এনজাইম নিয়ে বিশদ আলোচনা (Brief discussion on Enzyme)

এনজাইম (Enzyme)

এনজাইম কী ? 

এনজাইম এক প্রকার প্রোটিন, যা জীবদেহে বিভিন্ন বিক্রিয়ার হারকে তরান্বিত করে কিন্তু বিক্রিয়ার পর নিজেরা অপরিবর্তিত থাকে। একে জৈব অনুঘটক/ জৈব প্রভাবকও বলা হয়।  

এনজাইম এর বৈশিষ্ট্য (Properties of Enzyme)

ভৌত বৈশিষ্ট্য (Physical Properties) : 

• এনজাইম হলো প্রধানত প্রোটিনধর্মী
• জীবকোষে এনজাইম কলয়েড (colloid) রূপে অবস্থান করে।
• এর কার্যকারিত PH দ্বারা নিয়ন্ত্রিত।সকল এনজাইমই PH 6-9 এর মধ্যে সবচেয়ে বেশি ক্রিয়াশীল।
• এরা তাপ প্রবন (heat sensitive) অর্থাৎ সাধারণত 35°C – 40°C তাপমাত্রায় অধিক ক্রিয়াশীল। অধিক তাপে এনজাইম বিনষ্ট হয়ে যায়। কিন্তু কম তাপে নষ্ট হয় না।
• এনজাইম খুব অল্প মাত্রায় বিদ্যমান থেকে বিক্রিয়ার হারকে ত্বরান্বিত করে। 
• এনজাইম কেবলমাত্র বিক্রিয়ার হারকে ত্বরান্বিত করে কিন্তু বিক্রিয়ার সাম্যাবস্থার (state of  equilibrium) পরিবর্তন করেনা। 
• এনজাইমের কার্যকারিতা সুনির্দিষ্ট অর্থাৎ কোনো একটি নির্দিষ্ট এনজাইম শুধুমাত্র একটি নির্দিষ্ট বিক্রিয়া বা নির্দিষ্ট বিক্রিয়া গ্রুপকে প্রভাবিত করে, অন্য বিক্রিয়াকে নয়। 
• এনজাইমের শুধু জীবিত কোষই উৎপন্ন হয় এবং কার্যকারিতার জন্য এদের পানির প্রয়োজন হয়।
• প্রখর আলোর (অতিবেগুনি রশ্মি) প্রভাবে এনজাইমের কার্যকারিতা নষ্ট হয়।

রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য (Chemical Properties) : 

সব এনজাইমই প্রোটিন জাতীয়, তাই প্রোটিন গঠনকারী অ্যামিনো অ্যাসিড এনজাইমসমূহের মূল গাঠনিক উপাদান। একটি সুনির্দিষ্ট এনজাইমের অ্যামিনো অ্যাসিড সংখ্যা ও অনুক্রম সুনির্দিষ্ট। ভিন্ন ভিন্ন এনজাইমের অ্যামিনো অ্যাসিডের সংখ্যা ও অনুক্রম ভিন্ন ভিন্ন হয়ে থাকে। এনজাইম অম্লীয় ও ক্ষারীয় উভয় পরিবেশেই ক্রিয়াশীল। কো-এনজাইম, কো-ফ্যাক্টর ইত্যাদির উপস্থিতিতে এনজাইমের ক্রিয়া তুরান্বিত হয়। এনজাইম সাধারণত পানি, গ্লিসারল ও লঘু অ্যালকোহলে দ্রবণীয়। এখানে মনে রাখা প্রয়োজন যে, সূব প্রোটিনই এনজাইম নয়।

অ্যামোনিয়াম সালফেট, সো ডিয়াম ক্লোরাইড, পিকরিক অ্যাসিড ইত্যাদির দ্বারা এনজাইম অধঃক্ষেপিত হয়। উচ্চ তাপ (50°C – 100°C) অতি বেগুনি রশ্মি ইত্যাদির প্রভাবে এনজাইমের কার্যকারিতা নষ্ট হয়ে যায়।

এনজাইমের নামকরণ (Naming of Enzyme)

১. সাবস্ট্রেট এর ধরণ অনুযায়ী: 

এনজাইম যার উপর ক্রিয়া করে সেটি হলো সাবস্ট্রেট।  

এনজাইমের নাম = সাবস্ট্রেট + এজ

যেমন : সুকরেজ এনজাইমের নাম এসেছে, সুকরোজ + এজ  সুকরেজ

২. বিক্রিয়ার ধরন অনুযায়ী: 

বিক্রিয়ার নাম + এজ   এনজাইমের নাম 

যেমন: হাইড্রোলাইসিস + এজ   হাইড্রোলেজ

কিছু ব্যাসিক (Some Basics)

সব এনজাইমেই প্রোটিন থাকে। কিছু এনজাইমে প্রোটিনের সাথে কিছু অপ্রোটিন অংশও থাকে। সেই এনজাইমকে বলে কঞ্জুগেটেড প্রোটিন।  

এনজাইমের কাজের কৌশল (Mechanism of Enzyme Action)

কোনো নির্দিষ্ট এনজাইমের এক বা একাধিক সক্রিয় স্থান বা অ্যাকটিভ সাইট (active site) থাকে। জার্মান রসায়নবিদ 000000 Fischer (১৮৯৪) এনজাইমের অ্যাকটিভ সাইট প্রস্তাব করেন। পলিপেপটাইড চেইনের ফলডিং-এর মাধ্যমে অ্যাকটিভ সাইট সৃষ্টি হয়। অ্যাকটিভ সাইট ও সাবস্ট্রেটের সম্পর্ক হলো তালা-চাবির মতো সুনির্দিষ্ট। 

১) প্রথমে সাবস্ট্রেট ০০০০০ এনজাইমের সক্রিয় স্থান তথা ‘অ্যাকটিভ সাইট’-এ সংযুক্ত হয়ে এনজাইম সাবস্ট্রেট
  যৌগ সৃষ্টি করে। 

২) দ্বিতীয় ০০০০০ এনজাইম-সাবস্ট্রেট যৌগ ভেঙে গিয়ে নতুন পদার্থ সৃষ্টি হয় এবং এনজাইম অপরিবর্তিতভাবে
  পৃথক হয়ে যায়।

কোনো কেনো ক্ষেত্রে এনজাইমের অ্যাকটিভ সাইট-এ সাবস্ট্রেট সঠিকভাবে ‘fit’ হয় না। এসব ক্ষেত্রে সাবস্ট্রেট অ্যাকটিভ সাইট-এ সংযুক্ত হলে পুরো এনজাইমের আকার পরিবর্তন হয়ে যায় এবং এনজাইম সাবস্ট্রেটকে সঠিকভাবে অ্যাকটিভ সাইট-এ fit’ করে নেয়। একে বলা হয় ‘induced fit’। এ কারণে তালা-চাবি মতবাদ পরিত্যাজ্য বলে মনে করা হয়। এনজাইমের ক্রিয়া কৌশলে induced fit প্রক্রিয়া গুরুত্বপূর্ণ, তা না হলে বিক্রিয়াটি সূচারুরূপে সম্পন্ন হতো না। কিছু কিছু পদার্থ এনজাইমের কাজে বাধাদান করে বা বিঘ্ন ঘটায়। এদেরকে ইনহিবিটর বলে।

ইনহিবিটর (Inhibitor) : এনজাইমের অ্যাকটিভ সাইট-এ আগেই সংযুক্ত হয়ে যায়, ফলে সাবস্ট্রেট ঐ অ্যাকটিভ সাইট-এ আর যুক্ত হতে পারে না।ফলে এনজাইম কাজ করতে পারে না। আবার কতক ইনহিবিটর (বাধাদানকারী) অ্যাকটিভ সাইট ছাড়া অন্য কোনো স্থানে সংযুক্ত হয়ে এনজাইমের অ্যাকটিভ সাইট নষ্ট করে ফেলে, কাজেই সাবস্ট্রেট সেখানে যুক্ত হতে পারে না। কিছু কিছু এনজাইম আছে যাদের একাধিক সাবইউনিট থকে। এদের আকৃতি ও কাজ সহজেই পরিবর্তনশীল হতে পারে। এ ধরনের এনজাইমকে বলা হয় Allosteric enzymes। অ্যালোস্টেরিক এনজাইমের কার্যকারিতা নিয়ন্ত্রণ করে effector নামক বিশেষ অণু। ইফেক্টর, এনজাইমের অ্যাকটিভ সাইট ছাড়া অ্যালোস্টেরিক সাইট-এ সংযুক্ত হয়ে অ্যাক্টিভেটর হিসেবে অথবা ইনহিবিটর হিসেবে কাজ করে।

যে কোনো রাসায়নিক বিক্রিয়া সম্পন্ন করতে কিছুটা অতিরিক্ত শক্তির দরকার হয়। এই অতিরিক্ত শক্তিকে কার্যকরী শক্তি বলে। এনজাইম-সাবস্ট্রেট এর কার্যকরী শক্তি কম। তাই কম কার্যকরী শক্তিসম্পন্ন সাবস্ট্রেট অণু এনজাইমের সঙ্গে যুক্ত হয়ে এনজাইম-সাবস্ট্রেট যৌগ সৃষ্টি করে, ফলে বিক্রিয়ার হার বেড়ে যায়।

এনজাইমের শ্রেণীবিন্যাস (Classification of Enzymes)

ক. গঠন বৈশিষ্ট্য ভিত্তিক শ্রেনীবিন্যাস: গঠন বৈশিষ্ট্য এর উপর ভিত্তি করে ২ প্রকার। 

• সরল এনজাইম : শুধু প্রোটিন দিয়ে গঠিত।

       যেমন- সুকরেজ, অক্সিডেজ    

(ii)     যৌগিক এনজাইম : প্রোটিনের সাথে নন-প্রোটিন অংশও থাকে।

       যেমন- FAD, NAD

খ. বিক্রিয়ার ধরনের উপর ভিত্তি করে: 

একজাইম ও বিক্রিয়ার ধরণ	বিক্রিয়ার উদাহরণ
১। অক্সিডোরিডাকটেজ :  যেমন- সাইটোক্রোম অক্সিডেজ , ফসফোগ্লিসার‍্যালল্ডিহাইড, ডিহাইড্রোজিনেজ ও অ্যালকোহোল ডিহাইড্রোজিনেজ।
২। ট্রান্সফারেজ:  যেমন- কাইনেজ
৩। হাইড্রোলাইটিক বা হাইড্রোলেজ: যেমন- সুকরেজ, প্রোটিয়েজ, ফাসফাটেজ, এস্টারেজ ইত্যাদি।
৪। লাইয়েজ:  যেমন- অ্যালডোলেজ, আইসাইট্রেট লাইয়েজ, ফিউমারেজ, সাইট্রিক সিনথেটেজ ইত্যাদি।
৫। আইসো মারেজ:  যেমন- ফাস্ফোগ্লুকো- আইসো মারেজ, মিঊটেজ।
৬। লাইগেজ:  যেমন- গ্লুটামিক সিনথেটেজ, অ্যাসিটাইল কো-এ সিনথেটেজ, পাইরুভেট কার্বোক্সিলেজ।
৭। কার্বোক্সিলেজ:  যেমন- কার্বোক্সিলেজ।
৮। এপিমারেজ	α -কিটোগ্লুটামিক অ্যাসিড + CO2
৯। ফসফোরাইলেজ:  যেমন- হেক্সাকাইনেজ।

এনজাইমের কার্যকারিতার প্রভাবক

শ্রেণিবিভাগের ভিত্তিতে	প্রভাব
১। তাপমাত্রা	40°C এর উপরে এবং 0°C বা তার নিচের তাপমাত্রায় এনজাইমের কার্যকারিতা দারুনভাবে কমে যায় । 35°C-40°C তাপমাত্রায় এনজাইমের বিক্রিয়ার হার সবচেয়ে বেশি। তাই এই তাপমাত্রাকে পরম তাপমাত্রা (optimum temperature) বলা হয়।
২। PH	অতিরিক্ত অম্ল বা অতিরিক্ত ক্ষার-এ এনজাইমের কার্যকারিতা নষ্ট হয়। অধিকাংশ এনজাইম এর ক্ষেত্রে PH ৬-৯ এর মধ্যে থাকে। এক একটি এনজাইমের এক একটি নির্দিষ্ট অপটিমাম PH থাকে।
৩। পানি	কোষে পরিমিত পানির উপস্থিতিতে এনজাইমের কার্যকারিতা স্বাভাবিক থাকে। শুকনো বীজে পানি না থাকায় এনজাইম নিষ্ক্রিয় থাকে।
৪। ধাতু	কোনো কোনো ধাতুর (যেমন-Mg++, Mn++, Co, Ni উপস্থিতি এনজাইমের কার্যক্ষমতা বাড়িয়ে দেয়। আবার কোনো কোনো ধাতুর (যেমন-Ag, Zn, Cu) উপস্থিতি এনজাইমের কর্মক্ষমতা কমিয়ে দিতে পারে।
৫। সাবস্ট্রেট- এর ঘনত্ব	সাবস্ট্রেট-এর ঘনত্বের ওপরও এনজাইমের কর্মক্ষমতা নির্ভরশীল। সাবস্ট্রেটের ঘনত্ব বাড়লে এনজাইমের কর্মক্ষমতা বাড়ে এবং ঘনত্ব কমলে কর্মক্ষমতা কমে।
৬। এনজাইমের গুরুত্ব	এনজাইমের ঘনত্বের ওপরও এদের কর্মক্ষমতা নির্ভরশীল।
৭। প্রোডাক্ট-এর ঘনত্ব	প্রোডাক্ট-এর পরিমাণ বেড়ে গেলে বিক্রিয়ার হার কমে যেতে পারে।
৮। অ্যাক্টিভেটর	অ্যাকটিভেটরের উপস্থিতিতে এনজাইমের বিক্রিয়ার হার বাড়ে ।
৯।প্রতিরোধক	এর দ্বারা এনজাইমের কার্যকারিতা বাধাগ্রস্ত হয়।

এনজাইমের জৈবিক কার্যক্রম (Biological Activities of Enzymes)

এনজাইম	বিক্রিয়া	ব্যাবহার
১। সেলুলোজ		কফি প্রক্রিয়াজাতকরণে সেলুলেজ এনজাইম ব্যবহার করা হয়। পেপার এন্ড পাল্প এবং বস্ত্রশিল্পে ব্যবহৃত হয়।  ওয়াশিং পাউডার ও লন্ড্রি ডিটারজেন্টের গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। ফলের জুস ও বিভিন্ন ধরনের পানীয় উৎপাদনে সেলুলেজ এনজাইম ব্যবহৃত হয়।  ওষুধ শিল্পেও এর যথেষ্ট প্রয়োগ রয়েছে।
২। প্রোটিয়েজ		বিভিন্ন শিল্প, ওষুধ তৈরি এবং জীববিজ্ঞানের মৌলিক গবেষণায় প্রোটিয়েজ এনজাইম ব্যবহৃত হয়।  বেকারি শিল্পে এ এনজাইম ব্যবহৃত হয়। রক্ত তঞ্চন নিয়ন্ত্রণে প্রোটিয়েজ নামক এনজাইম ব্যবহার করা হয়।
৩। অ্যামাইলেজ		স্টার্চ থেকে বিয়ার ও মদ উৎপাদন শিল্পে অ্যামাইলেজ ব্যবহার হয়। কাপড় ও বাসনকোসন থেকে স্টার্চ অপসারণের জন্য ডিটারজেন্টে অ্যামাইলেজ ব্যবহার করা হয়।  জটিল স্টার্চকে সরল চিনিতে পরিণত করতে পাউরুটি শিল্পে অ্যামাইলেজ এনজাইম ব্যবহৃত হয়। প্যানক্রিয়েটিক এনজাইম রিপ্লেসমেন্ট থেরাপি (replacement therapy) চিকিৎসায় এ এনজাইম ব্যবহার করা হয়।
৪। ক্যাটালেজ	2H2O2  ক্যাটালেজ →  2H2O +  O2	নির তৈরির পূর্বে দুধ থেকে হাইড্রোজেন পার-অক্সাইড অপসারণে দুগ্ধ শিল্পে ক্যাটালেজ এনজাইম ব্যবহার করা হয়।  কাপড় থেকে হাইড্রোজেন পার-অক্সাইড অপসারণ করার জন্য বস্ত্রশিল্পে ক্যাটালেজ এনজাইম ব্যবহৃত হয়। চোখের কন্টাক্ট লেন্স (Contact lens) পরিষ্কারের কাজে এ এনজাইম ব্যবহার করা হয়।
৫। জাইমেজ		ঈস্ট থেকে জাইমেজ এনজাইম সংগ্রহ করে বদহজম হওয়া রোগীদের ওষুধ হিসেবে দেয়া হয়।  অ্যালকোহল উৎপাদনে জাইমেজ এনজাইম ব্যবহার করা হয়।
৬। লাইপেজ		দই ও পনির শিল্পে লাইপেজ এনজাইম ব্যবহৃত হয়।   বেকারি শিল্পে, ডিটারজেন্ট শিল্পে ও জৈব অণুঘটক হিসেবে এ এনজাইম ব্যবহৃত হয়।  আমাশয়ের বিভিন্ন রোগ নির্ণয়ে রক্তের লাইপেজ পরীক্ষা করা হয়।

 

এনজাইম ও কো-এনজাইমের মধ্যে পার্থক্য (Difference between Enzymes and Co-enzymes)

পার্থক্যের বিষয়	এনজাইম	কো-এনজাইম
১। প্রকৃতি	ইম একটি বড় প্রোটিন অণু। অর্থৎ প্রোটিনধর্মী।	কো-এনজাইম প্রোটিন-অণুর একটি অপ্রোটিন অংশ (জৈব রাসায়নিক যৌগ)।
২। আণবিক ওজন	এনজাইমের আণবিক ওজন ১২০০০-১০,০০,০০০ ডাল্টন।	কো-এনজাইম অংশের আণবিক ওজন অনেক কম (৫০০ ডাল্টন-এর কাছাকাছি)।
৩। কাজ	এনজাইম স্বতন্ত্রভাবে কাজ করতে পারে।	এনজাইম স্বতন্ত্রভাবে অর্থাৎ প্রোটিন অংশ ব্যতীত কাজ করতে পারে না।
৪। তাপের প্রভাব	50°C – 60°C তাপমাত্রায় এনজাইমের কো-এনজাইমের  কার্যকারিতা থাকে না।অর্থাৎ তাপে নষ্ট হয়।	কো-এনজাইমের তাপমাত্রা সহন ক্ষমতা অনেক। বেশি। তাই ঐ তাপমাত্রায় কো-এনজাইম অকেজো হয় না।
৫। ডায়ালাইসিস	এটি ডায়ালাইসিস করা যায় না।	এটি ডায়ালাইসিস করা যায়।
৬। ভিটামিন	কোন ভিটামিন এনজাইম হিসেবে কাজ করে।	অনেক ভিটামিন কো-এনজাইম হিসেবে কাজ করে।
৭। উদাহরন	প্রাোটিয়েজ, লাইপেজ ইত্যাদি।	ATP, NAD, FAD ইত্যাদি।