प्रोटीन की संरचना

प्रोटीन एमीनो अम्ल अवशेषों की एक बहुलक श्रृंखला है जो एक साथ जुड़े हुए हैं। प्रोटीन की संरचना बनाने वाले एमीनो अम्ल अनुक्रम एमीनो अम्ल की लंबी श्रृंखलाएं हैं। प्रोटीन में एमीनो अम्ल की संरचना और व्यवस्था के कारण प्रोटीन में विशिष्ट गुण होते हैं।

प्रोटीन संरचना

प्रोटीन संरचनाएं पेप्टाइड बांड बनाने वाले एमीनो अम्ल के संघनन से बनती हैं। किसी प्रोटीन में एमीनो अम्ल के अनुक्रम को उसकी प्राथमिक संरचना कहा जाता है। द्वितीयक संरचना पेप्टाइड बांड के डायहेड्रल कोणों द्वारा निर्धारित होती है, तृतीयक संरचना अंतरिक्ष में प्रोटीन श्रृंखलाओं के मुड़ने से निर्धारित होती है। जटिल कार्यात्मक प्रोटीन के साथ मुड़े हुए पॉलीपेप्टाइड अणुओं के जुड़ाव से चतुर्धातुक संरचना बनती है।

प्रोटीन संरचना को परिभाषित करें

प्रोटीन संरचना को पेप्टाइड बांड से जुड़े एमीनो अम्ल के बहुलक के रूप में परिभाषित किया गया है।

जब दस से अधिक एमीनो अम्ल के बीच पेप्टाइड बंधन स्थापित होते हैं, तो वे मिलकर एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला बनाते हैं। बहुत बार, जब एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का द्रव्यमान 10000u से अधिक होता है और श्रृंखला में एमीनो अम्ल की संख्या 100 से अधिक होती है, तो हमें एक प्रोटीन मिलता है।

प्रोटीन का वर्गीकरण

आणविक आकार के आधार पर प्रोटीन को दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है।

1. रेशेदार प्रोटीन:

जब पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं समानांतर चलती हैं और हाइड्रोजन और डाइसल्फ़ाइड बांड द्वारा एक साथ जुड़ी होती हैं, तो फाइबर जैसी संरचना बनती है। ऐसे प्रोटीन सामान्यतः जल में अघुलनशील होते हैं। ये जल-अघुलनशील प्रोटीन हैं।

उदाहरण - केराटिन (बाल, ऊन और रेशम में उपस्थित) और मायोसिन (मांसपेशियों में उपस्थित) आदि।

2. गोलाकार प्रोटीन:

यह संरचना तब उत्पन्न होती है जब पॉलीपेप्टाइड्स की श्रृंखलाएं गोलाकार आकार देने के लिए चारों ओर घूमती हैं। ये सामान्यतः जल में घुलनशील होते हैं।

उदाहरण - इंसुलिन और एल्ब्यूमिन गोलाकार प्रोटीन के सामान्य उदाहरण हैं।

प्रोटीन संरचना का स्तर

1. प्रोटीन की प्राथमिक संरचना

• प्रोटीन की प्राथमिक संरचना उनकी श्रृंखला बनाने वाले एमीनो अम्ल का सटीक क्रम है।
• प्रोटीन का सटीक अनुक्रम बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह अंतिम तह और इसलिए प्रोटीन का कार्य निर्धारित करता है।
• पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं की संख्या मिलकर प्रोटीन बनाती है। इन श्रृंखलाओं में एमीनो अम्ल एक विशेष क्रम में व्यवस्थित होते हैं जो विशिष्ट प्रोटीन की विशेषता है। अनुक्रम में कोई भी परिवर्तन संपूर्ण प्रोटीन को बदल देता है।

निम्नलिखित चित्र प्राथमिक प्रोटीन संरचना (एक एमीनो अम्ल श्रृंखला) का प्रतिनिधित्व करता है। जैसा कि आप उम्मीद कर सकते हैं, पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के भीतर एमीनो अम्ल अनुक्रम प्रोटीन के समुचित कार्य के लिए महत्वपूर्ण है। यह अनुक्रम डीएनए आनुवंशिक कोड में एन्क्रिप्ट किया गया है। यदि डीएनए में उत्परिवर्तन उपस्थित है और एमीनो अम्ल अनुक्रम बदल गया है, तो प्रोटीन कार्य प्रभावित हो सकता है।

प्रोटीन की प्राथमिक संरचना इसकी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में एमीनो अम्ल अनुक्रम है। यदि प्रोटीन क्रिसमस ट्री को सजाने के लिए डिज़ाइन किए गए पॉपकॉर्न स्ट्रिंगर थे, तो प्रोटीन की प्राथमिक संरचना वह अनुक्रम है जिसमें पॉप्ड मक्का की विभिन्न आकृतियों और किस्मों को एक साथ पिरोया जाता है।

सहसंयोजक, पेप्टाइड बंधन जो एमीनो अम्ल को एक साथ जोड़ते हैं, प्रोटीन की प्राथमिक संरचना को बनाए रखते हैं।

सभी प्रलेखित आनुवंशिक विकार, जैसे कि सिस्टिक फाइब्रोसिस, सिकल सेल एनीमिया, ऐल्बिनिज़म, आदि, उत्परिवर्तन के कारण होते हैं जिसके परिणामस्वरूप प्राथमिक प्रोटीन संरचनाओं में परिवर्तन होता है, जिसके परिणामस्वरूप माध्यमिक, तृतीयक और संभवतः त्रैमासिक संरचना में परिवर्तन होता है।

एमीनो अम्ल छोटे कार्बनिक अणु होते हैं जिनमें चार प्रतिस्थापन वाले चिरल कार्बन होते हैं। उनमें से केवल चौथे एमीनो अम्ल में साइड चेन अलग होती है।

2. प्रोटीन की द्वितीयक संरचना

प्रोटीन की द्वितीयक संरचना स्थानीय मुड़ी हुई संरचनाओं को संदर्भित करती है जो रीढ़ की हड्डी के परमाणुओं के बीच परस्पर क्रिया के कारण पॉलीपेप्टाइड के भीतर बनती हैं।

• प्रोटीन केवल पॉलीपेप्टाइड्स की सरल श्रृंखलाओं में उपस्थित नहीं होते हैं।
• ये पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं सामान्यतः पेप्टाइड लिंक के एमाइन और कार्बोक्सिल समूह के बीच परस्पर क्रिया के कारण मुड़ जाती हैं।
• संरचना उस आकार को संदर्भित करती है जिसमें एक लंबी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला उपस्थित हो सकती है।
• वे दो अलग-अलग प्रकार की संरचनाओं α - हेलिक्स और β - प्लीटेड शीट संरचनाओं में उपस्थित पाए जाते हैं।
• यह संरचना पेप्टाइड बॉन्ड के -CO समूह और -NH समूहों के बीच हाइड्रोजन बॉन्डिंग के कारण पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला की रीढ़ की हड्डी के नियमित रूप से मुड़ने के कारण उत्पन्न होती है।
• हालाँकि, प्रोटीन श्रृंखला के खंड अपनी स्थानीय तह प्राप्त कर सकते हैं, जो बहुत सरल है और सामान्यतः एक सर्पिल, विस्तारित आकार या लूप का आकार लेता है। इन स्थानीय परतों को द्वितीयक तत्व कहा जाता है और ये प्रोटीन की द्वितीयक संरचना बनाते हैं।

(ए) α - हेलिक्स:

α - हेलिक्स सबसे आम तरीकों में से एक है जिसमें एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला दाएं हाथ के पेंच में घुमाकर प्रत्येक एमीनो अम्ल अवशेष हाइड्रोजन-बॉन्ड के -एनएच समूह को आसन्न मोड़ के -सीओ के साथ घुमाकर सभी संभावित हाइड्रोजन बांड बनाती है। हेलिक्स. पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं को दाएं हाथ के पेंच में घुमाया गया।

(बी) β - प्लीटेड शीट:

इस व्यवस्था में, पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं एक-दूसरे के बगल में फैली हुई होती हैं और फिर अंतर-आणविक एच-बॉन्ड द्वारा बंधी होती हैं। इस संरचना में, सभी पेप्टाइड श्रृंखलाओं को लगभग अधिकतम विस्तार तक फैलाया जाता है और फिर एक तरफ रख दिया जाता है जो अंतर-आणविक हाइड्रोजन बांड द्वारा एक साथ जुड़ा होता है। इसकी संरचना पर्दे की प्लीटेड परतों से मिलती-जुलती है और इसलिए इसे β-प्लीटेड शीट के रूप में जाना जाता है

3. प्रोटीन की तृतीयक संरचना

• यह संरचना प्रोटीन की द्वितीयक संरचना के और अधिक मुड़ने से उत्पन्न होती है।
• एच-बॉन्ड, इलेक्ट्रोस्टैटिक बल, डाइसल्फ़ाइड लिंकेज और वेंडर वाल्स बल इस संरचना को स्थिर करते हैं।
• प्रोटीन की तृतीयक संरचना पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं की समग्र तह, द्वितीयक संरचना की और तह का प्रतिनिधित्व करती है।
• यह दो प्रमुख आणविक आकृतियों को जन्म देता है जिन्हें रेशेदार और गोलाकार कहा जाता है।
• मुख्य बल जो प्रोटीन की द्वितीयक और तृतीयक संरचनाओं को स्थिर करते हैं वे हैं हाइड्रोजन बांड, डाइसल्फ़ाइड लिंकेज, वैन डेर वाल्स और इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण बल।

4. प्रोटीन की चतुर्धातुक संरचना

विभिन्न तृतीयक संरचनाओं की स्थानिक व्यवस्था चतुर्धातुक संरचना को जन्म देती है। कुछ प्रोटीन दो या दो से अधिक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं से बने होते हैं जिन्हें उप-इकाइयाँ कहा जाता है। एक दूसरे के सापेक्ष इन उपइकाइयों की स्थानिक व्यवस्था को चतुर्धातुक संरचना के रूप में जाना जाता है।

प्रत्येक प्रोटीन का सटीक एमीनो अम्ल अनुक्रम इसे अपनी अनूठी और जैविक रूप से सक्रिय त्रि-आयामी तह में बदलने के लिए प्रेरित करता है जिसे तृतीयक संरचना के रूप में भी जाना जाता है। प्रोटीन में द्वितीयक तत्वों के विभिन्न संयोजन होते हैं जिनमें से कुछ सरल होते हैं जबकि अन्य अधिक जटिल होते हैं। प्रोटीन श्रृंखला के भाग, जिनकी अपनी त्रि-आयामी तह होती है और जिन्हें किसी कार्य के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है, "डोमेन" कहलाते हैं। इन्हें आज प्रोटीन के विकासवादी और कार्यात्मक निर्माण खंड के रूप में माना जाता है।

कई प्रोटीन, जिनमें से अधिकांश एंजाइम होते हैं, उनमें उनकी गतिविधि और स्थिरता के लिए आवश्यक कार्बनिक या मौलिक घटक होते हैं। इस प्रकार प्रोटीन विकास का अध्ययन न केवल संरचनात्मक अंतर्दृष्टि देता है बल्कि चयापचय के विभिन्न भागों के प्रोटीन को भी जोड़ता है।

प्रोटीन संरचना के नियम

• प्रकार प्रोटीन के कार्य को निर्धारित करता है।
• एक प्रोटीन का आकार उसकी प्राथमिक संरचना (एमीनो अम्ल अनुक्रम) से निर्धारित होता है।
• प्रोटीन के भीतर एमीनो अम्ल अनुक्रम जीन (डीएनए) में न्यूक्लियोटाइड के एन्कोडिंग अनुक्रम द्वारा निर्धारित होता है।

प्रोटीन संरचना का सारांश

लिंडरस्ट्रॉम-लैंग (1952) ने विशेष रूप से सबसे पहले चार स्तरों के साथ प्रोटीन संरचना के पदानुक्रम का सुझाव दिया: केंद्रीय, माध्यमिक, तृतीयक और चतुर्धातुक। आप इस पदानुक्रम से पहले से ही परिचित हैं, क्योंकि बुनियादी प्रोटीन संरचना सिखाने के लिए सबसे उपयोगी प्रारंभिक बिंदु यह संरचनात्मक समूहन है।

• प्रोटीन की प्राथमिक संरचना पदानुक्रम का मूल स्तर है, और एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला से युक्त एमीनो अम्ल का विशेष रैखिक अनुक्रम है।
• माध्यमिक संरचना प्राथमिक संरचना से अगला स्तर है, और एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के भीतर क्षेत्रों को विशिष्ट संरचनात्मक पैटर्न में नियमित रूप से मोड़ना है। कार्बोनिल ऑक्सीजन और पेप्टाइड बॉन्ड एमाइड हाइड्रोजन के बीच हाइड्रोजन बंधन आम तौर पर माध्यमिक संरचनाओं द्वारा एक साथ रखे जाते हैं।
• तृतीयक संरचना द्वितीयक संरचना से अगला स्तर है, और एक एकल पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में सभी एमीनो अम्ल की विशेष त्रि-आयामी व्यवस्था है। यह संरचना सामान्यतः गठनात्मक, मूल और सक्रिय होती है, और कई गैर-सहसंयोजक अंतःक्रियाओं द्वारा एक साथ रखी जाती है।
• चतुर्धातुक संरचना तृतीयक संरचना से दो या दो से अधिक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के बीच अगला 'कदम ऊपर' है और विशिष्ट स्थानिक व्यवस्था और अंतःक्रिया है।

अभ्यास प्रश्न:

1. प्रोटीन संरचना को परिभाषित करें.
2. प्रोटीन संरचना के 4 चरण क्या हैं?
3. प्रोटीन संरचना किससे बनती है?
4. प्रोटीन कैसे बनते हैं?