Biomolecules (Carbohydrates, Proteins, Lipids, Enzymes) Notes

 

जैव अणु

जैव अणु – जीव ऊतकों में मिलने वाले सभी कार्बनिक यौगिकों को जैव अणु कहते हैं लेकिन जीवों में अकार्बनिक तत्त्व व यौगिक भी मिलते हैं।

कार्बनिक यौगिक :

 1. प्रोटीन  = 10-15%

 2. लिपिड्स   = 2%

 3. कार्बोहाइड्रेट्स  = 3%

 4. न्यूक्लिक अम्ल  = 5-7%

कार्बोहाइड्रेट्स

- ऊर्जा का मुख्य स्रोत

- प्रथम श्वनी पदार्थ

  

- C, H, O के यौगिक जिनमें H तथा O का अनुपात 2 : 1 होता है अत: इन्हें ‘कार्बन के हाइड्रेट्स’ कहते हैं। कार्बोहाइड्रेट्स का सामान्य सूत्र Cx (H₂O) y होता है।

- सरल कार्बोहाइड्रेट्स जो जल में घुलनशील व स्वाद में मीठे होते हैं “शर्करा” कहलाते हैं।

- कार्बोहाइड्रेट्स शरीर में ऊर्जा के मुख्य स्रोत हैं। एक सामान्य मनुष्य में 55-65% ऊर्जा भोजन में उपस्थित कार्बोहाइड्रेट्स से प्राप्त होती है।

कार्बोहाइड्रेट्स का वर्गीकरण :

 सैकेराइड्स की संख्या तथा जलअपघटन के आधार पर कार्बोहाइड्रेट्स को मोनो, ओलिगो व पॉलिसैकेराइड्स में वर्गीकृत किया जाता है।

A. मोनो सैकेराइड्स :-

- यह सरलतम कार्बोहाइड्रेट्स हैं जिनका जल अपघटन नहीं होता है।

- इनके सामान्य सूत्र में x = y होता है अर्थात् कार्बन व ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या बराबर होती है।

- कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण में प्रथम पद फॉस्फोरिलीकरण होता है।

- DHAP के अलावा सभी मोनोसैकेराइड्स d व l रूप में होते हैं।

Dihydroxy acetone

- इनकी संरचना वलय या सीधी शृंखला के रूप में होती है।

- एक छ: सदस्यीय वलय “पाईरेनोज” तथा एक पाँच सदस्यीय वलय फ्यूरेनोज कहलाती है।

- पाइरेनोज व फ्यूरेनोज नाम “Haworth” ने दिए हैं।

- Anomer – ग्लूकोज की Cyclic Structure में C₁ कार्बन परमाणु पर H व OH समूह की भिन्नता के कारण Anomer बनते हैं।

    –D–ग्लूकोज  –D–ग्लूकोज

   

  

 

 

 Epimer – समावयव जिनका निर्माण C₂, C₃ तथा C₄ कार्बन परमाणु पर H- व OH समूह की भिन्नता के कारण होता है Epimer कहलाते हैं।

 ग्लूकोज के Epimer –

 Mannose (C₂ पर भिन्नता के कारण)

 Galactose (C₄ पर भिन्नता के कारण)

 

  गैलेक्टोज मैनोज

 कार्बन परमाणुओं की संख्या के आधार पर मोनोसैकेराइड निम्न प्रकार के होते हैं-

(i) Trioses – C₃H₆O₃ उदाहरण:- ग्लिसरेल्डिहाइड व डाई-हाइड्रॉक्सी एसीटोन। PGAL तथा DHAP सभी कार्बोहाइड्रेट्स के पूर्व पदार्थ माने जाते हैं।

(ii) Tetroses – C₄H₈O₄ उदाहरण:- इरिथ्रोज व इरिथ्रुलोज

(iii) Pentoses – C₅H₁₀O₅ उदाहरण:- राइबोज, राइबुलोज, जाइलुलोज, अरेबीनोज, व डीऑक्सीराइबोज (C₅H₁₀O₄)

(iv) Hexoses – C₆H₁₂O₆ e.g. उदाहरण:- ग्लूकोज, फ्रक्टोज, गेलेक्टोज, मेनोज, रेहमनोज (C₆H₁₂O₅)

(v) Heptose – C₇ H₁₄ O₇ Ex सीडोहेप्टुलोज

- रासायनिक रूप से सभी कार्बोहाइड्रेट्स पॉलिहाइड्रोक्सी एल्डिहाइड या कीटोन होते हैं।

- मोनोसैकेराइड्स जिनमें स्वतंत्र ऐल्डिहाइड समूह होता है एल्डोज कहलाते हैं। उदाहरण:- PGAL, इरिथ्रोज, राईबोज, अरेबीनोज, डीऑक्सीराइबोज, ग्लूकोज, गेलेक्टोज, मेनोज

- मोनोसैकेराइड्स जिनमें स्वतंत्र कीटोन समूह होता है, कीटोज कहलाते हैं।

 उदाहरण:- DHAP, इरिथ्रुलोज, राइबुलोज, जाइलुलोज, फ्रक्टोज, सीडोहेप्टुलोज

- सभी मोनोसैकेराइड्स अपचायक शर्करा (Reducing sugars) होते हैं क्योंकि इनके स्वतंत्र – CHO या C = O समूह Cu⁺⁺ को cu⁺ में अपचयित करते हैं। मोनोसैकेराइडस का यह गुण Benedict’s test या Fehling test का आधार है। उपर्युक्त परीक्षणों द्वारा मूत्र में ग्लूकोज की उपस्थिति का पता लगाते हैं।

- RNA के अतिरिक्त राइबोज शर्करा ATP, NAD, NADP तथा FAD में भी पाई जाती है।

- डीऑक्सीराइबोज में द्वितीय कार्बन परमाणु पर ऑक्सीजन अनुपस्थित होती है।

- अरेबिनोज शर्करा “Gum arabic” में पाई जाती है।

- ग्लूकोज dextrorotatory होता है। अत: इसे “dextrose” कहते हैं।

- ग्लूकोज शरीर में एक मुख्य श्वसन पदार्थ है। दूसरी प्रकार के हेक्सोज भी यकृत में जाकर ग्लूकोज में बदल जाते हैं।

- फ्रक्टोज Laevorotatory होता है। अत: इसे “Laevulose” कहते हैं।

- शहद व मीठे फलों में फ्रक्टोज पाया जाता है, अत: इसे “Fruit sugar” कहते हैं।

- फ्रक्टोज सबसे मीठी शर्करा है।

- गेलेक्टोज स्वतंत्र रूप में नहीं पाया जाता है। स्तनधारियों में गेलेक्टोज दुग्ध शर्करा लेक्टोज के एक भाग के रूप में पाया जाता है। गेलेक्टोज अनेक अन्य पदार्थों के घटक के रूप में भी पाया जाता है। जैसे:- ग्लायकोलिपिड (सेरेब्रोसाईड) पेक्टिन, हेमीसेल्यूलोज़ आदि।

- मेनोज स्वतंत्र रूप में नहीं पाया जाता है। मेनोज अण्डे के एल्बुमिन में तथा काष्ठ में हेमीसेल्यूलोज़ के घटक के रूप में पाया जाता है।

- ग्लूकोज को Blood sugar भी कहते हैं।

- सर्वाधिक मीठा रासायनिक पदार्थ Thaumatine है, जो एक बैक्टीरिया Thaumatococcus danielli से प्राप्त होता है।

- गैलेक्टोज को Brain sugar भी कहते हैं।

B. Oligo – Saccharides

 इनके जल अपघटन से 2 से 10 तक मोनोसैकेराइड इकाइयाँ (monomers) प्राप्त होती हैं। ओलिगो सैकेराइड्स में मोनोसैकेराइड इकाई आपस में ग्लायकोसाइडिक बन्ध से जुड़ी होती हैं। एक मोनोसैकेराइड का ऐल्डिहाइड या कीटोन समूह दूसरे मोनोसैकेराइड के ऐल्कोहोलिक समूह से क्रिया करके ग्लायकोसाइडिक बन्ध बनाता है। प्रत्येक बन्ध निर्माण में एक जल का अणु निष्कासित हो जाता है (dehydration synthesis)। ग्लायकोसाइडिक बन्ध की दिशा 1'4" होती है। जब दूसरी मोनोसैकेराइड इकाई फ्रक्टोज होती है तो बन्ध की दिशा 1'2" होती है (Noneducing sugars) जैसे:- सुक्रोज

ओलिगोसैकेराइड के प्रकार :-

(i) डाईसैकेराइड्स – दो मोनोसैकेराइड इकाइयों के बने होते हैं।

 उदाहरण – माल्टोज, सुक्रोज, लेक्टोज, ट्रेलेहोज

 

 

 

- सभी मोनोसैकेराइड जो जल में घुलनशील व स्वाद में मीठे होते हैं “Sugar” कहलाते हैं।

- माल्टोज सामान्यतया “माल्ट शर्करा” कहलाती है। यह स्टार्च के पाचन में एक मध्यवर्ती पदार्थ है। माल्टोज में - D glucose के मध्य 1’—4” ग्लायकाइडिक लिंकेज होती है।

- लेक्टोज या Milk sugar में Glucose तथा Galactose के मध्य -1’-4” लिंकेज पाई जाती है।

- लेक्टोज निम्नतम मीठी शर्करा होती है।

- मानव दूध में लेक्टोज की अधिकतम मात्रा 7% है।

- पादपों में शर्करा का परिवहन सुक्रोज के रूप में होता है।

- सुक्रोज को “प्रतीक शर्करा” भी कहते हैं।

- सुक्रोज “गन्ने की शर्करा” या “रसोईघर की शक्कर” या “व्यापारिक शर्करा” कहलाती है।

 सुक्रोज - D  glucose तथा – D fructose का बना होता है।

- Trehalose sugar कीटों के हीमोलिम्फ में पाई जाती है। इसमें दो anomeric carbon (andgulcose) के मध्य ग्लायकोसाइडिक लिंकेज पाई जाती है।

C. Polysaccharides:-

- पॉलिसैकेराइड्स अनेक मोनोसैकेराइड इकाइयों के बने होते हैं।

- इनके नाम में ‘-an’ suffix जोड़ा जाता है तथा इनको glycans कहते हैं।

- पेन्टोज पॉलिसैकेराइड्स पेन्टोसेन कहलाते हैं। उदाहरण-araban (form L-arabinose), xylan (from D-xylose)

- यह सभी कोशिका भित्ति में पाए जाते हैं।

- हेक्सोज पॉलिसैकेराइड “Hexans” कहलाते हैं जैसे cellulose, starch, mannan (from mannose)

- पॉलिसैकेराइड जल में अघुलनशील होते हैं तथा स्वाद में मीठे नहीं होते हैं।

- कार्य के आधार पर पॉलिसैकेराइड पोषक या संरचनात्मक होते हैं।

 संरचना के आधार पर पॉलिसैकेराइड दो प्रकार के होते हैं:-

(I) होमोपॉलिसैकेराइड जो समान इकाइयों के बने होते हैं-

 Cellulose – यह D-glucose इकाइयों (6000-10,000) का एक रेखीय बहुलक है। इसमें 1’ – 4” लिंकेज पाई जाती है। सेल्यूलोज के आंशिक पाचन से Cellobiose unit (disaccharide) प्राप्त होती है।

- सेल्यूलोज पादप कोशिका भित्ति का मुख्य घटक है। काष्ठ में 50% तथा कपास में 90% सेल्यूलोज उपस्थित होता है।

- पृथ्वी पर सर्वाधिक पाया जाने वाला कार्बनिक पदार्थ।

- यूरोकोर्डेट जन्तुओं में एक सेल्यूलोज समान पदार्थ पाया जाता है जिसे “Tunicine” कहते हैं। इसे “Animal cellulose” भी कहते हैं।

- इसका उपयोग कृत्रिम रेशम Rayon Fibre बनाने में भी करते हैं।

-  स्टार्च – यह पादपों का मुख्य संचित भोजन है। स्टार्च – D – glucose इकाइयों का बहुलक है। स्टार्च में दो प्रकार की शृंखलाएँ पाई जाती हैं।

 (i) Amylose- 250-300 ग्लूकोज इकाइयाँ 1’-4” लिंकेज द्वारा एक अशाखित शृंखला में जुड़ी होती हैं।

 (ii) Amylopectin- यह एक शाखित शृंखला अणु होता है जिसमें लगभग 30 ग्लूकोज इकाइयाँ – 1’-4” तथा 1’-6” लिंकेज द्वारा जुड़ी होती है।

- Amylose – आयोडीन के साथ नीला रंग देता है।

- Amylopectin आयोडीन के साथ लाल रंग देता है।

- आलू के स्टार्च में 20% amylose तथा 80% amylopectin होता है।

- Glycogen – यह जन्तुओं में कार्बोहाइड्रेट का संचित रूप है। ग्लाइकोजन का संग्रह यकृत व पेशियों में होता है। ग्लाइकोजन जन्तु स्टार्च कहलाता है। ग्लाइकोजन -D-glucose इकाइयों का एक अत्यधिक शाखित बहुलक है। ग्लाइकोजन की लम्बी शृंखला में 1’-4” लिंकेज तथा शाखन बिन्दु पर 1’-6” लिंकेज पाई जाती है। ग्लाइकोजन आयोडीन के साथ लाल रंग देता है।

- ग्लाइकोजन कवकों का भी संचित भोजन है।

- काइटिन – यह N-acetyl D-glucosamine units एक रेखीय बहुलक है जिसमें -1’-4” लिंकेज पाई जाती है।

- N-acetyl D-glucosamine, D-glucose का एक aminoacyl (-NH-CO-CH₃) व्युत्पन्न है।

 काइटिन आर्थोपोडा जन्तुओं के बाह्य कंकाल व कवक कोशिका भित्ति में पाया जाता है।

- पृथ्वी पर दूसरा सर्वाधिक पाया जाने वाला कार्बनिक पदार्थ।

- इसे “Fungal cellulose” भी कहते हैं।

- इनुलिन – यह फ्रक्टोज इकाइयों का एक रेखीय बहुलक है। इसमें -1’-2” लिंकेज पाई जाती है। इनुलिन संचित भोजन के रूप में डहेलिया व आर्टीचोक की जड़ों में पाया जाता है। इनुलिन जल में घुलनशील पॉलिसैकेराइड है जिसका उपयोग glomerular filteration rate ज्ञात करने में किया जाता है।

- सबसे छोटा संग्रही पॉलीसैकेराइड

- Dextrin – यह ग्लाइकोजन व स्टार्च के पाचन में एक मध्यवर्ती पदार्थ है। डेक्सट्रिन के पाचन से ग्लूकोस व माल्टोज प्राप्त होते हैं। डेक्सट्रिन यीस्ट व जीवाणुओं में संचित भोजन के रूप में भी पाया जाता है।

(II) Heteropolysaccharide:-

 यह विभिन्न प्रकार की मोनोसैकेराइड इकाइयों के बने होते हैं।

- Hyaluronic acid – यह स्नेहक के रूप में कांचाभ तरल, नाभि रज्जू (umbilical cord), संधियों तथा योजी ऊतक में पाया जाता है। यह जन्तु कोशिका के आवरण (cell coat) में एक बन्धक पदार्थ के रूप में पाया जाता है। (जन्तु सीमेंट)

- Hyaluronic acid में एकान्तरित रूप से व्यवस्थित D-glucuronic acid तथा N-acetyl

 D-glucosamine इकाइयाँ पाई जाती हैं। विभिन्न मोनोसैकेराइड के मध्य -1’-3” बन्ध तथा इनसे बने डाईसैकेराइड के मध्य -1’-4” बन्ध पाए जाते हैं।

- Chondriotin – D-glucuronic acid + N-acetyl-galactosamine इकाइयाँ कोन्ड्रियोटिन योजी ऊतक में पाई जाती है कोन्ड्रियोटिन का सल्फेट एस्टर उपास्थि, टेन्डन तथा अस्थियों का मुख्य संरचनात्मक घटक है।

- Heparin – यह रक्त में उपस्थित एक प्रतिस्कंदक पदार्थ है।

 D-glucuronic acid + N-sulphate glucosamine.

- Pectin – Methylated galacturonic acid + galactose + arabinose

- पेक्टिन कोशिका भित्ति में पाया जाता है जहाँ यह सेल्यूलोज तन्तुओं को आपस में बाँटता है।

- पेक्टिन के लवण Ca तथा Mg पेक्टेट पादपों में मध्य पटलिका बनाते हैं। (पादप सीमेंट)

- Hemicellulose – Mannose + Galactose + Arabinose + Xylulose.

- Store material – Phytalophus (Ivory palm). Hemicellulose जो इस पादप से प्राप्त होता है उसका उपयोग ‘billiard ball’ and ‘artificial ivory’ बनाने में किया जाता है।

Mucopolysaccharides

 लसलसे पॉलिसैकेराइड जिनमें जल व प्रोटीन को बाँधने की क्षमता होती है म्यूको पॉलिसैकेराइड कहलाते हैं।

Special Points:

1. Peptidoglycan – जीवाणुओं की कोशिका भित्ति में उपस्थित होता है।

 - Composed of N – Acetyl Glucosamine + N – acetyl muramic acid + peptide chain of 4-5 amino acids

2. Agar-Agar – यह Mucopolysaccharide कुछ लाल शैवाल – Gracilaria, Gelidium, Chondrus से प्राप्त किया जाता है। यह D-galactose और L-galactose unit से बना होता है और प्रत्येक 10^th के बाद एक sulphate group उपस्थित होता है इसका उपयोग Culture medium बनाने में किया जाता है।

Lipids

- वसा व उसके व्युत्पन्न Lipid कहलाते हैं।

- Lipid शब्द Bloor ने दिया था।

- यह भी C, H, O के यौगिक होते हैं लेकिन इनमें हाइड्रोजन व ऑक्सीजन का अनुपात 2 : 1 नहीं होता है। इसकी संरचना में ऑक्सीजन बहुत कम होती है।

- लिपिड्स जल में अघुलनशील होते हैं लेकिन कार्बनिक विलायकों जैसे एसीटोन, क्लोरोफॉर्म, बेन्जीन तथा गर्म एल्कोहल में घुल जाते हैं।

- लिपिड्स बहुलक नहीं बनाते हैं।

- Lipid कार्बोहाइड्रेट की तुलना में दुगुने से भी ज्यादा ऊर्जा प्रदान करते हैं।

- जन्तुओं में Lipid subcutaneous layer में उपस्थित होता है और संगृहीत भोजन व धक्का प्रतिरोधी (Shock absorber) का काम करता है।

- जन्तुओं में सर्वाधिक भोजन वसा के रूप में संगृहीत होता है।

- Lipid के ऑक्सीकरण से बहुत ज्यादा जल मुक्त होता है।

- लिपिड को सामान्यत: वृहदाणु नहीं माना जाता है।

(A) सरल लिपिड्स (Simple lipids of neutral fats)

 यह लम्बी शृंखला वाले वसीय अम्ल एल्कोहल के एस्टर होते हैं। अधिकांश सरल लिपिड में एल्कोहल एक ट्राई-हाईड्रॉक्सी शर्करा एल्कोहल – ग्लिसरॉल – होता है। तीन अणु वसीय अम्ल एक अणु ग्लिसरॉल से बन्ध बनाते हैं। बन्ध “एस्टर बन्ध” कहलाता है तथा ऐसे लिपिड “Triglycerides” कहलाते हैं। इनके निर्माण में तीन जल के अणु निष्कासित हो जाते हैं। (dehydration synthesis)। simple lipids के निर्माण में समान या विभिन्न प्रकार के वसीय अम्ल भाग लेते हैं। लिपिड्स में वसीय अम्ल दो प्रकार के होते हैं:-

(i) संतृप्त वसीय अम्ल (Saturated Fatty Acids)

 हाइड्रोकार्बन शृंखला के सभी कार्बन परमाणु हाइड्रोजन परमाणुओं से संतृप्त होते हैं।

 Palmitic acid – CH₃ (CH₂)14 – COOH

 Stearic acid – CH₃ (CH₂) 15 – COOH

(ii) असंतृप्त वसीय अम्ल (Unsaturated Fatty Acids)

 कुछ कार्बन पूरी तरह से हाइड्रोजन द्वारा संतृप्त नहीं होते हैं।

 Oleic acid – CH₃ (CH₂)₇CH = CH (CH₂)₇-COOH

 Linoleic acid – CH₃(CH₂)₄- (CH = CH – CH₂)₆-COOH

 Linolenic acid – CH₃(CH₂) – (CH=CH-CH₂)₃-(CH₂)₆-COOH

 Polyunsaturates fatty acid- वसीय अम्ल जिनकी संरचना में एक से अधिक द्विबंध होते हैं।

 Linolenic acid, CH₃(CH₂) – (CH=CH-CH₂)₃-(CH₂)₆-COOH

 असंतृप्त वसीय अम्ल आवश्यक वसीय अम्ल (essential fatty acids) कहलाते हैं, क्योंकि इसका निर्माण जन्तुओं के शरीर में होता है।

- सरल लिपिड जिनकी संरचना में संतृप्त वसीय अम्ल होते हैं सामान्य ताप पर ठोस होते हैं। उदाहरण- Fats

- सरल लिपिड जिनकी संरचना में असंतृप्त वसीय अम्ल होते हैं सामान्य ताप पर तरल होते हैं। e.g. Oils

- संतृप्त वसीय अम्ल कम क्रियाशील होने के कारण शरीर में जमा होने की प्रवृत्ति दर्शाते है तथा मुटापा (obesity) पैदा करते हैं।

- असंतृप्त वसीय अम्ल अधिक क्रियाशील होने के कारण शरीर में जमा होने की प्रवृत्ति दर्शाते हैं तथा मुटापा (obesity) पैदा करते हैं।

- असंतृप्त वसीय अम्ल अधिक क्रियाशील होने के कारण उपापचय में काम आ जाते हैं तथा ऊर्जा प्रदान करते हैं।

- जो व्यक्ति उच्च रक्त कॉलेस्ट्रॉल तथा कार्डियोवेसकूलर रोग से ग्रस्त होते हैं डॉक्टर उनको भोजन में ऐसे तेल खाने की सलाह देता है जिसमें बहु असंतृप्त वसीय अम्ल होते हैं क्योंकि भोजन में वसा की मात्रा बढ़ाए बगैर बहु असंतृप्त वसीय अम्ल की मात्रा बढ़ाने से रक्त में कॉलेस्ट्रॉल की मात्रा नियत रहती है।

 मोम (waxes)- यह भी सरल लिपिड होते हैं जिनमें एक अणु वसीय अम्ल एक लम्बी शृंखला के मोनोहाइड्रॉक्सी एल्कोहल से जुड़ा होता है। अत: मोम “Monoglycerides” होते हैं।

 Triglycerides की तुलना में मोम जल अपघटन के प्रति अधिक प्रतिरोधी होते हैं। मोम की सुरक्षा में महत्त्वपूर्ण भूमिका होती है। मोम बालों, त्वचा, तना, पत्तियाँ व फलों के ऊपर जल प्रतिरोधी आवरण बनाते हैं। मोम के उदाहरण-

 मधुमक्खी मोम (hexacosyl palmitate)

 Carnauba (Myricyl cerotate) यह तना, पत्तियों व फलों के ऊपर पाया जाता है।

 स्पर्मेसिटी (Spermaceti) (Cetyl palmitate) – यह डॉल्फिन तथा व्हेल की करोटि में पाया जाता है।

 सिरुमिन एवं कर्ण मोम (Cerumen or ear wax) – बाह्यकर्ण गुहा में पाया जाता है।

 लिनोलिन या कॉलेस्ट्रॉल एस्टर – यह रक्त, सीबम तथा जनन नलिकाओं में एक स्नेहक के रूप में पाया जाता है। यह भेड़ के ऊन से भी प्राप्त किया जाता है।

(B)  संयुग्मित या संयुक्त लिपिड:-

(1) Phospholipids or phosphatide phospholipins:-

- दो अणु वसीय अम्ल + ग्लिसरॉल + H₃PO₄ + नाइट्रोजनी यौगिक

- फोस्फोलिपिड जीवद्रव्य में सबसे अधिक पाए जाने वाले लिपिड हैं। फॉस्फोलिपिड्स में एक सिरा जलरागी (ध्रुवीय) (H₃PO₄ and nitrogenous compound) तथा दूसरा सिरा जल विरागी अध्रुवीय (fetty acid) होता है। ऐसे अणु amphipathic कहलाते हैं। इसी लक्षण के कारण फॉस्फोलिपिड्स कोशिका झिल्ली में द्विआण्विक परत बनाते हैं।

कुछ जैविक महत्त्व के फॉस्फोलिपिड निम्नलिखित प्रकार से हैं:-

 (a) लेसीथिन (Lecthin) or phosphatidyl choline – लेसीथिन में नाइट्रोजनी पदार्थ कोलीन होता है। लेसीथिन अण्डों के योक, तेलीय बीज तथा रक्त में पाई जाती है। रक्त में लेसीथिन एक वाहक अणु का कार्य करती है। यह अन्य लिपिड्स के स्थानान्तरण में सहायता करती है।

 (b) सिफेलीन (Cephalin) – लेसीथिन के समान होती है लेकिन इसमें कोलीन के स्थान पर इथेनोलेमीन होता है। Cephslin तंत्रिका ऊतक, योक तथा रुधिर प्लेटलेट्स में पाई जाती है।

 (c) स्फींगोलिपिड (Sphingoolipids) or sphingomlins – लेसीथिन के समान लेकिन इसमें ग्लिसरॉल के स्थान पर एक अमीनो एल्कोहॉल Sphingosine होता है।

 Sphingolipids तंत्रिकाओं के मायलिन आवरण में पाए जाते हैं।

फॉस्फोलिपिड्स के अन्य उदाहरण:-

 फॉस्फेटिडिल सेरिन (Phosphatidyl serine), फॉस्फेटिडिल इनोसिटोल (phosphatidyl inositol), प्लाज्मोजन (plasmologens)

(2) 2 अणु वसीय अम्ल + स्फींगोसीन + गेलेक्टोज

 उदाहरण- Cerebrosides मस्तिष्क के श्वेत द्रव्य में पाया जाता है।

 गेंगलियोसाइड (Gengliosides) – यह तंत्रिका गुच्छक व प्लीहा में पाए जाते हैं। इनकी संरचना में N-acetyl neurominic acid तथा glucose भी पाए जाते हैं।

(3) DERIVED LIPIDS (व्युत्पन्न लिपिड्स) – लिपिड्स जो सरल या संयुक्त लिपिड्स से उत्पन्न होते हैं। व्युत्पन्न लिपिड संरचना में जटिल होते हैं। यह जल में अघुलनशील तथा कार्बनिक विलायकों में घुलनशील होते हैं-

 (1) Steroids – स्टेरॉइड्स एक चार वलय संरचना दर्शाते हैं जिसे “साइक्लोपेन्टेनोपरहाइड्रो फेनेन्थ्रीन न्यूक्लियस” –(cyclopentanoperhydro phenanthrene nucleus) कहते हैं।

 क्रियात्मक समूह के आधार पर स्टेरॉइड्स दो प्रकार के होते हैं:-

(a) स्टेरॉल्स (Sterols) – ऐल्कोहोलिक स्टेरॉइड्स। उदाहरण-

 कॉलेस्ट्रॉल – कॉलेस्ट्रॉल अधिकता से मस्तिष्क, तंत्रिका ऊतक, एड्रीनल ग्रन्थि तथा त्वचा में पाया जाता है। कॉलेस्ट्रॉल एक पैतृक स्टेरॉइड है। अन्य जैविक रूप से सक्रिय स्टेरॉइड्स कॉलेस्ट्रॉल से उत्पन्न होते हैं।

- 7-डिहाईड्रो कॉलेस्ट्रॉल जो त्वचा में पाया जाता है। एक प्रोविटामिन है। पराबैंगनी प्रकाश के सम्पर्क में आने पर यह विटामिन D (cholecalciferol) में बदल जाता है।

- कॉलेस्ट्रॉल को “जीवविज्ञान का सर्वाधिक सुसज्जित सूक्ष्म अणु” कहा जाता है।

- इरगोस्टेरोल – यह तेलीय बीजों, इरगट कवक तथा यीस्ट में पाया जाता है। इरगोस्टोरोल विटामिन D के एक अन्य रूप “Ergocalciferol” का पूर्व पदार्थ है।

 -Coprosterol मल में पाया जाने वाला स्टेरॉल है। यह कोलन जीवाणुओं द्वारा कॉलेस्ट्रॉल के अपघटन से बनता है।

 -Bile acids – पित्त रस में अनेक प्रकार के स्टेरॉइड अम्ल पाए जाते हैं। जैसे:- कोलिक अम्ल, लिथोकोलिक अम्ल। यह वसा के पायसीकरण में सहायता करते हैं।

(b) Sterones – कीटोनिक स्टेरॉइड्स उदाहरण- लिंग हार्मोन्स, एड्रीनोकोर्टिकोइड्स, कीटों का एकडायसन हार्मोन, डायोसजेनिन जिसे याम पादप (Discorea) से प्राप्त किया गया है।

 Diosgenin गर्भ निरोधक गोलियाँ बनाने में काम आता है।

 (2) Chromolipids = carotenoids, Vitamin A, E, K, प्राकृतिक रबर (Poly terpene)

(Isoprene)­

- क्रोमोलिपिड्स बारम्बार ओइसोप्रीन इकाइयों के बने होते हैं।

- क्रोमोलिपिड्स को “टरपीन” भी कहते हैं।

Special Points:

 प्रोस्टाग्लेंडिंस (Prostaglandins) – यह व्युत्पन्न लिपिड होते हैं। यह PUFA के व्युत्पन्न होते हैं। यह पेशीय संकुचन, रक्त का थक्का निर्माण, गर्भाशय व फेलोपियन नलिका के संकुचन में सहायक है।

प्रोटीन

 प्रोटीन नाम की उत्पत्ति यूनानी भाषा के एक शब्द से हुई है जिसका अर्थ है-

 “holding first place” (Berzelium and Mulder)

- प्रोटीन में आवश्यक तत्त्व C, H, O, N

- अधिकांश प्रोटीन में सल्फर भी पाया जाता है। कुछ प्रोटीन में आयोडीन, आयरन व फॉस्फोरस भी उपस्थित होता है।

- जल के बाद प्रोटीन जीवद्रव्य में सबसे अधिक पाए जाने वाले पदार्थ हैं (7-14%)

- प्रोटीन अमीनो अम्लों के बहुलक होते हैं।

- लगभग 300 प्रकार के अमीनो अम्ल पाए जाते हैं जिनमे से केवल 20 प्रकार के अमीनो अम्ल प्रोटीन निर्माण में काम आते हैं।

- प्रत्येक अमीनो अम्ल एक एम्फोटेरिक यौगिक होता है क्योंकि इसमें एक अम्लीय समूह –COOH तथा एक क्षारीय समूह – NH_2­ होता है।

- प्रोटोप्लाज्म में स्वतंत्र अमीनो अम्ल आयन्स के रूप में पाए जाते हैं (at isoelectric point)

 

 Isoelectric point – pH का वह बिन्दु है जिस पर अमीनो अम्ल वैद्युत क्षेत्र में गति नहीं करते हैं।

 20 अमीनो अम्लों में से 10 अमीनो अम्ल जन्तुओं के शरीर में सश्लेषित नहीं होते हैं। अत: इनका भोजन में होना आवश्यक है। इनको आवश्यक अमीनो अम्ल (essential amino acids) कहते हैं।

 Eg. थ्रियोनीन (Threonine), वेलीन (Valine), ल्यूसीन (Leucine), आइसोल्यूसीन (Isoleucine), लाइसीन (Lysine), मेथियोनलाइन (Methionline), फेनिलएलनिन (Phenylalanine), ट्रिप्टोफेन (Tryptophan), आर्जिनीन (Ariginine) and हिस्टीडिन (Histidine). Arginine तथा Histidine अर्द्ध-आवश्यक (semiessential) होते हैं।

 शेष 10 अमीनो अम्ल non essential होते हैं।

 eg. ग्लाइसीन (Glycine), एलेनीन (Alanine), सेरीन (Serine), सिस्टीन (Cystein), एस्पार्टिक अम्ल (Aspartic acid), ग्लूटेमिक अम्ल (Glutamic acid), एस्पार्जिन (Asparagine), ग्लूटेमिन (Gultamine), टाइरोसीन (Tyrosine), प्रोलीन (Proline).

Classification of Amino Acids:-

(A) अमीनो अम्लों का उनके R – समूहों के आधार पर वर्गीकरण :

(1) अध्रुवीय (Non polar) R – समूह – Glycine, Alanine, Valine, Leucine, Isoleucine, Proline, Methionine, Phenyl alanine, Tryptophan.

(2) ध्रुवीय परन्तु अनावेशित R – समूह –Serine, Threonine, Cysteine, Tyrosine, Asparagine, Glutamine

(3) धनात्मक R – समूह – Lysine, Arginine, Histidine (क्षारीय अमीनो अम्ल)

(4) ध्रुवीय परन्तु ऋणावेशित R – समूह – Aspartic acid, Glutamic acid (अम्लीय अमीनो अम्ल) ग्लाइसीन को छोड़कर प्रत्येक अमीनो अम्ल के दो प्रतिबिम्बी समावयव (enatiomeric isomers) होते हैं।

- यूकैरियोटिक प्रोटीन में L – amino acids पाए जाते हैं। D-amino acids जीवाणु व एन्टीबॉडीज में पाए जाते हैं।

 अमीनो अम्ल आपस में पेप्टाइड बंध से जुड़कर प्रोटीन बनाते हैं।

 

- Peptidyl transferase एन्जाइम पेप्टाइड बंध संश्लेषण को उत्प्रेरित करता है।

- प्रोटीन के गुण अमीनो अम्लों के क्रम व प्रोटीन अणु के विन्यास पर निर्भर करते हैं।

अमीनो अम्लों से संबंधित विशेष बिन्दु :

- Glysin : सरलतम अमीनो अम्ल तथा Tryptophan – जटिलतम अमीनो अम्ल

- सल्फर युक्त अमीनो अम्ल – Cysteine, Cysteine, Cystine, Methionine

- एरोमैटिक अमीनो अम्ल – Phenyl alanine, Tyrosine, Tryptophan

- एल्कोहोलिक अमीनो अम्ल – Serine, Threonine

- विषमचक्रीय अमीनो अम्ल – Proline, Hydroxyproline, Histidine

- Glycine को छोड़कर सभी अमीनो अम्ल Laevo-rotatory होते हैं। Glycine – non rotatory होता है।

- protein amino acid – ऐसे अमीनो अम्ल जो प्रोटीन संश्लेषण में भाग लेते हैं।

- Non protein amino acid – ऐसे अमीनो अम्ल जो संश्लेषण में भाग नहीं लेते हैं।

 ex. Ornithine, Citrulline, GABA

- Proline, Hydroxyproline में –NH₂ समूह के स्थान पर समूह पाया जाता है। अत: इनको imino acid कहा जाता है।

प्रोटीन अणु के विन्यास की संरचना:-

1. प्राथमिक विन्यास – पेप्टाइड बंधों से जुड़े अमीनो अम्लों की एक सीधी शृंखला प्रोटीन का प्राथमिक विन्यास बनाती है। प्रोटीन की यह संरचना सबसे ज्यादा अस्थायी होती है। राइबोसोम पर नवनिर्मित प्रोटीन अणु ही प्राथमिक संरचना दर्शाते हैं।

2. द्वितीयक विन्यास – द्वितीयक विन्यास के प्रोटीन अणु सर्पिलाकार कुंडलित होते हैं। पेप्टाइड बंध के अलावा इनमें हाइड्रोजन बन्ध भी पाए जाते हैं। हाइड्रोजन बंध एक एमाइड समूह के ऑक्सीजन तथा दूसरे एमाइड समूह के हाइड्रोजन के मध्य बनाता है। द्वितीयक विन्यास दो प्रकार का होता है।

 (i) – Helix – इसमें दायीं तरफ घुमाव वाली सर्पिलाकार कुंडलित शृंखला पाई जाती है। प्रत्येक घूम में लगभग 312 अमीनो अम्ल होते हैं। इस संरचना में अमीनो अम्ल के मध्य अन्त: आण्विक हाइड्रोजन बन्ध पाए जाते हैं।

 उदाहरण- केरेटिन, मायोसिन, ट्रोपोमायोसिन

 (ii)  - Helix or Pleated sheath structure

 प्रोटीन अणु zig – zag होता है। दो या अधिक प्रोटीन अणु अन्तर आण्विक हाइड्रोजन बन्धों द्वारा जुड़े होते हैं।

 उदाहरण- Fibroin (silk)

- द्वितीयक संरचना के प्रोटीन जल में अघुलनशील तथा देखने में रेशेदार होते हैं।

- केरेटिन एक रेशेदार, कठोर, पाचन के लिए प्रतिरोधी स्क्लेरोप्रोटीन है। केरेटिन की कठोरता इसमें उपस्थित सिस्टीन अमीनो अम्ल की अधिकता के कारण होती है।

3. तृतीयक विन्यास – तृतीयक संरचना के प्रोटीन अणु अत्यधिक वलित होकर गोलिकाकार रूप धारण कर लेते हैं। यह जल में घुलनशील होते हैं। प्रोटीन की इस संरचना में निम्नलिखित प्रकार के बन्ध पाए जाते हैं–

 (i) पेप्टाइड बन्ध

 (ii) हाइड्रोजन बन्ध

 (iii) डाईसल्फाइड बन्ध – यह बन्ध अमीनो अम्लों के -SH (थायोलही) समूह के मध्य बनते हैं।

- यह बन्ध पेप्टाइड बन्ध के बाद दूसरे नम्बर के सबसे मजबूत बन्ध होते हैं तथा तृतीयक संरचना को स्थायित्व प्रदान करते हैं।

(iv) जल विरागी बन्ध – यह बन्ध उन अमीनो अम्लों के मध्य बनते हैं जिनमें जल विरागी side chains पाई जाती है। जैसे-ऐरोमेटिक अमीनो अम्ल।

(v) आयनिक बन्ध – प्रोटीन अणु के दो विपरीत सिरों के मध्य इलेक्ट्रोस्टेटिक आकर्षण के कारण आयनिक बन्ध बनते हैं।

- प्रोटोप्लाज्म में उपस्थित अधिकांश प्रोटीन व एन्जाइम तृतीयक विन्यास दर्शाते हैं।

4. चतुष्टीय संरचना – दो या अधिक तृतीयक संरचना की पॉलिपेप्टाइड शृंखलाएँ आपस में अनेक प्रकार के बन्धों द्वारा जुड़कर चतुष्टीय विन्यास बनाती हैं। विभिन्न पॉलिपेप्टाइड शृंखलाएँ समान प्रकार की (Lactic dehydrogenase) या असमान प्रकार की हो सकती है। (इन्सुलिन व हीमोग्लोबिन)

- चतुष्टीय संरचना प्रोटीन की सबसे अधिक स्थाई संरचना होती है।

प्रोटीन की संरचना का जैविक महत्त्व–

- प्रोटीन वैद्युत आवेशित होते हैं क्योंकि इनमें -NH₃⁺ तथा –coo^– आयनिक घटक होते हैं अम्लीय माध्यम में प्रोटीन का –COO^– समूह –COOH समूह में बदल जाता है। तथा प्रोटीन धन आवेशित हो जाता है। इसके विपरीत क्षारीय माध्यम में प्रोटीन का NH₃⁺ समूह -NH₂+H₂O में बदल जाता है। फलस्वरूप प्रोटीन ऋणावेशित हो जाता है। अतः एक विशिष्ट pH पर ही प्रोटीन में बराबर की संख्या में धन एवं ऋण आवेश होते हैं। तथा इसी विशिष्ट pH पर प्रोटीन घुलनशील होते हैं। यदि pH में अम्लीयता या क्षारीयता की तरफ कोई परिवर्तन होता है तो प्रोटीन अवक्षेपित होना आरम्भ कर देते हैं। प्रोटीन का यह गुण अत्यधिक जैविक महत्त्व का होता है। कोशिका द्रव्य की pH लगभग 7 होती है लेकिन इसमें उपस्थित प्रोटीन की pH लगभग 6 होती है। अतः प्रोटीन एक अपेक्षाकृत क्षारीय माध्यम में स्थित होते हैं। फलस्वरूप प्रोटीन कण आवेशित होते हैं तथा पूरी तरह से घुलनशील नहीं होते हैं। इसी अघुलनशीलता के कारण प्रोटीन कोशिकाओं का संरचनात्मक कंकाल बनाते हैं। इसी प्रकार केन्द्रक द्रव्य की pH भी लगभग 7 होती है लेकिन इसमें उपस्थित प्रोटीन (हिस्टोन व प्रोटेमीन्स) की pH अधिक होती है। अतः प्रोटीन एक आपेक्षिक अम्लीय माध्यम में स्थित होते हैं। फलस्वरूप केन्द्रक द्रव्य के प्रोटीन धन आवेशित होते हैं तथा अनेक संरचनाएँ बनाते हैं; जैसे – क्रोमेटिन व क्रोमोसोम।

- प्रोटीन एम्फोटेरिक व ज्वीटर आयन होते हैं तथा तीव्र अम्लों व क्षारों को उदासीन बनाकर बफर का काम करते हैं।

- pH के अतिरिक्त भी अनेक कारक; जैसे – ताप, लवण, भारी धातु, दाब आदि प्रोटीन में अवक्षेपण पैदा करते हैं। इन परिवर्तनों के कारण प्रोटीन की संरचना नष्ट हो जाती है। इसे प्रोटीन का विकृतीकरण (denaturation) कहते हैं यदि परिवर्तन मन्द व कम समय के लिए होता है तो विकृतीकरण अस्थायी होता है लेकिन यदि परिवर्तन तीव्र व अधिक समय तक होता है तो प्रोटीन का स्थायी विकृतीकरण हो जाता है इसे प्रोटीन का स्कंदन (coagulation) कहते हैं। इसी कारण वातावरण के अत्यधिक परिवर्तन को कोशिकाएँ सहन नहीं कर पाती हैं तथा उनकी मृत्यु हो जाती है।

प्रोटीन के प्रकार

1. सरल प्रोटीन – प्रोटीन जो केवल अमीनो अम्लों के बने होते हैं।

-  रेशेदार प्रोटीन – उदाहरण – कोलाजन, इलास्टिन, केरेटिन

-  ग्लोब्युलर प्रोटीन – उदाहरण – एल्बुमिन, हिस्टोन, ग्लोबिन, प्रोटेमीन्स, प्रोलेमीन्स (Glaidin, Gluten, Zein) ग्लूटेलिन्स = गेहूँ के ग्लूटेन का लसलसा अंश

2.  संयुग्मित प्रोटीन – सरल प्रोटीन + अप्रोटीन भाग (प्रोस्थेटिक समूह)

- न्यूक्लियोप्रोटीन – उदाहरण – क्रोमेटिन, राइबोसोम

- क्रोमोप्रोटीन – इनमें प्रोस्थेटिक समूह एक पोरफायरिन वर्णक होता है। उदाहरण – हीमोग्लोबिन, हीमोसाएनिन, साइटोक्रोम

- लाईपो प्रोटीन – उदाहरण – कोशिका झिल्ली, पीतक में उपस्थित लाइपोवाइटेलिन

- फॉस्फो प्रोटीन – उदाहरण – केसीनोजन, पेप्सिन, ओवोवाइटेलिन, फोसवाइटिन

- लेसीथोप्रोटीन – उदाहरण – फाईब्रिनोजन

- मेटेलोप्रोटीन – Cu - Tyrosinase, Zn Carbonic anhydrase, Mn-Arginase, Mo-Zanthine oxidase, Mg-Kinase

- ग्लाइकोप्रोटीन व म्यूकोप्रोटीन – ग्लायकोप्रोटीन की संरचना में कार्बोहाइड्रेट् 4% से कम होते हैं। यह सबसे विशिष्ट प्रकार के प्रोटीन होते हैं। उदाहरण –  -globulins of blood, blood group proteins, Mucin, Erythropoetin etc. म्यूकोप्रोटीन की संरचना में कार्बोहाइड्रेट्स 4% से अधिक होते हैं। उदाहरण – श्लेष्मीय द्रव के म्यूकोइड्स (Mucoids of synovial fluid), अस्थियों के म्यूको तथा कोन्ड्रोम्यूकोप्रोटीन (Osteo-mucoproteins Chondromucoprotein of bones), टेंडन के टेंडोम्यूकोप्रोटीन (Tendomucoprotein of tendons), उपास्थि (cartilage).

3. व्युत्पन्न प्रोटीन – यह प्रोटीन के विकृतीकरण या जल अपघटन से बनते हैं।

- प्राथमिक व्युत्पन्न प्रोटीन सामान्य प्रोटीन के विकृतीकरण के उत्पाद होते हैं। उदाहरण Fibrin, Myosan

- द्वितीयक व्युत्पन्न प्रोटीन सामान्य प्रोटीन के पाचन के उत्पाद होते हैं। उदाहरण – Proteoses, eptones, Peptides

प्रोटीन के संदर्भ में विशेष तथ्य –

- Monomeric Protein – ऐसे प्रोटीन जिनमें केवल एक ही पॉलिपेप्टाइड शृंखला होती है।

- Oligomeric or Multimeric or Polymeric – ऐसी प्रोटीन जिसमें एक से ज्यादा पॉलिपेप्टाइड शृंखला पाई जाती है।

- Peptide – अमीनो अम्लों की छोटी शृंखला (Di, tri, tetra)

- Polypeptide – इसमें सामान्यतया 20 से ज्यादा अमीनो अम्ल पाए जाते हैं।

- Protein – इसमें न्यूनतम 50 अमीनो अम्ल या 50 से ज्यादा अमीनो अम्ल पाए जाते हैं।

एन्जाइम

 

- कोशिकाओं में विभिन्न जैव रासायनिक क्रियाएँ कुछ अति सक्रिय कार्बनिक पदार्थों की अल्प मात्रा की उपस्थिति में सम्पन्न होती है। ये पदार्थ जैव उत्प्रेरकों (Biocatalysts) की भाँति व्यवहार करते हैं, इन्हें एन्जाइम अथवा प्रकिण्व कहते हैं। एन्जाइम रासायनिक अभिक्रियाओं की दर को अभिकारकों (Reactants) की सक्रियण ऊर्जा कम करके बढ़ा देते हैं।

- कोशिकाओं में कुछ अभिक्रियाएँ संश्लेषण प्रकार की होती हैं। जिनमें ऊर्जा की आवश्यकता होती है इन्हें उपचय अभिक्रियाएँ (Anabolic processes) कहते हैं जबकि कुछ अभिक्रियाएँ विघटन प्रकार की होती हैं जिनमें ऊर्जा मुक्त होती हैं, इन्हें अपचय अभिक्रिया (Catabolic processes) कहा जाता है।

- कोशिकाओं में ये दोनों अभिक्रियाएँ मिलकर उपापचय पथों का निर्माण करती हैं। एन्जाइम की सर्वस्वीकृत परिभाषा है- 'प्रोटीन प्रकृति के ऐसे पदार्थ जो जीवित कोशिकाओं में जैव उत्प्रेरक का कार्य करते हैं, एन्जाइम कहलाते हैं।'

- एन्जाइम की जैव उत्प्रेरक के रूप में पहचान बर्जिलियस (Bergelius, 1835) ने की। एडवर्ड बुकनर (Edward Buchner) ने सर्वप्रथम यीस्ट की कोशिकाओं से जायमेज (Zymase) नामक एन्जाइम जटिल को खोजा।

- एन्जाइम शब्द का सर्वप्रथम प्रयोग विली कुहने (Willy Kuhne, 1878) ने यीस्ट विलयन के किण्वन के लिए किया।

- जे.बी. सुमनर (J.B. Sumner, 1926) ने सर्वप्रथम यूरिऐज एन्जाइम का विशुद्ध क्रिस्टलीय रूप प्राप्त किया। सुमनर एवं नॉरथ्रोप (Sumner and Northrope, 1930) ने सप्रमाण स्थापित किया कि समस्त एन्जाइम्स रासायनिक दृष्टि से प्रोटीन होते हैं।

- अप्रोटीनी एन्जाइम (RNA के उत्प्रेरकीय अणु) की खोज सर्वप्रथम सेक एवं अल्टमेन (Thomas Cech and Altman) द्वारा की गई जिसे राइबोजाइम (Ribozyme) कहा गया है।

एन्जाइम की संरचना –

- प्रोस्थेटिक समूह (Prosthetic group) – जब कार्बनिक प्रकृति का अप्रोटीन भाग एपोएन्जाइम से सघनता से एवं दृढ़तापूर्वक अनुबंधित रहता है, उसे प्रोस्थेटिक समूह कहते हैं। उदाहरण – साइटोक्रोम, फ्लेवो प्रोटीन

- सह एन्जाइम (Co-enzyme) – जब अप्रोटीन भाग एपोएन्जाइम से ढीले अथवा आसानी से पृथक् होने योग्य तथा पुनः संलग्न होने योग्य रूप में अनुबंधित रहता है तो इस भाग को सहएन्जाइम या को-एन्जाइम कहते हैं। जैसे- NAD, NADP, FAD, Co-A आदि।

- सक्रियक (Activator) – जब अप्रोटीन भाग अकार्बनिक प्रकृति का कोई धातु आयन हो तो उसे सक्रियक कहते हैं। जैसे- Fe

 होलो एन्जाइम = एपो एन्जाइम + अप्रोटीन भाग (कोफेक्टर)

(i) प्रोस्थेटिक समूह

(ii) सह-एन्जाइम

(iii) सक्रियक

- होलो एन्जाइम से सह-एन्जाइम को डायलेसिस की प्रक्रिया द्वारा आसानी से पृथक् किया जा सकता है।

     एन्जाइमों के विशिष्ट गुण (Specific Properties of Enzymes)

- प्रोटीन प्रकृति (Protein nature) – सभी एन्जाइम रासायनिक रूप से प्रोटीन होते हैं। इनमें प्रोटीन के अतिरिक्त कभी-कभी अकार्बनिक अथवा कार्बनिक पदार्थ के परमाणु, आयन अथवा समूह भी उपस्थित हो सकते हैं।

- कोलॉइडी प्रकृति (Colloidal nature) – समस्त एन्जाइम कोलॉइडी प्रकृति के होते हैं। इनका पृष्ठीय क्षेत्रफल अधिक होने के कारण ये जैव रासायनिक अभिक्रियाओं के लिए वृहत् सतह प्रदान करते हैं, जिससे अभिक्रियाएँ तीव्रदर से सम्पन्न होती हैं।

- विशिष्टता (Specificity) – सभी एन्जाइम अपनी अभिक्रिया के प्रति विशेषता रखते हैं। सामान्यतः एक एन्जाइम केवल एक ही अभिक्रिया को उत्प्रेरित करता है या कुछ विशेष प्रकार के रासायनिक आबंधों पर क्रियाशील रहता है जबकि कुछ ही एन्जाइम ऐसे हैं जो दो या दो से अधिक भिन्न प्रकार की अभिक्रियाओं को भी उत्प्रेरित करते हैं।

- एन्जाइम विशिष्टता सामान्यत: चार प्रकार की होती है –

1. निरपेक्ष विशिष्टता (Absolute specificity) – इस प्रकार की विशिष्टता वाले एन्जाइम केवल एक प्रकार की अभिक्रिया को ही उत्प्रेरित करते हैं। जैसे यूरिएज द्वारा केवल विशिष्ट यूरिया का जल अपघटन किया जाता है।

2. समूह विशिष्टता (Group specificity) – कुछ एन्जाइम सम्बन्धित क्रियाकारक (Substrate) के समूह विशेष पर ही उत्प्रेरण करते हैं। जैसे हेक्सोकाइनेज विभिन्न प्रकार की हेक्सोज शर्कराओं पर क्रियाशील होते हैं।

3. बन्ध विशिष्टता (Bond specificity) – कुछ एन्जाइम एक विशेष प्रकार के रासायनिक बंध की ही पहचान कर इस पर क्रियाशीलता दर्शाते हैं जैसे राइबोन्यूक्लिएज एन्जाइम द्वारा पिरिमिडिन क्षारक के 3' (3 prime) सिरे पर ही फोस्फोडाइएस्टर बन्ध का जल अपघटन किया जाता है।

4. त्रिविम विशिष्टता (Stereo specificity) – कुछ एन्जाइम क्रियाधारों के केवल विशेष प्रकार के त्रिविम समावयवी पर ही क्रियाशील होते हैं, दूसरे रूपों पर नहीं। जैसे- अमीनो अम्ल ऑक्सीडेज के L- (levo) अमीनो अम्ल द्वारा होने वाली अभिक्रियाओं को ही उत्प्रेरित करते हैं, D अमीनो अम्ल पर नहीं।

      एन्जाइम क्रिया को प्रभावित करने वाले कारक (Factors affecting Enzymatic Action)

- तापक्रम (Temperature) – एन्जाइम क्रिया के लिए अनुकूल ताप 20°C से 35°C तक होता है। इस सीमा में 10°C तापक्रम में वृद्धि करने पर अभिक्रिया की दर 2 से 2½ गुना तक बढ़ जाती है। 35°C से अधिक तापक्रम पर तापीय विकृतीकरण के कारण अभिक्रिया की गति मंद हो जाती है व अति उच्च तापक्रम पर बंद हो जाती है।

- pH मान – अधिकांश एन्जाइम 5.0 से 7.5 pH की परास में दक्षतापूर्वक कार्य करते हैं। pH के मान में कमी अथवा अधिकता एन्जाइम की क्रियाशीलता को कम करती है।

- क्रियाधारों की सान्द्रता (Concentration of substrate) – निम्न सान्द्रता पर एन्जाइम क्रिया की गति कम हो जाती है क्योंकि एन्जाइम अणु की सतह पर स्थित सभी सक्रिय स्थलों पर क्रियाधार अणुओं का संयोग नहीं होता है। क्रियाधार की सान्द्रता बढ़ाने पर क्रिया की गति भी बढ़ती है। एक निश्चित सान्द्रता से अधिक सान्द्रता पर क्रिया की गति स्थिर हो जाती है। पर्याप्त सान्द्रता पर होने वाली अधिकतम गति को अधिकतम वेग कहते हैं।

- एन्जाइम सान्द्रता (Enzyme concentration) – क्रियाधार की उपयुक्त सान्द्रता के रहते एन्जाइम अभिक्रिया की गति एन्जाइम सान्द्रता के अनुक्रमानुपाती होती है। एन्जाइम सान्द्रता के बढ़ाने पर अभिक्रिया की गति धीरे-धीरे बढ़ती है तथा क्रियाधारों की सान्द्रता के सीमाकारी प्रभाव के कारण किसी एक बिन्दु पर रुक कर स्थिर हो जाती है। अतः एन्जाइम सान्द्रता बढ़ाने के साथ-साथ क्रियाधार की सान्द्रता बढ़ाने पर अभिक्रिया की गति बढ़ जाती है।

- अन्तिम उत्पाद की सान्द्रता (Concentration of end product) – अन्तिम उत्पाद की सान्द्रता में वृद्धि के कारण एन्जाइम उत्प्रेरित क्रिया में मन्दता आती है। यह मन्दता बढ़ते-बढ़ते साम्यावस्था पर क्रिया को बिल्कुल शून्य कर देती है तथा साम्यावस्था के पश्चात् क्रिया विपरीत दिशा में प्रारम्भ हो जाती है।

- एन्जाइम निरोधक एवं विष (Enzyme inhibitors and poisons) – वे पदार्थ जो एन्जाइम की उत्प्रेरण क्षमता को कम कर देते हैं, उन्हें एन्जाइम निरोधक कहते हैं। ये निरोधक पदार्थ सामान्यतः एन्जाइम के सक्रिय स्थलों से संयोग करके उन्हें निष्क्रिय कर देते हैं।

- संदमन अभिक्रिया दो प्रकार की होती है–

- प्रतिस्पर्धी निरोधक (Competitive inhibition) – ऐसे निरोधक पदार्थों की संरचना क्रियाधार अणुओं से मिलती-जुलती होती है। अतः ये पदार्थ एन्जाइम अणुओं के सक्रिय स्थलों से जुड़ने में क्रियाधार अणुओं से प्रतिस्पर्धा रखते हैं जिससे एन्जाइम की क्रिया मन्द हो जाती है। जैसे- मेलॉनिक अम्ल सक्सीनिक अम्ल का प्रतिस्पर्धी निरोधक है। इस प्रकार के संदमन को क्रियाधार की सान्द्रता में वृद्धि करके रोका जा सकता है।

- अप्रतिस्पर्धी निरोधक (Non-Competitive inhibition) – इस प्रकार के निरोधक पदार्थ स्थायी रूप से एन्जाइम अणुओं से जुड़कर उनमें संरचनात्मक परिवर्तन ला देते हैं। यह स्थायी संयोजन एन्जाइम अणु को विकृत कर देता है। ऐसे पदार्थों को कोशिका आविष कहा जाता है, जैसे– Pb⁺⁺, Hg⁺⁺, Ag⁺⁺ आदि आयन। सायनाइड श्वसन क्रिया में साइटोक्रोम ऑक्सीडेज को संदमित कर देता है। इस प्रकार के संदमन को एन्जाइम की सान्द्रता बढ़ाकर रोका जा सकता है।

      एन्जाइम क्रिया की विधि (Mode of enzyme action)

- समस्त एन्जाइमों की कार्यप्रणाली एन्जाइम व अभिक्रिया में भाग लेने वाले क्रियाधारों की प्रकृति पर निर्भर करती है। एन्जाइम अभिक्रिया का आरम्भन व अभिक्रिया की दर एन्जाइम क्रियाधार जटिल (Enzyme substrate complex) के बनाने व अभिक्रिया के प्रारम्भ होने के लिए आवश्यक सक्रियण ऊर्जा में कमी करने से संबंधित है। अतः एन्जाइम की कार्यप्रणाली को निम्नलिखित प्रकार से समझा जा सकता है–

1. एन्जाइम क्रियाधार जटिल का निर्माण

2. सक्रियण ऊर्जा में कमी

1.  एन्जाइम क्रियाधार जटिल या संकुल का निर्माण (Formation of enzyme substrate complex, ESC) – सभी प्रकार की एन्जाइम उत्प्रेरित अभिक्रियाओं में सबसे पहले एन्जाइम क्रियाधारों से मिलकर एक अस्थायी यौगिक का निर्माण करते हैं जिसे एन्जाइम-क्रियाधार जटिल या संकुल (Enzyme substrate complex) कहते हैं। यह संकुल विखण्डित होकर उत्पाद बनाता है व एन्जाइम को पृथक् कर देता है।

क्रियाधार + एन्जाइम à एन्जाइम क्रियाधार जटिल (अस्थायी) एन्जाइम क्रियाधार जटिल à एन्जाइम + उत्पाद

- प्रत्येक एन्जाइम की सतह पर कोई विशेष स्थान (Specific site) होता है जहाँ पर क्रियाकारक जुड़ सकते हैं। उन स्थानों को सक्रिय स्थल (Active sites) कहते हैं। एन्जाइम में सक्रिय स्थल इतने पास-पास होते हैं कि क्रियाधार यहाँ जुड़कर आसानी से क्रिया कर सकते हैं। जब क्रियाधार एन्जाइम सतह से जुड़ते हैं, तब एन्जाइम का आकार परिवर्तित हो जाता है व क्रियाधारों के मध्य नये बन्ध बनते हैं। इन बन्धों के कारण बनने वाला उत्पाद एन्जाइम से पृथक् हो जाता है एन्जाइम मुक्त होकर पुनः क्रियाधारों के अन्य अणुओं से जुड़ जाते हैं एवं नए एन्जाइम क्रियाधार संकुल का निर्माण करते हैं।

- एन्जाइम क्रियाधार संकुल बनने की प्रक्रिया को निम्नलिखित दो सिद्धान्तों से समझाया जा सकता है–

(i)  ताला कुंजी सिद्धान्त (Lock and Key Theory) – इस सिद्धान्त का प्रतिपादन एमिल फिशर (Emil Fischer, 1984) द्वारा किया गया था। इस सिद्धान्त के अनुसार एक ताला उसी की चाबी से ही खोला जा सकता है, ठीक इसी प्रकार एक विशेष आकार का क्रियाधार ही एन्जाइम की विशेष सक्रिय सतह से बंध बना सकता है। अत: इस प्रकार की एन्जाइम द्वारा उत्प्रेरित होने वाली अभिक्रिया में विशेष प्रकार के क्रियाधार ही विशेष एन्जाइम के सक्रिय स्थल पर जुड़ सकते हैं।

(ii)  प्रेरित आसंजन सिद्धान्त (Induced fit Theory) – इस सिद्धान्त का प्रतिपादन कोशलैण्ड (Koshland, 1966) द्वारा किया गया था। इस सिद्धान्त के अनुसार एन्जाइम में पाए जाने वाले सक्रिय स्थल दृढ़ नहीं होते हैं अर्थात् ये सक्रिय स्थल प्रारम्भ से क्रियाधार अणु की संरचना के पूरक नहीं होते हैं, लेकिन क्रियाधार जैसे ही एन्जाइम के सम्पर्क में आते हैं, सक्रिय स्थल उसके अनुपूरक हो जाते हैं। इस सिद्धान्त के अनुसार एन्जाइम में उपस्थित सक्रिय स्थल क्रियाधारों द्वारा प्रेरित होकर अनुपूरक बनते हैं। इस कारण यह सिद्धान्त प्रेरित आसंजन सिद्धान्त कहलाता है। सरल भाषा में यह कहा जा सकता है कि एन्जाइम का क्रियास्थल ताला चाबी सिद्धान्त द्वारा प्रतिपादित विचार के अनुसार निश्चित या दृढ़ नहीं होकर परिवर्तनशील होता है। अतः क्रियाधार का सम्पर्क होने पर इसे संयोजित करने के लिए अपनी संरचना में मामूली परिवर्तन कर लेते हैं जिससे एन्जाइम सब्सट्रेट कॉम्पलेक्स(एन्जाइम क्रियाधार जटिल) बनता है।

2. सक्रियण ऊर्जा में कमी करना (Lowering of Activation Energy) – रासायनिक अभिक्रियाओं में ऊर्जा मुक्त होती है, लेकिन इन अभिक्रियाओं को आरम्भ न करने के लिए भी कुछ ऊर्जा की आवश्यकता होती है। अभिक्रिया आरम्भ के लिए आवश्यक ऊर्जा, सक्रियण ऊर्जा (Activation energy) कहलाती है। एन्जाइमों में यह विशेषता होती है कि वे क्रियाधार के अणुओं के सक्रियण के लिए आवश्यक ऊर्जा को कम कर देते हैं। अत: एन्जाइम की उपस्थिति में क्रियाकारक कम सक्रियण ऊर्जा पर ही क्रियाफलों में परिवर्तित हो जाते हैं।

एन्जाइमों की नामकरण पद्धति (Nomenclature of Enzymes)

- एन्जाइम नामकरण की दो प्रचलित पद्धतियाँ हैं–

1. क्रियाधार के आधार पर (On the basis of substrate) – इस पद्धति के अनुसार क्रियाधार के नाम के अन्त में ऐज लगा देने से उस एन्जाइम का नाम बन जाता है जो इस क्रियाधार पर आक्रमण करता है जैसे सुक्रेज, माल्टेज, लाइपेज जो क्रमशः शर्करा, माल्ट (कार्बोइड्रेट)तथा लिपिइड्स (वसाएँ) पर क्रियाशील होते हैं।

2. रासायनिक क्रिया के आधार पर (On the basis of chemical reaction) – यह पद्धति अधिक लोकप्रिय एवं व्यवहार में है। इस पद्धति के अंतर्गत एन्जाइमों का नाम उनके द्वारा उत्प्रेरित क्रिया के आधार पर रखा जाता है। उदाहरण के लिए हाइड्रोलेज (Hydrolase), ऑक्सीडेज (Oxydase), कार्बोक्सीलेज (Carboxyloe), डिहाइड्रोजिनेज (Dehydrogenase)। कई एन्जाइमों का नामकरण उनके द्वारा उत्प्रेरित होने वाले क्रियाधार व अभिक्रिया की प्रकृति दोनों के आधार पर किया जाता है। जैसे- L ग्लूटेमिक डिहाइड्रोजिनेज इसमें L– ग्लूटेमिक अम्ल क्रिया कारक है तथा इसके द्वारा उत्प्रेरित होने वाली अभिक्रिया डिहाड्रोजनीकरण है।

एन्जाइमों का वर्गीकरण (Classification of Enzymes)

- ऑक्सीडोरिडक्टेजेज (Oxidoreductases) – ये एन्जाइम अपने क्रियाधारों में से इलेक्ट्रॉन अथवा हाइड्रोजन हटाकर अथवा जोड़कर उनका ऑक्सीकरण अथवा अपचयन करते हैं।

जैसे – साइटोक्रोम ऑक्सीडेज (Cytochrome oxidase), एल्कोहल डिहाइड्रोजिनेज (Alcohol dehydrogenase), रिडक्टेज (Reductase)

- ट्रांसफेरेजेज (Transferases) – ये एन्जाइम अपने क्रियाधारों में हाइड्रोजन के अतिरिक्त किसी भी मूलक अथवा समूह को एक क्रियाधार से दूसरे में स्थानान्तरण करते हैं। इनके द्वारा स्थानान्तरित होने वाले प्रमुख समूह अमीनो, फास्फेट, मिथाइल, थायोल इत्यादि हैं।

 जैसे – ट्रांसएमिनेज, ट्रांसफास्फेटेज।

- हाइड्रोलेजेज (Hydrolases) – इस वर्ग के एन्जाइम जल के अणुओं को जोड़ने अथवा निकालने वाली अभिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं। किसी भी रासायनिक अभिक्रिया में जल के अणुओं का जुड़ना हाइड्रोलेजेज एन्जाइम की उपस्थिति में होता है। ये एन्जाइम वृहत् अणुओं को जल संयोजन द्वारा छोटे-छोटे अणुओं में तोड़ देते हैं।

जैसे – एस्ट्रेज (Eseterase), कार्बोहाइड्रेज (Carbohydrase), एमाइलेज (Amylase), न्यूक्लिऐज (Nuclease)।

- लायेजेज (Lyases) – इस प्रकार के एन्जाइम अपने क्रियाधारों में से बिना जल अपघटन किए विशेष प्रकार के सह संयोजक बन्ध तोड़कर समूह निष्कासन को उत्प्रेरित करते हैं।

जैसे – एल्डोलेज (Aldolase)।

- आइसोमरेजेज (Isomerases) – इस प्रकार के एन्जाइम क्रियाधारों में अंतर आण्विक पुन:व्यवस्था के द्वारा उनकी स्थितिज अथवा प्रकाशीय समावयवी में परिवर्तन होने वाली अभिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं अर्थात् किसी क्रियाधार को उसके समावयवी अणु में परिवर्तित करते हैं।

जैसे – फास्फोहेक्सो आइसोमरेज (Phosphoexoisomerase)।

- लाइगेजेज (Ligases) – इस प्रकार के एन्जाइम दो यौगिकों को सहसंयोजक बंधों द्वारा जोड़ने वाली अभिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं।

जैसे – पायरूवेट कार्बोक्सीलेज (Pyruvate carboxylase), सिट्रेट सिन्थेटेज (Citrate synthatase)।

 

 

 

खनिज लवण –

- ये शरीर के उचित विकास एवं अच्छे स्वास्थ्य के लिए आवश्यक होते हैं।

- हमारे शरीर में अल्प मात्रा में लगभग 20 प्रकार के खनिज आयनों के रूप में मौजूद होते हैं।

- इसे अल्प पोषक तत्त्व भी कहा जाता है।

- खनिज तत्त्वों को दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है–

(1) लघु/सूक्ष्म पोषक तत्त्व (2) दीर्घ/गुरु पोषक तत्त्व

1. लघु पोषक तत्त्व

- आयरन , आयोडीन

- कॉपर, कोबाल्ट

- मैंग्नीज, क्रोमियम

- जिंक, मॉलीब्डेनम

- सेलेनियम , फ्लोरीन

2. दीर्घ पोषक तत्त्व-

- फॉस्फोरस,  मैग्नीशियम

- सल्फर,  सोडियम

- पोटेशियम,  क्लोरीन

- कैल्सियम  

1. गुरुपोषक तत्त्व-

(a) फॉस्फोरस (P)

- कोशिका झिल्ली के निर्माण में सहायक।

- दाँतों एवं अस्थियों के निर्माण के लिए सहायक।

- ATP, DNA, RNA आदि का घटक

(b) सल्फर (S)-

- सिस्टीन तथा मैथिऑनीन अमीनो अम्ल का घटक

- प्रोटीन निर्माण (कैरोटीन के संश्लेषण) में सहायक।

(c)  पोटैशियम (K)

- अम्ल क्षार संतुलन

- तंत्रिकाओं में सूचनाओं की गति हेतु Na⁺-K⁺ पम्प का निर्माण

(d)  कैल्सियम (Ca):-

- दाँतों एवं अस्थियों के निर्माण में सहायक

- रक्त का थक्का जमाने में सहायक मांसपेशियों की गति में सहायक

(e)  मैग्नीशियम (Mg)-

- मांसपेशियों की गति में सहायक

(f)   सोडियम (Na)-

- रक्त दाब का नियमन

- Na⁺-K⁺ पोषक तत्त्व की कमी से निम्न रक्तचाप तथा पेशियों में ऐंठन आती है।

(g)  क्लोरीन (Cl)-

- परासरण नियमन में सहायक

लघुपोषक तत्त्व

(1) आयरन (Fe)-

- हीमोग्लोबिन तथा मायोग्लोबिन के निर्माण में सहायक।

(2) कॉपर (Cu)-

- रक्त में आयरन के अवशोषण को बढ़ाकर इसे हीमोग्लोबिन निर्माण के लिए उपलब्ध कराता है।

- साइटोक्रोम ऑक्सीडेज एन्जाइम्स का सहघटक, लौह उपापचय, संयोजी ऊतकों और रुधिर वाहिनियों का विकास तथा त्वचा में मेलानिन पिगमेंट का निर्माण करता है।

(3) मैंग्नीज (Mn)-

- ये जननांगों तथा स्तन ग्रंथियों के विकास के लिए आवश्यक।

- यूरिया-संश्लेषण तथा फॉस्फेट समूहों के स्थानान्तरण से संबंधित अभिक्रियाओं के कुछ एन्जाइम्सों के सहघटक।

(4) जिंक (Zn)-

- कई एन्जाइम्सों के Co-Factor में सहायक।

- हृदय की क्रियाशीलता तथा इन्सुलिन की सक्रियता के लिए आवश्यक

(5) सेलेनियम (Se)-

- विटामिन E के निर्माण में तथा एंटी ऑक्सीडेन्ट के रूप में उपयोगी।

- संयोजी ऊतकों के लोच के लिए आवश्यक

- थायरॉइड ग्रंथि के सुचारू रूप से कार्य करने हेतु जरूरी।

(6) आयोडीन (I)-

- ये थायरॉइड हार्मोन्स के निर्माण में सहायक।

- थायरॉइड की क्रियाशीलता को बनाए रखने में सहायक।

(7) कोबाल्ट (Co)-

- Vit-B₁₂ के निर्माण में आवश्यक।

- RBC के निर्माण में सहायक।

(8) क्रोमियम (Cr)-

- ग्लूकोज तथा अपचयी उपापचय में महत्त्वपूर्ण।

- हृदय की क्रियाशीलता तथा इन्सुलिन की सक्रियता में आवश्यक।

(9) फ्लोरीन (F)-

- दाँतों को सड़ने से बचाता है।

नोट-   दाँतों की दुर्बलता तथा फ्लोरीन की अधिकता से फ्लोरासिस नामक रोग होता है।

जल (Water)

- मानव शरीर में 60-70% जल होता है।

- स्वस्थ व्यक्ति को प्रतिदिन 5-7 लीटर जल की आवश्यकता होती है।

- वर्षा का जल, जल का शुद्धतम रूप है।

- शुद्ध जल विद्युत का कुचालक होता है।

- शुद्ध जल का pH 7 होता है।

सोडियम क्लोराइड (NaCl) –

- सोडियम क्लोराइड किसी व्यक्ति के शरीर में तरल पदार्थ के इलेक्ट्रोलाइट संतुलन को बनाए रखने के लिए आवश्यक है। यदि इलेक्ट्रोलाइट्स का स्तर बहुत कम या बहुत अधिक हो जाता है, तो एक व्यक्ति निर्जलित या अधिक हाइड्रेटेड हो सकता है।

- खाद्य पदार्थों को मसाला और संरक्षित करने के अलावा सोडियम क्लोराइड के कई अन्य उपयोग भी हैं। निर्जलीकरण को कम करने के लिए अस्पताल रोगियों को पानी और नमक की आपूर्ति करने के लिए अंतःशिरा सोडियम क्लोराइड समाधान (Intravenous sodium chloride solution) का उपयोग करते हैं।

कैल्सियम कार्बोनेट (CaCO₃) –

- कैल्शियम कार्बोनेट उन लोगों में निम्न रक्त कैल्शियम के स्तर को रोकने या उनका इलाज करने के लिए उपयोग की जाने वाली दवा है, जिन्हें अपने आहार से पर्याप्त कैल्शियम नहीं मिलता है। इसका उपयोग कम कैल्शियम के स्तर जैसे हड्डियों के नुकसान (ऑस्टियोपोरोसिस), कमजोर हड्डियों (ऑस्टियोमलेशिया / रिकेट्स), पैराथायरॉइड ग्रंथि की गतिविधि में कमी (हाइपोपैराथायरायडिज्म) और एक निश्चित मांसपेशियों की बीमारी (अव्यक्त टेटनी) के कारण होने वाली स्थितियों के इलाज के लिए किया जा सकता है। इसका उपयोग कुछ रोगियों में यह सुनिश्चित करने के लिए भी किया जा सकता है कि उन्हें पर्याप्त कैल्शियम मिल रहा है (गर्भवती, नर्सिंग या पोस्टमेनोपॉज़ल महिलाएँ, कुछ दवाएं जैसे फ़िनाइटोइन, फेनोबार्बिटल, या प्रेडनिसोन लेने वाले)।

- कैल्शियम शरीर में बहुत महत्त्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यह नसों, कोशिकाओं, मांसपेशियों और हड्डी के सामान्य कामकाज के लिए आवश्यक है। यदि रक्त में पर्याप्त कैल्शियम नहीं होगा, तो शरीर हड्डियों से कैल्शियम लेगा, जिससे हड्डियां कमजोर हो जाएंगी। हड्डियों को मजबूत बनाने और बनाए रखने के लिए कैल्शियम की सही मात्रा का होना जरूरी है।

- सेल्युलर फ़ंक्शन और कंकाल खनिजकरण के लिए अकार्बनिक फॉस्फेट (पीआई) की आवश्यकता होती है। सीरम अकार्बनिक फॉस्फेट स्तर को आंतों के अवशोषण, इंट्रासेल्युलर और हड्डी भंडारण पूल के साथ आदान-प्रदान, और वृक्क ट्यूबलर पुन: अवशोषण के बीच एक जटिल परस्पर क्रिया के माध्यम से एक संकीर्ण सीमा के भीतर बनाए रखा जाता है।

- आहार में अकार्बनिक फॉस्फेट प्रचुर मात्रा में होती है और अकार्बनिक फॉस्फेट का आंतों का अवशोषण कुशल और न्यूनतम विनियमित होता है। किडनी अकार्बनिक फॉस्फेट होमियोस्टेसिस का एक प्रमुख नियामक है और अकार्बनिक फॉस्फेट की आवश्यकता को समायोजित करने के लिए अपनी अकार्बनिक फॉस्फेट पुन:अवशोषण क्षमता को बढ़ा या घटा सकता है। टाइप II सोडियम-आश्रित फॉस्फेट (Na/Pi) कोट्रांसपोर्टर (NPT2) वृक्क समीपस्थ नलिका में प्रमुख अणु है और यह हार्मोन और गैर-हार्मोनल कारकों द्वारा नियंत्रित होता है। विरासत में मिले और अधिगृहीत हाइपोफॉस्फेटेमिया के हाल के अध्ययनों में, जो समान जैव रासायनिक और नैदानिक ​​​​विशेषताओं का प्रदर्शन करते हैं, ने उपन्यास जीन की पहचान की है, एक्स क्रोमोसोम (पीएचईएक्स) और फाइब्रोब्लास्ट ग्रोथ फैक्टर -23 (एफजीएफ -23) पर एंडोपेप्टिडेस के लिए समरूपता के साथ फॉस्फेट विनियमन जीन, जो अकार्बनिक फॉस्फेट होमियोस्टेसिस के नियमन में भूमिका निभाते हैं। PHEX जीन एक एंडोपेप्टिडेज़ को एनकोड करता है, जो मुख्य रूप से हड्डी और दांतों में व्यक्त होता है, लेकिन गुर्दे में नहीं। FGF-23 इस एंडोपेप्टिडेज़ का एक सब्सट्रेट हो सकता है और वृक्क अकार्बनिक फॉस्फेट के पुन:अवशोषण को रोक सकता है।

- सभी कोशिकाओं को सामान्य कार्य के लिए अकार्बनिक सल्फेट की आवश्यकता होती है। सल्फेट कोशिकाओं में सबसे महत्त्वपूर्ण मैक्रोन्यूट्रिएंट्स में से एक है और मानव प्लाज्मा (300 माइक्रोएम) में चौथा सबसे प्रचुर मात्रा में आयन है। सल्फेट कई जीवों में प्रमुख सल्फर स्रोत है, यह एक हाइड्रोफिलिक आयन है जो कोशिका झिल्ली के लिपिड बाईलेयर को निष्क्रिय रूप से पार नहीं कर सकता है, सभी कोशिकाओं को शरीर में सल्फेट की इष्टतम आपूर्ति सुनिश्चित करने के लिए सल्फेट प्रवाह और प्रवाह के लिए एक तंत्र की आवश्यकता होती है। सल्फेट को कोशिकाओं में या बाहर ले जाने में शामिल प्रोटीनों के वर्ग को सल्फेट ट्रांसपोर्टर कहा जाता है। आज तक, कई मूल से ऊतकों और कोशिकाओं में कई सल्फेट ट्रांसपोर्टरों की पहचान की गई है। इनमें रीनल सल्फेट ट्रांसपोर्टर्स NaSi-1 और सैट-1, सर्वव्यापी रूप से व्यक्त डायस्ट्रोफिक डिसप्लेसिया सल्फेट ट्रांसपोर्टर DTDST, आंतों का सल्फेट ट्रांसपोर्टर DRA जो जन्मजात क्लोराइड डायरिया से जुड़ा हुआ है, और एरिथ्रोसाइट आयन एक्सचेंजर AE1 शामिल हैं।