Hydroxylations रासायनिक प्रतिक्रियाएं हैं जिसमें हाइड्रॉक्सिल समूहों को एक अणु में पेश किया जाता है। चयापचय के हिस्से के रूप में, एंजाइम हाइड्रॉक्सिलेशन को उत्प्रेरित करते हैं। संबंधित एंजाइमों को हाइड्रॉक्सिलसेस कहा जाता है।
हाइड्रॉक्सिलेशन क्या है?
रसायन और जैव रसायन में हाइड्रॉक्सिलेशन बहुत आम हैं। सामान्य तौर पर, हाइड्रॉक्सिलेशन का मतलब एक अणु में एक या अधिक हाइड्रॉक्सिल समूहों की शुरूआत है। हाइड्रॉक्सिल समूह में एक हाइड्रोजन और एक ऑक्सीजन परमाणु होते हैं। अन्य बातों के अलावा, मीथेन का उत्प्रेरक ऑक्सीकरण अल्कोहल मेथनॉल का उत्पादन करता है। इथेनॉल के पानी के अणु का उत्प्रेरक जोड़ इथेनॉल का उत्पादन करता है।
जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में, हाइड्रॉक्सिल समूह के अतिरिक्त को तथाकथित हाइड्रोक्सीलेस द्वारा उत्प्रेरक रूप से समर्थित किया जाता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रॉक्सिलिसिस की मदद से, कुछ अमीनो एसिड को जीव में महत्वपूर्ण सक्रिय अवयवों में परिवर्तित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, फेनिलएलनिन को हाइड्रोसिलेशन के माध्यम से डीओपीए में बदले में टायरोसिन और टायरोसिन में परिवर्तित किया जाता है। संबंधित एंजाइम फेनिलएलनिन हाइड्रॉक्सिलस और टायरोसिन हाइड्रॉक्सिलस हैं। Tryptophan hydroxylase की मदद से Tryptophan को 5-hydroxytryptophan में बदल दिया जाता है।
संयोजी ऊतक में, एमिनो एसिड प्रोलिन और लाइसिन को हाइड्रॉक्सिप्रोलाइन और हाइड्रॉक्सिलिसिन में हाइड्रॉक्सिलेशन द्वारा परिवर्तित किया जाता है। वहाँ हाइड्रॉक्सिलेटेड अमीनो एसिड कोलेजन के मजबूत क्रॉस-लिंकिंग को सुनिश्चित करते हैं और इस प्रकार संयोजी ऊतक की ताकत भी।
एक और महत्वपूर्ण हाइड्रॉक्सिलेशन प्रतिक्रिया कॉर्टिकोस्टेरॉइड्स के लिए प्रोजेस्टेरोन का रूपांतरण है।
कार्य और कार्य
हाइड्रॉक्सिलेशन बहुत महत्वपूर्ण जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं हैं। संयोजी ऊतक की ताकत हाइड्रॉक्सिलेशन प्रतिक्रियाओं पर निर्भर है। संयोजी ऊतक के कोलेजन में अमीनो एसिड प्रोलिन और लाइसिन उच्च सांद्रता में मौजूद हैं। दोनों यौगिकों को हाइड्रॉक्सिल्स का उपयोग करके एक अतिरिक्त हाइड्रॉक्सिल समूह के साथ आसानी से प्रदान किया जा सकता है। हाइड्रॉक्सिलेशन प्रोटीन के भीतर होता है। हाइड्रोक्सीप्रोलाइन का निर्माण प्रोलिन से और लाइसिन से हाइड्रॉक्सिलीन होता है। एस्कॉर्बिक एसिड (विटामिन सी) की मदद से इसके लिए जिम्मेदार हाइड्रॉक्सिलेज़ और लाइसिन हाइड्रॉक्सिलेज़ एंजाइम जिम्मेदार हैं। हाइड्रॉक्सिल समूह चीनी अवशेषों के लिए अनुलग्नक बिंदु बनाते हैं या वे यह सुनिश्चित करते हैं कि व्यक्तिगत प्रोटीन अणु जुड़े हुए हैं। इस नेटवर्किंग के परिणामस्वरूप एक मजबूत और लचीला संयोजी ऊतक होता है।
एक अन्य हाइड्रॉक्सिलेशन प्रतिक्रिया एमिनो एसिड फेनिलएलनिन को टाइरोसिन में बदलना है। यह प्रतिक्रिया यूकेरियोटिक जीवों के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि कोशिका में उच्च फेनिलएलनिन सांद्रता हानिकारक हैं। टायरोसिन को आगे L-DOPA के लिए हाइड्रॉक्सिलेट किया जाता है। L-DOPA एक कैटेकोलामाइन और डोपामाइन का अग्रदूत है। महत्वपूर्ण अमीनो एसिड अंततः हाइड्रॉक्सिलेशन के माध्यम से न्यूरोट्रांसमीटर में परिवर्तित हो जाते हैं।
अमीनो एसिड ट्रिप्टोफैन के 5-हाइड्रॉक्सिट्रिप्टोफैन के हाइड्रॉक्सिलेशन पर भी यही बात लागू होती है। यह यौगिक, बदले में, सेरोटोनिन के लिए एक अग्रदूत, एक और न्यूरोट्रांसमीटर और ऊतक हार्मोन का प्रतिनिधित्व करता है।
अंत में, सेक्स हार्मोन प्रोजेस्टेरोन को हाइड्रॉक्सिलेशन के माध्यम से कॉर्टिकोस्टेरॉइड में बदल दिया जाता है, जो हार्मोन के रूप में, शरीर में विभिन्न प्रकार के कार्य करते हैं। इनमें ग्लूकोकॉर्टिकॉइड कोर्टिसोल और मिनरलोकॉर्टिकॉइड एल्डोस्टेरोन शामिल हैं। इन हार्मोनों को प्रोजेस्टेरोन के हाइड्रॉक्सिलेशन और हाइड्रॉक्सिल समूहों को कीटो या एल्डिहाइड समूहों में परिवर्तित करने के माध्यम से संश्लेषित किया जाता है।
कुल मिलाकर, हाइड्रॉक्सिलेशन जीव में विभिन्न जैविक एजेंटों के निर्माण के लिए जिम्मेदार हैं। इन प्रतिक्रियाओं में गड़बड़ी से गंभीर स्वास्थ्य समस्याएं हो सकती हैं।
बीमारियाँ और बीमारियाँ
कई हाइड्रॉक्सिलेशन चयापचय में महत्वपूर्ण मध्यवर्ती चरणों का प्रतिनिधित्व करते हैं। यदि हाइड्रॉक्सिलेशन में गड़बड़ी होती है, तो बाद की प्रतिक्रिया के चरण भी बाधित होते हैं। इस तरह के विकारों के परिणामस्वरूप, महत्वपूर्ण स्वास्थ्य हानि हो सकती है। उदाहरण के लिए, संयोजी ऊतक के कोलेजन में प्रोलिन और लाइसिन के हाइड्रॉक्सिलिस का एक अवरोधक संयोजी ऊतक की कमजोरी की ओर जाता है। कुछ मामलों में, संयोजी ऊतक को अतिरंजित किया जा सकता है। त्वचा शिथिल हो सकती है और आंतरिक अंग अब संयोजी ऊतक द्वारा सुरक्षित रूप से संरक्षित नहीं होते हैं।
बहुत से उत्परिवर्तन होते हैं, यद्यपि बहुत कम होते हैं, जो एंजाइम लाइसिन हाइड्रॉक्सिलेज़ या प्रोलाइन हाइड्रोक्सीलेस की संरचना में दोष पैदा करते हैं। हर एक आनुवंशिक दोष अलग-अलग लक्षण दिखाता है। हालांकि, उन सभी में जो आम है, संयोजी ऊतक की कमजोरी है। अन्य लक्षण विविध हैं।
स्कर्वी एक अधिग्रहीत संयोजी ऊतक कमजोरी है। स्कर्वी तब होता है जब विटामिन सी की कमी होती है। विटामिन सी या एस्कॉर्बिक एसिड ऊपर उल्लिखित दो हाइड्रॉक्सिलिस का समर्थन करता है। यदि शरीर को विटामिन सी, लाइसिन और प्रोलिन हाइड्रॉक्सिलेस की आपूर्ति नहीं की जाती है, तो वह लाइसिन और प्रोलिन के हाइड्रॉक्सिलेशन का समर्थन कर सकता है। संयोजी ऊतक, शरीर के अन्य ऊतकों की तरह, निरंतर निर्माण और टूटने की प्रक्रियाओं के अधीन है। यदि विटामिन सी की लंबे समय तक कमी है, तो कमजोर संयोजी ऊतक बनाया जाता है क्योंकि हाइड्रॉक्सिलेशन अब काम नहीं करता है। लगातार संक्रमण, थकावट, खराब उपचार के घाव, त्वचा की समस्याएं, मांसपेशियों के टूटने, मसूड़ों से खून बहना, तेज बुखार और बहुत कुछ के साथ कई गंभीर लक्षण हैं। हालांकि, ये लक्षण विटामिन सी के प्रशासन के बाद गायब हो जाते हैं।
हाइड्रॉक्सिलेशन के विकारों के संबंध में एक और बीमारी फेनिलकेटोनुरिया है। फेनिलकेटोनुरिया में, एमिनो एसिड फेनिलएलनिन को अब पर्याप्त रूप से नहीं तोड़ा जा सकता है क्योंकि एंजाइम फेनिलएलनिन हाइड्रॉक्सिलेज़ (पीएएच) या तो अनुपस्थित या खराबी है। उच्च सांद्रता में फेनिलएलनिन हानिकारक है। मस्तिष्क के विकास में कमी है। खोपड़ी की वृद्धि भी बंद हो जाती है। परिणाम एक बौद्धिक विकलांगता है। बचपन में एक कम फेनिलएलनिन आहार बीमारी की शुरुआत को रोक सकता है।
यदि टायरोसिन को हाइड्रॉक्सिलेट नहीं किया जा सकता है, क्योंकि इसमें टायरोसिन हाइड्रॉक्सिलेज़ (TYH) का अभाव है, तो बहुत ही दुर्लभ सेगावा सिंड्रोम विकसित होता है। न्यूरोट्रांसमीटर डोपामाइन का उत्पादन अब पर्याप्त मात्रा में नहीं होता है। इसके लक्षण अस्थिर गैट और पार्किंसन जैसे लक्षण हैं।
अगर ट्रिप्टोफैन को अब हाइड्रॉक्सिलेट नहीं किया जा सकता है तो एंजाइम ट्रिप्टोफैन हाइड्रॉक्सिलेज़ की कमी के कारण बहुत कम सेरोटोनिन बनता है। अवसाद आम है। अंत में, प्रोजेस्टेरोन के हाइड्रॉक्सिलेशन में गड़बड़ी से हार्मोन से संबंधित बीमारियां हो सकती हैं।
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