প্রতিযোগিতামূলক বাধা: সংজ্ঞা, বৈশিষ্ট্য এবং উদাহরণ

2024 লেখক: Angel Austin | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-02 17:42

শরীরে ঘটতে থাকা সমস্ত জৈব রাসায়নিক বিক্রিয়া নির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণের সাপেক্ষে, যা নিয়ন্ত্রক এনজাইমগুলির উপর একটি সক্রিয় বা প্রতিরোধমূলক প্রভাবের মাধ্যমে সঞ্চালিত হয়। পরবর্তীগুলি সাধারণত বিপাকীয় রূপান্তরের চেইনগুলির শুরুতে অবস্থিত এবং হয় একটি বহু-পর্যায়ের প্রক্রিয়া শুরু করে বা এটিকে ধীর করে দেয়। কিছু একক প্রতিক্রিয়াও নিয়ন্ত্রণ সাপেক্ষে। এনজাইমের অনুঘটক ক্রিয়াকলাপ নিয়ন্ত্রণের জন্য প্রতিযোগীতামূলক বাধা অন্যতম প্রধান প্রক্রিয়া।

নিষেধ কি?

এনজাইম্যাটিক ক্যাটালাইসিসের প্রক্রিয়াটি এনজাইমের সক্রিয় সাইটের সাবস্ট্রেট অণু (ES কমপ্লেক্স) এর সাথে বাঁধার উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়, যার ফলে পণ্যের গঠন এবং প্রকাশের সাথে রাসায়নিক বিক্রিয়া হয় (E+S=ES=EP=E+P)।

একটি এনজাইমের বাধা হল হার হ্রাস বা অনুঘটক প্রক্রিয়ার সম্পূর্ণ বন্ধ। একটি সংকীর্ণ মধ্যেঅর্থে, এই শব্দটির অর্থ হল সাবস্ট্রেটের জন্য সক্রিয় কেন্দ্রের সখ্যতা হ্রাস, যা এনজাইম অণুগুলিকে ইনহিবিটর পদার্থের সাথে আবদ্ধ করার মাধ্যমে অর্জন করা হয়। পরেরটি বিভিন্ন উপায়ে কাজ করতে পারে, যার ভিত্তিতে তাদের বিভিন্ন প্রকারে বিভক্ত করা হয়, যা একই নামের বাধা প্রক্রিয়ার সাথে মিলে যায়।

প্রধান ধরনের বাধা

প্রক্রিয়ার প্রকৃতি অনুসারে, বাধা দুই ধরনের হতে পারে:

• অপরিবর্তনীয় - এনজাইম অণুতে ক্রমাগত পরিবর্তন ঘটায়, এটি কার্যকরী কার্যকলাপ থেকে বঞ্চিত হয় (পরবর্তীটি পুনরুদ্ধার করা যায় না)। এটি নির্দিষ্ট বা অ-নির্দিষ্ট হতে পারে। ইনহিবিটার সমযোজী মিথস্ক্রিয়া দ্বারা এনজাইমের সাথে দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ হয়।
• প্রত্যাবর্তনযোগ্য - এনজাইমের নেতিবাচক নিয়ন্ত্রণের প্রধান প্রকার। মাইকেলিস-মেন্টেন সমীকরণ (অ্যালোস্টেরিক রেগুলেশন ব্যতীত) অনুযায়ী গতিগত বর্ণনার জন্য উপযুক্ত দুর্বল নন-কোভ্যালেন্ট বন্ড দ্বারা এনজাইম প্রোটিনের সাথে ইনহিবিটারের বিপরীতমুখী নির্দিষ্ট সংযুক্তির কারণে এটি পরিচালিত হয়।

দুটি প্রধান ধরনের বিপরীতমুখী এনজাইম নিষেধাজ্ঞা রয়েছে: প্রতিযোগিতামূলক (সাবস্ট্রেট ঘনত্ব বৃদ্ধির মাধ্যমে হ্রাস করা যেতে পারে) এবং অ-প্রতিযোগিতামূলক। পরবর্তী ক্ষেত্রে, ক্যাটালাইসিসের সর্বোচ্চ সম্ভাব্য হার কমে যায়।

প্রতিযোগিতামূলক এবং অ-প্রতিযোগিতামূলক বাধার মধ্যে প্রধান পার্থক্য হল এনজাইমের সাথে নিয়ন্ত্রক পদার্থের সংযুক্তির জায়গায়। প্রথম ক্ষেত্রে, ইনহিবিটর সরাসরি সক্রিয় সাইটে এবং দ্বিতীয় ক্ষেত্রে, এনজাইমের অন্য সাইট বা এনজাইম-সাবস্ট্রেট কমপ্লেক্সের সাথে আবদ্ধ হয়।

এছাড়াও একটি মিশ্র ধরণের বাধা রয়েছে, যেখানে একটি ইনহিবিটরের সাথে আবদ্ধ হওয়া ES গঠনে বাধা দেয় না, তবে ক্যাটালাইসিসকে ধীর করে দেয়। এই ক্ষেত্রে, নিয়ন্ত্রক পদার্থটি ডাবল বা ট্রিপল কমপ্লেক্সের (EI এবং EIS) সংমিশ্রণে রয়েছে। অপ্রতিদ্বন্দ্বী প্রকারে, এনজাইম শুধুমাত্র ES এর সাথে আবদ্ধ হয়।

এনজাইমের বিপরীতমুখী প্রতিযোগিতামূলক বাধার বৈশিষ্ট্য

নিরোধের প্রতিযোগিতামূলক প্রক্রিয়াটি সাবস্ট্রেটের সাথে নিয়ন্ত্রক পদার্থের কাঠামোগত মিলের উপর ভিত্তি করে। ফলস্বরূপ, ইনহিবিটর সহ সক্রিয় কেন্দ্রের একটি কমপ্লেক্স গঠিত হয়, যা প্রচলিতভাবে EI হিসাবে মনোনীত হয়।

প্রত্যাবর্তনযোগ্য প্রতিযোগিতামূলক বাধার নিম্নলিখিত বৈশিষ্ট্য রয়েছে:

• ইনহিবিটরের সাথে আবদ্ধ হওয়া সক্রিয় সাইটে ঘটে;
• এনজাইম অণুর নিষ্ক্রিয়তা বিপরীত হয়;
• সাবস্ট্রেটের ঘনত্ব বাড়িয়ে নিরোধক প্রভাব হ্রাস করা যেতে পারে;
• ইনহিবিটার এনজাইমেটিক ক্যাটালাইসিসের সর্বোচ্চ হারকে প্রভাবিত করে না;
• EI কমপ্লেক্স পচে যেতে পারে, যা সংশ্লিষ্ট বিচ্ছিন্নতা ধ্রুবক দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

এই ধরণের নিয়ন্ত্রণের সাথে, ইনহিবিটার এবং সাবস্ট্রেট সক্রিয় কেন্দ্রে একটি স্থানের জন্য একে অপরের সাথে প্রতিদ্বন্দ্বিতা (প্রতিদ্বন্দ্বিতা) করে বলে মনে হয়, তাই প্রক্রিয়াটির নাম।

ফলস্বরূপ, ইনহিবিটর পদার্থের জন্য সক্রিয় সাইটের নির্দিষ্ট সখ্যতার উপর ভিত্তি করে, প্রতিযোগিতামূলক বাধাকে এনজাইমেটিক ক্যাটালাইসিস প্রতিরোধের একটি বিপরীত প্রক্রিয়া হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে।

কর্মের প্রক্রিয়া

টিথারিংএকটি সক্রিয় সাইট সহ একটি ইনহিবিটর অনুঘটকের জন্য প্রয়োজনীয় একটি এনজাইম-সাবস্ট্রেট কমপ্লেক্স গঠনে বাধা দেয়। ফলস্বরূপ, এনজাইম অণু নিষ্ক্রিয় হয়ে যায়। তবুও, অনুঘটক কেন্দ্রটি কেবল বাধাকে নয়, সাবস্ট্রেটের সাথেও আবদ্ধ করতে পারে। এক বা অন্য জটিল গঠনের সম্ভাবনা ঘনত্বের অনুপাতের উপর নির্ভর করে। যদি উল্লেখযোগ্যভাবে আরও বেশি সাবস্ট্রেট অণু থাকে, তাহলে এনজাইম ইনহিবিটারের চেয়ে বেশি ঘন ঘন তাদের সাথে প্রতিক্রিয়া দেখাবে।

রাসায়নিক বিক্রিয়ার হারের উপর প্রভাব

প্রতিযোগিতামূলক নিষেধাজ্ঞার সময় ক্যাটালাইসিস প্রতিরোধের মাত্রা নির্ধারণ করা হয় কতটা এনজাইম ইআই-কমপ্লেক্স গঠন করবে তার দ্বারা। এই ক্ষেত্রে, সাবস্ট্রেটের ঘনত্ব এমন পরিমাণে বাড়ানো সম্ভব যে ইনহিবিটারের ভূমিকা প্রতিস্থাপিত হবে এবং ক্যাটালাইসিস রেট V_{max মানের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ সর্বাধিক সম্ভাব্য মান পর্যন্ত পৌঁছাবে। মাইকেলিস-মেন্টেন সমীকরণ অনুসারে ।}

এই ঘটনাটি ইনহিবিটারের শক্তিশালী তরলীকরণের কারণে। ফলস্বরূপ, এনজাইম অণুগুলির আবদ্ধ হওয়ার সম্ভাবনা শূন্যে হ্রাস পায় এবং সক্রিয় কেন্দ্রগুলি কেবলমাত্র সাবস্ট্রেটের সাথে প্রতিক্রিয়া দেখায়।

একটি এনজাইমেটিক প্রতিক্রিয়ার গতিগত নির্ভরতা যার মধ্যে একটি প্রতিযোগিতামূলক বাধা রয়েছে

প্রতিযোগিতামূলক বাধা মাইকেলিস ধ্রুবক (K_{m) বৃদ্ধি করে, যা প্রতিক্রিয়ার শুরুতে অনুঘটকের সর্বোচ্চ হার ½ অর্জনের জন্য প্রয়োজনীয় সাবস্ট্রেট ঘনত্বের সমান। অনুমানিকভাবে সাবস্ট্রেটের সাথে আবদ্ধ হতে সক্ষম এনজাইমের পরিমাণ স্থির থাকে, যখন ES-এর সংখ্যাকমপ্লেক্সগুলি শুধুমাত্র পরবর্তীগুলির ঘনত্বের উপর নির্ভর করে (EI কমপ্লেক্সগুলি ধ্রুবক নয় এবং সাবস্ট্রেট দ্বারা স্থানচ্যুত হতে পারে)।}

সাবস্ট্রেটের বিভিন্ন ঘনত্বের জন্য নির্মিত গতি নির্ভরতার গ্রাফ থেকে এনজাইমের প্রতিযোগিতামূলক বাধা নির্ণয় করা সহজ। এই ক্ষেত্রে, K_m এর মান পরিবর্তন হবে, যখন V_{max স্থির থাকবে।}

অ-প্রতিযোগিতামূলক বাধার সাথে, বিপরীতটি সত্য: ইনহিবিটর সক্রিয় কেন্দ্রের বাইরে আবদ্ধ হয় এবং সাবস্ট্রেটের উপস্থিতি এটিকে কোনওভাবেই প্রভাবিত করতে পারে না। ফলস্বরূপ, কিছু এনজাইম অণু অনুঘটক থেকে "বন্ধ" হয় এবং সর্বাধিক সম্ভাব্য হার হ্রাস পায়। তা সত্ত্বেও, সক্রিয় এনজাইম অণুগুলি পরবর্তীটির কম এবং উচ্চ ঘনত্বে উভয় স্তরের সাথে সহজেই আবদ্ধ হতে পারে। অতএব, মাইকেলিস ধ্রুবক ধ্রুবক থাকে।

দ্বৈত বিপরীত স্থানাঙ্কের সিস্টেমে প্রতিযোগিতামূলক বাধার গ্রাফগুলি 1/V_{সর্বোচ্চ বিন্দুতে y-অক্ষকে ছেদ করে এমন কয়েকটি সরল রেখা। প্রতিটি সরলরেখা সাবস্ট্রেটের একটি নির্দিষ্ট ঘনত্বের সাথে মিলে যায়। অ্যাবসিসা অক্ষ (1/[এস]) এর সাথে ছেদ করার বিভিন্ন বিন্দু মাইকেলিস ধ্রুবকের পরিবর্তন নির্দেশ করে।}

ম্যালোনেটের উদাহরণে একটি প্রতিযোগিতামূলক প্রতিরোধকের ক্রিয়া

প্রতিযোগিতামূলক বাধার একটি সাধারণ উদাহরণ হল সাকসিনেট ডিহাইড্রোজেনেসের কার্যকলাপ হ্রাস করার প্রক্রিয়া, একটি এনজাইম যা ফিউমারিক অ্যাসিড থেকে সুকসিনিক অ্যাসিড (সুক্সিনেট) এর অক্সিডেশনকে অনুঘটক করে। এখানে একটি বাধা হিসাবেম্যালোনেট ক্রিয়াকলাপ, সুক্সিনেটের সাথে কাঠামোগত মিল রয়েছে।

মাধ্যমে একটি ইনহিবিটর যোগ করলে সাক্সিনেট ডিহাইড্রোজেনেসের সাথে ম্যালোনেটের কমপ্লেক্স তৈরি হয়। এই ধরনের বন্ধন সক্রিয় সাইটের ক্ষতি করে না, তবে সাকসিনিক অ্যাসিডের অ্যাক্সেসযোগ্যতাকে ব্লক করে। Succinate এর ঘনত্ব বৃদ্ধি প্রতিরোধকারী প্রভাব হ্রাস করে।

চিকিৎসা ব্যবহার

অনেক ওষুধের ক্রিয়া, যা কিছু বিপাকীয় পথের সাবস্ট্রেটের কাঠামোগত অ্যানালগ, যার বাধা রোগের চিকিত্সার একটি প্রয়োজনীয় অংশ, প্রতিযোগিতামূলক বাধার প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে।

উদাহরণস্বরূপ, পেশীবহুল ডিস্ট্রোফিতে স্নায়ু আবেগের সঞ্চালন উন্নত করতে, এসিটাইলকোলিনের মাত্রা বাড়াতে হবে। এটি এর হাইড্রোলাইজিং এসিটাইলকোলিনস্টেরেজের কার্যকলাপকে বাধা দিয়ে অর্জন করা হয়। ইনহিবিটারগুলি হল কোয়াটারনারি অ্যামোনিয়াম বেস যা ওষুধের অংশ (প্রোরেসিন, এন্ড্রোফোনিয়াম ইত্যাদি)।

অ্যান্টিমেটাবোলাইটগুলিকে একটি বিশেষ গোষ্ঠীতে আলাদা করা হয়, যা প্রতিরোধক প্রভাব ছাড়াও, একটি সিউডোসাবস্ট্রেটের বৈশিষ্ট্যগুলি প্রদর্শন করে। এই ক্ষেত্রে, EI কমপ্লেক্স গঠন একটি জৈবিকভাবে নিষ্ক্রিয় অস্বাভাবিক পণ্য গঠনের দিকে পরিচালিত করে। অ্যান্টিমেটাবোলাইটের মধ্যে রয়েছে সালফোনামাইড (ব্যাকটেরিয়া সংক্রমণের চিকিৎসায় ব্যবহৃত), নিউক্লিওটাইড অ্যানালগ (ক্যান্সারজনিত টিউমারের কোষের বৃদ্ধি বন্ধ করতে ব্যবহৃত) ইত্যাদি।