phosphorylation

phosphorylation जैव रसायन की एक मौलिक प्रक्रिया है जो न केवल मानव जीव में होती है, बल्कि एक कोशिका नाभिक और बैक्टीरिया के साथ सभी जीवित चीजों में होती है। यह इंट्रासेल्युलर सिग्नल ट्रांसडक्शन का एक अनिवार्य हिस्सा है और सेल व्यवहार को नियंत्रित करने का एक महत्वपूर्ण तरीका है। अधिकांश समय, प्रोटीन के घटक फॉस्फोराइलेटेड होते हैं, लेकिन अन्य अणु जैसे चीनी भी सब्सट्रेट के रूप में काम कर सकते हैं। रासायनिक दृष्टिकोण से, प्रोटीन का फॉस्फोराइलेशन फॉस्फोरिक एसिड एस्टर बॉन्ड बनाता है।

फास्फोरिलीकरण क्या है?

फॉस्फोराइलेशन शब्द फॉस्फेट समूहों को कार्बनिक अणुओं में स्थानांतरित करने का वर्णन करता है - ज्यादातर ये अमीनो एसिड अवशेष हैं जो प्रोटीन बनाते हैं। फॉस्फेट्स में एक टेट्राहेड्रल संरचना होती है जो एक केंद्रीय फॉस्फोरस परमाणु और चार आस-पास से बना होता है, सहसंयोजी रूप से बाध्य ऑक्सीजन परमाणु।

फॉस्फेट समूहों का दोहरा ऋणात्मक आवेश होता है। उन्हें विशिष्ट एंजाइमों, तथाकथित किनेज द्वारा एक कार्बनिक अणु में स्थानांतरित किया जाता है। ऊर्जा की खपत के साथ, ये आमतौर पर फॉस्फेट अवशेषों को एक प्रोटीन के हाइड्रॉक्सिल समूह से बांधते हैं, जिससे एक फॉस्फोरिक एसिड एस्टर बनता है। हालांकि, यह प्रक्रिया प्रतिवर्ती है, अर्थात। यह उलटा हो सकता है, फिर से कुछ एंजाइमों द्वारा। ऐसे एंजाइम जो फास्फेट समूहों से अलग हो जाते हैं, उन्हें आमतौर पर फॉस्फेटेस के रूप में जाना जाता है।

दोनों kinases और phosphatases प्रत्येक अपने स्वयं के एंजाइम वर्ग का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिन्हें सब्सट्रेट के प्रकार या सक्रियण के तंत्र जैसे विभिन्न मानदंडों के अनुसार आगे के उपवर्गों में विभाजित किया जा सकता है।

कार्य और कार्य

जीव में, फॉस्फेट की एक महत्वपूर्ण भूमिका, विशेष रूप से पॉलीफॉस्फेट्स, ऊर्जा की आपूर्ति है। इसका सबसे प्रमुख उदाहरण एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) है, जो शरीर में मुख्य ऊर्जा वाहक है। मानव जीव में ऊर्जा भंडारण इसलिए आमतौर पर एटीपी के संश्लेषण का मतलब है।

ऐसा करने के लिए, एक फॉस्फेट अवशेषों को एक एडीपी (एडेनोसिन डाइफॉस्फेट) अणु में स्थानांतरित किया जाना है, ताकि फॉस्फेट समूहों की उनकी श्रृंखला, जो फॉस्फोरिक एनहाइड्राइड बॉन्ड के माध्यम से जुड़ी हुई है, को बढ़ाया जाए। परिणामी अणु को एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट) कहा जाता है। इस तरह से संग्रहीत ऊर्जा को बांड के नए सिरे से दरार से प्राप्त किया जाता है, जो एडीपी को पीछे छोड़ देता है। आगे फॉस्फेट को भी विभाजित किया जा सकता है, जिससे एएमपी (एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट) बनता है। हर बार जब एक फॉस्फेट विभाजित होता है, तो सेल में 30 केजे से अधिक प्रति तिल उपलब्ध होता है।

ऊर्जावान कारणों के लिए मानव कार्बोहाइड्रेट चयापचय के दौरान चीनी को फॉस्फोराइलेट भी किया जाता है। एक "संग्रह चरण" और ग्लाइकोलाइसिस के "रिकवरी चरण" की भी बात करता है, क्योंकि फॉस्फेट समूहों के रूप में ऊर्जा को पहले एटीपी को प्राप्त करने के लिए शुरुआती सामग्रियों में निवेश करना चाहिए। इसके अलावा, ग्लूकोज, उदाहरण के लिए, ग्लूकोज-6-फॉस्फेट के रूप में, अब कोशिका झिल्ली के माध्यम से अप्रयुक्त फैल नहीं सकता है और इसलिए सेल के अंदर तय किया जाता है, जहां यह अन्य महत्वपूर्ण चयापचय चरणों के लिए आवश्यक है।

इसके अलावा, फॉस्फोराइलेशन और उनकी उल्टी प्रतिक्रियाएं, ऑलस्टेरिक और प्रतिस्पर्धी अवरोध के अलावा, सेल गतिविधि को विनियमित करने के लिए निर्णायक तंत्र का प्रतिनिधित्व करती हैं। ज्यादातर मामलों में, प्रोटीन फॉस्फोराइलेटेड या डीफॉस्फोराइलेटेड होते हैं। प्रोटीन में निहित अमीनो एसिड सेरीन, थ्रेओनीन और टाइरोसिन को सबसे अधिक बार संशोधित किया जाता है, जिसमें सेरीन फॉस्फोराइलेशन के भारी बहुमत में शामिल होता है। एंजाइम गतिविधि वाले प्रोटीन के मामले में, दोनों प्रक्रियाएं अणु की संरचना के आधार पर सक्रियण के साथ-साथ निष्क्रियता को जन्म दे सकती हैं।

वैकल्पिक रूप से, (डी) फॉस्फोराइलेशन को दो गुना नकारात्मक चार्ज को स्थानांतरित करने या हटाने से प्रोटीन के इस तरह से परिवर्तित होने का कारण हो सकता है कि कुछ अन्य अणु प्रभावित प्रोटीन डोमेन को बांध सकते हैं या अब नहीं। इस तंत्र का एक उदाहरण जी-प्रोटीन युग्मित रिसेप्टर्स का वर्ग है।

दोनों तंत्र कोशिका के भीतर संकेतों के संचरण में और सेल चयापचय के नियमन में एक उत्कृष्ट भूमिका निभाते हैं। वे सीधे एंजाइम की गतिविधि के माध्यम से या डीएनए के परिवर्तित प्रतिलेखन और अनुवाद के माध्यम से एक कोशिका के व्यवहार को प्रभावित कर सकते हैं।

बीमारियाँ और बीमारियाँ

फॉस्फोराइलेशन के कार्यों के रूप में सार्वभौमिक और मौलिक के रूप में, यदि इस प्रतिक्रिया तंत्र में गड़बड़ी होती है तो परिणाम विविध रूप में होते हैं। एक दोष या फॉस्फोराइलेशन का निषेध, आमतौर पर प्रोटीन कीनेस की कमी या उनकी कमी के कारण उत्पन्न होता है, जिससे चयापचय संबंधी रोग, तंत्रिका तंत्र के रोग और मांसपेशियों या व्यक्तिगत अंग क्षति हो सकती है। तंत्रिका और मांसपेशियों की कोशिकाएं अक्सर पहले प्रभावित होती हैं, जो तंत्रिका संबंधी लक्षणों और मांसपेशियों की कमजोरी में प्रकट होती हैं।

कुछ हद तक, किनेसेस या फॉस्फेटेस के कुछ विकारों को शरीर द्वारा मुआवजा दिया जा सकता है, क्योंकि कभी-कभी सिग्नल को अग्रेषित करने के कई तरीके होते हैं और इस प्रकार सिग्नल श्रृंखला में "दोषपूर्ण बिंदु" को बाईपास किया जा सकता है। फिर, उदाहरण के लिए, एक और प्रोटीन दोषपूर्ण को बदल देता है। दूसरी ओर, एंजाइमों की एक कम दक्षता, बस बढ़ते उत्पादन द्वारा मुआवजा दी जा सकती है।

आंतरिक और बाहरी विषाक्त पदार्थों के साथ-साथ आनुवांशिक उत्परिवर्तन, किनेसेस और फॉस्फेटेस की कमी या खराबी के संभावित कारण हैं।

यदि इस तरह के उत्परिवर्तन माइटोकॉन्ड्रिया के डीएनए में होता है, तो ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है और इस प्रकार एटीपी संश्लेषण, इन सेल ऑर्गेनेल का मुख्य कार्य है। इस तरह की माइटोकॉन्ड्रियल बीमारी है, उदाहरण के लिए, एलएचओएन (लेबर वंशानुगत ऑप्टिक न्यूरोपैथी), जिसमें कभी-कभी कार्डियक अतालता के साथ संयोजन में दृष्टि का तेजी से नुकसान होता है। यह बीमारी मातृ रूप से विरासत में मिली है, अर्थात्। विशेष रूप से मां से, चूंकि उसके माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए को बच्चे को पारित किया जाता है, लेकिन पिता का नहीं।