विकृतीकरण (जैव रसायन): Difference between revisions
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कई स्थितियों में, विकृतीकरण प्रतिवर्ती होता है (जब विकृतीकरण प्रभाव हटा दिया जाता है तो प्रोटीन अपनी मूल स्थिति को पुनः प्राप्त कर सकते हैं)। इस प्रक्रिया को पुनर्विकास कहा जा सकता है।<ref>{{citation |author1=Campbell, N. A. |author2=Reece, J.B. |author3=Meyers, N. |author4=Urry, L. A. |author5=Cain, M.L. |author6=Wasserman, S.A. |author7=Minorsky, P.V. |author8=Jackson, R.B. |year=2009 |title=Biology |edition=8th, Australian version |place=Sydney |publisher=Pearson Education Australia}}</ref> इस अध्ययन ने इस धारणा को उत्पन्न किया है कि प्रोटीन को अपनी मूल स्थिति मानने के लिए आवश्यक सभी जानकारी प्रोटीन की प्राथमिक संरचना में एन्कोड की गई थी, और इसलिए डीएनए में प्रोटीन के लिए कोड करता है, तथाकथित "एनफिन्सन की थर्मोडायनामिक परिकल्पना" हैं।<ref>{{citation |author=Anfinsen CB. |s2cid=10151090 |year=1973 |title=Principles that govern the folding of protein chains |journal=Science |volume=181 |issue=4096 |pages=223–30 |doi=10.1126/science.181.4096.223 |pmid=4124164|bibcode=1973Sci...181..223A }}</ref> | कई स्थितियों में, विकृतीकरण प्रतिवर्ती होता है (जब विकृतीकरण प्रभाव हटा दिया जाता है तो प्रोटीन अपनी मूल स्थिति को पुनः प्राप्त कर सकते हैं)। इस प्रक्रिया को पुनर्विकास कहा जा सकता है।<ref>{{citation |author1=Campbell, N. A. |author2=Reece, J.B. |author3=Meyers, N. |author4=Urry, L. A. |author5=Cain, M.L. |author6=Wasserman, S.A. |author7=Minorsky, P.V. |author8=Jackson, R.B. |year=2009 |title=Biology |edition=8th, Australian version |place=Sydney |publisher=Pearson Education Australia}}</ref> इस अध्ययन ने इस धारणा को उत्पन्न किया है कि प्रोटीन को अपनी मूल स्थिति मानने के लिए आवश्यक सभी जानकारी प्रोटीन की प्राथमिक संरचना में एन्कोड की गई थी, और इसलिए डीएनए में प्रोटीन के लिए कोड करता है, तथाकथित "एनफिन्सन की थर्मोडायनामिक परिकल्पना" हैं।<ref>{{citation |author=Anfinsen CB. |s2cid=10151090 |year=1973 |title=Principles that govern the folding of protein chains |journal=Science |volume=181 |issue=4096 |pages=223–30 |doi=10.1126/science.181.4096.223 |pmid=4124164|bibcode=1973Sci...181..223A }}</ref> | ||
विकृतीकरण भी अपरिवर्तनीय हो सकता है। यह अपरिवर्तनीयता सामान्यतः गतिज है, थर्मोडायनामिक अपरिवर्तनीयता नहीं है, क्योंकि प्रोटीन में सामान्यतः कम मुक्त ऊर्जा होती है, जब इसे प्रकट किया जाता है। काइनेटिक अपरिवर्तनीयता के माध्यम से, तथ्य यह है कि प्रोटीन स्थानीय न्यूनतम में अवरोधक है, इसे अपरिवर्तनीय रूप से विकृत होने के पश्चात कभी भी रिफॉल्डिंग | विकृतीकरण भी अपरिवर्तनीय हो सकता है। यह अपरिवर्तनीयता सामान्यतः गतिज है, थर्मोडायनामिक अपरिवर्तनीयता नहीं है, क्योंकि प्रोटीन में सामान्यतः कम मुक्त ऊर्जा होती है, जब इसे प्रकट किया जाता है। काइनेटिक अपरिवर्तनीयता के माध्यम से, तथ्य यह है कि प्रोटीन स्थानीय न्यूनतम में अवरोधक है, इसे अपरिवर्तनीय रूप से विकृत होने के पश्चात कभी भी रिफॉल्डिंग का अवरोध कर सकता है।<ref name="Wetlaufer1988">{{cite journal|last1=Wetlaufer|first1=D.B.|title=क्रोमैटोग्राफिक सिस्टम में प्रोटीन का प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय विकृतीकरण|journal=Makromolekulare Chemie. Macromolecular Symposia|volume=17|issue=1|year=1988|pages=17–28|issn=0258-0322|doi=10.1002/masy.19880170104}}</ref> | ||
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* [[एसीटिक अम्ल]]<ref>{{citation|title=NMR spectroscopy reveals that RNase A is chiefly denatured in 40% acetic acid: implications for oligomer formation by 3D domain swapping|year=2010|journal=J. Am. Chem. Soc.|volume=132|issue=5|pages=1621–30|doi=10.1021/ja9081638|pmid=20085318|vauthors=López-Alonso JP, Bruix M, Font J, Ribó M, Vilanova M, Jiménez MA, Santoro J, González C, Laurents DV|url=https://figshare.com/articles/NMR_Spectroscopy_Reveals_that_RNase_A_is_Chiefly_Denatured_in_40_Acetic_Acid_Implications_for_Oligomer_Formation_by_3D_Domain_Swapping/2792884}}</ref> | * [[एसीटिक अम्ल]]<ref>{{citation|title=NMR spectroscopy reveals that RNase A is chiefly denatured in 40% acetic acid: implications for oligomer formation by 3D domain swapping|year=2010|journal=J. Am. Chem. Soc.|volume=132|issue=5|pages=1621–30|doi=10.1021/ja9081638|pmid=20085318|vauthors=López-Alonso JP, Bruix M, Font J, Ribó M, Vilanova M, Jiménez MA, Santoro J, González C, Laurents DV|url=https://figshare.com/articles/NMR_Spectroscopy_Reveals_that_RNase_A_is_Chiefly_Denatured_in_40_Acetic_Acid_Implications_for_Oligomer_Formation_by_3D_Domain_Swapping/2792884}}</ref> | ||
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* यूरिया | * यूरिया 6–8 mol/L | ||
* [[गुआनिडिनियम क्लोराइड]] 6 mol/L | * [[गुआनिडिनियम क्लोराइड]] 6 mol/L | ||
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=== न्यूक्लिक एसिड | === न्यूक्लिक एसिड विकृतक === | ||
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* एसीटिक अम्ल | * एसीटिक अम्ल | ||
* एचसीएल | * एचसीएल | ||
* नाइट्रिक एसिड | * नाइट्रिक एसिड | ||
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* डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड | * डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड | ||
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Revision as of 20:01, 2 May 2023
शीर्ष: बढ़ते तापमान से प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है (Q10 (तापमान गुणांक))।
मध्य: तह और कार्यात्मक एंजाइम का अंश इसके विकृतीकरण तापमान से ऊपर घटता है।
नीचे: परिणाम स्वरुप, एजाइम की प्रतिक्रिया की इष्टतम दर मध्यवर्ती तापमान पर होती है।
देशी माध्यमिक, तृतीयक, प्रोटीन या न्यूक्लिक एसिड की चतुर्धातुक संरचनाओं के आंशिक या कुल परिवर्तन की प्रक्रिया जिसके परिणामस्वरूप 'जैव सक्रियता' की हानि होती है।
Note 1: Modified from the definition given in ref.[1]Note 2: Denaturation can occur when proteins and nucleic acids are subjected to elevated temperature or to extremes of pH, or to nonphysiological concentrations of salt, organic solvents, urea, or other chemical agents.
Note 3: An enzyme loses its ability to alter or speed up a chemical reaction when it is denaturized.[2]
जीव रसायन में, विकृतीकरण ऐसी प्रक्रिया है जिसमें प्रोटीन या [[न्यूक्लिक अम्ल]] चतुर्धातुक संरचना, तृतीयक संरचना और द्वितीयक संरचना खो देते हैं जो कि मूल रूप में उपस्तिथ होते हैं, कुछ बाहरी तनाव या यौगिक जैसे एसिड या बेस (रसायन विज्ञान) से केंद्रित अकार्बनिक नमक, कार्बनिक यौगिक विलायक (जैसे, शराब (रसायन विज्ञान) या क्लोरोफार्म), विकिरण या ऊष्मा है।[3] यदि जीवित कोशिका में प्रोटीन विकृत हो जाते हैं, तो इसका परिणाम कोशिका गतिविधि में व्यवधान संभवतः मृत्यु में होता है। प्रोटीन विकृतीकरण भी कोशिका मृत्यु का परिणाम है।[4][5] हाइड्रोफोबिक समूहों के संपर्क में आने के कारण विरूपण परिवर्तन और घुलनशीलता की एकत्रीकरण के हानि से विकृत प्रोटीन विशेषताओं की विस्तृत श्रृंखला प्रदर्शित कर सकते हैं। विकृतीकरण के परिणामस्वरूप विलेयता की हानि को अवक्षेपण (रसायन विज्ञान) कहा जाता है।[6] विकृत प्रोटीन अपनी 3डी संरचना खो देते हैं और इसलिए कार्य नहीं कर सकते।
प्रोटीन फोल्डिंग यह है कि गोलाकार या झिल्लीदार प्रोटीन अपना कार्य उचित प्रकार से कर सकता है; या नहीं; इस कार्य को करने के लिए उचित आकार में मोड़ा जाना चाहिए। चूँकि, हाइड्रोजन बंध, बड़ी भूमिका निभाते हैं, अन्यथा दुर्बल होते हैं और इस प्रकार ऊष्मा, अम्लता, भिन्न-भिन्न नमक सांद्रता और अन्य तनावों में सरलता से प्रभावित होते हैं जो प्रोटीन को विकृत कर सकते हैं। यह कारण है कि होमियोस्टेसिस कई जीवन रूपों में शारीरिक रूप से आवश्यक है।
यह अवधारणा विकृत अल्कोहल से संबंधित नहीं है, जिसे मानव उपभोग के लिए अनुपयुक्त बनाने के लिए एडिटिव्स के साथ मिश्रित किया गया है।
सामान्य उदाहरण
जब खाना पकाया जाता है तो उसके कुछ प्रोटीन विकृत हो जाते हैं। यही कारण है कि उबले हुए अंडे और पका हुआ मांस कठोर हो जाता है।
प्रोटीन में विकृतीकरण का उत्कृष्ट उदाहरण अंडे की सफेदी से आता है, जो सामान्यतः पानी में बड़े पैमाने पर ओवलब्यूमिन होते हैं। अंडे में ताजा सफेद भाग पारदर्शी और तरल होता है। ऊष्मीय रूप से अस्थिर सफेदी को पकाने से वे अपारदर्शी हो जाते हैं, जिससे परस्पर ठोस द्रव्यमान बनता है।[7]परिवर्तन को विकृतीकरण रसायन के साथ प्रभावित किया जा सकता है। अंडे की सफेदी को एसीटोन के बीकर में डालने से पारदर्शी और ठोस हो जाएगी। दही वाले दूध पर बनने वाली त्वचा विकृत प्रोटीन का सामान्य उदाहरण है। केविच के रूप में जाना जाने वाला ठंडा ऐपेटाइज़र रासायनिक रूप से बिना गर्मी के अम्लीय साइट्रस मैरीनेड में कच्ची मछली और शंख को रासायनिक रूप से पकाने के द्वारा तैयार किया जाता है।[8]
प्रोटीन विकृतीकरण
विकृत प्रोटीन घुलनशीलता की हानि से लेकर प्रोटीन एकत्रीकरण तक, कई प्रकार की विशेषताओं को प्रदर्शित कर सकते हैं।
- प्राथमिक संरचना: पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड की रैखिक संरचना
- माध्यमिक संरचना: अल्फा हेलिक्स या बीटा शीट में पेप्टाइड समूह श्रृंखलाओं के मध्य हाइड्रोजन बांड
- तृतीयक संरचना: मुड़े हुए अल्फा हेलिक्स और बीटा हेलिक्स की त्रि-आयामी संरचना
- चतुर्धातुक संरचना: कई पॉलीपेप्टाइड्स की त्रि-आयामी संरचना और वे एक साथ कैसे फिट होते हैं
पृष्ठभूमि
प्रोटीन या पॉलीपेप्टाइड एमिनो एसिड के पॉलिमर हैं। राइबोसोम द्वारा प्रोटीन बनाया जाता है जो आरएनए को पढ़ता है जो जीन में कोडन द्वारा एन्कोड किया जाता है और अनुवाद (आनुवांशिकी) के रूप में जानी जाने वाली प्रक्रिया में आनुवंशिक निर्देश से आवश्यक अमीनो एसिड संयोजन को संग्रहीत करता है। नवनिर्मित प्रोटीन स्ट्रैंड तब पोस्टट्रांसलेनल संशोधन से निकलता है, जिसमें अतिरिक्त परमाणु या अणु जोड़े जाते हैं, उदाहरण के लिए तांबा, जस्ता या लोहा हैं। जब पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन प्रक्रिया पूर्ण हो जाती है, तो प्रोटीन फोल्ड होना प्रारंभ हो जाता है (कभी-कभी अनायास और एंजाइमी सहायता से), अपने आप ऊपर की ओर मुड़ जाता है, जिससे प्रोटीन के हाइड्रोफोबिक तत्व संरचना के अंदर दब जाते हैं और हाइड्रोफिलिक तत्व समाप्त हो जाते हैं। प्रोटीन का अंतिम आकार यह निर्धारित करता है कि यह अपने पर्यावरण के साथ कैसे इंटरैक्ट करता है।
प्रोटीन फोल्डिंग में (हाइड्रोफोबिक, इलेक्ट्रोस्टैटिक, और वैन डेर वाल्स इंटरैक्शन) प्रोटीन-विलायक इंटरैक्शन के भीतर पर्याप्त मात्रा में दुर्बल इंट्रा-आणविक इंटरैक्शन के मध्य संतुलन होता है।[9] परिणाम स्वरुप, यह प्रक्रिया पर्यावरणीय स्थिति पर अधिक निर्भर होती है जिसमें प्रोटीन रहता है।[9]इन पर्यावरणीय स्थितियों में तापमान, लवणता, दबाव और विलायक सम्मिलित होते हैं, जो सीमित नहीं होते हैं।[9]परिणाम स्वरुप, अत्यधिक तनाव (जैसे गर्मी या विकिरण, उच्च अकार्बनिक नमक सांद्रता, स्थिर अम्ल और क्षार) के संपर्क में आने से प्रोटीन बाधित हो सकती है और अनिवार्य रूप से विकृतीकरण हो सकती है।[10]
जब प्रोटीन का विकृतीकरण होता है, तो द्वितीयक और तृतीयक संरचनाएं परिवर्तित हो जाती हैं किंतु अमीनो एसिड के मध्य प्राथमिक संरचना के पेप्टाइड बंधन निरंतर रहते हैं। चूंकि प्रोटीन के सभी संरचनात्मक स्तर इसके कार्य को निर्धारित करते हैं, विकृत हो जाने के पश्चात प्रोटीन अपना कार्य नहीं कर सकता है। यह आंतरिक रूप से असंरचित प्रोटीनों के विपरीत होते है, जो अपने मूल रूप में प्रकट होते हैं, किंतु फिर भी कार्यात्मक रूप से सक्रिय होते हैं और अपने जैविक लक्ष्य से मुड़ जाते हैं।[11]
प्रोटीन संरचना के स्तरों पर विकृतीकरण कैसे होता है
- चतुर्धातुक संरचना विकृतीकरण में, प्रोटीन की उप-इकाइयां भिन्न हो जाती हैं और प्रोटीन उपइकाइयों की स्थानिक व्यवस्था बाधित हो जाती है।
- तृतीयक संरचना विकृतीकरण में निम्न का विघटन सम्मिलित है:
- अमीनो एसिड पक्ष श्रृंखला के मध्य सह-संयोजक सम्बन्ध है (जैसे सिस्टीन समूहों के मध्य डाइसल्फ़ाइड पुल)।
- ध्रुवीय अमीनो एसिड साइड-चेन (और निकट के विलायक) के मध्य गैर-सह-संयोजक द्विध्रुवीय अंतःक्रिया हैं।
- वैन डेर वाल्स (प्रेरित द्विध्रुवीय) गैर-ध्रुवीय अमीनो एसिड साइड-चेन के मध्य सम्बंधित है।
- द्वितीयक संरचना विकृतीकरण में, सभी नियमित दोहराए जाने वाले पैटर्न जैसे कि अल्फा हेलिक्स और बीटा शीट को खो देते है, और यादृच्छिक कॉइल कॉन्फ़िगरेशन को अपनाते हैं।
- प्रोटीन प्राथमिक संरचना, जैसे सह-संयोजक पेप्टाइड बॉन्ड द्वारा अमीनो एसिड का क्रम, विकृतीकरण से बाधित नहीं होता है।[12]
प्रकार्य की हानि
विकृत होने पर अधिकांश जैविक सबस्ट्रेट्स अपने जैविक कार्य को खो देते है। उदाहरण के लिए, एंजाइम अपना कटैलिसीस को खो देते है, क्योंकि सबस्ट्रेट्स अब सक्रिय साइट से बंध नहीं सकते हैं,[13] और सब्सट्रेट्स के संक्रमण रूप को स्थिर करने में सम्मिलित अमीनो एसिड अवशेष अब ऐसा करने में सक्षम नहीं होता हैं। दोहरे-ध्रुवीकरण इंटरफेरोमेट्री, सीडी क्यूसीएम-डी, और एमपी-एसपीआर जैसी तकनीकों का उपयोग करके विकृतीकरण प्रक्रिया और गतिविधि की सम्बंधित हानि को मापा जा सकता है।
भारी धातुओं और उप-धातुओं के कारण गतिविधि में कमी
प्रोटीन को लक्षित करके, भारी धातुओं को प्रोटीन द्वारा किए जाने वाले कार्य और गतिविधि को बाधित करने के लिए जाना जाता है।[14] यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि भारी धातुएं संक्रमण धातुओं के साथ-साथ उप-धातु की श्रेष्ठ मात्रा वाली श्रेणियों में आती हैं।[14]ये धातुएं, जब देशी, मुड़े हुए प्रोटीन के साथ परस्पर क्रिया करते समय, उनकी जैविक गतिविधि को बाधित करने में भूमिका निभाती हैं।[14]यह हस्तक्षेप विभिन्न विधियों से किया जा सकता है। ये भारी धातुएं प्रोटीन में उपस्तिथ कार्यात्मक पक्ष श्रृंखला समूहों के साथ जटिल बन सकती हैं या थिओल्स को मुक्त करने के लिए बंधन बना सकती हैं।[14]प्रोटीन में उपस्तिथ अमीनो एसिड साइड चेन के ऑक्सीकरण में भारी धातुएं भी भूमिका निभाती हैं।[14] इसके साथ ही, मेटालोप्रोटीन धातु आयनों को विस्थापित और प्रतिस्थापित कर सकती हैं।[14]परिणाम स्वरुप, भारी धातुएं मुड़े हुए प्रोटीन के साथ हस्तक्षेप कर सकती हैं, जो प्रोटीन स्थिरता और गतिविधि का अवरोध का कर सकता हैं।
उत्क्रमण और अपरिवर्तनीयता
कई स्थितियों में, विकृतीकरण प्रतिवर्ती होता है (जब विकृतीकरण प्रभाव हटा दिया जाता है तो प्रोटीन अपनी मूल स्थिति को पुनः प्राप्त कर सकते हैं)। इस प्रक्रिया को पुनर्विकास कहा जा सकता है।[15] इस अध्ययन ने इस धारणा को उत्पन्न किया है कि प्रोटीन को अपनी मूल स्थिति मानने के लिए आवश्यक सभी जानकारी प्रोटीन की प्राथमिक संरचना में एन्कोड की गई थी, और इसलिए डीएनए में प्रोटीन के लिए कोड करता है, तथाकथित "एनफिन्सन की थर्मोडायनामिक परिकल्पना" हैं।[16]
विकृतीकरण भी अपरिवर्तनीय हो सकता है। यह अपरिवर्तनीयता सामान्यतः गतिज है, थर्मोडायनामिक अपरिवर्तनीयता नहीं है, क्योंकि प्रोटीन में सामान्यतः कम मुक्त ऊर्जा होती है, जब इसे प्रकट किया जाता है। काइनेटिक अपरिवर्तनीयता के माध्यम से, तथ्य यह है कि प्रोटीन स्थानीय न्यूनतम में अवरोधक है, इसे अपरिवर्तनीय रूप से विकृत होने के पश्चात कभी भी रिफॉल्डिंग का अवरोध कर सकता है।[17]
पीएच के कारण प्रोटीन विकृतीकरण
विकृतीकरण पीएच में परिवर्तन के कारण भी हो सकता है जो अमीनो एसिड और उनके अवशेषों के रसायन को प्रभावित कर सकता है। पीएच में परिवर्तन होने पर अमीनो एसिड में आयनीकरण समूह आयनित होने में सक्षम होते हैं। अधिक अम्लीय स्थितियों में पीएच परिवर्तन प्रकट होने को प्रेरित कर सकता है।[18] एसिड-प्रेरित अनफॉल्डिंग प्रायः पीएच 2 और 5 के मध्य होता है, बेस-प्रेरित अनफोल्डिंग के लिए सामान्यतः पीएच 10 या उच्चतर की आवश्यकता होती है।[18]
न्यूक्लिक एसिड विकृतीकरण
न्यूक्लिक एसिड (आरएनए और डीएनए सहित) पोलीमर्स द्वारा प्रतिलेखन (आनुवांशिकी) या डीएनए प्रतिकृति के समय संश्लेषित न्यूक्लियोटाइड पॉलिमर हैं। रीढ़ की हड्डी के 5'-3' संश्लेषण के पश्चात, भिन्न-भिन्न न्यूक्लियोबेस हाइड्रोजन बंधन के माध्यम से सक्षम होते हैं, इस प्रकार उच्च-क्रम संरचनाओं के गठन की अनुमति देते हैं। न्यूक्लिक एसिड विकृतीकरण तब होता है जब न्यूक्लियोटाइड्स के मध्य हाइड्रोजन बॉन्डिंग बाधित हो जाती है, और इसके परिणामस्वरूप पूर्व में एनीलिंग (जीव विज्ञान) प्रकार भिन्न हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, उच्च तापमान के कारण डीएनए के विकृतीकरण से बेस पेयर का विघटन होता है और डबल फंसे हुए हेलिक्स को दो सिंगल स्ट्रैंड में भिन्न किया जाता है। पोलीमरेज श्रृंखला अभिक्रिया की स्थिति पूर्ववत होने पर न्यूक्लिक एसिड स्ट्रैंड्स फिर से एनीलिंग करने में सक्षम होते हैं, किंतु यदि पुनर्नियुक्ति अत्यन्त शीघ्र होती है, तो न्यूक्लिक एसिड स्ट्रैंड्स अपूर्ण रूप से फिर से एनील कर सकते हैं जिसके परिणामस्वरूप आधारों की अनुचित जोड़ी बन सकती है।
जैविक रूप से प्रेरित विकृतीकरण
डीएनए प्रतिकृति, प्रतिलेखन, डीएनए सुधार या प्रोटीन बंधन जैसे जैविक रूप से महत्वपूर्ण तंत्र होने पर न्यूक्लिक एसिड डबल हेलिक्स को खोलने के लिए डीएनए में विरोधी समानांतर (जैव रसायन) के मध्य गैर-सहसंयोजक इंटरैक्शन को विभक्त किया जा सकता है।[19] आंशिक रूप से भिन्न किए गए डीएनए के क्षेत्र को विकृतीकरण बुलबुले के रूप में जाना जाता है, जिसे आधार जोड़े के समन्वित पृथक्करण के माध्यम से डीएनए डबल हेलिक्स के उद्घाटन के रूप में अधिक विशेष रूप से परिभाषित किया जा सकता है।[19]
विकृतीकरण बुलबुले के न्यूक्लिक एसिड ऊष्मप्रवैगिकी का वर्णन करने का प्रयास करने वाला प्रथम मॉडल 1966 में समक्ष किया गया था और इसे पोलैंड-शेरागा मॉडल कहा जाता है। यह मॉडल तापमान के कार्य के रूप में डीएनए प्रकार के विकृतीकरण का वर्णन करता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, बेस पेयर के मध्य हाइड्रोजन बांड तीव्रता से चिंतित होते हैं और विकृत लूप बनने लगते हैं।[20] चूँकि, पोलैंड-शेरागा मॉडल को अब प्राथमिक माना जाता है क्योंकि यह न्यूक्लिक एसिड अनुक्रम, रासायनिक संरचना, कठोरता और मरोड़ (यांत्रिकी) के जटिल प्रभावों के लिए उत्तरदायी नहीं है।[21]
वर्तमान में थर्मोडायनामिक अध्ययनों ने अनुमान लगाया है कि विलक्षण विकृतीकरण बुलबुले का जीवनकाल 1 माइक्रोसेकंड से 1 मिलीसेकंड तक होता है।[22] यह जानकारी डीएनए प्रतिकृति और प्रतिलेखन की स्थापित समय-सीमा पर आधारित है।[22]वर्तमान में,[when?] विकृतीकरण बुलबुले के थर्मोडायनामिक विवरण को पूर्ण रूप से स्पष्ट करने के लिए जैवभौतिक और जैव रासायनिक अनुसंधान अध्ययन किए जा रहे हैं।[22]
रासायनिक एजेंटों के कारण विकृतीकरण
पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) सबसे लोकप्रिय संदर्भों में से है जिसमें डीएनए विकृतीकरण वांछित होते है, ऊष्मा विकृतीकरण की निरन्तर विधि है।[23] ऊष्मा से विकृतीकरण के अतिरिक्त, न्यूक्लिक एसिड विभिन्न रासायनिक एजेंटों जैसे कि फॉर्मामाइड, गुआनाइडिन, सोडियम सैलिसिलेट, डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड (डीएमएसओ), प्रोपलीन ग्लाइकोल और यूरिया के माध्यम से विकृतीकरण प्रक्रिया से निकल सकते हैं।[24] ये रासायनिक विकृतीकरण एजेंट पूर्व से उपस्तिथ नाइट्रोजन बेस जोड़े के साथ हाइड्रोजन बांड दाताओं और स्वीकारकर्ताओं के लिए प्रतिस्पर्धा करके पिघलने के तापमान (Tm) को कम करते हैं। कुछ एजेंट कक्ष के तापमान पर विकृतीकरण को प्रेरित करने में भी सक्षम हैं। उदाहरण के लिए, क्षारीयता एजेंटों (जैसे NaOH) के पीएच को परिवर्तित करके और हाइड्रोजन-बॉन्ड योगदान करने वाले प्रोटॉन को विस्थापित करके डीएनए को विकृत करने के लिए दिखाया गया है।[23]इन विकृतीकरणकों को डीनाट्यूरिंग ग्रेडियंट जेल इलेक्ट्रोफोरोसिस जेल (DGGE) बनाने के लिए नियोजित किया गया है, जो न्यूक्लिक एसिड के विकृतीकरण को बढ़ावा देता है जिससे उनकी इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता पर न्यूक्लिक एसिड आकार के प्रभाव को समाप्त किया जा सके। [25]
विकल्प के रूप में रासायनिक विकृतीकरण
फॉर्मामाइड विकृत न्यूक्लिक एसिड के ऑप्टिकल गतिविधि (अवशोषण और प्रकाश का बिखराव) और हाइड्रोडायनामिक गुण (घूर्णी प्रसार, अवसादन गुणांक और घूर्णी सहसंबंध समय) ऊष्मा-विकृत न्यूक्लिक एसिड के समान होते हैं।[24][26][27] इसलिए, वांछित प्रभाव के आधार पर, रासायनिक रूप से विकृतीकरण डीएनए ऊष्मा से प्रेरित विकृतीकरण की तुलना में न्यूक्लिक एसिड को विकृत करने के लिए सामान्य प्रक्रिया प्रदान कर सकता है। विभिन्न विकृतीकरण विधियों की तुलना करने वाले अध्ययन जैसे ऊष्मा, विभिन्न बीड आकार के बीड्स मिल, प्रोब सोनिकेशन, रासायनिक विकृतीकरण जैसे विभिन्न विकृतीकरण विधियों की तुलना करने वाले अध्ययनों से ज्ञात होता है कि रासायनिक विकृतीकरण वर्णित अन्य भौतिक विकृतीकरण विधियों की तुलना में त्वरित विकृतीकरण प्रदान कर सकता है।[23]विशेष रूप से उन स्थितियों में जहां तीव्रता से पुनर्निर्माण वांछित है, रासायनिक विकृतीकरण एजेंट ऊष्मा के लिए आदर्श विकल्प प्रदान कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, जैसे ही फॉस्फेट-बफर जोड़ा जाता है, डीएनए स्ट्रैंड क्षारीय एजेंटों जैसे सोडियम हाइड्रॉक्साइड पुनर्नवीकरण के साथ विकृत हो जाते हैं।[23]
वायु के कारण विकृतीकरण
छोटे, वैद्युतीयऋणात्मकता अणु जैसे नाइट्रोजन और ऑक्सीजन, जो वायु में प्राथमिक गैसें हैं, हाइड्रोजन बॉन्डिंग में भाग लेने के लिए निकटतम के अणुओं की क्षमता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं।[28] ये अणु हाइड्रोजन बांड दाताओं के लिए निकटतम के हाइड्रोजन बांड स्वीकर्ता के साथ प्रतिस्पर्धा करते हैं, इसलिए हाइड्रोजन बांड ब्रेकर के रूप में कार्य करते हैं और पर्यावरण में निकटतम के अणुओं के मध्य सम्बन्ध को दुर्बल करते हैं।[28]डीएनए डबल हेलिक्स में एंटीपैरलल (बायोकेमिस्ट्री) आधार जोड़े के मध्य हाइड्रोजन बॉन्डिंग द्वारा गैर-सहसंयोजक रूप से बंधे होते हैं;[29] नाइट्रोजन और ऑक्सीजन इसलिए वायु के संपर्क में आने पर डीएनए की अखंडता को दुर्बल करने की क्षमता बनाए रखते हैं।[30] परिणाम स्वरुप वायु के संपर्क में आने वाले डीएनए स्ट्रैंड्स को कम न्यूक्लिक एसिड थर्मोडायनामिक्स को भिन्न करने और अनुकरण करने के लिए कम बल की आवश्यकता होती है।[30]
अनुप्रयोग
कई प्रयोगशाला तकनीकें न्यूक्लिक एसिड स्ट्रैंड्स को भिन्न करने की क्षमता पर निर्भर करती हैं। न्यूक्लिक एसिड विकृतीकरण के गुणों का अध्ययन करके निम्नलिखित विधियों का निर्माण किया गया:
- पोलीमरेज श्रृंखला अभिक्रिया
- सदर्न ब्लॉट
- उत्तरी ब्लॉट
- डीएनए श्रृंखला बनाना
अप्राकृतिक पदार्थ
प्रोटीन विकृतक
अम्ल
अम्लीय प्रोटीन विकृतक में सम्मिलित हैं:
- एसीटिक अम्ल[31]
- ट्राइक्लोरोएसिटिक एसिड 12% पानी में
- सल्फोसैलिसिलिक एसिड
आधार
क्षार (रसायन विज्ञान) विकृतीकरण में अम्ल के समान कार्य करता है। वे सम्मिलित करते हैं:
विलायक
अधिकांश कार्बनिक विलायक विकृतीकरण कर रहे हैं, जिनमें निम्न सम्मिलित हैं:[citation needed]
पार लिंकिंग अभिकर्मक
प्रोटीन के लिए क्रॉस-लिंकिंग एजेंटों में सम्मिलित हैं:[citation needed]
चाओट्रोपिक एजेंट
चाओट्रोपिकएजेंटों में सम्मिलित हैं:[citation needed]
- यूरिया 6–8 mol/L
- गुआनिडिनियम क्लोराइड 6 mol/L
- लिथियम पर्क्लोरेट 4.5 mol/L
- सोडियम डोडेसिल सल्फेट
डाइसल्फ़ाइड बंधन रिड्यूसर
एजेंट जो डाइसल्फ़ाइड बांड को कम करके विभक्त करते हैं उनमें सम्मिलित हैं:[citation needed]
- 2-मर्केप्टोइथेनाल
- डिथियोथ्रेइटोल
- टीसीईपी (ट्रिस (2-कार्बोक्सीथाइल) फॉस्फीन)
रासायनिक रूप से प्रतिक्रियाशील एजेंट
हाइड्रोजन पेरोक्साइड, एलिमेंटल क्लोरीन, हाइपोक्लोरस एसिड (क्लोरीन पानी), ब्रोमीन, ब्रोमीन पानी, आयोडीन, नाइट्रिक और ऑक्सीडाइजिंग एसिड जैसे एजेंट, और ओजोन सल्फाइड/थियोल, सक्रिय एरोमैटिक रिंग्स (फेनिलएलनिन) जैसे संवेदनशील अंशों के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, प्रभाव में हानि पहुंचाते हैं। प्रोटीन और इसे व्यर्थ कर देते है।
अन्य
न्यूक्लिक एसिड विकृतक
रासायनिक
अम्लीय न्यूक्लिक एसिड विकृतक में सम्मिलित हैं:
- एसीटिक अम्ल
- एचसीएल
- नाइट्रिक एसिड
एसिड न्यूक्लिक एसिड विकृतक में सम्मिलित हैं:
NaOH
अन्य न्यूक्लिक एसिड विकृतक में सम्मिलित हैं:
- डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड
- फॉर्मामाइड
- गुआनिडीन
- सोडियम सैलिसिलेट
- प्रोपलीन ग्लाइकोल
- यूरिया
शारीरिक
- थर्मल विकृतीकरण
- बीड्स मिल
- प्रोब सोनिकेशन
- विकिरण
यह भी देखें
- जहरीली शराब
- संतुलन खुल रहा है
- निर्धारण (ऊतक विज्ञान)
- प्रोटीन की तह
- यादृच्छिक कुंडल
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