जैव रसायन जीव विज्ञान की एक शाखा है जो व्यक्तिगत कोशिकाओं और पूरे जीव दोनों की रासायनिक संरचना का अध्ययन करती है। यह ज्ञात है कि लगभग 98% सेलुलर सामग्री में ऑक्सीजन, कार्बन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन परमाणु शामिल हैं। इन रासायनिक तत्वों को ऑर्गेनोजेनिक कहा जाता है। 1.8% पोटेशियम, सोडियम, मैग्नीशियम, क्लोरीन, फास्फोरस पर पड़ता है। मानव शरीर में, वे खनिज लवण का हिस्सा होते हैं और सरल या जटिल आयनों के रूप में होते हैं, जो चयापचय प्रतिक्रियाओं के सामान्य पाठ्यक्रम को सुनिश्चित करते हैं। उदाहरण के लिए, वंशानुगत लक्षणों के संचरण के लिए जिम्मेदार सबसे महत्वपूर्ण कोशिका यौगिकों - न्यूक्लिक एसिड - में ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड के एसिड अवशेषों के आयन होते हैं।
एटीपी अणुओं में फास्फोरस युक्त आयन भी शामिल होते हैं, जिन पर ऊर्जा के साथ कोशिकाओं का प्रावधान निर्भर करता है। इस लेख में, हम ऐसे उदाहरण देंगे जो महत्वपूर्ण की पुष्टि करते हैंमानव शरीर में फास्फोरस की भूमिका और चयापचय पर इसका प्रभाव।
सहसंयोजक ध्रुवीय बंधन और उनके अर्थ
जीव पदार्थ बनाने वाले कार्बनिक पदार्थों की संरचना का आधार उनके अणुओं की एक निश्चित प्रकार के रासायनिक बंधन बनाने की क्षमता है। इसे सहसंयोजक ध्रुवीय कहा जाता है और, अधातुओं के परमाणुओं के बीच उत्पन्न होकर, यौगिकों की मुख्य रासायनिक विशेषताओं को निर्धारित करता है। जैव रसायन, पौधों, कवक, जानवरों की कोशिकाओं में प्रवेश करने वाले पदार्थों के अणुओं की संरचना का अध्ययन करते हुए, उनकी रासायनिक संरचना की स्थापना की। यह पता चला कि, नाइट्रोजन, कार्बन, ऑक्सीजन के अलावा, उनमें फास्फोरस भी शामिल है। मानव शरीर में यह मुक्त अवस्था में नहीं होता है, क्योंकि यह अत्यधिक विषैला पदार्थ है। इसलिए, जीवित प्रणालियों में, तत्व में मेटा-, ऑर्थो- या पाइरोफॉस्फोरिक एसिड के आयनों का रूप होता है, जो धातु के पिंजरों के साथ बंधन बनाने की क्षमता रखता है। ये कोशिका के किन पदार्थों में पाए जाते हैं?
जटिल कार्बनिक अणुओं में फास्फोरस
कंकाल प्रणाली के प्रोटीन, हार्मोन, विटामिन और लिपिड फॉस्फोरस युक्त जटिल आयनों के साथ जटिल यौगिक बनाते हैं। मानव शरीर में जटिल यौगिक होते हैं - फॉस्फोलिपिड और फॉस्फोप्रोटीन, जो जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों के अणुओं का हिस्सा होते हैं - एंजाइम और स्टेरॉयड। डीएनए और आरएनए न्यूक्लियोटाइड्स में सहसंयोजक ध्रुवीय बंधन न्यूक्लिक एसिड श्रृंखलाओं में फॉस्फोडाइस्टर बांड का निर्माण प्रदान करते हैं। मानव शरीर में फास्फोरस की आवश्यकता क्यों है और चयापचय में इसके क्या कार्य हैं? आइए पहले इस प्रश्न पर संगठन के सेलुलर स्तर पर विचार करें।
कोशिका के तात्विक संघटन में फास्फोरस का स्थान
साइटोप्लाज्म और ऑर्गेनेल (0.2-1%) में सामग्री के अनुसार, गैर-धातु कार्बनिक तत्वों के बाद चौथे स्थान पर है। फास्फोरस यौगिकों के साथ सबसे अधिक संतृप्त मस्कुलोस्केलेटल सिस्टम की कोशिकाएं हैं - ऑस्टियोसाइट्स, दंत ऊतक का पदार्थ - डेंटिन। उनकी सामग्री न्यूरॉन्स और न्यूरोग्लिया में उच्च है, जो तंत्रिका तंत्र को बनाते हैं। फॉस्फोरस परमाणु झिल्ली प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड और ऊर्जा-गहन पदार्थों में पाए जाते हैं - एटीपी एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड और निकोटिनमाइड डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट के कम रूप में - एनएडीपी×एच2। जैसा कि आप देख सकते हैं, मानव शरीर में, फास्फोरस सभी महत्वपूर्ण संरचनाओं में पाया जाता है: कोशिकाओं, ऊतकों, शारीरिक प्रणालियों।
यह ज्ञात है कि एक कोशिका के होमोस्टैसिस का स्तर, जो एक खुली जैविक प्रणाली है, हाइलोप्लाज्म और अंतरकोशिकीय द्रव में विभिन्न आयनों की सांद्रता पर निर्भर करता है। मानव शरीर के आंतरिक वातावरण की स्थिरता बनाए रखने में फास्फोरस का क्या कार्य है?
बफर सिस्टम
बाहरी झिल्ली के माध्यम से अर्ध-पारगम्यता के गुण के कारण, विभिन्न पदार्थ लगातार कोशिका में प्रवेश करते हैं, जिसकी उच्च सांद्रता इसकी महत्वपूर्ण गतिविधि पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकती है। विषाक्त आयनों की अधिकता को बेअसर करने के लिए, साइटोप्लाज्म, सोडियम, पोटेशियम, कैल्शियम के उद्धरणों के साथ, कार्बोनेट, सल्फाइट और फॉस्फोरिक एसिड के एसिड अवशेष होते हैं। वे अतिरिक्त आयनों के साथ प्रतिक्रिया करने में सक्षम हैं जो कोशिका में प्रवेश कर चुके हैं और इंट्रासेल्युलर सामग्री की स्थिरता को नियंत्रित करते हैं। बफर सिस्टम, कमजोर एसिड के आयनों के अलावा, आवश्यक रूप से आयनों को शामिल करता हैएनआरओ42- और एन2आरओ4 - फास्फोरस युक्त। मानव शरीर में, बफर सिस्टम के हिस्से के रूप में, यह सेलुलर स्तर पर चयापचय प्रतिक्रियाओं के शारीरिक रूप से सामान्य पाठ्यक्रम को सुनिश्चित करता है।
ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण
कोशिका में कार्बनिक यौगिकों के टूटने को वायुजीवी श्वसन कहते हैं। इसका स्थान माइटोकॉन्ड्रिया है। एंजाइम कॉम्प्लेक्स आंतरिक सिलवटों पर स्थित होते हैं - ऑर्गेनेल क्राइस्ट। उदाहरण के लिए, ATP-ase प्रणाली में इलेक्ट्रॉन वाहक अणु होते हैं। एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं के लिए धन्यवाद, एटीपी को एडीपी और फॉस्फोरिक एसिड के मुक्त अणुओं से संश्लेषित किया जाता है - कोशिकाओं का सार्वभौमिक ऊर्जा पदार्थ, जो उनके प्रजनन, विकास और आंदोलन पर खर्च किया जाता है। इसके गठन को एक सरलीकृत प्रतिक्रिया योजना के रूप में दर्शाया जा सकता है: एडीपी + एफ=एटीपी। फिर एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड अणु साइटोप्लाज्म में जमा हो जाते हैं। वे यांत्रिक कार्य करने के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्य करते हैं, उदाहरण के लिए, पेशी प्रणाली में और प्लास्टिक विनिमय प्रतिक्रियाओं में। नतीजतन, मानव शरीर में फास्फोरस ऊर्जा चयापचय में एक प्रमुख भूमिका निभाता है।
आनुवंशिकता अणुओं के फॉस्फोडिएस्टर बंधन
परमाणु फास्फोरस की एक उच्च सामग्री कोशिका नाभिक में दर्ज की जाती है, क्योंकि तत्व न्यूक्लिक एसिड का हिस्सा है। 19 वीं शताब्दी में स्विस वैज्ञानिक एफ। मिशर द्वारा खोजे गए, वे बायोपॉलिमर हैं और मोनोमर्स - न्यूक्लियोटाइड्स से मिलकर बने होते हैं। फास्फोरस उपस्थितप्यूरीन और पाइरीमिडीन दोनों में खुद को, और बंधनों में आरएनए श्रृंखला और डीएनए सुपरकोइल बनाते हैं। न्यूक्लिक एसिड मोनोमर्स आसन्न न्यूक्लियोटाइड के पेंटोस और फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के बीच सहसंयोजक बंधनों के उद्भव के कारण बहुलक संरचनाएं बनाने में सक्षम हैं। उन्हें फॉस्फोडिएस्टर कहा जाता है। डीएनए और आरएनए अणुओं का विनाश जो मानव कोशिकाओं में कठोर गामा विकिरण के प्रभाव में या विषाक्त पदार्थों के साथ विषाक्तता के परिणामस्वरूप होता है, फॉस्फोडाइस्टर बांड के टूटने के कारण होता है। यह कोशिकाओं को मरने का कारण बनता है।
जैविक झिल्ली
कोशिका की आंतरिक सामग्री को सीमित करने वाली संरचनाओं में फॉस्फोरस भी होता है। मानव शरीर में, शुष्क शरीर के वजन का 40% तक फॉस्फोलिपिड्स और फॉस्फोप्रोटीन युक्त यौगिकों पर पड़ता है। वे झिल्ली परत के मुख्य घटक हैं, जिसमें प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट जैसे पदार्थ भी होते हैं। फास्फोरस की एक उच्च सामग्री न्यूरोसाइट्स और उनकी प्रक्रियाओं की झिल्ली की विशेषता है - डेंड्राइट्स और अक्षतंतु। फॉस्फोलिपिड झिल्ली को प्लास्टिसिटी देते हैं, और कोलेस्ट्रॉल अणुओं की उपस्थिति के कारण ताकत भी देते हैं। वे दूसरे संदेशवाहक की भूमिका भी निभाते हैं - सिग्नलिंग अणु जो तंत्रिका आवेग के संचालन में शामिल प्रभावकारी प्रोटीन के सक्रियकर्ता होते हैं।
पैराथायराइड ग्रंथियां और फास्फोरस चयापचय में उनकी भूमिका
थायरॉइड ग्रंथि के दोनों पालियों पर स्थित मटर के समान और प्रत्येक का वजन 0.5-0.8 ग्राम, पैराथायरायड ग्रंथियां पैराथाइरॉइड हार्मोन का स्राव करती हैं। यह जैसे तत्वों के आदान-प्रदान को नियंत्रित करता हैमानव शरीर में कैल्शियम और फास्फोरस। उनके कार्य ओस्टियोसाइट्स और ओस्टियोब्लास्ट्स पर कार्य करना है - कंकाल प्रणाली की कोशिकाएं, जो हार्मोन के प्रभाव में, फॉस्फोरिक एसिड के लवण को बाह्य तरल पदार्थ में छोड़ना शुरू कर देती हैं। पैराथायरायड ग्रंथियों के हाइपरफंक्शन के साथ, मानव हड्डियां ताकत खो देती हैं, नरम हो जाती हैं और ढह जाती हैं, उनमें फास्फोरस की मात्रा तेजी से गिरती है। इस समय रीढ़ की हड्डी, श्रोणि की हड्डियों और कूल्हों के फ्रैक्चर का खतरा बढ़ जाता है, जिससे रोगी के जीवन को खतरा होता है। साथ ही कैल्शियम की मात्रा भी बढ़ जाती है। यह परिधीय तंत्रिका क्षति के लक्षणों और कंकाल की मांसपेशी टोन में गिरावट के साथ हाइपरलकसीमिया की ओर जाता है। पैराथायराइड हार्मोन गुर्दे पर भी कार्य करता है, प्राथमिक मूत्र से फास्फोरस लवण के पुन: अवशोषण को कम करता है। गुर्दे के ऊतकों में फॉस्फेट में वृद्धि से हाइपरफॉस्फेटुरिया और पथरी का निर्माण होता है।
अस्थि खनिज संरचना
समर्थन प्रणाली की कठोरता, शक्ति और लोच अस्थि ऊतक कोशिकाओं की रासायनिक संरचना पर निर्भर करती है। ऑस्टियोसाइट्स में दोनों कार्बनिक यौगिक होते हैं, जैसे कि प्रोटीन ऑसीन, और अकार्बनिक पदार्थ जिसमें कैल्शियम और मैग्नीशियम फॉस्फेट लवण होते हैं। एक व्यक्ति की उम्र के रूप में, ऑस्टियोसाइट्स और ऑस्टियोब्लास्ट में खनिज घटकों, जैसे हाइड्रॉक्सीपैटाइट्स की मात्रा बढ़ जाती है। हड्डी के ऊतकों के असामान्य खनिजकरण, मानव शरीर में कैल्शियम लवण और अतिरिक्त फास्फोरस के संचय से कंकाल के सभी हिस्सों की लोच और ताकत का नुकसान होता है, इसलिए वृद्ध लोगों को चोट लगने और फ्रैक्चर होने का खतरा अधिक होता है।
शरीर में फास्फोरस यौगिकों का परिवर्तनमानव
मानव शरीर में सबसे बड़ी पाचन ग्रंथि - यकृत - फास्फोरस युक्त पदार्थों के चयापचय में एक प्रमुख भूमिका निभाता है। पैराथायराइड हार्मोन और विटामिन डी भी इन प्रक्रियाओं को प्रभावित करते हैं। वयस्कों के लिए तत्व की दैनिक आवश्यकता 1.0-2.0 ग्राम है, बच्चों और किशोरों के लिए - 2.5 ग्राम तक फास्फोरस आसानी से पचने योग्य लवण के रूप में, साथ ही प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट के साथ परिसरों में, भोजन के साथ मानव शरीर में प्रवेश करता है।
सूरजमुखी, कद्दू, भांग के बीज इससे संतृप्त होते हैं। चिकन लीवर, बीफ, हार्ड चीज और मछली में पशु उत्पादों में बहुत अधिक फास्फोरस होता है। शरीर में फास्फोरस की अधिकता गुर्दे के पुन:अवशोषण समारोह के उल्लंघन, विटामिन के अनुचित उपयोग और भोजन में कैल्शियम की कमी के परिणामस्वरूप हो सकती है। मानव शरीर पर फास्फोरस का नकारात्मक प्रभाव मुख्य रूप से हृदय प्रणाली, गुर्दे और हड्डी तंत्र को नुकसान में प्रकट होता है और गंभीर चयापचय संबंधी विकारों का संकेत हो सकता है।
