विषय
- टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)
- हीमोग्लोबिन क्या है?
- प्रोटीन संरचना का अवलोकन
- पॉलीपेप्टाइड संरचना
- तृतीयक और चतुर्धातुक प्रोटीन संरचना
- एक हेमोग्लोबिन अणु की संरचना का वर्णन करें
- एक हीमोग्लोबिन अणु के कार्य
- कैसे बदल हीमोग्लोबिन संरचना कार्य को प्रभावित करता है
- हीमोग्लोबिन और भविष्य के चिकित्सा उपचार
स्तनधारियों ने अपने फेफड़ों के माध्यम से हवा से ऑक्सीजन की साँस ली। ऑक्सीजन को विभिन्न जैविक प्रक्रियाओं के लिए फेफड़ों से शरीर के बाकी हिस्सों तक ले जाने का एक तरीका चाहिए। यह रक्त के माध्यम से होता है, विशेष रूप से प्रोटीन हीमोग्लोबिन, लाल रक्त कोशिकाओं में पाया जाता है। हीमोग्लोबिन प्रोटीन संरचना के अपने चार स्तरों के कारण यह कार्य करता है: हीमोग्लोबिन की प्राथमिक संरचना, द्वितीयक संरचना और तृतीयक और चतुर्धातुक संरचनाएं।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)
हीमोग्लोबिन लाल रक्त कोशिकाओं में प्रोटीन है जो इसे एक लाल रंग देता है। हीमोग्लोबिन पूरे शरीर में सुरक्षित ऑक्सीजन वितरण का आवश्यक कार्य भी करता है, और यह प्रोटीन संरचना के अपने चार स्तरों का उपयोग करके करता है।
हीमोग्लोबिन क्या है?
हीमोग्लोबिन लाल रक्त कोशिकाओं में पाया जाने वाला एक बड़ा प्रोटीन अणु है। वास्तव में, हीमोग्लोबिन वह पदार्थ है जो रक्त को उसके लाल रंग को उधार देता है। आणविक जीवविज्ञानी मैक्स पेरुट्ज ने 1959 में हीमोग्लोबिन की खोज की। पेरुट्ज ने हीमोग्लोबिन की विशेष संरचना निर्धारित करने के लिए एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी का उपयोग किया। वह अंततः अपने डीऑक्सीजनेटेड रूप के क्रिस्टल संरचना की खोज करेगा, साथ ही साथ अन्य महत्वपूर्ण प्रोटीन की संरचनाएं भी।
हीमोग्लोबिन शरीर में कोशिकाओं के अरबों के लिए ऑक्सीजन का वाहक अणु है, लोगों और अन्य स्तनधारियों के रहने के लिए आवश्यक है। यह ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड दोनों का परिवहन करता है।
यह फ़ंक्शन हीमोग्लोबिन के अद्वितीय आकार के कारण होता है, जो गोलाकार होता है और एक लोहे के समूह के चारों ओर प्रोटीन के चार सबयूनिट्स से बना होता है। हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन ले जाने के अपने कार्य में इसे और अधिक कुशल बनाने में मदद करने के लिए अपने आकार में परिवर्तन करता है। हीमोग्लोबिन अणु की संरचना का वर्णन करने के लिए, किसी को प्रोटीन को व्यवस्थित करने के तरीके को समझना चाहिए।
प्रोटीन संरचना का अवलोकन
एक प्रोटीन एक बड़ा अणु है जिसे छोटे अणुओं की श्रृंखला से बनाया जाता है अमीनो अम्ल। सभी प्रोटीनों की संरचना के कारण एक निश्चित संरचना होती है। बीस एमिनो एसिड मौजूद हैं, और जब वे एक साथ बंधते हैं, तो वे श्रृंखला में उनके अनुक्रम के आधार पर अद्वितीय प्रोटीन बनाते हैं।
अमीनो एसिड में एक एमिनो समूह, एक कार्बन, एक कार्बोक्जिलिक एसिड समूह और एक संलग्न साइडेकिन या आर-समूह शामिल हैं जो इसे अद्वितीय बनाता है। यह आर-समूह यह निर्धारित करने में मदद करता है कि क्या अमीनो एसिड हाइड्रोफोबिक, हाइड्रोफिलिक, सकारात्मक रूप से चार्ज, नकारात्मक चार्ज या डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड के साथ सिस्टीन होगा।
पॉलीपेप्टाइड संरचना
जब अमीनो एसिड एक साथ जुड़ते हैं, तो वे पेप्टाइड बॉन्ड बनाते हैं और ए बनाते हैं पॉलीपेप्टाइड संरचना। यह संक्षेपण प्रतिक्रिया के माध्यम से होता है, जिसके परिणामस्वरूप पानी का अणु होता है। एक बार अमीनो एसिड एक विशिष्ट क्रम में एक पॉलीपेप्टाइड संरचना बनाते हैं, यह क्रम एक बनाता है प्राथमिक प्रोटीन संरचना.
हालांकि, पॉलीपेप्टाइड एक सीधी रेखा में नहीं रहते हैं, बल्कि वे तीन आयामी आकृति बनाने के लिए झुकते और मोड़ते हैं जो या तो एक सर्पिल की तरह दिख सकते हैं ( अल्फा हेलिक्स) या एक प्रकार की अकॉर्डियन आकृति (ए बीटा-प्लेड शीट)। ये पॉलीपेप्टाइड संरचनाएं बनाते हैं माध्यमिक प्रोटीन संरचना। इन्हें हाइड्रोजन बांड के माध्यम से एक साथ रखा जाता है।
तृतीयक और चतुर्धातुक प्रोटीन संरचना
तृतीयक प्रोटीन संरचना एक कार्यात्मक प्रोटीन के अंतिम रूप का वर्णन करता है जिसमें इसके द्वितीयक संरचना घटक शामिल होते हैं। तृतीयक संरचना के पास अपने अमीनो एसिड, अल्फा हेलीकॉप्टर और बीटा-प्लेड शीट्स के लिए विशिष्ट आदेश होंगे, जिनमें से सभी को स्थिर तृतीयक संरचना में बदल दिया जाएगा। उदाहरण के लिए, बाहरी रूप से (जैसे कि कोशिका द्रव्य में) एक प्रोटीन के आंतरिक पर हाइड्रोफोबिक भागों के साथ तृतीयक संरचनाएं अक्सर उनके वातावरण के संबंध में बनती हैं।
जबकि सभी प्रोटीनों में ये तीन संरचनाएं होती हैं, कुछ में कई अमीनो एसिड चेन होते हैं। इस प्रकार की प्रोटीन संरचना को कहा जाता है चतुर्धातुक संरचनाविभिन्न आणविक इंटरैक्शन के साथ कई श्रृंखलाओं का प्रोटीन बनाना। इससे एक प्रोटीन कॉम्प्लेक्स तैयार होता है।
एक हेमोग्लोबिन अणु की संरचना का वर्णन करें
एक बार एक हीमोग्लोबिन अणु की संरचना का वर्णन कर सकता है, तो यह समझना आसान है कि हीमोग्लोबिन की संरचना और कार्य कैसे संबंधित हैं। हीमोग्लोबिन संरचनात्मक रूप से मायोग्लोबिन के समान होता है, जिसका उपयोग मांसपेशियों में ऑक्सीजन को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है। हालाँकि, हीमोग्लोबिन की चतुष्कोणीय संरचना इसे अलग करती है।
एक हीमोग्लोबिन अणु की चतुर्धातुक संरचना में चार तृतीयक संरचना प्रोटीन श्रृंखलाएं शामिल हैं, जिनमें से दो अल्फा हेलीकॉप्टर हैं और जिनमें से दो बीटा-प्लेड शीट हैं।
व्यक्तिगत रूप से, प्रत्येक अल्फा हेलिक्स या बीटा-प्लेट शीट अमीनो एसिड चेन से बना एक माध्यमिक पॉलीपेप्टाइड संरचना है। अमीनो एसिड हीमोग्लोबिन की प्राथमिक संरचना को चालू करते हैं।
चार माध्यमिक संरचना श्रृंखलाओं में एक लोहे का परमाणु होता है जिसे एक कहा जाता है हीम समूह, एक अंगूठी के आकार का आणविक संरचना। जब स्तनधारी प्राणवायु में सांस लेते हैं, तो वह हीम समूह में लोहे को बांधता है। हीमोग्लोबिन में ऑक्सीजन को बांधने के लिए चार हीम साइट हैं। अणु को एक लाल रक्त कोशिका के अपने आवास द्वारा एक साथ रखा जाता है। इस सुरक्षा जाल के बिना, हीमोग्लोबिन आसानी से अलग हो जाएगा।
ऑक्सीजन को एक हीम से बांधने से प्रोटीन में संरचनात्मक परिवर्तन शुरू होते हैं, जिससे पड़ोसी पॉलीपेप्टाइड सबयूनिट्स भी बदलते हैं। पहला ऑक्सीजन बंधन के लिए सबसे अधिक चुनौतीपूर्ण है, लेकिन तीन अतिरिक्त ऑक्सीजेन फिर जल्दी से बंधन करने में सक्षम हैं।
हीम समूह में लोहे के परमाणु के लिए ऑक्सीजन के बंधन के कारण संरचनात्मक आकार बदलता है। यह अमीनो एसिड हिस्टिडाइन को स्थानांतरित करता है, जो बदले में अल्फा हेलिक्स को बदल देता है। अन्य हीमोग्लोबिन सबयूनिट्स के माध्यम से परिवर्तन जारी है।
ऑक्सीजन सांस ली जाती है और फेफड़ों के माध्यम से रक्त में हीमोग्लोबिन को बांधती है। हीमोग्लोबिन उस ऑक्सीजन को रक्तप्रवाह में ले जाता है, जहाँ कहीं भी ज़रूरत होती है, वहाँ ऑक्सीजन पहुँचाता है। जैसे ही शरीर में कार्बन डाइऑक्साइड बढ़ता है और ऑक्सीजन का स्तर घटता है, ऑक्सीजन निकलता है और हीमोग्लोबिन का आकार फिर से बदलता है। अंततः सभी चार ऑक्सीजन अणु मुक्त हो जाते हैं।
एक हीमोग्लोबिन अणु के कार्य
हीमोग्लोबिन न केवल रक्तप्रवाह के माध्यम से ऑक्सीजन ले जाता है, यह अन्य अणुओं के साथ भी बांधता है। नाइट्रिक ऑक्साइड हीमोग्लोबिन में सिस्टीन के साथ-साथ हीम समूहों को बांध सकता है। वह नाइट्रिक ऑक्साइड रक्त वाहिका की दीवारों को छोड़ता है और रक्तचाप को कम करता है।
दुर्भाग्य से, कार्बन मोनोऑक्साइड भी एक स्थिर रूप से स्थिर विन्यास में हीमोग्लोबिन के लिए बंधन कर सकता है, ऑक्सीजन को अवरुद्ध कर सकता है और कोशिकाओं के घुटन के लिए अग्रणी हो सकता है। कार्बन मोनोऑक्साइड यह जल्दी से करता है, इसके संपर्क में आने से यह बहुत खतरनाक है, क्योंकि यह एक विषाक्त, अदृश्य और गंधहीन गैस है।
हीमोग्लोबिन न केवल स्तनधारियों में पाए जाते हैं। यहां तक कि फलियों में एक प्रकार का हीमोग्लोबिन होता है, जिसे लेगहीमोग्लोबिन कहा जाता है। वैज्ञानिकों का मानना है कि यह बैक्टीरिया को फलियों की जड़ों में नाइट्रोजन को ठीक करने में मदद करता है। यह मानव हीमोग्लोबिन के लिए समान रूप से पारित होने को सहन करता है, मुख्यतः इसके लौह-बंधन हिस्टिडीन एमिनो एसिड के कारण।
कैसे बदल हीमोग्लोबिन संरचना कार्य को प्रभावित करता है
जैसा कि ऊपर बताया गया है, हीमोग्लोबिन की संरचना ऑक्सीजन की उपस्थिति में बदलती है। एक स्वस्थ व्यक्ति में, हीमोग्लोबिन के अमीनो एसिड कॉन्फ़िगरेशन की प्राथमिक संरचना में कुछ व्यक्तिगत अंतर होना सामान्य है। जब हीमोग्लोबिन संरचना के साथ समस्याएं होती हैं तो आबादी में आनुवंशिक विविधताएं स्वयं को प्रकट करती हैं।
में दरांती कोशिका अरक्तता, अमीनो एसिड अनुक्रम में एक उत्परिवर्तन deoxygenated हेमोग्लोबिन की एक clumping की ओर जाता है। यह लाल रक्त कोशिकाओं के आकार को बदल देता है जब तक कि वे एक दरांती या वर्धमान आकार के नहीं हो जाते।
यह आनुवांशिक भिन्नता निंदनीय साबित हो सकती है। सिकल सेल लाल रक्त कोशिकाओं को नुकसान और हीमोग्लोबिन के नुकसान की चपेट में हैं। यह बदले में एनीमिया, या कम लोहे का परिणाम है। सिकल सेल हीमोग्लोबिन वाले व्यक्तियों को मलेरिया से ग्रस्त क्षेत्रों में लाभ होता है।
थैलेसीमिया में, अल्फा हेलिकॉप्टर और बीटा-प्लेड शीट्स को समान रूप से उत्पादित नहीं किया जाता है, जो हीमोग्लोबिन को नकारात्मक रूप से प्रभावित करता है।
हीमोग्लोबिन और भविष्य के चिकित्सा उपचार
रक्त के भंडारण और रक्त के प्रकारों के मिलान में चुनौतियों के कारण, शोधकर्ता एक तरीका खोजते हैं जिसमें कृत्रिम रक्त बनाया जा सके। बनाने पर काम जारी है नए हीमोग्लोबिन प्रकार, जैसे कि दो ग्लाइसीन अवशेषों के साथ एक है जो इसे सुरक्षात्मक लाल रक्त कोशिका की अनुपस्थिति में अलग-अलग आने के बजाय समाधान में एक साथ बांधे रखता है।
हीमोग्लोबिन में प्रोटीन संरचना के चार स्तरों को जानने से वैज्ञानिकों को इसके कार्य को बेहतर तरीके से समझने में मदद मिलती है। बदले में, इससे भविष्य में फार्मास्यूटिकल्स और अन्य चिकित्सा उपचारों का उपन्यास लक्ष्यीकरण हो सकता है।