एक कोएंजाइम और एक प्रोस्थेटिक समूह में क्या अंतर है?

दोनों कार्बनिक कोफ़ैक्टर हैं, लेकिन एक कोएंजाइम वियोजित होता है और एक सह-सब्सट्रेट की तरह पुनर्जीवित होता है, जबकि एक प्रोस्थेटिक समूह उत्प्रेरक चक्र के दौरान एंजाइम से कसकर या सहसंयोजक रूप से बंधा रहता है।

लाइपोइक एसिड को झूलती हुई भुजा क्यों कहा जाता है?

यह एक लचीले लिंक द्वारा एंजाइम से सहसंयोजक रूप से जुड़ा होता है, इसलिए यह एक बहुएंजाइम कॉम्प्लेक्स के विभिन्न सक्रिय स्थलों के बीच भौतिक रूप से झूल सकता है, अभिक्रिया मध्यवर्ती को मुक्त किए बिना एक से दूसरे तक ले जा सकता है।

कार्बनिक कोफ़ैक्टर और प्रोस्थेटिक समूह

कुछ कार्बनिक कोफ़ैक्टर प्रत्येक अभिक्रिया के बाद मुक्त नहीं होते हैं, बल्कि उत्प्रेरण के दौरान एंजाइम से कसकर, या यहाँ तक कि सहसंयोजक रूप से जुड़े रहते हैं। ये प्रोस्थेटिक समूह, जैसे हीम, फ्लेविन्स FAD और FMN, लाइपोइक एसिड, और सहसंयोजक रूप से बंधा बायोटिन, वियोज्य सह-सब्सट्रेट के बजाय कार्यशील एंजाइम के स्थायी भाग बन जाते हैं।

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Definition

एक कार्बनिक कोफ़ैक्टर एक गैर-प्रोटीन, कार्बन युक्त अणु है जो एंजाइम गतिविधि के लिए आवश्यक है; जब ऐसा कोफ़ैक्टर एंजाइम से कसकर या सहसंयोजक रूप से बंधा होता है और उत्प्रेरक चक्र के दौरान जुड़ा रहता है, तो इसे प्रोस्थेटिक समूह कहा जाता है, इसके विपरीत एक वियोज्य कोएंजाइम होता है जो सह-सब्सट्रेट की तरह व्यवहार करता है।

Scope

यह विषय वियोज्य कोएंजाइमों को कसकर बंधे प्रोस्थेटिक समूहों से अलग करता है और प्रमुख कार्बनिक प्रोस्थेटिक समूहों - हीम और अन्य टेट्रापायरोल, बंधे हुए फ्लेविन्स, लाइपोइक एसिड, और सहसंयोजक रूप से जुड़े बायोटिन - के साथ-साथ उनके द्वारा योगदान की गई रसायन विज्ञान का सर्वेक्षण करता है। यह कार्बनिक कोफ़ैक्टर जैव रसायन का एक संदर्भ अवलोकन है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन।

Core questions

एक प्रोस्थेटिक समूह एक वियोज्य कोएंजाइम से किस प्रकार भिन्न है?
हीम समूह ऑक्सीजन बंधन और रेडॉक्स उत्प्रेरण को कैसे सक्षम करता है?
लाइपोइल या बायोटिनिल जैसे सहसंयोजक रूप से जुड़ा कोफ़ैक्टर एक एंजाइम कॉम्प्लेक्स के भीतर मध्यवर्ती को कैसे शटल करता है?
कुछ फ्लेवोएंजाइम अपने फ्लेविन को सहसंयोजक रूप से क्यों बांधते हैं?

Key concepts

वियोज्य कोएंजाइम बनाम बंधा हुआ प्रोस्थेटिक समूह
हीम और अन्य टेट्रापायरोल कोफ़ैक्टर
सहसंयोजक रूप से बंधे फ्लेविन्स (FAD/FMN)
झूलती हुई भुजा के रूप में लाइपोइक एसिड
कार्बोक्सिलेज में सहसंयोजक रूप से जुड़ा बायोटिन
बहुएंजाइम कॉम्प्लेक्स के भीतर सब्सट्रेट चैनलिंग

Mechanisms

प्रोस्थेटिक समूह एंजाइम के साथ रहते हैं और परिभाषित रसायन विज्ञान में योगदान करते हैं। हीम समूह - एक आयरन-पोर्फिरिन - ऑक्सीजन को बांधता और सक्रिय करता है तथा इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण और ऑक्सीजनीकरण का समर्थन करता है, जो हीमोप्रोटीन और हीम एंजाइमों के पीछे की रसायन विज्ञान है (Poulos, 2014)। फ्लेविन प्रोस्थेटिक समूह (FAD और FMN), कभी-कभी सहसंयोजक रूप से जुड़े होते हैं, फ्लेवोप्रोटीन को उनकी विशिष्ट एक- और दो-इलेक्ट्रॉन रेडॉक्स बहुमुखी प्रतिभा प्रदान करते हैं (Macheroux et al., 2011)। लाइपोइक एसिड, एक लाइसिन अवशेष से सहसंयोजक रूप से जुड़ा हुआ, एक लंबी 'झूलती हुई भुजा' के रूप में कार्य करता है जो 2-ऑक्सो एसिड डीहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स के सक्रिय स्थलों के बीच अभिक्रिया मध्यवर्ती को वहन करता है (Reed, 2001; Solmonson & DeBerardinis, 2018)। सहसंयोजक रूप से जुड़ा बायोटिन कार्बोक्सिलेज में एक समान मोबाइल-वाहक भूमिका निभाता है। कोफ़ैक्टर को बांधे रखने से, एंजाइम प्रतिक्रियाशील मध्यवर्ती को मुक्त करने के बजाय उन्हें स्थिति और चैनल कर सकता है, जो इस व्यापक तस्वीर को पूरा करता है कि कैसे बंधे हुए कोफ़ैक्टर और धातु स्थल उत्प्रेरण को ट्यून करते हैं (Holm et al., 1996; Nelson & Cox, 2021)।

Clinical relevance

हीम और संबंधित प्रोस्थेटिक समूह ऑक्सीजन परिवहन, श्वसन और ज़ेनोबायोटिक चयापचय को रेखांकित करते हैं, जबकि लाइपोइक एसिड जैसे सहसंयोजक रूप से बंधे वाहक ऊर्जा चयापचय में ऑक्सीडेटिव डीकार्बोक्सिलेशन के लिए केंद्रीय हैं, इसलिए यह जैव रसायन चयापचय और औषध विज्ञान को सूचित करता है। यह प्रविष्टि तंत्र का वर्णन करती है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

मुक्त रूप से वियोजित होने वाले कोएंजाइमों और दृढ़ता से जुड़े प्रोस्थेटिक समूहों के बीच का अंतर एंजाइमोलॉजी में जल्दी ही खींचा गया था और हीमोप्रोटीन, फ्लेवोप्रोटीन और बड़े 2-ऑक्सो एसिड डीहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स की संरचनाओं को हल करने के साथ परिष्कृत किया गया था। लाइपोइक एसिड को डीहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स तक ट्रेस करने वाले कार्य और हीम एंजाइमों के संरचनात्मक अध्ययन यह दर्शाते हैं कि कैसे बंधे हुए कोफ़ैक्टर चैनलित, बहु-चरणीय उत्प्रेरण को सक्षम करते हैं (Reed, 2001; Poulos, 2014; Macheroux et al., 2011)।

Seminal works

poulos-2014
reed-2001
macheroux-2011
holm-1996

Frequently asked questions

एक कोएंजाइम और एक प्रोस्थेटिक समूह में क्या अंतर है?: दोनों कार्बनिक कोफ़ैक्टर हैं, लेकिन एक कोएंजाइम वियोजित होता है और एक सह-सब्सट्रेट की तरह पुनर्जीवित होता है, जबकि एक प्रोस्थेटिक समूह उत्प्रेरक चक्र के दौरान एंजाइम से कसकर या सहसंयोजक रूप से बंधा रहता है।
लाइपोइक एसिड को झूलती हुई भुजा क्यों कहा जाता है?: यह एक लचीले लिंक द्वारा एंजाइम से सहसंयोजक रूप से जुड़ा होता है, इसलिए यह एक बहुएंजाइम कॉम्प्लेक्स के विभिन्न सक्रिय स्थलों के बीच भौतिक रूप से झूल सकता है, अभिक्रिया मध्यवर्ती को मुक्त किए बिना एक से दूसरे तक ले जा सकता है।