बायोमोलिक्यूल
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जैवाणु या जैविक अणु (बायोमोलिक्यूल) जीवों में उपस्थित अणुओं के लिए एक कम उपयोग किया जाने वाला शब्द है जो एक या एक से अधिक विशिष्ट जैविक प्रक्रियाओं, जैसे कोशिका विभाजन, रूपजनन या विकासात्मक जीव विज्ञान के लिए आवश्यक हैं।[1] जैवाणुओं में प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, वसा और न्यूक्लिक अम्ल जैसे बड़े दीर्घ अणुओं (या बहुविद्युतअपघट्य) के साथ-साथ छोटे अणु जैसे प्राथमिक उपापचयज, द्वितीयक उपापचयज और प्राकृतिक उत्पाद सम्मिलित हैं। सामग्री के इस वर्ग के लिए एक अधिक सामान्य नाम जैविक पदार्थ है। जैवाणु जीवित जीवों का एक महत्वपूर्ण तत्व है, वे जैवाणु प्रायः अंतर्जात (जीव विज्ञान) होते हैं,[2] जीव के भीतर उत्पन्न[3] लेकिन जीवों को सामान्यतः जीवित रहने के लिए बहिर्जात जैव अणुओं की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए कुछ पोषक तत्व।
जीव विज्ञान और जैव रसायन और आणविक जीव विज्ञान के उपक्षेत्र जैव अणुओं और उनकी जैविक प्रतिक्रिया का अध्ययन करते हैं। अधिकांश जैव-अणु कार्बन संबंधी यौगिक होते हैं, और केवल चार रासायनिक तत्व- प्राणवायु, कार्बन, उदजन और नाइट्रोजन - मानव शरीर के द्रव्यमान का 96% हिस्सा बनाते हैं। लेकिन कई अन्य तत्व, जैसे विभिन्न बायोमेटल (जीव विज्ञान) भी कम मात्रा में उपस्थित होते हैं।
दोनों विशिष्ट प्रकार के अणुओं (जैव अणुओं) और कुछ चयापचय मार्गों की एकरूपता जीवन रूपों की व्यापक विविधता के बीच अपरिवर्तनीय विशेषताएं हैं; इस प्रकार इन जैव-अणुओं और उपापचयी मार्गों को जैव-रासायनिक सार्वभौम कहा जाता है[4] या जीवित प्राणियों की भौतिक एकता का सिद्धांत, कोशिका सिद्धांत और विकास सिद्धांत के साथ जीव विज्ञान में एक एकीकृत अवधारणा।[5]
जैवाणुओं के प्रकार
जैव अणुओं की एक विविध श्रेणी उपस्थित है, जिनमें सम्मिलित हैं:
- छोटे अणु:
- वसा, वसायुक्त अम्ल, ग्लाइकोलिपिड्स, स्टेरोल्स, मोनोसैकराइड
- विटामिन
- हार्मोन, तंत्रिका संचारक
- उपापचयज
- एकलक, ओलिगोमर्स और बहुलक:
| बायोमोनोमर्स | जैव-ओलिगो | जैव बहुलक | बहुलकन प्रक्रिया | एकलकों के बीच सहसंयोजक बंधन का नाम |
|---|---|---|---|---|
| ऐमिनो अम्ल | ओलिगोपेप्टाइड्स | पॉलीपेप्टाइड्स, प्रोटीन ( रुधिर वर्णिका...) | बहुसंघनन | पेप्टाइड आबंध |
| मोनोसेकैराइड | ओलिगोसैकेराइड | पॉलीसैकराइड्स (कोशिकारस...) | बहुसंघनन | ग्लाइकोसाइडी आबंध |
| आइसोप्रेन | टर्पीन | पॉलीटरपेन्स: cis-1,4-पॉलीसोप्रीन प्राकृतिक रबर और ट्रांस-1,4-पॉलीसोप्रीन गुट्टा-परचा | बहुयोग | |
| न्यूक्लियोटाइड | ओलईगोन्युक्लियोटाईड्स | बहुन्यूक्लियोटाइड, न्यूक्लिइक कोशिका अम्ल (DNA, RNA) | फोस्फोडाईस्टेरेज आबंध |
न्यूक्लियोसाइड्स और न्यूक्लियोटाइड्स
न्यूक्लियोसाइड अणु होते हैं जो न्यूक्लियोबेस को राइबोज़ या डीऑक्सीराइबोस वलय से जोड़कर बनते हैं। इसके उदाहरणों में साइटिडिन (C), यूरिडीन (U), एडेनोसाइन (A), ग्वानोसिन (G), और थाइमिडीन (T) सम्मिलित हैं।
न्यूक्लियोसाइड कोशिका में विशिष्ट काइनेज द्वारा न्यूक्लियोटाइड का उत्पादन करके फास्फारिलीकरण हो सकता है। DNA और RNA दोनों ही बहुलक हैं, जिनमें मोनोन्यूक्लियोटाइड्स की दोहराई जाने वाली संरचनात्मक इकाइयों, या एकलकों से पोलीमरेज़ किण्वक द्वारा इकट्ठे किए गए लंबे, रैखिक अणु होते हैं। DNA डीऑक्सीन्यूक्लियोटाइड्स C, G, A और T का उपयोग करता है, जबकि RNA राइबोन्यूक्लियोटाइड्स (जिसमें पेंटोज वलय पर एक अतिरिक्त हाइड्रॉक्सिल (OH) समूह होता है) C, G, A और U का उपयोग करता है। संशोधित आधार काफी सामान्य हैं (जैसे कि बेस वलय पर मिथाइल समूहों के साथ), जैसा कि राइबोसोम RNA में पाया जाता है या RNA को स्थानांतरित करता है या प्रतिकृति के बाद DNA के पुराने किस्में से नए भेदभाव के लिए।[6]
प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड एक अचक्रिय नाइट्रोजन बेस, एक पेन्टोज़ और एक से तीन फास्फेट से बना होता है। इनमें कार्बन, नाइट्रोजन, प्राणवायु, उदजन और फास्फोरस होते हैं। वे रासायनिक ऊर्जा (एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट और गुआनोसिन ट्राइफॉस्फेट) के स्रोत के रूप में काम करते हैं, कोशिका (जीव विज्ञान) संकेतन (चक्रीय ग्वानोसिन मोनोफॉस्फेट और चक्रीय एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट) में भाग लेते हैं, और पाचकरस प्रतिक्रियाओं (को किण्वक A, फ्लेविन एडेनिन डायन्यूक्लियोटाइड, फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड, और निकोटिनामाइड एडेनिन डायन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) के महत्वपूर्ण सहकारकों में सम्मिलित होते हैं। ।[7]
DNA और RNA संरचना
DNA संरचना में जाने-माने दोहरी कुंडली का वर्चस्व है, जो G और A के साथ T के साथ वाटसन-क्रिक क्षारक-युग्मन का गठन करता है। इसे B-DNA के रूप में जाना जाता है। B-फॉर्म DNA, और अत्यधिक अनुकूल और सामान्य स्थिति है। DNA का; इसकी अत्यधिक विशिष्ट और स्थिर क्षारक-युग्मन विश्वसनीय आनुवंशिक सूचना भंडारण का आधार है। DNA कभी-कभी एकल बट के रूप में हो सकता है (प्रायः एकल-बट बाध्यकारी प्रोटीन द्वारा स्थिर होने की आवश्यकता होती है) या A-फॉर्म या Z-फॉर्म हेलिकॉप्टर के रूप में, और कभी-कभी अधिक जटिल 3D संरचनाओं में जैसे कि DNA प्रतिकृति के दौरान अवकाश संधिस्थल पर बदलाव की प्रक्रिया।[7]
RNA, इसके विपरीत, प्रोटीन की याद दिलाने वाली बड़ी और जटिल 3डी तृतीयक संरचनाएं बनाता है, साथ ही स्थानीय रूप से मुड़े हुए क्षेत्रों के साथ ढीले एकल किस्में जो संदेशवाहक RNA अणुओं का निर्माण करते हैं। उन RNA संरचनाओं में A-फॉर्म युग्म कुंडली के कई खंड होते हैं, जो एकल-फंसे हुए छोरों, उभारों और संधिस्थल द्वारा निश्चित 3D व्यवस्था में जुड़े होते हैं।[8] उदाहरण हैं tRNA, राइबोसोम, राइबोजाइम और रिबोस्विच। इन जटिल संरचनाओं को इस तथ्य से सुगम किया जाता है कि RNA मेरुदण्ड में DNA की तुलना में स्थानीय लचीलापन कम होता है, लेकिन स्पष्ट रूप से रिबोस पर अतिरिक्त OH के सकारात्मक और नकारात्मक दोनों पारस्परिक प्रभाव के कारण अलग-अलग अनुरूपता का एक बड़ा सम्मुच्चय होता है।[9] संरचित RNA अणु अन्य अणुओं के अत्यधिक विशिष्ट बंधन कर सकते हैं और स्वयं को विशेष रूप से पहचाना जा सकता है; इसके अलावा, वे पाचकरस उद्दीपन कर सकते हैं (जब उन्हें राइबोज़ाइम के रूप में जाना जाता है, जैसा कि टॉम चेक और उनके सहयोगियों द्वारा शुरू में खोजा गया था)।[10]
सैकराइड्स
मोनोसैकराइड केवल एक साधारण चीनी के साथ कार्बोहाइड्रेट का सबसे सरल रूप है। उनकी संरचना में अनिवार्य रूप से एक एल्डिहाइड या कीटोन समूह होता है।[11] एक मोनोसेकेराइड में एक एल्डिहाइड समूह की उपस्थिति उपसर्ग एल्डो- द्वारा इंगित की जाती है। इसी तरह, कीटोन समूह को उपसर्ग कीटो- द्वारा निरूपित किया जाता है।[6]मोनोसेकेराइड के उदाहरण हेक्सोज़, शर्करा, फ्रुक्टोज, ट्रायोज, टेट्रोस, हेप्टोज, गैलेक्टोज, पेंटोज, राइबोज और डीऑक्सीराइबोज हैं। भस्म किए गए फ्रुक्टोज और ग्लूकोज में जठरीय खाली करने की अलग-अलग दरें होती हैं, अलग-अलग अवशोषित होती हैं और अलग-अलग चयापचय भाग्य होते हैं, जो दो अलग-अलग सैकराइड्स के लिए भोजन के सेवन को प्रभावित करने के लिए कई अवसर प्रदान करते हैं।[11]अधिकांश सैकराइड अंततः कोशिकीय श्वसन के लिए ईंधन प्रदान करते हैं।
डाईसैकराइड तब बनते हैं जब दो मोनोसेकेराइड, या दो एकल साधारण शर्करा, पानी को हटाने के साथ एक बंधन बनाते हैं। तनु अम्ल के साथ उबालकर या उपयुक्त किण्वकों के साथ उनकी प्रतिक्रिया करके उनके सैकरिन निर्माण ब्लॉक्स का उत्पादन करने के लिए उन्हें हाइड्रोलाइज़ किया जा सकता है।[6]डिसैक्राइड के उदाहरणों में शर्करा, यवशर्करा और दुग्धशर्करा सम्मिलित हैं।
बहुशर्करा बहुलकित मोनोसैकराइड या जटिल कार्बोहाइड्रेट हैं। उनके पास कई साधारण शर्करा हैं। उदाहरण श्वेतसार, कोशिकारस और ग्लाइकोजन हैं। वे सामान्यतः बड़े होते हैं और प्रायः एक जटिल शाखाओं वाली अनुयोजकता होती है। उनके आकार के कारण, पॉलीसेकेराइड पानी में घुलनशील नहीं होते हैं, लेकिन पानी के संपर्क में आने पर उनके कई हाइड्रॉक्सी समूह व्यक्तिगत रूप से जलयोजित हो जाते हैं, और कुछ पॉलीसेकेराइड पानी में गर्म होने पर मोटे कोलाइडल छितराव बनाते हैं।[6]3 से 10 मोनोमर्स वाले छोटे पॉलीसेकेराइड को ओलिगोसैकेराइड कहा जाता है।[12]सैकराइड्स में विभेद करने के लिए एक प्रतिदीप्त संकेतक-विस्थापन आणविक छाप संवेदक विकसित किया गया था। इसने संतरे के रस पेय के तीन ब्रांडों में सफलतापूर्वक भेदभाव किया।[13] परिणामी संवेदन फिल्मों की प्रतिदीप्ति तीव्रता में परिवर्तन सीधे सैकराइड एकाग्रता से संबंधित है।[14]
लिग्निन
लिग्निन एक जटिल पॉलीफेनोलिक वृहदणु है जो मुख्य रूप से बीटा-O4-एरिल संयोजनों से बना है। कोशिकारस के बाद, लिग्निन दूसरा सबसे प्रचुर जैवबहुलक है और अधिकांश पौधों के प्राथमिक संरचनात्मक घटकों में से एक है। इसमें P-कौमरील मद्य, शंकुधारी मद्य और सिनापिल मद्य से प्राप्त सबयूनिट सम्मिलित हैं[15] और जैवाणुओं के बीच असामान्य है क्योंकि यह रेस्मिक है। प्रकाशिकी गतिविधि की कमी लिग्निन के बहुलकीकरण के कारण होती है जो मौलिक (रसायन विज्ञान) युग्मन प्रतिक्रियाओं के माध्यम से होती है जिसमें चिरायता (रसायन विज्ञान) में किसी भी विन्यास के लिए कोई वरीयता नहीं होती है।
वसा
वसा (ओलेगिनस) मुख्य रूप से चरबीदार अम्ल एस्टर होते हैं, और कोशिका झिल्ली के बुनियादी निर्माण खंड होते हैं। एक अन्य जैविक भूमिका ऊर्जा भंडारण (जैसे, ट्राइग्लिसराइड्स) है। अधिकांश वसा में एक ध्रुवीय अणु या जलंरागी प्रमुख (सामान्यतः ग्लिसरॉल) और एक से तीन गैर ध्रुवीय या जल विरोधी फैटी अम्ल पूंछ होते हैं, और इसलिए वे उभयरागी होते हैं। चरबीदार अम्ल में कार्बन परमाणुओं की असंबद्ध श्रृंखलाएं होती हैं जो अकेले एकल बंधन (संतृप्त वसा चरबीदार अम्ल) या एकल और दोहरे बंधन (असंतृप्त वसा चरबीदार अम्ल) दोनों से जुड़ी होती हैं। शृंखला सामान्यतः 14-24 कार्बन समूह लंबी होती है, लेकिन यह हमेशा एक सम संख्या होती है।
जैविक झिल्लियों में उपस्थित वसा के लिए, जलंरागी सिर तीन वर्गों में से एक है:
- ग्लाइकोलिपिड्स, जिनके सिर में 1-15 सैकराइड अवशेषों के साथ एक ओलिगोसेकेराइड होता है।
- फास्फोवसास, जिनके सिर में एक धनात्मक आवेशित समूह होता है जो एक ऋणात्मक रूप से आवेशित फॉस्फेट समूह द्वारा पूंछ से जुड़ा होता है।
- स्टेरोल्स, जिनके सिर में एक प्लेनर स्टेरॉयड वलय होती है, उदाहरण के लिए, कोलेस्ट्रॉल।
अन्य वसा में प्रोस्टाग्लैंडिन्स और ल्यूकोट्रिएनेस सम्मिलित हैं जो एराकिडोनिक अम्ल से संश्लेषित दोनों 20-कार्बन फैटी एसाइल इकाइयां हैं।
उन्हें फैटी अम्ल के रूप में भी जाना जाता है
एमिनो अम्ल
अमीनो अम्ल में अमीनो और कार्बोज़ाइलिक तेजाब कार्यात्मक समूह दोनों होते हैं। (जैव रसायन में, अमीनो अम्ल शब्द का उपयोग उन अमीनो अम्ल के संदर्भ में किया जाता है जिसमें अमीनो और कार्बोक्सिलेट कार्यात्मकता एक ही कार्बन से जुड़ी होती हैं, और प्रोलाइन जो वास्तव में अमीनो अम्ल नहीं है)।
संशोधित अमीनो अम्ल कभी-कभी प्रोटीन में देखे जाते हैं; यह सामान्यतः अनुवाद (जीव विज्ञान) (प्रोटीन संश्लेषण) के बाद किण्वक संशोधन का परिणाम है। उदाहरण के लिए, किन्सेस द्वारा सेरीन का फॉस्फोराइलेशन और फास्फेटेजों द्वारा डिफॉस्फोराइलेशन कोशिका चक्र में एक महत्वपूर्ण नियंत्रण तंत्र है। मानक बीस के अलावा केवल दो अमीनो अम्ल कुछ जीवों में अनुवाद के दौरान प्रोटीन में सम्मिलित होने के लिए जाने जाते हैं:
- कोशिकाेनोसिस्टीन को UGA कोडोन में कुछ प्रोटीनों में सम्मिलित किया जाता है, जो सामान्यतः स्टॉप कोडन होता है।
- UAG कोडन में कुछ प्रोटीनों में पायरोलिसिन सम्मिलित होता है। उदाहरण के लिए, कुछ मेथनोजेन में किण्वक होते हैं जो मीथेन का उत्पादन करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।
प्रोटीन संश्लेषण में उपयोग किए जाने वाले के अलावा, अन्य जैविक रूप से महत्वपूर्ण अमीनो अम्ल में कार्निटीन (कोशिका के भीतर वसा परिवहन में प्रयुक्त), ऑर्निथिन, GABA और टौरिन सम्मिलित हैं।
प्रोटीन संरचना
प्रोटीन बनाने वाले अमीनो अम्ल की विशेष श्रृंखला को उस प्रोटीन की प्राथमिक संरचना के रूप में जाना जाता है। यह अनुक्रम व्यक्ति के अनुवांशिक श्रृंगार द्वारा निर्धारित किया जाता है। यह रैखिक पॉलीपेप्टाइड मेरुदण्ड के साथ पार्श्व शृंखला समूहों के क्रम को निर्दिष्ट करता है।
प्रोटीन दो प्रकार में अच्छी तरह से वर्गीकृत है, स्थानीय संरचना के प्रायः होने वाले तत्व होते हैं जो मेरुदंड के साथ उदजन बंध के एक विशेष पतिरूप द्वारा परिभाषित होते हैं: अल्फा कुंडलित वक्रता और बीटा पत्रक। इनकी संख्या और व्यवस्था को प्रोटीन की द्वितीयक संरचना कहते हैं। अल्फा हेलिकॉप्टर एक एमिनो अम्ल अवशेषों के मेरुदण्ड CO समूह (कार्बोनिल) और i+4 अवशेषों के मेरुदण्ड NH समूह (एमाइड) के बीच उदजन अनुबंध द्वारा स्थिर किए गए नियमित सर्पिल हैं। सर्पिल में प्रति चक्कर लगभग 3.6 अमीनो अम्ल होते हैं, और अमीनो अम्ल पार्श्व शृंखला कुंडलिनी के बेलनाकार से बाहर निकल जाते हैं। बीटा चुन्नटदार परत अलग-अलग बीटा आधार के बीच मेरुदण्ड उदजन अनुबंध द्वारा बनाई जाती हैं, जिनमें से प्रत्येक एक विस्तारित, या पूरी तरह से फैले हुए, संरूपण में है। किस्में एक दूसरे के समानांतर या विपरीत हो सकती हैं, और पार्श्व शृंखला दिशा पत्रक के ऊपर और नीचे वैकल्पिक होती है। रुधिर वर्णिका में केवल कर्णकुंडलिनी होते हैं, प्राकृतिक रेशम बीटा चुन्नटदार पत्रकों से बनता है, और कई किण्वकों में बारी-बारी से हेलिक्स और बीटा-बेलनाकार का पतिरूप होता है। द्वितीयक-संरचना तत्व गैर-दोहराए जाने वाले संरूपण के परिपथ या घूंघर क्षेत्रों से जुड़े होते हैं, जो कभी-कभी काफी अस्थिर या अव्यवस्थित होते हैं लेकिन सामान्यतः एक अच्छी तरह से परिभाषित, स्थिर व्यवस्था को अपनाते हैं।[16]एक प्रोटीन की समग्र, सघन, आयाम संरचना को इसकी तृतीयक संरचना या इसकी तह कहा जाता है। यह विभिन्न आकर्षक बलों जैसे उदजन बंध, डाइसल्फ़ाइड पुलों, हाइड्रोफोबिक पारस्परिक प्रभाव, हाइड्रोफिलिक पारस्परिक प्रभाव, वैन डेर वाल्स बल आदि के परिणामस्वरूप बनता है।
जब दो या दो से अधिक पॉलीपेप्टाइड शृंखलाएं (या तो समान या भिन्न अनुक्रम की) एक प्रोटीन बनाने के लिए समूह बनाती हैं, तो प्रोटीन की चतुर्धातुक संरचना बनती है। चतुर्धातुक संरचना रुधिर वर्णिका जैसे पॉलीमेरिक (समान-अनुक्रम श्रृंखला) या विषमलैंगिक (विभिन्न-अनुक्रम श्रृंखला) प्रोटीन की एक विशेषता है, जिसमें दो अल्फा और दो बीटा पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं।
एपोएंज़ाइम
एक De किण्वक (या, सामान्यतः, एक एपोप्रोटीन) बिना किसी छोटे-अणु सहकारकों, सबस्ट्रेट्स या अवरोधकों से बंधे हुए प्रोटीन होते हैं। यह प्रायः प्रोटीन के निष्क्रिय भंडारण, परिवहन या स्रावी रूप के रूप में महत्वपूर्ण होता है। उदाहरण के लिए, स्रावी कोशिका को उस प्रोटीन की गतिविधि से बचाने के लिए यह आवश्यक है।
एपोएंज़ाइम एक सहगुणक (जैव रसायन) के अतिरिक्त सक्रिय किण्वक बन जाते हैं। सहगुणक या तो अकार्बनिक हो सकते हैं (जैसे, धातु आयन और लौह-सल्फर क्लस्टर) या कार्बनिक यौगिक, (जैसे, [फ्लेविन समूह | फ्लेविन] और हीम)। कार्बनिक कॉफ़ेक्टर्स या तो कृत्रिम समूह हो सकते हैं, जो एक किण्वक, या सह किण्वकों से कसकर बंधे होते हैं, जो प्रतिक्रिया के दौरान किण्वक की सक्रिय साइट से जारी होते हैं।
आइसो किण्वक
सम प्रकिण्व या आइसोज़ाइम एक किण्वक के कई रूप हैं, थोड़ा अलग प्रोटीन अनुक्रम और सूक्ष्मता से समान लेकिन सामान्यतः समान कार्य नहीं करते हैं। वे या तो विभिन्न वंशाणुओं के उत्पाद हैं, या फिर वैकल्पिक विभाजन के विभिन्न उत्पाद हैं। वे या तो एक ही कार्य करने के लिए अलग-अलग अंगों या कोशिका प्रकारों में उत्पादित हो सकते हैं, या बदलते विकास या पर्यावरण की आवश्यकताओं के अनुरूप अंतर विनियमन के तहत एक ही कोशिका प्रकार में कई सम प्रकिण्व का उत्पादन किया जा सकता है। LDH (लैक्टेट डीहाइड्रोजिनेज) में कई द्विअणुक होते हैं, जबकि भ्रूण हीमोग्लोबिन एक गैर- किण्वकी प्रोटीन के विकासात्मक रूप से विनियमित आइसोफॉर्म का एक उदाहरण है। स्राव के अंग में समस्याओं का निदान करने के लिए रक्त में आइसो किण्वक के सापेक्ष स्तर का उपयोग किया जा सकता है।
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ Bunge, M. (1979). Treatise on Basic Philosophy, vol. 4. Ontology II: A World of Systems, p. 61-2.