प्रोटीन, जिसकी जैविक भूमिका पर आज विचार किया जाएगा, अमीनो एसिड से निर्मित मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिक हैं। अन्य सभी कार्बनिक यौगिकों में, वे अपनी संरचना में सबसे जटिल हैं। मौलिक संरचना के अनुसार, प्रोटीन वसा और कार्बोहाइड्रेट से भिन्न होते हैं: ऑक्सीजन, हाइड्रोजन और कार्बन के अलावा, उनमें नाइट्रोजन भी होता है। इसके अलावा, सल्फर सबसे महत्वपूर्ण प्रोटीन का एक अनिवार्य घटक है, और कुछ में आयोडीन, लोहा और फास्फोरस होते हैं।
प्रोटीन की जैविक भूमिका बहुत अधिक होती है। यह ये यौगिक हैं जो प्रोटोप्लाज्म के द्रव्यमान के साथ-साथ जीवित कोशिकाओं के नाभिक का भी निर्माण करते हैं। प्रोटीन सभी जानवरों और पौधों के जीवों में पाए जाते हैं।
एक या अधिक कार्य
उनके विभिन्न यौगिकों की जैविक भूमिका और कार्य अलग-अलग हैं। एक विशिष्ट रासायनिक संरचना वाले पदार्थ के रूप में, प्रत्येक प्रोटीन एक अत्यधिक विशिष्ट कार्य करता है। केवल कुछ मामलों में यह एक साथ कई परस्पर जुड़े हुए प्रदर्शन कर सकता है। उदाहरण के लिए, एड्रेनालाईन, जो मज्जा में निर्मित होता हैअधिवृक्क ग्रंथियां, रक्तप्रवाह में प्रवेश करती हैं, रक्तचाप और ऑक्सीजन की खपत, रक्त शर्करा को बढ़ाती हैं। इसके अलावा, यह चयापचय का उत्तेजक है, और ठंडे खून वाले जानवरों में यह तंत्रिका तंत्र का मध्यस्थ भी है। जैसा कि आप देख सकते हैं, यह एक साथ कई कार्य करता है।
एंजाइमी (उत्प्रेरक) कार्य
जीवों में होने वाली विविध जैवरासायनिक प्रतिक्रियाएं हल्की परिस्थितियों में की जाती हैं, जिसमें तापमान 40 डिग्री सेल्सियस के करीब होता है, और पीएच मान लगभग तटस्थ होता है। इन परिस्थितियों में, उनमें से कई की प्रवाह दर नगण्य है। इसलिए, उन्हें महसूस करने के लिए, एंजाइमों की आवश्यकता होती है - विशेष जैविक उत्प्रेरक। जल के प्रकाश-अपघटन को छोड़कर लगभग सभी अभिक्रियाएं जीवित जीवों में एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होती हैं। ये तत्व या तो प्रोटीन होते हैं या कोफ़ेक्टर (कार्बनिक अणु या धातु आयन) के साथ प्रोटीन के कॉम्प्लेक्स होते हैं। आवश्यक प्रक्रिया शुरू करने, एंजाइम बहुत चुनिंदा कार्य करते हैं। तो, ऊपर चर्चा की गई उत्प्रेरक कार्य उनमें से एक है जो प्रोटीन करते हैं। हालाँकि, इन यौगिकों की जैविक भूमिका इसके कार्यान्वयन तक सीमित नहीं है। और भी कई विशेषताएं हैं जिन्हें हम नीचे देखेंगे।
परिवहन समारोह
कोशिका के अस्तित्व के लिए यह आवश्यक है कि उसमें कई पदार्थ प्रवेश करें, जो उसे ऊर्जा और निर्माण सामग्री प्रदान करते हैं। सभी जैविक झिल्लियों का निर्माण एक सामान्य में होता हैसिद्धांत। यह लिपिड की दोहरी परत होती है, इसमें प्रोटीन डूबे रहते हैं। इसी समय, मैक्रोमोलेक्यूल्स के हाइड्रोफिलिक क्षेत्र झिल्ली की सतह पर केंद्रित होते हैं, और हाइड्रोफोबिक "पूंछ" उनकी मोटाई में केंद्रित होते हैं। यह संरचना महत्वपूर्ण घटकों के लिए अभेद्य बनी हुई है: अमीनो एसिड, शर्करा, क्षार धातु आयन। कोशिका में इन तत्वों का प्रवेश कोशिका झिल्ली में एम्बेडेड ट्रांसपोर्ट प्रोटीन की मदद से होता है। उदाहरण के लिए, बैक्टीरिया में एक विशेष प्रोटीन होता है जो लैक्टोज (दूध शर्करा) को बाहरी झिल्ली के पार ले जाता है।
बहुकोशिकीय जीवों में विभिन्न पदार्थों को एक अंग से दूसरे अंग में ले जाने की प्रणाली होती है। हम मुख्य रूप से हीमोग्लोबिन (ऊपर चित्रित) के बारे में बात कर रहे हैं। इसके अलावा, रक्त प्लाज्मा में सीरम एल्ब्यूमिन (परिवहन प्रोटीन) लगातार मौजूद होता है। इसमें वसा के पाचन के दौरान बनने वाले फैटी एसिड के साथ-साथ कई हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड (उदाहरण के लिए, ट्रिप्टोफैन के साथ) और कई दवाओं (कुछ पेनिसिलिन, सल्फोनामाइड्स, एस्पिरिन) के साथ मजबूत परिसरों को बनाने की क्षमता है। ट्रांसफ़रिन, जो शरीर में लौह आयनों के परिवहन में मध्यस्थता करता है, एक और उदाहरण है। हम सेरुप्लास्मिन का भी उल्लेख कर सकते हैं, जो तांबे के आयनों को वहन करता है। इसलिए, हमने परिवहन कार्य पर विचार किया है जो प्रोटीन करते हैं। उनकी जैविक भूमिका भी इस दृष्टि से बहुत महत्वपूर्ण है।
रिसेप्टर फंक्शन
रिसेप्टर प्रोटीन का बहुत महत्व है, विशेष रूप से बहुकोशिकीय जीवों के जीवन समर्थन के लिए। वे में निर्मित हैंप्लाज्मा सेल झिल्ली में और सेल में प्रवेश करने वाले संकेतों को समझने और आगे बदलने का काम करता है। इस मामले में, संकेत अन्य कोशिकाओं और पर्यावरण दोनों से हो सकते हैं। एसिटाइलकोलाइन रिसेप्टर्स वर्तमान में सबसे अधिक अध्ययन किए गए हैं। वे सेरेब्रल कॉर्टेक्स में, न्यूरोमस्कुलर जंक्शनों सहित, कोशिका झिल्ली पर कई आंतरिक संपर्कों में स्थित होते हैं। ये प्रोटीन एसिटाइलकोलाइन के साथ परस्पर क्रिया करते हैं और कोशिका में एक संकेत संचारित करते हैं।
सिग्नल प्राप्त करने और इसे बदलने के लिए न्यूरोट्रांसमीटर को हटा दिया जाना चाहिए ताकि सेल को आगे के संकेतों की धारणा के लिए तैयार करने का अवसर मिले। इसके लिए एसिटाइलकोलिनेस्टरेज़ का उपयोग किया जाता है - एक विशेष एंजाइम जो एसिटाइलकोलाइन के हाइड्रोलिसिस को कोलीन और एसीटेट में उत्प्रेरित करता है। क्या यह सच नहीं है कि प्रोटीन जो रिसेप्टर कार्य करता है वह भी बहुत महत्वपूर्ण है? शरीर के लिए अगले, सुरक्षात्मक कार्य की जैविक भूमिका बहुत बड़ी है। कोई इससे असहमत नहीं हो सकता।
सुरक्षा कार्य
शरीर में, प्रतिरक्षा प्रणाली बड़ी संख्या में लिम्फोसाइटों का उत्पादन करके उसमें विदेशी कणों की उपस्थिति के प्रति प्रतिक्रिया करती है। वे चुनिंदा तत्वों को नुकसान पहुंचाने में सक्षम हैं। ऐसे विदेशी कण कैंसर कोशिकाएं, रोगजनक बैक्टीरिया, सुपरमॉलेक्यूलर कण (मैक्रोमोलेक्यूल्स, वायरस, आदि) हो सकते हैं। बी-लिम्फोसाइट्स लिम्फोसाइटों का एक समूह है जो विशेष प्रोटीन का उत्पादन करता है। इन प्रोटीनों को संचार प्रणाली में छोड़ा जाता है। वे विनाश के चरण में अत्यधिक विशिष्ट परिसर का निर्माण करते हुए विदेशी कणों को पहचानते हैं। इन प्रोटीनों को इम्युनोग्लोबुलिन कहा जाता है। विदेशी पदार्थ प्रतिजन कहलाते हैं।जो एक प्रतिरक्षा प्रणाली प्रतिक्रिया को ट्रिगर करता है।
संरचनात्मक कार्य
अत्यधिक विशिष्ट कार्य करने वाले प्रोटीन के अलावा, कुछ ऐसे भी हैं जिनका महत्व मुख्य रूप से संरचनात्मक है। उनके लिए धन्यवाद, यांत्रिक शक्ति, साथ ही जीवित जीवों के ऊतकों के अन्य गुण प्रदान किए जाते हैं। इन प्रोटीनों में शामिल हैं, सबसे पहले, कोलेजन। स्तनधारियों में कोलेजन (नीचे चित्रित) प्रोटीन के द्रव्यमान का लगभग एक चौथाई हिस्सा बनाता है। यह मुख्य कोशिकाओं में संश्लेषित होता है जो संयोजी ऊतक (फाइब्रोब्लास्ट कहलाते हैं) बनाते हैं।
शुरू में, कोलेजन प्रोकोलेजन के रूप में बनता है - इसका अग्रदूत, फ़ाइब्रोब्लास्ट में रासायनिक प्रसंस्करण से गुजर रहा है। फिर यह तीन पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के रूप में एक सर्पिल में मुड़ जाती है। वे पहले से ही फ़ाइब्रोब्लास्ट के बाहर कई सौ नैनोमीटर व्यास वाले कोलेजन तंतुओं में संयोजित होते हैं। उत्तरार्द्ध रूप कोलेजन फिलामेंट्स हैं, जिन्हें पहले से ही एक माइक्रोस्कोप के तहत देखा जा सकता है। लोचदार ऊतकों (फेफड़ों, रक्त वाहिकाओं, त्वचा की दीवारों) में, कोलेजन के अलावा बाह्य मैट्रिक्स में प्रोटीन इलास्टिन भी होता है। यह काफी विस्तृत श्रृंखला में फैल सकता है और फिर अपनी मूल स्थिति में वापस आ सकता है। एक संरचनात्मक प्रोटीन का एक और उदाहरण जो यहां दिया जा सकता है वह रेशम फाइब्रोइन है। रेशमकीट कैटरपिलर के प्यूपा के निर्माण के दौरान इसे पृथक किया जाता है। यह रेशम के धागों का मुख्य घटक है। आइए मोटर प्रोटीन के विवरण पर चलते हैं।
मोटर प्रोटीन
और मोटर प्रक्रियाओं के कार्यान्वयन में प्रोटीन की जैविक भूमिका महान है।आइए इस समारोह के बारे में संक्षेप में बात करते हैं। स्नायु संकुचन वह प्रक्रिया है जिसके दौरान रासायनिक ऊर्जा यांत्रिक कार्य में परिवर्तित हो जाती है। इसके प्रत्यक्ष प्रतिभागी दो प्रोटीन हैं - मायोसिन और एक्टिन। मायोसिन की एक बहुत ही असामान्य संरचना है। यह दो गोलाकार सिर और एक पूंछ (एक लंबा फिलामेंटस भाग) से बनता है। लगभग 1600 एनएम एक अणु की लंबाई है। सिर लगभग 200 एनएम के लिए खाते हैं।
एक्टिन (ऊपर चित्रित) एक गोलाकार प्रोटीन है जिसका आणविक भार 42,000 है। यह एक लंबी संरचना बनाने के लिए पोलीमराइज़ कर सकता है और इस रूप में मायोसिन हेड के साथ बातचीत कर सकता है। इस प्रक्रिया की एक महत्वपूर्ण विशेषता एटीपी की उपस्थिति पर इसकी निर्भरता है। यदि इसकी सांद्रता काफी अधिक है, तो मायोसिन और एक्टिन द्वारा निर्मित कॉम्प्लेक्स नष्ट हो जाता है, और फिर मायोसिन एटीपीस की क्रिया के परिणामस्वरूप एटीपी हाइड्रोलिसिस होने के बाद इसे फिर से बहाल किया जाता है। इस प्रक्रिया को देखा जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक समाधान में जिसमें दोनों प्रोटीन मौजूद हैं। एटीपी की अनुपस्थिति में एक उच्च आणविक भार परिसर के गठन के परिणामस्वरूप यह चिपचिपा हो जाता है। जब इसे जोड़ा जाता है, तो निर्मित परिसर के विनाश के कारण चिपचिपाहट तेजी से घट जाती है, जिसके बाद यह एटीपी हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप धीरे-धीरे ठीक होने लगती है। मांसपेशियों के संकुचन की प्रक्रिया में, ये अंतःक्रियाएँ बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।
एंटीबायोटिक्स
हम "शरीर में प्रोटीन की जैविक भूमिका" विषय को प्रकट करना जारी रखते हैं। एक बहुत बड़ा और बहुत महत्वपूर्ण समूहप्राकृतिक यौगिक एंटीबायोटिक नामक पदार्थ बनाते हैं। वे माइक्रोबियल मूल के हैं। ये पदार्थ विशेष प्रकार के सूक्ष्मजीवों द्वारा स्रावित होते हैं। अमीनो एसिड और प्रोटीन की जैविक भूमिका निर्विवाद है, लेकिन एंटीबायोटिक्स एक विशेष, बहुत महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। वे सूक्ष्मजीवों के विकास को रोकते हैं जो उनके साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं। 1940 के दशक में, एंटीबायोटिक दवाओं की खोज और उपयोग ने बैक्टीरिया के कारण होने वाले संक्रामक रोगों के उपचार में क्रांति ला दी। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ज्यादातर मामलों में, एंटीबायोटिक्स वायरस पर काम नहीं करते हैं, इसलिए उन्हें एंटीवायरल दवाओं के रूप में उपयोग करना अप्रभावी होता है।
एंटीबायोटिक दवाओं के उदाहरण
पेनिसिलिन समूह को सबसे पहले व्यवहार में लाया गया था। इस समूह के उदाहरण एम्पीसिलीन और बेंज़िलपेनिसिलिन हैं। एंटीबायोटिक्स उनके क्रिया तंत्र और रासायनिक प्रकृति में विविध हैं। उनमें से कुछ जो आज व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं वे मानव राइबोसोम के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जबकि प्रोटीन संश्लेषण जीवाणु राइबोसोम में बाधित होता है। इसी समय, वे शायद ही यूकेरियोटिक राइबोसोम के साथ बातचीत करते हैं। इसलिए, वे जीवाणु कोशिकाओं के लिए विनाशकारी हैं, और जानवरों और मनुष्यों के लिए थोड़ा विषाक्त हैं। इन एंटीबायोटिक दवाओं में स्ट्रेप्टोमाइसिन और लेवोमाइसेटिन (क्लोरैम्फेनिकॉल) शामिल हैं।
प्रोटीन जैवसंश्लेषण की जैविक भूमिका बहुत महत्वपूर्ण है, और इस प्रक्रिया के कई चरण होते हैं। हम इसके बारे में सामान्य शब्दों में ही बात करेंगे।
प्रोटीन जैवसंश्लेषण की प्रक्रिया और जैविक भूमिका
यह प्रक्रिया बहु-चरणीय और बहुत जटिल है। राइबोसोम में होता है-विशेष अंग। कोशिका में कई राइबोसोम होते हैं। ई. कोलाई, उदाहरण के लिए, उनमें से लगभग 20 हजार हैं।
"प्रोटीन जैवसंश्लेषण की प्रक्रिया और इसकी जैविक भूमिका का वर्णन करें" - ऐसा कार्य हममें से कई लोगों को स्कूल में प्राप्त हुआ। और कई लोगों के लिए यह मुश्किल रहा है। खैर, आइए इसे एक साथ समझने की कोशिश करें।
प्रोटीन अणु पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं हैं। जैसा कि आप पहले से ही जानते हैं, उनमें अलग-अलग अमीनो एसिड होते हैं। हालांकि, बाद वाले पर्याप्त सक्रिय नहीं हैं। प्रोटीन अणु को संयोजित करने और बनाने के लिए, उन्हें सक्रियण की आवश्यकता होती है। यह विशेष एंजाइमों की क्रिया के परिणामस्वरूप होता है। प्रत्येक अमीनो एसिड का अपना एंजाइम होता है जो विशेष रूप से इसके साथ जुड़ा होता है। इस प्रक्रिया का ऊर्जा स्रोत एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) है। सक्रियण के परिणामस्वरूप, अमीनो एसिड अधिक लचीला हो जाता है और इस एंजाइम की क्रिया के तहत टी-आरएनए को बांधता है, जो इसे राइबोसोम में स्थानांतरित करता है (इस वजह से, इस आरएनए को परिवहन कहा जाता है)। इस प्रकार, टीआरएनए से जुड़े सक्रिय अमीनो एसिड राइबोसोम में प्रवेश करते हैं। राइबोसोम आने वाले अमीनो एसिड से प्रोटीन श्रृंखलाओं को इकट्ठा करने के लिए एक प्रकार का वाहक है।
प्रोटीन संश्लेषण की भूमिका को कम करके आंकना मुश्किल है, क्योंकि संश्लेषित यौगिक बहुत महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। लगभग सभी कोशिकीय संरचनाएं इन्हीं से बनी होती हैं।
तो, हमने सामान्य शब्दों में प्रोटीन जैवसंश्लेषण की प्रक्रिया और इसकी जैविक भूमिका का वर्णन किया है। यह प्रोटीन के लिए हमारे परिचय को समाप्त करता है। हमें उम्मीद है कि आप इसे जारी रखने की इच्छा रखते हैं।
