प्रोटीन का हाइड्रोलिसिस (हाइड्रोलिसिस)।प्रोटीन अणुओं की जंजीरों को टुकड़ों में तोड़ने की प्रक्रिया है।

परिणामी अंशों को नाम दिया गया है और उनमें कई उपयोगी गुण हैं। मुख्य मूल अणु की तुलना में बहुत तेज अवशोषण है। प्रोटीन का आदर्श हाइड्रोलिसिस एक प्रोटीन अणु का उसके घटक अमीनो एसिड में टूटना है। यह वे हैं जो अमीनो एसिड परिसरों का आधार बनाते हैं - निर्माण सामग्री के साथ मांसपेशियों की कोशिकाओं की आपूर्ति के मामले में सबसे प्रभावी दवाएं। हालांकि, एक पूर्ण हाइड्रोलिसिस चक्र को पूरा करना हमेशा समझ में नहीं आता है। आत्मसात की दर में सुधार करने और प्रोटीन बढ़ाने के लिए, यह आंशिक प्रोटीन हाइड्रोलिसिस करने के लिए पर्याप्त है। नतीजतन, मूल अणु कई अमीनो एसिड की जंजीरों में टूट जाता है, जिन्हें डाय- और ट्राई-पेप्टाइड्स कहा जाता है।

प्रोटीन हाइड्रोलिसिस प्रक्रिया

19वीं शताब्दी के अंत में, वैज्ञानिकों ने पाया कि प्रोटीन अमीनो एसिड नामक छोटे कणों से बने होते हैं। और यह उस समय से था कि प्रोटीन संरचना से अमीनो एसिड और उन्हें अलग करने के तरीकों दोनों का अध्ययन शुरू हुआ। जिसमें अमीनो एसिड बेतरतीब ढंग से नहीं बंधते हैं, बल्कि एक विशिष्ट डीएनए अनुक्रम में होते हैं। मानव शरीर के लिए, यह क्रम कोई भूमिका नहीं निभाता है। शरीर को केवल अमीनो एसिड की आवश्यकता होती है, जो पाचन तंत्र का "निकालने" का कार्य है। पाचन की प्रक्रिया में, शरीर प्रोटीन को अलग-अलग अमीनो एसिड में तोड़ता है, जो रक्तप्रवाह में प्रवेश करते हैं। हालांकि, सैकड़ों कारकों के आधार पर, पाचन की दक्षता 100% से बहुत दूर है। पाचन की प्रक्रिया में अवशोषित पदार्थों के प्रतिशत के आधार पर किसी उत्पाद के पोषण मूल्य का अनुमान लगाया जाता है। हाइड्रोलिसिस प्रोटीन के पोषण मूल्य को बहुत बढ़ा सकता है।यह प्रोटीन प्राप्त करने के लिए ऐसी प्रक्रियाओं का विरोध नहीं करता है। हाइड्रोलिसिस एक प्रोटीन के द्वितीयक प्रसंस्करण की एक प्रक्रिया है जो पहले से ही एक या दूसरे तरीके से पृथक है।

हाइड्रोलिसिस के लिए कच्चा माल पहले से ही आंशिक रूप से संसाधित दूध है। एक नियम के रूप में, सबसे सस्ता दूध प्रोटीन लिया जाता है। आगे की प्रक्रिया और अंतिम परिणाम को देखते हुए, मट्ठा प्रोटीन या आइसोलेट जैसी अधिक महंगी सामग्री के साथ जाने का कोई मतलब नहीं है। चिकित्सा प्रयोजनों के लिए, जानवरों के रक्त का उपयोग हाइड्रोलिसिस में भी किया जा सकता है, लेकिन यह खेल उद्योग में लागू नहीं होता है। दूध प्रोटीन के हाइड्रोलिसिस की मुख्य विधियाँ हैं एसिड हाइड्रोलिसिसऔर एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस.

एसिड हाइड्रोलिसिस

इस प्रक्रिया का सार कुछ एसिड के साथ फीडस्टॉक का प्रसंस्करण है। प्रोटीन को हाइड्रोक्लोरिक एसिड से उपचारित किया जाता है और लगभग 105-110 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। इस अवस्था में इसे एक दिन के लिए रखा जाता है। नतीजतन, आणविक बंधन टूट जाते हैं और प्रोटीन अलग-अलग अमीनो एसिड में टूट जाते हैं। एसिड हाइड्रोलिसिस लागू करने के लिए सबसे सरल और सस्ता है। हालांकि, वह प्रौद्योगिकी के पालन पर और सबसे महत्वपूर्ण बात, अभिकर्मकों की खुराक की गुणवत्ता और सटीकता पर अत्यधिक मांग करता है। आणविक बंधनों के साथ गलत एसिड या गलत खुराक का प्रयोग स्वयं अमीनो एसिड को नष्ट कर सकता है। परिणामस्वरूप, अंतिम उत्पाद में अपूर्ण अमीनो एसिड स्पेक्ट्रम होगा। और लवण और अम्ल के अवशेषों का पाचन पर सकारात्मक प्रभाव पड़ने की संभावना नहीं है।

एंजाइमैटिक (एंजाइमी) हाइड्रोलिसिस

प्रोटीन के एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस पाचन की प्राकृतिक प्रक्रिया को कुछ हद तक दोहराता है। फीडस्टॉक (आमतौर पर -) एंजाइमों के साथ मिश्रित होता है जो प्रोटीन के "पाचन" को पूरा करता है और अमीनो एसिड में इसका टूटना सुनिश्चित करता है। और यह वह तरीका है जो खेल उद्योग में सबसे अधिक बार उपयोग किया जाता है। प्रौद्योगिकी के संदर्भ में प्रोटीन की एंजाइमैटिक (एंजाइमी) हाइड्रोलिसिस की मांग कम है। अतिरिक्त एंजाइमों को हटाना आसान होता है और वे एसिड जैसे नुकसान नहीं पहुंचाते हैं।

एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस के पहले चरण में, कच्चे माल को हल्के गर्मी उपचार के अधीन किया जाता है। नतीजतन, प्रोटीन आंशिक रूप से विकृत (नष्ट) हो जाता है। उसके बाद, परिणामी अंश को एंजाइमों के साथ मिलाया जाता है जो हाइड्रोलिसिस प्रक्रिया को पूरा करते हैं।

खेल पोषण में प्रोटीन हाइड्रोलिसिस का उपयोग

प्रोटीन हाइड्रोलिसिस उद्योग के लिए एक वास्तविक खोज और मोक्ष है। इसके लिए धन्यवाद, आप न केवल शुद्ध अमीनो एसिड कॉम्प्लेक्स प्राप्त कर सकते हैं, बल्कि पारंपरिक प्रोटीन और गेनर की प्रभावशीलता में भी काफी वृद्धि कर सकते हैं। कई विशेष रूप से एंजाइमों के साथ व्यक्तिगत तैयारी का भी इलाज करते हैं। प्रोटीन के इस आंशिक हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप, आत्मसात की दर बढ़ जाती है। और दूध प्रोटीन घटकों के लिए व्यक्तिगत असहिष्णुता की कई समस्याएं भी हल हो जाती हैं। कुछ उत्पादों पर, आप पाचक एंजाइमों की उपस्थिति का उल्लेख भी पा सकते हैं। कुछ प्रोटीनों में, ये साधारण पाचक एंजाइम होते हैं जो पेट में ही काम करना शुरू करते हैं। और कुछ में, ये एंजाइमैटिक हाइड्रोलिसिस प्रक्रिया के अवशेष हैं। किसी भी मामले में, ऐसे प्रोटीन बहुत तेजी से और बेहतर अवशोषित होते हैं।

सिद्धांत रूप में, हाइड्रोलाइज्ड प्रोटीन का सेवन पाचन एंजाइमों (जैसे फेस्टल, मेज़िम फोर्टे, आदि) के संयोजन में एक साधारण प्रोटीन के सेवन से बदला जा सकता है। यह बहुत सस्ता होगा। हालांकि, दूध प्रोटीन और एंजाइम का अलग-अलग सेवन उतना प्रभावी नहीं होता है। आप कभी भी एंजाइमों की सही खुराक का सटीक निर्धारण नहीं कर पाएंगे। उनकी अधिकता आपके शरीर के लिए उपयोगी होने की संभावना नहीं है। नुकसान यह है कि प्रोटीन का हाइड्रोलिसिस केवल आंशिक होगा।

प्रोटीन हाइड्रोलिसिस के लाभ और हानि

निम्नलिखित मामलों में प्रोटीन हाइड्रोलिसिस का उपयोग किया जाता है:

• प्रोटीन पाचनशक्ति को तेज करने के लिए
• एलर्जी प्रतिक्रियाओं को कम करने के लिए
• शुद्ध अमीनो एसिड प्राप्त करने के लिए

विशेष रूप से नोट एलर्जी प्रतिक्रियाओं के मुद्दे हैं। हमारे समय में खाद्य एलर्जी असामान्य नहीं है, उत्पादों या उनके व्यक्तिगत घटकों के लिए असहिष्णुता काफी नियमित रूप से होती है। एक उदाहरण लैक्टोज असहिष्णुता है। खाद्य एलर्जी खाद्य पदार्थों में पाए जाने वाले विशिष्ट प्रोटीनों की प्रतिक्रिया है।हाइड्रोलिसिस पर, ये प्रोटीन पेप्टाइड्स में टूट जाते हैं। जो केवल प्रोटीन के टुकड़े हैं और अब एलर्जी का कारण नहीं बनते हैं। यह विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है कि परिणामी मिश्रण का पोषण मूल्य कच्चे माल के पोषण मूल्य से कम नहीं है।

हाइड्रोलिसिस के नुकसान में लाभकारी बैक्टीरिया के विनाश पर ध्यान देने योग्य है। इस तथ्य के बावजूद कि कई कंपनियां बिफीडोबैक्टीरिया की उपस्थिति का दावा करती हैं, एक उद्देश्य होना चाहिए - हाइड्रोलिसिस उन्हें नष्ट कर देता है। और बिफीडोबैक्टीरिया तभी मौजूद हो सकते हैं जब उन्हें बाहर से पेश किया जाए। हालांकि, अगर हम खेल पोषण के बारे में बात कर रहे हैं, तो यहां सबसे पहले परिणामी स्वीप का पोषण मूल्य है।

खाना पकाने और खाना पकाने की प्रक्रिया में, प्रोटीन कई प्रकार के परिवर्तनों से गुजर सकता है।

मेलेनॉइडिन प्रतिक्रिया

घुलनशील अमीनो एसिड (ग्लाइसिन, ऐलेनिन, शतावरी, आदि) एक मुक्त कार्बोनिल समूह (सिलोज़, फ्रुक्टोज़, ग्लूकोज, माल्टोज़) वाली शर्करा के साथ तेज़ी से प्रतिक्रिया करते हैं। मेलेनॉइडिन प्रतिक्रिया 1:2 के अमीनो एसिड और शर्करा के बीच दाढ़ अनुपात के साथ सबसे आसानी से आगे बढ़ती है।

एक अमीनो एसिड चीनी के साथ निम्नलिखित तरीके से प्रतिक्रिया करता है:

सीएच 2 ओएच-(सीएचओएच) 4 -सीओएच + एच 2 एन-सीएच 2 -कूह --------

ग्लूकोज ग्लाइसिन

---------- सीएच 2 ओएच-(सीएचओएच) 4 -सी-एनएच-सीएच 2 -कूह

थोड़ा घुलनशील अम्ल (सिस्टीन, टायरोसिन) कम सक्रिय होते हैं। मेलेनॉइडिन प्रतिक्रिया मध्यवर्ती यौगिकों के गठन के साथ होती है: एल्डिहाइड, फुरफुरल के चक्रीय समूह, और फिर पायरोल चरित्र। मेलेनॉइडिन प्रतिक्रियाएं ऊंचे तापमान पर सक्रिय होती हैं, खासकर बार-बार गर्म करने की स्थिति में।

इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, सफेद ब्रेड की पपड़ी का भूरापन होता है: बेकिंग के दौरान, ब्रेड की सतह पर अमीनो एसिड आटे के किण्वन के दौरान बनने वाली शर्करा के साथ प्रतिक्रिया करता है।

डिब्बाबंद भोजन के भंडारण के दौरान मेलेनॉइडिन भी बन सकते हैं।

प्रोटीन हाइड्रोलिसिस

यह एंजाइम, एसिड या क्षार के प्रभाव में हो सकता है। इस तरह, आप प्रोटीन बनाने वाले किसी भी अमीनो एसिड को प्राप्त कर सकते हैं। व्यावहारिक महत्व का हाइड्रोकार्बन युक्त कच्चे माल पर उगाए जाने वाले खमीर बायोमास का हाइड्रोलिसिस है, और इसमें 40% तक प्रोटीन शामिल हैं। कार्बन डाइऑक्साइड, अल्कोहल, तेल पैराफिन, प्राकृतिक गैस, लकड़ी प्रसंस्करण उद्योग के अपशिष्ट भी सूक्ष्मजीवविज्ञानी तरीकों से बायोमास प्राप्त करने के लिए कच्चे माल के रूप में काम कर सकते हैं। प्रोटीन हाइड्रोलाइज़ेट्स से प्राप्त अमीनो एसिड आयन-एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी, वैद्युतकणसंचलन और गैस-तरल क्रोमैटोग्राफी द्वारा अलग किए जाते हैं।

प्रोटीन जलयोजन

प्रोटीन पानी बांधते हैं, यानी। हाइड्रोफिलिक गुण प्रदर्शित करें। उसी समय, वे सूज जाते हैं, उनका द्रव्यमान और मात्रा बढ़ जाती है। प्रोटीन की सूजन इसके आंशिक विघटन के साथ होती है। व्यक्तिगत प्रोटीन की हाइड्रोफिलिसिटी उनकी संरचना पर निर्भर करती है। हाइड्रोफिलिक -CO-NH- (पेप्टाइड बॉन्ड), अमीनो समूह -NH 2, कार्बोक्सिल -COOH- समूह उनकी संरचना में मौजूद हैं और प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल की सतह पर स्थित पानी के अणुओं को आकर्षित करते हैं, उन्हें अणु की सतह पर सख्ती से उन्मुख करते हैं।

प्रोटीन ग्लोब्यूल्स के आसपास का जलयोजन (पानी) खोल एकत्रीकरण को रोकता है और इसके परिणामस्वरूप, प्रोटीन समाधानों की स्थिरता में योगदान देता है और इसकी वर्षा को रोकता है।

एच 3 एन + -(सीएच 2) एन-कूह + एनएच 3 - (सीएच 2) एन-सीओओ - एनएच 2 - (सीएच 2) एन-सीओओ -

समविभव बिंदु

पीएच = 1.0 पीएच = 7.0 पीएच = 11.0

आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु पर (आरेख देखें), प्रोटीन में पानी को बाँधने की सबसे कम क्षमता होती है, प्रोटीन अणुओं के चारों ओर जलयोजन खोल नष्ट हो जाता है, इसलिए वे बड़े समुच्चय बनाने के लिए संयोजित होते हैं। जब माध्यम का पीएच बदलता है, प्रोटीन अणु चार्ज हो जाता है और इसकी जलयोजन क्षमता बदल जाती है। सीमित सूजन के साथ, केंद्रित प्रोटीन समाधान स्टूडियो नामक जटिल प्रणाली बनाते हैं। ग्लोबुलर प्रोटीन को पानी में घोलकर (उदाहरण के लिए, दूध प्रोटीन) पूरी तरह से हाइड्रेटेड किया जा सकता है, जिससे कम सांद्रता वाला घोल बनता है।

प्रोटीन के हाइड्रोफिलिक गुण, अर्थात। स्टूडियो बनाने, सस्पेंशन, इमल्शन और फोम को स्थिर करने की उनकी क्षमता का खाद्य उद्योग में बहुत महत्व है। ग्लूटेन प्रोटीन की अलग-अलग हाइड्रोफिलिसिटी उन संकेतों में से एक है जो गेहूं के दाने और उससे प्राप्त आटे (तथाकथित मजबूत और कमजोर गेहूं) की गुणवत्ता की विशेषता है। अनाज और आटे के प्रोटीन की हाइड्रोफिलिसिटी बेकिंग में अनाज के भंडारण और प्रसंस्करण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। आटा कन्फेक्शनरी उत्पादों के निर्माण में बेकिंग उद्योग में प्राप्त किया जाने वाला आटा, एक प्रोटीन है जो पानी में सूज जाता है, एक केंद्रित जेली जिसमें स्टार्च अनाज होता है।

परिभाषा

गिलहरीउच्च आणविक भार यौगिक हैं। उन्हें सशर्त रूप से पॉलिमर के समूह के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।

प्रोटीन की मोनोमेरिक इकाइयाँ पेप्टाइड्स हैं, जिनमें अमीनो एसिड होते हैं। यदि किसी पदार्थ में 100 से अधिक अमीनो एसिड अवशेष होते हैं, तो इसे प्रोटीन के रूप में वर्गीकृत किया जाता है; 100 से कम अभी भी एक पेप्टाइड है। प्रोटीन (पेप्टाइड बॉन्ड) के निर्माण को योजनाबद्ध रूप से निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

प्रोटीन हाइड्रोलिसिस

प्रोटीन आंशिक रूप से हाइड्रोलाइज करने में सक्षम हैं। यदि हम कल्पना करते हैं कि हाइड्रोलिसिस अंत तक आगे बढ़ता है, अर्थात पूरी तरह से, फिर प्रतिक्रिया उत्पादों के रूप में अमीनो एसिड का मिश्रण प्राप्त होता है। इन पदार्थों के अलावा, हाइड्रोलिसिस के बाद घोल में कार्बोहाइड्रेट, पाइरीमिडीन और प्यूरीन बेस और फॉस्फोरिक एसिड पाए गए। प्रोटीन का हाइड्रोलिसिस कुछ शर्तों के तहत आगे बढ़ता है: एक एसिड या क्षार समाधान में उबालना।

यदि प्रोटीन में एमीनो एसिड की मौजूदगी के कारण एमाइड बॉन्ड होते हैं, जो ब्रंचड साइड रेडिकल्स के साथ होते हैं, जो स्टेरिक बाधा पैदा करते हैं, जैसे ल्यूसीन या वेलिन में, तो हाइड्रोलिसिस असंभव है।

यदि प्रोटीन एक क्षारीय माध्यम में घटकों में टूट जाता है, तो एक अम्लीय माध्यम में और इसके विपरीत हाइड्रोलिसिस किया जाता है।

परंपरागत रूप से, प्रोटीन हाइड्रोलिसिस की प्रतिक्रिया के समीकरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

प्रोटीन हाइड्रोलिसिस की आवश्यकता क्यों है?

चूंकि प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिक होते हैं, इसलिए उन्हें शरीर द्वारा खराब तरीके से देखा जा सकता है, क्योंकि पौधे या पशु मूल के किसी भी खाद्य उत्पाद में प्रोटीन होता है। हाइड्रोलिसिस प्रोटीन को कम आणविक भार वाले उत्पादों में तोड़ देता है, इसलिए इसका उपयोग प्रोटीन (खेल पोषण) की पाचन क्षमता में तेजी लाने, एलर्जी प्रतिक्रियाओं को कम करने (बेबी फूड, विशेष रूप से दूध के फार्मूले) को कम करने और अमीनो एसिड प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

गिलहरी- उच्च-आणविक कार्बनिक यौगिकों में एक पेप्टाइड बंधन द्वारा एक लंबी श्रृंखला में जुड़े एमिनो एसिड अवशेष शामिल हैं।

जीवित जीवों के प्रोटीन की संरचना में केवल 20 प्रकार के अमीनो एसिड शामिल हैं, जिनमें से सभी अल्फा-एमिनो एसिड हैं, और प्रोटीन की अमीनो एसिड संरचना और एक दूसरे के साथ उनके संबंध का क्रम एक जीवित व्यक्ति के व्यक्तिगत आनुवंशिक कोड द्वारा निर्धारित किया जाता है। जीव।

प्रोटीन की विशेषताओं में से एक यह है कि इस विशेष प्रोटीन के लिए सहज रूप से स्थानिक संरचनाओं की विशेषता बनाने की उनकी क्षमता है।

उनकी संरचना की विशिष्टता के कारण, प्रोटीन में कई प्रकार के गुण हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, गोलाकार चतुर्धातुक संरचना वाले प्रोटीन, विशेष रूप से मुर्गी के अंडे के प्रोटीन में, कोलाइडल घोल बनाने के लिए पानी में घुल जाते हैं। फाइब्रिलर चतुर्धातुक संरचना वाले प्रोटीन पानी में नहीं घुलते हैं। फाइब्रिलर प्रोटीन, विशेष रूप से, नाखून, बाल, उपास्थि बनाते हैं।

प्रोटीन के रासायनिक गुण

हाइड्रोलिसिस

सभी प्रोटीन हाइड्रोलिसिस से गुजरने में सक्षम हैं। प्रोटीन के पूर्ण हाइड्रोलिसिस के मामले में, α-अमीनो एसिड का मिश्रण बनता है:

प्रोटीन + एनएच 2 ओ => α-अमीनो एसिड का मिश्रण

विकृतीकरण

किसी प्रोटीन की प्राथमिक संरचना को नष्ट किए बिना उसकी द्वितीयक, तृतीयक और चतुर्धातुक संरचनाओं को नष्ट करना विकृतीकरण कहलाता है। प्रोटीन विकृतीकरण सोडियम, पोटेशियम या अमोनियम लवण के समाधान की क्रिया के तहत आगे बढ़ सकता है - ऐसा विकृतीकरण प्रतिवर्ती है:

भारी धातुओं के लवण के साथ विकिरण (उदाहरण के लिए, हीटिंग) या प्रोटीन के प्रसंस्करण के प्रभाव में होने वाली विकृतीकरण अपरिवर्तनीय है:

इसलिए, उदाहरण के लिए, उनकी तैयारी के दौरान अंडों के ताप उपचार के दौरान अपरिवर्तनीय प्रोटीन विकृतीकरण देखा जाता है। अंडे के सफेद विकृतीकरण के परिणामस्वरूप, कोलाइडल घोल के निर्माण के साथ पानी में घुलने की इसकी क्षमता गायब हो जाती है।

प्रोटीन के लिए गुणात्मक प्रतिक्रियाएं

ब्यूरेट प्रतिक्रिया

यदि प्रोटीन युक्त घोल में 10% सोडियम हाइड्रॉक्साइड घोल डाला जाए, और फिर 1% कॉपर सल्फेट घोल की थोड़ी मात्रा, एक बैंगनी रंग दिखाई देगा।

प्रोटीन घोल + NaOH (10% घोल) + CuSO 4 = बैंगनी रंग

ज़ैंटोप्रोटीन प्रतिक्रिया

केंद्रित नाइट्रिक एसिड के साथ उबाले जाने पर प्रोटीन के घोल पीले हो जाते हैं:

प्रोटीन घोल + HNO 3 (सांद्र) => पीला रंग

प्रोटीन के जैविक कार्य

उत्प्रेरक	जीवित जीवों में विभिन्न रासायनिक प्रतिक्रियाओं को गति दें	एंजाइमों
संरचनात्मक	सेल निर्माण सामग्री	कोलेजन, कोशिका झिल्ली प्रोटीन
रक्षात्मक	शरीर को संक्रमण से बचाएं	इम्युनोग्लोबुलिन, इंटरफेरॉन
नियामक	चयापचय प्रक्रियाओं को विनियमित करें	हार्मोन
परिवहन	शरीर के एक अंग से दूसरे भाग में महत्वपूर्ण पदार्थों का स्थानांतरण	हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन ले जाता है
ऊर्जा	शरीर को ऊर्जा प्रदान करें	1 ग्राम प्रोटीन शरीर को 17.6 J ऊर्जा प्रदान कर सकता है
मोटर (मोटर)	शरीर का कोई मोटर कार्य	मायोसिन (मांसपेशी प्रोटीन)

प्रोटीन, या प्रोटीन पदार्थ, उच्च-आणविक (आणविक भार 5-10 हजार से 1 मिलियन या अधिक से भिन्न होता है) प्राकृतिक पॉलिमर होते हैं, जिनमें से अणु एक एमाइड (पेप्टाइड) बंधन से जुड़े अमीनो एसिड अवशेषों से निर्मित होते हैं।

प्रोटीन को प्रोटीन भी कहा जाता है (ग्रीक "प्रोटोस" से - पहला, महत्वपूर्ण)। प्रोटीन अणु में अमीनो एसिड के अवशेषों की संख्या बहुत भिन्न होती है और कभी-कभी कई हजार तक पहुंच जाती है। प्रत्येक प्रोटीन में अमीनो एसिड अवशेषों का अपना अंतर्निहित क्रम होता है।

प्रोटीन विभिन्न प्रकार के जैविक कार्य करते हैं: उत्प्रेरक (एंजाइम), नियामक (हार्मोन), संरचनात्मक (कोलेजन, फाइब्रोइन), मोटर (मायोसिन), परिवहन (हीमोग्लोबिन, मायोग्लोबिन), सुरक्षात्मक (इम्युनोग्लोबुलिन, इंटरफेरॉन), स्पेयर (कैसिइन, एल्ब्यूमिन, ग्लियाडिन) और अन्य। प्रोटीन में एंटीबायोटिक्स और पदार्थ होते हैं जिनका विषैला प्रभाव होता है।

प्रोटीन जैव झिल्लियों का आधार हैं, जो कोशिका और कोशिकीय घटकों का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा हैं। वे कोशिका के जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जैसा कि यह था, इसकी रासायनिक गतिविधि का भौतिक आधार।

एक प्रोटीन की एक असाधारण संपत्ति संरचना का स्व-संगठन है, अर्थात, किसी विशेष प्रोटीन के लिए विशिष्ट स्थानिक संरचना को अनायास बनाने की क्षमता। संक्षेप में, शरीर की सभी गतिविधियाँ (विकास, गति, विभिन्न कार्यों का प्रदर्शन, और बहुत कुछ) प्रोटीन पदार्थों (चित्र 36) से जुड़ी हैं। प्रोटीन के बिना जीवन की कल्पना ही नहीं की जा सकती है।

प्रोटीन मानव और पशु भोजन का सबसे महत्वपूर्ण घटक है, उन्हें आवश्यक अमीनो एसिड के आपूर्तिकर्ता।

संरचना

प्रोटीन की स्थानिक संरचना में, अमीनो एसिड अणुओं में रेडिकल्स (अवशेषों) आर- की प्रकृति का बहुत महत्व है। नॉनपोलर अमीनो एसिड रेडिकल्स आमतौर पर प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल के अंदर स्थित होते हैं और हाइड्रोफोबिक (नीचे देखें) इंटरैक्शन का कारण बनते हैं; आयनोजेनिक (आयन बनाने वाले) समूहों वाले ध्रुवीय मूलक आमतौर पर एक प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल की सतह पर स्थित होते हैं और इलेक्ट्रोस्टैटिक (आयनिक) इंटरैक्शन की विशेषता रखते हैं। ध्रुवीय गैर-आयनिक रेडिकल्स (उदाहरण के लिए, अल्कोहल ओएच समूह, एमाइड समूह युक्त) सतह पर और प्रोटीन अणु के अंदर दोनों स्थित हो सकते हैं। वे हाइड्रोजन बांड के निर्माण में भाग लेते हैं।

प्रोटीन अणुओं में, a-एमिनो एसिड पेप्टाइड (-CO-NH-) बंधों द्वारा परस्पर जुड़े होते हैं:

इस तरह से निर्मित पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला या पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के भीतर अलग-अलग खंड, कुछ मामलों में, डाइसल्फ़ाइड (-S-S-) बॉन्ड द्वारा अतिरिक्त रूप से जुड़े हो सकते हैं, या, जैसा कि उन्हें अक्सर कहा जाता है, डाइसल्फ़ाइड ब्रिज।

प्रोटीन की संरचना बनाने में एक महत्वपूर्ण भूमिका आयनिक (नमक) और हाइड्रोजन बांड, साथ ही हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन द्वारा निभाई जाती है - एक जलीय माध्यम में प्रोटीन अणुओं के हाइड्रोफोबिक घटकों के बीच एक विशेष प्रकार का संपर्क। इन सभी बंधनों में अलग-अलग ताकत होती है और एक जटिल, बड़े प्रोटीन अणु का निर्माण होता है।

प्रोटीन पदार्थों की संरचना और कार्यों में अंतर के बावजूद, उनकी मौलिक संरचना में थोड़ा उतार-चढ़ाव होता है (शुष्क द्रव्यमान के% में): कार्बन - 51-53; ऑक्सीजन - 21.5-23.5; नाइट्रोजन - 16.8-18.4; हाइड्रोजन - 6.5-7.3; सल्फर - 0.3-2.5। कुछ प्रोटीनों में फास्फोरस, सेलेनियम और अन्य तत्वों की थोड़ी मात्रा होती है।

पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड अवशेषों को जोड़ने के क्रम को प्रोटीन की प्राथमिक संरचना (चित्र 37) कहा जाता है।

एक प्रोटीन अणु में एक या एक से अधिक पॉलीपेप्टाइड शृंखलाएं हो सकती हैं, जिनमें से प्रत्येक में अमीनो एसिड अवशेषों की एक अलग संख्या होती है। उनके संभावित संयोजनों की संख्या को देखते हुए, यह कहा जा सकता है कि प्रोटीन की विविधता लगभग असीमित है, लेकिन उनमें से सभी प्रकृति में मौजूद नहीं हैं। सभी प्रकार के जीवों में विभिन्न प्रकार के प्रोटीनों की कुल संख्या 10 10 -10 12 होती है। प्रोटीन के लिए जिनकी संरचना अत्यंत जटिल है, प्राथमिक एक के अलावा, संरचनात्मक संगठन के उच्च स्तर भी प्रतिष्ठित हैं: द्वितीयक, तृतीयक और कभी-कभी चतुर्धातुक संरचनाएं (तालिका 9)। अधिकांश प्रोटीनों में एक द्वितीयक संरचना होती है, हालांकि हमेशा पूरी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में नहीं। एक निश्चित माध्यमिक संरचना वाले पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं को अंतरिक्ष में अलग तरीके से व्यवस्थित किया जा सकता है।

इस स्थानिक व्यवस्था को तृतीयक संरचना कहा जाता है (चित्र 39)।

तृतीयक संरचना के निर्माण में, हाइड्रोजन बांड के अलावा, आयनिक और हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। प्रोटीन अणु के "पैकेजिंग" की प्रकृति से, गोलाकार, या गोलाकार, और फाइब्रिलर, या फिलामेंटस, प्रोटीन प्रतिष्ठित होते हैं।

गोलाकार प्रोटीन के लिए, ए-पेचदार संरचना अधिक विशेषता है, हेलिकॉप्टर घुमावदार, "मुड़ा हुआ" हैं। मैक्रोमोलेक्यूल का एक गोलाकार आकार होता है। वे कोलाइडल सिस्टम बनाने के लिए पानी और खारे घोल में घुल जाते हैं। अधिकांश पशु, पौधे और सूक्ष्मजीव प्रोटीन गोलाकार प्रोटीन होते हैं।

फाइब्रिलर प्रोटीन के लिए, एक फिलामेंटस संरचना अधिक विशेषता है। ये सामान्यतः जल में नहीं घुलते हैं। फाइब्रिलर प्रोटीन आमतौर पर संरचना बनाने वाले कार्य करते हैं। उनके गुण (ताकत, खिंचाव की क्षमता) पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के पैक होने के तरीके पर निर्भर करते हैं। फाइब्रिलर प्रोटीन का एक उदाहरण मांसपेशी ऊतक प्रोटीन (मायोसिन), केराटिन (सींग वाला ऊतक) हैं। कुछ मामलों में, अलग-अलग प्रोटीन उपइकाइयां हाइड्रोजन बॉन्ड, इलेक्ट्रोस्टैटिक और अन्य इंटरैक्शन की मदद से जटिल पहनावा बनाती हैं। इस मामले में, प्रोटीन की चतुर्धातुक संरचना बनती है।

हालांकि, यह एक बार फिर ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्राथमिक संरचना उच्च प्रोटीन संरचनाओं के संगठन में एक असाधारण भूमिका निभाती है।

वर्गीकरण

प्रोटीन के कई वर्गीकरण हैं। वे विभिन्न विशेषताओं पर आधारित हैं:

कठिनाई की डिग्री (सरल और जटिल);

अणुओं का आकार (गोलाकार और फाइब्रिलर प्रोटीन);

अलग-अलग सॉल्वैंट्स में घुलनशीलता (पानी में घुलनशील, तनु खारा घोल में घुलनशील - एल्ब्यूमिन, अल्कोहल-घुलनशील - प्रोलेमिन, तनु क्षार और एसिड - ग्लूटेलिन में घुलनशील);

प्रदर्शन किया गया कार्य (उदाहरण के लिए, भंडारण प्रोटीन, कंकाल, आदि)।

गुण

प्रोटीन एम्फ़ोटेरिक इलेक्ट्रोलाइट्स हैं। माध्यम के एक निश्चित पीएच मान पर (इसे आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु कहा जाता है), प्रोटीन अणु में धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों की संख्या समान होती है। यह प्रोटीन के मुख्य गुणों में से एक है। इस बिंदु पर प्रोटीन विद्युत रूप से तटस्थ होते हैं, और पानी में उनकी घुलनशीलता सबसे कम होती है। प्रोटीन की घुलनशीलता को कम करने की क्षमता जब उनके अणु विद्युत रूप से तटस्थ हो जाते हैं, तो उन्हें समाधानों से अलग करने के लिए उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, प्रोटीन उत्पादों को प्राप्त करने की तकनीक में।

हाइड्रेशन

जलयोजन की प्रक्रिया का अर्थ है प्रोटीन द्वारा पानी का बंधन, जबकि वे हाइड्रोफिलिक गुणों का प्रदर्शन करते हैं: वे सूज जाते हैं, उनका द्रव्यमान और आयतन बढ़ जाता है। प्रोटीन की सूजन इसके आंशिक विघटन के साथ होती है। व्यक्तिगत प्रोटीन की हाइड्रोफिलिसिटी उनकी संरचना पर निर्भर करती है। हाइड्रोफिलिक एमाइड (-CO-NH-, पेप्टाइड बॉन्ड), अमीन (NH2) और कार्बोक्सिल (COOH) समूह संरचना में मौजूद हैं और प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल की सतह पर स्थित पानी के अणुओं को आकर्षित करते हैं, उन्हें अणु की सतह पर सख्ती से उन्मुख करते हैं। . प्रोटीन ग्लोब्यूल्स के आसपास का हाइड्रेशन (पानी) खोल एकत्रीकरण और अवसादन को रोकता है और इसके परिणामस्वरूप, प्रोटीन समाधानों की स्थिरता में योगदान देता है। आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु पर, प्रोटीन में पानी को बाँधने की सबसे कम क्षमता होती है, प्रोटीन अणुओं के चारों ओर जलयोजन खोल नष्ट हो जाता है, इसलिए वे बड़े समुच्चय बनाने के लिए संयोजित होते हैं। एथिल अल्कोहल जैसे कुछ कार्बनिक सॉल्वैंट्स के साथ निर्जलित होने पर प्रोटीन अणुओं का एकत्रीकरण भी होता है। इससे प्रोटीन का अवक्षेपण होता है। जब माध्यम का पीएच बदलता है, तो प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल चार्ज हो जाता है और इसकी जलयोजन क्षमता बदल जाती है।

सीमित सूजन के साथ, केंद्रित प्रोटीन समाधान जेली नामक जटिल प्रणाली बनाते हैं। जेली तरल नहीं हैं, लोचदार हैं, प्लास्टिक है, एक निश्चित यांत्रिक शक्ति है, और वे अपने आकार को बनाए रखने में सक्षम हैं। ग्लोबुलर प्रोटीन को पानी में घोलकर (उदाहरण के लिए, दूध प्रोटीन) पूरी तरह से हाइड्रेटेड किया जा सकता है, जिससे कम सांद्रता वाला घोल बनता है। प्रोटीन के हाइड्रोफिलिक गुणों, अर्थात्, जेली बनाने, निलंबन, इमल्शन और फोम को स्थिर करने की उनकी क्षमता, जीव विज्ञान और खाद्य उद्योग में बहुत महत्व रखती है। मुख्य रूप से प्रोटीन अणुओं से निर्मित एक बहुत मोबाइल जेली, साइटोप्लाज्म है - कोशिका की अर्ध-तरल सामग्री। अत्यधिक हाइड्रेटेड जेली - कच्चे ग्लूटेन को गेहूं के आटे से अलग किया जाता है, इसमें 65% तक पानी होता है। ग्लूटेन प्रोटीन की अलग-अलग हाइड्रोफिलिसिटी उन संकेतों में से एक है जो गेहूं के दाने और उससे प्राप्त आटे (तथाकथित मजबूत और कमजोर गेहूं) की गुणवत्ता की विशेषता है। अनाज और आटे के प्रोटीन की हाइड्रोफिलिसिटी बेकिंग में अनाज के भंडारण और प्रसंस्करण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। आटा, जो बेकिंग उद्योग में प्राप्त होता है, पानी में सूजा हुआ प्रोटीन है, एक केंद्रित जेली जिसमें स्टार्च के दाने होते हैं।

प्रोटीन विकृतीकरण

विकृतीकरण के दौरान, बाहरी कारकों (तापमान, यांत्रिक क्रिया, रासायनिक एजेंटों की क्रिया और कई अन्य कारकों) के प्रभाव में, प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल की द्वितीयक, तृतीयक और चतुर्धातुक संरचनाओं में परिवर्तन होता है, अर्थात, इसका मूल स्थानिक संरचना। प्राथमिक संरचना और, परिणामस्वरूप, प्रोटीन की रासायनिक संरचना नहीं बदलती है। भौतिक गुण बदलते हैं: घुलनशीलता कम हो जाती है, हाइड्रेट करने की क्षमता खो जाती है, जैविक गतिविधि खो जाती है। प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल का आकार बदल जाता है, एकत्रीकरण होता है। इसी समय, कुछ रासायनिक समूहों की गतिविधि बढ़ जाती है, प्रोटीन पर प्रोटियोलिटिक एंजाइमों के प्रभाव को बढ़ावा मिलता है, और इसके परिणामस्वरूप, यह अधिक आसानी से हाइड्रोलाइज्ड होता है।

खाद्य प्रौद्योगिकी में, प्रोटीन के थर्मल विकृतीकरण का विशेष व्यावहारिक महत्व है, जिसकी डिग्री तापमान, हीटिंग की अवधि और आर्द्रता पर निर्भर करती है। खाद्य कच्चे माल, अर्द्ध-तैयार उत्पादों और कभी-कभी तैयार उत्पादों के ताप उपचार के तरीके विकसित करते समय इसे याद रखना चाहिए। थर्मल विकृतीकरण की प्रक्रियाएं सब्जी के कच्चे माल को ब्लांच करने, अनाज को सुखाने, रोटी पकाने और पास्ता प्राप्त करने में विशेष भूमिका निभाती हैं। यांत्रिक क्रिया (दबाव, रगड़ना, हिलाना, अल्ट्रासाउंड) के कारण प्रोटीन विकृतीकरण भी हो सकता है। अंत में, रासायनिक अभिकर्मकों (एसिड, क्षार, शराब, एसीटोन) की क्रिया से प्रोटीन का विकृतीकरण होता है। इन सभी तकनीकों का व्यापक रूप से भोजन और जैव प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है।

प्रोटीन हाइड्रोलिसिस

सामान्य शब्दों में अमीनो एसिड के निर्माण के साथ हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया निम्नानुसार लिखी जा सकती है:

दहन

4. प्रोटीन को पहचानने के लिए किन अभिक्रियाओं का उपयोग किया जा सकता है?

5. जीवों के जीवन में प्रोटीन की क्या भूमिका है?

6. जीव विज्ञान के सामान्य पाठ्यक्रम से याद करें कि कौन से प्रोटीन जीवों के प्रतिरक्षा गुणों को निर्धारित करते हैं।

7. एड्स और इस भयानक बीमारी से बचाव के बारे में बताएं।

8. प्राकृतिक ऊन और कृत्रिम रेशों से बने उत्पाद की पहचान कैसे करें?

9. सामान्य सूत्र (-एनएच-सीएच-सीओ-) एन के साथ प्रोटीन के हाइड्रोलिसिस के लिए प्रतिक्रिया समीकरण लिखें।
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जीव विज्ञान में इस प्रक्रिया का क्या महत्व है और उद्योग में इसका उपयोग कैसे किया जाता है?

10. अभिक्रिया समीकरण लिखिए जिनका उपयोग निम्नलिखित संक्रमणों के लिए किया जा सकता है: ईथेन -> एथिल अल्कोहल -> एसिटिक एल्डिहाइड -> एसिटिक एसिड -> क्लोरोएसिटिक एसिड -> अमीनोएसिटिक एसिड -> पॉलीपेप्टाइड।