उत्प्रेरक प्रतिक्रियाओं में कोएंजाइम परमाणुओं, इलेक्ट्रॉनों या प्रोटॉन के विभिन्न समूहों का परिवहन करते हैं। कोएंजाइम एंजाइमों से बंधते हैं:
सहसंयोजी आबंध;
आयोनिक बांड;
हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन, आदि।
एक कोएंजाइम कई एंजाइमों के लिए एक कोएंजाइम हो सकता है। कई सहएंजाइम बहुक्रियाशील होते हैं (जैसे NAD, PF)। होलोनीजाइम की विशिष्टता एपोएंजाइम पर निर्भर करती है।
सभी कोएंजाइम दो बड़े समूहों में विभाजित हैं: विटामिन और गैर-विटामिन।
विटामिन प्रकृति के कोएंजाइमविटामिन के व्युत्पन्न या विटामिन के रासायनिक संशोधन।
1 समूह: thiamine – विटामिन बी1 डेरिवेटिव. इसमे शामिल है:
थायमिन मोनोफॉस्फेट (TMF);
थायमिन डाइफॉस्फेट (TDF) या थायमिन पाइरोफॉस्फेट (TPP) या कोकार्बोक्सिलेज;
थायमिन ट्राइफॉस्फेट (टीटीपी)।
टीपीपी का सबसे बड़ा जैविक महत्व है। कीटो एसिड के डीकार्बोक्सिलेज में शामिल: पीवीसी, ए-केटोग्लुटेरिक एसिड। यह एंजाइम CO2 के निष्कासन को उत्प्रेरित करता है।
Cocarboxylase पेन्टोज़ फॉस्फेट चक्र से ट्रांसकेटोलेज़ प्रतिक्रिया में शामिल है।
2 समूह: फ्लेविन कोएंजाइम, विटामिन बी 2 डेरिवेटिव. इसमे शामिल है:
- फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड (FMN);
- फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (FAD).
Rebitol और isoaloxazine विटामिन B2 बनाते हैं। विटामिन बी 2 और शेष फॉस्फोरिक एसिड एफएमएन बनाते हैं। FMN AMP के साथ मिलकर FAD बनाता है।
[चावल। आइसोलोक्सिन रिंग रीबिटोल, रेबिटोल से फॉस्फोरिक एसिड, और फॉस्फोरिक एसिड एएमपी से जुड़ा है]
FAD और FMN डिहाइड्रोजनेज के सहएंजाइम हैं। ये एंजाइम सब्सट्रेट से हाइड्रोजन के उन्मूलन को उत्प्रेरित करते हैं, अर्थात। ऑक्सीकरण-कमी अभिक्रियाओं में भाग लेते हैं। उदाहरण के लिए, SDH - succinate dehydrogenase - succinic to-you के fumaric में परिवर्तन को उत्प्रेरित करता है। यह एक एफएडी-निर्भर एंजाइम है। [चावल। COOH-CH 2 -CH 2 -COOH® (तीर के ऊपर - LDH, नीचे - FAD और FADH 2) COOH-CH \u003d CH-COOH]। फ्लेविन एंजाइम (फ्लेविन-आश्रित डीजी) में एफएडी होता है, जो उनमें प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों का प्राथमिक स्रोत है। रसायन के दौरान। प्रतिक्रियाओं, FAD को FADH 2 में बदल दिया जाता है। FAD का कार्यशील भाग isoaloxazine का दूसरा वलय है; रसायन की प्रक्रिया में। प्रतिक्रिया नाइट्रोजन के लिए दो हाइड्रोजन परमाणुओं के अलावा और छल्ले में दोहरे बंधनों की पुनर्व्यवस्था है।
तीसरा समूह: पैंटोथेनिक कोएंजाइम, विटामिन बी3 डेरिवेटिव- पैंटोथैनिक एसिड। वे कोएंजाइम ए, एचएस-सीओए का हिस्सा हैं। यह कोएंजाइम ए एसाइलट्रांसफेरेज का एक कोएंजाइम है, जिसके साथ यह विभिन्न समूहों को एक अणु से दूसरे अणु में स्थानांतरित करता है।
चौथा समूह: निकोटिनमाइड, विटामिन पीपी का व्युत्पन्न - निकोटिनामाइड:
प्रतिनिधि:
निकोटिनामाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एनएडी);
निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट (एनएडीपी)।
कोएंजाइम एनएडी और एनएडीपी डिहाइड्रोजनेज (एनएडीपी-निर्भर एंजाइम) के कोएंजाइम हैं, जैसे कि मैलेट डीजी, आइसोसाइट्रेट डीजी, लैक्टेट डीजी। वे डीहाइड्रोजनीकरण प्रक्रियाओं और रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में भाग लेते हैं। इस मामले में, NAD दो प्रोटॉन और दो इलेक्ट्रॉनों को जोड़ता है, और NADH2 बनता है।
चावल। एनएडी और एनएडीपी का कार्य समूह: विटामिन पीपी की एक तस्वीर, जिसमें एक परमाणु एच जुड़ा होता है और परिणामस्वरूप दोहरे बंधनों की पुनर्व्यवस्था होती है। विटामिन पीपी + एच + का एक नया विन्यास तैयार किया गया है]
5 वां समूह: पाइरिडोक्सिन, विटामिन बी6 का व्युत्पन्न. [चावल। पाइरिडोक्सल पाइरिडोक्सल + फॉस्फोरिक एसिड = पाइरिडोक्सल फॉस्फेट]
- पाइरिडोक्सिन;
- पाइरिडोक्सल;
- पाइरिडोक्सामाइन.
ये रूप प्रतिक्रियाओं की प्रक्रिया में परस्पर परिवर्तित होते हैं। जब पाइरिडोक्सल फॉस्फोरिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो पाइरिडोक्सल फॉस्फेट (पीपी) प्राप्त होता है।
पीएफ एमिनोट्रांस्फरेज का एक कोएंजाइम है, जो अमीनो समूह को एए से कीटो एसिड में स्थानांतरित करता है - प्रतिक्रिया संक्रमण. इसके अलावा, विटामिन बी 6 डेरिवेटिव एए डिकारबॉक्साइलेस की संरचना में कोएंजाइम के रूप में शामिल हैं।
गैर-विटामिन प्रकृति के कोएंजाइम- पदार्थ जो चयापचय की प्रक्रिया में बनते हैं।
1) न्यूक्लियोटाइड- यूटीपी, यूडीपी, टीटीएफ, आदि। यूडीपी-ग्लूकोज ग्लाइकोजन के संश्लेषण में प्रवेश करता है। यूडीपी-हयालूरोनिक एसिड का उपयोग अनुप्रस्थ प्रतिक्रियाओं (ग्लूकोउरोनील ट्रांसफरेज़) में विभिन्न पदार्थों को बेअसर करने के लिए किया जाता है।
2) पोर्फिरिन डेरिवेटिव(हीम): कैटेलेज, पेरोक्सीडेज, साइटोक्रोम आदि।
3) पेप्टाइड्स. ग्लूटाथियोन एक त्रिपेप्टाइड (जीएलयू-सीआईएस-जीएलआई) है, यह इसमें शामिल है ओ-इन प्रतिक्रियाओं, ऑक्सीडोरडक्टेस (ग्लूटाथियोन पेरोक्सीडेज, ग्लूटाथियोन रिडक्टेस) का एक कोएंजाइम है। 2GSH "(तीर 2H के ऊपर) G-S-S-G। GSH ग्लूटाथियोन का अपचित रूप है, जबकि G-S-S-G ऑक्सीकृत रूप है।
4) धातु आयन, उदाहरण के लिए, Zn 2+ एंजाइम AlDH (अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज), Cu 2+ - एमाइलेज, Mg 2+ - ATPase (उदाहरण के लिए, मायोसिन ATPase) का हिस्सा है।
इसमें भाग ले सकते हैं:
एंजाइम के सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स का लगाव;
कटैलिसीस में;
एंजाइम की सक्रिय साइट की इष्टतम संरचना का स्थिरीकरण;
चतुर्धातुक संरचना का स्थिरीकरण।
सूत्रों का कहना है
पर्याप्त मात्रा में मांस उत्पाद, यकृत, गुर्दे, डेयरी उत्पाद, खमीर शामिल हैं। आंतों के बैक्टीरिया द्वारा भी विटामिन का उत्पादन किया जाता है।
दैनिक आवश्यकता
संरचना
राइबोफ्लेविन में होता है पीला रंग- प्रतिस्थापन (नाइट्रोजनस बेस) और अल्कोहल के साथ आइसोलोक्सिन रिंग राइबिटोल.
विटामिन बी की संरचना 2
विटामिन के कोएंजाइमी रूपों में अतिरिक्त रूप से या तो केवल फॉस्फोरिक एसिड होता है - फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड(FMN), या फॉस्फोरिक एसिड, इसके अतिरिक्त AMP से जुड़ा हुआ है - फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड.
FAD और FMN के ऑक्सीकृत रूपों की संरचना
उपापचय
आंत में, आहार FMN और FAD से राइबोफ्लेविन निकलता है और रक्त में फैल जाता है। FMN और FAD आंतों के म्यूकोसा और अन्य ऊतकों में फिर से बनते हैं।
जैव रासायनिक कार्य
Coenzyme oxidoreductase - परिवहन प्रदान करता है 2 परमाणुओंरेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में हाइड्रोजन।
जैव रासायनिक प्रतिक्रिया में फ्लेविन कोएंजाइम की भागीदारी का तंत्र
1. ऊर्जा चयापचय डिहाइड्रोजनेज- पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज (पाइरुविक एसिड ऑक्सीकरण), α-ketoglutarate dehydrogenase और succinate dehydrogenase (tricarboxylic acid cycle), acyl-SCoA डिहाइड्रोजनेज (फैटी एसिड ऑक्सीकरण), माइटोकॉन्ड्रियल α-ग्लिसरॉल फॉस्फेट डिहाइड्रोजनेज (शटल सिस्टम)।
एफएडी से जुड़े डिहाइड्रोजनेज प्रतिक्रिया का एक उदाहरण
2. ऑक्सीडेजआणविक ऑक्सीजन की भागीदारी के साथ ऑक्सीकरण सब्सट्रेट। उदाहरण के लिए, अमीनो एसिड का प्रत्यक्ष ऑक्सीडेटिव डीमिनेशन या बायोजेनिक एमाइन (हिस्टामाइन, गाबा) का बेअसर होना।
एफएडी से जुड़े ऑक्सीडेज प्रतिक्रिया का एक उदाहरण
(बायोजेनिक अमाइन का न्यूट्रलाइजेशन)
हाइपोविटामिनोसिस B2
कारण
पोषक तत्वों की कमी, प्रकाश में भोजन का भंडारण, फोटोथेरेपी, शराब और जठरांत्र संबंधी विकार।
नैदानिक तस्वीर
सबसे पहले, अत्यधिक एरोबिक ऊतक पीड़ित होते हैं - त्वचा और श्लेष्म झिल्ली के उपकला। के रूप में प्रकट होता है शुष्कतामौखिक गुहा, होंठ और कॉर्निया; चीलोसिस, अर्थात। मुंह के कोनों में और होठों पर दरारें ("ठेला"), जिह्वा की सूजन(मैजेंटा जीभ), त्वचा का छिलनानासोलैबियल त्रिकोण, अंडकोश, कान और गर्दन के क्षेत्र में, आँख आनातथा ब्लेफेराइटिस.
कंजंक्टिवा का सूखापन और इसकी सूजन से इस क्षेत्र में रक्त के प्रवाह में प्रतिपूरक वृद्धि होती है और इसकी ऑक्सीजन की आपूर्ति में सुधार होता है, जो कॉर्नियल वास्कुलराइजेशन के रूप में प्रकट होता है।
एंटीविटामिन बी 2
1. अक्रिखिन(एटेब्रिन) - प्रोटोजोआ में राइबोफ्लेविन के कार्य को रोकता है। मलेरिया के उपचार में प्रयोग किया जाता है, त्वचीय लीशमैनियासिस, ट्राइकोमोनिएसिस, हेल्मिन्थियसिस (जियार्डियासिस, टेनिडोसिस)।
2. मेगाफेन- तंत्रिका ऊतक में एफएडी के गठन को रोकता है, शामक के रूप में प्रयोग किया जाता है।
3. टोक्सोफ्लेविनफ्लेविन डिहाइड्रोजनेज का प्रतिस्पर्धी अवरोधक है।
खुराक के स्वरूप
मुक्त राइबोफ्लेविन, एफएमएन और एफएडी (कोएंजाइम रूप)।
ऑक्सीकृत सब्सट्रेट से ऑक्सीजन तक उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन का परिवहन माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली पर स्थानीयकृत रेडॉक्स एंजाइमों से युक्त एक प्रणाली द्वारा किया जाता है। इस प्रणाली में शामिल हैं:
पाइरीडीन डिहाइड्रोजनेज, जिसमें एनएडी (निकोटिनामाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड) या एनएडीपी (निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) कोएंजाइम के रूप में कार्य करते हैं;
फ्लेविन डिहाइड्रोजनेज (फ्लेविन एंजाइम), गैर-प्रोटीन भाग की भूमिका जिसमें एफएडी (फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड) या एफएमएन (फ्लेविन मोनोन्यूक्लियोटाइड) द्वारा किया जाता है;
यूबिकिनोन (कोएंजाइम क्यू);
साइटोक्रोम।
पाइरिडीन डिहाइड्रोजनेज. एनएडी और एनएडीपी की संरचना को अंजीर में दिखाया गया है। चार।
निकोटिनमाइड एडेनिन- निकोटिनामाइड एडेनिन-
डाइन्यूक्लियोटाइड (NAD) न्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट (NADP)
चावल। 4. एनएडी और एनएडीपी की संरचना
NAD और NADP डाइन्यूक्लियोटाइड्स हैं, जिनमें से न्यूक्लियोटाइड एक पाइरोफॉस्फेट बॉन्ड (दो परस्पर जुड़े फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के माध्यम से) से जुड़े होते हैं। एक न्यूक्लियोटाइड में एक एमाइड होता है निकोटिनिक एसिड(विटामिन पीपी), एक अन्य न्यूक्लियोटाइड एडेनिलिक एसिड द्वारा दर्शाया जाता है। एनएडीपी अणु में एक अतिरिक्त फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होता है जो एडेनिलिक एसिड से बंधे राइबोज के दूसरे कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है।
एनएडी और एनएडीपी विभिन्न ऑक्सीकरण सबस्ट्रेट्स के लिए विशिष्ट बड़ी संख्या में डिहाइड्रोजनेज के कोएंजाइम हैं। उनके और प्रोटीन भाग के बीच का संबंध नाजुक होता है, वे केवल प्रतिक्रिया के क्षण में ही सीधे जुड़ जाते हैं।
कुछ पाइरीडीन डिहाइड्रोजनेज माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में स्थानीयकृत होते हैं। एनएडी-निर्भर डिहाइड्रोजनेज इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन को श्वसन श्रृंखला में स्थानांतरित करते हैं, एनएडीपी-निर्भर डिहाइड्रोजनेज जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं के लिए समकक्षों को कम करने के स्रोत के रूप में कार्य करते हैं।
NAD और NADP का सक्रिय भाग विटामिन पीपी है। कम सब्सट्रेट के साथ बातचीत करते समय, विटामिन पीपी की पाइरिडीन रिंग दो इलेक्ट्रॉनों और एक प्रोटॉन को बांधती है, जबकि दूसरा प्रोटॉन माध्यम में रहता है (चित्र 5)।
चावल। 5. पाइरीडीन डिहाइड्रोजनेज द्वारा सब्सट्रेट ऑक्सीकरण
फ्लेविन एंजाइम। NAD और NADP के विपरीत, फ्लेविन एंजाइम (FAD और FMN) के कृत्रिम समूह प्रोटीन भाग के साथ दृढ़ता से जुड़े हुए हैं। दोनों कृत्रिम समूहों में चयापचय होता है सक्रिय रूपराइबोफ्लेविन (विटामिन बी 2), जिसमें हाइड्रोजन परमाणुओं को उनके ठीक होने की प्रक्रिया में जोड़ा जाता है (चित्र 6)।
चावल। 6. फ्लेविन एंजाइमों के प्रोस्थेटिक समूह के सक्रिय भाग (विटामिन बी 2) द्वारा सब्सट्रेट का ऑक्सीकरण
FMN-निर्भर डिहाइड्रोजनेज NAD और ubiquinone के बीच एक मध्यवर्ती इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन वाहक के रूप में कार्य करता है; श्वसन श्रृंखला में प्रत्यक्ष भागीदार है।
यूबिकिनोन (कोएंजाइम क्यू)। Ubiquinone एक लंबी साइड चेन के साथ एक बेंजोक्विनोन व्युत्पन्न है। इसकी संरचना चित्र 7 में दिखाई गई है। 
चावल। 7. कोएंजाइम Q (ubiquinone) की संरचना
कोएंजाइम क्यू श्वसन श्रृंखला में इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के एक मध्यवर्ती वाहक की भूमिका निभाता है, सीधे फ्लेविन एंजाइमों का ऑक्सीकरण करता है। प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के लगाव का स्थान बेंजोक्विनोन रिंग में ऑक्सीजन परमाणु होता है (चित्र 8):
चावल। 8. कोएंजाइम Q (ubiquin) अणु द्वारा प्रोटॉन स्थानांतरण की क्रियाविधि
साइटोक्रोम।साइटोक्रोम क्रोमोप्रोटीन के वर्ग से संबंधित हैं। उनमें आयरन युक्त हीम होता है, जो हीमोग्लोबिन के हीम की संरचना के समान होता है। विभिन्न साइटोक्रोम हीम संरचना में साइड चेन की संरचना में भिन्न होते हैं, प्रोटीन घटकों की संरचना, और जिस तरह से हीम प्रोटीन घटक से जुड़ा होता है। साइटोक्रोम का कार्य यूबिकिनोन से ऑक्सीजन में इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण से जुड़ा है। वे एक निश्चित क्रम में श्वसन श्रृंखला में स्थानीयकृत होते हैं:
भाव बी → उद्धरण सी 1 → उद्धरण सी → उद्धरण आ 3
साइटोक्रोमेस बी, सी 1 और सी मध्यवर्ती इलेक्ट्रॉन वाहक का कार्य करते हैं, और साइटोक्रोम ए और 3 का परिसर, जिसे साइटोक्रोम ऑक्सीडेज कहा जाता है, एक टर्मिनल श्वसन एंजाइम है जो सीधे ऑक्सीजन के साथ संपर्क करता है। इस परिसर में छह सबयूनिट होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में एक हीम समूह और एक तांबे का परमाणु होता है। छह में से दो सबयूनिट साइटोक्रोम ए बनाते हैं, और अन्य चार साइटोक्रोम ए 3 बनाते हैं।
साइटोक्रोम द्वारा इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण उनकी संरचना में लौह आयनों की उपस्थिति से सीधे संबंधित है। साइटोक्रोम के ऑक्सीकृत रूप में Fe 3+ होता है। यूबिकिनोन या किसी अन्य साइटोक्रोम से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करते हुए, Fe 3+ एक कम अवस्था (Fe 2+) में चला जाता है, और इलेक्ट्रॉनों को दूसरे साइटोक्रोम या ऑक्सीजन में स्थानांतरित करके, Fe 2+ फिर से ऑक्सीकृत अवस्था (F 3+) में चला जाता है।
ऑक्सीजन, साइटोक्रोम ऑक्सीडेज से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करते हुए, एक सक्रिय (आयनित) अवस्था में चला जाता है, फिर से दो प्रोटॉन स्वीकार करता है वातावरण. परिणाम एक पानी का अणु है।
योजनाबद्ध रूप से, श्वसन श्रृंखला के साथ इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के हस्तांतरण की प्रणाली का प्रतिनिधित्व किया जा सकता है इस अनुसार(चित्र 9):
चावल। 9. श्वसन श्रृंखला में इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन वाहकों की व्यवस्था का क्रम
एंजाइम प्रोटीन भाग (एपोएंजाइम) गैर-प्रोटीन भाग (कोफ़ेक्टर) अकार्बनिक आयन कोएंजाइम प्रोस्थेटिक समूह एपोएंजाइम + कॉफ़ेक्टर = होलोनेज़ाइम
कॉफ़ैक्टर्स की भूमिका विभिन्न पदार्थों द्वारा निभाई जा सकती है - सरल अकार्बनिक आयनों से लेकर जटिल कार्बनिक अणुओं तक; कुछ मामलों में वे प्रतिक्रिया के अंत में अपरिवर्तित रहते हैं, अन्य में वे एक या किसी अन्य बाद की प्रक्रिया के परिणामस्वरूप पुन: उत्पन्न होते हैं।
यदि कोफ़ेक्टर को एक कार्बनिक अणु के रूप में प्रस्तुत किया जाता है (इनमें से कुछ अणु विटामिन के करीब हैं), तो बाद वाले को एंजाइम के साथ दृढ़ता से जोड़ा जा सकता है (इस मामले में इसे प्रोस्थेटिक समूह कहा जाता है) या इसके साथ कमजोर रूप से जुड़ा हुआ है (किस मामले में) इसे कोएंजाइम कहा जाता है)।
अकार्बनिक आयन (एंजाइम उत्प्रेरक)
आयन एंजाइम या सब्सट्रेट अणुओं को एक ऐसे आकार में मजबूर करते हैं जो ई-एस कॉम्प्लेक्स के गठन को बढ़ावा देता है। इससे संभावना बढ़ जाती है कि एंजाइम और सब्सट्रेट वास्तव में एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करेंगे, और, परिणामस्वरूप, इस एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया की दर भी बढ़ जाती है।
उदाहरण।क्लोराइड आयनों की उपस्थिति में लार एमाइलेज गतिविधि बढ़ जाती है।
प्रोस्थेटिक समूह (सनक, एफएमएन, बायोटिन, हीम)
यह कार्बनिक अणु ऐसी स्थिति में है जहां यह अपने एंजाइम के उत्प्रेरक कार्य में प्रभावी रूप से योगदान दे सकता है।
उदाहरण 1फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एफएडी) में राइबोफ्लेविन (विटामिन बी 2) होता है, जो इसके अणु का हाइड्रोजन स्वीकर्ता हिस्सा है। एफएडी का कार्य कोशिका के ऑक्सीडेटिव मार्गों से जुड़ा है, विशेष रूप से श्वसन की प्रक्रिया के साथ, जिसमें एफएडी श्वसन श्रृंखला में वाहकों में से एक की भूमिका निभाता है:
अंतिम परिणाम: 2H को A और B में स्थानांतरित कर दिया जाता है। एक होलोनीजाइम A और B के बीच एक कड़ी के रूप में कार्य करता है।
चावल। 8 प्रोस्थेटिक समूह के एक घटक के रूप में विटामिन (एफएडी की संरचना - फ्लेविनाडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड दिखाया गया है)।
उदाहरण 2हेम एक आयरन युक्त प्रोस्थेटिक समूह है। इसके अणु में एक सपाट वलय का रूप होता है, जिसके केंद्र में एक लोहे का परमाणु (एक पोर्फिरीन वलय, क्लोरोफिल के समान) होता है। हेम शरीर में कई जैविक रूप से महत्वपूर्ण कार्य करता है। इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण। साइटोक्रोम के कृत्रिम समूह के रूप में, हीम एक इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करता है। इलेक्ट्रॉनों को जोड़कर, लोहे को Fe (II) में कम किया जाता है, और उन्हें दान करके, इसे Fe (III) में ऑक्सीकृत किया जाता है। इसलिए, हेम लोहे की संयोजकता में प्रतिवर्ती परिवर्तनों के कारण रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है। ऑक्सीजन स्थानांतरण। हीमोग्लोबिन और मायोग्लोबिन दो हीम युक्त प्रोटीन हैं जो ऑक्सीजन ले जाते हैं। इनमें आयरन कम रूप में होता है। उत्प्रेरक समारोह। हेम उत्प्रेरक और पेरोक्साइड का एक घटक है जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड और पानी के टूटने को उत्प्रेरित करता है।
कोएंजाइम (नाद, एनएडीपी, कोएंजाइम ए, एटीपी)
उदाहरण।निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एनएडी), निकोटिनिक एसिड का व्युत्पन्न, ऑक्सीकरण और कम करने दोनों रूपों में मौजूद हो सकता है। ऑक्सीडेटिव रूप में, एनएडी उत्प्रेरण के दौरान हाइड्रोजन स्वीकर्ता की भूमिका निभाता है:
यहाँ E1 और E2 दो अलग-अलग डिहाइड्रोजनेज हैं। अंतिम परिणाम: 2H को A से B में स्थानांतरित किया जाता है। यहां, एक कोएंजाइम दो अलग-अलग एंजाइम सिस्टम E 1 और E 2 के बीच एक कड़ी के रूप में कार्य करता है।
चावल। 9 विटामिन एक कोएंजाइम के एक घटक के रूप में (एनएडी, एनएडीपी और एटीपी की संरचना को दिखाया गया है)।
जैव रासायनिक कार्य
रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में हाइड्राइड आयनों एच- (हाइड्रोजन परमाणु और इलेक्ट्रॉन) का परिवहन
हाइड्राइड आयन के स्थानांतरण के कारण, विटामिन निम्नलिखित कार्य प्रदान करता है:
1. प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट का चयापचय. चूंकि एनएडी और एनएडीपी अधिकांश डिहाइड्रोजनेज के लिए कोएंजाइम के रूप में काम करते हैं, इसलिए वे प्रतिक्रियाओं में शामिल होते हैं
- फैटी एसिड के संश्लेषण और ऑक्सीकरण में,
- कोलेस्ट्रॉल के संश्लेषण में
- ग्लूटामिक एसिड और अन्य अमीनो एसिड का चयापचय,
- कार्बोहाइड्रेट चयापचय: पेंटोस फॉस्फेट मार्ग, ग्लाइकोलाइसिस,
- पाइरुविक एसिड का ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन,
- ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र।
2. एनएडीएच प्रदर्शन करता है नियामककार्य, क्योंकि यह कुछ ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं का अवरोधक है, उदाहरण के लिए, ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र में।
3. वंशानुगत जानकारी का संरक्षण- एनएडी क्रोमोसोम के टूटने और डीएनए की मरम्मत के क्रॉस-लिंकिंग की प्रक्रिया में पॉली-एडीपी-राइबोसाइलेशन का एक सब्सट्रेट है, जो नेक्रोबायोसिस और सेल एपोप्टोसिस को धीमा कर देता है।
4. फ्री रेडिकल प्रोटेक्शन- एनएडीपीएच कोशिका के एंटीऑक्सीडेंट सिस्टम का एक आवश्यक घटक है।
5. एनएडीपीएच डायहाइड्रोफोलिक एसिड से टेट्राहाइड्रोफोलिक एसिड के पुनर्संश्लेषण की प्रतिक्रियाओं में शामिल है, उदाहरण के लिए, थाइमिडिल मोनोफॉस्फेट के संश्लेषण के बाद।
हाइपोविटामिनोसिस
कारण
नियासिन और ट्रिप्टोफैन की पोषण संबंधी कमी। हार्टनप सिंड्रोम।
नैदानिक तस्वीर
पेलाग्रा रोग द्वारा प्रकट (इतालवी: पेले आगरा - खुरदरी त्वचा)। के रूप में प्रकट होता है तीन डी सिंड्रोम:
- पागलपन(तंत्रिका और मानसिक विकार, मनोभ्रंश),
- जिल्द की सूजन(फोटोडर्माटाइटिस),
- दस्त(कमजोरी, अपच, भूख न लगना)।
यदि अनुपचारित छोड़ दिया जाए, तो रोग घातक है। हाइपोविटामिनोसिस वाले बच्चों में, विकास मंदता, वजन घटाने और एनीमिया मनाया जाता है।
एंटीविटामिन
Ftivazide, Tubazid, Niazid ऐसी दवाएं हैं जिनका उपयोग तपेदिक के इलाज के लिए किया जाता है।
खुराक के स्वरूप
निकोटिनमाइड और निकोटिनिक एसिड।
विटामिन बी5 (पैंटोथेनिक एसिड)
सूत्रों का कहना है
कोई भी भोजन, विशेष रूप से फलियां, खमीर, पशु उत्पाद।
दैनिक आवश्यकता
संरचना
विटामिन केवल पैंटोथेनिक एसिड के रूप में मौजूद होता है, इसमें β-अलैनिन और पैंटोइक एसिड (2,4-डायहाइड्रोक्सी-3,3-डाइमिथाइलब्यूट्रिक) होता है।
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पैंटोथेनिक एसिड की संरचना
इसके कोएंजाइम रूप हैं कोएंजाइम ए(कोएंजाइम ए, एचएस-सीओए) और 4-फॉस्फोपेंटेथिन।
विटामिन बी5 के कोएंजाइम रूप की संरचना - कोएंजाइम ए
जैव रासायनिक कार्य
विटामिन का कोएंजाइम रूप कोएंजाइम एकिसी भी एंजाइम के साथ दृढ़ता से जुड़ा नहीं है, यह विभिन्न एंजाइमों के बीच चलता है, प्रदान करता है एसाइल स्थानांतरण(एसिटिल सहित) समूहों:
- ग्लूकोज और अमीनो एसिड रेडिकल के ऊर्जा ऑक्सीकरण की प्रतिक्रियाओं में, उदाहरण के लिए, पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज के काम में, ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र में α-ketoglutarate डिहाइड्रोजनेज एंजाइम),
- फैटी एसिड के ऑक्सीकरण और फैटी एसिड संश्लेषण प्रतिक्रियाओं में एसाइल समूहों के वाहक के रूप में
- एसिटाइलकोलाइन और ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स के संश्लेषण की प्रतिक्रियाओं में, हिप्पुरिक एसिड और पित्त एसिड का निर्माण।
हाइपोविटामिनोसिस
कारण
पोषण की कमी।
नैदानिक तस्वीर
यह रूप में प्रकट होता है पीडियोलाल्जिया(एरिथ्रोमेललगिया) - बाहर के हिस्सों की छोटी धमनियों को नुकसान निचला सिरा, लक्षण है पैरों में जलन. प्रयोग में, बालों का सफेद होना, त्वचा और जठरांत्र संबंधी मार्ग के घाव, शिथिलता तंत्रिका प्रणाली, अधिवृक्क डिस्ट्रोफी, यकृत स्टीटोसिस, उदासीनता, अवसाद, मांसपेशियों में कमजोरी, आक्षेप।
लेकिन चूंकि विटामिन सभी खाद्य पदार्थों में पाया जाता है, इसलिए हाइपोविटामिनोसिस बहुत दुर्लभ है।
खुराक के स्वरूप
कैल्शियम पैंटोथेनेट, कोएंजाइम ए।
विटामिन बी 6 (पाइरिडोक्सिन, एंटी-डर्मेटाइटिस)
सूत्रों का कहना है
विटामिन अनाज, फलियां, खमीर, यकृत, गुर्दे, मांस में समृद्ध है, और आंतों के बैक्टीरिया द्वारा भी संश्लेषित किया जाता है।
दैनिक आवश्यकता
संरचना
विटामिन पाइरिडोक्सिन के रूप में मौजूद है। इसके कोएंजाइम रूप पाइरिडोक्सल फॉस्फेट और पाइरिडोक्सामाइन फॉस्फेट हैं।
सम्बंधित जानकारी:
जगह खोजना:
पदार्थों का संरचनात्मक सूत्र
संरचनात्मक सूत्र क्या है
इसकी दो किस्में हैं: तलीय (2D) और स्थानिक (3D) (चित्र 1)।
एनएडी और एनएडीपी के ऑक्सीकृत रूपों की संरचना
संरचनात्मक सूत्र के प्रतिनिधित्व में इंट्रामोल्युलर बांड आमतौर पर डैश (स्ट्रोक) द्वारा दर्शाए जाते हैं।
चावल। 1. संरचनात्मक सूत्र एथिल अल्कोहोल: ए) तलीय; बी) स्थानिक।
समतल संरचनात्मक सूत्रों को विभिन्न तरीकों से दर्शाया जा सकता है।
एक छोटा ग्राफिक सूत्र प्रतिष्ठित है जिसमें हाइड्रोजन के साथ परमाणुओं के बंधन को इंगित नहीं किया गया है:
CH3-CH2-OH(इथेनॉल);
कंकाल ग्राफिक सूत्र, जो कार्बनिक यौगिकों की संरचना का चित्रण करते समय सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है, यह न केवल हाइड्रोजन के साथ कार्बन के बंधन को इंगित करता है, बल्कि कार्बन परमाणुओं को एक दूसरे और अन्य परमाणुओं से जोड़ने वाले बंधनों को भी इंगित नहीं करता है:
सुगंधित श्रृंखला के कार्बनिक यौगिकों के लिए, विशेष संरचनात्मक सूत्रों का उपयोग किया जाता है जो बेंजीन की अंगूठी को षट्भुज के रूप में दर्शाते हैं:
समस्या समाधान के उदाहरण
एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) - जीवित कोशिकाओं में एक सार्वभौमिक स्रोत और मुख्य ऊर्जा संचयक. एटीपी सभी पौधों और पशु कोशिकाओं में पाया जाता है। एटीपी की मात्रा औसतन 0.04% (कोशिका के कच्चे द्रव्यमान का) है, सबसे बड़ी संख्याएटीपी (0.2-0.5%) कंकाल की मांसपेशियों में पाया जाता है।
कोशिका में, एटीपी अणु बनने के एक मिनट के भीतर भस्म हो जाता है। मनुष्यों में, शरीर के वजन के बराबर एटीपी की मात्रा हर 24 घंटे में बनती और नष्ट होती है।.
एटीपी एक मोनोन्यूक्लियोटाइड है जिसमें नाइट्रोजनस बेस (एडेनिन), राइबोज और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होते हैं। चूंकि एटीपी में एक नहीं, बल्कि तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होते हैं, यह किससे संबंधित है राइबोन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट.
कोशिकाओं में होने वाले अधिकांश प्रकार के कार्यों के लिए, एटीपी हाइड्रोलिसिस की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है।
उसी समय, जब फॉस्फोरिक एसिड के टर्मिनल अवशेष को हटा दिया जाता है, एटीपी एडीपी (एडेनोसिन डिफोस्फोरिक एसिड) में गुजरता है, जब दूसरा फॉस्फोरिक एसिड अवशेष एएमपी (एडेनोसिन मोनोफोस्फोरिक एसिड) में बंद हो जाता है।
टर्मिनल और दूसरे फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों दोनों के उन्मूलन से मुक्त ऊर्जा उपज लगभग 30.6 kJ/mol है। तीसरे फॉस्फेट समूह की दरार केवल 13.8 kJ/mol की रिहाई के साथ है।
टर्मिनल और फॉस्फोरिक एसिड के दूसरे, दूसरे और पहले अवशेषों के बीच के बंधन को कहा जाता है मैक्रोर्जिक(उच्च ऊर्जा)।
एटीपी भंडार लगातार भर रहे हैं।
जैविक कार्य।
सभी जीवों की कोशिकाओं में, एटीपी संश्लेषण प्रक्रिया में होता है फॉस्फोराइलेशन, यानी। फॉस्फोरिक एसिड के अलावाएडीपी को। श्वसन (माइटोकॉन्ड्रिया), ग्लाइकोलाइसिस (साइटोप्लाज्म), प्रकाश संश्लेषण (क्लोरोप्लास्ट) के दौरान अलग-अलग तीव्रता के साथ फॉस्फोराइलेशन होता है।
एटीपी ऊर्जा की रिहाई और संचय के साथ प्रक्रियाओं और ऊर्जा की आवश्यकता वाली प्रक्रियाओं के बीच मुख्य कड़ी है।
इसके अलावा, एटीपी, अन्य राइबोन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट (जीटीपी, सीटीपी, यूटीपी) के साथ, आरएनए संश्लेषण के लिए एक सब्सट्रेट है।
एटीपी के अलावा, मैक्रोर्जिक बॉन्ड वाले अन्य अणु होते हैं - यूटीपी (यूरिडीन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड), जीटीपी (ग्वानोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड), सीटीपी (साइटिडीन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड), जिसकी ऊर्जा प्रोटीन बायोसिंथेसिस (जीटीपी), पॉलीसेकेराइड (यूटीपी) के लिए उपयोग की जाती है। ), फॉस्फोलिपिड्स (सीटीपी)। लेकिन ये सभी एटीपी की ऊर्जा के कारण बनते हैं।
मोनोन्यूक्लियोटाइड्स के अलावा, डायन्यूक्लियोटाइड्स (एनएडी +, एनएडीपी +, एफएडी) द्वारा चयापचय प्रतिक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है, जो कोएंजाइम (कार्बनिक अणु जो केवल प्रतिक्रिया के दौरान एंजाइम के संपर्क में रहते हैं) के समूह से संबंधित हैं।
एनएडी + (निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड), एनएडीपी + (निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) डाइन्यूक्लियोटाइड्स होते हैं जिनमें दो नाइट्रोजनस बेस होते हैं - एडेनिन और निकोटिनिक एसिड एमाइड - विटामिन पीपी का व्युत्पन्न), दो राइबोज अवशेष और दो फॉस्फोरिक एसिड अवशेष (चित्र।)। यदि एटीपी ऊर्जा का एक सार्वभौमिक स्रोत है, तो NAD+ और NADP+ सार्वभौमिक स्वीकर्ता हैं,और उनके बहाल रूप - नाधीतथा एनएडीपीएच – सार्वभौमिक दाताकमी समकक्ष (दो इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन)।
नाइट्रोजन परमाणु, जो निकोटिनिक एसिड एमाइड अवशेषों का हिस्सा है, टेट्रावैलेंट है और एक सकारात्मक चार्ज करता है ( ओवर+) यह नाइट्रोजनी क्षार दो इलेक्ट्रॉनों और एक प्रोटॉन (अर्थात
बहाल किया जाता है) उन प्रतिक्रियाओं में जिसमें, डिहाइड्रोजनेज एंजाइम की भागीदारी के साथ, दो हाइड्रोजन परमाणु सब्सट्रेट से अलग हो जाते हैं (दूसरा प्रोटॉन समाधान में जाता है):
सब्सट्रेट-H2 + NAD+ सब्सट्रेट + NADH + H+
रिवर्स प्रतिक्रियाओं में, एंजाइम, ऑक्सीकरण नाधीया एनएडीपीएचहाइड्रोजन परमाणुओं को उनके साथ जोड़कर सबस्ट्रेट्स को पुनर्स्थापित करें (दूसरा प्रोटॉन समाधान से आता है)।
एफएडी - फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड- विटामिन बी 2 (राइबोफ्लेविन) का व्युत्पन्न भी डिहाइड्रोजनेज के लिए एक सहकारक है, लेकिन सनकदो प्रोटॉन और दो इलेक्ट्रॉनों को जोड़ता है, की वसूली करता है FADH2.
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कोशिका चयापचय के नियमन में द्वितीयक मध्यस्थों के रूप में न्यूक्लियोसाइड साइक्लोफॉस्फेट (सीएमपी और सीजीएमपी)।
न्यूक्लियोसाइड साइक्लोफॉस्फेट न्यूक्लियोटाइड होते हैं जिसमें एक फॉस्फोरिक एसिड अणु एक साथ कार्बोहाइड्रेट अवशेषों के दो हाइड्रॉक्सिल समूहों को एस्टरीकृत करता है।
लगभग सभी कोशिकाओं में दो न्यूक्लियोसाइड साइक्लोफॉस्फेट, एडेनोसिन -3', 5'-साइक्लोफॉस्फेट (सीएमपी) और ग्वानोसिन -3', 5'-साइक्लोफॉस्फेट (सीजीएमपी) होते हैं। वे हैं माध्यमिक बिचौलिए(संदेशवाहक) कोशिका में एक हार्मोनल संकेत के संचरण में।
6. डाइन्यूक्लियोटाइड्स की संरचना: FAD, NAD+, इसका फॉस्फेट NADP+।
रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में उनकी भागीदारी।
यौगिकों के इस समूह के सबसे महत्वपूर्ण प्रतिनिधि निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एनएडी, या रूसी साहित्य में एनएडी) और इसके फॉस्फेट (एनएडीपी, या एनएडीपी) हैं। ये यौगिक कई रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं में कोएंजाइम के रूप में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
तदनुसार, वे ऑक्सीकृत (NAD+, NADP+) और अपचित (NADH, NADPH) दोनों रूपों में मौजूद हो सकते हैं।
NAD+ और NADP+ का संरचनात्मक टुकड़ा पाइरिडिनियम केशन के रूप में एक निकोटीनैमाइड अवशेष है। एनएडीएच और एनएडीपीएच की संरचना में, यह टुकड़ा 1,4-डायहाइड्रोपाइरीडीन अवशेषों में परिवर्तित हो जाता है।
जैविक डीहाइड्रोजनीकरण के दौरान, सब्सट्रेट दो हाइड्रोजन परमाणुओं को खो देता है, अर्थात।
दो प्रोटॉन और दो इलेक्ट्रॉन (2H+, 2e) या एक प्रोटॉन और एक हाइड्राइड आयन (H+ और H-)। कोएंजाइम NAD+ को आमतौर पर हाइड्राइड आयन H- का एक स्वीकर्ता माना जाता है (हालांकि यह निर्णायक रूप से स्थापित नहीं किया गया है कि इस कोएंजाइम में हाइड्रोजन परमाणु का स्थानांतरण एक इलेक्ट्रॉन के हस्तांतरण के साथ-साथ होता है या ये प्रक्रियाएं अलग से आगे बढ़ती हैं)।
NAD+ में हाइड्राइड आयन जोड़कर अपचयन के परिणामस्वरूप, पाइरिडिनियम वलय 1,4-डायहाइड्रोपाइरीडीन खंड में परिवर्तित हो जाता है।
यह प्रक्रिया प्रतिवर्ती है।
ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया में, सुगंधित पाइरीडीन रिंग को गैर-सुगंधित 1,4-डायहाइड्रोपाइरीडीन रिंग में बदल दिया जाता है। सुगंधितता के नुकसान के कारण, NADH की ऊर्जा NAD+ की तुलना में बढ़ जाती है। इस तरह, एनएडीएच ऊर्जा का भंडारण करता है, जिसे बाद में अन्य जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में खपत किया जाता है जिसके लिए ऊर्जा लागत की आवश्यकता होती है।
एनएडी + से जुड़ी जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के विशिष्ट उदाहरण एल्डिहाइड समूहों के लिए अल्कोहल समूहों का ऑक्सीकरण (उदाहरण के लिए, इथेनॉल का एथेनल में रूपांतरण), और एनएडीएच की भागीदारी के साथ, अल्कोहल समूहों में कार्बोनिल समूहों की कमी (पाइरुविक एसिड का रूपांतरण) दुग्धाम्ल)।
कोएंजाइम एनएडी + की भागीदारी के साथ इथेनॉल की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया:
ऑक्सीकरण के दौरान, सब्सट्रेट दो हाइड्रोजन परमाणुओं को खो देता है, अर्थात।
दो प्रोटॉन और दो इलेक्ट्रॉन। कोएंजाइम एनएडी +, दो इलेक्ट्रॉनों और एक प्रोटॉन प्राप्त करने के बाद, एनएडीएच में कम हो जाता है, जबकि सुगंधितता का उल्लंघन होता है। यह प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है।
जब कोएंजाइम का ऑक्सीकृत रूप कम रूप में गुजरता है, तो सब्सट्रेट के ऑक्सीकरण के दौरान जारी ऊर्जा का संचय होता है। कम किए गए रूप द्वारा संचित ऊर्जा को इन कोएंजाइमों को शामिल करने वाली अन्य एंडर्जोनिक प्रक्रियाओं में खर्च किया जाता है।
एफएडी - फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड- एक कोएंजाइम जो कई रेडॉक्स जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में भाग लेता है।
एफएडी दो रूपों में मौजूद है - ऑक्सीकृत और कम, इसका जैव रासायनिक कार्य, एक नियम के रूप में, इन रूपों के बीच संक्रमण करना है।
दो हाइड्रोजन परमाणुओं को स्वीकार करके FAD को FADH2 तक कम किया जा सकता है। 
FADH2 अणु एक ऊर्जा वाहक है, और कम किए गए कोएंजाइम का उपयोग माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण की प्रतिक्रिया में एक सब्सट्रेट के रूप में किया जा सकता है।
FADH2 अणु को FAD में ऑक्सीकृत किया जाता है, एटीपी के दो मोल के बराबर ऊर्जा (रूप में संग्रहीत) की रिहाई के साथ।
यूकेरियोट्स में कम एफएडी का मुख्य स्रोत क्रेब्स चक्र और लिपिड β-ऑक्सीकरण है। क्रेब्स चक्र में, FAD एंजाइम succinate dehydrogenase का कृत्रिम समूह है, जो succinate को fumarate में ऑक्सीकृत करता है; β-लिपिड ऑक्सीकरण में, FAD acyl-CoA डिहाइड्रोजनेज का कोएंजाइम है।
एफएडी राइबोफ्लेविन से बनता है, फ्लेवोप्रोटीन नामक कई ऑक्सीडोरक्टेस एफएडी को अपना काम करने के लिए इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण प्रतिक्रियाओं में एक कृत्रिम समूह के रूप में उपयोग करते हैं।
न्यूक्लिक एसिड की प्राथमिक संरचना: आरएनए और डीएनए की न्यूक्लियोटाइड संरचना, फॉस्फोडाइस्टर बंधन। न्यूक्लिक एसिड का हाइड्रोलिसिस।
पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं में, न्यूक्लियोटाइड इकाइयां फॉस्फेट समूह के माध्यम से जुड़ी होती हैं। फॉस्फेट समूह दो एस्टर बांड बनाता है: पिछले के सी -3 'और बाद के न्यूक्लियोटाइड इकाइयों के सी -5' के साथ (चित्र 1)। श्रृंखला की रीढ़ की हड्डी बारी-बारी से पेंटोस और फॉस्फेट अवशेषों से बनी होती है, और हेट्रोसायक्लिक आधार पेंटोस अवशेषों से जुड़े "लटकन" समूह होते हैं।
मुक्त 5'-OH समूह वाले न्यूक्लियोटाइड को 5'-टर्मिनल कहा जाता है, और मुक्त 3'-OH समूह वाले न्यूक्लियोटाइड को 3'-टर्मिनल कहा जाता है।
चावल। एक। सामान्य सिद्धांतएक पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला की संरचना
चित्रा 2 डीएनए श्रृंखला के एक मनमाना खंड की संरचना को दर्शाता है, जिसमें चार न्यूक्लिक आधार शामिल हैं। यह कल्पना करना आसान है कि चार न्यूक्लियोटाइड अवशेषों के अनुक्रम को बदलकर कितने संयोजन प्राप्त किए जा सकते हैं।
आरएनए की एक श्रृंखला बनाने का सिद्धांत डीएनए के समान है, दो अपवादों के साथ: डी-राइबोस आरएनए में पेंटोस अवशेष के रूप में कार्य करता है, न कि थाइमिन, लेकिन यूरैसिल का उपयोग हेट्रोसायक्लिक बेस के सेट में किया जाता है।
न्यूक्लिक एसिड की प्राथमिक संरचना सहसंयोजक बंधों द्वारा एक सतत पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला में जुड़ी न्यूक्लियोटाइड इकाइयों के अनुक्रम द्वारा निर्धारित की जाती है।
प्राथमिक संरचना लिखने की सुविधा के लिए, संक्षिप्तीकरण के कई तरीके हैं।
एक न्यूक्लियोसाइड के लिए पहले दिए गए संक्षिप्त नामों का उपयोग करना है। उदाहरण के लिए, अंजीर में दिखाया गया है। 2 डीएनए स्ट्रैंड के टुकड़े को d (ApCpGpTp…) या d (A-C-G-T…) के रूप में लिखा जा सकता है। अक्सर डी अक्षर को छोड़ दिया जाता है यदि यह स्पष्ट है कि हम डीएनए के बारे में बात कर रहे हैं।
7. एंजाइम की संरचना।
डीएनए श्रृंखला के एक खंड की प्राथमिक संरचना
न्यूक्लिक एसिड की एक महत्वपूर्ण विशेषता न्यूक्लियोटाइड संरचना है, यानी न्यूक्लियोटाइड घटकों का सेट और मात्रात्मक अनुपात। न्यूक्लियोटाइड संरचना, एक नियम के रूप में, न्यूक्लिक एसिड के हाइड्रोलाइटिक दरार के उत्पादों का अध्ययन करके स्थापित की जाती है।
डीएनए और आरएनए क्षारीय और एसिड हाइड्रोलिसिस की स्थितियों में उनके व्यवहार में भिन्न होते हैं।
डीएनए हाइड्रोलिसिस के लिए प्रतिरोधी है क्षारीय वातावरण. आरएनए आसानी से एक क्षारीय माध्यम में न्यूक्लियोटाइड के लिए हल्के परिस्थितियों में हाइड्रोलाइज्ड होते हैं, जो बदले में, न्यूक्लियोसाइड बनाने के लिए एक क्षारीय माध्यम में फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों को साफ करने में सक्षम होते हैं। एक अम्लीय वातावरण में न्यूक्लियोसाइड हेट्रोसायक्लिक बेस और कार्बोहाइड्रेट के लिए हाइड्रोलाइज्ड होते हैं।
डीएनए की माध्यमिक संरचना की अवधारणा। न्यूक्लिक ठिकानों की पूरकता। न्यूक्लिक बेस के पूरक जोड़े में हाइड्रोजन बांड।
द्वितीयक संरचना के तहत पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखला के स्थानिक संगठन को समझें।
वाटसन-क्रिक मॉडल के अनुसार, डीएनए अणु में दो पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाएं होती हैं, जो एक डबल हेलिक्स बनाने के लिए एक सामान्य अक्ष के चारों ओर दाएं हाथ की होती हैं। प्यूरीन और पाइरीमिडीन बेस हेलिक्स के अंदर निर्देशित होते हैं। हाइड्रोजन बांड एक श्रृंखला के प्यूरीन बेस और दूसरी श्रृंखला के पाइरीमिडीन बेस के बीच बनते हैं। ये आधार पूरक जोड़े बनाते हैं।
हाइड्रोजन बांड एक आधार के अमीनो समूह और दूसरे के कार्बोनिल समूह के बीच बनते हैं -NH…O=C-, साथ ही एमाइड और इमाइन नाइट्रोजन परमाणुओं -NH…N के बीच।
उदाहरण के लिए, जैसा कि नीचे दिखाया गया है, एडेनिन और थाइमिन के बीच दो हाइड्रोजन बांड बनते हैं, और ये आधार एक पूरक जोड़ी बनाते हैं, अर्थात।
ई. एक श्रृंखला में एडेनिन दूसरी श्रृंखला में थाइमिन के अनुरूप होगा। पूरक क्षारों की एक अन्य जोड़ी ग्वानिन और साइटोसिन है, जिसके बीच तीन हाइड्रोजन बांड होते हैं।
पूरक आधारों के बीच हाइड्रोजन बांड उन प्रकार के इंटरैक्शन में से एक हैं जो डबल हेलिक्स को स्थिर करते हैं। डबल हेलिक्स बनाने वाले डीएनए के दो स्ट्रैंड समान नहीं हैं, लेकिन एक दूसरे के पूरक हैं।
इसका मतलब है कि प्राथमिक संरचना, यानी। एक स्ट्रैंड का न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम दूसरे स्ट्रैंड की प्राथमिक संरचना को निर्धारित करता है (चित्र 3)।
चावल। 3. डीएनए डबल हेलिक्स में पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं की पूरकता
जंजीरों की पूरकता और कड़ियों का क्रम रासायनिक आधार बनाते हैं आवश्यक कार्यडीएनए - वंशानुगत जानकारी का भंडारण और संचरण।
डीएनए अणु के स्थिरीकरण में, हाइड्रोजन बांड के साथ-साथ हेलिक्स में अभिनय करते हुए, पड़ोसी स्थानिक रूप से निकट नाइट्रोजनस बेस के बीच हेलिक्स के साथ निर्देशित इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई जाती है।
चूंकि ये अंतःक्रियाएं डीएनए अणु के नाइट्रोजनी क्षारों के ढेर के साथ निर्देशित होती हैं, इसलिए उन्हें स्टैकिंग इंटरैक्शन कहा जाता है। इस प्रकार, एक दूसरे के साथ नाइट्रोजनस आधारों की परस्पर क्रिया डीएनए अणु के दोहरे हेलिक्स को उसकी धुरी के साथ और उसके पार बांधती है।
एक मजबूत स्टैकिंग इंटरैक्शन हमेशा आधारों के बीच हाइड्रोजन बांड को मजबूत करता है, हेलिक्स के संघनन में योगदान देता है।
नतीजतन, आसपास के घोल से पानी के अणु मुख्य रूप से डीएनए के पेंटोस फॉस्फेट बैकबोन से जुड़ते हैं, जिसके ध्रुवीय समूह हेलिक्स की सतह पर स्थित होते हैं। जब स्टैकिंग इंटरैक्शन कमजोर हो जाता है, तो पानी के अणु, हेलिक्स के अंदर प्रवेश करते हुए, ध्रुवीय समूहों के आधारों के साथ प्रतिस्पर्धात्मक रूप से बातचीत करते हैं, अस्थिरता शुरू करते हैं, और डबल हेलिक्स के आगे विघटन में योगदान करते हैं। यह सब आसपास के समाधान के घटकों के प्रभाव में डीएनए की माध्यमिक संरचना की गतिशीलता की गवाही देता है।
4. आरएनए अणु की द्वितीयक संरचना
9. संशोधित न्यूक्लिक बेस (फ्लूरोरासिल, मर्कैप्टोप्यूरिन) पर आधारित दवाएं: संरचना और क्रिया का तंत्र।
जैसा दवाईऑन्कोलॉजी में, पाइरीमिडीन और प्यूरीन श्रृंखला के सिंथेटिक डेरिवेटिव का उपयोग किया जाता है, जो संरचना में प्राकृतिक मेटाबोलाइट्स (इस मामले में, न्यूक्लिक बेस के लिए) के समान होते हैं, लेकिन पूरी तरह से उनके समान नहीं होते हैं, अर्थात।
एंटीमेटाबोलाइट्स हैं। उदाहरण के लिए, 5-फ्लूरोरासिल यूरैसिल और थाइमिन के प्रतिपक्षी के रूप में कार्य करता है, 6-मर्कैप्टोप्यूरिन - एडेनिन।
मेटाबोलाइट्स के साथ प्रतिस्पर्धा करते हुए, वे विभिन्न चरणों में शरीर में न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण को बाधित करते हैं।
