हीम: Difference between revisions

[[Image:Haem-B-3D-vdW.png|thumb|right|200px|हेम बी के Fe-protoporphyrin IX सबयूनिट का स्पेस-फिलिंग मॉडल। एक्सियल लिगैंड्स को छोड़ दिया गया। रंग योजना: ग्रे = लोहा, नीला = नाइट्रोजन, काला = कार्बन, सफेद = हाइड्रोजन, लाल = ऑक्सीजन]]

== फंक्शन ==

[[Image:Succinate Dehygrogenase 1YQ3 Haem group.png|thumb|right|माइटोकॉन्ड्रियल इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण श्रृंखला में एक इलेक्ट्रॉन वाहक, हिस्टिडीन से बंधे हुए सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज का हीम समूह। बड़ा अर्ध-पारदर्शी गोला लौह आयन के स्थान को इंगित करता है। से {{PDB|1YQ3}}.]]हीमोप्रोटीन में विविध जैविक कार्य होते हैं जिनमें द्विपरमाणुक गैसों का परिवहन, रासायनिक उत्प्रेरण, द्विपरमाणुक गैस का पता लगाना और इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण शामिल हैं। हीम आयरन इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण या रेडॉक्स रसायन के दौरान इलेक्ट्रॉनों के स्रोत या सिंक के रूप में कार्य करता है। परऑक्सीडेस अभिक्रिया में, पोर्फिरीन अणु एक इलेक्ट्रॉन स्रोत के रूप में भी कार्य करता है, जो संयुग्मित चक्र में मूल इलेक्ट्रॉनों को निरूपित करने में सक्षम होता है। द्विपरमाणुक गैसों के परिवहन या पता लगाने में, गैस हीम आयरन से बंध जाती है। द्विपरमाणुक गैसों का पता लगाने के दौरान, हीम आयरन के लिए संलग्नी गैस का बंधन आसपास के प्रोटीन में परिवर्तन को प्रेरित करता है।<ref>{{cite journal | last=Milani|first= M.| title=काटे गए हीमोग्लोबिन में हीम बाइंडिंग और डायटोमिक लिगैंड रिकग्निशन के लिए स्ट्रक्चरल बेस।| journal=J. Inorg. Biochem.| year=2005 | volume=99 | issue=1 | pages= 97–109 | pmid=15598494 | doi=10.1016/j.jinorgbio.2004.10.035}}</ref> सामान्य तौर पर, द्विपरमाणुक गैसें केवल फेरस Fe (II) के रूप में कम हीम से बंधती हैं, जबकि Fe (III) और Fe (IV) के बीच अधिकांश परआक्सीडेस चक्र और माइटोकॉन्ड्रियल रेडॉक्स व ऑक्सीकरण-कमी, Fe (II) और Fe(III) के बीच चक्र में शामिल हीमोप्रोटीन है।  

हीमोप्रोटीन प्रोटीन आधात्री के भीतर हीम मैक्रोसायकल के वातावरण को संशोधित करके अपनी उल्लेखनीय कार्यात्मक विविधता प्राप्त करते हैं।<ref>{{cite journal | last=Poulos|first= T.| title=हीम एंजाइम संरचना और कार्य।| journal=Chem. Rev. | year=2014 | volume=114 | issue=7 | pages=3919–3962 | pmid=24400737 | doi=10.1021/cr400415k | pmc=3981943}}</ref> उदाहरण के लिए, हीमोग्लोबिन के ऊतक (जीव विज्ञान) को प्रभावी ढंग से ऑक्सीजन पहुंचाने की क्षमता हीम अणु के पास स्थित विशिष्ट अमीनो एसिड अवशेषों के कारण होती है।<ref>{{cite journal | last=Thom|first= C. S.| title=हीमोग्लोबिन वेरिएंट: जैव रासायनिक गुण और नैदानिक ​​​​सहसंबंध।| journal=Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine | year=2013 | volume=3 | issue=3 | pages=a011858 | pmid=23388674 | doi=10.1101/cshperspect.a011858 | pmc=3579210}}</ref> जब पीएच अधिक होता है और कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता कम होती है तब हीमोग्लोबिन फेफड़ों में ऑक्सीजन से विपरीत रूप से बांधता है। जब स्थिति विपरीत हो जाती है (कम पीएच और उच्च कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता), तब हीमोग्लोबिन ऊतकों में ऑक्सीजन छोड़ देता है। यह घटना, जिसमें कहा गया है कि हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन बाध्यकारी आत्मीयता अम्लता और कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता दोनों के विपरीत आनुपातिक होती है, यह बोहर प्रभाव के रूप में जानी जाती है।<ref name=":2">{{cite journal|last=Bohr|author2=Hasselbalch, Krogh|title=एक जैविक रूप से महत्वपूर्ण संबंध के संबंध में - इसके ऑक्सीजन बंधन पर रक्त की कार्बन डाइऑक्साइड सामग्री का प्रभाव|url=http://www.udel.edu/chem/white/C342/Bohr%281904%29.html|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20170418183908/http://www1.udel.edu/chem/white/C342/Bohr(1904).html|archive-date=2017-04-18}}</ref> इस प्रभाव के पीछे आणविक तंत्र ग्लोबिन श्रृंखला का स्थैतिक संगठन है, हीम समूह के निकट स्थित एक हिस्टिडीन अवशेष, अम्लीय परिस्थितियों में सकारात्मक रूप से आवेशित हो जाता है (जो कार्यशील मांसपेशियों आदि में घुलित CO2 के कारण होता है) व हीम समूह से ऑक्सीजन मुक्त करता है।<ref>{{cite journal | last1=Ackers|first1= G. K.| last2=Holt| first2=J. M.|title=एक सममित टेट्रामर में असममित सहकारिता: मानव हीमोग्लोबिन।| journal=J. Biol. Chem. | year=2006 | volume=281 | issue=17 | pages=11441–3 | pmid=16423822 | doi=10.1074/jbc.r500019200|s2cid= 6696041| doi-access=free}}</ref>

! [[Heme A]]

! [[Heme B]]

! [[Heme C]]

! [[Heme O]]

| colspan=2|PubChem number

| colspan=2|Chemical formula

| Functional group at C₃

| Functional group at C₈

| Functional group at C₁₈

[[Image:Heme a.svg|thumb|200px|हेम ए के फे-पोर्फिरिन सबयूनिट की संरचना।<ref>{{cite journal | last1=Caughey |first1=W. S.| last2=Smythe | first2=G. E. | last3=O'Keeffe | first3= D. H. | last4=Maskasky | first4=J. E. | last5=Smith | first5=M. L. | title=साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज का हेम ए: संरचना और गुण: हेम्स बी, सी, और एस और डेरिवेटिव के साथ तुलना| journal=J. Biol. Chem.| year=1975| volume=250| issue=19| pages=7602–7622 |doi=10.1016/S0021-9258(19)40860-0| pmid=170266|doi-access=free}}</ref> हेम ए को हीम बी से संश्लेषित किया जाता है। दो अनुक्रमिक प्रतिक्रियाओं में 2-स्थिति में एक 17-हाइड्रॉक्सीएथिलफार्नेसिल की मात्रा को जोड़ा जाता है और 8-स्थिति में एक एल्डिहाइड जोड़ा जाता है।<ref>{{cite journal | last=Hegg |first=Eric L.| title=हेम एक सिंथेज़ हेम ए के फॉर्मिल समूह में आणविक ऑक्सीजन को शामिल नहीं करता है| journal=Biochemistry| year=2004 | volume=43 | issue=27 | pages= 8616–8624 | doi=10.1021/bi049056m | pmid=15236569}}</ref>]]सबसे आम प्रकार [[ हीम बी |हीम बी]] है, अन्य महत्वपूर्ण प्रकारों में [[ हीम ए |हीम ए]] और [[ हीम सी |हीम सी]] शामिल हैं। पृथक हीम्स को सामान्यत: बड़े अक्षरों द्वारा नामित किया जाता है जबकि प्रोटीन से बंधे हीम्स को लघु अक्षरों द्वारा नामित किया जाता है। साइटोक्रोम ए [[ साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज |साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज]] का एक हिस्सा बनाने वाले झिल्ली प्रोटीन के साथ विशिष्ट संयोजन में हीम ए को संदर्भित करता है।<ref>{{cite journal | last=Yoshikawa |first=S.| title=गोजातीय हृदय साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज पर संरचनात्मक अध्ययन| journal=Biochim. Biophys. Acta| year=2012 | volume=1817 | issue=4 | pages= 579–589 | pmid=22236806 | doi=10.1016/j.bbabio.2011.12.012| doi-access=free }}</ref>

* '''''<nowiki/>'हेम एल'''''' हीम बी का व्युत्पन्न है जो सहसंयोजक रूप से लैक्टोपरोक्सीडेज, ईोसिनोफिल पेरोक्सीडेज और थायरॉयड पेरोक्सीडेज के प्रोटीन से जुड़ा होता है। ग्लूटामाइल-375 और लैक्टोपेरॉक्सीडेज के एस्पार्टिल-225 के साथ परऑक्सीडेज़ जोड़ने से इन अमीनो एसिड अवशेषों और हीम 1- और 5-मिथाइल समूहों के बीच क्रमशः एस्टर बंध बनते हैं।<ref name="pmid9774411"/> इन दो मिथाइल समूहों के साथ इसी तरह के एस्टर बंध ईोसिनोफिल और थायरॉयड पेरोक्सीडेस में बनते हैं। हेम एल पशु पेरोक्साइडस की एक महत्वपूर्ण विशेषता है, प्लांट पेरोक्सीडेज में हीम बी शामिल होता है। लैक्टोपेरोक्सीडेज और ईोसिनोफिल पेरोक्सीडेज सुरक्षात्मक एंजाइम होते हैं जो हमलावर बैक्टीरिया और वायरस के विनाश के लिए जिम्मेदार होते हैं। थायराइड पेरोक्सीडेज महत्वपूर्ण थायराइड हार्मोन के जैवसंश्लेषण को उत्प्रेरित करने वाला एंजाइम है। चूंकि लैक्टोपरोक्सीडेज फेफड़ों और मलमूत्र में हमलावर जीवों को नष्ट कर देता है, इसलिए इसे एक महत्वपूर्ण सुरक्षात्मक एंजाइम माना जाता है।<ref>{{cite journal | last=Purdy|first= M.A.| title=लैक्टोपरोक्सीडेज-थियोसाइनेट-हाइड्रोजन पेरोक्साइड प्रणाली के लिए साल्मोनेला विजयी की संवेदनशीलता पर विकास चरण और सेल लिफाफा संरचना का प्रभाव| journal=Infect. Immun.| year=1983 | volume=39 | issue=3 | pages= 1187–95 |doi= 10.1128/IAI.39.3.1187-1195.1983| pmid=6341231 | pmc=348082}}</ref>

* '''हीम''एम'''''  माइलोपरोक्सीडेज के सक्रिय स्थल पर सहसंयोजक रूप से बंधे हीम बी का व्युत्पन्न है। हीम एम में हीम 1- और 5-मिथाइल समूह में दो एस्टर बंध होते हैं जो अन्य स्तनधारी पेरोक्सीडेस, जैसे लैक्टोपरोक्सीडेज और ईोसिनोफिल पेरोक्सीडेज के हीम एल में भी मौजूद होते हैं। इसके अतिरिक्त, मेथियोनील एमिनो-एसिड अवशेषों के सल्फर और हीम 2-विनाइल समूह के बीच एक अद्वितीय सल्फोनामाइड्स आयन लिंकेज बनता है, जिससे इस एंजाइम को हाइपोक्लोराइट और हाइपोब्रोमाइट को क्लोराइड और ब्रोमाइड आयनों को आसानी से ऑक्सीकरण करने की अनूठी क्षमता मिलती है। Myeloperoxidase स्तनधारी न्यूट्रोफिल में मौजूद है और हमलावर बैक्टीरिया और वायरल एजेंटों के विनाश के लिए जिम्मेदार है। यह शायद गलती से हाइपोब्रोमाइट को संश्लेषित करता है। हाइपोक्लोराइट और हाइपोब्रोमाइट दोनों ही बहुत प्रतिक्रियाशील प्रजातियां हैं जो हैलोजेनेटेड न्यूक्लियोसाइड के उत्पादन के लिए जिम्मेदार हैं, जो उत्परिवर्तजन यौगिक हैं।<ref>{{cite journal | last=Ohshima|first= H.| title=सूजन-प्रेरित कार्सिनोजेनेसिस का रासायनिक आधार| journal=Arch. Biochem. Biophys. | year=2003 | volume=417 | issue=1 | pages= 3–11 | pmid=12921773 | doi=10.1016/s0003-9861(03)00283-2}}</ref><ref>{{cite journal | last=Henderson|first= J.P.| title=फागोसाइट्स मानव भड़काऊ ऊतक में 5-क्लोरोरासिल और 5-ब्रोमोरासिल, मायलोपरोक्सीडेज के दो उत्परिवर्तजन उत्पाद उत्पन्न करते हैं| journal=J. Biol. Chem. | year=2003 | volume=278 | issue=26 | pages= 23522–8 | pmid=12707270 | doi=10.1074/jbc.m303928200|s2cid= 19631565| doi-access=free }}</ref>

* हेम डी हीम बी का एक और व्युत्पन्न है, लेकिन जिसमें प्रोपियोनिक एसिड साइड चेन 6 की कार्बन पर है, जो हाइड्रॉक्सिलेटेड भी है, एक γ-स्पिरोलैक्टोन बनाता है। रिंग III को नए लैक्टोन समूह के लिए एक संरचना ''ट्रांस'' में स्थिति 5 पर हाइड्रॉक्सिलेटेड किया गया है।<ref name="pmid8621527"/> हेम डी कम ऑक्सीजन तनाव पर कई प्रकार के जीवाणुओं के पानी में ऑक्सीजन की कमी का स्थान है।<ref>{{cite journal | last=Belevich|first= I.| title=एस्चेरिचिया कोलाई से साइटोक्रोम बीडी का ऑक्सीजन युक्त परिसर: स्थिरता और फोटोलेबिलिटी| journal=FEBS Letters| year=2005 | volume=579 | issue=21 | pages= 4567–70 | pmid=16087180 | doi=10.1016/j.febslet.2005.07.011|s2cid= 36465802}}</ref>

* हेम एस 2-विनाइल समूह के स्थान पर स्थिति 2 पर फॉर्मल्डेहाइड समूह होने से हीम बी से संबंधित है। हीम एस समुद्री कृमियों की कुछ प्रजातियों के हीमोग्लोबिन में पाया जाता है। हीम बी और हेम एस की सही संरचनाओं को सबसे पहले जर्मन रसायनज्ञ हैंस फिशर ने स्पष्ट किया था।<ref>{{cite book | last1 = Fischer|first1=H. | last2 = Orth|first2=H. | title =पाइरोल की केमिस्ट्री|  location = Liepzig | publisher = [[Ischemia Verlagsgesellschaft]] | date =1934 |title-link=पाइरोल की केमिस्ट्री}}</ref>

साइटोक्रोम के नाम आम तौर पर (लेकिन हमेशा नहीं) उनमें मौजूद हेम के प्रकार को दर्शाते हैं: साइटोक्रोम ए में हीम ए होता है, साइटोक्रोम सी में हीम सी होता है, आदि। इस सम्मेलन को पहली बार हीम ए की संरचना के प्रकाशन के साथ पेश किया गया हो सकता है।

=== हीम के प्रकार को निर्दिष्ट करने के लिए बड़े अक्षरों का प्रयोग ===

पुस्टिनेन और विकस्ट्रॉम द्वारा एक पेपर में फुटनोट में अपर केस अक्षरों के साथ हीम्स को नामित करने की प्रथा को औपचारिक रूप दिया गया था।<ref>{{cite journal |pmid=2068092|pmc=52034|title=Escherichia coli . से साइटोक्रोम ओ के हीम समूह|author = Puustinen A, Wikström M. | journal = Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. | volume = 88 |issue=14| pages = 6122–6 | year = 1991  |bibcode=1991PNAS...88.6122P|doi=10.1073/pnas.88.14.6122|doi-access=free}}</ref> जो बताता है कि किन परिस्थितियों में एक बड़े अक्षर का उपयोग किया जाना चाहिए: हम हेम संरचना को अलग-थलग करने के लिए बड़े अक्षरों के उपयोग को प्राथमिकता देते हैं। लोअरकेस अक्षरों को तब साइटोक्रोम और एंजाइमों के लिए स्वतंत्र रूप से उपयोग किया जा सकता है, साथ ही व्यक्तिगत प्रोटीन-बाध्य हेम समूहों (उदाहरण के लिए, साइटोक्रोम बीसी, और एए 3 कॉम्प्लेक्स, साइटोक्रोम बी) का वर्णन करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।₅, हीम सी₁ बीसी . के₁ जटिल, हीम ए₃ आ के₃ जटिल, आदि)। दूसरे शब्दों में, रासायनिक यौगिक को एक बड़े अक्षर के साथ नामित किया जाएगा, लेकिन लोअरकेस वाली संरचनाओं में विशिष्ट उदाहरण। इस प्रकार साइटोक्रोम ऑक्सीडेज, जिसमें दो ए हीम्स (हीम ए और हीम ए .) होते हैं₃) इसकी संरचना में, प्रति मोल प्रोटीन में हीम A के दो मोल होते हैं। साइटोक्रोम बीसी₁, हेम्स बी के साथ_H, बी_L, और सी₁, में हीम B और हीम C 2:1 के अनुपात में होते हैं। ऐसा लगता है कि यह प्रथा कॉघी और यॉर्क द्वारा एक पेपर में उत्पन्न हुई है जिसमें साइटोक्रोम एए 3 के हीम के लिए एक नई अलगाव प्रक्रिया के उत्पाद को पिछली तैयारियों से अलग करने के लिए हीम ए नामित किया गया था: हमारा उत्पाद हीम के साथ सभी तरह से समान नहीं है। पहले से पृथक (2) के रूप में हेमिन ए की कमी से अन्य श्रमिकों द्वारा समाधान में प्राप्त किया गया। इस कारण से, हम अपने उत्पाद हीम ए को तब तक नामित करेंगे जब तक कि स्पष्ट अंतरों को युक्तिसंगत नहीं बनाया जा सकता। .<ref>{{cite journal | title=बीफ दिल की मांसपेशी से साइटोक्रोम ऑक्सीडेज के हरे रंग के हीम के अलगाव और कुछ गुण।|vauthors=Caughey WS, York JL| journal = J. Biol. Chem. | volume = 237 | pages = 2414–6 | year = 1962 |issue=7|doi=10.1016/S0021-9258(19)63456-3| pmid=13877421 |doi-access=free}}</ref> बाद के पेपर में,<ref>{{cite journal |title=साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज का हेम ए। संरचना और गुण: हेम्स बी, सी, और एस और डेरिवेटिव के साथ तुलना|vauthors=Caughey WS, Smythe GA, O'Keeffe DH, Maskasky JE, Smith ML| journal = J. Biol. Chem. | volume = 250 |issue = 19 | pages = 7602–22  | year = 1975 |doi=10.1016/S0021-9258(19)40860-0| pmid=170266|doi-access=free}}</ref> कॉघी का समूह पृथक हीम बी और सी के साथ-साथ ए के लिए बड़े अक्षरों का उपयोग करता है।

{{main|Porphyrin#Synthesis}}

{{Further|Cobalamin biosynthesis}}

मार्ग का प्रारंभ साइट्रिक एसिड चक्र (क्रेब्स चक्र) से अमीनो एसिड ग्लाइसिन और स्यूसिनाइल-सीओए से δ-एमिनोलेवुलिनिक अम्ल (dALA या δALA) के संश्लेषण द्वारा की जाती है। इस प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार दर-सीमित एंजाइम, एएलए सिंथेज़, ग्लूकोज और हीम एकाग्रता द्वारा नकारात्मक रूप से नियंत्रित होता है। हेम या हेमिन द्वारा एएलए का निषेध, तंत्र एमआरएनए संश्लेषण की स्थिरता को कम करके और माइटोकॉन्ड्रिया में एमआरएनए के सेवन को कम करके किया जा सकता है। यह तंत्र चिकित्सीय महत्व का तंत्र है: हीम आर्गिनेट या हेमेटिन और ग्लूकोज का आसव एएलए सिंथेज़ के प्रतिलेखन को कम करके, प्रक्रिया के चयापचय की जन्मजात त्रुटि वाले रोगियों में तीव्र आंतरायिक पोरफाइरिया के हमलों को रोक सकता है।<ref>{{cite thesis|url=http://escholarship.umassmed.edu/gsbs_diss/121/|title=ग्लूटेथिमाइड और 4,6-डाइऑक्सोहेप्टानोइक एसिड द्वारा हेम पाथवे एंजाइम एएलए सिंथेज़ -1 का अपग्रेडेशन और ग्लूकोज और हेम द्वारा डाउनरेगुलेशन: एक शोध प्रबंध|first=Kolluri|last=Sridevi|date=28 April 2018|journal=EScholarship@UMMS|access-date=28 April 2018|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20160808080738/http://escholarship.umassmed.edu/gsbs_diss/121/|archive-date=8 August 2016|doi=10.13028/yyrz-qa79|publisher=University of Massachusetts Medical School}}</ref>  

हीम संश्लेषण में मुख्य रूप से शामिल अंग हैं यकृत (जिसमें संश्लेषण की दर अत्यधिक परिवर्तनशील होती है, प्रणालीगत हीम निकाय पर निर्भर करती है) और अस्थि मज्जा (जिसमें हेम के संश्लेषण की दर अपेक्षाकृत स्थिर होती है और ग्लोबिन श्रृंखला के उत्पादन पर निर्भर करती है), हालांकि हर कोशिका को ठीक से काम करने के लिए हीम की आवश्यकता होती है। हालांकि, इसके जहरीले गुणों के कारण, हेमोपेक्सिन (Hx) जैसे प्रोटीन को संश्लेषण में उपयोग किए जाने के लिए लोहे के भौतिक भंडार को बनाए रखने में मदद करने की आवश्यकता होती है।<ref name="ReferenceA">{{cite journal|last1=Kumar|first1=Sanjay|last2=Bandyopadhyay|first2=Uday|title=मानव में मुक्त हीम विषाक्तता और इसकी विषहरण प्रणाली|journal=Toxicology Letters|date=July 2005|volume=157|issue=3|pages=175–188|doi=10.1016/j.toxlet.2005.03.004|pmid=15917143}}</ref> हेम को (रक्तिम पित्तवर्णकता) बिलीरुबिन चयापचय की प्रक्रिया में हीमोग्लोबिन के अपचय में एक मध्यवर्ती अणु के रूप में देखा जाता है। हीम के संश्लेषण में विभिन्न एंजाइमों में दोष पोर्फिरिया नामक विकार के समूह को जन्म दे सकता है, इनमें तीव्र आंतरायिक पोरफाइरिया, जन्मजात लोहितकोशिकाजनन पोरफाइरिया, विलंबित त्वक् पॉर्फिरीनता, अनुवांशिक कोप्रोपोर्फिरिया, वेरिगेट पोर्फिरीया, लोहितकोशिकाजनन प्रोटोपोर्फिरिया शामिल हैं।<ref>{{Cite journal|last1=Puy|first1=Hervé|last2=Gouya|first2=Laurent|last3=Deybach|first3=Jean-Charles|date=March 2010|title=पोर्फाईरिया|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0140673609619255|journal=The Lancet|language=en|volume=375|issue=9718|pages=924–937|doi=10.1016/S0140-6736(09)61925-5|pmid=20226990|s2cid=208791867}}</ref>{{Citation needed|date=December 2016}}

इम्पॉसिबल फूड्स, प्लांट-आधारित मीट एनालॉग्स के निर्माता, सोयाबीन रूट लेगहीम�