Rate-limiting step (biochemistry)
ಜೀವರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ, ದರ-ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ ಹಂತವು ಜೀವರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಸರಣಿಯ ದರವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಹಂತವಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕಿಣ್ವದ ವೇಗವರ್ಧಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಹಂತಗಳ ಅನುಕ್ರಮವು ಹೇಗೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದರ ಬಗ್ಗೆ ಈ ಹೇಳಿಕೆಯು ತಪ್ಪು ತಿಳುವಳಿಕೆಯಾಗಿದೆ. ದರವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಒಂದೇ ಹಂತದ ಬದಲು, ಅನೇಕ ಹಂತಗಳು ದರವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಗಿದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಪ್ರತಿ ನಿಯಂತ್ರಣ ಹಂತವು ದರವನ್ನು ವಿವಿಧ ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ. ಬ್ಲ್ಯಾಕ್ಮ್ಯಾನ್ (1905) ಒಂದು ಸೂತ್ರವಾಗಿ ಹೀಗೆ ಹೇಳಿದ್ದಾರೆಃ "ಒಂದು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅದರ ವೇಗದ ಬಗ್ಗೆ ಹಲವಾರು ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಅಂಶಗಳಿಂದ ಷರತ್ತುಗೊಳಿಸಿದಾಗ, ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ದರವು ನಿಧಾನವಾದ ಅಂಶದ ವೇಗದಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ". ಚಯಾಪಚಯ ಕ್ರಿಯೆಯಂತಹ ಸಂಕೀರ್ಣ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ನಡವಳಿಕೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ, ಒಂದೇ ಅಂಶ ಅಥವಾ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು (ಅಂದರೆ ನಿಧಾನವಾದ) ನಿರೂಪಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿದೆ ಎಂದು ಇದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಮಾಸ್ಟರ್ ಅಥವಾ ದರ-ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ ಹಂತದ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಫ್ಲಕ್ಸ್ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ಒಂದೇ ಕಿಣ್ವದ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ಸರಳೀಕರಿಸಬಹುದು, ಏಕೆಂದರೆ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನದ ಪ್ರಕಾರ, ಕೇವಲ ಒಂದು 'ದರ-ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ' ಹಂತವಿರಬಹುದು. ಅದರ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯಾಗಿನಿಂದ, ಚಯಾಪಚಯ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಹೇಗೆ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಸೂಚಿಸುವಲ್ಲಿ 'ದರ-ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ' ಹಂತವು ಮಹತ್ವದ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸಿದೆ. ದುರದೃಷ್ಟವಶಾತ್, ಕನಿಷ್ಠ ಸ್ಥಿರ-ಸ್ಥಿತಿಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ 'ದರ-ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ' ಹಂತದ ಕಲ್ಪನೆಯು ತಪ್ಪಾಗಿದೆ. ಆಧುನಿಕ ಜೀವರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರದ ಪಠ್ಯಪುಸ್ತಕಗಳು ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಲೆಹಿಂಗರ್ ಪ್ರಿನ್ಸಿಪಲ್ಸ್ ಆಫ್ ಬಯೋಕೆಮಿಸ್ಟ್ರಿಯ ಏಳನೇ ಆವೃತ್ತಿಯು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಹೀಗೆ ಹೇಳುತ್ತದೆಃ "ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಾರ್ಗಗಳಲ್ಲಿ, ಹರಿವಿನ ನಿಯಂತ್ರಣವು ಹಲವಾರು ಕಿಣ್ವಗಳ ನಡುವೆ ವಿತರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಮತ್ತು ನಿಯಂತ್ರಣಕ್ಕೆ ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ ಎಷ್ಟು ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ಚಯಾಪಚಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಿಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ಈಗ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿದೆ". ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಇನ್ನೂ ಸಂಶೋಧನಾ ಲೇಖನಗಳಲ್ಲಿ ತಪ್ಪಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ. 1920ರ ದಶಕದಿಂದ 1950ರ ದಶಕದವರೆಗೆ, ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಎಂದೂ ಕರೆಯಲಾಗುವ ದರ-ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ ಹಂತಗಳ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಚರ್ಚಿಸಿದ ಹಲವಾರು ಲೇಖಕರು ಇದ್ದರು. 'ದರ-ಮಿತಿ' ಹಂತದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯು ತಪ್ಪಾಗಿದೆ ಎಂದು ಹಲವಾರು ಲೇಖಕರು ಹೇಳಿದ್ದಾರೆ. ಬರ್ಟನ್ (1936) "ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಸರಪಳಿಗಳ ಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ, ಮುಖ್ಯ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ತತ್ವವು ಯಾವುದೇ ಅನ್ವಯವನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ" ಎಂದು ಸೂಚಿಸಿದ ಮೊದಲಿಗರಲ್ಲಿ ಒಬ್ಬರಾಗಿದ್ದರು. ಹಿಯರೋನ್ (1952) ಹೆಚ್ಚು ಸಾಮಾನ್ಯವಾದ ಗಣಿತದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಮಾಡಿದರು ಮತ್ತು ಕಿಣ್ವ-ವೇಗವರ್ಧಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ರೇಖೀಯ ಅನುಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಪಾಂಡಿತ್ಯದ ಭವಿಷ್ಯಕ್ಕಾಗಿ ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾದ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದರು. ವೆಬ್ (1963) ದರ-ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ ಹಂತದ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಮತ್ತು ಚಯಾಪಚಯ ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿನ ನಿಯಂತ್ರಣದ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಹರಿಸಲು ಅದರ ಕುರುಡು ಅನ್ವಯವನ್ನು ತೀವ್ರವಾಗಿ ಟೀಕಿಸಿದರು. ವಾಲೆ (1964) ಸರಳ ರೇಖೀಯ ಸರಪಳಿಗಳ ಸರಳ ಆದರೆ ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಮಾಡಿದರು. ಕಿಣ್ವಗಳ ಮೌಲ್ಯಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಮಧ್ಯಂತರ ಸಾಂದ್ರತೆಗಳು ಕಡಿಮೆಯಿದ್ದರೆ, ಈ ಕೆಳಗಿನ ಅಭಿವ್ಯಕ್ತಿಯು ಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಅವರು ತೋರಿಸಿದರುಃ ಇದು ಮಾರ್ಗ ಹರಿವಿನ ಹರಿವಿಗೆ ಸಮನಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದರ ಸ್ಥಿರಾಂಕಗಳು ಮತ್ತು ಮಧ್ಯಂತರ ಮೆಟಾಬೋಲೈಟ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಕಾರ್ಯಗಳಾಗಿವೆ. ಈ ಪದಗಳು ಕಿಣ್ವಗಳ ಸೀಮಿತ ದರ ಮೌಲ್ಯಗಳಿಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ. ಮೇಲಿನ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ಮೊದಲ ಅಂಶವೆಂದರೆ ಮಾರ್ಗ ಹರಿವು ಎಲ್ಲಾ ಕಿಣ್ವಗಳ ಕಾರ್ಯವಾಗಿದೆ; ಅಲ್ಲಿ 'ದರ-ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ' ಹೆಜ್ಜೆ ಇರಬೇಕಾದ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಎಲ್ಲಾ ಪದಗಳು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೆ, ಮೊದಲ ಕಿಣ್ವವು ಹರಿವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಹೆಚ್ಚು ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ, ಇದನ್ನು 'ದರ-ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ' ಹೆಜ್ಜೆ ಎಂದು ಕರೆಯಬಹುದು. ಆಧುನಿಕ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವು ದರ-ಮಿತಿಯು ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕವಾಗಿರಬೇಕು ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ವಿವಿಧ ಹಂತಗಳಿಗೆ ಒಂದು ಮಾರ್ಗದ ಮೂಲಕ ವಿತರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಹಿಗ್ಗಿನ್ಸ್ ಅವರು 1950 ರ ದಶಕದ ಉತ್ತರಾರ್ಧದಲ್ಲಿ ತಮ್ಮ ಪಿಎಚ್ಡಿ ಪ್ರಬಂಧದ ಭಾಗವಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸಿದರು, ಅಲ್ಲಿ ಅವರು 'ಪ್ರತಿಫಲನ ಗುಣಾಂಕ' ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕ ಅಳತೆಯನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಿದರು. ಇದು ಸಣ್ಣ ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಗಳಿಗೆ ಒಂದು ವೇರಿಯೇಬಲ್ನಿಂದ ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ತನ್ನ ಪಿಎಚ್ಡಿ ಪ್ರಬಂಧದಲ್ಲಿ, ಹಿಗ್ಗಿನ್ಸ್ ಪ್ರತಿಬಿಂಬ ಗುಣಾಂಕಗಳ ಅನೇಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತಾನೆ, ಮತ್ತು ನಂತರದ ಕೃತಿಯಲ್ಲಿ, ಮೂರು ಗುಂಪುಗಳು, ಸ್ಯಾವೇಜೌ, ಹೆನ್ರಿಕ್ ಮತ್ತು ರಾಪೊಪೋರ್ಟ್ ಮತ್ತು ಜಿಮ್ ಬರ್ನ್ಸ್ ತಮ್ಮ ಪ್ರಬಂಧದಲ್ಲಿ (1971) ಮತ್ತು ನಂತರದ ಪ್ರಕಟಣೆಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಮತ್ತು ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಈ ಕೃತಿಯನ್ನು ಈಗ ಚಯಾಪಚಯ ನಿಯಂತ್ರಣ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಅಥವಾ ಸ್ಯಾವೇಜೌ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ರೂಪದಲ್ಲಿ, ಜೀವರಾಸಾಯನಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಸಿದ್ಧಾಂತವಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದರು. ಈ ಬೆಳವಣಿಗೆಗಳು ಹಿಗ್ಗಿನ್ಸ್ನ ಮೂಲ ವಿಚಾರಗಳನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ವಿಸ್ತರಿಸಿದವು, ಮತ್ತು ಔಪಚಾರಿಕತೆಯು ಈಗ ಜೀವರಾಸಾಯನಿಕ ಜಾಲಗಳ ನಿರ್ಣಾಯಕ, ನಿರಂತರ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸುವ ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. ಚಯಾಪಚಯ ನಿಯಂತ್ರಣ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಬಗೆಗಿನ ವಿವಿಧ ಪ್ರಬಂಧಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಿಭಾಷೆಯಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ನಂತರ ಸಾಮಾನ್ಯ ಒಪ್ಪಂದದ ಮೂಲಕ ಸಮನ್ವಯಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು. ಶಾಖೆಯ ಮಾರ್ಗಗಳು ಚಯಾಪಚಯ ನಿಯಂತ್ರಣ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ಜೀವರಾಸಾಯನಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಉಲ್ಲೇಖಗಳು ಜೀವರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳು ಕಿಣ್ವದ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರವನ್ನು ಸಹ ನೋಡಿ.