अल्कलॉइड्स: संरचना, जैवसंश्लेषण, वर्गीकरण और उपयोग - जीवविज्ञान - 2025

एल्कलॉइड अपनी आणविक संरचना में कार्बन और नाइट्रोजन परमाणुओं, जो आम तौर परिसरों के छल्ले फार्म युक्त अणु होते हैं। शब्द अल्कलॉइड, जो पहली बार 1819 में फार्मासिस्ट डब्ल्यू। मीसनर द्वारा प्रस्तावित किया गया था, का अर्थ है "क्षार के समान।"

क्षार शब्द से तात्पर्य किसी अणु से हाइड्रोजन आयनों (प्रोटॉन) को अवशोषित करने की क्षमता से है। अल्कलॉइड को व्यक्तिगत अणुओं के रूप में पाया जाता है, इसलिए वे छोटे होते हैं और हाइड्रोजन आयनों को अवशोषित कर सकते हैं, उन्हें एक आधार में बदल सकते हैं।

एल्कलॉइड्स का जैवसंश्लेषण

कुछ सामान्य आधारों में एंटासिड्स में दूध, कैल्शियम कार्बोनेट या सफाई उत्पादों में अमोनिया शामिल हैं। अल्कलॉइड कुछ जीवित चीजों, विशेष रूप से पौधों द्वारा निर्मित होते हैं। हालांकि, पौधों में इन अणुओं की भूमिका स्पष्ट नहीं है।

पौधों में उनकी भूमिका के बावजूद, मनुष्यों के लिए दवा में कई अल्कलॉइड का उपयोग होता है। खसखस से प्राप्त दर्द निवारक, जैसे कि मॉर्फिन, 1805 के आस-पास रहा है। एक अन्य उदाहरण एंटीमाइरियल क्विनिन है, जिसका उपयोग अमेज़ॅन में जनजातियों द्वारा 400 से अधिक वर्षों से किया जाता रहा है।

पापावर सोमनिफरम, या खसखस ​​का पौधा

संरचना

अल्कलॉइड की रासायनिक संरचनाएं अत्यंत परिवर्तनशील हैं। आम तौर पर, एक अल्कलॉइड में अमीन जैसी संरचना में कम से कम एक नाइट्रोजन परमाणु होता है; यानी हाइड्रोजन-कार्बन समूहों के साथ हाइड्रोजन परमाणुओं की जगह अमोनिया के व्युत्पन्न को हाइड्रोकार्बन कहा जाता है।

यह या एक और नाइट्रोजन परमाणु एसिड-बेस प्रतिक्रियाओं में एक आधार के रूप में सक्रिय हो सकता है। इन पदार्थों के लिए अल्कलॉइड नाम मूल रूप से लागू किया गया था, क्योंकि अकार्बनिक क्षार की तरह, वे अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करके लवण बनाते हैं।

अधिकांश एल्कलॉइड में परमाणुओं की एक अंगूठी के हिस्से के रूप में उनके नाइट्रोजन परमाणुओं में से एक या अधिक होता है, जिसे अक्सर एक रिंग सिस्टम कहा जाता है। अल्कालॉइड नाम आम तौर पर प्रत्यय "-ina" में समाप्त होते हैं, उनके रासायनिक वर्गीकरण का एक संदर्भ अमाइन के रूप में।

जैवसंश्लेषण

पौधों में एल्कलॉइड के जैवसंश्लेषण में कई चयापचय कदम शामिल हैं, जो प्रोटीन परिवारों की एक विस्तृत श्रृंखला से संबंधित एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होते हैं; इस कारण से, क्षारीय जैवसंश्लेषण मार्ग काफी जटिल है।

हालांकि, कुछ सामान्यताओं पर टिप्पणी करना संभव है। एल्कलॉइड संश्लेषण में कुछ प्रमुख शाखाएं शामिल हैं:

ट्रोपन और निकोटिनिक अल्कलॉइड्स के जैवसंश्लेषण

एल्कलॉइड के इस समूह में, जैवसंश्लेषण यौगिक एल-आर्जिनिन और ऑर्निथिन से किया जाता है। ये अपने संबंधित एंजाइमों द्वारा मध्यस्थता की एक decarboxylation प्रक्रिया से गुजरते हैं: arginine decarboxylase और ornithine decarboxylase।

इन प्रतिक्रियाओं के उत्पाद में पुट्रेसीन अणु होते हैं। मिथाइल समूहों के हस्तांतरण सहित अन्य चरणों के बाद, निकोटिनिक डेरिवेटिव (जैसे निकोटीन) और ट्रोपन डेरिवेटिव (जैसे एट्रोपिन और स्कोपोलामिन) का उत्पादन किया जाता है।

बेन्ज़िलिसोक्विनोलिन एल्कलॉइड्स का जैवसंश्लेषण

बेंजाइल आइसोक्विनोलिन एल्कलॉइड का संश्लेषण एल-टाइरोसिन अणुओं से शुरू होता है, जो एंजाइम टायरोसिन डेकारबॉक्साइलेज द्वारा tyramine अणुओं को जन्म देने के लिए decarboxylated हैं।

एंजाइम नॉरकोक्लाउरिन सिंटेज़ नोरोक्लाउरिन अणुओं के निर्माण के लिए पिछले चरण और एल-डीओपीए में निर्मित टायरिन का उपयोग करता है; वे एल्कलॉइड्स बेर्बेरिन, मॉर्फिन और कोडीन को जन्म देने के लिए जटिल प्रतिक्रियाओं की एक और श्रृंखला से गुजरते हैं।

टेरपेनिक इंडोल एल्कॉइड्स के बायोसिंथेसिस

एल्कलॉइड के इस समूह को दो मार्गों से संश्लेषित किया गया है: एक जो एल-ट्रिप्टोफैन से शुरू होता है और दूसरा गेरानियोल से। इन मार्गों के उत्पाद ट्रिप्टामाइन और सेकोलेगाइन हैं, ये अणु एंजाइम स्ट्रेक्टोसिडाइन सिंथेज़ के लिए सब्सट्रेट हैं, जो कि सस्टोसिडाइन के संश्लेषण को उत्प्रेरित करता है।

विभिन्न टेरपेनिक इंडोल एल्कलॉइड्स को स्ट्रेक्टोसिडाइन से उत्पन्न किया जाता है, जैसे कि एज़्मालिसिन, कैटरेंटाइन, सर्पेन्टाइन और विनब्लास्टाइन; उत्तरार्द्ध का उपयोग हॉजकिन की बीमारी के उपचार में किया गया है।

संरचनात्मक जैव रसायन, आणविक और सेलुलर जीव विज्ञान, और जैव-प्रौद्योगिकीय अनुप्रयोगों के क्षेत्र में, हाल के वर्षों में नए अल्कलॉइड जैवसंश्लेषण एंजाइमों के लक्षण वर्णन पर ध्यान केंद्रित किया गया है।

वर्गीकरण

उनकी विविधता और संरचनात्मक जटिलता के कारण, अल्कलॉइड को विभिन्न तरीकों से वर्गीकृत किया जा सकता है:

इसकी बायोसिंथेटिक उत्पत्ति के अनुसार

उनके बायोसिंथेटिक उत्पत्ति के अनुसार, अल्कलॉइड को तीन बड़े समूहों में वर्गीकृत किया गया है:

सच्चा अल्कलॉइड

वे वे हैं जो अमीनो एसिड से प्राप्त होते हैं और हेट्रोसाइक्लिक रिंग के हिस्से के रूप में नाइट्रोजन परमाणु होते हैं। उदाहरण के लिए: hygrine, कोकीन और फिजियोस्टिग्माइन।

Protoalkaloids

वे अमीनो एसिड से भी प्राप्त होते हैं, लेकिन नाइट्रोजन हेट्रोसाइक्लिक रिंग का हिस्सा नहीं है। उदाहरण के लिए: एफेड्रिन और कोलचिकिन।

Pseudoalkaloids

वे एल्कलॉइड हैं जो अमीनो एसिड से नहीं निकलते हैं और नाइट्रोजन हेट्रोसाइक्लिक संरचना का हिस्सा हैं। उदाहरण के लिए: एकोनिटाइन (टेरपेनिक एल्कालॉइड) और सोलानिडीन (स्टेरॉइडल एल्कालॉइड)।

इसके बायोजेनिक अग्रदूत के अनुसार

इस वर्गीकरण में अल्कलॉइड को अणु के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है जिससे उनका संश्लेषण शुरू होता है। इस प्रकार, वहाँ से प्राप्त एल्कलॉइड हैं:

- एल-फेनिलएलनिन।

- एल-टायरोसिन।

- एल-ट्रिप्टोफैन।

- एल-ऑर्निथिन।

- एल-लाइसिन।

- एल-हिस्टिडीन।

- निकोटिनिक एसिड।

- एंथ्रानिलिक एसिड।

- बैंगनी आधार।

- टेरपेनिक चयापचय।

इसकी रासायनिक संरचना या बुनियादी नाभिक के अनुसार

- पाइरोलिडीन।

- पाइरिडिन-पाइरोलिडीन।

- आइसोक्विनोलीन।

- इमिडाज़ोल।

- पाइपरिडीन।

- पाइरिडिन-पाइपरिडीन।

- क्विनोलिन।

- पुरीना।

- ट्रोपेन।

- इंडोल ।

अनुप्रयोग

प्रकृति और समाज दोनों में अल्कलॉइड के कई उपयोग और अनुप्रयोग हैं। चिकित्सा में, अल्कलॉइड का उपयोग शरीर में उनके द्वारा उत्पन्न शारीरिक प्रभावों पर आधारित होता है, जो यौगिक की विषाक्तता का एक उपाय है।

जीवित प्राणियों द्वारा उत्पादित जैविक अणु होने के नाते, अल्कलॉइड में जैविक प्रणालियों के साथ बातचीत करने और जीव के शरीर क्रिया विज्ञान को सीधे प्रभावित करने की संरचनात्मक क्षमता है। यह संपत्ति खतरनाक लग सकती है, लेकिन नियंत्रित तरीके से अल्कलॉइड का उपयोग बहुत उपयोगी है।

उनकी विषाक्तता के बावजूद, सही खुराक में उपयोग किए जाने पर कुछ एल्कलॉइड सहायक होते हैं। एक अतिरिक्त खुराक नुकसान का कारण बन सकती है और इसे शरीर के लिए जहरीला माना जाता है।

एल्कलॉइड मुख्य रूप से झाड़ियों और जड़ी-बूटियों से प्राप्त होते हैं। वे पौधे के विभिन्न भागों में पाए जा सकते हैं, जैसे कि पत्तियां, तना, जड़ें आदि।

अल्कलॉइड को दवाओं के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है

कुछ अल्कलॉइड में महत्वपूर्ण औषधीय गतिविधि होती है। ये शारीरिक प्रभाव उन्हें कुछ गंभीर विकारों को ठीक करने के लिए दवाओं के रूप में मूल्यवान बनाते हैं।

उदाहरण के लिए: विनका गुलाब से विन्क्रिस्टाइन को एक एंटीकैंसर दवा के रूप में प्रयोग किया जाता है, और इफेड्रा डिस्टेका से एफेड्रिन का उपयोग रक्तचाप को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

अन्य उदाहरणों में करारिना शामिल है, जो कि करारे में पाया जाता है और यह एक शक्तिशाली मांसपेशी रिलैक्सेंट है; एट्रोपिन, जिसका उपयोग विद्यार्थियों को पतला करने के लिए किया जाता है; कोडीन, जिसे कफ सप्रेसेंट के रूप में उपयोग किया जाता है; और कई अन्य लोगों के बीच, जो माइग्रेन के सिरदर्द से राहत देने के लिए उपयोग किया जाता है, अल्कलॉइड्स को मिटा देता है।

अल्कलॉइड का उपयोग मादक पदार्थों के रूप में किया जा सकता है

कई मनोदैहिक पदार्थ, जो केंद्रीय तंत्रिका तंत्र पर कार्य करते हैं, एल्केलॉइड हैं। उदाहरण के लिए, अफ़ीम (पापावर सोमनीफ़ेरम) से मॉर्फिन को एक दवा और दर्द निवारक माना जाता है। Lysergic एसिड Diethylamide, बेहतर एलएसडी के रूप में जाना जाता है, एक अल्कलॉइड और एक साइकेडेलिक दवा है।

इन नशीले पदार्थों का उपयोग प्राचीन काल से मानसिक उत्तेजना और उत्साह के लिए उपकरणों के रूप में किया जाता रहा है, हालांकि उन्हें आधुनिक चिकित्सा के अनुसार हानिकारक माना जाता है।

अल्कलॉइड का उपयोग कीटनाशक और रिपेलेंट के रूप में किया जा सकता है

अधिकांश प्राकृतिक कीटनाशक और रिपेलेंट पौधों से प्राप्त होते हैं, जहां वे पौधे की अपनी रक्षा प्रणाली के हिस्से के रूप में कीटों, कवक या बैक्टीरिया को प्रभावित करते हैं जो उनके कार्य को बढ़ाते हैं। ये यौगिक आमतौर पर अल्कलॉइड होते हैं।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, ये अल्कलॉइड प्रकृति में विषाक्त हैं, हालांकि यह गुण अत्यधिक एकाग्रता पर निर्भर है।

उदाहरण के लिए, पाइरेथ्रिन एक कीट विकर्षक के रूप में उपयोग किया जाता है, एक एकाग्रता में जो मच्छरों के लिए घातक है लेकिन मनुष्यों के लिए नहीं।

अल्कलॉइड का उपयोग वैज्ञानिक अनुसंधान में किया जा सकता है

शरीर पर उनके विशिष्ट प्रभावों के कारण, एल्कलॉइड का व्यापक रूप से वैज्ञानिक अध्ययन में उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, अल्कलॉइड एट्रोपिन पुतली को पतला कर सकता है।

इसलिए, यह मूल्यांकन करने के लिए कि किसी नए पदार्थ के समान या विपरीत प्रभाव हैं, इसकी तुलना एट्रोपिन के प्रभाव से की जाती है।

कुछ अल्कलॉइड्स का अध्ययन उनके एंटीट्यूमोर गुणों के कारण बहुत रुचि के साथ किया जाता है, जैसे कि विनाब्लास्टाइन और विन्क्रिस्टाइन।

वैज्ञानिक अनुसंधान के अन्य महत्वपूर्ण एल्कलॉइड में क्विनिन, कोडीन, निकोटीन, मॉर्फिन, स्कोपोलामाइन, और रेसेरपाइन शामिल हैं।

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