ప్రశ్న‌లు - జ‌వాబులు

అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

1. ప్రోస్థెటిక్ సముదాయాలు సహకారకాలతో ఏ విధంగా తేడాలను చూపుతాయి?

జ:

 
 

2. ఫీడ్‌బ్యాక్ నిరోధకత అంటే ఏమిటి?

జ: వరుసగా జరిగే అనేక చర్యల (Chain of several reactions) ఫలితంగా జీవక్రియలు పూర్తవుతాయి. ఒక్కోచర్యలో ఒక ఎంజైమ్ పాల్గొంటుంది. అంత్య ఉత్పన్నం వినియోగం చెందకపోతే అది మొదటి చర్యలో పాల్గొనే ఎంజైమ్ చర్యను నిరోధిస్తుంది. దీన్నే ఫీడ్‌బ్యాక్ నిరోధకత అంటారు.

 

 A = అథస్థ పదార్థం             F = అంత్య ఉత్పన్నం

M - Q = ఎంజైమ్‌లు

F వినియోగం చెందనప్పుడు అది M చర్యను నిరోధిస్తుంది.
 

3. 'ఆక్సిడో రిడక్టేజ్‌'లకు ఆ పేరు ఎందుకు పెట్టారు?

జ: రెండు అథస్థ పదార్థాలు చర్యలో పాల్గొన్నప్పుడు అందులో ఒకటి ఆక్సీకరణ, మరొకటి క్షయకరణ చెందడానికి కొన్ని ఎంజైమ్‌లు తోడ్పడతాయి. వీటినే 'ఆక్సిడో రిడక్టేజ్' ఎంజైమ్‌లు అని పిలుస్తారు.

 

ఈ చర్యలో మాలేట్ ఆక్సీకరణం చెంది ఆగ్జాలో ఎసిటికామ్లం; NAD క్షయకరణం చెంది NADH₂ ఏర్పడతాయి.

4. అపో ఎంజైమ్, సహకారకం మధ్య తేడాలను తెలపండి. 

జ:

 

5. పోటీపడే ఎంజైమ్ నిరోధకాలు అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ ఇవ్వండి.

జ: నిరోధకం అథస్థ పదార్థం నిర్మాణాన్ని పోలి ఉండి, ఎంజైమ్ అథస్థ పదార్థ బంధిత స్థానాల కోసం పోటీపడుతుంది. ఈ పరిస్థితుల్లో ఎంజైమ్ బంధిత స్థానాల్లో కొన్నింటిని నిరోధకం ఆక్రమించడం వల్ల ఎంజైమ్ చర్య తగ్గిపోతుంది. 

ఉదా: క్రెబ్స్ వలయంలో సక్సినిక్ డీ హైడ్రోజినేజ్ చర్యను మెలోనేట్ అనే నిరోధకం, సక్సినేట్ అనే అథస్థ పదార్థాన్ని పోలి ఉండటం వల్ల నిరోధిస్తుంది.

6. పోటీపడని ఎంజైమ్ నిరోధకాలు అంటే ఏమిటి? ఒక ఉదాహరణ తెలపండి.

జ: ఎంజైమ్‌లు సాధారణంగా గోళాభ నిర్మాణాన్ని చూపుతాయి. నిరోధకం అథస్థ పదార్థాన్ని పోలి ఉండనప్పుడు, ఎంజైమ్‌లో సాధారణ క్రియాశీల స్థానం దగ్గర కాకుండా మరోచోట బంధితమై ఎంజైమ్ నిర్మాణంలో మార్పు తీసుకు వస్తుంది. దాంతో అథస్థ పదార్థం ఎంజైమ్‌తో బంధితం కాదు. ఎంజైమ్ చర్య నిరోధించబడుతుంది. 

ఉదా: కాపర్, మెర్క్యూరీ, సయనైడ్

7. ఎంజైమ్ సంకేతంలోని 4 అంకెలు వేటిని సూచిస్థాయి?

జ: ఎంజైమ్‌లను గుర్తించడానికి వాటి సంకేతంలో 4 అంకెల సంఖ్యను ఉపయోగిస్తారు.

ఉదా: 2. 7. 1. 2.

మొదటి సంఖ్య = విభాగం

2      =   ట్రాన్స్‌ఫరేజ్

రెండో సంఖ్య      =   ఉప విభాగం

మూడో సంఖ్య   =    ఉప - ఉపవిభాగం

నాలుగో సంఖ్య  =  వరుస సంఖ్య

8. 'తాళం కప్ప, తాళం చెవి' పరికల్పనను, 'ఇండ్యూస్డ్- ఫిట్' సిద్ధాంతాలను ఎవరు ప్రతిపాదించారు?

జ: 'తాళం కప్ప, తాళం చెవి' సిద్థాంతాన్ని ఇమిల్ ఫిషర్, 'ఇండ్యూస్డ్ - ఫిట్' సిద్ధాంతాన్ని డానియల్ ఇ.కోష్‌లాండ్ ప్రతిపాదించారు.

 స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు

1. ఎంజైమ్ నిరోధకాల గురించి క్లుప్తంగా రాయండి.

జ: అథస్థ పదార్థం కాకుండా ఇతర రసాయనాలు ఎంజైమ్‌తో బంధితమైనప్పుడు ఎంజైమ్ చర్య నిరోధించబడుతుంది. అలాంటి రసాయన పదార్థాలను ఎంజైమ్ నిరోధకాలు అంటారు.

నిరోధకాలు 2 రకాలు

పోటీపడే నిరోధకం: ఇది నిర్మాణంలో అథస్థ పదార్థాన్ని పోలి ఉంటుంది. ఎంజైమ్ క్రియాశీల స్థానాల కోసం అథస్థ పదార్థంతో పోటీపడి కొన్ని క్రియాశీల స్థానాలను ఆక్రమించుకుంటుంది. దాంతో ఎంజైమ్ చర్యాశీలత తగ్గుతుంది.

ఉదా: సక్సినేట్ అనే అథస్థ పదార్థాన్ని మాలేట్ అనే నిరోధకం పోలి ఉండి సక్సినిక్ డీ హైడ్రోజినేజ్ చర్యను నిరోధిస్తుంది. దీన్ని క్రెబ్స్ వలయంలో చూడవచ్చు.

పోటీ పడని నిరోధకం: నిరోధకం అథస్థ పదార్థాన్ని పోలి ఉండదు. ఎంజైమ్ క్రియాశీల స్థానం కోసం అథస్థ పదార్థంతో పోటీపడదు. కానీ ఎంజైమ్ పై వేరొక చోట బంధితమై ఎంజైమ్ గోళాభ నిర్మాణాన్ని మార్చి దాని క్రియాశీల స్థానాల ఆకారాన్ని అథస్థ పదార్థానికి ప్రతికూలంగా చేస్తుంది. ఇవి సాధారణంగా లోహాలు.

ఉదా: కాపర్, సయనైడ్, మెర్క్యూరీ.

2. వివిధ రకాల సహ కారకాలను వివరించండి.

జ: ఎంజైమ్‌లన్నీ ప్రొటీన్‌లే. కొన్ని ఎంజైమ్‌ల్లో (Holo enzyme లేదా సంపూర్ణ ఎంజైమ్) ప్రొటీన్ భాగం (అపో ఎంజైమ్) కాకుండా ప్రొటీనేతర భాగం కూడా ఉంటుంది. ఈ భాగాన్ని సహకారకం అంటారు. సహ కారకం ప్రొటీన్‌తో అంటిపెట్టుకుని ఉండి దాని క్రియాశీలతను నిలిపి ఉంచుతుంది. సహకారకం లేకపోతే అపో ఎంజైమ్ ఒక్కటే పనిచేయదు. క్రియాశీలత కోల్పోతుంది.

సహకారకాలు 3 రకాలు.

1. ప్రోస్థెటిక్ సముదాయం                

2. సహ ఎంజైమ్                

3. లోహ అయాన్లు

ప్రోస్థెటిక్ సముదాయం

ఇది కర్బన పదార్థం. అపో ఎంజైమ్‌తో గట్టిగా (దృఢంగా) బంధితమై ఉంటుంది.

ఉదా: పెరాక్సీడేజ్/కెటలేజ్‌లలో హీమ్ సముదాయం.

ఎలక్ట్రాన్ రవాణా వ్యవస్థలో పాల్గొనే ఎంజైమ్ సంక్లిష్టం - I లో FMN, ఎంజైమ్ సంక్లిష్టం - IIలో FAD.

సహ ఎంజైమ్

ఇది కూడా కర్బన పదార్థమే. కానీ అపో ఎంజైమ్‌తో వదులుగా లేదా తాత్కాలికంగా బంధితమై ఉంటుంది.

ఉదా: మాలిక్ ఆసిడ్ డీ హైడ్రోజినేజ్‌కు NAD, సక్సినిక్ డీ హైడ్రోజినేజ్‌కు FAD.

ఇవి విటమిన్‌లుగా వ్యవహరిస్తాయి.

లోహ అయాన్లు

అపో ఎంజైమ్‌లోని క్రియాశీల స్థానాల పక్కనే ఉండే పార్శ్వ శృంఖలాలతో సమన్వయ బంధాలను ఏర్పరుస్తాయి. వీటి మధ్య బంధం దృఢంగా ఉంటుంది.

ఉదా: హెక్సోకైనేజ్‌కు Mg, కార్బాక్సీ పెప్టిడేజ్‌కు Zn, IAA ఆక్సిడేజ్‌కు Mn.

దీర్ఘ సమాధాన ప్రశ్నలు

1. ఎంజైమ్‌ల వర్గీకరణ గురించి రాయండి.

జ: IUB (International Union of Biochemistry) నియమావళి ప్రకారం ఎంజైమ్‌లను 6 విభాగాలుగా విభజించారు. ప్రతి విభాగంలో 4 నుంచి 13 ఉపవిభాగాలు (Sub classes) ఉంటాయి. ప్రతి ఉపవిభాగంలో తిరిగి ఉప ఉప - విభాగాలుంటాయి. వాటిలో ప్రతి ఎంజైమ్‌కు ఒక విశిష్ట వరుస సంఖ్య ఉంటుంది. వీటిని అనుసరించి గుర్తించడానికి వీలుగా ప్రతి ఎంజైమ్‌కు 4 అంకెలతో కూడిన సంకేతం ఉంటుంది.

ఎంజైమ్‌ల్లోని 6 విభాగాలు

1) ఆక్సిడో రిడక్టేజ్‌లు/డీహైడ్రోజినేజ్‌లు: ఇవి ఆక్సీకరణ, క్షయకరణ ఉత్ప్రేరిత చర్యల్లో పాల్గొంటాయి. రెండు అథస్థ పదార్థాల్లో ఒకదాన్ని ఆక్సీకరణ, మరోదాన్ని క్షయకరణం చేస్తాయి.

 

2) ట్రాన్స్‌ఫరేజ్‌లు: హైడ్రోజన్‌ను కాకుండా ఫాస్ఫేట్ లేదా అమైనో సముదాయాలను అథస్థ పదార్థానికి మార్చే ఎంజైమ్‌లను ట్రాన్స్‌ఫరేజ్‌లు అంటారు.

  

3) హైడ్రోలేజ్‌లు: ఇవి జలవిశ్లేషణ  ఎంజైమ్‌లు. నీటి సమక్షంలో అథస్థ పదార్థంలోని ఎస్టర్, ఈథర్,  పెప్టైడ్,  గ్లైకోసైడిక్, 

C - C, C - హాలైడ్ లేదా P - N బంధాలను తెగగొట్టే ఎంజైమ్‌లు.

 

4) లయేజ్‌లు: ఈ ఎంజైమ్‌లకు నీటి అవసరం లేదు. అథస్థ పదార్థం నుంచి సముదాయాలను తొలగించి ద్విబంధాలున్న ఉత్పన్నాలను ఏర్పరుస్తాయి.

 

5) ఐసోమరేజ్‌లు: సాదృశ్యాలను ఏర్పరచడాన్ని ఐసోమరైజేషన్, ఆ చర్యల్లో పాల్గొనే ఎంజైమ్‌లను ఐసోమరేజ్‌లనీ అంటారు. ఈ సాదృశ్యాలను ధ్రువణ, జ్యామితీయ, స్థాన రకానికి చెందినవి కావచ్చు. 

ఉదా: గ్లూకోజ్ - 6 - ఫాస్ఫేట్ _→ ఫ్రక్టోజ్ - 6 - ఫాస్ఫేట్

         3 - ఫాస్ఫోగ్లిజరిక్ - ఆమ్లం _→ 2 - ఫాస్ఫోగ్లిజరిక్ - ఆమ్లం

         రైబోజ్ - 5 - ఫాస్ఫేట్ _→ రిబ్యులోజ్ - 5 - ఫాస్ఫేట్

        డైహైడ్రాక్సీ - అసిటోన్ - ఫాస్ఫేట్ _→ గ్లిసరాల్డీహైడ్ - 3 - ఫాస్ఫేట్

6) లైగేజ్‌లు లేదా సింథటేజ్‌లు: రెండు యౌగికాలను కలిపి ఒక పెద్ద యౌగికాన్ని ఏర్పరిచే ఎంజైమ్‌లను లైగేజ్‌లు అంటారు.

 

2. ఎంజైమ్‌ల చర్యా యాంత్రికాన్ని వివరించండి.

జ: ఒక అథస్థ పదార్థాన్ని ఉత్పాదితంగా మార్పు చెందించే ప్రొటీన్లను ఎంజైమ్‌లు అంటారు. ఇవి క్రియాశీల స్థానం, త్రిమితీయ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి. ఈ నొక్కులే ఎంజైమ్ క్రియాశీల స్థానాలు. విశిష్టమైన ఈ స్థానాల్లో అథస్థ పదార్థం బంధితమవుతుంది. ఫలితంగా క్రమపరివర్తన స్థితి నిర్మాణం(Transition State Structure)అనే కొత్త నిర్మాణం (తాత్కాలికం) ఏర్పడుతుంది.  

 

S + P → [ES]

* ఈ స్థితిలో అథస్థ పదార్థంలోని బంధాలు తొలగిపోవడం లేదా కొత్తబంధాలు ఏర్పడటమో జరిగి ఉత్పాదితం ఏర్పడుతుంది.

                                      [ES]  [EP] → E + P

* ఎంజైమ్ క్రియాశీల స్థానం నుంచి ఉత్పాదితం విడుదలవుతుంది. ఈ విధానాన్నే ఇమిల్ ఫిషర్ 'తాళం కప్ప, తాళం చెవి పరికల్పన'గా ప్రతిపాదించాడు.  ఎంజైమ్ అథస్థ పదార్థం ఉత్తేజితమవడానికి కావాల్సిన శక్తిని (ఉత్తేజిత శక్తి) తగ్గిస్తుంది. చర్యాశక్తిని తగ్గించదు.

 

* ఎంజైమ్ చర్యాయాంత్రికంలో ఉత్ప్రేరక చక్రాన్ని చూడగలం.

 

 అభ్యాసాలు

1. ఎంజైమ్‌ల ధర్మాలను వివరించండి.

జ: * ఎంజైమ్‌లు జీవ ఉత్ప్రేరకాలు/ కర్బన ఉత్ప్రేరకాలు.

*  ఎంజైమ్‌లన్నీ ప్రొటీన్‌లే (రైబోజైమ్ = 23S rRNA తప్ప).

*  ఎంజైమ్‌లు చాలా తక్కువ పరిమాణంలో ఉంటాయి.

*  ఎంజైమ్‌లు స్థూల అణువులు.

*  ఎంజైమ్ అణుభారం అధికంగా ఉంటుంది.

* ఎంజైమ్‌ల పూర్వగాములను జైమోజెన్ అంటారు.

* ఎంజైమ్‌లు నీటిలో కరుగుతాయి.

* ఎంజైమ్‌ల నిర్మాణం విశిష్టం.

*  ఎంజైమ్ చర్య విశిష్టం. అంటే ఒక అథస్థ పదార్థంపై పనిచేసే ఎంజైమ్ వేరొక అథస్థ పదార్థంపై పనిచేయదు.

ఉదా: సుక్రేజ్ అనే ఎంజైమ్ సుక్రోజ్‌పై మాత్రమే పనిచేస్తుంది మాల్టోజ్‌పై పనిచేయదు.

 * ఎంజైమ్‌లు యుక్తతమ pH వద్ద అధిక చర్యాశీలతను చూపుతాయి.

 *  ఎంజైమ్‌లు ఉష్ణ అస్థిరాలు ఎందుకంటే అవి ప్రొటీన్లు. అయితే ఉష్ణప్రియ జీవుల నుంచి వేరు చేసిన ఎంజైమ్‌లు ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని చూపుతాయి. సాధారణంగా అధిక ఉష్ణానికి ఎంజైమ్‌లు విస్వాభావీకరణం చెందుతాయి.

 *  ప్రతి 10ºC ఉష్ణోగ్రత పెంచినప్పుడు ఎంజైమ్ చర్య రెట్టింపవుతుంది.

 * అత్యధిక ఎంజైమ్‌లు ద్విగత చర్యల్లో పాల్గొంటాయి.

 * ఎంజైమ్‌లు చర్యా వేగాన్ని పెంచుతాయి లేదా తగ్గిస్తాయి కానీ చర్యను ప్రారంభించవు.

 * ఎంజైమ్‌లు రసాయనిక సమతౌల్యాన్ని కాపాడతాయి.

 * ఎంజైమ్‌లకు చాలా శక్తి ఉంటుంది. కార్బానిక్ ఎన్‌హైడ్రేజ్ ఒక సెకనులో 6 లక్షల ఉత్పన్నాలను ఏర్పరుస్తుంది.

 * నిమిషంలో ఒక అణువు ఎంజైమ్ ఎన్ని అథస్థ పదార్థ అణువులను ఉత్పన్నాలుగా మారుస్తుందో ఆ సంఖ్యను టర్నోవర్ సంఖ్య అంటారు.

2. మైఖేలిస్ స్ధిరాంకం అంటే ఏమిటి?

జ: ఎంజైమ్ చర్యావేగాన్ని ప్రభావితం చేసే కారకాల్లో అథస్థ పదార్థ గాఢత ఒకటి. అది పెరిగే కొద్ది ఎంజైమ్ చర్యావేగం పెరుగుతుంది. ఒక దశలో ఎంజైమ్ చర్యావేగం గరిష్ఠ స్థాయికి చేరుకుంటుంది. (Vmax) అంటే ఎంజైమ్ పై ఉండే క్రియాశీల స్థానాలను అథస్థ పదార్థ అణువులు ఆక్రమించుకుంటాయి. దాంతో ఎంజైమ్ అణువులు సంతృప్తం చెందినవని అంటారు. ఎంజైమ్ అణువులు సంతృప్తం చెందిన తర్వాత అథస్థ పదార్థ గాఢత పెరిగినా ఎంజైమ్ చర్యా వేగం పెరగదు. ఈ అంశాలను ఆధారం చేసుకుని మైఖేలిస్ - మెంటెన్ ఒక సిద్థాంతాన్ని (స్థిరాంకం) - ప్రవేశపెట్టారు. గరిష్ఠ చర్యావేగంలో సగం వేగం చేరుకోవడానికి కావాల్సిన అథస్థ పదార్థ గాఢతను మైఖేలిస్ - మెంటెన్ స్థిరాంకం అంటారు.

 

3. టర్నోవర్ సంఖ్య అంటే ఏమిటి? అతివేగంగా పనిచేసే ఎంజైమ్ అంటే ఏమిటి?

జ: ఒక నిమిషం సమయంలో ఒక అణువు ఎంజైమ్ ఎన్ని అథస్థ పదార్థ అణువులను ఉత్పన్నాలుగా మారుస్తుందో ఆ (అథస్థ పదార్ధ అణువుల) సంఖ్యను టర్నోవర్ (TON) సంఖ్య అంటారు. ఈ సంఖ్య సూచించేది...

1) అథస్థ పదార్థం స్వభావం

2) ఎంజైమ్ సామర్థ్యం

కార్బానిక్ ఎన్‌హైడ్రేజ్ అనే ఎంజైమ్ కణద్రవ్యంలో ఉంటుంది. ఇది ఒక నిమిషంలో CO₂, H₂O లను కలిపి 36 లక్షల H₂CO₂ అణువులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.

               

* ఈ విధంగా ఎంజైమ్ నమ్మశక్యంకానన్ని  అథస్థ పదార్థ అణువులను ఉత్పన్నాలుగా మారుస్తుంది.