प्रोटीन (पॉलीपेप्टाइड्स, प्रोटीन) मैक्रोमोलेक्यूलर पदार्थ होते हैं, जिसमें पेप्टाइड बॉन्ड से जुड़े अल्फा-एमिनो एसिड शामिल होते हैं। जीवित जीवों में प्रोटीन की संरचना आनुवंशिक कोड द्वारा निर्धारित की जाती है। एक नियम के रूप में, संश्लेषण 20 मानक अमीनो एसिड के एक सेट का उपयोग करता है।
प्रोटीन वर्गीकरण
प्रोटीन का पृथक्करण विभिन्न मानदंडों के अनुसार किया जाता है:
- अणु का आकार।
- रचना।
- कार्य।
पिछली कसौटी के अनुसार प्रोटीन को वर्गीकृत किया जाता है:
- संरचनात्मक पर।
- पौष्टिक और अतिरिक्त।
- परिवहन।
- ठेकेदार।
संरचनात्मक प्रोटीन
इनमें इलास्टिन, कोलेजन, केराटिन, फाइब्रोइन शामिल हैं। संरचनात्मक पॉलीपेप्टाइड कोशिका झिल्ली के निर्माण में शामिल होते हैं। वे चैनल बना सकते हैं या उनमें अन्य कार्य कर सकते हैं।
पौष्टिक, भंडारण प्रोटीन
पोषक तत्व पॉलीपेप्टाइड कैसिइन है। इसके कारण, बढ़ते जीव को कैल्शियम, फास्फोरस और प्रदान किया जाता हैअमीनो एसिड।
रिजर्व प्रोटीन खेती वाले पौधों के बीज हैं, अंडे का सफेद भाग। भ्रूण के विकास के चरण के दौरान इनका सेवन किया जाता है। मानव शरीर में, जानवरों की तरह, प्रोटीन रिजर्व में जमा नहीं होते हैं। उन्हें नियमित रूप से भोजन के साथ प्राप्त करना चाहिए, अन्यथा डिस्ट्रोफी के विकास की संभावना है।
ट्रांसपोर्ट पॉलीपेप्टाइड्स
हीमोग्लोबिन ऐसे प्रोटीन का उत्कृष्ट उदाहरण है। हार्मोन, लिपिड और अन्य पदार्थों की गति में शामिल अन्य पॉलीपेप्टाइड भी रक्त में पाए जाते हैं।
कोशिका झिल्ली में प्रोटीन होते हैं जो कोशिका झिल्ली के पार आयनों, अमीनो एसिड, ग्लूकोज और अन्य यौगिकों को ले जाने की क्षमता रखते हैं।
संकुचित प्रोटीन
इन पॉलीपेप्टाइड्स के कार्य मांसपेशी फाइबर के कार्य से संबंधित हैं। इसके अलावा, वे प्रोटोजोआ में सिलिया और फ्लैगेला की गति प्रदान करते हैं। सिकुड़ा हुआ प्रोटीन कोशिका के भीतर जीवों के परिवहन का कार्य करता है। उनकी उपस्थिति के कारण, सेलुलर रूपों में परिवर्तन सुनिश्चित होता है।
संकुचित प्रोटीन के उदाहरण मायोसिन और एक्टिन हैं। यह कहने योग्य है कि ये पॉलीपेप्टाइड्स न केवल मांसपेशी फाइबर की कोशिकाओं में पाए जाते हैं। सिकुड़ा हुआ प्रोटीन लगभग सभी जंतु ऊतकों में अपना कार्य करता है।
विशेषताएं
कोशिकाओं में एक व्यक्तिगत पॉलीपेप्टाइड, ट्रोपोमायोसिन पाया जाता है। सिकुड़ा हुआ पेशी प्रोटीन मायोसिन इसका बहुलक है। यह एक्टिन के साथ एक संकुल बनाता है।
संकुचन पेशी प्रोटीन पानी में नहीं घुलते।
पॉलीपेप्टाइड संश्लेषण की दर
यह थायराइड द्वारा नियंत्रित होता है औरस्टेरॉयड हार्मोन। कोशिका में प्रवेश करते हुए, वे विशिष्ट रिसेप्टर्स से बंधते हैं। गठित परिसर कोशिका नाभिक में प्रवेश करता है और क्रोमैटिन से बांधता है। इससे जीन स्तर पर पॉलीपेप्टाइड संश्लेषण की दर बढ़ जाती है।
सक्रिय जीन कुछ आरएनए के बढ़े हुए संश्लेषण प्रदान करते हैं। यह नाभिक को छोड़ देता है, राइबोसोम में जाता है और नए संरचनात्मक या सिकुड़ा हुआ प्रोटीन, एंजाइम या हार्मोन के संश्लेषण को सक्रिय करता है। यह जीन का उपचय प्रभाव है।
इस बीच, कोशिकाओं में प्रोटीन संश्लेषण एक धीमी प्रक्रिया है। इसके लिए उच्च ऊर्जा लागत और प्लास्टिक सामग्री की आवश्यकता होती है। तदनुसार, हार्मोन चयापचय को जल्दी से नियंत्रित करने में सक्षम नहीं हैं। उनका मुख्य कार्य शरीर में कोशिकाओं की वृद्धि, विभेदन और विकास को नियंत्रित करना है।
मांसपेशियों में संकुचन
यह प्रोटीन के सिकुड़ा कार्य का एक प्रमुख उदाहरण है। शोध के दौरान यह पाया गया कि मांसपेशियों के संकुचन का आधार पॉलीपेप्टाइड के भौतिक गुणों में बदलाव है।
सिकुड़ा हुआ कार्य एक्टोमीसिन प्रोटीन द्वारा किया जाता है, जो एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड के साथ परस्पर क्रिया करता है। यह संबंध मायोफिब्रिल्स के संकुचन के साथ है। इस तरह की बातचीत शरीर के बाहर देखी जा सकती है।
उदाहरण के लिए, अगर पानी में भिगोया हुआ (मैकरेटेड) मांसपेशी फाइबर, उत्तेजना से रहित, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट के घोल के संपर्क में आता है, तो उनका तेज संकुचन शुरू हो जाएगा, जीवित मांसपेशियों के संकुचन के समान। यह अनुभव बहुत व्यावहारिक महत्व का है। वह इस तथ्य को सिद्ध करता है किमांसपेशियों के संकुचन के लिए ऊर्जा युक्त पदार्थ के साथ सिकुड़ा हुआ प्रोटीन की रासायनिक प्रतिक्रिया की आवश्यकता होती है।
विटामिन ई की क्रिया
एक तरफ, यह मुख्य इंट्रासेल्युलर एंटीऑक्सीडेंट है। विटामिन ई वसा और अन्य आसानी से ऑक्सीकृत यौगिकों को ऑक्सीकरण से बचाता है। साथ ही, यह एक इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है और रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है, जो जारी ऊर्जा के भंडारण से जुड़े होते हैं।
विटामिन ई की कमी से मांसपेशियों के ऊतकों का शोष होता है: सिकुड़ा हुआ प्रोटीन मायोसिन की सामग्री तेजी से कम हो जाती है, और इसे कोलेजन, एक निष्क्रिय पॉलीपेप्टाइड द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
मायोसिन की विशिष्टता
इसे प्रमुख संकुचनशील प्रोटीनों में से एक माना जाता है। यह मांसपेशियों के ऊतकों में पॉलीपेप्टाइड्स की कुल सामग्री का लगभग 55% हिस्सा है।
मायोफिब्रिल के फिलामेंट (मोटे तंतु) मायोसिन के बने होते हैं। अणु में एक लंबा तंतुमय भाग होता है, जिसमें एक डबल-हेलिक्स संरचना होती है, और सिर (गोलाकार संरचनाएं) होती हैं। मायोसिन में 6 सबयूनिट होते हैं: गोलाकार भाग में स्थित 2 भारी और 4 हल्की श्रृंखलाएं।
फाइब्रिलर क्षेत्र का मुख्य कार्य मायोसिन फिलामेंट्स या मोटे प्रोटोफिब्रिल्स के बंडल बनाने की क्षमता है।
सिर पर ATPase की सक्रिय साइट और एक्टिन-बाइंडिंग सेंटर हैं। यह एटीपी हाइड्रोलिसिस और एक्टिन फिलामेंट्स के लिए बाध्यकारी सुनिश्चित करता है।
किस्में
एक्टिन और मायोसिन के उपप्रकार हैं:
- फ्लैजेला और सिलिया का डायनेनप्रोटोजोआ।
- एरिथ्रोसाइट झिल्ली में स्पेक्ट्रिन।
- पेरिअनेप्टिक झिल्लियों का न्यूरोस्टेनिन।
सांद्रता प्रवणता में विभिन्न पदार्थों की गति के लिए जिम्मेदार बैक्टीरियल पॉलीपेप्टाइड्स को एक्टिन और मायोसिन की किस्मों के लिए भी जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। इस प्रक्रिया को केमोटैक्सिस भी कहा जाता है।
एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड की भूमिका
यदि आप एसिड के घोल में एक्टोमायोसिन फिलामेंट्स डालते हैं, तो पोटेशियम और मैग्नीशियम आयन मिलाते हैं, आप देख सकते हैं कि वे छोटे हो गए हैं। इस मामले में, एटीपी का टूटना मनाया जाता है। यह घटना इंगित करती है कि एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड के टूटने का सिकुड़ा हुआ प्रोटीन के भौतिक-रासायनिक गुणों में बदलाव के साथ एक निश्चित संबंध है और, परिणामस्वरूप, मांसपेशियों के काम के साथ। इस घटना की पहचान सबसे पहले सजेंट-ग्योर्गी और एंगेलहार्ड्ट ने की थी।
रासायनिक ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलने की प्रक्रिया में एटीपी का संश्लेषण और विघटन आवश्यक है। ग्लाइकोजन के टूटने के दौरान, लैक्टिक एसिड के उत्पादन के साथ, जैसा कि एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक और क्रिएटिन फॉस्फोरिक एसिड के डीफॉस्फोराइलेशन में, ऑक्सीजन की भागीदारी की आवश्यकता नहीं होती है। यह अवायवीय परिस्थितियों में कार्य करने के लिए एक पृथक पेशी की क्षमता की व्याख्या करता है।
एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक और क्रिएटिन फॉस्फोरिक एसिड के टूटने के दौरान बनने वाले लैक्टिक एसिड और उत्पाद एनारोबिक वातावरण में काम करते समय थके हुए मांसपेशी फाइबर में जमा हो जाते हैं। नतीजतन, पदार्थों के भंडार समाप्त हो जाते हैं, जिसके विभाजन के दौरान आवश्यक ऊर्जा निकलती है। यदि थकी हुई पेशी को ऑक्सीजन युक्त वातावरण में रखा जाए, तो यह होगाभोग कीजिए। कुछ लैक्टिक एसिड ऑक्सीकरण करना शुरू कर देंगे। नतीजतन, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड बनते हैं। जारी ऊर्जा का उपयोग क्षय उत्पादों से क्रिएटिन फॉस्फोरिक, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड और ग्लाइकोजन के पुनर्संश्लेषण के लिए किया जाएगा। इससे मांसपेशियां फिर से काम करने की क्षमता हासिल कर लेंगी।
कंकाल की मांसपेशी
पॉलीपेप्टाइड्स के व्यक्तिगत गुणों को उनके कार्यों के उदाहरण से ही समझाया जा सकता है, यानी जटिल गतिविधियों में उनका योगदान। जिन कुछ संरचनाओं के लिए प्रोटीन और अंग कार्य के बीच संबंध स्थापित किया गया है, उनमें कंकाल की मांसपेशी विशेष ध्यान देने योग्य है।
उसकी कोशिका तंत्रिका आवेगों (झिल्ली-निर्देशित संकेतों) द्वारा सक्रिय होती है। आणविक रूप से, संकुचन एक्टिन, मायोसिन और एमजी-एटीपी के बीच आवधिक अंतःक्रियाओं के माध्यम से क्रॉस-ब्रिज के चक्र पर आधारित होता है। कैल्शियम-बाध्यकारी प्रोटीन और सीए आयन प्रभावकों और तंत्रिका संकेतों के बीच मध्यस्थ के रूप में कार्य करते हैं।
मध्यस्थता "चालू/बंद" आवेगों की प्रतिक्रिया की गति को सीमित करती है और सहज संकुचन को रोकती है। इसी समय, पंखों वाले कीड़ों के चक्का पेशी तंतुओं के कुछ दोलनों (उतार-चढ़ाव) को आयनों या इसी तरह के कम-आणविक यौगिकों द्वारा नियंत्रित नहीं किया जाता है, बल्कि सीधे सिकुड़ा हुआ प्रोटीन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इससे बहुत तेज संकुचन संभव होते हैं, जो सक्रिय होने के बाद अपने आप आगे बढ़ते हैं।
पॉलीपेप्टाइड्स के लिक्विड क्रिस्टल गुण
मांसपेशियों के तंतुओं को छोटा करते समयप्रोटोफिब्रिल्स द्वारा गठित जाली की अवधि बदल जाती है। जब पतले तंतु की एक जाली मोटे तत्वों की संरचना में प्रवेश करती है, तो चतुष्कोणीय समरूपता को षट्कोणीय समरूपता से बदल दिया जाता है। इस घटना को लिक्विड क्रिस्टल सिस्टम में एक बहुरूपी संक्रमण माना जा सकता है।
यांत्रिक रासायनिक प्रक्रियाओं की विशेषताएं
वे रासायनिक ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में बदलने के लिए उबालते हैं। माइटोकॉन्ड्रियल कोशिका झिल्लियों की एटीपी-एएस गतिविधि कंकाल की मांसपेशियों के आयोसिन प्रणाली के कार्य के समान है। उनके यांत्रिक रासायनिक गुणों में सामान्य विशेषताएं भी नोट की जाती हैं: वे एटीपी के प्रभाव में कम हो जाती हैं।
नतीजतन, माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में एक सिकुड़ा हुआ प्रोटीन मौजूद होना चाहिए। और वह वास्तव में वहां है। यह स्थापित किया गया है कि सिकुड़ा हुआ पॉलीपेप्टाइड्स माइटोकॉन्ड्रियल मैकेनोकेमिस्ट्री में शामिल हैं। हालांकि, यह भी पता चला कि फॉस्फेटिडिलिनोसिटोल (झिल्ली लिपिड) भी प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
अतिरिक्त
मायोसिन प्रोटीन अणु न केवल विभिन्न मांसपेशियों के संकुचन में योगदान देता है, बल्कि अन्य इंट्रासेल्युलर प्रक्रियाओं में भी भाग ले सकता है। यह, विशेष रूप से, ऑर्गेनेल की गति के बारे में है, झिल्ली के लिए एक्टिन फिलामेंट्स का लगाव, साइटोस्केलेटन का गठन और कामकाज, आदि। लगभग हमेशा, अणु एक तरह से या किसी अन्य एक्टिन के साथ बातचीत करता है, जो दूसरा प्रमुख संकुचन है प्रोटीन।
यह सिद्ध हो चुका है कि एटीपी से फॉस्फोरिक एसिड के अवशेषों को साफ करने पर निकलने वाली रासायनिक ऊर्जा के प्रभाव में एक्टोमीसिन अणु लंबाई बदल सकते हैं। दूसरे शब्दों में, यह प्रक्रियामांसपेशियों में संकुचन का कारण बनता है।
एटीपी प्रणाली इस प्रकार रासायनिक ऊर्जा के एक प्रकार के संचायक के रूप में कार्य करती है। आवश्यकतानुसार, यह सीधे एक्टोमायोसिन के माध्यम से एक यांत्रिक में बदल जाता है। साथ ही, अन्य तत्वों की बातचीत की प्रक्रियाओं की कोई मध्यवर्ती चरण विशेषता नहीं है - थर्मल ऊर्जा में संक्रमण।
