प्रोलाइन: विशेषताएँ, संरचना, कार्य, खाद्य पदार्थ - जीवविज्ञान - 2025

प्रोलाइन (प्रो, पी) 22 अमीनो एसिड बुनियादी रूप में वर्गीकृत के अंतर्गत आता है। यह एक गैर-आवश्यक अमीनो एसिड है, क्योंकि इसे मनुष्य और अन्य स्तनधारी जानवरों द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है।

1900 में, जर्मन वैज्ञानिक रिचर्ड विलस्टैटर प्रोलाइन को निकालने और निरीक्षण करने वाले पहले व्यक्ति थे। हालांकि, यह 1901 में एमिली फिशर था, जिसने अमीनो एसिड के पाइरोलिडीन रिंग के आधार पर "प्रोलिन" शब्द गढ़ा; इस शोधकर्ता ने दूध कैसिइन से प्रोलाइन के संश्लेषण के बारे में विस्तार से बताया।

अमीनो एसिड की रासायनिक संरचना प्रोलिन (स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से Clavecin)

कैसिइन जैसे प्रोटीन में, प्रोलाइन संरचनात्मक "ट्विस्ट" और सिलवटों में एक आवश्यक भूमिका निभाता है। इस प्रोटीन में, प्रोलाइन को पूरी तरह से संरचना में वितरित किया जाता है और and कैसिइन और αs1 प्रोटीन से बांधता है; इसके अलावा, यह दोषपूर्ण संरचनात्मक झुकता या छोरों को बनने से रोकता है।

आमतौर पर प्रोटीन बनाने वाले अमीनो एसिड के सटीक अनुक्रम को निर्धारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले जैव रासायनिक विश्लेषण में, प्रोलिन अमीनो एसिड का पता लगाने में सबसे कठिन है, क्योंकि प्रोलिन के द्वितीयक अमीनो समूह का एक अलग व्यवहार है और आसानी से पता नहीं लगाया जा सकता है। ।

स्कर्वी शायद प्रोलाइन से संबंधित सबसे अच्छी बीमारी है। इसका विटामिन सी के सेवन में कमी के साथ करना पड़ता है, जो सीधे कोलेजन फाइबर में प्रोलाइन के हाइड्रॉक्सिलेशन को प्रभावित करता है, जिससे कोलेजन फाइबर की अस्थिरता के कारण एक प्रणालीगत कमजोर हो जाता है जो पूरे शरीर में होता है।

विशेषताएँ

Α- कार्बन से जुड़ा हुआ द्वितीयक अमीनो समूह प्रोलिन को वर्गीकृत करने के कार्य को कुछ कठिन बना देता है। हालांकि, कुछ ग्रंथों में इसे ब्रांच्ड अमीनो एसिड के साथ या एलीपेटिक साइड चेन के साथ वर्गीकृत किया जाता है, क्योंकि प्रोलाइन की आर चेन या आर ग्रुप हाइड्रोफोबिक या एलीफेटिक है।

प्रोलिन की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं में से एक यह है कि किसी भी मामले में यह हाइड्रोजन बांड नहीं बना सकता है, जो प्रोटीन की तृतीयक संरचनाओं में जटिल और जटिल मोड़ को आदर्श बनाने के लिए आदर्श बनाता है।

जिस तरह सभी अमीनो एसिड में दो आइसोफोर्म होते हैं जो केंद्रीय कार्बन परमाणु पर निर्भर करते हैं, प्रोलिन को प्रकृति में एल-प्रोलाइन या डी-प्रोलिन के रूप में पाया जा सकता है। हालांकि, एल-प्रोलाइन रूप प्रकृति में सबसे प्रचुर मात्रा में है और वह है जो प्रोटीन संरचनाओं का हिस्सा है।

प्रोटीन में जहां यह पाया जाता है, प्रोलिन अक्सर सतह के करीब या पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के गुना या "मोड़" स्थलों पर कब्जा कर लेता है, क्योंकि प्रोलिन की कठोर और बंद संरचना अन्य अमीनो एसिड के साथ एक मजबूत बातचीत मुश्किल बनाती है। ।

संरचना

मूल अमीनो एसिड के बीच प्रोलिन की एक विशेष संरचना है, क्योंकि इसमें एक द्वितीयक अमीनो समूह (NH2) है और प्राथमिक अमीनो समूह नहीं है जो सभी अमीनो एसिड की विशेषता है।

आर समूह या प्रोलाइन की साइड चेन एक पाइरोलिडीन या टेट्राहाइड्रोपाइर्रॉयल रिंग है। यह समूह पाँच कार्बन परमाणुओं के एक हेट्रोसाइक्लिक अमीन (दोहरे बंधों के बिना) द्वारा बनता है, जहाँ इनमें से प्रत्येक हाइड्रोजन परमाणुओं से संतृप्त होता है।

प्रोलाइन की ख़ासियत यह है कि "केंद्रीय" कार्बन परमाणु विषमकोणीय पिरामिडोलिन रिंग में शामिल है, इसलिए केवल "मुक्त" या "प्रोट्रूइंग" परमाणु कार्बोक्सिल समूह (सीओओएच) और हाइड्रोजन परमाणु (एच) हैं) अमीनो एसिड के विषमकोणीय वलय।

प्रोलाइन का आणविक सूत्र C5H9NO2 है और इसका IUPAC नाम पाइरोलिडीन-2-कार्बोक्जिलिक एसिड है। इसका 115.13 ग्राम / मोल का अनुमानित आणविक भार है और प्रोटीन में इसकी आवृत्ति लगभग 7% है।

विशेषताएं

अधिकांश कशेरुक जानवरों में कोलेजन और ट्रोपोकोलेजन फाइबर सबसे प्रचुर मात्रा में प्रोटीन होते हैं। ये त्वचा, tendons, हड्डियों के मैट्रिक्स और कई अन्य ऊतकों को बनाते हैं।

कोलेजन फाइबर कई दोहराए जाने वाले पॉलीपेप्टाइड ट्रिपल हेलिकॉप्टर से बने होते हैं, जो बदले में, ग्लाइसिन-प्रोलाइन-प्रोलाइन / हाइड्रॉक्सीप्रोलाइन अनुक्रम में कई प्रोलाइन और ग्लाइसिन अवशेषों से बने होते हैं (उत्तरार्द्ध प्रोलाइन का एक संशोधित व्युत्पन्न है)।

अपने मूल रूप में, प्रोलाइन प्रोलोगेन का हिस्सा है, यह कोलेजन पॉलीपेप्टाइड्स और कुछ अन्य संयोजी ऊतक प्रोटीन का अग्रदूत है। हाइड्रॉक्सिपलेटिंग प्रोलाइन अवशेषों को हाइड्रॉक्सीप्रोलाइन बनाने के लिए एंजाइम प्रोलॉजेन प्रोलिन हाइड्रोसेज़ एंजाइम के लिए ज़िम्मेदार है और इस तरह से कोलेजन के लिए प्रोलॉजेन की परिपक्वता प्राप्त होती है।

कोलेजन फाइबर में प्रोलिन का मुख्य कार्य क्या है?

हाइड्रॉक्सीप्रोलाइन इसे कोलेजन के प्रतिरोध की विशेषताएं देता है, क्योंकि इस एमिनो एसिड व्युत्पन्न में प्रोटीन बनाने वाले ट्रिपल हेलिक्स की जंजीरों के बीच बड़ी संख्या में हाइड्रोजन बांड बनाने की क्षमता है।

प्रोलाइन अवशेषों के हाइड्रॉक्सिलेशन को उत्प्रेरित करने वाले एंजाइम को विटामिन सी (एस्कॉर्बिक एसिड) की उपस्थिति की आवश्यकता होती है और, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, स्कर्वी प्रोले अवशेषों के हाइड्रॉक्सिकेशन में विफलता के कारण कोलेजन फाइबर के कमजोर होने के कारण है।, जो कोलेजन फाइबर धारण करने वाले हाइड्रोजन बांड में कमी का कारण बनता है।

अन्य कार्य

प्रोटीन सिलवटों और मोड़ के गठन के लिए प्रोलिन आवश्यक है।

इसकी बंद संरचना प्रोटीन के अंदर "समायोजित" करने के लिए इस अमीनो एसिड को मुश्किल बनाती है, इसके अलावा, चूंकि यह अन्य आस-पास के अवशेषों के साथ "बातचीत" करने के लिए हाइड्रोजन बॉन्ड नहीं बना सकती है, यह "मुड़ता" या "ट्विस्ट" के गठन को प्रेरित करती है। प्रोटीन की पूरी संरचना में जहाँ यह पाया जाता है।

सभी अल्पकालिक प्रोटीन प्रचुर मात्रा में प्रोलाइन, ग्लूटामेट, सेरीन, और थ्रेओनीन दोहराता है। ये क्षेत्र 12 से 60 अवशेषों तक होते हैं और इन्हें कीट क्रम कहा जाता है।

कीट अनुक्रम वाले प्रोटीनों को प्रोटियासम में बाद के क्षरण के लिए ubiquitination द्वारा चिह्नित किया जाता है।

जैवसंश्लेषण

कई एमिनो एसिड ग्लाइकोलिसिस मध्यवर्ती, पैंटोस फॉस्फेट मार्ग या साइट्रिक एसिड चक्र (क्रेब्स चक्र) से संश्लेषित किए जा सकते हैं। लघु ग्लूटामेट मार्ग में प्रोलाइन और आर्गिनिन बनते हैं।

सभी जीवित जीवों के लिए लगभग सामान्य जैवसंश्लेषण मार्ग एल-ग्लूटामेट के रूपांतरण के साथ शुरू होता है, एंजाइम ग्लूटामेट-5-किनेज की क्रिया के लिए धन्यवाद (बैक्टीरिया में) या γ-ग्लूटामाइल द्वारा -किन्स (मनुष्यों में)।

इस प्रतिक्रिया में एटीपी-निर्भर फॉस्फोराइलेशन शामिल है, जिसमें मुख्य उत्पाद के अलावा, एक एडीपी अणु उत्पन्न होता है।

ग्लूटामेट 5-सेमेइल्डिहाइड डिहाइड्रोजनेज (बैक्टीरिया में) या γ-ग्लूटामाइल फॉस्फेट रिडक्टेस (मनुष्यों में) द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया एल-ग्लूटामेट-5-सेमेइलडिहाइड में by-L-glutamyl-5-फॉस्फेट को परिवर्तित करती है और यह प्रतिक्रिया गुणात्मक रूप से होती है। Cofactor NADPH की उपस्थिति।

L-glutamate-5-semialdehyde, प्रतिवर्ती और अनायास निर्जलित (S) -1-1-पाइरोलाइन-5-कार्बोक्जिलेट है, जिसे बाद में एलो-प्रोलाइन द्वारा एंजाइम जाइरोलाइन-5-कार्बोक्सिलेट रिडक्टेस (बैक्टीरिया और मनुष्यों में बदल दिया जाता है)), जिसकी प्रतिक्रिया में NADPH या NADH का एक अणु भी आवश्यक है।

पतन

साइट्रिक एसिड चक्र या क्रेब्स चक्र में प्रवेश करने के लिए प्रोलाइन, आर्जिनिन, ग्लूटामाइन और हिस्टिडाइन को α-ketoglutarate में लगातार अपमानित किया जाता है। प्रोलिन के विशेष मामले में, यह पहले पाइरोलिन-5-कार्बोक्जाइलेट एंजाइम एंजाइम ऑक्सीडेज द्वारा ऑक्सीकरण किया जाता है।

पहले चरण में, जहां पायरोलिन-5-कार्बोक्सिलेट के लिए प्रोलिन का ऑक्सीकरण होता है, ई-एफएडीएच 2 को कम करते हुए, अलग-अलग प्रोटॉन ई-एफएडी द्वारा स्वीकार किए जाते हैं; यह कदम अमीनो एसिड प्रोलाइन के लिए अनन्य है।

एक सहज प्रतिक्रिया के द्वारा, पायरोलिन-5-कार्बोक्जिलेट ग्लूटामेट dehyde-सेमियाल्डिहाइड में बदल जाता है, जो तब एंजाइम ग्लूटामेट dehyde-सेमेइल्डिहाइड डिओड्रोजेनेज के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में कार्य करता है। इस चरण में दो प्रोटॉन जारी किए जाते हैं, उनमें से एक एनएडी द्वारा स्वीकार किया जाता है, जिसे एनएडीएच में घटा दिया जाता है, और दूसरा एच + के रूप में स्वतंत्र होता है।

आर्गिनिन, प्रोलाइन की तरह, sem-सेमियालडिहाइड ग्लूटामेट में तब्दील हो जाता है, लेकिन एक वैकल्पिक चयापचय पथ के माध्यम से दो अलग-अलग एंजाइम होते हैं।

एंजाइम ग्लूटामेट γ-सेमलिहाइड डीहाइड्रोजनेज ग्लूटामेट γ-सेमलडिहाइड को एल-ग्लूटामेट में बदल देता है। इसके बाद, इस एल-ग्लूटामेट को ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा फिर से ऑक्सीकरण किया जाता है, जिसके साथ अंत में α-ketoglutarate बनता है, जिसे साइट्रिक एसिड चक्र में शामिल किया जाएगा।

ग्लूटामेट ऑक्सीकरण चरण में, एक प्रोटॉन (H +) और एक एमिनो समूह (NH3 +) जारी किए जाते हैं। प्रोटॉन एक NADP + समूह को कम करता है और एक NADPH अणु बनता है।

प्रोलिन और आर्जिनिन के क्षरण और जैवसंश्लेषण मार्गों के बीच मौजूद कई समानताओं के बावजूद, इन अमीनो एसिड को विभिन्न एंजाइमों, अलग-अलग कॉफ़ेक्टर्स और विभिन्न इंट्रासेल्युलर डिब्बों का उपयोग करके पूरी तरह से विपरीत मार्गों द्वारा संश्लेषित और अपमानित किया जाता है।

वेलिन समृद्ध खाद्य पदार्थ

सामान्य तौर पर, सभी उच्च प्रोटीन खाद्य पदार्थों में बड़ी मात्रा में प्रोलिन होता है। इनमें मांस, दूध, अंडे और अन्य शामिल हैं। हालांकि, जब हमारा शरीर स्वास्थ्य और पोषण की इष्टतम स्थिति में होता है, तो यह एंडोजेनिक रूप से प्रोलाइन को संश्लेषित करने में सक्षम होता है।

उदाहरण के लिए, कई फलियां और नट्स में, और जई की तरह साबुत अनाज में भी पाया जा सकता है। प्रोलिन से समृद्ध अन्य खाद्य पदार्थ हैं गेहूं की भूसी, अखरोट, बादाम, मटर, और सेम, अन्य।

कुछ स्वास्थ्य खाद्य भंडार अक्सर संयुक्त समस्याओं वाले लोगों की मदद करने या ऊतकों की उम्र बढ़ने को धीमा करने के लिए संयुक्त अमीनो एसिड एल-लाइसिन और एल-प्रोलाइन की गोलियां बनाते हैं।

हालांकि, यह निश्चितता के साथ नहीं दिखाया गया है कि इन अमीनो एसिड के पूरक आहार लेने से बुढ़ापे को कम करने या उम्र को बढ़ाने वाली अन्य स्थितियों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

इसके सेवन के फायदे

प्रोलिन में समृद्ध आहार आमतौर पर गठिया, मोच, लिगामेंट आँसू, डिस्लोकेन्स, टेंडिनिटिस और अन्य जैसे संयुक्त रोगों वाले लोगों के लिए निर्धारित किया जाता है, और यह कोलेजन फाइबर के संश्लेषण के साथ अपने संबंधों के कारण होता है। शरीर के संयोजी ऊतक।

सौंदर्य उद्योग में उपयोग किए जाने वाले कई औषधीय लोशन और टैबलेट एल-प्रोलाइन के साथ समृद्ध हैं, क्योंकि कुछ अध्ययनों से पता चला है कि यह अमीनो एसिड किसी तरह से कोलेजन के संश्लेषण को बढ़ा सकता है और इसलिए, त्वचा की बनावट में सुधार कर सकता है। घावों, घावों, अल्सर और जलने के उपचार में तेजी लाएं।

खाद्य उद्योग में ऐसे प्रोटीन होते हैं जिनमें "बायोएक्टिव पेप्टाइड्स" होते हैं जो अपने पोषण गुणों से परे कार्य करते हैं। इन पेप्टाइड्स में आम तौर पर दो से नौ अमीनो एसिड अवशेष होते हैं, जिनमें प्रोलिन, आर्गिनिन और लाइसिन शामिल हैं।

कहा कि बायोएक्टिव पेप्टाइड्स में एक निश्चित ओपिओइड प्रभाव के साथ एंटीहाइपरटेंसिव गतिविधि हो सकती है; वे कुछ रोगजनकों के खिलाफ प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को उत्तेजित करके इम्युनोमोड्यूलेटर्स के रूप में कार्य कर सकते हैं और यहां तक ​​कि वासोएक्टिविटी में वृद्धि हो सकती है, जो उन लोगों के संचलन में सुधार करता है जो उनका उपभोग करते हैं।

कमी के विकार

ग्लूटन गेहूं के अनाज में मौजूद एक प्रोटीन है जो आंत की सूजन का कारण बनता है। "लस असहिष्णुता" से पीड़ित लोगों को "सीलिएक" रोगियों के रूप में जाना जाता है और इस प्रोटीन को प्रोलिन और ग्लूटामाइन में समृद्ध माना जाता है, जिनके प्रोटियोलिटिक गिरावट इस स्थिति वाले लोगों के लिए मुश्किल है।

कुछ बीमारियों को महत्वपूर्ण प्रोटीनों के मिसफॉल्डिंग के साथ करना पड़ता है और यह बहुत आम है कि इन दोषों को सीस के साथ करना पड़ता है - प्रोलाइन अवशेषों में एमाइड बॉन्ड के ट्रांस आइसोमेरिज़ेशन, चूंकि, अन्य पेप्टाइड बॉन्ड के विपरीत जिसमें ट्रांस आइसोमर अत्यधिक इष्ट है, प्रोलिन में इसका नुकसान होता है।

प्रोलाइन अवशेषों में, यह देखा गया है कि प्रोलाइन अवशेषों से सटे हुए एमाइड्स में ट्रांस आइसोमर की तुलना में सबसे पहले सिस आइसोमर के गठन की दिशा में एक महत्वपूर्ण प्रवृत्ति है, जो प्रोटीन के "गलत" रूप से उत्पन्न कर सकती है।

चयापचयी विकार

अन्य आवश्यक और गैर-आवश्यक अमीनो एसिड के साथ, प्रोलिन से संबंधित मुख्य रोग संबंधी विकार आमतौर पर इस अमीनो एसिड के आत्मसात के मार्गों में दोष से संबंधित हैं।

हाइपरप्रोलिनमिया, उदाहरण के लिए, एक एंजाइम की कमी का एक विशिष्ट मामला है जो प्रोलिन के गिरावट मार्ग में भाग लेता है, विशेष रूप से 1-पायरोलाइन-5-कार्बोक्सिलेट डिहाइड्रोजनेज, जो इसके सब्सट्रेट के संचय की ओर जाता है, जो अंत में मार्ग को निष्क्रिय करता है।

इस विकृति का आमतौर पर रक्त प्लाज्मा में उच्च प्रोलिन सामग्री द्वारा और प्रभावित रोगियों के मूत्र में 1-पाइरोलाइन-5-कार्बोक्जिलेट मेटाबोलाइट की उपस्थिति से निदान किया जाता है।

इस बीमारी के मुख्य लक्षणों में तंत्रिका संबंधी विकार, गुर्दे की बीमारी और सुनने की हानि या बहरापन शामिल है। अन्य अधिक गंभीर मामलों में गंभीर मानसिक मंदता और चिह्नित साइकोमोटर कठिनाइयां शामिल हैं।

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