THREONINE: विशेषताओं, कार्यों, गिरावट, लाभ - जीवविज्ञान - 2025

Threonine (thr, टी) या एसिड-LS-threo α अमीनो β-ब्यूटिरिक, सेलुलर प्रोटीन की एसिड अमीनो घटक से एक है। चूंकि मनुष्य और अन्य कशेरुक जानवरों के पास इसके उत्पादन के लिए बायोसिंथेटिक मार्ग नहीं हैं, इसलिए थ्रेओनीन को 9 आवश्यक अमीनो एसिड में से एक माना जाता है जिसे आहार के माध्यम से प्राप्त किया जाना चाहिए।

थ्रेओनीन प्रोटीन में खोजे गए 20 आम एमिनो एसिड में से एक था, एक ऐसा तथ्य जो शतावरी (1806) की खोज के बाद एक सदी से भी अधिक समय तक इतिहास में रहा, जो कि वर्णित पहला एमिनो एसिड था।

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

इसकी खोज विलियम कमिंग रोज़ ने 1936 में की थी, जिन्होंने "थ्रोनिन" शब्द को गढ़ा था क्योंकि इस अमीनो एसिड और थ्रेओनिक एसिड के बीच पाई जाने वाली संरचनात्मक समानता के कारण, जो चीनी ट्रेस से प्राप्त एक यौगिक था।

एक प्रोटीन अमीनो एसिड के रूप में, थ्रेओनीन कोशिकाओं में कई कार्य करता है, जिसके बीच ग्लाइकोप्रोटीन की विशिष्ट कार्बोहाइड्रेट श्रृंखलाओं के लिए बाध्यकारी साइट और विशिष्ट कार्यों (थ्रेओनीन / सेरिन केसिन प्रोटीन) के साथ प्रोटीन केनेज के लिए मान्यता स्थल है।

इसी तरह, थ्रेओनिन प्रोटीन का एक आवश्यक घटक है जैसे कि दाँत तामचीनी, इलास्टिन और कोलेजन और तंत्रिका तंत्र में भी महत्वपूर्ण कार्य हैं। यह एक आहार अनुपूरक के रूप में और चिंता और अवसाद के शारीरिक अवस्था के "रिलीवर" के रूप में उपयोग किया जाता है।

विशेषताएँ

थ्रेओनीन ध्रुवीय अमीनो एसिड के समूह से संबंधित है जो सकारात्मक या नकारात्मक चार्ज (अपरिवर्तित ध्रुवीय अमीनो एसिड) से रहित आर समूह या साइड चेन है।

इसके आर समूह की विशेषताएं इसे अत्यधिक पानी में घुलनशील अमीनो एसिड (हाइड्रोफिलिक या हाइड्रोफिलिक) बनाती हैं, जो इस समूह के अन्य सदस्यों के लिए भी सच है, जैसे कि सिस्टीन, सेरीन, शतावरी और ग्लूटामाइन।

ट्रिप्टोफैन, फेनिलएलनिन, आइसोल्यूसिन और टाइरोसिन के साथ, थ्रेओनीन पांच अमीनो एसिड में से एक है जिसमें ग्लूोजेनोजेन और केटोजेनिक दोनों कार्य हैं, क्योंकि संबंधित मध्यवर्ती जैसे पाइरूवेट और स्यूसिनाइल-सीओए इसके चयापचय से उत्पन्न होते हैं।

इस अमीनो एसिड में 119 ग्राम / मोल का अनुमानित आणविक भार है; अपरिवर्तित अमीनो एसिड के कई की तरह, इसमें 5.87 के आसपास एक आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु होता है और प्रोटीन संरचनाओं में इसकी आवृत्ति 6% के करीब होती है।

कुछ लेखकों ने अन्य अमीनो एसिड के साथ एक "मीठा" स्वाद के साथ थ्रेओनीन समूह बनाया, जिनमें से, उदाहरण के लिए, सेरीन, ग्लाइसिन और एलेनिन।

संरचना

On-अमीनो एसिड जैसे थ्रेओनिन की एक सामान्य संरचना होती है, अर्थात यह सभी के लिए सामान्य है। यह "α कार्बन" के रूप में जाना जाने वाले कार्बन परमाणु की उपस्थिति से भिन्न होता है, जो कि चिरल होता है और जिससे चार अलग-अलग प्रकार के अणु या पदार्थ जुड़े होते हैं।

यह कार्बन अपने एक बांड को हाइड्रोजन परमाणु के साथ साझा करता है, दूसरा आर समूह के साथ, जो प्रत्येक अमीनो एसिड के लिए विशेषता है, और अन्य दो पर अमीनो (एनएच 2) और कार्बोक्सिल (सीओओएच) समूहों का कब्जा है, जो सभी के लिए आम है। अमीनो अम्ल।

थ्रेओनीन के आर समूह में एक हाइड्रॉक्सिल समूह है जो इसे जलीय मीडिया में अन्य अणुओं के साथ हाइड्रोजन बांड बनाने की अनुमति देता है। इसकी पहचान को अल्कोहल समूह (एक इथेनॉल, दो कार्बन परमाणुओं के साथ) के रूप में परिभाषित किया जा सकता है, जिसने α कार्बन परमाणु (-CHOH-CH3) में शामिल होने के लिए अपने हाइड्रोजेन में से एक को खो दिया है।

यह -OH समूह अणुओं की एक विस्तृत विविधता के लिए "ब्रिज" या बाइंडिंग साइट के रूप में काम कर सकता है (उदाहरण के लिए, ग्लाइकोप्रोटीन के निर्माण के दौरान ऑलिगोसैकराइड चेन) इसे संलग्न किया जा सकता है और इसलिए यह गठन के लिए जिम्मेदार लोगों में से एक है threonine का संशोधित व्युत्पन्न।

इस एमिनो एसिड का जैविक रूप से सक्रिय रूप L-threonine है और यह वह है जो प्रोटीन संरचनाओं के निर्माण और विभिन्न चयापचय प्रक्रियाओं में भाग लेता है जहां यह कार्य करता है।

विशेषताएं

प्रोटीन अमीनो एसिड के रूप में, थ्रेओनीन प्रकृति में कई प्रोटीनों की संरचना का हिस्सा है, जहां इसका महत्व और समृद्धि प्रोटीन की पहचान और कार्य पर निर्भर करती है।

प्रोटीन के पेप्टाइड अनुक्रम के विरूपण में अपने संरचनात्मक कार्यों के अलावा, थ्रेओनीन तंत्रिका तंत्र और यकृत दोनों में अन्य कार्य करता है, जहां यह वसा के चयापचय में भाग लेता है और इस अंग में उनके संचय को रोकता है।

थ्रेओनीन सीरीन / थ्रेओनीन केनेसेस द्वारा मान्यता प्राप्त अनुक्रमों का हिस्सा है, जो कई प्रोटीन फास्फोरिलीकरण प्रक्रियाओं के लिए जिम्मेदार हैं, जो कार्यों की बहुलता और इंट्रासेल्युलर सिग्नलिंग घटनाओं के नियमन के लिए आवश्यक हैं।

यह कुछ आंतों और पाचन विकारों के इलाज के लिए भी प्रयोग किया जाता है और इसे चिंता और अवसाद जैसे रोग स्थितियों को कम करने में उपयोगी दिखाया गया है।

L-threonine, इसी तरह, माउस भ्रूण स्टेम कोशिकाओं के बहुतायत अवस्था को बनाए रखने के लिए आवश्यक अमीनो एसिड में से एक है, यह एक तथ्य है जो स्पष्ट रूप से S-adenosyl-methionine और हिस्टोन मेथिलिकरण घटनाओं के चयापचय से संबंधित है, जो सीधे जीन की अभिव्यक्ति में शामिल हैं।

उद्योग में

कई अमीनो एसिड के लिए एक सामान्य संपत्ति अन्य यौगिकों जैसे कि एल्डीहाइड या कीटोन्स के साथ प्रतिक्रिया करने की उनकी क्षमता है जो कई यौगिकों की विशेषता "स्वाद" बनाते हैं।

इन अमीनो एसिडों में थ्रेओनीन होता है, जो सेरीन की तरह, कुछ खाद्य पदार्थों के भुनने के दौरान सुक्रोज के साथ प्रतिक्रिया करता है और "पाइराजाइन्स" को जन्म देता है, कॉफी जैसे भुने हुए उत्पादों के विशिष्ट सुगंधित यौगिक।

थ्रेओनीन प्राकृतिक मूल की कई दवाओं में मौजूद है और कई पोषण पूरक योगों में भी है जो कुपोषण के रोगियों के लिए निर्धारित हैं या जिनके पास इस अमीनो एसिड में आहार खराब है।

एल-थ्रेओनीन के सबसे कुख्यात कार्यों में से एक, जो समय के साथ बढ़ रहा है, सूअरों और पोल्ट्री उत्पादन उद्योगों के लिए केंद्रित फ़ीड की तैयारी में एक योजक है।

L-threonine का उपयोग इन उद्योगों में प्रोटीन के दृष्टिकोण से खराब योगों में एक खाद्य पूरक के रूप में किया जाता है, क्योंकि यह आर्थिक लाभ प्रदान करता है और इन खेत जानवरों द्वारा खपत कच्चे प्रोटीन की कमियों को कम करता है।

इस अमीनो एसिड के उत्पादन का मुख्य रूप, आम तौर पर, माइक्रोबियल किण्वन द्वारा और 2009 के लिए कृषि उद्देश्यों के लिए विश्व उत्पादन के आंकड़े 75 टन से अधिक है।

जैवसंश्लेषण

Threonine मनुष्य के लिए नौ आवश्यक अमीनो एसिड में से एक है, जिसका अर्थ है कि इसे शरीर की कोशिकाओं द्वारा संश्लेषित नहीं किया जा सकता है और इसलिए, इसे पशु या वनस्पति मूल के प्रोटीन से प्राप्त किया जाना चाहिए जो इसके साथ आपूर्ति की जाती हैं। रोज का आहार।

पौधे, कवक और बैक्टीरिया समान मार्गों के माध्यम से थ्रेओनीन को संश्लेषित करते हैं जो एक दूसरे से कुछ भिन्न हो सकते हैं। हालांकि, इन जीवों में से अधिकांश एक अग्रदूत के रूप में एस्पेरेट से शुरू होते हैं, न केवल थ्रेओनीन के लिए, बल्कि मेथिओनिन और लाइसिन के लिए भी।

रोगाणुओं में बायोसिंथेटिक मार्ग

सूक्ष्मजीवों जैसे बैक्टीरिया जैसे एल-थ्रोनिन बायोसिंथेसिस मार्ग में पांच अलग-अलग एंजाइम-उत्प्रेरित चरण होते हैं। प्रारंभिक सब्सट्रेट, जैसा कि चर्चा की गई है, एस्पार्टेट है, जो एक एटीपी-निर्भर एसपारटे किनेज़ एंजाइम द्वारा फॉस्फोराइलेट किया जाता है।

यह प्रतिक्रिया मेटाबोलाइट L-aspartyl फॉस्फेट (L-aspartyl-P) पैदा करती है जो एंजाइम aspartyl semialdehyde dehydrogenase के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में कार्य करता है, जो NADPH- निर्भर तरीके से aspartyl semialdehyde के लिए इसके रूपांतरण को उत्प्रेरित करता है।

एस्पार्टिल सेमेलाडिहाइड का उपयोग एल-लाइसिन के जैवसंश्लेषण और एल-थ्रेओनिन के जैवसंश्लेषण के लिए दोनों के लिए किया जा सकता है; इस मामले में, अणु का उपयोग L-homoserine के उत्पादन के लिए NADPH- निर्भर होमोसरीन डिहाइड्रोजनेज एंजाइम द्वारा किया जाता है।

L-homoserine को L-homoserine फॉस्फेट (L-homoserine-P) द्वारा ATP-निर्भर homoserine kinase द्वारा phosphorylated किया जाता है और प्रतिक्रिया उत्पाद कहा जाता है, बदले में, L-threonine को संश्लेषित करने में सक्षम एंजाइम threonine सिंथेस के लिए एक सब्सट्रेट है।

एल-मेथियोनीन को पिछले चरण में उत्पादित एल-होमोसरीन से संश्लेषित किया जा सकता है, इसलिए यह एल-थ्रेओनीन के संश्लेषण के लिए एक "प्रतिस्पर्धी" मार्ग का प्रतिनिधित्व करता है।

इस तरह से संश्लेषित L-threonine का उपयोग प्रोटीन संश्लेषण के लिए किया जा सकता है या इसे ग्लाइसिन और L-leucine के संश्लेषण के लिए नीचे की ओर भी इस्तेमाल किया जा सकता है, दो अमीनो एसिड भी प्रोटीन के दृष्टिकोण से प्रासंगिक हैं।

विनियमन

यह उजागर करना महत्वपूर्ण है कि बैक्टीरिया में L-threonine के जैवसंश्लेषण में भाग लेने वाले पांच एंजाइमों में से तीन नकारात्मक प्रतिक्रिया के माध्यम से प्रतिक्रिया के उत्पाद द्वारा विनियमित होते हैं। ये एस्पार्टेट किनासे, होमोसरीन डिहाइड्रोजनेज और होमोसरेइन किनेज हैं।

इसके अलावा, इस बायोसिंथेटिक मार्ग का विनियमन एल-लाइसिन, एल-मेथियोनीन, एल-आइसोलेकिन और ग्लाइसिन के गठन के बाद से संबंधित अन्य बायोसिंथेटिक उत्पादों की सेलुलर आवश्यकताओं पर भी निर्भर करता है। एल threonine।

पतन

पाइरूवेट या स्यूसिनाइल-सीओए का उत्पादन करने के लिए थ्रेओनीन को दो अलग-अलग मार्गों से नीचा दिखाया जा सकता है। उत्तरार्द्ध मनुष्यों में थ्रेओनीन अपचय का सबसे महत्वपूर्ण उत्पाद है।

थ्रेओनिन चयापचय मुख्य रूप से यकृत में होता है, लेकिन अग्न्याशय, हालांकि कुछ हद तक, इस प्रक्रिया में भी भाग लेता है। यह मार्ग विशिष्ट ट्रांसपोर्टरों के माध्यम से हेपेटोसाइट्स के प्लाज्मा झिल्ली में अमीनो एसिड के परिवहन से शुरू होता है।

थ्रोनिन से पाइरूवेट का उत्पादन

थ्रेओनीन का पाइरूवेट में रूपांतरण ग्लाइसिन में इसके परिवर्तन के लिए होता है, जो दो उत्प्रेरक चरणों में होता है जो कि थ्रोनिन से 2-एमिनो-3-किटोबूटाइरेट के गठन से शुरू होता है और एंजाइम थ्रेओनीन डिहाइड्रोजनेज की क्रिया द्वारा होता है।

मनुष्यों में, यह मार्ग केवल 10 और 30% थ्रेओनीन अपचय के बीच का प्रतिनिधित्व करता है, हालांकि, इसका महत्व उस जीव के सापेक्ष है जिसे अन्य स्तनधारियों में माना जाता है, उदाहरण के लिए, यह बहुत अधिक रूप से प्रासंगिक है बोला जा रहा है।

थ्रेओनीन से succinyl-CoA का उत्पादन

मेथियोनीन, वैलिन और आइसोलेसीन के साथ, थ्रोनिन के कार्बन परमाणुओं का उपयोग स्यूकुनिल-सीओए के उत्पादन के लिए भी किया जाता है। यह प्रक्रिया α-ketobutyrate में एमिनो एसिड के रूपांतरण के साथ शुरू होती है, जो बाद में प्रोपेनिल-सीओए उपज के लिए α-keto एसिड dehydrogenase एंजाइम के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किया जाता है।

Α-ketobutyrate में threonine का परिवर्तन एंजाइम threonine dehydratase द्वारा उत्प्रेरित होता है, जिसमें पानी के एक अणु (H2O) और एक अन्य अमोनियम आयन (NH4 +) का नुकसान होता है।

प्रोपियोनील-सीओए को दो-चरण प्रतिक्रिया के माध्यम से मिथाइलमोनिल-सीओए में कार्बोक्जाइलेट किया जाता है जिसमें बाइकार्बोनेट (एचसीओ 3-) के रूप में कार्बन परमाणु के प्रवेश की आवश्यकता होती है। यह उत्पाद एक आश्रित मिथाइलमेलोनिएल-सीओए म्यूटेज-कोएंजाइम बी 12 के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में कार्य करता है, जो स्यूसिनील-सीओए का उत्पादन करने के लिए अणु को "एपिमेयर करता है"।

अन्य catabolic उत्पादों

इसके अतिरिक्त, थ्रेओनीन के कार्बन कंकाल को एसिटाइल-सीओए के उत्पादन के लिए उपयोग किया जा सकता है, जिसका शरीर की कोशिकाओं में ऊर्जा के दृष्टिकोण से भी महत्वपूर्ण प्रभाव होता है।

कुछ जीवों में, थ्रोनिन उदाहरण के लिए, कुछ बायोसिंथेटिक रास्ते जैसे कि आइसोलुकेन के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में भी कार्य करता है। इस मामले में, 5 कैटेलिटिक चरणों के माध्यम से, थ्रोनिन कैटाबोलिज्म से प्राप्त α-ketobutyrate को आइसोलेसीन के गठन की ओर निर्देशित किया जा सकता है।

थ्रेओनीन से भरपूर खाद्य पदार्थ

हालांकि अधिकांश प्रोटीन युक्त खाद्य पदार्थों में सभी अमीनो एसिड, अंडे, दूध, सोयाबीन का एक निश्चित प्रतिशत होता है, और जिलेटिन अमीनो एसिड थ्रेओनीन में विशेष रूप से समृद्ध पाया गया है।

चिकन, सुअर का मांस, खरगोश, भेड़ का बच्चा और विभिन्न प्रकार के पोल्ट्री जैसे जानवरों के मांस में थ्रेओनीन भी होता है। पौधे की उत्पत्ति के खाद्य पदार्थों में, यह गोभी, प्याज, लहसुन, चार्ड और एबर्जिन में प्रचुर मात्रा में है।

यह चावल, मक्का, गेहूं की भूसी, फलियों के दानों और स्ट्रॉबेरी, केला, अंगूर, अनानास, आलूबुखारा और अन्य प्रोटीन युक्त अखरोट जैसे अखरोट या पिस्ता, दूसरों के बीच में।

इसके सेवन के फायदे

विश्व खाद्य और कृषि स्वास्थ्य संगठन (डब्ल्यूएचओ, एफएओ) की विशेषज्ञ समिति के अनुसार, औसत वयस्क मानव के लिए थ्रेओनीन की दैनिक आवश्यकता शरीर के वजन के प्रति किलोग्राम लगभग 7 मिलीग्राम है, जो होना चाहिए आहार से प्राप्त भोजन से प्राप्त किया जाता है।

ये आंकड़े पुरुषों और महिलाओं के साथ किए गए अध्ययनों से प्राप्त प्रयोगात्मक आंकड़ों से प्राप्त होते हैं, जहां शरीर की कोशिकाओं में सकारात्मक नाइट्रोजन संतुलन प्राप्त करने के लिए थ्रेओनीन की यह मात्रा पर्याप्त है।

हालांकि, 6 महीने से एक वर्ष की आयु के बच्चों के साथ किए गए अध्ययनों से पता चला है कि इन के लिए L-threonine की न्यूनतम आवश्यकताएं प्रति दिन 50 से 60 मिलीग्राम प्रति किलोग्राम वजन के बीच हैं।

पोषक तत्वों की खुराक या L-threonine में समृद्ध विशेष योगों के साथ दवाओं के सेवन के मुख्य लाभों में से एक हैं एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस या लो गेहरिग की बीमारी।

थ्रेओनीन की अतिरिक्त आपूर्ति आंत में पोषक तत्वों के अवशोषण का पक्षधर है और यकृत कार्यों के सुधार में भी योगदान देता है। यह कोशिकाओं के माध्यम से फॉस्फेट समूहों के परिवहन के लिए भी महत्वपूर्ण है।

कमी के विकार

छोटे बच्चों में थ्रेओनीन चयापचय में जन्मजात दोष होते हैं जो विकास मंदता और अन्य संबंधित चयापचय संबंधी विकारों का कारण बनते हैं।

इस अमीनो एसिड में कमी शिशु के वजन बढ़ने में कुछ विफलताओं के साथ जुड़ी हुई है, साथ ही नाइट्रोजन प्रतिधारण की कमी और मूत्र में इसके नुकसान से संबंधित अन्य विकृति भी है।

थ्रेओनीन में आहार कम लेने वाले मनुष्यों को फैटी लीवर और इस आंत के अमीनो एसिड से संबंधित कुछ संक्रमणों का खतरा अधिक हो सकता है।

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