बायोजेनिक पदार्थ

बायोजेनिक पदार्थ एक उत्पाद है जो जीवन रूपों द्वारा बनाया गया है, जबकि यह शब्द मूल रूप से मेटाबोलाइट यौगिकों के लिए विशिष्ट था, जो अन्य जीवों पर विषाक्त प्रभाव डालते थे। यह किसी भी घटक, स्राव और पौधों या जानवर के उपापचयों को सम्मिलित करने के लिए विकसित हुआ है। आणविक जीव विज्ञान के संदर्भ में, बायोजेनिक पदार्थों को बायोमोलिक्यूल के रूप में जाना जाता है। वे सामान्यतः क्रोमैटोग्राफी और जन स्पेक्ट्रोमेट्री तकनीकों के उपयोग के माध्यम से अलग -अलग मापा जाता है। इसके अतिरिक्त, बायोजेनिक पदार्थों का परिवर्तन और विनिमय पर्यावरण और विशेष रूप से जलमार्गों में उनके परिवहन में संरूपित हो सकता है। भूविज्ञान और जैव रसायन के क्षेत्रों में बायोजेनिक पदार्थों का अवलोकन और माप विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। भूवैज्ञानिक तलछट में आइसोप्रेनायड और वसा अम्ल का एक बड़ा अनुपात पौधों और क्लोरोफिल से प्राप्त होता है, और इसे प्रिकैम्ब्रियन तक वापस फैले नमूनों में पाया जा सकता है। ये बायोजेनिक पदार्थ तलछट में प्रसंघनन प्रक्रिया को समझने में सक्षम हैं, लेकिन ये अन्य सामग्रियों में भी रूपांतरित हो सकते हैं। यह उन्हें विभिन्न चट्टानों की उम्र, मूल और गिरावट प्रक्रियाओं को सत्यापित करने के योग्य भूवैज्ञानिकों के लिए बायोमार्कर के रूप में उपयोगी बनाता है। 1960 के दशक से समुद्री जैव रसायन विज्ञान के हिस्से के रूप में बायोजेनिक पदार्थों का अध्ययन किया गया है, जिसमें पानी में उनके उत्पादन, परिवहन और परिवर्तन की जांच करना सम्मिलित है, और कैसे उनका उपयोग औद्योगिक अनुप्रयोगों में किया जा सकता है। समुद्री वातावरण में बायोजेनिक यौगिकों का एक बड़ा अंश माइक्रो और मैक्रो शैवाल द्वारा उत्पादित किया जाता है, जिसमें साइनोबैक्टीरीया भी सम्मिलित है। उनके रोगाणुरोधी गुणों के कारण वे वर्तमान में दोनों (जैसे कि एंटी-फाउलिंग पेंट के लिए या दवा में) औद्योगिक परियोजनाओं में अनुसंधान का विषय हैं।

खोज और वर्गीकरण का इतिहास
1903 में न्यूयॉर्क एकेडमी ऑफ साइंसेज ऑफ जियोलॉजी एंड मिनरलॉजी की एक बैठक के दौरान, भूविज्ञानी अमेडस विलियम ग्रेवौ ने अपने पेपर की चर्चा में एक नई रॉक वर्गीकरण प्रणाली का प्रस्ताव किया और चट्टानों के एक नए वर्गीकरण के बारे में सुझाव दिए। अंतर्जातीय चट्टानों के प्राथमिक उपखंड के भीतर - रासायनिक प्रक्रियाओं के माध्यम से गठित चट्टानें - एक श्रेणी थी जिसे बायोजेनिक चट्टानों को कहा जाता था, जिसका उपयोग कार्बनिक चट्टानों के साथ समानार्थी रूप से किया जाता था, जबकि अन्य माध्यमिक श्रेणियां आग्नेय और हाइड्रोजेनिक चट्टानें थीं।

1930 के दशक में जर्मन केमिस्ट अल्फ्रेड ई ट्रेब्स ने पहली बार पॉरफाइरिन के अपने अध्ययन के हिस्से के रूप में पेट्रोलियम में बायोजेनिक पदार्थों का पता लगाया। इस शोध के आधार पर, 1970 के दशक में भूविज्ञान के अध्ययन के हिस्से के रूप में तलछटी चट्टानों में बायोजेनिक पदार्थों की जांच में बाद में वृद्धि हुई थी। यह अधिक उन्नत विश्लेषणात्मक तरीकों के विकास से सुगम था, और तलछट में बायोजेनिक यौगिकों पर शोध करने के लिए भूवैज्ञानिकों और कार्बनिक रसायनज्ञों के बीच अधिक सहयोग का नेतृत्व किया।

शोधकर्ताओं ने 1960 के दशक के प्रारम्भ में समुद्री वातावरण में सूक्ष्मजीवों द्वारा यौगिकों के उत्पादन की जांच करना आरम्भ कर दिया। 1975 तक, जैव रसायन के अध्ययन में विभिन्न शोध क्षेत्रों का विकास हुआ था। ये समुद्री विषाक्त पदार्थ, समुद्री बायोप्रोडक्ट्स और समुद्री रासायनिक पारिस्थितिकी थे। 1994 में इसके बाद, टेउस्चेर और लिंडेक्विस्ट ने बायोजेनिक पदार्थों को रासायनिक यौगिकों के रूप में परिभाषित किया, जिन्हें जीवित जीवों द्वारा संश्लेषित किया जाता है और यदि वे कुछ सांद्रता से अधिक हैं, तो अस्थायी या स्थायी क्षति या यहां तक कि अन्य जीवों की मृत्यु को उनकी पुस्तक में रासायनिक या भौतिक रासायनिक प्रभावों से भीगिफ्ट बायोजेनिक पदार्थों की विषाक्तता पर अनुसंधान और वर्गीकरण में यह जोर आंशिक रूप से साइटोटॉक्सिसिटी-निर्देशित परख के कारण था जिसका उपयोग जैविक रूप से सक्रिय यौगिकों का पता लगाने के लिए किया गया था। वैकल्पिक दवा और औद्योगिक निबंध के उपयोग के माध्यम से साइटोटॉक्सिक पदार्थों से बायोजेनिक उत्पादों की विविधता का विस्तार किया गया है।

हाइड्रोइकोलॉजी
जापान के सागर में टार्टरी के स्ट्रेट में बायोजेनिक पदार्थों के परिवहन का अध्ययन करने के माध्यम से, एक रूसी टीम ने कहा कि बायोजेनिक पदार्थ या तो बाहरी स्रोतों से निविष्ट, पानी के द्रव्यमान के अंदर परिवहन, या उपापचय द्वारा विकास के कारण समुद्री वातावरण में प्रवेश कर सकते हैं। वे इसी तरह जैव रूपांतरण प्रक्रियाओं, या सूक्ष्मजीवों द्वारा बायोमास गठन के कारण खर्च किए जा सकते हैं। इस अध्ययन में पानी की ऊपरी परत में बायोजेनिक पदार्थ की सांद्रता, परिवर्तन की आवृत्ति और टर्नओवर सभी उच्चतम थे। इसके अतिरिक्त, जलडमरूमध्य के विभिन्न क्षेत्रों में उच्चतम वार्षिक हस्तांतरण वाले बायोजेनिक पदार्थ स्थिर थे। ये O2, DOC और DISi थे, जो सामान्यतः प्राकृतिक जल में बड़ी मात्रा में पाए जाते हैं। बायोजेनिक पदार्थ जो जलडमरूमध्य की बाहरी सीमाओं के माध्यम से कम निविष्ट होते हैं और इसलिए कम से कम स्थानांतरण एन और पी के खनिज और अलग -अलग घटक थे। ये समान पदार्थ समुद्री वातावरण में जैव रूपांतरण प्रक्रियाओं में सक्रिय भाग लेते हैं और साथ ही साथ कम वार्षिक निष्पादित भी होते हैं। ।

भूवैज्ञानिक स्थल
कार्बनिक जियोकेमिस्ट में पेट्रोलियम में बायोजेनिक पदार्थों के डायजेनेसिस का अध्ययन करने में भी रुचि है और वे तलछट और जीवाश्मों में कैसे बदल जाते हैं। जबकि इस कार्बनिक पदार्थ का 90% साधारण कार्बनिक सॉल्वैंट्स में अघुलनशील है - जिसे केरोजेन कहा जाता है - 10% एक ऐसे रूप में है जो घुलनशील है और इसे निकाला जा सकता है, जहां से बायोजेनिक यौगिकों को अलग किया जा सकता है। संतृप्त रैखिक फैटी एसिड और पिगमेंट में सबसे स्थिर रासायनिक संरचनाएं होती हैं और इसलिए यह डायजेनिसिस प्रक्रिया से गिरावट को समझने और उनके मूल रूपों में पता लगाया जा रहा है। हालांकि, मैक्रोमोलेक्यूलस भी संरक्षित भूवैज्ञानिक क्षेत्रों में पाए गए हैं। विशिष्ट अवसादन स्थितियों में एंजाइमेटिक, माइक्रोबियल और भौतिक रासायनिक प्रक्रियाओं के साथ -साथ तापमान और दबाव में वृद्धि होती है, जिससे बायोजेनिक पदार्थों के परिवर्तन होते हैं। उदाहरण के लिए, क्लोरोफिल या हेमिन के निर्जलीकरण से उत्पन्न होने वाले पिगमेंट को कई तलछटों में निकल या वनाडाइल कॉम्प्लेक्स के रूप में पाया जा सकता है। अवसादों में टेरपेनॉइड का एक बड़ा अनुपात भी क्लोरोफिल से प्राप्त होता है। इसी तरह, जर्मनी में मेसेल गड्ढे के मेसेल तेल शेल में खोजे गए रैखिक संतृप्त फैटी एसिड संवहनी पौधों की कार्बनिक पदार्थ से उत्पन्न होते हैं।

इसके अतिरिक्त, एल्केन्स और आइसोप्रेनॉइड प्रीकैम्ब्रियन रॉक के घुलनशील अर्क में पाए जाते हैं, जो तीन अरब साल से भी पहले जैविक सामग्री के संभावित अस्तित्व का संकेत देते हैं। हालांकि, ऐसी संभावना है कि ये कार्बनिक यौगिक प्रकृति में एबोजेनिक हैं, विशेष रूप से प्रीकैम्ब्रियन अवसादों में। जबकि स्टडीयर एट अल (1968) एबोजेनिक स्थितियों में आइसोप्रेनॉइड्स के संश्लेषण के सिमुलेशन ने जीवाश्मों और तलछट में बायोमार्कर के रूप में उपयोग होने वाली लंबी-श्रृंखला के आइसोप्रेनॉइड्स का उत्पादन नहीं किया गया, जिसमे C9-C14 आइसोप्रेनॉइड्स के निशान पाए गए। Al(C2H5)3 - VCl3 जैसे उत्प्रेरकों का उपयोग करके पॉलीआइसोप्रेनॉइड श्रृंखलाओं को त्रिविम चयनात्मक रूप से संश्लेषित करना भी संभव है। हालांकि, इन यौगिकों के प्राकृतिक वातावरण में उपलब्ध होने की संभावना नहीं है।

माप
विभिन्न बायोमोलेक्यूल्स जो एक पौधे के बायोजेनिक पदार्थों को बनाते हैं - विशेष रूप से बीज के पौधे के एक्सयूडेट्स में - एक प्रयोगशाला वातावरण में क्रोमैटोग्राफी की विभिन्न किस्मों का उपयोग करके पहचाना जा सकता है।, गैस क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री गैस क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग चतुर्थक जैसे फ्लेवोनोइड्स को खोजने के लिए किया जाता है। यौगिकों को तब रिवर्स चरण उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी का उपयोग करके और अलग किया जा सकता है। उलट-चरण उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री में प्रयोग किया जाता है।

जब प्राकृतिक वातावरण में बायोजेनिक पदार्थों को मापने की बात आती है जैसे कि पानी का निकाय, एक पनबिजली सीएनपीएसआई मॉडल का उपयोग क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दोनों आयामों में बायोजेनिक पदार्थों के स्थानिक परिवहन की गणना करने के लिए किया जा सकता है। यह मॉडल जल विनिमय और प्रवाह दर को ध्यान में रखता है, और किसी भी महीने के लिए किसी भी क्षेत्र या पानी की परत के लिए बायोजेनिक पदार्थ दरों के मूल्यों को प्राप्त करता है। दो मुख्य मूल्यांकन विधियां सम्मिलित हैं: प्रति यूनिट पानी की मात्रा (मिलीग्राम/M3 वर्ष) और परत के पूरे पानी की मात्रा (तत्व/वर्ष) के प्रति पदार्थों को मापा जाता है। पूर्व का उपयोग ज्यादातर बायोजेनिक पदार्थ की गतिशीलता और प्रवाह और परिवर्तनों के लिए व्यक्तिगत मार्गों का निरीक्षण करने के लिए किया जाता है, और स्ट्रेट या जलमार्ग के व्यक्तिगत क्षेत्रों की तुलना करते समय उपयोगी होता है। दूसरी विधि का उपयोग मासिक पदार्थ के प्रवाह के लिए किया जाता है और इसे ध्यान में रखना चाहिए कि परतों में पानी की मात्रा में मासिक भिन्नताएं हैं।

भू -रसायन विज्ञान के अध्ययन में, बायोजेनिक पदार्थों को जीवाश्मों और तलछट से अलग किया जा सकता है, जो लक्ष्य रॉक नमूने को स्क्रैप करने और कुचलने की प्रक्रिया के माध्यम से, फिर 40% हाइड्रोफ्लुओरिक अम्ल, पानी और बेंजीन/मेथनॉल के साथ 3: 1 के साथ धोने की प्रक्रिया के माध्यम से विनिर्मित किया जाता है। इसके बाद, रॉक के टुकड़े एक अवशेष का उत्पादन करने के लिए जमीन और सेंट्रीफ्यूज किए जाते हैं। रासायनिक यौगिकों को तब विभिन्न क्रोमैटोग्राफी और द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री पृथक्करण के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। हालांकि, निष्कर्षण को कठोर सावधानियों के साथ होना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि उंगलियों के निशान से कोई अमीनो एसिड संदूषक नहीं है, या अन्य विश्लेषणात्मक उपचार विधियों से सिलिकॉन दूषित पदार्थ नहीं होना चाहिए।

एंटी-फाउलिंग पेंट्स
समुद्री शैवाल द्वारा उत्पादित मेटाबोलाइट्स में कई रोगाणुरोधी गुण पाए गए हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि वे समुद्री जीवों द्वारा रासायनिक निवारक के रूप में निर्मित होते हैं और जैसे कि बायोएक्टिव यौगिक होते हैं। समुद्री शैवाल के प्रमुख वर्ग जो इस प्रकार के द्वितीयक मेटाबोलाइट्स का उत्पादन करते हैं, वे सियानोफाइसी, क्लोरोफाइसी और रोडोफिसेसी हैं। देखे गए बायोजेनिक उत्पादों में बहुमूलक, एमाइडस, क्षाराभ, फैटी एसिड, इण्डोल और लिपोपेप्टाइड सम्मिलित हैं। उदाहरण के लिए, 10% से अधिक यौगिकों को लिंगबिया माजुसुला से अलग किया गया, जो कि सबसे प्रचुर सायनोबैक्टीरिया में से एक है, जिसमे एंटिफंगल और एंटीमाइक्रोब्रियल के गुण हैं। इसके अतिरिक्त, रेन एट अल द्वारा एक अध्ययन (2002) में बेसिलस सुबटिलिस के विकास के खिलाफ रोडोफिसेसी वर्ग से डेलिसिआ सुंदर द्वारा उत्पादित 2-फ़ुरोनोन का परीक्षण किया। जब एक 40g/mL सांद्रण पर लागू किया जाता है, तो फ्यूरानोन ने बैक्टीरिया द्वारा एक बायोफिल्म के गठन को बाधित किया और बायोफिल्म की मोटाई को 25% तक कम कर दिया और जीवित कोशिकाओं की संख्या 63% तक कम कर दी गयी। इन विशेषताओं मे मानव निर्मित सामग्रियों को उपयोग करने की क्षमता होती है, जैसे कि पर्यावरण-हानिकारक रसायनों के बिना एंटी-फाउलिंग पेंट बनाना। ट्राई-ब्यूटाइलिन (टिन-आधारित एंटीफ्लिंग एजेंट) के लिए पर्यावरणीय रूप से सुरक्षित विकल्पों की आवश्यकता होती है जो पानी और पर्यावरण में विषाक्त यौगिकों को जारी करता है और कई देशों में प्रतिबंधित कर दिया गया है। बायोजेनिक यौगिकों का एक वर्ग जिसका बैक्टीरिया और सूक्ष्म शैवाल के खिलाफ एक प्रभावशाली प्रभाव पड़ा है, जो कि फाउलिंग का कारण बनता है, जो कि पुष्पक प्रोलिफ़ेरेट्स (क्लोरोफाइसी क्लास से) द्वारा उत्पादित सेसक्वाईटरपीन है, जो कि स्मिरनियोटोपोलोस एट अल (2003) द्वारा टीबीटी ऑक्साइड की प्रभावकारिता के 83% तक बैक्टीरिया के विकास को बाधित कर दिया गया। वर्तमान शोध का उद्देश्य उपापचय इंजीनियरिंग का उपयोग करके वाणिज्यिक स्तर पर इन बायोजेनिक पदार्थों का उत्पादन करना है। जैव रासायनिक अभियांत्रिकी डिजाइन के साथ इन तकनीकों को जोड़कर, शैवाल और उनके बायोजेनिक पदार्थों को बड़े पैमाने पर फोटोबायोरिएक्टर्स का उपयोग करके उत्पादित किया जा सकता है। विभिन्न सिस्टम प्रकारों का उपयोग विभिन्न बायोजेनिक उत्पादों के लिए किया जा सकता है।

पैलियोकेमोटैक्सोनॉमी
पेलियोकेमोटैक्सोनॉमी के क्षेत्र में भूवैज्ञानिक अवसादों में बायोजेनिक पदार्थों की उपस्थिति पुराने और आधुनिक जैविक नमूनों और प्रजातियों की तुलना करने के लिए उपयोगी है। इन बायोमार्कर का उपयोग जीवाश्मों के जैविक मूल को सत्यापित करने और पैलियो-पारिस्थितिक मार्करों के रूप में काम करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, प्राचीन की उपस्थिति इंगित करती है कि पेट्रोलियम या तलछट समुद्री मूल की है, जबकि गैर-मरीन मूल की बायोजेनिक सामग्री पॉलीसाइक्लिक यौगिक या फाइटेन के रूप में होती है। जैविक मार्कर भूवैज्ञानिक वातावरण में जैविक सामग्री की गिरावट प्रतिक्रियाओं के बारे में बहुमूल्य जानकारी भी प्रदान करते हैं। भूवैज्ञानिक रूप से पुरानी और हाल की चट्टानों के बीच कार्बनिक पदार्थों की तुलना करना विभिन्न जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के संरक्षण को दर्शाता है।

धात्विक नैनोकण उत्पादन
बायोजेनिक पदार्थों का एक अन्य अनुप्रयोग धातु नैनोकणों के संश्लेषण में है। उपयोग किए जाने वाले नैनोकणों के लिए वर्तमान रासायनिक और भौतिक उत्पादन के तरीके जटिल हैं और पर्यावरण में विषाक्त अपशिष्ट और प्रदूषकों का उत्पादन करते हैं। इसके अतिरिक्त, जो नैनोकणों का उत्पादन किया जाता है, वे निकाय में उपयोग के लिए अस्थिर और अयोग्य हो सकते हैं। संयंत्र-व्युत्पन्न बायोजेनिक पदार्थों का उपयोग करना एक पर्यावरण के अनुकूल और लागत प्रभावी उत्पादन विधि बनाने का लक्ष्य है। इन कमी प्रतिक्रियाओं के लिए उपयोग किए जाने वाले बायोजेनिक फाइटो रसायन को कई तरीकों से पौधों से प्राप्त किया जा सकता है, जिसमें एक उबला हुआ पत्ती शोरबा भी सम्मिलित है, बायोमास पाउडर, सश्लेषण में पूरे पौधे, या फल और सब्जी के रस (अर्क) का उपयोग किया जाता है। एनाउम के रस को चांदी के आयनों के साथ इलाज किए जाने पर कमरे के तापमान पर चांदी के नैनोकणों का उत्पादन करने के लिए दिखाया गया है और इसके अलावा आवश्यक विटामिन और अमीनो एसिड का सेवन किया जाता है, जिससे वे एक संभावित नैनोमैटेरियल्स एजेंट बन जाते हैं। अंकुरित बीजों का एक्सयूडेट प्रक्रिया अलग बायोजेनिक पदार्थ के उपयोग के माध्यम से होती है। जब बीज भिगोए जाते हैं, तो वे निष्क्रिय रूप से फाइटोकेमिकल्स को आसपास के पानी में छोड़ देते हैं, जो कि संतुलन तक पहुंचने के बाद धातु के आयनों के साथ मिलकर धातु के नैनोकणों को संश्लेषित करने के लिए क्रियाशील हो सकते हैं। एम सैटिवा एक्सयूडेट को विशेष रूप से एग मेटैलिक कणों को प्रभावी ढंग से उत्पादन करने में सफलता मिली है, जबकि एल कुलिनारिस एयू नैनोकणों के निर्माण के लिए एक प्रभावी अभिकारक है। इस प्रक्रिया को पीएच, तापमान, एक्सयूडेट कमजोर पड़ने और पौधों की उत्पत्ति जैसे कारकों में हेरफेर करके और भी समायोजित किया जा सकता है, जिसमें त्रिकोण, गोले, छड़ और सर्पिल सम्मिलित हैं। इन बायोजेनिक मेटैलिक नैनोकणों में उत्प्रेरक, कांच की खिड़की कोटिंग्स के रूप में अनुप्रयोग होते हैं, जो गर्मी को आवर्णित करने के लिए, बायोमेडिसिन में और बायोसेंसर उपकरणों में सम्मिलित होते हैं।

उदाहरण
* कोयला और पेट्रोलियम घटकों के संभावित उदाहरण हैं जो भूगर्भिक समय अवधि में परिवर्तन से संकीर्ण हो सकते हैं।
 * चाक और चूना पत्थर के स्राव भूगर्भिक आयु (समुद्री जानवरों के गोले) के उदाहरण हैं।
 * घास और लकड़ी समकालीन मूल के बायोजेनिक घटक हैं।
 * मोती, रेशम और एम्बरग्रीस समकालीन मूल स्राव के उदाहरण हैं।
 * बायोजेनिक न्यूरोट्रांसमीटर।

एबियोजेनिक (व्युत्क्रम)
एक एबोजेनिक पदार्थ या प्रक्रिया जीवित जीवों की वर्तमान या पिछली गतिविधि से उत्पन्न नहीं होती है। एबियोजेनिक उत्पाद, खनिज हो सकते हैं, जो कि अन्य अकार्बनिक यौगिक के साथ ही सरल कार्बनिक यौगिक का निर्माण कर सकते हैं (जैसे मीथेन एक्स्ट्राएस्ट्रियल मीथेन, जीवोत्पत्ति भी देखें)।

यह भी देखें

 * बायोजेनिक खनिज
 * प्राकृतिक उत्पाद
 * माइक्रोएल्गे
 * फाइटोकेमिकल