعال سائٹ پروٹون ڈونرز یا قبولیت کاروں کے ذریعے ؛ کوولینٹ اتپریرک اور کوانٹم ٹنلنگ شامل ہیں۔ انزائم کیینیٹکس یہ ثابت نہیں کر سکتا کہ انزائم کے ذریعے اتپریرک کے کون سے طریقے استعمال کیے جاتے ہیں۔ تاہم، کچھ حرکی اعداد و شمار دیگر تکنیکوں کے ذریعے جانچ پڑتال کے امکانات کا مشورہ دے سکتے ہیں۔ مثال کے طور پر، برسٹ فیز پری اسٹیڈی اسٹیٹ کینیٹکس کے ساتھ ایک پنگ پونگ میکانزم تجویز کرے گا کہ اس انزائم کے میکانزم میں کوولینٹ کیٹالیسس اہم ہو سکتا ہے۔ متبادل طور پر، وی میکس پر مضبوط پی ایچ اثر کا مشاہدہ لیکن کے ایم پر نہیں، اس بات کی نشاندہی کر سکتا ہے کہ فعال جگہ میں کسی باقیات کو اتپریرک ہونے کے لیے کسی خاص آئنائزیشن حالت میں ہونا ضروری ہے۔ 1902 میں وکٹر ہنری نے انزائم کنیٹکس کا ایک مقداری نظریہ پیش کیا، لیکن اس وقت ہائیڈروجن آئن کے ارتکاز کی تجرباتی اہمیت کو ابھی تک تسلیم نہیں کیا گیا تھا۔ پیٹر لوریٹز سورینسن نے لوگرتھمک پی ایچ پیمانے کی وضاحت کرنے اور 1909 میں بفرنگ کا تصور متعارف کرانے کے بعد جرمن کیمسٹ لیونور مائیکلس اور ڈاکٹر موڈ لیونورا مینٹن (اس وقت مائیکلس کی لیب میں ایک پوسٹ ڈاکٹریٹ محقق) نے ہنری کے تجربات کو دہرایا اور اس کی مساوات کی تصدیق کی، جسے اب عام طور پر مائیکلس-مینٹن حرکیات (بعض اوقات ہنری-مائیکلس-مینٹن حرکیات بھی کہا جاتا ہے) کہا جاتا ہے۔ ان کے کام کو مزید G. E. بریگز اور J. نے تیار کیا۔ بی ایس ہالڈین، جنہوں نے حرکی مساوات اخذ کیں جنہیں آج بھی وسیع پیمانے پر انزیمیٹک سرگرمی کے ماڈلنگ کا ایک نقطہ آغاز سمجھا جاتا ہے۔ ہنری مائیکلس مینٹن کے نقطہ نظر کا بڑا حصہ دو مراحل میں انزائم کے رد عمل کے بارے میں سوچنا تھا۔ پہلے میں، سبسٹریٹ الٹا انزائم سے جڑا رہتا ہے، جس سے انزائم-سبسٹریٹ کمپلیکس بنتا ہے۔ اسے بعض اوقات مائیکلس کمپلیکس کہا جاتا ہے۔ اس کے بعد انزائم رد عمل میں کیمیائی مرحلے کو متحرک کرتا ہے اور مصنوعات کو جاری کرتا ہے۔ بہت سے انزائموں کی حرکیات کو سادہ مائیکلس-مینٹن ماڈل کے ذریعہ مناسب طریقے سے بیان کیا گیا ہے، لیکن تمام انزائموں میں اندرونی حرکتیں ہوتی ہیں جن کا ماڈل میں حساب نہیں ہوتا ہے اور مجموعی رد عمل کی حرکیات میں اہم کردار ادا کر سکتے ہیں۔ اسے کئی مائیکلس-مینٹن راستوں کو متعارف کروا کر ماڈل بنایا جا سکتا ہے جو اتار چڑھاؤ کی شرحوں سے جڑے ہوئے ہیں، جو کہ بنیادی مائیکلس مینٹن میکانزم کی ریاضیاتی توسیع ہے۔ سافٹ ویئر ENZO (اینزیم کینیٹکس) انزائم اتپریرک رد عمل کے حرکی ماڈل بنانے کے لیے ایک گرافیکل انٹرفیس ٹول ہے۔ ENZO خود بخود ایک مقررہ انزائم ری ایکشن اسکیم سے متعلقہ تفریقی مساوات پیدا کرتا ہے۔ ان تفریقی مساوات پر ایک عددی حل کنندہ اور ایک رجعت الگورتھم کے ذریعے کارروائی کی جاتی ہے جو تفریقی مساوات کے گتانک کو تجرباتی طور پر مشاہدہ شدہ ٹائم کورس منحنی خطوط پر فٹ بیٹھتا ہے۔ ENZO حریف رد عمل کی اسکیموں کی تیزی سے تشخیص کی اجازت دیتا ہے اور انزائم کنیٹکس میں معمول کی جانچ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ پروٹین ڈائنامکس ڈفیوژن لمیٹڈ انزائم لینگموائر ایڈسورپشن ماڈل فوٹنوٹس α بھی دیکھیں۔ لنک: انٹرایکٹو مائیکلس-مینٹن کینیٹکس ٹیوٹوریل (جاوا درکار) β۔ لنک: ڈائی ہائیڈروفولیٹ ریڈکٹیس میکانزم (جی آئی ایف) γ۔ لنک: ڈی این اے پولیمریز میکانزم (جی آئی ایف) δ۔ لنک: کیموٹریپسن میکانزم (فلیش درکار) حوالہ جات مزید پڑھنا تعارفی اعلی درجے کے بیرونی لنکس ایک انزائم جانچ کی حرکت پذیری-جانچ کے حالات میں ہیرا پھیری کے اثرات دکھاتا ہے MACiE-انزائم ری ایکشن میکانزم کا ایک ڈیٹا بیس ENZYME-ایکسپاسی انزائم نامیات ڈیٹا بیس ENZO-انزائم اتپریرک رد عمل کے حرکی ماڈلز کی آسان تعمیر اور فوری جانچ کے لیے ویب ایپلی کیشن۔ ExCatDB-انزائم اتپریرک میکانزم کا ایک ڈیٹا بیس BRENDA-جامع انزائم ڈیٹا بیس، سبسٹریٹس، انفیکٹرز اور رد عمل کے خاکے فراہم کرتا ہے SABIO-RK-رد عمل حرکیات کا ایک ڈیٹا بیس جوزف کراؤٹ کا ریسرچ گروپ، یونیورسٹی آف کیلیفورنیا سان ڈیاگو-کئی انزائم رد عمل کے میکانزم کی حرکت پذیری انزائم حرکیات میں علامت اور اصطلاحات-انزائم حرکیات میں تصورات اور اصطلاحات کی ایک جامع وضاحت انزائم حرکیات کا تعارف-انزائم حرکیات پر آن لائن ٹیوٹوریلز کا ایک قابل رسائی مجموعہ متحرک ٹیوٹوریل-آڈیو اتپریرک کے ساتھ ایک متحرک ٹیوٹوریل