जैविक अणु सत्र IV

क्या आप जानते हैं कि सूक्ष्म सल्फर परमाणु ऐसे बंध बना सकते हैं जो proteins की जटिल संरचनाओं को एक साथ बांधे रखते हैं?। इन बंधों को डाइसल्फ़ाइड लिंकेज कहा जाता है। वे उस छोटे गोंद की तरह हैं जो प्रोटीन अणुओं की जटिल तहों और मोड़ों को एक साथ जोड़े रखते हैं। जैसा कि हम जानते हैं, proteins amino acids की लंबी श्रृंखलाओं से बने होते हैं। सिस्टीन 20 विभिन्न प्रकार के amino acids में से one है जो proteins बनाते हैं। डाइसल्फ़ाइड लिंकेज two सल्फर परमाणुओं के बीच सहसंयोजक बंधन को संदर्भित करता है। प्रत्येक सल्फर परमाणु एक कार्बन परमाणु या एक नाइट्रोजन परमाणु से भी बंधा होता है।

डाइसल्फ़ाइड लिंकेज two थायोल के ऑक्सीकरण से बनता है -SHसिस्टीन amino acids में समूह। इसके परिणामस्वरूप डाइसल्फ़ाइड ब्रिज का निर्माण होता है -S-S-। डाइसल्फ़ाइड बंध एक मजबूत और स्थिर सहसंयोजक बंध है जो गर्मी और pH चरम जैसी कठोर परिस्थितियों का सामना कर सकता है। proteins की तृतीयक और चतुर्धातुक संरचनाओं को स्थिर करने में डाइसल्फ़ाइड बांड की महत्वपूर्ण भूमिका होती है।

जैसा कि हम जानते हैं, आयनिक बंधन एक प्रकार का रासायनिक बंधन है जिसमें one परमाणु से दूसरे परमाणु में इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण होता है। proteins में, आयनिक बंध amino acids के बीच बन सकते हैं जिनमें आवेशित पार्श्व श्रृंखलाएं होती हैं। ये amino acids हैं आर्जिनिन जो धनात्मक आवेशित होता है तथा एस्पार्टिक एसिड जो ऋणात्मक आवेशित होता है। ये आवेशित amino acids एक दूसरे के साथ क्रिया करके लवण सेतु का निर्माण कर सकते हैं। साल्ट ब्रिज विपरीत रूप से आवेशित अमीनो एसिड साइड चेन के बीच एक आयनिक अंतःक्रिया है।

क्या आपने कभी सोचा है कि हमारा रक्त ऑक्सीजन कैसे ले जाता है?। हीमोग्लोबिन रक्त में मौजूद एक प्रोटीन है जो ऑक्सीजन ले जाता है। हीमोग्लोबिन गोलाकार प्रोटीन का एक उदाहरण है। गोलाकार proteins एक प्रकार का प्रोटीन है जिसका आकार लगभग गोलाकार होता है। इनकी संरचना सघन एवं मुड़ी हुई होती है। वे पानी में घुलनशील हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि गोलाकार proteins ध्रुवीय होते हैं और पानी भी ध्रुवीय होता है। गोलाकार proteins आमतौर पर कोशिकाओं के कोशिकाद्रव्य या बाह्य तरल पदार्थ में पाए जाते हैं।

गोलाकार प्रोटीन की संरचना में हाइड्रोफोबिक amino acids से बना एक कोर शामिल होता है। हाइड्रोफोबिक का अर्थ है, पानी को दूर भगाने वाला। यह कोर प्रोटीन की सतह पर हाइड्रोफिलिक amino acids से घिरा हुआ है। हाइड्रोफिलिक का अर्थ है, पानी को आकर्षित करना। प्रोटीन का हाइड्रोफोबिक कोर विशिष्ट अणुओं के लिए बंधन स्थल प्रदान करता है। प्रोटीन की हाइड्रोफिलिक सतह उसे आसपास के वातावरण के साथ अंतःक्रिया करने की अनुमति देती है।

हम जानते हैं कि हीमोग्लोबिन एक गोलाकार प्रोटीन है। यह चार उप-इकाइयों से बना है। हीमोग्लोबिन की प्रत्येक उप इकाई amino acids की एक लंबी श्रृंखला से बनी होती है, जो एक अद्वितीय त्रि-आयामी आकार में मुड़ जाती है। प्रत्येक उप इकाई में एक हीम समूह होता है। हीम समूह हीमोग्लोबिन की प्रत्येक उप इकाई के केंद्र में स्थित होता है। इसमें पोर्फिरिन नामक एक चपटा, समतल अणु होता है, जो एक लौह परमाणु से बंधा होता है। हीम समूह ऑक्सीजन को बांधने के लिए जिम्मेदार है।

ऑक्सीजन अणु हीम समूह में लौह परमाणुओं से बंधते हैं, ऑक्सीजन से बंधते ही प्रोटीन का आकार थोड़ा बदल जाता है। यह संरचनात्मक परिवर्तन हीमोग्लोबिन की अन्य तीन उप-इकाइयों के लिए भी ऑक्सीजन अणुओं को बांधना आसान बनाता है। इससे ऑक्सीजन का सहकारी बंधन होता है।

ऑक्सीजन के अतिरिक्त हीमोग्लोबिन कार्बन डाइऑक्साइड से भी बंध सकता है। जब शरीर के ऊतकों द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन होता है, तो यह लाल रक्त कोशिकाओं में फैल जाता है और पानी के साथ प्रतिक्रिया करके बाइकार्बोनेट आयन बनाता है। हीमोग्लोबिन भी इन बाइकार्बोनेट आयनों से बंध सकता है। इससे हीमोग्लोबिन को ऊतकों से फेफड़ों तक कार्बन डाइऑक्साइड ले जाने में मदद मिलती है। साँस छोड़ते समय फेफड़ों से कार्बन डाइऑक्साइड हवा में छोड़ी जाती है।

अब आइये रेशेदार proteins चर्चा करें। रेशेदार proteins एक प्रकार का प्रोटीन है जिसका आकार लम्बा और रेशेदार होता है। उनमें amino acids के दोहराए जाने वाले अनुक्रम होते हैं। इससे वे लम्बी, रैखिक संरचनाएं बना पाते हैं जो ऊतकों को सहारा और मजबूती प्रदान करने के लिए आदर्श होती हैं।

रेशेदार प्रोटीन के सबसे प्रसिद्ध प्रकारों में से एक कोलेजन है। कोलेजन शरीर में सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला प्रोटीन है। कोलेजन संयोजी ऊतकों जैसे कि टेंडन, लिगामेंट और उपास्थि में पाया जाता है। कोलेजन तीन लम्बी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं से बना होता है, जो एक कुंडलाकार संरचना में एक साथ मुड़ी होती हैं, जिससे ट्रिपल हेलिक्स बनता है। कोलेजन संरचनात्मक सहायता प्रदान करता है। यह घावों को भरने में सहायता करता है। यह अंगों की रक्षा करता है और त्वचा की लोच बनाए रखने में मदद करता है।

जैविक प्रणालियों में, जल एक विलायक के रूप में कार्य करता है। इसका मतलब यह है कि यह कई अलग-अलग प्रकार के अणुओं को घोलने में सक्षम है। जैसा कि हम पहले ही चर्चा कर चुके हैं कि गोलाकार proteins ध्रुवीय होते हैं। वे पानी में घुलनशील हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि पानी भी ध्रुवीय है। जल की ध्रुवता one सिरे पर आंशिक धनात्मक आवेश तथा दूसरे सिरे पर आंशिक ऋणात्मक आवेश के कारण होती है। अपनी ध्रुवीयता के कारण, पानी शर्करा, amino acids और nucleic acids जैसे ध्रुवीय अणुओं को घोल सकता है।

क्या आपने कभी सोचा है कि पानी इतना अद्भुत पदार्थ क्यों है, जिसकी हमारे जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका है?। जल का एक आकर्षक गुण इसकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता है। यह एक महाशक्ति की तरह है जो पानी को एक उत्कृष्ट तापमान नियामक बनाती है। विशिष्ट ऊष्मा धारिता किसी पदार्थ का तापमान one सेल्सियस बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा है। जल अपने तापमान में अधिक परिवर्तन किए बिना बड़ी मात्रा में ऊष्मा ऊर्जा को अवशोषित और संग्रहीत कर सकता है।

जल की विशिष्ट ऊष्मा धारिता बहुत अधिक होती है। ऐसा अन्य जल अणुओं के साथ हाइड्रोजन बंध बनाने की इसकी क्षमता के कारण है। जल की विशिष्ट ऊष्मा धारिता लगभग चार दशमलव one आठ चार जूल प्रति ग्राम प्रति सेल्सियस होती है। यह मान one वायुमंडल के दबाव पर तथा शून्य सेल्सियस से सौ सेल्सियस के तापमान रेंज में मान्य है। इसका मतलब यह है कि one ग्राम पानी का तापमान one सेल्सियस बढ़ाने के लिए चार दशमलव one आठ चार जूल ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

क्या आप जानते हैं कि पानी में एक गुप्त हथियार है जो उसे तरल से गैस में बदलने में मदद करता है?। इसे वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा कहा जाता है। वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा ऊष्मा ऊर्जा की वह मात्रा है जो तरल जल की one इकाई को, उसके तापमान में परिवर्तन किए बिना, जल वाष्प में परिवर्तित करने के लिए आवश्यक होती है। दूसरे शब्दों में, यह तरल पानी को भाप में बदलने के लिए आवश्यक ऊर्जा है। पृथ्वी पर मौजूद किसी भी ज्ञात पदार्थ की तुलना में पानी की वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा one अधिक है! इसका मतलब है कि पानी को भाप में बदलने के लिए बहुत ज़्यादा ऊर्जा की ज़रूरत होती है।

जल के वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा लगभग चालीस दशमलव सात किलो जूल प्रति मोल है। यह मान one वायुमंडल के दबाव और one सौ सेल्सियस के तापमान पर लागू होता है। इसका अर्थ यह है कि one मोल द्रव जल को उसके क्वथनांक पर जलवाष्प में बदलने के लिए प्रति मोल चालीस दशमलव सात किलो जूल ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यह रूपांतरण पानी के तापमान में परिवर्तन किये बिना होता है।

पानी केवल एक पदार्थ नहीं है जिसका उपयोग हम हर दिन पीने, सफाई और खाना पकाने के लिए करते हैं। यह एक शक्तिशाली अभिकर्मक भी है जिसका उपयोग कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं में किया जाता है। एक अभिकर्मक के रूप में जल का सबसे आकर्षक पहलू इसकी उत्प्रेरक के रूप में कार्य करने की क्षमता है। उत्प्रेरक एक ऐसा पदार्थ है जो प्रक्रिया में खपत हुए बिना रासायनिक प्रतिक्रिया को गति प्रदान करता है। जल कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं में उत्प्रेरक का काम कर सकता है। यह प्रतिक्रिया की दर को तेज करने में मदद करता है और इसे अधिक कुशल बनाता है।