प्रोटीन सभी जीवित जीवों का आधार हैं। ये वे पदार्थ हैं जो कोशिका झिल्ली, ऑर्गेनेल, उपास्थि, टेंडन और सींगदार ऊतकों के घटकों के रूप में कार्य करते हैं। हालांकि, प्रोटीन का सुरक्षात्मक कार्य सबसे महत्वपूर्ण में से एक है।
प्रोटीन: संरचनात्मक विशेषताएं
लिपिड, कार्बोहाइड्रेट और न्यूक्लिक एसिड के साथ, प्रोटीन कार्बनिक पदार्थ हैं जो जीवित चीजों का आधार बनते हैं। ये सभी प्राकृतिक बायोपॉलिमर हैं। इन पदार्थों में बार-बार दोहराई जाने वाली संरचनात्मक इकाइयाँ शामिल होती हैं। उन्हें मोनोमर्स कहा जाता है। प्रोटीन के लिए, ऐसी संरचनात्मक इकाइयाँ अमीनो एसिड हैं। जंजीरों में जुड़कर, वे एक बड़े मैक्रोमोलेक्यूल का निर्माण करते हैं।
प्रोटीन स्थानिक संगठन के स्तर
बीस अमीनो एसिड की एक श्रृंखला विभिन्न संरचनाएं बना सकती है। ये अमीनो एसिड की एक श्रृंखला द्वारा दर्शाए गए स्थानिक संगठन या संरचना के स्तर हैं। जब यह एक सर्पिल में मुड़ता है, तो एक द्वितीयक सर्पिल प्रकट होता है। तृतीयक संरचना तब होती है जब पिछली संरचना को एक कुंडल या ग्लोब्यूल में घुमा दिया जाता है। लेकिन अगली संरचना सबसे जटिल है - चतुर्धातुक। इसमें कई ग्लोब्यूल्स होते हैं।
प्रोटीन के गुण
यदि चतुर्धातुक संरचना प्राथमिक संरचना, अर्थात् अमीनो एसिड की श्रृंखला, में नष्ट हो जाती है, तो विकृतीकरण नामक एक प्रक्रिया होती है। यह प्रतिवर्ती है. अमीनो एसिड की श्रृंखला फिर से अधिक जटिल संरचनाएं बनाने में सक्षम है। लेकिन जब विनाश होता है, यानी. प्राथमिक का विनाश बहाल नहीं किया जा सकता। यह प्रक्रिया अपरिवर्तनीय है. विनाश हममें से प्रत्येक द्वारा किया गया था जब हमने प्रोटीन युक्त उत्पादों - चिकन अंडे, मछली, मांस को थर्मल रूप से संसाधित किया था।
प्रोटीन कार्य: तालिका
प्रोटीन के अणु बहुत विविध होते हैं। यह उनकी क्षमताओं की एक विस्तृत श्रृंखला को निर्धारित करता है, जो कि प्रोटीन के कार्यों (तालिका में आवश्यक जानकारी शामिल है) द्वारा निर्धारित होती है जो जीवित जीवों के अस्तित्व के लिए एक आवश्यक शर्त है।
| प्रोटीन का कार्य | प्रक्रिया का अर्थ और सार | कार्य करने वाले प्रोटीन के नाम |
निर्माण (संरचनात्मक) | प्रोटीन शरीर की सभी संरचनाओं के लिए एक निर्माण सामग्री है: कोशिका झिल्ली से लेकर मांसपेशियों और स्नायुबंधन तक। | कोलेजन, फ़ाइब्रोइन |
| ऊर्जा | जब प्रोटीन टूटते हैं, तो शरीर की महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक ऊर्जा निकलती है (1 ग्राम प्रोटीन - 17.2 kJ ऊर्जा)। | प्रोलामिन |
| संकेत | कोशिका झिल्ली के प्रोटीन यौगिक पर्यावरण से विशिष्ट पदार्थों को पहचानने में सक्षम हैं। | ग्लाइकोप्रोटीन |
| संकोची | शारीरिक गतिविधि प्रदान करना। | एक्टिन, मायोसिन |
| संरक्षित | पोषक तत्वों की आपूर्ति. | बीजों का भ्रूणपोष |
| परिवहन | गैस विनिमय सुनिश्चित करना। | हीमोग्लोबिन |
| नियामक | शरीर में रासायनिक और शारीरिक प्रक्रियाओं का विनियमन। | हार्मोन प्रोटीन |
| उत्प्रेरक | रासायनिक प्रतिक्रियाओं का त्वरण. | एंजाइम (एंजाइम) |
शरीर में प्रोटीन का सुरक्षात्मक कार्य
जैसा कि आप देख सकते हैं, प्रोटीन के कार्य अपने महत्व में बहुत विविध और महत्वपूर्ण हैं। लेकिन हमने उनमें से एक और का उल्लेख नहीं किया है। शरीर में प्रोटीन का सुरक्षात्मक कार्य विदेशी पदार्थों के प्रवेश को रोकना है जो शरीर को महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचा सकते हैं। यदि ऐसा होता है, तो विशेष प्रोटीन उन्हें बेअसर करने में सक्षम होते हैं। इन रक्षकों को एंटीबॉडी या इम्युनोग्लोबुलिन कहा जाता है।
प्रतिरक्षा निर्माण की प्रक्रिया
हर सांस के साथ रोगजनक बैक्टीरिया और वायरस हमारे शरीर में प्रवेश करते हैं। वे रक्तप्रवाह में प्रवेश करते हैं, जहां वे सक्रिय रूप से गुणा करना शुरू करते हैं। हालाँकि, उनके रास्ते में एक बड़ी बाधा खड़ी है। ये रक्त प्लाज्मा प्रोटीन हैं - इम्युनोग्लोबुलिन या एंटीबॉडी। वे विशिष्ट हैं और शरीर के लिए विदेशी पदार्थों और संरचनाओं को पहचानने और बेअसर करने की क्षमता रखते हैं। इन्हें एंटीजन कहा जाता है. इस प्रकार प्रोटीन का सुरक्षात्मक कार्य स्वयं प्रकट होता है। इसके उदाहरणों को इंटरफेरॉन के बारे में जानकारी के साथ जारी रखा जा सकता है। यह प्रोटीन भी विशिष्ट है और वायरस को पहचानता है। यह पदार्थ कई इम्यूनोस्टिम्युलेटिंग दवाओं का आधार भी है।
सुरक्षात्मक प्रोटीन की उपस्थिति के लिए धन्यवाद, शरीर रोगजनक कणों का विरोध करने में सक्षम है, अर्थात। उसमें रोग प्रतिरोधक क्षमता विकसित हो जाती है। यह जन्मजात या हासिल किया जा सकता है। सभी जीव जन्म के क्षण से ही प्रथम से संपन्न होते हैं, जिसकी बदौलत जीवन संभव है। और अधिग्रहीत विभिन्न संक्रामक रोगों से पीड़ित होने के बाद प्रकट होता है।
यांत्रिक सुरक्षा
प्रोटीन एक सुरक्षात्मक कार्य करते हैं, सीधे कोशिकाओं और पूरे शरीर को यांत्रिक प्रभावों से बचाते हैं। उदाहरण के लिए, क्रस्टेशियंस एक शेल की भूमिका निभाते हैं, जो मज़बूती से सभी सामग्रियों की रक्षा करते हैं। हड्डियाँ, मांसपेशियाँ और उपास्थि शरीर का आधार बनते हैं, और न केवल कोमल ऊतकों और अंगों को होने वाले नुकसान को रोकते हैं, बल्कि अंतरिक्ष में इसकी गति भी सुनिश्चित करते हैं।
रक्त के थक्के
रक्त का थक्का जमने की प्रक्रिया भी प्रोटीन का एक सुरक्षात्मक कार्य है। यह विशेष कोशिकाओं - प्लेटलेट्स की उपस्थिति के कारण संभव है। जब रक्त वाहिकाएं क्षतिग्रस्त हो जाती हैं, तो वे नष्ट हो जाती हैं। प्लाज्मा के परिणामस्वरूप, फ़ाइब्रिनोजेन अपने अघुलनशील रूप - फ़ाइब्रिन में परिवर्तित हो जाता है। यह एक जटिल एंजाइमेटिक प्रक्रिया है, जिसके परिणामस्वरूप फाइब्रिन धागे अक्सर आपस में जुड़ जाते हैं और एक घना नेटवर्क बनाते हैं जो रक्त को बाहर बहने से रोकता है। दूसरे शब्दों में, रक्त का थक्का या थ्रोम्बस बनता है। यह शरीर की एक सुरक्षात्मक प्रतिक्रिया है। सामान्य जीवन के दौरान यह प्रक्रिया अधिकतम दस मिनट तक चलती है। लेकिन हीमोफीलिया, जो मुख्य रूप से पुरुषों को प्रभावित करता है, में मामूली चोट लगने पर भी व्यक्ति की मृत्यु हो सकती है।
हालाँकि, यदि रक्त वाहिका के अंदर रक्त के थक्के बन जाते हैं, तो यह बहुत खतरनाक हो सकता है। कुछ मामलों में, इससे इसकी अखंडता का उल्लंघन और आंतरिक रक्तस्राव भी हो जाता है। इस मामले में, रक्त को पतला करने वाली दवाओं की सिफारिश की जाती है।
रासायनिक सुरक्षा
प्रोटीन का सुरक्षात्मक कार्य रोगजनक पदार्थों के खिलाफ रासायनिक लड़ाई में भी प्रकट होता है। और इसकी शुरुआत मौखिक गुहा से होती है। एक बार जब भोजन इसमें प्रवेश कर जाता है, तो यह लार के प्रतिवर्ती स्राव का कारण बनता है। इस पदार्थ का आधार पानी है, एंजाइम जो पॉलीसेकेराइड और लाइसोजाइम को तोड़ते हैं। यह बाद वाला पदार्थ है जो हानिकारक अणुओं को बेअसर करता है, शरीर को उनके आगे के प्रभावों से बचाता है। यह जठरांत्र संबंधी मार्ग की श्लेष्मा झिल्ली और आंख के कॉर्निया को धोने वाले आंसू द्रव में पाया जाता है। लाइसोजाइम स्तन के दूध, नासॉफिरिन्जियल बलगम और चिकन अंडे की सफेदी में बड़ी मात्रा में पाया जाता है।
तो, प्रोटीन का सुरक्षात्मक कार्य मुख्य रूप से शरीर के रक्त में बैक्टीरिया और वायरल कणों को बेअसर करने में प्रकट होता है। परिणामस्वरूप, इसमें रोगजनक एजेंटों का विरोध करने की क्षमता विकसित होती है। इसे इम्यूनिटी कहते हैं. बाहरी और आंतरिक कंकाल बनाने वाले प्रोटीन आंतरिक सामग्री को यांत्रिक क्षति से बचाते हैं। और लार और अन्य वातावरण में पाए जाने वाले प्रोटीन पदार्थ शरीर पर रासायनिक एजेंटों की कार्रवाई को रोकते हैं। दूसरे शब्दों में, प्रोटीन का सुरक्षात्मक कार्य सभी जीवन प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक परिस्थितियाँ प्रदान करना है।
प्रोटीन अणुओं की संरचना. प्रोटीन के गुणों, कार्यों और गतिविधि के बीच उनके संरचनात्मक संगठन (विशिष्टता, प्रजाति, मान्यता प्रभाव, गतिशीलता, सहकारी बातचीत का प्रभाव) के बीच संबंध।
गिलहरी उच्च आणविक नाइट्रोजन युक्त पदार्थ हैं जिनमें पेप्टाइड बांड से जुड़े अमीनो एसिड अवशेष होते हैं। प्रोटीन को अन्यथा प्रोटीन कहा जाता है;
सरल प्रोटीन अमीनो एसिड से बनते हैं और हाइड्रोलिसिस पर केवल अमीनो एसिड में टूट जाते हैं। जटिल प्रोटीन दो-घटक प्रोटीन होते हैं जिनमें कुछ सरल प्रोटीन और एक गैर-प्रोटीन घटक होता है जिसे कृत्रिम समूह कहा जाता है। जटिल प्रोटीन के हाइड्रोलिसिस के दौरान, मुक्त अमीनो एसिड के अलावा, गैर-प्रोटीन भाग या उसके टूटने वाले उत्पाद निकलते हैं। बदले में, सरल प्रोटीन को कुछ सशर्त रूप से चयनित मानदंडों के आधार पर कई उपसमूहों में विभाजित किया जाता है: प्रोटामाइन, हिस्टोन, एल्ब्यूमिन, ग्लोब्युलिन, प्रोलामिन, ग्लूटेलिन, आदि।
जटिल प्रोटीन का वर्गीकरण उनके गैर-प्रोटीन घटक की रासायनिक प्रकृति पर आधारित है। इसके अनुसार, वे भेद करते हैं: फॉस्फोप्रोटीन (फॉस्फोरिक एसिड होता है), क्रोमोप्रोटीन (इनमें रंगद्रव्य होते हैं), न्यूक्लियोप्रोटीन (न्यूक्लिक एसिड होते हैं), ग्लाइकोप्रोटीन (कार्बोहाइड्रेट होते हैं), लिपोप्रोटीन (लिपिड होते हैं) और मेटालोप्रोटीन (धातु होते हैं)।
3. प्रोटीन संरचना.
प्रोटीन अणु की पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड अवशेषों के अनुक्रम को कहा जाता है प्राथमिक प्रोटीन संरचना. प्रोटीन की प्राथमिक संरचना में, बड़ी संख्या में पेप्टाइड बांड के अलावा, आमतौर पर थोड़ी संख्या में डाइसल्फ़ाइड (-एस-एस-) बांड भी होते हैं। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का स्थानिक विन्यास, अधिक सटीक रूप से प्रकार पॉलीपेप्टाइड हेलिक्स, परिभाषित करता हैमाध्यमिक प्रोटीन संरचना, इसे इसमें प्रस्तुत किया गया है मुख्य रूप से α-हेलिक्स,जो हाइड्रोजन बांड द्वारा तय होता है। तृतीयक संरचना- एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला, पूरी तरह या आंशिक रूप से एक सर्पिल में मुड़ी हुई, अंतरिक्ष में स्थित या पैक की गई (एक गोलाकार में)। प्रोटीन की तृतीयक संरचना की ज्ञात स्थिरता हाइड्रोजन बांड, अंतर-आणविक वैन डेर वाल्स बलों, आवेशित समूहों के इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन आदि द्वारा सुनिश्चित की जाती है।
चतुर्धातुक प्रोटीन संरचना - एक संरचना जिसमें एक निश्चित संख्या में पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं जो एक दूसरे के सापेक्ष सख्ती से निश्चित स्थिति में होती हैं।
चतुर्धातुक संरचना वाले प्रोटीन का एक उत्कृष्ट उदाहरण है हीमोग्लोबिन
प्रोटीन के भौतिक गुण:समाधान की उच्च चिपचिपाहट,
नगण्य प्रसार, बड़ी सीमा के भीतर सूजन की क्षमता, ऑप्टिकल गतिविधि, विद्युत क्षेत्र में गतिशीलता, कम आसमाटिक दबाव और उच्च ऑन्कोटिक दबाव, अमीनो एसिड की तरह 280 एनएम पर यूवी किरणों को अवशोषित करने की क्षमता, मुक्त एनएच 2 की उपस्थिति के कारण उभयचर हैं और COOH समूह और एसिड और बेस के सभी गुणों के अनुसार विशेषता रखते हैं। उन्होंने हाइड्रोफिलिक गुणों का उच्चारण किया है। उनके समाधानों में बहुत कम आसमाटिक दबाव, उच्च चिपचिपापन और कम प्रसार क्षमता होती है। प्रोटीन बहुत बड़ी सीमा के भीतर सूजन करने में सक्षम हैं। प्रोटीन की कोलाइडल अवस्था प्रकाश प्रकीर्णन की घटना से जुड़ी होती है, जो नेफेलोमेट्री द्वारा प्रोटीन के मात्रात्मक निर्धारण को रेखांकित करती है।
प्रोटीन अपनी सतह पर कम आणविक भार वाले कार्बनिक यौगिकों और अकार्बनिक आयनों को सोखने में सक्षम हैं। यह गुण व्यक्तिगत प्रोटीन के परिवहन कार्यों को निर्धारित करता है।
प्रोटीन के रासायनिक गुणविविध हैं, क्योंकि अमीनो एसिड अवशेषों के साइड रेडिकल्स में विभिन्न कार्यात्मक समूह (-NH2, -COOH, -OH, -SH, आदि) होते हैं। प्रोटीन के लिए एक विशिष्ट प्रतिक्रिया पेप्टाइड बांड का हाइड्रोलिसिस है। अमीनो और कार्बोक्सिल दोनों समूहों की उपस्थिति के कारण, प्रोटीन में उभयधर्मी गुण होते हैं।
प्रोटीन विकृतीकरण- चतुर्धातुक, तृतीयक और द्वितीयक संरचनाओं को स्थिर करने वाले बंधनों का विनाश, जिससे प्रोटीन अणु के विन्यास का भटकाव होता है और साथ ही मूल गुणों का नुकसान होता है।
भौतिक (तापमान, दबाव, यांत्रिक तनाव, अल्ट्रासोनिक और आयनीकरण विकिरण) और रासायनिक (भारी धातु, एसिड, क्षार, कार्बनिक सॉल्वैंट्स, अल्कलॉइड) कारक हैं जो विकृतीकरण का कारण बनते हैं।
उलटी प्रक्रिया है पुनरुद्धार, अर्थात्, प्रोटीन के भौतिक-रासायनिक और जैविक गुणों की बहाली। यदि प्राथमिक संरचना प्रभावित हो तो पुनरुद्धार संभव नहीं है।
अधिकांश प्रोटीन तब विकृत हो जाते हैं जब उन्हें 50-60 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के घोल के साथ गर्म किया जाता है। विकृतीकरण की बाहरी अभिव्यक्तियाँ घुलनशीलता के नुकसान में कम हो जाती हैं, विशेष रूप से आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु पर, प्रोटीन समाधान की चिपचिपाहट में वृद्धि, मात्रा में वृद्धि मुक्त कार्यात्मक एसएच-आरपीईपीपी और एक्स-रे बिखरने की प्रकृति में बदलाव, देशी प्रोटीन के ग्लोब्यूल्स अणुओं को खोलते हैं और यादृच्छिक और अव्यवस्थित संरचनाएं बनती हैं।
संकुचनशील कार्य.एक्टिन और मायोसिन मांसपेशी ऊतक के विशिष्ट प्रोटीन हैं। संरचनात्मक कार्य.फ़ाइब्रिलर प्रोटीन, विशेष रूप से संयोजी ऊतक में कोलेजन, बालों, नाखूनों, त्वचा में केराटिन, संवहनी दीवार में इलास्टिन, आदि।
हार्मोनल कार्य.कई हार्मोन प्रोटीन या पॉलीपेप्टाइड्स द्वारा दर्शाए जाते हैं, उदाहरण के लिए, पिट्यूटरी ग्रंथि, अग्न्याशय आदि के हार्मोन। कुछ हार्मोन अमीनो एसिड के व्युत्पन्न होते हैं।
पोषण (आरक्षित) कार्य।आरक्षित प्रोटीन, जो भ्रूण के लिए पोषण के स्रोत हैं। दूध का मुख्य प्रोटीन (कैसिइन) भी मुख्य रूप से पोषण संबंधी कार्य करता है।
प्रोटीन के जैविक कार्य. संरचनात्मक संगठन और जैविक कार्य में प्रोटीन की विविधता। बहुरूपता. अंगों और ऊतकों की प्रोटीन संरचना में अंतर। ओटोजेनेसिस के दौरान और बीमारियों में संरचना में परिवर्तन।
-कठिनाई की डिग्री के अनुसारप्रोटीन की संरचना को सरल और जटिल में विभाजित किया गया है। सरल या एक घटक प्रोटीन में केवल प्रोटीन भाग होता है और हाइड्रोलिसिस पर अमीनो एसिड उत्पन्न होता है। को जटिल या दो घटक प्रोटीन शामिल करें वीजिसमें प्रोटीन और गैर-प्रोटीन प्रकृति का एक अतिरिक्त समूह शामिल है, जिसे कहा जाता है कृत्रिम. ( लिपिड, कार्बोहाइड्रेट, न्यूक्लिक एसिड हो सकते हैं); तदनुसार, जटिल प्रोटीन को लिपोप्रोटीन, ग्लाइकोप्रोटीन, न्यूक्लियोप्रोटीन कहा जाता है।
- प्रोटीन अणु के आकार के अनुसारप्रोटीन को दो समूहों में विभाजित किया गया है: फाइब्रिलर (रेशेदार) और गोलाकार (कॉर्पसकुलर)। तंतुमय प्रोटीन उनकी लंबाई और व्यास के उच्च अनुपात (कई दसियों इकाइयाँ) द्वारा विशेषता। उनके अणु फिलामेंटस होते हैं और आमतौर पर बंडलों में एकत्रित होते हैं जो फाइबर बनाते हैं। (त्वचा की बाहरी परत के मुख्य घटक हैं, जो मानव शरीर के सुरक्षात्मक आवरण बनाते हैं)। वे उपास्थि और टेंडन सहित संयोजी ऊतक के निर्माण में भी शामिल होते हैं।
अधिकांश प्राकृतिक प्रोटीन गोलाकार होते हैं। के लिए गोलाकार प्रोटीन अणु की लंबाई और व्यास के एक छोटे से अनुपात (कई इकाइयाँ) द्वारा विशेषता। अधिक जटिल संरचना होने के कारण, गोलाकार प्रोटीन अधिक विविध कार्य करते हैं।
-पारंपरिक रूप से चयनित सॉल्वैंट्स के संबंध मेंआवंटित एल्ब्यूमिनऔरग्लोबुलिन. एल्बुमिन बहुत अच्छे से घुल जाता है वीपानी और सांद्रित खारा घोल। ग्लोब्युलिन्सपानी में न घुलें और वीमध्यम सांद्रता वाले लवणों के घोल..
-प्रोटीन का कार्यात्मक वर्गीकरणसबसे संतोषजनक, क्योंकि यह किसी यादृच्छिक संकेत पर नहीं, बल्कि निष्पादित फ़ंक्शन पर आधारित है। इसके अलावा, हम किसी भी वर्ग में शामिल विशिष्ट प्रोटीन की संरचनाओं, गुणों और कार्यात्मक गतिविधियों की समानता पर प्रकाश डाल सकते हैं।
उत्प्रेरक रूप से सक्रिय प्रोटीन बुलाया एंजाइम.वे कोशिका में लगभग सभी रासायनिक परिवर्तनों को उत्प्रेरित करते हैं। प्रोटीन के इस समूह पर अध्याय 4 में विस्तार से चर्चा की जाएगी।
हार्मोन कोशिकाओं के भीतर चयापचय को विनियमित करना और पूरे शरीर की विभिन्न कोशिकाओं में चयापचय को एकीकृत करना।
रिसेप्टर्स कोशिका झिल्ली की सतह पर विभिन्न नियामकों (हार्मोन, मध्यस्थों) को चुनिंदा रूप से बांधें।
परिवहन प्रोटीन ऊतकों के बीच और कोशिका झिल्ली के माध्यम से पदार्थों का बंधन और परिवहन करना।
संरचनात्मक प्रोटीन . सबसे पहले, इस समूह में विभिन्न जैविक झिल्लियों के निर्माण में शामिल प्रोटीन शामिल हैं।
गिलहरी - अवरोधकों एंजाइमोंअंतर्जात अवरोधकों के एक बड़े समूह का गठन करते हैं। वे एंजाइम गतिविधि को नियंत्रित करते हैं।
संविदाकार गिलहरीरासायनिक ऊर्जा का उपयोग करके एक यांत्रिक संकुचन प्रक्रिया प्रदान करें।
विषाक्त प्रोटीन - जीवों (सांप, मधुमक्खी, सूक्ष्मजीव) द्वारा स्रावित कुछ प्रोटीन और पेप्टाइड्स जो अन्य जीवित जीवों के लिए जहरीले होते हैं।
सुरक्षात्मक प्रोटीन. एंटीबॉडीज़ -एंटीजन की शुरूआत के जवाब में पशु शरीर द्वारा उत्पादित प्रोटीन पदार्थ। एंटीबॉडीज, एंटीजन के साथ बातचीत करके उन्हें निष्क्रिय कर देते हैं और इस तरह शरीर को विदेशी यौगिकों, वायरस, बैक्टीरिया आदि के प्रभाव से बचाते हैं।
प्रोटीन की संरचना शारीरिक पर निर्भर करती है। गतिविधि, भोजन संरचना और आहार, बायोरिदम। विकास के दौरान, संरचना में महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है (जाइगोट से लेकर विशेष कार्यों वाले विभेदित अंगों के निर्माण तक)। उदाहरण के लिए, लाल रक्त कोशिकाओं में हीमोग्लोबिन होता है, जो रक्त में ऑक्सीजन के परिवहन को सुनिश्चित करता है, माउस कोशिकाओं में सिकुड़ा हुआ प्रोटीन एक्टिन और मायोसिन होता है, रेटिना में प्रोटीन रोडोप्सिन होता है, आदि। बीमारियों में, प्रोटीन संरचना बदल जाती है - प्रोटीनोपैथी। आनुवंशिक तंत्र को क्षति के परिणामस्वरूप वंशानुगत प्रोटीनोपैथी विकसित होती है। एक प्रोटीन बिल्कुल भी संश्लेषित नहीं होता है या संश्लेषित होता है, लेकिन इसकी प्राथमिक संरचना बदल जाती है (सिकल सेल एनीमिया)। कोई भी बीमारी प्रोटीन संरचना में बदलाव के साथ होती है, यानी। अधिग्रहीत प्रोटीनोपैथी विकसित होती है। इस मामले में, प्रोटीन की प्राथमिक संरचना बाधित नहीं होती है, लेकिन प्रोटीन में मात्रात्मक परिवर्तन होता है, खासकर उन अंगों और ऊतकों में जिनमें रोग प्रक्रिया विकसित होती है। उदाहरण के लिए, अग्नाशयशोथ के साथ, जठरांत्र संबंधी मार्ग में पोषक तत्वों के पाचन के लिए आवश्यक एंजाइमों का उत्पादन कम हो जाता है।
प्रोटीन की संरचना और कार्य को नुकसान पहुंचाने वाले कारक, रोगों के रोगजनन में क्षति की भूमिका। प्रोटीनोपैथी
एक स्वस्थ वयस्क के शरीर की प्रोटीन संरचना अपेक्षाकृत स्थिर होती है, हालांकि अंगों और ऊतकों में व्यक्तिगत प्रोटीन की मात्रा में परिवर्तन संभव है। विभिन्न रोग ऊतकों की प्रोटीन संरचना में परिवर्तन का कारण बनते हैं। इन परिवर्तनों को प्रोटीनोपैथी कहा जाता है। वंशानुगत और अधिग्रहित प्रोटीनोपैथी हैं। वंशानुगत प्रोटीनोपैथी किसी व्यक्ति के आनुवंशिक तंत्र को नुकसान के परिणामस्वरूप विकसित होती है। एक प्रोटीन बिल्कुल भी संश्लेषित नहीं होता है या संश्लेषित होता है, लेकिन इसकी प्राथमिक संरचना बदल जाती है। कोई भी बीमारी शरीर की प्रोटीन संरचना में बदलाव के साथ होती है, यानी। अधिग्रहीत प्रोटीनोपैथी विकसित होती है। इस मामले में, प्रोटीन की प्राथमिक संरचना परेशान नहीं होती है, लेकिन आमतौर पर प्रोटीन में मात्रात्मक परिवर्तन होता है, खासकर उन अंगों और ऊतकों में जिनमें रोग प्रक्रिया विकसित होती है। उदाहरण के लिए, अग्नाशयशोथ के साथ, जठरांत्र संबंधी मार्ग में पोषक तत्वों के पाचन के लिए आवश्यक एंजाइमों का उत्पादन कम हो जाता है।
कुछ मामलों में, अधिग्रहीत प्रोटीनोपैथी उन स्थितियों में परिवर्तन के परिणामस्वरूप विकसित होती है जिनमें प्रोटीन कार्य करता है। इस प्रकार, जब पर्यावरण का पीएच क्षारीय पक्ष (विभिन्न प्रकृति के क्षारीय) में बदल जाता है, तो हीमोग्लोबिन की संरचना बदल जाती है, O2 के लिए इसकी आत्मीयता बढ़ जाती है और ऊतकों को O2 की डिलीवरी कम हो जाती है (ऊतक हाइपोक्सिया)।
कभी-कभी, बीमारी के परिणामस्वरूप, रक्त कोशिकाओं और सीरम में मेटाबोलाइट्स का स्तर बढ़ जाता है, जिससे कुछ प्रोटीन में संशोधन होता है और उनके कार्य में व्यवधान होता है।
इसके अलावा, जो प्रोटीन सामान्यतः वहां अल्प मात्रा में ही पाए जाते हैं, उन्हें क्षतिग्रस्त अंग की कोशिकाओं से रक्त में छोड़ा जा सकता है। विभिन्न रोगों के लिए, नैदानिक निदान को स्पष्ट करने के लिए अक्सर रक्त की प्रोटीन संरचना के जैव रासायनिक अध्ययन का उपयोग किया जाता है।
4. प्रोटीन की प्राथमिक संरचना. प्रोटीन के गुणों और कार्यों की उनकी प्राथमिक संरचना पर निर्भरता। प्राथमिक संरचना में परिवर्तन, प्रोटीनोपैथी।
पाठ का विकास जीव विज्ञान और रसायन विज्ञान के शिक्षक एन.वी. ग्रैबिना द्वारा किया गया था। पाठ के उद्देश्य, तरीके और प्रकार स्पष्ट रूप से बताए गए हैं, और उपकरण सूचीबद्ध हैं। पाठ की संरचना का कड़ाई से पालन किया जाता है। अर्जित ज्ञान का परीक्षण विभिन्न प्रकार की पूछताछ का उपयोग करके किया जाता है। नई सामग्री सीखते समय, शिक्षक दिलचस्प तकनीकों का उपयोग करता है, छात्रों को प्रेरित करता है और उन्हें अपने काम में शामिल करता है। इस कार्य का परिणाम "प्रोटीन के कार्य" तालिका है। यह पाठ नवीन प्रौद्योगिकियों का उपयोग करता है: समस्या-आधारित, बौद्धिक, समूह, सूचना और संचार प्रौद्योगिकियां। इस पाठ की रूपरेखा का उपयोग माध्यमिक विद्यालय के शिक्षकों और व्यावसायिक शिक्षा शिक्षकों द्वारा किया जा सकता है।
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पाठ विषय: गिलहरियाँ। प्रोटीन की संरचना, संरचना, संरचना और कार्य।
पाठ मकसद: 1. शैक्षिक: स्कूल जीव विज्ञान पाठ्यक्रम से प्रोटीन के बारे में छात्रों के ज्ञान को अद्यतन करें; प्रोटीन की संरचना और कार्यों के बारे में ज्ञान का विस्तार करें;
2. विकासात्मक: अपने ज्ञान को व्यवस्थित करने, अतिरिक्त साहित्य का उपयोग करने की क्षमता विकसित करना; तुलना, सामान्यीकरण और निष्कर्ष निकालने की तकनीकों का उपयोग करने में सक्षम हो।
3. शैक्षिक: एक टीम में काम करने के नियमों का पालन करें।
उपकरण: कंप्यूटर, प्रस्तुति "प्रोटीन संगठन के स्तर"; टेबल "मानव कंकाल और मांसपेशियां"; "सिलियेट्स-स्लिपर"; समर्थन आरेख "अमीनो एसिड"; "प्रोटीन संरचना"; हीमोग्लोबिन प्रोटीन मॉडल; सहायक नोट्स "प्रोटीन के कार्य"; प्रोटीन संरचना का गतिशील मॉडल; चित्र "शहतूत"; "एरिथ्रोसाइट्स"; ऊन और चमड़े का संग्रह; टेस्ट ट्यूब, एन 2 ओ 2 ; उबले और कच्चे मांस और आलू के टुकड़े; गेहूं के अनाज, मक्का के बैग; अंडे, दूध; फलियां बीज.
पाठ का प्रकार : संयुक्त.
शिक्षण विधियाँ और तकनीकें: समस्या-समाधान, मौखिक-दृश्य, सूचना और संचार, समस्या समाधान, भाषण।
आचरण का स्वरूप: पाठ-संगोष्ठी.
कक्षाओं के दौरान.
I. संगठनात्मक क्षण।
द्वितीय. बुनियादी ज्ञान को अद्यतन करना.
1. "कोशिका के अकार्बनिक पदार्थ" विषय पर व्यक्तिगत सर्वेक्षण (ब्लैकबोर्ड पर):
कोशिका की रासायनिक संरचना;
पानी, शरीर के लिए इसका महत्व;
खनिज लवण, धनायन और ऋणायन का अर्थ;
2. कार्डों पर काम करें (मैक्रोएलिमेंट्स, माइक्रोएलेमेंट्स, सेल के अल्ट्रामाइक्रोएलेमेंट्स)।
3. ए) फ्रंटल सर्वेक्षण:
कोशिका विज्ञान किसका अध्ययन करता है?
कोशिका विज्ञान के विकास के मुख्य चरणों का नाम बताइये।
सबसे पहले किसने कोशिकाओं की खोज की - एल्डरबेरी कॉर्क के एक टुकड़े पर कोशिकाएँ?
एककोशिकीय जीवों की खोज किसने की?
उन वैज्ञानिकों का नाम बताइए जिन्होंने सबसे पहले यह साबित किया कि सभी पौधे और जानवर कोशिकाओं से बने होते हैं।
आधुनिक कोशिका सिद्धांत के आलोक में कोशिका क्या है?
बी) मनोरंजक कार्य:
यह पाया गया है कि पौधे, औसतन, अपने द्वारा अवशोषित पानी का 1% से भी कम उपयोग करते हैं। बाकी पैसा कहां खर्च होता है?
उत्तर: अधिकांश पानी वाष्पोत्सर्जन पर खर्च होता है - पौधे की सतह से पानी का वाष्पीकरण।
मकड़ियाँ पानी में क्या साँस लेती हैं?
उत्तर: सिल्वरबैक स्पाइडर हवा के बुलबुले देने के लिए कई बार जटिल ऑपरेशनों को दोहराकर एक हवाई घंटी का निर्माण करती है।
तृतीय. सीखने की गतिविधियों के लिए प्रेरणा. नई सामग्री सीखना.
1. शिक्षक का प्रारंभिक भाषण:
स्कूल में जीवविज्ञान कक्षाओं में, आप में से अधिकांश ने "गिलहरी" विषय का अध्ययन किया।
आपको अपने स्कूल के जीव विज्ञान पाठ्यक्रम से प्रोटीन के बारे में क्या याद है? (समर्थक टिप्पणियाँ)
प्रोटीन उच्च आणविक भार वाले कार्बनिक यौगिक हैं जो जीवित जीवों का हिस्सा हैं। "जहाँ भी हम जीवन पाते हैं, हम इसे किसी प्रोटीनयुक्त शरीर से जुड़ा हुआ पाते हैं, और जहाँ भी हमें कोई प्रोटीनयुक्त शरीर मिलता है जो अपघटन की प्रक्रिया में नहीं है, हम, बिना किसी अपवाद के, जीवन की घटना पाते हैं।"
"जीवन प्रोटीन निकायों के अस्तित्व का एक तरीका है।"
प्रोटीन के रासायनिक अध्ययन की शुरुआत इटालियन बेकरी (1728) द्वारा की गई थी, जब उन्होंने गेहूं से ग्लूटेन, पदार्थों के एक नए वर्ग को अलग किया था। जर्मन वैज्ञानिक और नोबेल पुरस्कार विजेता एमिल फिशर (1852-1919) ने प्रोटीन अणुओं की संरचना के अध्ययन में बहुत बड़ा योगदान दिया। 10 वर्षों तक वह अमीनो एसिड के संश्लेषण में लगे रहे और इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि वे पेप्टाइड बॉन्ड CO-NH (1907) द्वारा परस्पर जुड़े हुए हैं। फिशर का सिद्धांत प्रोटीन रसायन विज्ञान में मौलिक है। प्रोटीन पॉलिमर होते हैं जिनके मोनोमर्स अमीनो एसिड होते हैं। 20 अमीनो एसिड (टेबल पर टेबल) हैं। इसमें अनावश्यक और आवश्यक, या "जादुई" अमीनो एसिड होते हैं। प्रोटीन का आणविक भार 6500 (इंसुलिन) से 32,000,000 (इन्फ्लूएंजा वायरस प्रोटीन) तक होता है। यदि एक प्रोटीन अणु में 20 विभिन्न अमीनो एसिड होते हैं, तो होते हैं 2432902008178640000 आइसोमर्स!!! संरचना में विविधता के बावजूद, प्रोटीन अणुओं की संरचना तत्वों की संख्या से सीमित है: सी - 50-55%; ओ - 21-24%; एन - 15-18%; एच - 6-7% एस - 0.3-2.5% कुछ प्रोटीन में पी (दूध), एफई (रक्त), एमजी (क्लोरोफिल), जेएन, सीयू, से होते हैं। पौधे के शरीर की तुलना में जानवरों के शरीर में अधिक प्रोटीन होता है।
2. बातचीत के तत्वों और छात्र टिप्पणियों के साथ शिक्षक का स्पष्टीकरण।
ए) प्रोटीन का वर्गीकरण:
मैं। रासायनिक संरचना द्वारा:
/ \
प्रोटीन प्रोटीन
(हाइड्रोलिसिस के दौरान बनते हैं (हाइड्रोलिसिस के दौरान अमीनो एसिड बनते हैं और
केवल अमीनो एसिड) गैर-प्रोटीन प्रकृति के अन्य घटक -
कार्बोहाइड्रेट, न्यूक्लिक एसिड, H3PO4)
ग्लाइकोप्रोटीन;
न्यूक्लियोप्रोटीन;
लाइपोप्रोटीन
द्वितीय. अणु के आकार के अनुसार:
/ \
तंतुमय गोलाकार
(लंबा, धागे जैसा; (गोलाकार की घनी सघन संरचना
संरचनात्मक और सुरक्षात्मक कार्य) का स्वरूप; एंजाइमैटिक, परिवहन कार्य;
एंटीबॉडीज।)
बी) प्रोटीन की संरचना.
प्रोटीन अणु के संगठन के स्तर का गतिशील मॉडलिंग। (विद्यार्थी)
प्राथमिक (पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड का अनुक्रम - पेप्टाइड बॉन्ड);
माध्यमिक (सर्पिल, या अकॉर्डियन - हाइड्रोजन बांड के रूप में स्थानिक विन्यास);
तृतीयक (गोलाकार या गेंद के रूप में स्थानिक विन्यास - डाइसल्फ़ाइड, सहसंयोजक, आयनिक, हाइड्रोजन बंधन);
चतुर्धातुक (कई तृतीयक संरचनाओं का एक सेट)। उदाहरण - हीमोग्लोबिन अणु (मॉडल का प्रदर्शन)।
3. शिक्षक का स्पष्टीकरण.
प्रोटीन के गुण:
1) प्रोटीन के रासायनिक गुण उनके अणुओं को बनाने वाले विभिन्न कार्यात्मक समूहों द्वारा निर्धारित होते हैं:
COOH (अम्लीय गुण) और NH 2 (मूल गुण)
सामान्य तौर पर, अमीनो एसिड उभयचर गुण प्रदर्शित करते हैं।
2) विकृतीकरण - प्रोटीन संरचना का विघटन, भौतिक, रासायनिक परिवर्तन
रासायनिक और जैविक गुण (t° में परिवर्तन, विकिरण, पर्यावरण के pH में अचानक परिवर्तन के साथ)
विकृतीकरण
/ \
प्रतिवर्ती अपरिवर्तनीय
(यदि प्राथमिक संरचना नष्ट नहीं हुई है) (सभी संरचनाएँ नष्ट हो गई हैं)
पुनरुद्धार - प्रोटीन की प्राकृतिक संरचना को बहाल करने की प्रक्रिया।
4. संदेशों के साथ छात्र प्रस्तुति और पोस्टर, चित्र और प्राकृतिक वस्तुओं का प्रदर्शन (प्रोटीन के कार्य):
निर्माण कार्य (प्रदर्शन: पशु कंकाल, हिरण के सींग, मकड़ी और जाल का चित्रण, रेशमकीट);
विनियामक (प्रदर्शन: पोस्टर "मानव पाचन तंत्र", अग्न्याशय - ड्राइंग);
परिवहन (हीमोग्लोबिन प्रोटीन का मॉडल, लाल रक्त कोशिकाओं का पैटर्न);
उत्प्रेरक (एच के साथ प्रयोग का प्रदर्शन) 2 ओ 2 और प्राकृतिक उत्पाद);
सुरक्षात्मक (पोस्टर "मानव परिसंचरण प्रणाली", ल्यूकोसाइट्स, प्लेटलेट्स का चित्रण);
संकुचनशील (पोस्टर "मानव मांसपेशियाँ", "प्रोटोज़ोआ: सिलिअट्स - जूता");
ऊर्जा (तुलनात्मक तालिका "कार्बनिक पदार्थों का ऊर्जा मूल्य");
भंडारण (प्रदर्शन: दूध, गेहूं के दाने, राई, मक्का, मुर्गी अंडे की पैकेजिंग)।
जैसे-जैसे छात्र बोलते हैं, उनकी नोटबुक में तालिका भर जाती है।
प्रोटीन के कार्य
फ़ंक्शन का नाम | प्रोटीन के उदाहरण | कार्य विशेषताएँ |
|
1. निर्माण (संरचनात्मक) | केरातिन | बाल, हड्डियाँ, नाखून | सभी कोशिका झिल्लियों और कोशिकांगों के निर्माण में भागीदारी। |
कोलेजन फ़ाइब्राइन ओसेन | संयोजी ऊतक, कीट ग्रंथियाँ, हड्डियाँ | प्राकृतिक रेशम के धागों का निर्माण। |
|
2. नियामक | इंसुलिन | अग्न्याशय | रक्त में ग्लूकोज के प्रवाह और स्तर को नियंत्रित करता है। हार्मोन का कार्य जो एंजाइम गतिविधि को प्रभावित करता है। |
हिस्टोन्स एक वृद्धि हार्मोन | रक्त में | ||
3. परिवहन | हीमोग्लोबिन | लाल रक्त कोशिकाओं | ट्रांसपोर्ट ओ 2, पोषक तत्व और CO 2. |
एल्बुमिन | खून | फैटी एसिड का परिवहन. |
|
4. उत्प्रेरक | बी-एंजाइम केटालेज़ राइबोन्यूक्लिज़ ट्रिप्सिन | जानवरों और पौधों की सभी कोशिकाओं और ऊतकों में | रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करें, पोषक तत्वों और हानिकारक यौगिकों के टूटने को बढ़ावा दें। |
5. सुरक्षात्मक | रक्त एंटीबॉडी फाइब्रिनोजेन थ्रोम्बिन इंटरफेरॉन | परिसंचरण तंत्र (ल्यूकोसाइट्स) | जीवों की प्रतिरक्षा रक्षा. खून का जमना। वायरस के विकास को रोकता है। |
6. संकुचनशील | एक्टिन मायोसिन महीन रेशा | मांसपेशी फाइबर। प्रोटोजोआ के सिलिया और फ्लैगेल्ला की संरचना | मांसपेशी में संकुचन। प्रोटोजोआ की गति. सभी प्रकार के आंदोलन. |
7. ऊर्जा | सभी प्रोटीन | सभी जीवों की कोशिकाएँ | कोशिकाओं के लिए ऊर्जा स्रोत (1 ग्राम प्रोटीन - 17.6 kJ ऊर्जा) |
8. अतिरिक्त (पौष्टिक) | कैसिइन | दूध | पोषक तत्वों की आपूर्ति. |
अंडे की सफ़ेदी | अंडे | ||
ग्लूटेन | गेहूँ | ||
ज़ीन | भुट्टा |
चतुर्थ. आपने जो सीखा उसे समेकित करना
1. शिक्षक के निष्कर्ष
निष्पादित कार्य प्रोटीन के जैविक महत्व को निर्धारित करते हैं।
आहार प्रोटीन का मुख्य गुण शरीर को अमीनो एसिड की आपूर्ति करने की क्षमता है।
उचित पोषण का संगठन! (न केवल मात्रा, बल्कि गुणवत्ता भी)।
सबसे कीमतीपशु प्रोटीन- दूध, पनीर (2.2%) और डेयरी उत्पाद: अंडे, मछली (18%), मांस (20%)।
पादप प्रोटीन स्रोत- अनाज (आटा, अनाज, पास्ता) और फलियां (बीन्स, मटर)।
सब्जियों में प्रोटीन कम होता है, लेकिन वे बेहतर प्रोटीन पाचन क्षमता में योगदान करते हैं।
2. छात्र प्रदर्शन:
कृत्रिम प्रोटीन भोजन और चारा प्राप्त करना;
रासायनिक विधियाँ (हाइड्रोकार्बन से - तेल);
सूक्ष्मजीवविज्ञानी तरीके.
3. छात्रों के साथ फ्रंटल अंतिम बातचीत।
आपने किस विषय में पढ़ाई की? (खेल "चेन")
हर कोई 3 मुख्य अवधारणाएँ व्यक्त करता है जो सबसे यादगार हैं।
वी. गृहकार्य।
नोट्स सीखें, टेबल पर काम ख़त्म करें।
स्कूल जीव विज्ञान पाठ्यक्रम से कार्बोहाइड्रेट और लिपिड की संरचना और कार्यों को याद करें.
अपनी जटिलता, आकार और संरचना की विविधता के कारण, प्रोटीन कोशिका और संपूर्ण जीव के जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उनके कार्य विविध हैं।
| समारोह | उदाहरण और स्पष्टीकरण |
| 1. निर्माण | प्रोटीन सेलुलर और बाह्य कोशिकीय संरचनाओं के निर्माण में शामिल होते हैं: वे कोशिका झिल्ली (लिपोप्रोटीन, ग्लाइकोप्रोटीन), बाल (केराटिन), टेंडन (कोलेजन), आदि का हिस्सा होते हैं। |
| 2. परिवहन | रक्त प्रोटीन हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन जोड़ता है और इसे फेफड़ों से सभी ऊतकों और अंगों तक पहुंचाता है, और उनसे कार्बन डाइऑक्साइड को फेफड़ों में स्थानांतरित करता है; कोशिका झिल्ली की संरचना में विशेष प्रोटीन शामिल होते हैं जो कोशिका से बाहरी वातावरण और वापस कुछ पदार्थों और आयनों के सक्रिय और कड़ाई से चयनात्मक स्थानांतरण को सुनिश्चित करते हैं। |
| 3. नियामक | प्रोटीन हार्मोन चयापचय प्रक्रियाओं के नियमन में भाग लेते हैं। उदाहरण के लिए, हार्मोन इंसुलिन रक्त शर्करा के स्तर को नियंत्रित करता है, ग्लाइकोजन संश्लेषण को बढ़ावा देता है और कार्बोहाइड्रेट से वसा के निर्माण को बढ़ाता है। |
| 4. सुरक्षात्मक | शरीर में विदेशी प्रोटीन या सूक्ष्मजीवों (एंटीजन) के प्रवेश के जवाब में, विशेष प्रोटीन बनते हैं - एंटीबॉडी जो उन्हें बांध सकते हैं और बेअसर कर सकते हैं। फ़ाइब्रिनोजेन से बनने वाला फ़ाइब्रिन, रक्तस्राव को रोकने में मदद करता है |
| 5. मोटर | सिकुड़ा हुआ प्रोटीन एक्टिन और मायोसिन बहुकोशिकीय जानवरों में मांसपेशियों के संकुचन में मध्यस्थता करते हैं। |
| 6. संकेत | कोशिका की सतह झिल्ली में निर्मित प्रोटीन अणु होते हैं जो पर्यावरणीय कारकों के जवाब में अपनी तृतीयक संरचना को बदलने में सक्षम होते हैं, इस प्रकार बाहरी वातावरण से संकेत प्राप्त करते हैं और कोशिका को आदेश प्रेषित करते हैं। |
| 7. भंडारण | एक नियम के रूप में, अंडे की एल्ब्यूमिन और दूध कैसिइन को छोड़कर, जानवरों के शरीर में प्रोटीन जमा नहीं होता है। लेकिन प्रोटीन के लिए धन्यवाद, कुछ पदार्थ शरीर में जमा हो सकते हैं; उदाहरण के लिए, हीमोग्लोबिन के टूटने के दौरान, आयरन शरीर से निकाला नहीं जाता है, बल्कि शरीर में बरकरार रहता है, जिससे प्रोटीन फेरिटिन के साथ एक कॉम्प्लेक्स बनता है। |
| 8. ऊर्जा | जब 1 ग्राम प्रोटीन अंतिम उत्पादों में टूटता है, तो 17.6 kJ निकलता है। सबसे पहले, प्रोटीन अमीनो एसिड में टूट जाते हैं, और फिर अंतिम उत्पादों - पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और अमोनिया में टूट जाते हैं। हालाँकि, प्रोटीन का उपयोग ऊर्जा के स्रोत के रूप में तभी किया जाता है जब अन्य स्रोत (कार्बोहाइड्रेट और वसा) का उपयोग किया जाता है। |
| 9. उत्प्रेरक | प्रोटीन के सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक। प्रोटीन द्वारा प्रदान किया जाता है - एंजाइम जो कोशिकाओं में होने वाली जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं। उदाहरण के लिए, राइबुलोसेबिसफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज प्रकाश संश्लेषण के दौरान CO2 के स्थिरीकरण को उत्प्रेरित करता है। |
एंजाइमोंया एंजाइमों – प्रोटीन का एक विशेष वर्ग जो जैविक उत्प्रेरक है। एंजाइमों के लिए धन्यवाद, जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं जबरदस्त गति से होती हैं। एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं की गति अकार्बनिक उत्प्रेरक की भागीदारी के साथ होने वाली प्रतिक्रियाओं की गति से हजारों गुना (और कभी-कभी लाखों) अधिक होती है। वह पदार्थ जिस पर एन्जाइम कार्य करता है, कहलाता है सब्सट्रेट.
एंजाइम गोलाकार प्रोटीन होते हैं; उनकी संरचनात्मक विशेषताओं के अनुसार, एंजाइमों को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: सरल और जटिल। सरल एंजाइमसरल प्रोटीन हैं, अर्थात केवल अमीनो एसिड से मिलकर बनता है। जटिल एंजाइमजटिल प्रोटीन हैं, अर्थात् प्रोटीन भाग के अतिरिक्त इनमें गैर-प्रोटीन प्रकृति का एक समूह भी होता है - सहायक कारक. कुछ एंजाइम विटामिन का उपयोग सहकारकों के रूप में करते हैं। एंजाइम अणु में एक विशेष भाग होता है जिसे कहा जाता है सक्रिय केंद्र.सक्रिय केंद्र एंजाइम का एक छोटा सा क्षेत्र है (तीन से बारह अमीनो एसिड अवशेषों से), जहां सब्सट्रेट या सबस्ट्रेट्स का बंधन एक एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स बनाने के लिए होता है। प्रतिक्रिया के पूरा होने पर, एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स एंजाइम और प्रतिक्रिया उत्पाद में टूट जाता है। कुछ एंजाइमों में (सक्रिय को छोड़कर) एलोस्टेरिक केंद्र– वे क्षेत्र जहां एंजाइम गति नियामक जुड़े हुए हैं ( एलोस्टेरिक एंजाइम).
एंजाइम उत्प्रेरण प्रतिक्रियाओं के लिए
विशेषता: 1) उच्च दक्षता, 2) सख्त चयनात्मकता और कार्रवाई की दिशा, 3) सब्सट्रेट विशिष्टता, 4) बढ़िया और सटीक विनियमन।एंजाइमेटिक कटैलिसीस प्रतिक्रियाओं के सब्सट्रेट और प्रतिक्रिया विशिष्टता को ई. फिशर (1890) और डी. कोशलैंड (1959) की परिकल्पनाओं द्वारा समझाया गया है। ई. फिशर ("की-लॉक" परिकल्पना) ने सुझाव दिया कि एंजाइम और सब्सट्रेट के सक्रिय केंद्र की स्थानिक विन्यास एक दूसरे के बिल्कुल अनुरूप होना चाहिए। सब्सट्रेट की तुलना "कुंजी" से की जाती है, एंजाइम की तुलना "लॉक" से की जाती है।
डी. कोशलैंड ("हाथ-दस्ताने" परिकल्पना) ने सुझाव दिया कि सब्सट्रेट की संरचना और एंजाइम के सक्रिय केंद्र के बीच स्थानिक पत्राचार केवल एक दूसरे के साथ उनकी बातचीत के क्षण में बनाया जाता है। इस परिकल्पना को प्रेरित पत्राचार परिकल्पना भी कहा जाता है।
अधिकांश अकार्बनिक उत्प्रेरक बहुत उच्च तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं, अत्यधिक अम्लीय या अत्यधिक क्षारीय वातावरण में, उच्च दबाव पर अधिकतम दक्षता रखते हैं, और अधिकांश एंजाइम 35-45˚C के तापमान पर सक्रिय होते हैं, समाधान अम्लता के शारीरिक मूल्य और सामान्य वायुमंडलीय दबाव; एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं की गति अकार्बनिक उत्प्रेरक की भागीदारी के साथ होने वाली प्रतिक्रियाओं की गति से हजारों (और कभी-कभी लाखों गुना) अधिक होती है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन पेरोक्साइड उत्प्रेरक के बिना धीरे-धीरे विघटित होता है: 2H 2 O 2 → 2H 2 O + O 2। लौह लवण (उत्प्रेरक) की उपस्थिति में यह प्रतिक्रिया कुछ तेजी से आगे बढ़ती है। एनजाइम केटालेज़(एम=252000) 1 सेकंड में। H 2 O 2 (M = 34) के 100 हजार अणुओं को तोड़ता है। 2000 से अधिक विभिन्न एंजाइम ज्ञात हैं, जो उच्च आणविक भार वाले प्रोटीन द्वारा दर्शाए जाते हैं।
एंजाइमेटिक प्रतिक्रियाओं की दर 1) तापमान, 2) एंजाइम एकाग्रता, 3) सब्सट्रेट एकाग्रता, 4) पीएच पर निर्भर करती है। इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि चूंकि एंजाइम प्रोटीन होते हैं, इसलिए उनकी गतिविधि शारीरिक रूप से सामान्य परिस्थितियों में सबसे अधिक होती है।
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चावल। . एंजाइम, सब्सट्रेट, पीएच, तापमान की एकाग्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरताजब बढ़ रहा है सब्सट्रेट अणुओं की संख्याएंजाइमेटिक प्रतिक्रिया की दर तब तक बढ़ जाती है जब तक कि एंजाइम के सक्रिय केंद्र संतृप्त न हो जाएं - यदि कैटालेज़ का सक्रिय केंद्र प्रति सेकंड 100,000 सब्सट्रेट अणुओं को तोड़ देता है, तो यदि सब्सट्रेट अणुओं की संख्या प्रति सक्रिय केंद्र 100,000 से अधिक है, तो प्रतिक्रिया दर होगी वृद्धि नहीं.
बढ़ती एंजाइम सांद्रताउत्प्रेरक गतिविधि में वृद्धि होती है, क्योंकि बड़ी संख्या में सब्सट्रेट अणु प्रति इकाई समय में परिवर्तन से गुजरते हैं।
प्रत्येक एंजाइम के लिए, एक इष्टतम पीएच मान होता है जिस पर यह अधिकतम गतिविधि प्रदर्शित करता है (पेप्सिन - 2.0, लार एमाइलेज - 6.8, अग्नाशयी लाइपेस - 9.0)। उच्च या निम्न पीएच मान पर, एंजाइम गतिविधि कम हो जाती है। पीएच में अचानक परिवर्तन के साथ, एंजाइम विकृत हो जाता है।
एलोस्टेरिक एंजाइमों की गति उन पदार्थों द्वारा नियंत्रित होती है जो एलोस्टेरिक केंद्रों से जुड़ते हैं। यदि ये पदार्थ किसी प्रतिक्रिया को तेज़ कर देते हैं, तो उन्हें कहा जाता है सक्रियकर्ता, यदि वे धीमे हो जाएं - अवरोधकों.एंजाइमों का वर्गीकरण. उनके द्वारा उत्प्रेरित होने वाले रासायनिक परिवर्तनों के प्रकार के अनुसार, एंजाइमों को 6 वर्गों में विभाजित किया जाता है: 1) ऑक्सीरिडक्टेस(हाइड्रोजन, ऑक्सीजन या इलेक्ट्रॉन परमाणुओं का एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ में स्थानांतरण - डिहाइड्रोजनेज), 2) transferases(मिथाइल, एसाइल, फॉस्फेट या अमीनो समूह का एक पदार्थ से दूसरे पदार्थ में स्थानांतरण - ट्रांसएमिनेज़), 3) हाइड्रोलिसिस(हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाएं जिसमें सब्सट्रेट से दो उत्पाद बनते हैं - एमाइलेज, लाइपेज), 4) लाइसेस(सब्सट्रेट में गैर-हाइड्रोलाइटिक जोड़ या उसमें से परमाणुओं के एक समूह का पृथक्करण, इस स्थिति में "सी-सी", "सी-एन", "सी-ओ", "सी-एस" बंधन टूट सकते हैं - डीकार्बोक्सिलेज़), 5) आइसोमेरेज़(इंट्रामोलेक्यूलर पुनर्व्यवस्था - आइसोमेरेज़), 6) लिगेज("सी-सी", "सी-एन", "सी-ओ", "सी-एस" बांड के गठन के परिणामस्वरूप दो अणुओं का कनेक्शन - सिंथेटेज़
1. प्रोटीन की प्राकृतिक संरचना को बाधित करने की प्रक्रिया का क्या नाम है, जिसमें इसकी प्राथमिक संरचना संरक्षित रहती है? कौन से कारक प्रोटीन अणुओं की संरचना में व्यवधान पैदा कर सकते हैं?
प्राथमिक संरचना को नष्ट किए बिना किसी भी कारक के प्रभाव में प्रोटीन की प्राकृतिक संरचना को बाधित करने की प्रक्रिया को विकृतीकरण कहा जाता है। प्रोटीन विकृतीकरण विभिन्न कारकों के कारण हो सकता है, उदाहरण के लिए, उच्च तापमान, केंद्रित एसिड और क्षार, और भारी धातुएँ।
2. फाइब्रिलर प्रोटीन गोलाकार प्रोटीन से किस प्रकार भिन्न होते हैं? तंतुमय और गोलाकार प्रोटीन के उदाहरण दीजिए।
फाइब्रिलर प्रोटीन के अणुओं में लम्बी, धागे जैसी आकृति होती है। गोलाकार प्रोटीन की विशेषता एक सघन, गोल आणविक आकार होती है। फाइब्रिलर प्रोटीन में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, केराटिन, कोलेजन, मायोसिन। गोलाकार प्रोटीन रक्त ग्लोब्युलिन और एल्ब्यूमिन, फ़ाइब्रिनोजेन, हीमोग्लोबिन आदि हैं।
3. प्रोटीन के मुख्य जैविक कार्यों के नाम बताइए, प्रासंगिक उदाहरण दीजिए।
● संरचनात्मक कार्य। प्रोटीन सभी कोशिकाओं और अंतरकोशिकीय पदार्थ का हिस्सा हैं, और जीवित जीवों की विभिन्न संरचनाओं के घटक हैं। उदाहरण के लिए, जानवरों में, प्रोटीन कोलेजन उपास्थि और टेंडन का हिस्सा है, इलास्टिन स्नायुबंधन और रक्त वाहिकाओं की दीवारों का हिस्सा है, केराटिन पंख, बाल, नाखून, पंजे, सींग और खुर का सबसे महत्वपूर्ण संरचनात्मक घटक है।
● एंजाइमेटिक (उत्प्रेरक) कार्य। एंजाइम प्रोटीन जैविक उत्प्रेरक हैं, जो जीवित जीवों में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं। उदाहरण के लिए, पाचन एंजाइम एमाइलेज़ और माल्टेज़ जटिल कार्बोहाइड्रेट को सरल कार्बोहाइड्रेट में तोड़ देते हैं, पेप्सिन प्रोटीन को पेप्टाइड में तोड़ देते हैं, और लाइपेस की क्रिया के तहत, वसा ग्लिसरॉल और कार्बोक्जिलिक एसिड में टूट जाते हैं।
● परिवहन कार्य। कई प्रोटीन विभिन्न पदार्थों को जोड़ने और परिवहन करने में सक्षम हैं। उदाहरण के लिए, हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड को बांधता है और स्थानांतरित करता है। रक्त एल्बुमिन उच्च कार्बोक्जिलिक एसिड का परिवहन करते हैं, और ग्लोब्युलिन धातु आयनों और हार्मोन का परिवहन करते हैं। साइटोप्लाज्मिक झिल्ली बनाने वाले कई प्रोटीन कोशिका के अंदर और बाहर पदार्थों के परिवहन में शामिल होते हैं।
● संकुचनशील (मोटर) कार्य। संकुचनशील प्रोटीन कोशिकाओं, ऊतकों, अंगों और संपूर्ण जीवों को आकार बदलने और चलने की क्षमता प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, एक्टिन और मायोसिन मांसपेशियों के कार्य और गैर-मांसपेशी इंट्रासेल्युलर संकुचन को सुनिश्चित करते हैं; ट्यूबुलिन यूकेरियोटिक कोशिकाओं के स्पिंडल सूक्ष्मनलिकाएं, सिलिया और फ्लैगेला का हिस्सा है।
● नियामक कार्य। कुछ प्रोटीन और पेप्टाइड्स विभिन्न शारीरिक प्रक्रियाओं के नियमन में शामिल होते हैं। उदाहरण के लिए, प्रोटीन-पेप्टाइड हार्मोन इंसुलिन और ग्लूकागन रक्त शर्करा के स्तर को नियंत्रित करते हैं, और सोमाटोट्रोपिन (विकास हार्मोन) वृद्धि और शारीरिक विकास की प्रक्रियाओं को नियंत्रित करते हैं।
● सिग्नलिंग फ़ंक्शन इस तथ्य में निहित है कि कुछ प्रोटीन जो कोशिकाओं के साइटोप्लाज्मिक झिल्ली का हिस्सा हैं, बाहरी कारकों की कार्रवाई के जवाब में, अपने स्थानिक विन्यास को बदलते हैं, जिससे बाहरी वातावरण से संकेतों का स्वागत और सूचना का प्रसारण सुनिश्चित होता है। कोशिका में. उदाहरण के लिए, ऑप्सिन प्रोटीन, जो रोडोप्सिन वर्णक का हिस्सा है, प्रकाश को मानता है और रेटिना के रिसेप्टर्स (छड़) को दृश्य उत्तेजना प्रदान करता है।
● सुरक्षात्मक कार्य। प्रोटीन शरीर को विदेशी वस्तुओं के आक्रमण और क्षति से बचाते हैं। उदाहरण के लिए, इम्युनोग्लोबुलिन (एंटीबॉडी) प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया में शामिल होते हैं, इंटरफेरॉन शरीर को वायरल संक्रमण से बचाता है। फाइब्रिनोजेन, थ्रोम्बोप्लास्टिन और थ्रोम्बिन रक्त का थक्का जमना सुनिश्चित करते हैं, जिससे रक्त की हानि रुक जाती है।
● विषैला कार्य। कई जीवित जीव विषाक्त प्रोटीन स्रावित करते हैं जो अन्य जीवों के लिए जहर होते हैं।
● ऊर्जा कार्य। एक बार अमीनो एसिड में टूटने के बाद, प्रोटीन कोशिका में ऊर्जा के स्रोत के रूप में काम कर सकता है। जब 1 ग्राम प्रोटीन पूरी तरह से ऑक्सीकृत हो जाता है, तो 17.6 kJ ऊर्जा निकलती है।
● भंडारण समारोह. उदाहरण के लिए, पौधों के बीजों में विशेष प्रोटीन जमा होते हैं, जिनका उपयोग अंकुरण के दौरान भ्रूण द्वारा और फिर अंकुर द्वारा नाइट्रोजन के स्रोत के रूप में किया जाता है।
4. एंजाइम क्या हैं? किसी कोशिका में अधिकांश जैव रासायनिक प्रक्रियाओं का उनकी भागीदारी के बिना होना असंभव क्यों होगा?
एंजाइम प्रोटीन होते हैं जो जैविक उत्प्रेरक का कार्य करते हैं, अर्थात वे जीवित जीवों में रासायनिक प्रतिक्रियाओं की घटना को तेज करते हैं। वे विभिन्न पदार्थों के संश्लेषण और विघटन की प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं। एंजाइमों की भागीदारी के बिना, ये प्रक्रियाएँ बहुत धीमी गति से आगे बढ़ेंगी या बिल्कुल नहीं बढ़ेंगी। जीवों की लगभग सभी जीवन प्रक्रियाएँ एंजाइमी प्रतिक्रियाओं के कारण होती हैं।
5. एंजाइमों की विशिष्टता क्या है? इसका कारण क्या है? एंजाइम केवल तापमान, पीएच और अन्य कारकों की एक निश्चित सीमा के भीतर ही सक्रिय रूप से क्यों कार्य करते हैं?
एंजाइमों की विशिष्टता इस तथ्य में निहित है कि प्रत्येक एंजाइम केवल एक प्रतिक्रिया को तेज करता है या केवल एक निश्चित प्रकार के बंधन पर कार्य करता है। इस विशेषता को एंजाइम के सक्रिय केंद्र के एक या दूसरे सब्सट्रेट (सब्सट्रेट) के स्थानिक विन्यास के पत्राचार द्वारा समझाया गया है।
एंजाइम प्रोटीन होते हैं। पीएच, तापमान और अन्य कारकों में परिवर्तन के कारण एंजाइम विकृत हो सकते हैं, जिससे वे अपने सब्सट्रेट से बंधने की क्षमता खो देते हैं।
6. एक नियम के रूप में, प्रोटीन का उपयोग ऊर्जा स्रोत के रूप में केवल चरम मामलों में ही क्यों किया जाता है, जब कोशिकाओं में कार्बोहाइड्रेट और वसा का भंडार समाप्त हो जाता है?
प्रोटीन जीवन का आधार है। वे अत्यंत महत्वपूर्ण जैविक कार्य करते हैं, जिनमें से कई (एंजाइमी, परिवहन, मोटर, आदि) न तो कार्बोहाइड्रेट और न ही वसा कर सकते हैं। ऊर्जा सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किए जाने वाले प्रोटीन कार्बोहाइड्रेट (1 ग्राम - 17.6 केजे) के समान ऊर्जा प्रदान करते हैं और वसा (1 ग्राम - लगभग 39 केजे) की तुलना में 2.2 गुना कम ऊर्जा प्रदान करते हैं। इसके अलावा, प्रोटीन (कार्बोहाइड्रेट और वसा के विपरीत) के पूर्ण विघटन के साथ, न केवल सीओ 2 और एच 2 ओ बनते हैं, बल्कि नाइट्रोजन और सल्फर यौगिक भी बनते हैं, जिनमें से कुछ शरीर के लिए विषाक्त होते हैं (उदाहरण के लिए, एनएच 3)। इसलिए, जीवित जीवों में ऊर्जा कार्य मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट और वसा द्वारा किया जाता है।
7*. कई जीवाणुओं में, पैरा-एमिनोबेंजोइक एसिड (पीएबीए) सामान्य वृद्धि और प्रजनन के लिए आवश्यक पदार्थों के संश्लेषण में शामिल होता है। साथ ही, सल्फोनामाइड्स, संरचना में PABA के समान पदार्थ, का उपयोग कई जीवाणु संक्रमणों के इलाज के लिए दवा में किया जाता है। आपके अनुसार सल्फोनामाइड्स के चिकित्सीय प्रभाव का आधार क्या है?
एक एंजाइम (डायहाइड्रोप्टेरोएट सिंथेटेज़) की मदद से, बैक्टीरिया PABA को एक उत्पाद (डायहाइड्रोप्टेरोइक एसिड) में परिवर्तित करते हैं, जिसका उपयोग आवश्यक विकास कारकों को संश्लेषित करने के लिए किया जाता है। पीएबीए के साथ उनकी संरचनात्मक समानता के कारण, सल्फोनामाइड्स भी इस एंजाइम की सक्रिय साइट से जुड़ने में सक्षम हैं, जिससे इसका काम अवरुद्ध हो जाता है (यानी, प्रतिस्पर्धी अवरोध मनाया जाता है)। इससे बैक्टीरिया में वृद्धि कारकों और न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण में व्यवधान होता है।
* तारांकन चिह्न से चिह्नित कार्यों के लिए छात्रों को विभिन्न परिकल्पनाओं को सामने रखने की आवश्यकता होती है। इसलिए, अंकन करते समय, शिक्षक को न केवल यहां दिए गए उत्तर पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए, बल्कि प्रत्येक परिकल्पना को ध्यान में रखना चाहिए, छात्रों की जैविक सोच, उनके तर्क के तर्क, विचारों की मौलिकता आदि का आकलन करना चाहिए। विद्यार्थियों को दिए गए उत्तर से परिचित कराना।
