विभिन्न रासायनिक प्रकृति के विभिन्न यौगिकों की एक बड़ी संख्या प्रयोगशाला में लोगों को संश्लेषित करने में कामयाब रही। हालांकि, सभी समान, प्राकृतिक पदार्थ सभी जीवित प्रणालियों के जीवन के लिए सबसे महत्वपूर्ण और महत्वपूर्ण थे, हैं और रहेंगे। यानी वे अणु जो जीवों के भीतर हजारों जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में शामिल होते हैं और उनके सामान्य कामकाज के लिए जिम्मेदार होते हैं।
उनमें से अधिकांश "जैविक बहुलक" नामक समूह से संबंधित हैं।
बायोपॉलिमर की सामान्य अवधारणा
सबसे पहले यह कहा जाना चाहिए कि ये सभी यौगिक उच्च-आणविक हैं, जिनका द्रव्यमान लाखों डाल्टन तक पहुंचता है। ये पदार्थ जानवरों और पौधों के बहुलक हैं जो कोशिकाओं और उनकी संरचनाओं के निर्माण, चयापचय, प्रकाश संश्लेषण, श्वसन, पोषण और किसी भी जीवित जीव के अन्य सभी महत्वपूर्ण कार्यों को सुनिश्चित करने में निर्णायक भूमिका निभाते हैं।
ऐसे यौगिकों के महत्व को कम करके आंकना मुश्किल है। बायोपॉलिमर प्राकृतिक उत्पत्ति के प्राकृतिक पदार्थ हैं जो जीवित जीवों में बनते हैं और हमारे ग्रह पर सभी जीवन का आधार हैं। उनसे विशिष्ट संबंध क्या हैंसंबंधित हैं?
सेल बायोपॉलिमर
बहुत सारे हैं। तो, मुख्य बायोपॉलिमर इस प्रकार हैं:
- प्रोटीन;
- पॉलीसेकेराइड;
- न्यूक्लिक एसिड (डीएनए और आरएनए)।
उनके अलावा, इसमें पहले से सूचीबद्ध लोगों के संयोजन से बनने वाले कई मिश्रित पॉलिमर भी शामिल हैं। उदाहरण के लिए, लिपोप्रोटीन, लिपोपॉलीसेकेराइड, ग्लाइकोप्रोटीन और अन्य।
सामान्य गुण
ऐसी कई विशेषताएं हैं जो सभी माने गए अणुओं में निहित हैं। उदाहरण के लिए, बायोपॉलिमर के निम्नलिखित सामान्य गुण:
- रासायनिक संरचना में शाखाओं के साथ विशाल मैक्रोचेन के गठन के कारण बड़े आणविक भार;
- बृहदांत्र में बंधन के प्रकार (हाइड्रोजन, आयनिक बातचीत, इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण, डाइसल्फ़ाइड पुल, पेप्टाइड बांड और अन्य);
- प्रत्येक श्रृंखला की संरचनात्मक इकाई एक मोनोमेरिक कड़ी है;
- श्रृंखला की संरचना में नियमितता या इसकी अनुपस्थिति।
लेकिन सामान्य तौर पर, सभी बायोपॉलिमर में समानता की तुलना में संरचना और कार्य में अधिक अंतर होता है।
प्रोटीन
किसी भी जीवित प्राणी के जीवन में प्रोटीन अणुओं का बहुत महत्व होता है। ऐसे बायोपॉलिमर सभी बायोमास का आधार हैं। दरअसल, ओपेरिन-हल्डेन सिद्धांत के अनुसार भी, पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति एक कोसेरवेट ड्रॉपलेट से हुई थी, जो एक प्रोटीन था।
इन पदार्थों की संरचना संरचना में सख्त आदेश के अधीन है। प्रत्येक प्रोटीन अमीनो एसिड अवशेषों से बना होता है जोअसीमित श्रृंखला लंबाई में एक दूसरे से जुड़ने में सक्षम। यह विशेष बंधों - पेप्टाइड बंधों के निर्माण के माध्यम से होता है। ऐसा बंधन चार तत्वों के बीच बनता है: कार्बन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन।
एक प्रोटीन अणु में बहुत सारे अमीनो एसिड अवशेष हो सकते हैं, दोनों समान और भिन्न (कई दसियों हज़ार या अधिक)। कुल मिलाकर, इन यौगिकों में 20 प्रकार के अमीनो एसिड पाए जाते हैं। हालांकि, उनका विविध संयोजन प्रोटीन को मात्रात्मक और प्रजातियों के संदर्भ में पनपने देता है।
प्रोटीन बायोपॉलिमर में अलग-अलग स्थानिक संरचनाएँ होती हैं। इस प्रकार, प्रत्येक प्रतिनिधि प्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक या चतुर्धातुक संरचना के रूप में मौजूद हो सकता है।
उनमें से सबसे सरल और रैखिक प्राथमिक है। यह केवल एक दूसरे से जुड़े अमीनो एसिड अनुक्रमों की एक श्रृंखला है।
द्वितीयक संरचना में एक अधिक जटिल संरचना होती है, क्योंकि प्रोटीन का समग्र मैक्रोचैन सर्पिल होने लगता है, जिससे कुंडल बनते हैं। दो आसन्न मैक्रोस्ट्रक्चर अपने परमाणुओं के समूहों के बीच सहसंयोजक और हाइड्रोजन बातचीत के कारण एक दूसरे के पास आयोजित होते हैं। प्रोटीन की द्वितीयक संरचना के अल्फा और बीटा हेलिकॉप्टरों में अंतर स्पष्ट कीजिए।
तृतीयक संरचना एक गेंद में घुमाए गए प्रोटीन का एक एकल मैक्रोमोलेक्यूल (पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला) है। इस ग्लोब्यूल के भीतर परस्पर क्रियाओं का एक बहुत ही जटिल नेटवर्क इसे काफी स्थिर और अपना आकार बनाए रखने की अनुमति देता है।
चतुर्धातुक संरचना - कुछ पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं, कुंडलित और मुड़ी हुईएक कुंडल में, जो एक ही समय में आपस में विभिन्न प्रकार के कई बंधन भी बनाते हैं। सबसे जटिल गोलाकार संरचना।
प्रोटीन अणुओं के कार्य
- परिवहन। यह प्रोटीन कोशिकाओं द्वारा किया जाता है जो प्लाज्मा झिल्ली बनाते हैं। वे आयन चैनल बनाते हैं जिसके माध्यम से कुछ अणु गुजरने में सक्षम होते हैं। साथ ही, कई प्रोटीन प्रोटोजोआ और बैक्टीरिया की गति के अंग का हिस्सा होते हैं, इसलिए वे सीधे उनके आंदोलन में शामिल होते हैं।
- इन अणुओं द्वारा ऊर्जा कार्य बहुत सक्रिय रूप से किया जाता है। चयापचय की प्रक्रिया में एक ग्राम प्रोटीन 17.6 kJ ऊर्जा बनाता है। इसलिए, इन यौगिकों वाले पौधे और पशु उत्पादों की खपत जीवों के लिए महत्वपूर्ण है।
- निर्माण कार्य अधिकांश कोशिकीय संरचनाओं, स्वयं कोशिकाओं, ऊतकों, अंगों आदि के निर्माण में प्रोटीन अणुओं की भागीदारी है। लगभग कोई भी कोशिका मूल रूप से इन अणुओं से निर्मित होती है (साइटोप्लाज्म का साइटोस्केलेटन, प्लाज्मा झिल्ली, राइबोसोम, माइटोकॉन्ड्रिया और अन्य संरचनाएं प्रोटीन यौगिकों के निर्माण में भाग लेती हैं)।
- उत्प्रेरक कार्य एंजाइमों द्वारा किया जाता है, जो अपनी रासायनिक प्रकृति से प्रोटीन से ज्यादा कुछ नहीं हैं। एंजाइमों के बिना, शरीर में अधिकांश जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं असंभव होंगी, क्योंकि वे जीवित प्रणालियों में जैविक उत्प्रेरक हैं।
- रिसेप्टर (सिग्नलिंग भी) फ़ंक्शन कोशिकाओं को नेविगेट करने और पर्यावरण में किसी भी बदलाव के लिए सही ढंग से प्रतिक्रिया करने में मदद करता है, जैसेयांत्रिक और रासायनिक।
यदि हम प्रोटीन पर अधिक गहराई से विचार करें, तो हम कुछ और माध्यमिक कार्यों को उजागर कर सकते हैं। हालाँकि, जो सूचीबद्ध हैं वे मुख्य हैं।
न्यूक्लिक एसिड
ऐसे बायोपॉलिमर हर कोशिका का एक महत्वपूर्ण हिस्सा होते हैं, चाहे वह प्रोकैरियोटिक हो या यूकेरियोटिक। दरअसल, न्यूक्लिक एसिड में डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) और आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड) अणु शामिल होते हैं, जिनमें से प्रत्येक जीवित प्राणियों के लिए एक बहुत ही महत्वपूर्ण कड़ी है।
अपनी रासायनिक प्रकृति से, डीएनए और आरएनए हाइड्रोजन बांड और फॉस्फेट ब्रिज से जुड़े न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम हैं। डीएनए न्यूक्लियोटाइड से बना होता है जैसे:
- एडेनाइन;
- थाइमाइन;
- गुआनाइन;
- साइटोसाइन;
- 5-कार्बन शुगर डीऑक्सीराइबोज।
आरएनए अलग है कि थाइमिन को यूरैसिल द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, और चीनी राइबोज द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
डीएनए के विशेष संरचनात्मक संगठन के कारण अणु कई महत्वपूर्ण कार्य करने में सक्षम हैं। आरएनए भी कोशिका में बड़ी भूमिका निभाता है।
ऐसे अम्लों के कार्य
न्यूक्लिक एसिड निम्नलिखित कार्यों के लिए जिम्मेदार बायोपॉलिमर हैं:
- डीएनए सजीवों की कोशिकाओं में आनुवंशिक सूचनाओं का भण्डार और संवाहक है। प्रोकैरियोट्स में, यह अणु साइटोप्लाज्म में वितरित किया जाता है। एक यूकेरियोटिक कोशिका में, यह केंद्रक के अंदर स्थित होता है, जो एक कैरियोलेमा द्वारा अलग किया जाता है।
- डबल स्ट्रैंडेड डीएनए अणु को वर्गों में विभाजित किया जाता है - जीन जो गुणसूत्र की संरचना बनाते हैं। हर किसी के जीनजीव एक विशेष आनुवंशिक कोड बनाते हैं जिसमें जीव के सभी लक्षण एन्क्रिप्ट किए जाते हैं।
- RNA तीन प्रकार का होता है - टेंपलेट, राइबोसोमल और ट्रांसपोर्ट। राइबोसोमल संबंधित संरचनाओं पर प्रोटीन अणुओं के संश्लेषण और संयोजन में भाग लेता है। मैट्रिक्स और ट्रांसपोर्ट ट्रांसफर की जानकारी डीएनए से पढ़ी जाती है और इसके जैविक अर्थ को समझती है।
पॉलीसेकेराइड
ये यौगिक मुख्य रूप से पादप बहुलक हैं, अर्थात ये वनस्पतियों के प्रतिनिधियों की कोशिकाओं में ठीक-ठीक पाए जाते हैं। उनकी कोशिका भित्ति, जिसमें सेल्यूलोज होता है, विशेष रूप से पॉलीसेकेराइड से भरपूर होती है।
अपनी रासायनिक प्रकृति से, पॉलीसेकेराइड जटिल कार्बोहाइड्रेट मैक्रोमोलेक्यूल्स हैं। वे रैखिक, स्तरित, क्रॉस-लिंक्ड अनुरूपण हो सकते हैं। मोनोमर्स सरल पांच-, अधिक बार छह-कार्बन शर्करा - राइबोज, ग्लूकोज, फ्रुक्टोज होते हैं। वे जीवित प्राणियों के लिए बहुत महत्व रखते हैं, क्योंकि वे कोशिकाओं का हिस्सा हैं, वे पौधों के लिए एक आरक्षित पोषक तत्व हैं, वे बड़ी मात्रा में ऊर्जा की रिहाई के साथ टूट जाते हैं।
विभिन्न प्रतिनिधियों के अर्थ
जैविक बहुलक जैसे स्टार्च, सेल्युलोज, इनुलिन, ग्लाइकोजन, काइटिन और अन्य बहुत महत्वपूर्ण हैं। वे जीवित जीवों में ऊर्जा के महत्वपूर्ण स्रोत हैं।
तो, सेल्युलोज पौधों की कोशिका भित्ति का एक आवश्यक घटक है, कुछ बैक्टीरिया। ताकत देता है, एक निश्चित आकार देता है। उद्योग में, मनुष्य का उपयोग कागज, मूल्यवान एसीटेट फाइबर प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
स्टार्च एक आरक्षित पौध पोषक तत्व है,जो इंसानों और जानवरों के लिए एक मूल्यवान खाद्य उत्पाद भी है।
ग्लाइकोजन, या पशु वसा, जानवरों और मनुष्यों के लिए एक आरक्षित पोषक तत्व है। थर्मल इन्सुलेशन, ऊर्जा स्रोत, यांत्रिक सुरक्षा के कार्य करता है।
जीवों में मिश्रित बायोपॉलिमर
उनके अलावा जिन पर हमने विचार किया है, मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों के विभिन्न संयोजन हैं। ऐसे बायोपॉलिमर प्रोटीन और लिपिड (लिपोप्रोटीन) या पॉलीसेकेराइड और प्रोटीन (ग्लाइकोप्रोटीन) की जटिल मिश्रित संरचनाएं हैं। लिपिड और पॉलीसेकेराइड (लिपोपॉलीसेकेराइड) का संयोजन भी संभव है।
इनमें से प्रत्येक बायोपॉलिमर में कई किस्में हैं जो जीवित प्राणियों में कई महत्वपूर्ण कार्य करती हैं: परिवहन, सिग्नलिंग, रिसेप्टर, नियामक, एंजाइमेटिक, बिल्डिंग और कई अन्य। उनकी संरचना रासायनिक रूप से बहुत जटिल है और सभी प्रतिनिधियों के लिए समझ में नहीं आ रही है, इसलिए, कार्य पूरी तरह से परिभाषित नहीं हैं। आज, केवल सबसे सामान्य ज्ञात हैं, लेकिन एक महत्वपूर्ण हिस्सा मानव ज्ञान की सीमाओं से परे है।
