ਸਿੱਖਣ ਦੇ ਉਦੇਸ਼
ਮੈਟਾਬੋਲਿਕ ਪਾਥਵੇਅ ਕੀ ਹਨ, ਇਸ ਬਾਰੇ ਦੱਸੋ
ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੇ ਪਹਿਲੇ ਅਤੇ ਦੂਜੇ ਨਿਯਮ ਦੱਸੋ
ਕਾਇਨੈਟਿਕ ਅਤੇ ਪੋਟੈਂਸ਼ੀਅਲ ਊਰਜਾ ਵਿਚਕਾਰ ਅੰਤਰ ਦੱਸੋ
ਐਂਡਰਗੋਨਿਕ ਅਤੇ ਐਕਸਰਗੋਨਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕਰਮਾਂ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰੋ
ਸਮਝਾਓ ਕਿ ਐਂਜ਼ਾਈਮ ਮੋਲੀਕੂਲਰ ਕੈਟਾਲਿਸਟ ਵਜੋਂ ਕਿਵੇਂ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ
ਵਿਗਿਆਨੀ ਜੀਵਤ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਸੈੱਲਾਂ, ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਦੇ ਪ੍ਰਵਾਹ (ਚਿੱਤਰ 4.2) ਦੇ ਸੰਕਲਪ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰਨ ਲਈ ਬਾਇਓਐਨਰਜੀਟਿਕਸ ਸ਼ਬਦ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਸੈਲੂਲਰ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਗੁੰਝਲਦਾਰ ਅਣੂਆਂ ਦਾ ਨਿਰਮਾਣ ਅਤੇ ਵਿਘਟਨ ਕਦਮ-ਦਰ-ਕਦਮ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕਰਮਾਂ ਰਾਹੀਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ। ਇਹਨਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਕੁਝ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕਰਮ ਸਵੈਚਾਲਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਊਰਜਾ ਛੱਡਦੇ ਹਨ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਦੂਜਿਆਂ ਨੂੰ ਅੱਗੇ ਵਧਣ ਲਈ ਊਰਜਾ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਜੀਵਤ ਚੀਜ਼ਾਂ ਨੂੰ ਆਪਣੀ ਊਰਜਾ ਸਪਲਾਈ ਨੂੰ ਭਰਨ ਲਈ ਲਗਾਤਾਰ ਭੋਜਨ ਦਾ ਸੇਵਨ ਕਰਨਾ ਪੈਂਦਾ ਹੈ, ਸੈੱਲਾਂ ਨੂੰ ਲਗਾਤਾਰ ਹੋਰ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨੀ ਪੈਂਦੀ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਉਹਨਾਂ ਦੁਆਰਾ ਵਰਤੀ ਗਈ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਭਰਿਆ ਜਾ ਸਕੇ ਜੋ ਲਗਾਤਾਰ ਹੋਣ ਵਾਲੀਆਂ ਬਹੁਤ ਸਾਰੀਆਂ ਊਰਜਾ-ਲੋੜੀਂਦੀਆਂ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕਰਮਾਂ ਦੁਆਰਾ ਵਰਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਇਕੱਠੇ, ਸੈੱਲਾਂ ਦੇ ਅੰਦਰ ਹੋਣ ਵਾਲੀਆਂ ਸਾਰੀਆਂ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕਰਮਾਂ, ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਦੀ ਖਪਤ ਜਾਂ ਉਤਪਾਦਨ ਸ਼ਾਮਲ ਹੈ, ਨੂੰ ਸੈੱਲ ਦੇ ਮੈਟਾਬੋਲਿਜ਼ਮ ਵਜੋਂ ਜਾਣਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਚਿੱਤਰ 4.2: ਅੰਤ ਵਿੱਚ, ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਜੀਵ ਆਪਣੀ ਊਰਜਾ ਸੂਰਜ ਤੋਂ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਪੌਦੇ ਸੂਰਜ ਦੀ ਰੌਸ਼ਨੀ ਨੂੰ ਕੈਪਚਰ ਕਰਨ ਲਈ ਫੋਟੋਸਿੰਥੇਸਿਸ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਜੜੀ-ਬੂਟੀਆਂ ਖਾਣ ਵਾਲੇ ਪੌਦੇ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਲਈ ਖਾਂਦੇ ਹਨ। ਮਾਸਾਹਾਰੀ ਜੜੀ-ਬੂਟੀਆਂ ਖਾਣ ਵਾਲੇ ਪੌਦੇ ਖਾਂਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਪੌਦੇ ਅਤੇ ਜਾਨਵਰਾਂ ਦੀ ਸਮੱਗਰੀ ਦਾ ਅੰਤਿਮ ਵਿਘਟਨ ਪੌਸ਼ਟਿਕ ਤੱਤਾਂ ਦੇ ਪੂਲ ਵਿੱਚ ਯੋਗਦਾਨ ਪਾਉਂਦਾ ਹੈ।
ਮੈਟਾਬੋਲਿਕ ਪਾਥਵੇਅ
ਸ਼ੱਕਰ ਦੇ ਮੈਟਾਬੋਲਿਜ਼ਮ 'ਤੇ ਵਿਚਾਰ ਕਰੋ। ਇਹ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਸੈਲੂਲਰ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਇੱਕ ਕਲਾਸਿਕ ਉਦਾਹਰਨ ਹੈ ਜੋ ਊਰਜਾ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਅਤੇ ਉਤਪਾਦਨ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ। ਜੀਵਤ ਚੀਜ਼ਾਂ ਸ਼ੱਕਰ ਨੂੰ ਇੱਕ ਮੁੱਖ ਊਰਜਾ ਸਰੋਤ ਵਜੋਂ ਖਾਂਦੇ ਹਨ, ਕਿਉਂਕਿ ਸ਼ੱਕਰ ਅਣੂਆਂ ਵਿੱਚ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਬੰਧਨਾਂ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਊਰਜਾ ਸਟੋਰ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਹਿੱਸੇ ਲਈ, ਫੋਟੋਸਿੰਥੇਸਾਈਜ਼ਿੰਗ ਜੀਵ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਪੌਦੇ ਇਹਨਾਂ ਸ਼ੱਕਰਾਂ ਦਾ ਉਤਪਾਦਨ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਫੋਟੋਸਿੰਥੇਸਿਸ ਦੌਰਾਨ, ਪੌਦੇ ਕਾਰਬਨ ਡਾਈਆਕਸਾਈਡ ਗੈਸ (CO2) ਨੂੰ ਸ਼ੱਕਰ ਅਣੂਆਂ (ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਗਲੂਕੋਜ਼: C6H12O6) ਵਿੱਚ ਬਦਲਣ ਲਈ ਊਰਜਾ (ਮੂਲ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਸੂਰਜ ਦੀ ਰੌਸ਼ਨੀ ਤੋਂ) ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਉਹ ਕਾਰਬਨ ਡਾਈਆਕਸਾਈਡ ਦੀ ਖਪਤ ਕਰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਆਕਸੀਜਨ ਨੂੰ ਇੱਕ ਉਪ-ਉਤਪਾਦ ਵਜੋਂ ਪੈਦਾ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਪ੍ਰਤੀਕਰਮ ਦਾ ਸਾਰ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਹੈ:
ਕਿਉਂਕਿ ਇਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ-ਸਟੋਰਿੰਗ ਅਣੂ ਦਾ ਸੰਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਸ਼ਾਮਲ ਹੈ, ਇਸਨੂੰ ਅੱਗੇ ਵਧਣ ਲਈ ਊਰਜਾ ਨਿਵੇਸ਼ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਫੋਟੋਸਿੰਥੇਸਿਸ ਦੀਆਂ ਲਾਈਟ ਪ੍ਰਤੀਕਰਮਾਂ ਦੌਰਾਨ, ਊਰਜਾ ਐਡੈਨੋਸਿਨ ਟ੍ਰਾਈਫਾਸਫੇਟ (ATP) ਨਾਮਕ ਇੱਕ ਅਣੂ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਸਾਰੇ ਸੈੱਲਾਂ ਦਾ ਪ੍ਰਾਇਮਰੀ ਊਰਜਾ ਮੁਦਰਾ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਡਾਲਰ ਵਸਤੂਆਂ ਖਰੀਦਣ ਲਈ ਮੁਦਰਾ ਵਜੋਂ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਸੈੱਲ ਤੁਰੰਤ ਕੰਮ ਕਰਨ ਲਈ ਊਰਜਾ ਮੁਦਰਾ ਵਜੋਂ ATP ਦੇ ਅਣੂਆਂ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਦੇ ਉਲਟ, ਗਲੂਕੋਜ਼ ਵਰਗੇ ਊਰਜਾ-ਸਟੋਰਿੰਗ ਅਣੂਆਂ ਦੀ ਖਪਤ ਸਿਰਫ ਉਹਨਾਂ ਦੀ ਊਰਜਾ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਸੈੱਲਾਂ ਵਿੱਚ ਜੋ ਜਿਉਂਦੇ ਰਹਿਣ ਲਈ ਆਕਸੀਜਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਵਿੱਚ ਸ਼ੱਕਰ ਅਣੂ ਦੀ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਕਟਾਈ ਕਰਨ ਵਾਲੀ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਫੋਟੋਸਿੰਥੇਸਿਸ ਦੇ ਉਲਟ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦੁਆਰਾ ਸੰਖੇਪ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ, ਆਕਸੀਜਨ ਦੀ ਖਪਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਕਾਰਬਨ ਡਾਈਆਕਸਾਈਡ ਇੱਕ ਉਪ-ਉਤਪਾਦ ਵਜੋਂ ਛੱਡਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਦਾ ਸਾਰ ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਹੈ:
ਇਹਨਾਂ ਦੋਵਾਂ ਪ੍ਰਤੀਕਰਮਾਂ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਕਦਮ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ।
ਸ਼ੱਕਰ ਅਣੂਆਂ ਨੂੰ ਬਣਾਉਣ ਅਤੇ ਤੋੜਨ ਦੀਆਂ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਮੈਟਾਬੋਲਿਕ ਪਾਥਵੇਅ ਦੀਆਂ ਦੋ ਉਦਾਹਰਨਾਂ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਇੱਕ ਮੈਟਾਬੋਲਿਕ ਪਾਥਵੇਅ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕਰਮਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਲੜੀ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਅਣੂ ਲੈਂਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਨੂੰ, ਕਦਮ-ਦਰ-ਕਦਮ, ਮੈਟਾਬੋਲਿਕ ਇੰਟਰਮੀਡੀਏਟਸ ਦੀ ਇੱਕ ਲੜੀ ਦੁਆਰਾ ਸੋਧਦੀ ਹੈ, ਅੰਤ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਅੰਤਿਮ ਉਤਪਾਦ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਸ਼ੱਕਰ ਮੈਟਾਬੋਲਿਜ਼ਮ ਦੇ ਉਦਾਹਰਨ ਵਿੱਚ, ਪਹਿਲੇ ਮੈਟਾਬੋਲਿਕ ਪਾਥਵੇਅ ਨੇ ਛੋਟੇ ਅਣੂਆਂ ਤੋਂ ਸ਼ੱਕਰ ਦਾ ਸੰਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਕੀਤਾ, ਅਤੇ ਦੂਜੇ ਪਾਥਵੇਅ ਨੇ ਸ਼ੱਕਰ ਨੂੰ ਛੋਟੇ ਅਣੂਆਂ ਵਿੱਚ ਤੋੜ ਦਿੱਤਾ। ਇਹ ਦੋ ਵਿਰੋਧੀ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ—ਪਹਿਲੀ ਨੂੰ ਊਰਜਾ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਦੂਜੀ ਊਰਜਾ ਪੈਦਾ ਕਰਦੀ ਹੈ—ਨੂੰ ਕ੍ਰਮਵਾਰ ਐਨਾਬੋਲਿਕ ਪਾਥਵੇਅ (ਪੌਲੀਮਰ ਬਣਾਉਣਾ) ਅਤੇ ਕੈਟਾਬੋਲਿਕ ਪਾਥਵੇਅ (ਪੌਲੀਮਰ ਨੂੰ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਮੋਨੋਮਰਾਂ ਵਿੱਚ ਤੋੜਨਾ) ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਸਿੱਟੇ ਵਜੋਂ, ਮੈਟਾਬੋਲਿਜ਼ਮ ਸੰਸ਼ਲੇਸ਼ਣ (ਐਨਾਬੋਲਿਜ਼ਮ) ਅਤੇ ਅਵਘਾਤ (ਕੈਟਾਬੋਲਿਜ਼ਮ) (ਚਿੱਤਰ 4.3) ਦਾ ਬਣਿਆ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।
ਇਹ ਜਾਣਨਾ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ ਕਿ ਮੈਟਾਬੋਲਿਕ ਪਾਥਵੇਅ ਦੀਆਂ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕਰਮਾਂ ਆਪਣੇ ਆਪ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੀਆਂ। ਹਰ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਕਦਮ ਇੱਕ ਪ੍ਰੋਟੀਨ ਦੁਆਰਾ ਸੁਵਿਧਾਜਨਕ, ਜਾਂ ਕੈਟਾਲਾਈਜ਼ਡ, ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜਿਸਨੂੰ ਐਂਜ਼ਾਈਮ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਐਂਜ਼ਾਈਮ ਸਾਰੇ ਕਿਸਮਾਂ ਦੀਆਂ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਪ੍ਰਤੀਕਰਮਾਂ ਨੂੰ ਕੈਟਾਲਾਈਜ਼ ਕਰਨ ਲਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹਨ—ਜਿਹਨਾਂ ਨੂੰ ਊਰਜਾ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਨਾਲ ਹੀ ਜਿਹਨਾਂ ਨੂੰ ਊਰਜਾ ਛੱਡਦੀ ਹੈ।
ਚਿੱਤਰ 4.3: ਕੈਟਾਬੋਲਿਕ ਪਾਥਵੇਅ ਉਹ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਜੋ ਵੱਡੇ ਅਣੂਆਂ ਨੂੰ ਤੋੜ ਕੇ ਊਰਜਾ ਪੈਦਾ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਐਨਾਬੋਲਿਕ ਪਾਥਵੇਅ ਉਹ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਵੱਡੇ ਅਣੂਆਂ ਦਾ ਸੰਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਕਰਨ ਲਈ ਊਰਜਾ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਸੈੱਲ ਦੇ ਊਰਜਾ ਸੰਤੁਲਨ ਨੂੰ ਬਣਾਈ ਰੱਖਣ ਲਈ ਦੋਵਾਂ ਕਿਸਮਾਂ ਦੇ ਪਾਥਵੇਅ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
ਊਰਜਾ
ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਭੌਤਿਕ ਪਦਾਰਥ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਊਰਜਾ ਅਤੇ ਊਰਜਾ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਦੇ ਅਧਿਐਨ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਊਰਜਾ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਦੇ ਇੱਕ ਖਾਸ ਕੇਸ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਪਦਾਰਥ ਨੂੰ ਇੱਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਉਸ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਬਾਹਰ ਸਭ ਕੁਝ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਜਦੋਂ ਸਟੋਵ 'ਤੇ ਪਾਣੀ ਦਾ ਇੱਕ ਘੜਾ ਗਰਮ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਿੱਚ ਸਟੋਵ, ਘੜਾ ਅਤੇ ਪਾਣੀ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੇ ਅੰਦਰ (ਸਟੋਵ, ਘੜੇ ਅਤੇ ਪਾਣੀ ਦੇ ਵਿਚਕਾਰ) ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਦੀਆਂ ਦੋ ਕਿਸਮਾਂ ਹਨ: ਖੁੱਲ੍ਹੀਆਂ ਅਤੇ ਬੰਦ। ਇੱਕ ਖੁੱਲੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਿੱਚ, ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਨਾਲ ਵਟਾਂਦਰਾ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਸਟੋਵਟੌਪ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਖੁੱਲੀ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਗਰਮੀ ਹਵਾ ਵਿੱਚ ਗੁਆਚ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਇੱਕ ਬੰਦ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਆਪਣੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਨਾਲ ਊਰਜਾ ਦਾ ਵਟਾਂਦਰਾ ਨਹੀਂ ਕਰ ਸਕਦੀ।
ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਪ੍ਰਾਣੀ ਖੁੱਲ੍ਹੀਆਂ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਹਨ। ਊਰਜਾ ਉਹਨਾਂ ਅਤੇ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਵਿਚਕਾਰ ਵਟਾਂਦਰਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਉਹ ਫੋਟੋਸਿੰਥੇਸਿਸ ਕਰਨ ਲਈ ਸੂਰਜ ਤੋਂ ਊਰਜਾ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਨ ਜਾਂ ਊਰਜਾ-ਸਟੋਰਿੰਗ ਅਣੂਆਂ ਦੀ ਖਪਤ ਕਰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਕੰਮ ਕਰਕੇ ਅਤੇ ਗਰਮੀ ਛੱਡ ਕੇ ਵਾਤਾਵਰਣ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਛੱਡਦੇ ਹਨ। ਭੌਤਿਕ ਸੰਸਾਰ ਵਿੱਚ ਸਾਰੀਆਂ ਚੀਜ਼ਾਂ ਵਾਂਗ, ਊਰਜਾ ਭੌਤਿਕ ਕਾਨੂੰਨਾਂ ਦੇ ਅਧੀਨ ਹੈ। ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੇ ਕਾਨੂੰਨ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਵਿੱਚ ਸਾਰੀਆਂ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਵਿੱਚ ਅਤੇ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਦੇ ਟ੍ਰਾਂਸਫਰ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ।
ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਕੰਮ ਕਰਨ ਦੀ ਯੋਗਤਾ, ਜਾਂ ਕਿਸੇ ਕਿਸਮ ਦੀ ਤਬਦੀਲੀ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਦੀ ਯੋਗਤਾ ਵਜੋਂ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਊਰਜਾ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਰੂਪਾਂ ਵਿੱਚ ਮੌਜੂਦ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਬਿਜਲਈ ਊਰਜਾ, ਪ੍ਰਕਾਸ਼ ਊਰਜਾ, ਅਤੇ ਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਸਾਰੇ ਊਰਜਾ ਦੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕਿਸਮਾਂ ਹਨ। ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਦੇ ਪ੍ਰਵਾਹ ਅਤੇ ਬਾਹਰ ਜਾਣ ਦੇ ਤਰੀਕੇ ਦੀ ਪ੍ਰਸ਼ੰਸਾ ਕਰਨ ਲਈ, ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਦੋ ਭੌਤਿਕ ਕਾਨੂੰਨਾਂ ਨੂੰ ਸਮਝਣਾ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ।
ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ
ਊਰਜਾ ਸੰਰਖਣ ਦਾ ਪਹਿਲਾ ਨਿਯਮ ਦੱਸਦਾ ਹੈ ਕਿ ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਦੀ ਕੁੱਲ ਮਾਤਰਾ ਸਥਿਰ ਅਤੇ ਸੰਭਾਲੀ ਗਈ ਹੈ। ਦੂਜੇ ਸ਼ਬਦਾਂ ਵਿੱਚ, ਬ੍ਰਹਿਮੰਡ ਵਿੱਚ ਹਮੇਸ਼ਾ ਊਰਜਾ ਦੀ ਬਿਲਕੁਲ ਉਹੀ ਮਾਤਰਾ ਰਹੀ ਹੈ, ਅਤੇ ਹਮੇਸ਼ਾ ਰਹੇਗੀ। ਊਰਜਾ ਕਈ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਰੂਪਾਂ ਵਿੱਚ ਮੌਜੂਦ ਹੈ। ਊਰਜਾ ਸੰਰਖਣ ਦੇ ਪਹਿਲੇ ਨਿਯਮ ਅਨੁਸਾਰ, ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਇੱਕ ਸਥਾਨ ਤੋਂ ਦੂਜੇ ਸਥਾਨ 'ਤੇ ਤਬਦੀਲ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਜਾਂ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਰੂਪਾਂ ਵਿੱਚ ਬਦਲਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਪਰ ਇਸਨੂੰ ਬਣਾਇਆ ਜਾਂ ਨਸ਼ਟ ਨਹੀਂ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ। ਊਰਜਾ ਦੇ ਤਬਾਦਲੇ ਅਤੇ ਰੂਪਾਂਤਰਨ ਸਾਡੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਹਰ ਸਮੇਂ ਵਾਪਰਦੇ ਰਹਿੰਦੇ ਹਨ। ਲਾਈਟ ਬਲਬ ਬਿਜਲਈ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਰੋਸ਼ਨੀ ਅਤੇ ਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦੇ ਹਨ। ਗੈਸ ਸਟੋਵ ਕੁਦਰਤੀ ਗੈਸ ਤੋਂ ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦੇ ਹਨ। ਪੌਦੇ ਧਰਤੀ ਉੱਤੇ ਸਭ ਤੋਂ ਜੈਵਿਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਉਪਯੋਗੀ ਊਰਜਾ ਰੂਪਾਂਤਰਨਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਇੱਕ ਕਰਦੇ ਹਨ: ਸੂਰਜ ਦੀ ਰੌਸ਼ਨੀ ਦੀ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਜੈਵਿਕ ਅਣੂਆਂ (ਚਿੱਤਰ 4.2) ਵਿੱਚ ਸਟੋਰ ਕੀਤੀ ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲਣਾ। ਊਰਜਾ ਰੂਪਾਂਤਰਨ ਦੇ ਕੁਝ ਉਦਾਹਰਣ ਚਿੱਤਰ 4.4 ਵਿੱਚ ਦਿਖਾਈਆਂ ਗਈਆਂ ਹਨ।
ਸਾਰੇ ਜੀਵਤ ਜੀਵਾਂ ਲਈ ਚੁਣੌਤੀ ਇਹ ਹੈ ਕਿ ਉਹ ਆਪਣੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਤੋਂ ਅਜਿਹੇ ਰੂਪਾਂ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਜਿਸਨੂੰ ਉਹ ਕੰਮ ਕਰਨ ਲਈ ਵਰਤੋਂ ਯੋਗ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਜਾਂ ਰੂਪਾਂਤਰਿਤ ਕਰ ਸਕਣ। ਜੀਵਤ ਕੋਸ਼ਿਕਾਵਾਂ ਨੇ ਇਸ ਚੁਣੌਤੀ ਦਾ ਸਾਹਮਣਾ ਕਰਨ ਲਈ ਵਿਕਾਸ ਕੀਤਾ ਹੈ। ਜੈਵਿਕ ਅਣੂਆਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਸ਼ੱਕਰ ਅਤੇ ਚਰਬੀ ਵਿੱਚ ਸਟੋਰ ਕੀਤੀ ਗਈ ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਕੋਸ਼ਿਕਾ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਲੜੀ ਰਾਹੀਂ ATP ਅਣੂਆਂ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਅਤੇ ਰੂਪਾਂਤਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ATP ਅਣੂਆਂ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਕੰਮ ਕਰਨ ਲਈ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਉਪਲਬਧ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਕੋਸ਼ਿਕਾਵਾਂ ਨੂੰ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਕੰਮਾਂ ਦੀਆਂ ਕਿਸਮਾਂ ਦੀਆਂ ਉਦਾਹਰਣਾਂ ਵਿੱਚ ਜਟਿਲ ਅਣੂਆਂ ਦਾ ਨਿਰਮਾਣ, ਸਮੱਗਰੀ ਦਾ ਆਵਾਜਾਈ, ਸਿਲਿਆ ਜਾਂ ਫਲੈਗੇਲਾ ਦੀ ਗਤੀ ਨੂੰ ਸ਼ਕਤੀ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਨਾ, ਅਤੇ ਹਰਕਤ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਲਈ ਮਾਸਪੇਸ਼ੀ ਫਾਈਬਰਾਂ ਦਾ ਸੰਕੁਚਨ ਸ਼ਾਮਲ ਹੈ।
ਚਿੱਤਰ 4.4: ਇੱਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਤੋਂ ਦੂਜੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਅਤੇ ਇੱਕ ਰੂਪ ਤੋਂ ਦੂਜੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਅਤੇ ਰੂਪਾਂਤਰਿਤ ਊਰਜਾ ਦੀਆਂ ਕੁਝ ਉਦਾਹਰਣਾਂ ਦਿਖਾਈਆਂ ਗਈਆਂ ਹਨ। ਸਾਡਾ ਭੋਜਨ ਸਾਡੀਆਂ ਕੋਸ਼ਿਕਾਵਾਂ ਨੂੰ ਸਰੀਰਕ ਕਾਰਜਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰਾ ਕਰਨ ਲਈ ਲੋੜੀਂਦੀ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਰੋਸ਼ਨੀ ਊਰਜਾ ਪੌਦਿਆਂ ਨੂੰ ਉਹਨਾਂ ਦੀ ਲੋੜੀਂਦੀ ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ ਬਣਾਉਣ ਦੇ ਸਾਧਨ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੀ ਹੈ। (ਕ੍ਰੈਡਿਟ "ਆਈਸ ਕਰੀਮ": D. Sharon Pruitt ਦੇ ਕੰਮ ਦਾ ਸੋਧ; ਕ੍ਰੈਡਿਟ "ਬੱਚੇ": ਪ੍ਰੋਵੀਡੈਂਸ ਦੇ Max ਦੇ ਕੰਮ ਦਾ ਸੋਧ; ਕ੍ਰੈਡਿਟ "ਪੱਤਾ": Cory Zanker ਦੇ ਕੰਮ ਦਾ ਸੋਧ)
ਇੱਕ ਜੀਵਤ ਕੋਸ਼ਿਕਾ ਦੇ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ, ਰੂਪਾਂਤਰਿਤ ਕਰਨ ਅਤੇ ਕੰਮ ਕਰਨ ਲਈ ਵਰਤੋਂ ਕਰਨ ਦੇ ਮੁੱਖ ਕੰਮ ਸਰਲ ਲੱਗ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਊਰਜਾ ਸੰਰਖਣ ਦਾ ਦੂਜਾ ਨਿਯਮ ਸਮਝਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇਹ ਕੰਮ ਉਹਨਾਂ ਨਾਲੋਂ ਵਧੇਰੇ ਔਖੇ ਕਿਉਂ ਹਨ ਜਿੰਨੇ ਉਹ ਦਿਖਾਈ ਦਿੰਦੇ ਹਨ। ਸਾਰੇ ਊਰਜਾ ਤਬਾਦਲੇ ਅਤੇ ਰੂਪਾਂਤਰਨ ਕਦੇ ਵੀ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਕੁਸ਼ਲ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੇ। ਹਰ ਊਰਜਾ ਤਬਾਦਲੇ ਵਿੱਚ, ਊਰਜਾ ਦੀ ਕੁਝ ਮਾਤਰਾ ਅਜਿਹੇ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਗੁਆਚ ਜਾਂਦੀ ਹੈ ਜੋ ਵਰਤੋਂ ਯੋਗ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੀ। ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਮਾਮਲਿਆਂ ਵਿੱਚ, ਇਹ ਰੂਪ ਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਇੱਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਤੋਂ ਦੂਜੀ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਵਿੱਚ ਤਬਦੀਲ ਕੀਤੀ ਗਈ ਊਰਜਾ ਵਜੋਂ ਪਰਿਭਾਸ਼ਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਜੋ ਕੰਮ ਨਹੀਂ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਲਾਈਟ ਬਲਬ ਚਾਲੂ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਬਿਜਲਈ ਊਰਜਾ ਤੋਂ ਰੋਸ਼ਨੀ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਰਹੀ ਊਰਜਾ ਦਾ ਕੁਝ ਹਿੱਸਾ ਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਵਜੋਂ ਗੁਆਚ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਕੋਸ਼ਿਕਾ ਦੇ ਪਾਚਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦੌਰਾਨ ਕੁਝ ਊਰਜਾ ਗਰਮੀ ਊਰਜਾ ਵਜੋਂ ਗੁਆਚ ਜਾਂਦੀ ਹੈ।
ਭੌਤਿਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀਆਂ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਸੰਕਲਪ ਵਿਵਸਥਾ ਅਤੇ ਅਰਾਜਕਤਾ ਦਾ ਹੈ। ਜਿੰਨੀ ਜ਼ਿਆਦਾ ਊਰਜਾ ਇੱਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੁਆਰਾ ਆਪਣੇ ਆਲੇ-ਦੁਆਲੇ ਨੂੰ ਗੁਆਚੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਓਨੀ ਹੀ ਘੱਟ ਵਿਵਸਥਿਤ ਅਤੇ ਵਧੇਰੇ ਬੇਤਰਤੀਬ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਵਿਗਿਆਨੀ ਇੱਕ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਦੇ ਅੰਦਰ ਬੇਤਰਤੀਬੀ ਜਾਂ ਅਰਾਜਕਤਾ ਦੇ ਮਾਪ ਨੂੰ ਐਂਟਰੋਪੀ ਕਹਿੰਦੇ ਹਨ। ਉੱਚ ਐਂਟਰੋਪੀ ਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਉੱਚ ਅਰਾਜਕਤਾ ਅਤੇ ਘੱਟ ਊਰਜਾ। ਅਣੂਆਂ ਅਤੇ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਵਿੱਚ ਵੀ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਐਂਟਰੋਪੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਉਦਾਹਰਨ ਲਈ, ਐਂਟਰੋਪੀ ਵਧਦੀ ਹੈ ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਜਗ੍ਹਾ 'ਤੇ ਉੱਚ ਇਕਾਗਰਤਾ ਵਾਲੇ ਅਣੂ ਫੈਲਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਖਿੰਡ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਊਰਜਾ ਸੰਰਖਣ ਦਾ ਦੂਜਾ ਨਿਯਮ ਕਹਿੰਦਾ ਹੈ ਕਿ ਊਰਜਾ ਤਬਾਦਲੇ ਜਾਂ ਰੂਪਾਂਤਰਨ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਹਮੇਸ਼ਾ ਗਰਮੀ ਵਜੋਂ ਗੁਆਚ ਜਾਵੇਗੀ।
ਜੀਵਤ ਚੀਜ਼ਾਂ ਬਹੁਤ ਵਿਵਸਥਿਤ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ, ਜਿਸ ਲਈ ਘੱਟ ਐਂਟਰੋਪੀ ਦੀ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ ਬਣੇ ਰਹਿਣ ਲਈ ਨਿਰੰਤਰ ਊਰਜਾ ਨਿਵੇਸ਼ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
ਸੰਭਾਵੀ ਅਤੇ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਊਰਜਾ
ਜਦੋਂ ਕੋਈ ਵਸਤੂ ਗਤੀ ਵਿੱਚ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਉਸ ਵਸਤੂ ਨਾਲ ਊਰਜਾ ਜੁੜੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇੱਕ ਵਿਨਾਸ਼ਕਾਰੀ ਗੇਂਦ ਬਾਰੇ ਸੋਚੋ। ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ ਚੱਲਣ ਵਾਲੀ ਵਿਨਾਸ਼ਕਾਰੀ ਗੇਂਦ ਵੀ ਹੋਰ ਵਸਤੂਆਂ ਨੂੰ ਬਹੁਤ ਨੁਕਸਾਨ ਪਹੁੰਚਾ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਗਤੀ ਵਿੱਚ ਵਸਤੂਆਂ ਨਾਲ ਜੁੜੀ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਊਰਜਾ (ਚਿੱਤਰ 4.5) ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਚੱਲਣ ਵਾਲੀ ਗੋਲੀ, ਇੱਕ ਚੱਲਦਾ ਹੋਇਆ ਵਿਅਕਤੀ, ਅਤੇ ਹਵਾ ਵਿੱਚ ਅਣੂਆਂ ਦੀ ਤੇਜ਼ ਗਤੀ (ਜੋ ਗਰਮੀ ਪੈਦਾ ਕਰਦੀ ਹੈ) ਸਭ ਵਿੱਚ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਊਰਜਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
ਹੁਣ ਕੀ ਜੇ ਉਹੀ ਬੇ-ਗਤੀ ਵਿਨਾਸ਼ਕਾਰੀ ਗੇਂਦ ਨੂੰ ਕ੍ਰੇਨ ਨਾਲ ਜ਼ਮੀਨ ਤੋਂ ਦੋ ਮੰਜ਼ਿਲ ਉੱਪਰ ਚੁੱਕਿਆ ਜਾਵੇ? ਜੇ ਲਟਕੀ ਹੋਈ ਵਿਨਾਸ਼ਕਾਰੀ ਗੇਂਦ ਨਾ ਹਿੱਲ ਰਹੀ ਹੋਵੇ, ਤਾਂ ਕੀ ਇਸ ਨਾਲ ਕੋਈ ਊਰਜਾ ਜੁੜੀ ਹੋਈ ਹੈ? ਜਵਾਬ ਹਾਂ ਹੈ। ਵਿਨਾਸ਼ਕਾਰੀ ਗੇਂਦ ਨੂੰ ਚੁੱਕਣ ਲਈ ਲੋੜੀਂਦੀ ਊਰਜਾ ਗਾਇਬ ਨਹੀਂ ਹੋਈ, ਪਰ ਹੁਣ ਇਹ ਵਿਨਾਸ਼ਕਾਰੀ ਗੇਂਦ ਵਿੱਚ ਇਸਦੀ ਸਥਿਤੀ ਅਤੇ ਇਸ 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਨ ਵਾਲੀ ਗੁਰੂਤਾ ਬਲ ਦੇ ਕਾਰਨ ਸਟੋਰ ਹੋ ਗਈ ਹੈ। ਇਸ ਕਿਸਮ ਦੀ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ (ਚਿੱਤਰ 4.5) ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜੇ ਗੇਂਦ ਡਿੱਗਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲ ਜਾਵੇਗੀ ਜਦੋਂ ਤੱਕ ਕਿ ਗੇਂਦ ਜ਼ਮੀਨ 'ਤੇ ਟਿਕੀ ਹੋਣ 'ਤੇ ਸਾਰੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਖਤਮ ਨਾ ਹੋ ਜਾਵੇ। ਵਿਨਾਸ਼ਕਾਰੀ ਗੇਂਦਾਂ ਪੈਂਡੂਲਮ ਵਾਂਗ ਵੀ ਝੂਲਦੀਆਂ ਹਨ; ਝੂਲੇ ਦੌਰਾਨ, ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ (ਝੂਲੇ ਦੇ ਸਿਖਰ 'ਤੇ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਧ) ਤੋਂ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਊਰਜਾ (ਝੂਲੇ ਦੇ ਹੇਠਾਂ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਧ) ਵਿੱਚ ਲਗਾਤਾਰ ਤਬਦੀਲੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਦੀਆਂ ਹੋਰ ਉਦਾਹਰਣਾਂ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਡੈਮ ਦੇ ਪਿੱਛੇ ਰੋਕਿਆ ਹੋਇਆ ਪਾਣੀ ਜਾਂ ਹਵਾਈ ਜਹਾਜ਼ ਤੋਂ ਸਕਾਈਡਾਈਵ ਕਰਨ ਵਾਲਾ ਵਿਅਕਤੀ ਸ਼ਾਮਲ ਹੈ।
ਚਿੱਤਰ 4.5: ਖੜ੍ਹਾ ਪਾਣੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਰੱਖਦਾ ਹੈ; ਚੱਲਦਾ ਪਾਣੀ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਝਰਨੇ ਜਾਂ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਵਗਣ ਵਾਲੀ ਨਦੀ ਵਿੱਚ, ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਊਰਜਾ ਰੱਖਦਾ ਹੈ। (ਕ੍ਰੈਡਿਟ "ਡੈਮ": "Pascal"/Flickr ਦੇ ਕੰਮ ਦਾ ਸੋਧ; ਕ੍ਰੈਡਿਟ "ਝਰਨਾ": Frank Gualtieri ਦੇ ਕੰਮ ਦਾ ਸੋਧ)
ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਕੇਵਲ ਪਦਾਰਥ ਦੇ ਸਥਾਨ ਨਾਲ ਹੀ ਨਹੀਂ, ਸਗੋਂ ਪਦਾਰਥ ਦੀ ਬਣਤਰ ਨਾਲ ਵੀ ਜੁੜੀ ਹੋਈ ਹੈ। ਧਰਤੀ ਉੱਤੇ ਇੱਕ ਖਿਡੌਣਾ ਚਾਪ ਵੀ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਰੱਖਦਾ ਹੈ ਜੇਕਰ ਇਸਨੂੰ ਦਬਾਇਆ ਜਾਵੇ; ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ ਇੱਕ ਰਬੜ ਬੈਂਡ ਜੋ ਖਿੱਚਿਆ ਗਿਆ ਹੋਵੇ। ਅਣੂ ਪੱਧਰ ਉੱਤੇ, ਉਹ ਬੰਧਨ ਜੋ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਪਰਮਾਣੂਆਂ ਨੂੰ ਇਕੱਠੇ ਰੱਖਦੇ ਹਨ, ਇੱਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਬਣਤਰ ਵਿੱਚ ਮੌਜੂਦ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਯਾਦ ਰੱਖੋ ਕਿ ਐਨਾਬੋਲਿਕ ਸੈਲੂਲਰ ਮਾਰਗਾਂ ਨੂੰ ਸਰਲ ਪਦਾਰਥਾਂ ਤੋਂ ਗੁੰਝਲਦਾਰ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਸੰਸਲੇਸ਼ਣ ਲਈ ਊਰਜਾ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਕੈਟਾਬੋਲਿਕ ਮਾਰਗ ਗੁੰਝਲਦਾਰ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਟੁੱਟਣ 'ਤੇ ਊਰਜਾ ਜਾਰੀ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਤੱਥ ਕਿ ਕੁਝ ਰਸਾਇਣਕ ਬੰਧਨਾਂ ਦੇ ਟੁੱਟਣ ਨਾਲ ਊਰਜਾ ਜਾਰੀ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ, ਇਹ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਉਨ੍ਹਾਂ ਬੰਧਨਾਂ ਵਿੱਚ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਹੈ। ਅਸਲ ਵਿੱਚ, ਸਾਡੇ ਦੁਆਰਾ ਖਾਏ ਜਾਣ ਵਾਲੇ ਸਾਰੇ ਭੋਜਨ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਬੰਧਨਾਂ ਵਿੱਚ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਸਟੋਰ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਜਿਸਨੂੰ ਅੰਤ ਵਿੱਚ ਵਰਤੋਂ ਲਈ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਇਸ ਲਈ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ ਬੰਧਨ ਟੁੱਟਣ 'ਤੇ ਊਰਜਾ ਜਾਰੀ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਰਸਾਇਣਕ ਬੰਧਨਾਂ ਦੇ ਅੰਦਰ ਮੌਜੂਦ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਦੀ ਕਿਸਮ, ਅਤੇ ਜੋ ਬੰਧਨ ਟੁੱਟਣ 'ਤੇ ਜਾਰੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਉਸਨੂੰ ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ ਭੋਜਨ ਤੋਂ ਜੀਵਤ ਸੈੱਲਾਂ ਨੂੰ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਨ ਲਈ ਜ਼ਿੰਮੇਵਾਰ ਹੈ। ਊਰਜਾ ਦਾ ਜਾਰੀ ਹੋਣਾ ਉਦੋਂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜਦੋਂ ਭੋਜਨ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਅੰਦਰਲੇ ਅਣੂ ਬੰਧਨ ਟੁੱਟ ਜਾਂਦੇ ਹਨ।
ਸਿੱਖਿਆ ਦਾ ਸੰਬੰਧ
1. ਸਾਈਟ 'ਤੇ ਜਾਓ ਅਤੇ ਗਤੀ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਲੋਲਕ ਦੀ ਬਦਲਦੀ ਗਤੀਜ ਅਤੇ ਸੰਭਾਵੀ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਵੇਖਣ ਲਈ "ਕੰਮ ਅਤੇ ਊਰਜਾ" ਮੀਨੂ ਤੋਂ "ਲੋਲਕ" ਚੁਣੋ।
ਮੁਕਤ ਅਤੇ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਊਰਜਾ
1. ਇਹ ਸਿੱਖਣ ਉਪਰੰਤ ਕਿ ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਊਰਜਾ-ਸੰਚਿਤ ਬੰਧਨਾਂ ਦੇ ਟੁੱਟਣ ਉੱਤੇ ਊਰਜਾ ਜਾਰੀ ਕਰਦੀਆਂ ਹਨ, ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਅਗਲਾ ਪ੍ਰਸ਼ਨ ਇਹ ਹੈ: ਇਹਨਾਂ ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਕਿਵੇਂ ਮਾਪਿਆ ਅਤੇ ਪ੍ਰਗਟ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ? ਇੱਕ ਕਿਰਿਆ ਤੋਂ ਜਾਰੀ ਹੋਈ ਊਰਜਾ ਦੀ ਦੂਜੀ ਕਿਰਿਆ ਨਾਲ ਕਿਵੇਂ ਤੁਲਨਾ ਕੀਤੀ ਜਾ ਸਕਦੀ ਹੈ? ਇਹਨਾਂ ਊਰਜਾ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਨੂੰ ਮਾਪਣ ਲਈ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ (free energy) ਦਾ ਮਾਪ ਵਰਤਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਯਾਦ ਕਰੋ ਕਿ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੇ ਦੂਜੇ ਨਿਯਮ ਅਨੁਸਾਰ, ਸਾਰੀਆਂ ਊਰਜਾ ਤਬਦੀਲੀਆਂ ਵਿੱਚ ਕੁਝ ਮਾਤਰਾ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਦਾ ਨੁਕਸਾਨ ਅਯੋਗ ਰੂਪ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਗਰਮੀ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਖਾਸ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇੱਕ ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆ ਨਾਲ ਸੰਬੰਧਿਤ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦੀ ਹੈ ਜੋ ਨੁਕਸਾਨਾਂ ਦਾ ਹਿਸਾਬ-ਕਿਤਾਬ ਕਰਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਉਪਲਬਧ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਦੂਜੇ ਸ਼ਬਦਾਂ ਵਿੱਚ, ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਵਰਤੋਂਯੋਗ ਊਰਜਾ ਹੈ, ਜਾਂ ਉਹ ਊਰਜਾ ਜੋ ਕਾਰਜ ਕਰਨ ਲਈ ਉਪਲਬਧ ਹੈ।
ਜੇ ਕਿਸੇ ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆ ਦੌਰਾਨ ਊਰਜਾ ਜਾਰੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਪਰਿਵਰਤਨ, ਜਿਸਨੂੰ ∆G (ਡੈਲਟਾ ਜੀ) ਨਾਲ ਦਰਸਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਇੱਕ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਸੰਖਿਆ ਹੋਵੇਗੀ। ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਪਰਿਵਰਤਨ ਦਾ ਇਹ ਵੀ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਕਿਰਿਆ ਦੇ ਉਤਪਾਦਾਂ ਕੋਲ ਪ੍ਰਤੀਕਰਮਕਾਂ ਨਾਲੋਂ ਘੱਟ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਕਿਉਂਕਿ ਉਹ ਕਿਰਿਆ ਦੌਰਾਨ ਕੁਝ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਜਾਰੀ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਵਿੱਚ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਦਾ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਪਰਿਵਰਤਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਸਿੱਟੇ ਵਜੋਂ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਜਾਰੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਉਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਐਕਸਰਗੋਨਿਕ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਸੋਚੋ: ਐਕਸਰਗੋਨਿਕ ਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਊਰਜਾ ਪ੍ਰਣਾਲੀ ਤੋਂ ਬਾਹਰ ਨਿਕਲ ਰਹੀ ਹੈ। ਇਨ੍ਹਾਂ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਸਪੌਂਟੇਨੀਅਸ (ਆਪ-ਮੁਹਾਰਾ) ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਵੀ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੇ ਉਤਪਾਦਾਂ ਕੋਲ ਪ੍ਰਤੀਕਰਮਕਾਂ ਨਾਲੋਂ ਘੱਟ ਸਟੋਰ ਕੀਤੀ ਊਰਜਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਸਪੌਂਟੇਨੀਅਸ ਸ਼ਬਦ ਅਤੇ ਕਿਸੇ ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆ ਦੇ ਤੁਰੰਤ ਵਾਪਰਨ ਦੇ ਵਿਚਾਰ ਵਿਚਕਾਰ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਅੰਤਰ ਦਰਜ ਕਰਨਾ ਜ਼ਰੂਰੀ ਹੈ। ਸ਼ਬਦ ਦੇ ਰੋਜ਼ਾਨਾ ਵਰਤੋਂ ਦੇ ਉਲਟ, ਇੱਕ ਸਪੌਂਟੇਨੀਅਸ ਕਿਰਿਆ ਉਹ ਨਹੀਂ ਹੈ ਜੋ ਅਚਾਨਕ ਜਾਂ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਵਾਪਰਦੀ ਹੈ। ਲੋਹੇ ਦਾ ਜੰਗਾਲਾਉਣਾ ਇੱਕ ਸਪੌਂਟੇਨੀਅਸ ਕਿਰਿਆ ਦੀ ਉਦਾਹਰਨ ਹੈ ਜੋ ਹੌਲੀ-ਹੌਲੀ, ਥੋੜ੍ਹੀ-ਥੋੜ੍ਹੀ ਕਰਕੇ, ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ ਵਾਪਰਦੀ ਹੈ।
ਜੇ ਕੋਈ ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆ ਸਮੁੱਚੇ ਤੌਰ 'ਤੇ ਊਰਜਾ ਜਾਰੀ ਕਰਨ ਦੀ ਬਜਾਏ ਊਰਜਾ ਸੋਖਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਉਸ ਕਿਰਿਆ ਲਈ ∆G ਦਾ ਮੁੱਲ ਇੱਕ ਧਨਾਤਮਕ ਮੁੱਲ ਹੋਵੇਗਾ। ਇਸ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ, ਉਤਪਾਦਾਂ ਕੋਲ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆਵਾਂ ਨਾਲੋਂ ਵਧੇਰੇ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਇਨ੍ਹਾਂ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੇ ਉਤਪਾਦਾਂ ਨੂੰ ਊਰਜਾ-ਸੰਗ੍ਰਹਿਤ ਅਣੂਆਂ ਵਜੋਂ ਸੋਚਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਨ੍ਹਾਂ ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਐਂਡਰਗੋਨਿਕ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ ਅਸਵੈਕ (non-spontaneous) ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ। ਇੱਕ ਐਂਡਰਗੋਨਿਕ ਕਿਰਿਆ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਦੇ ਜੋੜ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ ਆਪਣੇ ਆਪ ਨਹੀਂ ਵਾਪਰੇਗੀ।
ਦ੍ਰਿਸ਼ਟਿਕੋਣ ਦਾ ਸੰਬੰਧ
ਚਿੱਤਰ 4.6: ਐਂਡਰਗੋਨਿਕ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ (ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਊਰਜਾ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ) ਅਤੇ ਐਕਸਰਗੋਨਿਕ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ (ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਤੋਂ ਊਰਜਾ ਨਿਕਲਦੀ ਹੈ) ਦੇ ਕੁਝ ਉਦਾਹਰਣ ਦਰਸਾਏ ਗਏ ਹਨ। (ਕ੍ਰੈਡਿਟ ਏ: ਨੈਟਲੀ ਮੇਨੋਰ ਦੇ ਕੰਮ ਦਾ ਸੋਧ; ਕ੍ਰੈਡਿਟ ਬੀ: USDA ਦੇ ਕੰਮ ਦਾ ਸੋਧ; ਕ੍ਰੈਡਿਟ ਸੀ: ਕੋਰੀ ਜ਼ੈਂਕਰ ਦੇ ਕੰਮ ਦਾ ਸੋਧ; ਕ੍ਰੈਡਿਟ ਡੀ: ਹੈਰੀ ਮਾਲਸ਼ ਦੇ ਕੰਮ ਦਾ ਸੋਧ)
1. ਵੇਖੋ ਕਿ ਦਿਖਾਏ ਗਏ ਹਰੇਕ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚੋਂ ਕਿਹੜੀ ਐਂਡਰਗੋਨਿਕ (ਊਰਜਾ-ਖਪਤ) ਹੈ ਜਾਂ ਐਕਸਰਗੋਨਿਕ (ਊਰਜਾ-ਉਤਪੰਨ)।
ਇਕ ਹੋਰ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਸੰਕਲਪ ਹੈ ਜਿਸ ਬਾਰੇ ਅੰਤਗਰਮਕ (endergonic) ਅਤੇ ਬਾਹਰਗਰਮਕ (exergonic) ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦੇ ਸੰਬੰਧ ਵਿੱਚ ਵਿਚਾਰ ਕਰਨਾ ਚਾਹੀਦਾ ਹੈ। ਬਾਹਰਗਰਮਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਸ਼ੁਰੂ ਹੋਣ ਲਈ ਥੋੜ੍ਹੀ ਮਾਤਰਾ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਦੇ ਨਿਵੇਸ਼ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਇਸ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਕਿ ਉਹ ਆਪਣੀਆਂ ਊਰਜਾ-ਮੁਕਤ ਕਰਨ ਵਾਲੀਆਂ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਅੱਗੇ ਵਧਾ ਸਕਣ। ਇਹਨਾਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਦੀ ਸ਼ੁੱਧ ਮੁਕਤੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਪਰ ਫਿਰ ਵੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤ ਵਿੱਚ ਕੁਝ ਊਰਜਾ ਨਿਵੇਸ਼ ਦੀ ਲੋੜ ਪੈਂਦੀ ਹੈ। ਸਾਰੀਆਂ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦੇ ਵਾਪਰਨ ਲਈ ਜ਼ਰੂਰੀ ਊਰਜਾ ਦਾ ਇਹ ਛੋਟਾ ਜਿਹਾ ਨਿਵੇਸ਼ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਨ ਊਰਜਾ (activation energy) ਅਖਵਾਉਂਦਾ ਹੈ।
ਸਿੱਖਿਆ ਦਾ ਸੰਬੰਧ
1. ਕਿਰਿਆ ਦੀ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਤੋਂ ਸੰਕਰਮਣ ਅਵਸਥਾ ਤੱਕ ਦੀ ਗਤੀ ਦਾ ਇੱਕ ਐਨੀਮੇਸ਼ਨ ਦੇਖੋ।
1. ਕਿਰਿਆ-ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ
ਕੋਈ ਪਦਾਰਥ ਜੋ ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਵਾਪਰਨ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਉਸਨੂੰ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ (catalyst) ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਉਹ ਅਣੂ ਜੋ ਜੀਵ-ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਉਤਪ੍ਰੇਰਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਉਹਨਾਂ ਨੂੰ ਕਿਨਵ (enzymes) ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਕਿਨਵ ਪ੍ਰੋਟੀਨ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਸੈੱਲ ਦੇ ਅੰਦਰ ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੀ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਊਰਜਾ (activation energies) ਨੂੰ ਘਟਾਉਣ ਦਾ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਕਾਰਜ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਜੀਵਤ ਸੈੱਲ ਲਈ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਆਮ ਤਾਪਮਾਨਾਂ 'ਤੇ ਸੈੱਲ ਲਈ ਕਿਸੇ ਵੀ ਵਰਤੋਂ ਦੇ ਯੋਗ ਹੋਣ ਲਈ ਬਹੁਤ ਹੌਲੀ ਵਾਪਰਦੀਆਂ ਹਨ। ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਤੇਜ਼ ਕਰਨ ਲਈ ਕਿਨਵਾਂ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ, ਜੀਵਨ ਕਾਇਮ ਨਹੀਂ ਰਹਿ ਸਕਦਾ। ਕਿਨਵ ਇਸਨੂੰ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥਾਂ (reactant molecules) ਨਾਲ ਜੁੜ ਕੇ ਅਤੇ ਉਹਨਾਂ ਨੂੰ ਇਸ ਤਰੀਕੇ ਨਾਲ ਫੜ ਕੇ ਕਰਦੇ ਹਨ ਕਿ ਰਸਾਇਣਕ ਬੰਧਨ ਤੋੜਨ ਅਤੇ ਬਣਾਉਣ ਦੀਆਂ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆਵਾਂ ਵਧੇਰੇ ਆਸਾਨੀ ਨਾਲ ਵਾਪਰ ਸਕਣ। ਇਹ ਯਾਦ ਰੱਖਣਾ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ ਕਿ ਕਿਨਵ ਇਹ ਨਹੀਂ ਬਦਲਦੇ ਕਿ ਕੋਈ ਕਿਰਿਆ ਉਤਸਰਜੀ (exergonic - spontaneous) ਹੈ ਜਾਂ ਅੰਤਰੀ (endergonic)। ਅਜਿਹਾ ਇਸ ਲਈ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਉਹ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥਾਂ ਜਾਂ ਉਤਪਾਦਾਂ ਦੀ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ (free energy) ਨੂੰ ਨਹੀਂ ਬਦਲਦੇ। ਉਹ ਸਿਰਫ਼ ਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਅੱਗੇ ਵਧਾਉਣ ਲਈ ਲੋੜੀਂਦੀ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੇ ਹਨ (ਚਿੱਤਰ 4.7)। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਕਿਨਵ ਆਪ ਉਸ ਕਿਰਿਆ ਦੁਆਰਾ ਨਹੀਂ ਬਦਲਦਾ ਜਿਸਨੂੰ ਉਹ ਉਤਪ੍ਰੇਰਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਵਾਰ ਜਦੋਂ ਕੋਈ ਕਿਰਿਆ ਉਤਪ੍ਰੇਰਿਤ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਕਿਨਵ ਹੋਰ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਵਿੱਚ ਹਿੱਸਾ ਲੈਣ ਦੇ ਯੋਗ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਚਿੱਤਰ 4.7: ਕਿਨਵ ਕਿਰਿਆ ਦੀ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੇ ਹਨ ਪਰ ਕਿਰਿਆ ਦੀ ਮੁਕਤ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਨਹੀਂ ਬਦਲਦੇ।
ਕਿਨਵ ਜਿਸ ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥਾਂ ਨਾਲ ਜੁੜਦਾ ਹੈ, ਉਸਨੂੰ ਕਿਨਵ ਦਾ ਆਧਾਰ (substrate) ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਖਾਸ ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆ ਦੇ ਆਧਾਰ 'ਤੇ ਇੱਕ ਜਾਂ ਇੱਕ ਤੋਂ ਵੱਧ ਆਧਾਰ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਕੁਝ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਸਿੰਗਲ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥ ਨੂੰ ਕਈ ਉਤਪਾਦਾਂ ਵਿੱਚ ਤੋੜਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਦੂਜਿਆਂ ਵਿੱਚ, ਦੋ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥ ਇੱਕ ਵੱਡੇ ਅਣੂ ਨੂੰ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਇਕੱਠੇ ਆ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਦੋ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਪਦਾਰਥ ਵੀ ਇੱਕ ਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ ਦਾਖਲ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਦੋਵੇਂ ਸੋਧੇ ਜਾ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਪਰ ਉਹ ਦੋ ਉਤਪਾਦਾਂ ਵਜੋਂ ਕਿਰਿਆ ਤੋਂ ਬਾਹਰ ਨਿਕਲਦੇ ਹਨ। ਕਿਨਵ ਦੇ ਅੰਦਰ ਉਹ ਸਥਾਨ ਜਿੱਥੇ ਆਧਾਰ ਜੁੜਦਾ ਹੈ, ਉਸਨੂੰ ਕਿਨਵ ਦਾ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਥਾਨ (active site) ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਥਾਨ ਉਹ ਥਾਂ ਹੈ ਜਿੱਥੇ "ਕਿਰਿਆ" ਵਾਪਰਦੀ ਹੈ। ਕਿਉਂਕਿ ਕਿਨਵ ਪ੍ਰੋਟੀਨ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਥਾਨ ਦੇ ਅੰਦਰ ਅਮੀਨੋ ਐਸਿਡ ਪਾਸੇ ਦੀਆਂ ਲੜੀਆਂ (amino acid side chains) ਦਾ ਇੱਕ ਵਿਲੱਖਣ ਸੁਮੇਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਹਰੇਕ ਪਾਸੇ ਦੀ ਲੜੀ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਗੁਣਾਂ ਦੁਆਰਾ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾ ਪ੍ਰਾਪਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਉਹ ਵੱਡੇ ਜਾਂ ਛੋਟੇ, ਕਮਜ਼ੋਰ ਤਜਾਬੀ ਜਾਂ ਖਾਰੀ, ਹਾਈਡਰੋਫਿਲਿਕ ਜਾਂ ਹਾਈਡਰੋਫੋਬਿਕ, ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਜਾਂ ਨਕਾਰਾਤਮਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਚਾਰਜ ਕੀਤੇ, ਜਾਂ ਨਿਰਪੱਖ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਪਾਸੇ ਦੀਆਂ ਲੜੀਆਂ ਦਾ ਵਿਲੱਖਣ ਸੁਮੇਲ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਥਾਨ ਦੇ ਅੰਦਰ ਇੱਕ ਬਹੁਤ ਹੀ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਰਸਾਇਣਕ ਵਾਤਾਵਰਣ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਵਾਤਾਵਰਣ ਇੱਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਰਸਾਇਣਕ ਆਧਾਰ (ਜਾਂ ਆਧਾਰਾਂ) ਨਾਲ ਜੁੜਨ ਲਈ ਢੁਕਵਾਂ ਹੈ।
ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਥਾਨ ਸਥਾਨਕ ਵਾਤਾਵਰਣ ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਦੇ ਅਧੀਨ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਵਾਤਾਵਰਣ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਵਧਾਉਣਾ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਕਿਰਿਆ ਦੀਆਂ ਦਰਾਂ ਨੂੰ ਵਧਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਭਾਵੇਂ ਕਿਨਵ-ਉਤਪ੍ਰੇਰਿਤ ਹੋਵੇ ਜਾਂ ਹੋਰ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਇੱਕ ਅਨੁਕੂਲ ਸੀਮਾ ਤੋਂ ਬਾਹਰ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਕਿਨਵ ਦੁਆਰਾ ਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਉਤਪ੍ਰੇਰਿਤ ਕਰਨ ਦੀ ਦਰ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਗਰਮ ਤਾਪਮਾਨ ਅੰਤ ਵਿੱਚ ਕਿਨਵਾਂ ਨੂੰ ਵਿਕ੍ਰਿਤ (denature) ਕਰ ਦੇਣਗੇ, ਜੋ ਕਿ ਤਿੰਨ-ਅਯਾਮੀ ਆਕਾਰ ਅਤੇ ਇਸ ਲਈ ਕਿਨਵ ਦੇ ਕਾਰਜ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਅਪਰਿਵਰਤਨੀਯ ਬਦਲਾਅ ਹੈ। ਕਿਨਵ ਇੱਕ ਨਿਸ਼ਚਿਤ pH ਅਤੇ ਲੂਣ ਦੀ ਸੰਗਤ ਸੀਮਾ ਦੇ ਅੰਦਰ ਸਭ ਤੋਂ ਵਧੀਆ ਕੰਮ ਕਰਨ ਲਈ ਵੀ ਢੁਕਵੇਂ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ, ਤਾਪਮਾਨ ਦੇ ਨਾਲ, ਅਤਿਅੰਤ pH, ਅਤੇ ਲੂਣ ਦੀਆਂ ਸੰਗਤਾਂ ਕਿਨਵਾਂ ਨੂੰ ਵਿਕ੍ਰਿਤ ਕਰ ਸਕਦੀਆਂ ਹਨ।
ਬਹੁਤ ਸਾਲਾਂ ਤੋਂ, ਵਿਗਿਆਨੀਆਂ ਨੇ ਸੋਚਿਆ ਕਿ ਕਿਨਵ-ਆਧਾਰ ਬੰਧਨ ਇੱਕ ਸਧਾਰਨ "ਤਾਲਾ ਅਤੇ ਚਾਬੀ" (lock and key) ਢੰਗ ਨਾਲ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਮਾਡਲ ਨੇ ਦਾਅਵਾ ਕੀਤਾ ਕਿ ਕਿਨਵ ਅਤੇ ਆਧਾਰ ਇੱਕ ਤਤਕਾਲੀ ਕਦਮ ਵਿੱਚ ਸੰਪੂਰਨਤਾ ਨਾਲ ਫਿੱਟ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਮੌਜੂਦਾ ਖੋਜ ਪ੍ਰੇਰਿਤ ਫਿੱਟ (induced fit) (ਚਿੱਤਰ 4.8) ਨਾਮਕ ਇੱਕ ਮਾਡਲ ਦਾ ਸਮਰਥਨ ਕਰਦੀ ਹੈ। ਪ੍ਰੇਰਿਤ ਫਿੱਟ ਮਾਡਲ ਤਾਲਾ ਅਤੇ ਚਾਬੀ ਮਾਡਲ ਦਾ ਵਿਸਤਾਰ ਕਰਦਾ ਹੈ ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਕਿਨਵ ਅਤੇ ਆਧਾਰ ਵਿਚਕਾਰ ਇੱਕ ਵਧੇਰੇ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਬੰਧਨ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਹੈ। ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਕਿਨਵ ਅਤੇ ਆਧਾਰ ਇਕੱਠੇ ਆਉਂਦੇ ਹਨ, ਉਹਨਾਂ ਦੀ ਪਰਸਪਰ ਕ੍ਰਿਆ ਕਿਨਵ ਦੀ ਬਣਤਰ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਹਲਕਾ ਜਿਹਾ ਬਦਲਾਅ ਲਿਆਉਂਦੀ ਹੈ ਜੋ ਕਿਨਵ ਅਤੇ ਆਧਾਰ ਵਿਚਕਾਰ ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਬੰਧਨ ਵਿਵਸਥਾ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ।
ਸਿੱਖਣ ਨਾਲ ਜੁੜੋ
ਪ੍ਰੇਰਿਤ ਫਿੱਟ ਦਾ ਐਨੀਮੇਸ਼ਨ ਦੇਖੋ।
ਜਦੋਂ ਕੋਈ ਕਿਨਵ ਆਪਣੇ ਆਧਾਰ ਨਾਲ ਜੁੜਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਇੱਕ ਕਿਨਵ-ਆਧਾਰ ਸੰਕੁਲ (enzyme-substrate complex) ਬਣਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਸੰਕੁਲ ਕਿਰਿਆ ਦੀ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਦੇ ਤੇਜ਼ੀ ਨਾਲ ਅੱਗੇ ਵਧਣ ਨੂੰ ਕਈ ਸੰਭਾਵੀ ਤਰੀਕਿਆਂ ਵਿੱਚੋਂ ਇੱਕ ਵਿੱਚ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਬੁਨਿਆਦੀ ਪੱਧਰ 'ਤੇ, ਕਿਨਵ ਇੱਕ ਤੋਂ ਵੱਧ ਆਧਾਰਾਂ ਨੂੰ ਸ਼ਾਮਲ ਕਰਨ ਵਾਲੀਆਂ ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਆਧਾਰਾਂ ਨੂੰ ਕਿਰਿਆ ਲਈ ਇੱਕ ਅਨੁਕੂਲ ਦਿਸ਼ਾ ਵਿੱਚ ਇਕੱਠੇ ਲਿਆਂਦਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਹੋਰ ਤਰੀਕਾ ਜਿਸ ਨਾਲ ਕਿਨਵ ਆਪਣੇ ਆਧਾਰਾਂ ਦੀ ਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਉਹ ਹੈ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਥਾਨ ਦੇ ਅੰਦਰ ਕਿਰਿਆ ਦੇ ਵਾਪਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਅਨੁਕੂਲ ਵਾਤਾਵਰਣ ਬਣਾਉਣਾ। ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਥਾਨ ਦੇ ਅੰਦਰ ਅਮੀਨੋ ਐਸਿਡ R ਸਮੂਹਾਂ ਦੀ ਖਾਸ ਵਿਵਸਥਾ ਤੋਂ ਉਭਰਨ ਵਾਲੇ ਰਸਾਇਣਕ ਗੁਣ ਕਿਨਵ ਦੇ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਆਧਾਰਾਂ ਦੇ ਕਿਰਿਆ ਕਰਨ ਲਈ ਸੰਪੂਰਨ ਵਾਤਾਵਰਣ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ।
ਕਿਨਵ-ਆਧਾਰ ਸੰਕੁਲ ਬੰਧਨ ਦੀ ਬਣਤਰ ਨਾਲ ਸਮਝੌਤਾ ਕਰਕੇ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਘਟਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਇਸਨੂੰ ਤੋੜਨਾ ਆਸਾਨ ਹੋ ਜਾਵੇ। ਅੰਤ ਵਿੱਚ, ਕਿਨਵ ਰਸਾਇਣਕ ਕਿਰਿਆ ਵਿੱਚ ਖੁਦ ਹਿੱਸਾ ਲੈ ਕੇ ਵੀ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲਤਾ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਘਟਾ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਇਹਨਾਂ ਮਾਮਲਿਆਂ ਵਿੱਚ, ਇਹ ਯਾਦ ਰੱਖਣਾ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ ਕਿ ਕਿਨਵ ਕਿਰਿਆ ਦੇ ਮੁਕੰਮਲ ਹੋਣ ਤੱਕ ਹਮੇਸ਼ਾ ਆਪਣੀ ਅਸਲ ਅਵਸਥਾ ਵਿੱਚ ਵਾਪਸ ਆ ਜਾਵੇਗਾ। ਕਿਨਵਾਂ ਦੀਆਂ ਪ੍ਰਮੁੱਖ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਇੱਕ ਇਹ ਹੈ ਕਿ ਉਹਨਾਂ ਦੁਆਰਾ ਉਤਪ੍ਰੇਰਿਤ ਕਿਰਿਆਵਾਂ ਦੁਆਰਾ ਉਹ ਅੰਤਮ ਰੂਪ ਵਿੱਚ ਅਪਰਿਵਰਤਿਤ ਰਹਿੰਦੇ ਹਨ। ਕਿਨਵ ਦੁਆਰਾ ਇੱਕ ਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਉਤਪ੍ਰੇਰਿਤ ਕਰਨ ਤੋਂ ਬਾਅਦ, ਉਹ ਆਪਣੇ ਉਤਪਾਦ(ਆਂ) ਨੂੰ ਛੱਡ ਦਿੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇੱਕ ਨਵੀਂ ਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਉਤਪ੍ਰੇਰਿਤ ਕਰ ਸਕਦਾ ਹੈ।
ਚਿੱਤਰ 4.8: ਪ੍ਰੇਰਿਤ ਫਿੱਟ ਮਾਡਲ ਤਾਲਾ ਅਤੇ ਚਾਬੀ ਮਾਡਲ ਦਾ ਇੱਕ ਸਮਾਯੋਜਨ ਹੈ ਅਤੇ ਇਹ ਦੱਸਦਾ ਹੈ ਕਿ ਕਿਨਵ ਅਤੇ ਆਧਾਰ ਕਿਵੇਂ ਆਧਾਰ ਲਈ ਕਿਰਿਆਸ਼ੀਲ ਸਥਾਨ ਦੀ ਸਬੰਧਤਾ ਵਧਾਉਣ ਲਈ ਸੰਕਰਮਣ ਅਵਸਥਾ (transition state) ਦੌਰਾਨ ਗਤੀਸ਼ੀਲ ਸੋਧਾਂ ਕਰਦੇ ਹਨ।
ਇਹ ਆਦਰਸ਼ ਜਾਪਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇੱਕ ਜੀਵ-ਜੰਤੂ ਦੇ ਸਾਰੇ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਭਰਪੂਰ ਮਾਤਰਾ ਵਿੱਚ ਮੌਜੂਦ ਹੋਣ ਅਤੇ ਸੈਲੂਲਰ ਹਾਲਤਾਂ, ਸਾਰੀਆਂ ਸੈੱਲਾਂ ਵਿੱਚ, ਹਰ ਸਮੇਂ ਅਨੁਕੂਲਤਾ ਨਾਲ ਕੰਮ ਕਰਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਕਈ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੇ ਮਕੈਨਿਜ਼ਮ ਇਹ ਯਕੀਨੀ ਬਣਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ ਅਜਿਹਾ ਨਾ ਹੋਵੇ। ਸੈਲੂਲਰ ਲੋੜਾਂ ਅਤੇ ਹਾਲਤਾਂ ਸੈੱਲ ਤੋਂ ਸੈੱਲ ਤੱਕ ਲਗਾਤਾਰ ਬਦਲਦੀਆਂ ਰਹਿੰਦੀਆਂ ਹਨ, ਅਤੇ ਸਮੇਂ ਦੇ ਨਾਲ ਵਿਅਕਤੀਗਤ ਸੈੱਲਾਂ ਦੇ ਅੰਦਰ ਬਦਲਦੀਆਂ ਰਹਿੰਦੀਆਂ ਹਨ। ਪੇਟ ਦੇ ਸੈੱਲਾਂ ਦੇ ਲੋੜੀਂਦੇ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਚਰਬੀ ਸਟੋਰ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਸੈੱਲਾਂ, ਚਮੜੀ ਦੇ ਸੈੱਲਾਂ, ਖੂਨ ਦੇ ਸੈੱਲਾਂ ਅਤੇ ਨਸਾਂ ਦੇ ਸੈੱਲਾਂ ਤੋਂ ਵੱਖਰੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਇੱਕ ਪਾਚਨ ਅੰਗ ਦਾ ਸੈੱਲ ਭੋਜਨ ਤੋਂ ਠੀਕ ਬਾਅਦ ਦੇ ਸਮੇਂ ਦੌਰਾਨ ਪੌਸ਼ਟਿਕ ਤੱਤਾਂ ਨੂੰ ਪ੍ਰੋਸੈਸ ਕਰਨ ਅਤੇ ਤੋੜਨ ਲਈ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਮਿਹਨਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਭੋਜਨ ਤੋਂ ਕਈ ਘੰਟੇ ਬਾਅਦ। ਜਿਵੇਂ-ਜਿਵੇਂ ਇਹ ਸੈਲੂਲਰ ਮੰਗਾਂ ਅਤੇ ਹਾਲਤਾਂ ਬਦਲਦੀਆਂ ਹਨ, ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਐਨਜ਼ਾਈਮਾਂ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਅਤੇ ਕਾਰਜਸ਼ੀਲਤਾ ਵੀ ਬਦਲਣੀ ਚਾਹੀਦੀ ਹੈ।
ਕਿਉਂਕਿ ਬਾਇਓਕੈਮੀਕਲ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦੀਆਂ ਦਰਾਂ ਐਕਟੀਵੇਸ਼ਨ ਊਰਜਾ ਦੁਆਰਾ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ, ਅਤੇ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਲਈ ਐਕਟੀਵੇਸ਼ਨ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੇ ਅਤੇ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਇੱਕ ਸੈੱਲ ਦੇ ਅੰਦਰ ਐਨਜ਼ਾਈਮਾਂ ਦੀ ਕਿਸਮ ਦੀਆਂ ਅਨੁਪਾਤਕ ਮਾਤਰਾਵਾਂ ਅਤੇ ਕਾਰਜ ਅੰਤ ਵਿੱਚ ਇਹ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦੇ ਹਨ ਕਿ ਕਿਹੜੀਆਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਹੋਣਗੀਆਂ ਅਤੇ ਕਿਸ ਦਰ 'ਤੇ। ਇਹ ਨਿਰਧਾਰਨ ਸੈੱਲਾਂ ਵਿੱਚ ਕੱਸ ਕੇ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਕੁਝ ਸੈਲੂਲਰ ਵਾਤਾਵਰਣਾਂ ਵਿੱਚ, ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਗਤੀਵਿਧੀ ਅੰਸ਼ਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਾਤਾਵਰਣਕ ਕਾਰਕਾਂ ਜਿਵੇਂ ਕਿ pH, ਤਾਪਮਾਨ, ਲੂਣ ਦੀ ਇਕਾਗਰਤਾ, ਅਤੇ, ਕੁਝ ਮਾਮਲਿਆਂ ਵਿੱਚ, ਕੋਫੈਕਟਰ ਜਾਂ ਕੋਐਨਜ਼ਾਈਮ ਦੁਆਰਾ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
ਐਨਜ਼ਾਈਮਾਂ ਨੂੰ ਅਜਿਹੇ ਤਰੀਕਿਆਂ ਨਾਲ ਵੀ ਨਿਯੰਤ੍ਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਜੋ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਗਤੀਵਿਧੀ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਜਾਂ ਘਟਾਉਂਦੇ ਹਨ। ਅਜਿਹੇ ਕਈ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੇ ਅਣੂ ਹਨ ਜੋ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਫੰਕਸ਼ਨ ਨੂੰ ਰੋਕਦੇ ਜਾਂ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਕਈ ਤਰ੍ਹਾਂ ਦੇ ਮਕੈਨਿਜ਼ਮ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦੁਆਰਾ ਉਹ ਅਜਿਹਾ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਇਨਿਬਿਸ਼ਨ ਦੇ ਕੁਝ ਮਾਮਲਿਆਂ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਇਨਿਬਿਟਰ ਅਣੂ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੇ ਇੰਨਾ ਸਮਾਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਕਿ ਇਹ ਐਕਟਿਵ ਸਾਈਟ ਨਾਲ ਜੁੜ ਸਕਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਸਿਰਫ਼ ਸਬਸਟਰੇਟ ਨੂੰ ਜੁੜਨ ਤੋਂ ਰੋਕ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਅਜਿਹਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਨੂੰ ਪ੍ਰਤੀਯੋਗੀ ਇਨਿਬਿਸ਼ਨ ਦੁਆਰਾ ਰੋਕਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਕਿਉਂਕਿ ਇੱਕ ਇਨਿਬਿਟਰ ਅਣੂ ਐਕਟਿਵ ਸਾਈਟ ਨਾਲ ਜੁੜਨ ਲਈ ਸਬਸਟਰੇਟ ਨਾਲ ਮੁਕਾਬਲਾ ਕਰਦਾ ਹੈ।
ਦੂਜੇ ਪਾਸੇ, ਗੈਰ-ਪ੍ਰਤੀਯੋਗੀ ਇਨਿਬਿਸ਼ਨ ਵਿੱਚ, ਇੱਕ ਇਨਿਬਿਟਰ ਅਣੂ ਐਕਟਿਵ ਸਾਈਟ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ ਕਿਸੇ ਹੋਰ ਸਥਾਨ 'ਤੇ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਨਾਲ ਜੁੜਦਾ ਹੈ, ਜਿਸਨੂੰ ਐਲੋਸਟੇਰਿਕ ਸਾਈਟ ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਪਰ ਫਿਰ ਵੀ ਐਕਟਿਵ ਸਾਈਟ ਨਾਲ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੇ ਜੁੜਨ ਨੂੰ ਰੋਕਣ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਬੰਧ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਕੁਝ ਇਨਿਬਿਟਰ ਅਣੂ ਐਨਜ਼ਾਈਮਾਂ ਨਾਲ ਅਜਿਹੇ ਸਥਾਨ 'ਤੇ ਜੁੜਦੇ ਹਨ ਜਿੱਥੇ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦਾ ਜੁੜਨਾ ਇੱਕ ਸੰਰਚਨਾਤਮਕ ਤਬਦੀਲੀ ਦਾ ਕਾਰਨ ਬਣਦਾ ਹੈ ਜੋ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਗਤੀਵਿਧੀ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਇਹ ਹੁਣ ਸਬਸਟਰੇਟ ਨੂੰ ਉਤਪਾਦ ਵਿੱਚ ਬਦਲਣ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਉਤਪ੍ਰੇਰਿਤ ਨਹੀਂ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਕਿਸਮ ਦੀ ਇਨਿਬਿਸ਼ਨ ਨੂੰ ਐਲੋਸਟੇਰਿਕ ਇਨਿਬਿਸ਼ਨ (ਚਿੱਤਰ 4.9) ਕਿਹਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਜ਼ਿਆਦਾਤਰ ਐਲੋਸਟੇਰਿਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਨਿਯੰਤ੍ਰਿਤ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਇੱਕ ਤੋਂ ਵੱਧ ਪੌਲੀਪੇਪਟਾਈਡ ਦੇ ਬਣੇ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਜਿਸਦਾ ਮਤਲਬ ਹੈ ਕਿ ਉਨ੍ਹਾਂ ਕੋਲ ਇੱਕ ਤੋਂ ਵੱਧ ਪ੍ਰੋਟੀਨ ਸਬਯੂਨਿਟ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਜਦੋਂ ਇੱਕ ਐਲੋਸਟੇਰਿਕ ਇਨਿਬਿਟਰ ਇੱਕ ਐਨਜ਼ਾਈਮ 'ਤੇ ਇੱਕ ਖੇਤਰ ਨਾਲ ਜੁੜਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਪ੍ਰੋਟੀਨ ਸਬਯੂਨਿਟਾਂ 'ਤੇ ਸਾਰੇ ਐਕਟਿਵ ਸਾਈਟ ਥੋੜ੍ਹੇ ਬਦਲ ਜਾਂਦੇ ਹਨ ਤਾਂ ਜੋ ਉਹ ਆਪਣੇ ਸਬਸਟਰੇਟਾਂ ਨੂੰ ਘੱਟ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਨਾਲ ਜੋੜਦੇ ਹਨ। ਐਲੋਸਟੇਰਿਕ ਐਕਟੀਵੇਟਰ ਵੀ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਇਨਿਬਿਟਰ ਵੀ। ਐਲੋਸਟੇਰਿਕ ਐਕਟੀਵੇਟਰ ਐਕਟਿਵ ਸਾਈਟ ਤੋਂ ਦੂਰ ਸਥਾਨਾਂ 'ਤੇ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਨਾਲ ਜੁੜਦੇ ਹਨ, ਇੱਕ ਸੰਰਚਨਾਤਮਕ ਤਬਦੀਲੀ ਦਾ ਕਾਰਨ ਬਣਦੇ ਹਨ ਜੋ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਦੇ ਐਕਟਿਵ ਸਾਈਟ(ਸ) ਦੀ ਆਪਣੇ ਸਬਸਟਰੇਟ(ਸ) ਲਈ ਆਕਰਸ਼ਣ ਨੂੰ ਵਧਾਉਂਦਾ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ 4.9)।
ਚਿੱਤਰ 4.9: ਐਲੋਸਟੇਰਿਕ ਇਨਿਬਿਸ਼ਨ ਐਕਟਿਵ ਸਾਈਟ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਅਸਿੱਧੇ ਸੰਰਚਨਾਤਮਕ ਤਬਦੀਲੀ ਦਾ ਕਾਰਨ ਬਣ ਕੇ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਸਬਸਟਰੇਟ ਹੁਣ ਫਿੱਟ ਨਾ ਹੋਵੇ। ਇਸ ਦੇ ਉਲਟ, ਐਲੋਸਟੇਰਿਕ ਐਕਟੀਵੇਸ਼ਨ ਵਿੱਚ, ਐਕਟੀਵੇਟਰ ਅਣੂ ਸਬਸਟਰੇਟ ਦੇ ਬਿਹਤਰ ਫਿੱਟ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦੇਣ ਲਈ ਐਕਟਿਵ ਸਾਈਟ ਦੇ ਆਕਾਰ ਨੂੰ ਸੋਧਦਾ ਹੈ।
ਕੈਰੀਅਰ ਕਨੈਕਸ਼ਨ
ਫਾਰਮਾਸਿਊਟੀਕਲ ਡਰੱਗ ਡਿਵੈਲਪਰ
ਚਿੱਤਰ 4.10: ਕੀ ਤੁਸੀਂ ਕਦੇ ਸੋਚਿਆ ਹੈ ਕਿ ਫਾਰਮਾਸਿਊਟੀਕਲ ਦਵਾਈਆਂ ਕਿਵੇਂ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤੀਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ? (ਕ੍ਰੈਡਿਟ: ਡੇਬੋਰਾਹ ਆਸਟਿਨ)
ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਮੈਟਾਬੋਲਿਕ ਪਾਥਵੇਅ ਦੇ ਮੁੱਖ ਹਿੱਸੇ ਹਨ। ਇਹ ਸਮਝਣਾ ਕਿ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਕਿਵੇਂ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਉਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਕਿਵੇਂ ਨਿਯੰਤ੍ਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਅੱਜ ਬਾਜ਼ਾਰ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਸਾਰੀਆਂ ਫਾਰਮਾਸਿਊਟੀਕਲ ਦਵਾਈਆਂ ਦੇ ਵਿਕਾਸ ਦੇ ਪਿੱਛੇ ਮੁੱਖ ਸਿਧਾਂਤ ਹਨ। ਇਸ ਖੇਤਰ ਵਿੱਚ ਕੰਮ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨੀ ਦਵਾਈਆਂ (ਚਿੱਤਰ 4.10) ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਕਰਨ ਲਈ ਹੋਰ ਵਿਗਿਆਨੀਆਂ ਨਾਲ ਸਹਿਯੋਗ ਕਰਦੇ ਹਨ।
ਉਦਾਹਰਨ ਵਜੋਂ ਸਟੈਟਿਨਜ਼ 'ਤੇ ਵਿਚਾਰ ਕਰੋ—ਸਟੈਟਿਨਜ਼ ਨਾਮ ਹੈ ਜੋ ਦਵਾਈਆਂ ਦੇ ਇੱਕ ਵਰਗ ਨੂੰ ਦਿੱਤਾ ਗਿਆ ਹੈ ਜੋ ਕੋਲੈਸਟ੍ਰੋਲ ਦੇ ਪੱਧਰ ਨੂੰ ਘਟਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਮਿਸ਼ਰਣ ਐਨਜ਼ਾਈਮ HMG-CoA ਰੀਡਕਟੇਜ਼ ਦੇ ਇਨਿਬਿਟਰ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਸਰੀਰ ਵਿੱਚ ਲਿਪਿਡਜ਼ ਤੋਂ ਕੋਲੈਸਟ੍ਰੋਲ ਨੂੰ ਸੰਸ਼ਲੇਸ਼ਿਤ ਕਰਨ ਵਾਲਾ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਹੈ। ਇਸ ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਨੂੰ ਰੋਕ ਕੇ, ਸਰੀਰ ਵਿੱਚ ਸੰਸ਼ਲੇਸ਼ਿਤ ਕੋਲੈਸਟ੍ਰੋਲ ਦੇ ਪੱਧਰ ਨੂੰ ਘਟਾਇਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਇਸੇ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਐਸੀਟਾਮਿਨੋਫੇਨ, ਜੋ ਕਿ ਪ੍ਰਸਿੱਧ ਤੌਰ 'ਤੇ ਟਾਇਲਨੋਲ ਬ੍ਰਾਂਡ ਨਾਮ ਹੇਠ ਮਾਰਕੀਟ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਸਾਈਕਲੋਆਕਸੀਜਨੇਜ਼ ਦਾ ਇੱਕ ਇਨਿਬਿਟਰ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ ਇਸਦੀ ਵਰਤੋਂ ਬੁਖਾਰ ਅਤੇ ਸੋਜ (ਦਰਦ) ਤੋਂ ਰਾਹਤ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਨ ਲਈ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਇਸਦੇ ਕਾਰਜ ਦੀ ਵਿਧੀ ਅਜੇ ਵੀ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਸਮਝੀ ਨਹੀਂ ਗਈ ਹੈ।
ਦਵਾਈਆਂ ਦੀ ਖੋਜ ਕਿਵੇਂ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ? ਡਰੱਗ ਡਿਸਕਵਰੀ ਵਿੱਚ ਸਭ ਤੋਂ ਵੱਡੀਆਂ ਚੁਣੌਤੀਆਂ ਵਿੱਚੋਂ ਇੱਕ ਡਰੱਗ ਟਾਰਗੇਟ ਦੀ ਪਛਾਣ ਕਰਨਾ ਹੈ। ਇੱਕ ਡਰੱਗ ਟਾਰਗੇਟ ਇੱਕ ਅਣੂ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਜੋ ਸ਼ਾਬਦਿਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਦਵਾਈ ਦਾ ਨਿਸ਼ਾਨਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਸਟੈਟਿਨਜ਼ ਦੇ ਮਾਮਲੇ ਵਿੱਚ, HMG-CoA ਰੀਡਕਟੇਜ਼ ਡਰੱਗ ਟਾਰਗੇਟ ਹੈ। ਡਰੱਗ ਟਾਰਗੇਟ ਦੀ ਪਛਾਣ ਪੇਸ਼ੇਵਰਾਨਾ ਪ੍ਰਯੋਗਸ਼ਾਲਾ ਖੋਜ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤੀ ਜਾਂਦੀ ਹੈ। ਸਿਰਫ਼ ਟਾਰਗੇਟ ਦੀ ਪਛਾਣ ਕਰਨਾ ਕਾਫ਼ੀ ਨਹੀਂ ਹੈ; ਵਿਗਿਆਨੀਆਂ ਨੂੰ ਇਹ ਵੀ ਜਾਣਨ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ ਕਿ ਸੈੱਲ ਦੇ ਅੰਦਰ ਟਾਰਗੇਟ ਕਿਵੇਂ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਬਿਮਾਰੀ ਦੇ ਮਾਮਲੇ ਵਿੱਚ ਕਿਹੜੀਆਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਗਲਤ ਹੋ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ। ਇੱਕ ਵਾਰ ਜਦੋਂ ਟਾਰਗੇਟ ਅਤੇ ਪਾਥਵੇਅ ਦੀ ਪਛਾਣ ਹੋ ਜਾਂਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਡਰੱਗ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਦੀ ਅਸਲ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਸ਼ੁਰੂ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਪੜਾਅ ਵਿੱਚ, ਰਸਾਇਣ ਵਿਗਿਆਨੀ ਅਤੇ ਜੀਵ-ਵਿਗਿਆਨੀ ਇੱਕ ਖਾਸ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਨੂੰ ਰੋਕਣ ਜਾਂ ਸਰਗਰਮ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਅਣੂਆਂ ਨੂੰ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਅਤੇ ਸੰਸ਼ਲੇਸ਼ਿਤ ਕਰਨ ਲਈ ਇਕੱਠੇ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਇਹ ਸਿਰਫ਼ ਸ਼ੁਰੂਆਤ ਹੈ: ਜੇਕਰ ਅਤੇ ਜਦੋਂ ਕੋਈ ਡਰੱਗ ਪ੍ਰੋਟੋਟਾਈਪ ਆਪਣੇ ਕਾਰਜ ਨੂੰ ਸਫਲਤਾਪੂਰਵਕ ਨਿਭਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਇਸਨੂੰ ਬਾਜ਼ਾਰ ਵਿੱਚ ਆਉਣ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਯੂ.ਐਸ. ਫੂਡ ਐਂਡ ਡਰੱਗ ਐਡਮਿਨਿਸਟ੍ਰੇਸ਼ਨ ਤੋਂ ਮਨਜ਼ੂਰੀ ਮਿਲਣ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਇਨ ਵਿਟਰੋ ਪ੍ਰਯੋਗਾਂ ਤੋਂ ਲੈ ਕੇ ਕਲੀਨਿਕਲ ਟਰਾਇਲਾਂ ਤੱਕ ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਟੈਸਟਾਂ ਵਿੱਚੋਂ ਲੰਘਣਾ ਪੈਂਦਾ ਹੈ।
ਕਈ ਐਨਜ਼ਾਈਮ (enzymes) ਅਨੁਕੂਲਤਮ (optimally) ਕੰਮ ਨਹੀਂ ਕਰਦੇ, ਜਾਂ ਬਿਲਕੁਲ ਵੀ ਨਹੀਂ, ਜਦੋਂ ਤੱਕ ਉਹ ਹੋਰ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ ਗੈਰ-ਪ੍ਰੋਟੀਨ ਸਹਾਇਕ ਅਣੂਆਂ (non-protein helper molecules) ਨਾਲ ਜੁੜੇ ਨਾ ਹੋਣ। ਇਹ ਅਸਥਾਈ ਤੌਰ 'ਤੇ ਆਇਨਿਕ (ionic) ਜਾਂ ਹਾਈਡਰੋਜਨ ਬੰਧਨਾਂ (hydrogen bonds) ਰਾਹੀਂ, ਜਾਂ ਸਥਾਈ ਤੌਰ 'ਤੇ ਵਧੇਰੇ ਮਜ਼ਬੂਤ ਸਹਿਯੋਜੀ ਬੰਧਨਾਂ (covalent bonds) ਰਾਹੀਂ ਜੁੜ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਇਹਨਾਂ ਅਣੂਆਂ ਨਾਲ ਜੁੜਨਾ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਸੰਬੰਧਿਤ ਐਨਜ਼ਾਈਮਾਂ ਦੇ ਅਨੁਕੂਲਤਮ ਆਕਾਰ ਅਤੇ ਕਾਰਜ ਨੂੰ ਉਤਸ਼ਾਹਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਹਨਾਂ ਸਹਾਇਕ ਅਣੂਆਂ ਦੀਆਂ ਦੋ ਉਦਾਹਰਨਾਂ ਕੋਫੈਕਟਰ (cofactors) ਅਤੇ ਕੋਐਨਜ਼ਾਈਮ (coenzymes) ਹਨ। ਕੋਫੈਕਟਰ ਅਜੈਵਿਕ ਆਇਨ (inorganic ions) ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਲੋਹੇ ਅਤੇ ਮੈਗਨੀਸ਼ੀਅਮ ਦੇ ਆਇਨ। ਕੋਐਨਜ਼ਾਈਮ ਜੈਵਿਕ ਸਹਾਇਕ ਅਣੂ (organic helper molecules) ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਬੁਨਿਆਦੀ ਪਰਮਾਣੂ ਬਣਤਰ (atomic structure) ਕਾਰਬਨ ਅਤੇ ਹਾਈਡਰੋਜਨ ਨਾਲ ਬਣੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਐਨਜ਼ਾਈਮਾਂ ਵਾਂਗ, ਇਹ ਅਣੂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ (reactions) ਵਿੱਚ ਹਿੱਸਾ ਲੈਂਦੇ ਹਨ ਬਿਨਾਂ ਖੁਦ ਬਦਲੇ ਅਤੇ ਅੰਤ ਵਿੱਚ ਰੀਸਾਈਕਲ (recycled) ਅਤੇ ਦੁਬਾਰਾ ਵਰਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਵਿਟਾਮਿਨ (Vitamins) ਕੋਐਨਜ਼ਾਈਮਾਂ ਦਾ ਸਰੋਤ ਹਨ। ਕੁਝ ਵਿਟਾਮਿਨ ਕੋਐਨਜ਼ਾਈਮਾਂ ਦੇ ਪੂਰਵਗਾਮੀ (precursors) ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਕੁਝ ਸਿੱਧੇ ਕੋਐਨਜ਼ਾਈਮ ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਵਿਟਾਮਿਨ ਸੀ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਸੰਯੋਜੀ ਟਿਸ਼ੂ (connective tissue), ਕੋਲੇਜਨ (collagen) ਬਣਾਉਣ ਵਿੱਚ ਹਿੱਸਾ ਲੈਣ ਵਾਲੇ ਕਈ ਐਨਜ਼ਾਈਮਾਂ ਲਈ ਇੱਕ ਸਿੱਧਾ ਕੋਐਨਜ਼ਾਈਮ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਐਨਜ਼ਾਈਮ ਕਾਰਜ, ਅੰਸ਼ਕ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕੋਫੈਕਟਰਾਂ ਅਤੇ ਕੋਐਨਜ਼ਾਈਮਾਂ ਦੀ ਭਰਪੂਰਤਾ ਦੁਆਰਾ ਨਿਯੰਤ੍ਰਿਤ (regulated) ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਜੀਵ (organism) ਦੇ ਭੋਜਨ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕੀਤੇ ਜਾ ਸਕਦੇ ਹਨ ਜਾਂ, ਕੁਝ ਮਾਮਲਿਆਂ ਵਿੱਚ, ਜੀਵ ਦੁਆਰਾ ਪੈਦਾ ਕੀਤੇ ਜਾ ਸਕਦੇ ਹਨ।
ਪਾਚਕ ਮਾਰਗਾਂ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਤਿਕ੍ਰਿਆ ਨਿਵਾਰਣ
ਅਣੂ ਕਈ ਤਰੀਕਿਆਂ ਨਾਲ ਐਂਜ਼ਾਈਮ ਦੇ ਕਾਰਜ ਨੂੰ ਨਿਯਮਤ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਮੁੱਖ ਪ੍ਰਸ਼ਨ ਹਾਲਾਂਕਿ ਇਹ ਬਣਿਆ ਹੋਇਆ ਹੈ: ਇਹ ਅਣੂ ਕੀ ਹਨ ਅਤੇ ਇਹ ਕਿੱਥੋਂ ਆਉਂਦੇ ਹਨ? ਕੁਝ ਸਹਿ-ਕਾਰਕ (cofactors) ਅਤੇ ਸਹਿ-ਐਂਜ਼ਾਈਮ (coenzymes) ਹਨ, ਜਿਵੇਂ ਕਿ ਤੁਸੀਂ ਸਿੱਖਿਆ ਹੈ। ਸੈੱਲ ਵਿੱਚ ਹੋਰ ਕਿਹੜੇ ਅਣੂ ਐਲੋਸਟੈਰਿਕ ਮੋਡੂਲੇਸ਼ਨ (allosteric modulation), ਅਤੇ ਪ੍ਰਤੀਯੋਗੀ (competitive) ਅਤੇ ਗੈਰ-ਪ੍ਰਤੀਯੋਗੀ (non-competitive) ਰੋਕਥਾਮ (inhibition) ਵਰਗੀ ਐਂਜ਼ਾਈਮੈਟਿਕ ਰੈਗੂਲੇਸ਼ਨ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਦੇ ਹਨ? ਸ਼ਾਇਦ ਰੈਗੂਲੇਟਰੀ ਅਣੂਆਂ ਦੇ ਸਭ ਤੋਂ ਸੰਬੰਧਿਤ ਸਰੋਤ, ਸੈਲੂਲਰ ਮੈਟਾਬੋਲਿਜ਼ਮ (cellular metabolism) ਦੇ ਸੰਬੰਧ ਵਿੱਚ, ਸੈੱਲ ਦੇ ਮੈਟਾਬੋਲਿਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ (metabolic reactions) ਦੇ ਉਤਪਾਦ (products) ਖੁਦ ਹਨ। ਇੱਕ ਸਭ ਤੋਂ ਕੁਸ਼ਲ ਅਤੇ ਸ਼ਾਨਦਾਰ ਤਰੀਕੇ ਨਾਲ, ਸੈੱਲਾਂ ਨੇ ਆਪਣੀਆਂ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦੇ ਉਤਪਾਦਾਂ ਨੂੰ ਐਂਜ਼ਾਈਮ ਗਤੀਵਿਧੀ ਦੀ ਫੀਡਬੈਕ ਇਨ੍ਹੀਬਿਸ਼ਨ (feedback inhibition) ਲਈ ਵਰਤਣ ਲਈ ਵਿਕਸਿਤ ਕੀਤਾ ਹੈ। ਫੀਡਬੈਕ ਇਨ੍ਹੀਬਿਸ਼ਨ ਵਿੱਚ ਆਪਣੇ ਖੁਦ ਦੇ ਅਗਲੇ ਉਤਪਾਦਨ ਨੂੰ ਨਿਯਮਤ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਉਤਪਾਦ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਸ਼ਾਮਲ ਹੁੰਦੀ ਹੈ (ਚਿੱਤਰ 4.11)। ਸੈੱਲ ਉਤਪਾਦਾਂ ਦੀ ਬਹੁਤਾਤ ਦਾ ਜਵਾਬ ਐਨਾਬੋਲਿਕ (anabolic) ਜਾਂ ਕੈਟਾਬੋਲਿਕ (catabolic) ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦੌਰਾਨ ਉਤਪਾਦਨ ਨੂੰ ਹੌਲੀ ਕਰਕੇ ਦਿੰਦਾ ਹੈ। ਅਜਿਹੇ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆ ਉਤਪਾਦ ਉੱਪਰ ਦੱਸੇ ਗਏ ਤਰੀਕਿਆਂ ਰਾਹੀਂ ਉਹਨਾਂ ਦੇ ਉਤਪਾਦਨ ਨੂੰ ਉਤਪ੍ਰੇਰਿਤ (catalyzed) ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਐਂਜ਼ਾਈਮਾਂ ਨੂੰ ਰੋਕ ਸਕਦੇ ਹਨ।
4.11 ਚਿੱਤਰ: ਮੈਟਾਬੋਲਿਕ ਪਾਥਵੇਅ ਕਈ ਐਨਜ਼ਾਈਮਾਂ ਦੁਆਰਾ ਉਤਪ੍ਰੇਰਿਤ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਦੀ ਇੱਕ ਲੜੀ ਹਨ। ਫੀਡਬੈਕ ਇਨ੍ਹੀਬਿਸ਼ਨ, ਜਿੱਥੇ ਪਾਥਵੇਅ ਦਾ ਅੰਤਮ ਉਤਪਾਦ ਇੱਕ ਅੱਪਸਟ੍ਰੀਮ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਰੋਕਦਾ ਹੈ, ਸੈੱਲਾਂ ਵਿੱਚ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਰੈਗੂਲੇਟਰੀ ਵਿਧੀ ਹੈ।
1. ਅਮੀਨੋ ਐਸਿਡ ਅਤੇ ਨਿਊਕਲੀਓਟਾਈਡ ਦੋਵਾਂ ਦਾ ਉਤਪਾਦਨ ਫੀਡਬੈਕ ਇਨ੍ਹੀਬਿਸ਼ਨ (ਪ੍ਰਤਿਕ੍ਰਿਆ ਰੋਕ) ਰਾਹੀਂ ਨਿਯੰਤਰਿਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਤੋਂ ਇਲਾਵਾ, ਏਟੀਪੀ (ATP) ਕੁਝ ਉਨ੍ਹਾਂ ਐਨਜ਼ਾਈਮਾਂ (enzyme) ਦਾ ਐਲੋਸਟੈਰਿਕ (allosteric) ਰੈਗੂਲੇਟਰ (regulator) ਹੈ ਜੋ ਸ਼ੱਕਰ (sugar) ਦੇ ਕੈਟਾਬੋਲਿਕ (catabolic) ਵਿਘਟਨ, ਜਿਸ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੁਆਰਾ ਏਟੀਪੀ (ATP) ਬਣਦਾ ਹੈ, ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ। ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ, ਜਦੋਂ ਏਟੀਪੀ (ATP) ਦੀ ਭਰਪੂਰ ਸਪਲਾਈ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਤਾਂ ਸੈੱਲ ਏਟੀਪੀ (ATP) ਦੇ ਉਤਪਾਦਨ ਨੂੰ ਰੋਕ ਸਕਦਾ ਹੈ। ਦੂਜੇ ਪਾਸੇ, ਏਡੀਪੀ (ADP) ਉਨ੍ਹਾਂ ਕੁਝ ਐਨਜ਼ਾਈਮਾਂ (enzyme) ਲਈ ਇੱਕ ਸਕਾਰਾਤਮਕ ਐਲੋਸਟੈਰਿਕ (allosteric) ਰੈਗੂਲੇਟਰ (regulator) (ਇੱਕ ਐਲੋਸਟੈਰਿਕ ਐਕਟੀਵੇਟਰ (allosteric activator)) ਵਜੋਂ ਕੰਮ ਕਰਦਾ ਹੈ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਏਟੀਪੀ (ATP) ਦੁਆਰਾ ਰੋਕਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਜਦੋਂ ਏਟੀਪੀ (ATP) ਦੇ ਮੁਕਾਬਲੇ ਏਡੀਪੀ (ADP) ਦਾ ਸਾਪੇਖਿਕ ਪੱਧਰ ਉੱਚਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਤਾਂ ਸੈੱਲ ਨੂੰ ਸ਼ੱਕਰ (sugar) ਦੇ ਕੈਟਾਬੋਲਿਜ਼ਮ (catabolism) ਰਾਹੀਂ ਹੋਰ ਏਟੀਪੀ (ATP) ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਲਈ ਪ੍ਰੇਰਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।