ओपेरिन-हाल्डेन सिद्धांत के अनुसार, हमारे ग्रह पर जीवन की उत्पत्ति एक सहसेरवेट छोटी बूंद से हुई है। यह एक प्रोटीन अणु भी था। अर्थात्, निष्कर्ष इस प्रकार है कि यह ये रासायनिक यौगिक हैं जो आज मौजूद सभी जीवन का आधार हैं। लेकिन प्रोटीन संरचनाएं क्या हैं? वे आज शरीर और लोगों के जीवन में क्या भूमिका निभाते हैं? प्रोटीन किस प्रकार के होते हैं? आइए इसका पता लगाने की कोशिश करते हैं।
प्रोटीन: एक सामान्य अवधारणा
रासायनिक संरचना की दृष्टि से विचाराधीन पदार्थ का अणु पेप्टाइड बंधों द्वारा आपस में जुड़े अमीनो अम्लों का एक क्रम है।
प्रत्येक अमीनो एसिड में दो कार्यात्मक समूह होते हैं:
- कार्बोक्जिलिक-कूह;
- एमिनो ग्रुप -एनएच2.
यह उनके बीच है कि विभिन्न अणुओं में एक बंधन बनता है। इस प्रकार, पेप्टाइड बॉन्ड का रूप -CO-NH होता है। एक प्रोटीन अणु में सैकड़ों या हजारों ऐसे समूह हो सकते हैं, यह विशिष्ट पदार्थ पर निर्भर करेगा। प्रोटीन के प्रकार बहुत विविध हैं। उनमें से कुछ ऐसे भी हैं जिनमें शरीर के लिए आवश्यक अमीनो एसिड होते हैं, जिसका अर्थ है कि उन्हें भोजन के साथ अवश्य लिया जाना चाहिए। ऐसी किस्में हैं जो कोशिका झिल्ली में महत्वपूर्ण कार्य करती हैं औरइसका साइटोप्लाज्म। जैविक उत्प्रेरक भी पृथक होते हैं - एंजाइम, जो प्रोटीन अणु भी होते हैं। वे मानव जीवन में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, और न केवल जीवित प्राणियों की जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं।
विचाराधीन यौगिकों का आणविक भार कई दसियों से लेकर लाखों तक हो सकता है। आखिरकार, एक बड़ी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में मोनोमर इकाइयों की संख्या असीमित होती है और यह किसी विशेष पदार्थ के प्रकार पर निर्भर करती है। कच्चे चिकन अंडे की जांच करते समय प्रोटीन अपने शुद्ध रूप में, अपनी मूल संरचना में देखा जा सकता है। एक हल्का पीला, पारदर्शी, घना कोलाइडल द्रव्यमान, जिसके अंदर जर्दी स्थित है - यह वांछित पदार्थ है। कम वसा वाले पनीर के लिए भी यही कहा जा सकता है, यह उत्पाद भी अपने प्राकृतिक रूप में लगभग शुद्ध प्रोटीन है।
हालांकि, विचाराधीन सभी यौगिकों की स्थानिक संरचना समान नहीं होती है। कुल मिलाकर, अणु के चार संगठन प्रतिष्ठित हैं। प्रोटीन संरचनाओं के प्रकार इसके गुणों को निर्धारित करते हैं और संरचना की जटिलता को इंगित करते हैं। यह भी ज्ञात है कि अधिक स्थानिक रूप से उलझे हुए अणु मनुष्यों और जानवरों में व्यापक प्रसंस्करण से गुजरते हैं।
प्रोटीन संरचनाओं के प्रकार
उनमें से कुल चार हैं। गौर कीजिए कि उनमें से प्रत्येक क्या है।
- प्राथमिक। पेप्टाइड बॉन्ड से जुड़े अमीनो एसिड के सामान्य रैखिक अनुक्रम का प्रतिनिधित्व करता है। कोई स्थानिक मोड़ नहीं हैं, कोई स्पाइरलाइज़ेशन नहीं है। पॉलीपेप्टाइड में शामिल लिंक की संख्या कई हजार तक पहुंच सकती है। प्रोटीन के प्रकारसमान संरचना - ग्लाइसीलानिन, इंसुलिन, हिस्टोन, इलास्टिन और अन्य।
- माध्यमिक। इसमें दो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं जो एक सर्पिल के रूप में मुड़ जाती हैं और गठित मोड़ों द्वारा एक दूसरे की ओर उन्मुख होती हैं। इस मामले में, हाइड्रोजन बांड उनके बीच बनते हैं, उन्हें एक साथ रखते हैं। इस प्रकार एक एकल प्रोटीन अणु बनता है। इस प्रकार के प्रोटीन इस प्रकार हैं: लाइसोजाइम, पेप्सिन और अन्य।
- तृतीयक रचना। यह एक घनी रूप से भरी हुई और सघन रूप से कुंडलित द्वितीयक संरचना है। यहां, हाइड्रोजन बांड के अलावा, अन्य प्रकार की बातचीत दिखाई देती है - यह वैन डेर वाल्स इंटरैक्शन और इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण, हाइड्रोफिलिक-हाइड्रोफोबिक संपर्क की ताकतें हैं। संरचनाओं के उदाहरण एल्ब्यूमिन, फाइब्रोइन, रेशम प्रोटीन और अन्य हैं।
- चतुर्धातुक। सबसे जटिल संरचना, जो कई पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं हैं जो एक सर्पिल में मुड़ जाती हैं, एक गेंद में लुढ़क जाती हैं और सभी को एक गोलाकार में एकजुट करती हैं। इंसुलिन, फेरिटिन, हीमोग्लोबिन, कोलेजन जैसे उदाहरण ऐसे ही प्रोटीन संरचना को दर्शाते हैं।
यदि हम रासायनिक दृष्टिकोण से अणुओं की सभी दी गई संरचनाओं पर विस्तार से विचार करें, तो विश्लेषण में काफी समय लगेगा। दरअसल, वास्तव में, विन्यास जितना अधिक होता है, इसकी संरचना उतनी ही जटिल और जटिल होती है, अणु में अधिक प्रकार की बातचीत देखी जाती है।
प्रोटीन अणुओं का विकृतीकरण
पॉलीपेप्टाइड्स के सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक गुणों में से एक कुछ शर्तों या रासायनिक एजेंटों के प्रभाव में टूटने की उनकी क्षमता है। इसलिए,उदाहरण के लिए, विभिन्न प्रकार के प्रोटीन विकृतीकरण व्यापक हैं। यह प्रक्रिया क्या है? इसमें प्रोटीन की मूल संरचना का विनाश होता है। यही है, यदि शुरू में अणु में तृतीयक संरचना होती है, तो विशेष एजेंटों की कार्रवाई के बाद यह ढह जाएगा। हालांकि, अणु में अमीनो एसिड अवशेषों का क्रम अपरिवर्तित रहता है। विकृत प्रोटीन जल्दी से अपने भौतिक और रासायनिक गुणों को खो देते हैं।
कौन से अभिकर्मक रचना के विनाश की प्रक्रिया को जन्म दे सकते हैं? उनमें से कई हैं।
- तापमान। गर्म होने पर अणु की चतुर्धातुक, तृतीयक, द्वितीयक संरचना का क्रमिक विनाश होता है। नेत्रहीन, यह देखा जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक साधारण चिकन अंडे को भूनते समय। परिणामी "प्रोटीन" एल्ब्यूमिन पॉलीपेप्टाइड की प्राथमिक संरचना है जो कच्चे उत्पाद में थी।
- विकिरण।
- मजबूत रासायनिक एजेंटों के साथ क्रिया: एसिड, क्षार, भारी धातुओं के लवण, सॉल्वैंट्स (उदाहरण के लिए, अल्कोहल, ईथर, बेंजीन और अन्य)।
इस प्रक्रिया को कभी-कभी आणविक गलनांक भी कहा जाता है। प्रोटीन विकृतीकरण के प्रकार उस एजेंट पर निर्भर करते हैं जिसकी क्रिया के तहत यह हुआ। इसके अलावा, कुछ मामलों में, रिवर्स प्रक्रिया होती है। यह पुनर्जीवन है। सभी प्रोटीन अपनी संरचना को वापस बहाल करने में सक्षम नहीं हैं, लेकिन उनमें से एक महत्वपूर्ण हिस्सा ऐसा कर सकता है। इसलिए, ऑस्ट्रेलिया और अमेरिका के रसायनज्ञों ने कुछ अभिकर्मकों और एक सेंट्रीफ्यूजेशन विधि का उपयोग करके एक उबले हुए चिकन अंडे का पुनर्विकास किया।
पॉलीपेप्टाइड के संश्लेषण में जीवित जीवों के लिए यह प्रक्रिया महत्वपूर्ण हैकोशिकाओं में राइबोसोम और आरआरएनए की श्रृंखला।
प्रोटीन अणु का हाइड्रोलिसिस
विकृतीकरण के साथ, प्रोटीन की विशेषता एक और रासायनिक गुण है - हाइड्रोलिसिस। यह भी मूल संरचना का विनाश है, लेकिन प्राथमिक संरचना के लिए नहीं, बल्कि पूरी तरह से व्यक्तिगत अमीनो एसिड के लिए। पाचन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा प्रोटीन हाइड्रोलिसिस है। पॉलीपेप्टाइड्स के हाइड्रोलिसिस के प्रकार इस प्रकार हैं।
- रासायनिक। अम्ल या क्षार की क्रिया के आधार पर।
- जैविक या एंजाइमेटिक।
हालांकि, प्रक्रिया का सार अपरिवर्तित रहता है और यह इस बात पर निर्भर नहीं करता है कि किस प्रकार का प्रोटीन हाइड्रोलिसिस होता है। नतीजतन, अमीनो एसिड बनते हैं, जो सभी कोशिकाओं, अंगों और ऊतकों तक पहुंचाए जाते हैं। उनके आगे के परिवर्तन में नए पॉलीपेप्टाइड्स के संश्लेषण की भागीदारी शामिल है, जो पहले से ही एक विशेष जीव के लिए आवश्यक हैं।
उद्योग में, प्रोटीन अणुओं के हाइड्रोलिसिस की प्रक्रिया का उपयोग केवल सही अमीनो एसिड प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
शरीर में प्रोटीन के कार्य
विभिन्न प्रकार के प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, वसा किसी भी कोशिका के सामान्य कामकाज के लिए महत्वपूर्ण घटक हैं। और इसका मतलब है कि संपूर्ण जीव समग्र रूप से। इसलिए, उनकी भूमिका काफी हद तक जीवित प्राणियों के भीतर उच्च स्तर के महत्व और सर्वव्यापकता के कारण है। पॉलीपेप्टाइड अणुओं के कई मुख्य कार्यों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है।
- उत्प्रेरक। यह एंजाइमों द्वारा किया जाता है जिनमें प्रोटीन संरचना होती है। हम उनके बारे में बाद में बात करेंगे।
- संरचनात्मक। प्रोटीन के प्रकार और उनकेशरीर में कार्य मुख्य रूप से कोशिका की संरचना, उसके आकार को प्रभावित करते हैं। इसके अलावा, इस भूमिका को निभाने वाले पॉलीपेप्टाइड्स बाल, नाखून, मोलस्क के गोले और पक्षी के पंख बनाते हैं। वे कोशिका के शरीर में एक निश्चित आर्मेचर भी हैं। कार्टिलेज भी इसी प्रकार के प्रोटीन से बना होता है। उदाहरण: ट्यूबुलिन, केराटिन, एक्टिन और अन्य।
- नियामक। यह कार्य पॉलीपेप्टाइड्स की ऐसी प्रक्रियाओं में भागीदारी में प्रकट होता है जैसे: प्रतिलेखन, अनुवाद, कोशिका चक्र, स्प्लिसिंग, एमआरएनए रीडिंग, और अन्य। उन सभी में, वे एक यातायात नियंत्रक के रूप में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
- सिग्नल। यह कार्य कोशिका झिल्ली पर स्थित प्रोटीन द्वारा किया जाता है। वे विभिन्न संकेतों को एक इकाई से दूसरी इकाई में संचारित करते हैं, और इससे ऊतकों के बीच संचार होता है। उदाहरण: साइटोकिन्स, इंसुलिन, वृद्धि कारक और अन्य।
- परिवहन। कुछ प्रकार के प्रोटीन और उनके द्वारा किए जाने वाले कार्य बहुत ही महत्वपूर्ण हैं। ऐसा होता है, उदाहरण के लिए, प्रोटीन हीमोग्लोबिन के साथ। यह रक्त में ऑक्सीजन को कोशिका से कोशिका तक पहुँचाता है। एक व्यक्ति के लिए, वह अपूरणीय है।
- अतिरिक्त या बैकअप। इस तरह के पॉलीपेप्टाइड पौधों और जानवरों के अंडों में अतिरिक्त पोषण और ऊर्जा के स्रोत के रूप में जमा होते हैं। एक उदाहरण ग्लोब्युलिन है।
- उद्देश्य। एक बहुत ही महत्वपूर्ण कार्य, विशेष रूप से सरलतम जीवों और जीवाणुओं के लिए। आखिरकार, वे केवल फ्लैगेला या सिलिया की मदद से ही आगे बढ़ने में सक्षम होते हैं। और ये अंग, अपने स्वभाव से, प्रोटीन से ज्यादा कुछ नहीं हैं। ऐसे पॉलीपेप्टाइड्स के उदाहरण इस प्रकार हैं: मायोसिन, एक्टिन, किनेसिन और अन्य।
जाहिर है कि मानव शरीर और अन्य में प्रोटीन के कार्यजीव बहुत असंख्य और महत्वपूर्ण हैं। यह एक बार फिर पुष्टि करता है कि हमारे ग्रह पर जीवन उन यौगिकों के बिना असंभव है जिन पर हम विचार कर रहे हैं।
प्रोटीन का सुरक्षात्मक कार्य
पॉलीपेप्टाइड विभिन्न प्रभावों से रक्षा कर सकते हैं: रासायनिक, भौतिक, जैविक। उदाहरण के लिए, यदि शरीर एक विदेशी प्रकृति के वायरस या बैक्टीरिया के रूप में खतरे में है, तो इम्युनोग्लोबुलिन (एंटीबॉडी) एक सुरक्षात्मक भूमिका निभाते हुए उनके साथ युद्ध में प्रवेश करते हैं।
अगर हम शारीरिक प्रभावों की बात करें तो यहां रक्त के थक्के जमने में शामिल फाइब्रिन और फाइब्रिनोजेन एक बड़ी भूमिका निभाते हैं।
खाद्य प्रोटीन
आहार प्रोटीन प्रकार इस प्रकार हैं:
- पूर्ण - वे जिनमें शरीर के लिए आवश्यक सभी अमीनो एसिड होते हैं;
- अपूर्ण - वे जिनमें अमीनो एसिड की संरचना अधूरी है।
हालांकि, दोनों ही मानव शरीर के लिए महत्वपूर्ण हैं। खासकर पहला समूह। प्रत्येक व्यक्ति, विशेष रूप से गहन विकास (बचपन और किशोरावस्था) और यौवन की अवधि के दौरान, अपने आप में प्रोटीन का एक निरंतर स्तर बनाए रखना चाहिए। आखिरकार, हमने पहले ही उन कार्यों पर विचार कर लिया है जो ये अद्भुत अणु करते हैं, और हम जानते हैं कि व्यावहारिक रूप से एक भी प्रक्रिया नहीं है, हमारे भीतर एक भी जैव रासायनिक प्रतिक्रिया पॉलीपेप्टाइड्स की भागीदारी के बिना नहीं कर सकती है।
इसलिए आपको प्रतिदिन प्रोटीन का सेवन प्रतिदिन करने की आवश्यकता है, जो निम्नलिखित उत्पादों में निहित है:
- अंडा;
- दूध;
- पनीर;
- मांस और मछली;
- बीन्स;
- सोया;
- बीन्स;
- मूंगफली;
- गेहूं;
- जई;
- दाल और अन्य।
यदि आप प्रति किलो वजन प्रति दिन 0.6 ग्राम पॉलीपेप्टाइड का सेवन करते हैं, तो व्यक्ति को इन यौगिकों की कभी कमी नहीं होगी। यदि लंबे समय तक शरीर को आवश्यक प्रोटीन प्राप्त नहीं होता है, तो एक बीमारी होती है, जिसे अमीनो एसिड भुखमरी का नाम दिया जाता है। इससे गंभीर चयापचय संबंधी विकार होते हैं और इसके परिणामस्वरूप कई अन्य बीमारियां होती हैं।
पिंजरे में प्रोटीन
सभी जीवित चीजों की सबसे छोटी संरचनात्मक इकाई - कोशिकाओं के अंदर - प्रोटीन भी होते हैं। इसके अलावा, वे उपरोक्त सभी कार्यों को वहां करते हैं। सबसे पहले, कोशिका का साइटोस्केलेटन बनता है, जिसमें सूक्ष्मनलिकाएं, माइक्रोफिलामेंट्स होते हैं। यह आकार बनाए रखने के साथ-साथ ऑर्गेनेल के बीच परिवहन के लिए कार्य करता है। विभिन्न आयन और यौगिक प्रोटीन अणुओं के साथ चलते हैं, जैसे चैनल या रेल के साथ।
झिल्ली में डूबे हुए और उसकी सतह पर स्थित प्रोटीन की भूमिका भी महत्वपूर्ण है। यहां वे रिसेप्टर और सिग्नल दोनों कार्य करते हैं, झिल्ली के निर्माण में ही भाग लेते हैं। वे पहरा देते हैं, जिसका अर्थ है कि वे एक सुरक्षात्मक भूमिका निभाते हैं। इस समूह के लिए कोशिका में किस प्रकार के प्रोटीन को जिम्मेदार ठहराया जा सकता है? कई उदाहरण हैं, यहाँ कुछ हैं।
- एक्टिन और मायोसिन।
- इलास्टिन।
- केरातिन।
- कोलेजन।
- ट्यूबुलिन।
- हीमोग्लोबिन।
- इंसुलिन।
- ट्रांसकोबालामिन।
- ट्रांसफेरिन।
- एल्ब्यूमिन।
कई सौ हैंविभिन्न प्रकार के प्रोटीन जो प्रत्येक कोशिका के भीतर लगातार घूमते रहते हैं।
शरीर में प्रोटीन के प्रकार
वे, ज़ाहिर है, एक विशाल विविधता। यदि आप किसी तरह सभी मौजूदा प्रोटीनों को समूहों में विभाजित करने का प्रयास करते हैं, तो आपको कुछ इस तरह का वर्गीकरण मिल सकता है।
- गोलाकार प्रोटीन। ये वे हैं जो एक तृतीयक संरचना द्वारा दर्शाए जाते हैं, यानी एक घनी पैक वाली गोलाकार। ऐसी संरचनाओं के उदाहरण निम्नलिखित हैं: इम्युनोग्लोबुलिन, एंजाइमों का एक महत्वपूर्ण अनुपात, कई हार्मोन।
- फाइब्रिलर प्रोटीन। उन्हें सही स्थानिक समरूपता के साथ कड़ाई से धागे का आदेश दिया जाता है। इस समूह में प्राथमिक और द्वितीयक संरचना वाले प्रोटीन शामिल हैं। उदाहरण के लिए, केराटिन, कोलेजन, ट्रोपोमायोसिन, फाइब्रिनोजेन।
सामान्य तौर पर, शरीर में प्रोटीन को वर्गीकृत करने के लिए कई विशेषताओं को आधार के रूप में लिया जा सकता है। अभी तक कोई नहीं है।
एंजाइम
प्रोटीन प्रकृति के जैविक उत्प्रेरक, जो सभी चल रही जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में काफी तेजी लाते हैं। इन यौगिकों के बिना सामान्य चयापचय असंभव है। संश्लेषण और क्षय की सभी प्रक्रियाएं, अणुओं का संयोजन और उनकी प्रतिकृति, अनुवाद और प्रतिलेखन, और अन्य एक विशिष्ट प्रकार के एंजाइम के प्रभाव में किए जाते हैं। इन अणुओं के उदाहरण हैं:
- ऑक्सीडोरक्टेज;
- हस्तांतरण;
- केटेलेस;
- हाइड्रोलिसिस;
- आइसोमेरेज़;
- लिसेस और अन्य।
आजकल रोजमर्रा की जिंदगी में एंजाइम का इस्तेमाल किया जाता है। तो, धुलाई के उत्पादन मेंपाउडर अक्सर तथाकथित एंजाइमों का उपयोग करते हैं - ये जैविक उत्प्रेरक हैं। वे निर्दिष्ट तापमान व्यवस्था का पालन करते हुए धुलाई की गुणवत्ता में सुधार करते हैं। आसानी से गंदगी के कणों से जुड़ जाता है और उन्हें कपड़ों की सतह से हटा देता है।
हालांकि, उनके प्रोटीन प्रकृति के कारण, एंजाइम बहुत गर्म पानी या क्षारीय या अम्लीय दवाओं के निकटता को सहन नहीं करते हैं। दरअसल, इस मामले में विकृतीकरण की प्रक्रिया घटित होगी।
