डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड क्या है: गठन, प्रकार, कार्य

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डाइसल्फ़ाइड बांड मुख्य रूप से एक ही प्रोटीन में साइड चेन अवशेषों के बीच एक सहसंयोजक संबंध है या अलग प्रोटीन हो सकता है।

पेप्टाइड बॉन्ड के अलावा डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड एक अलग प्रकार का सहसंयोजक बंधन होता है, जो प्रोटीन अणु में मौजूद होता है। यह बंधन सिस्टीन (गैर आवश्यक अमीनो एसिड) अवशेषों से आने वाले सल्फीहाइड्रील या थियोल समूह (एसएच समूह) के ऑक्सीकरण के कारण बनता है। RSSR के रूप में व्यक्त डाइसल्फ़ाइड बांड1 और एसएस बांड के रूप में भी जाना जाता है।

इस लेख में "एक डाइसल्फ़ाइड बांड क्या है" डाइसल्फ़ाइड बांड के विभिन्न तथ्य, जैसे गठन प्रक्रिया, डाइसल्फ़ाइड बांड के प्रकार और कार्यों को संक्षेप में वर्णित किया गया है।

डाइसल्फ़ाइड बांड कैसे बनते हैं?

इस बिंदु में डाइसल्फ़ाइड बांड के गठन की प्रक्रिया का वर्णन किया गया है।

डाइसल्फ़ाइड लिंकेज एक प्रकार का सहसंयोजक लिंकेज है जिसमें दो सिस्टीन अवशेषों से उत्पन्न दो थियोल समूह (एसएच समूह) इस बंधन निर्माण में शामिल होते हैं। एस- एक सिस्टीन से आने वाला आयन एक न्यूक्लियोफाइल के रूप में कार्य करता है और यह अन्य सिस्टीन साइड चेन अवशेषों पर डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड से हमला करता है।

डाइसल्फ़ाइड बंध बनने की अभिक्रिया है-

आर-एसएच + आर1-एसएच + (1/2) ओ2  आरएसएसआर1 + एच2O

डाइसल्फ़ाइड बांड के गठन में दो इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण शामिल हैं और यह स्थानांतरण सिस्टीन अवशेषों के कम सल्फ़ीहाइड्रील समूह (एसएच) से सिस्टीन (एसएस) ऑक्सीकृत रूप में होता है।

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डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड प्रकार

डाइसल्फ़ाइड बांड प्रोटीन की तृतीयक संरचना में मौजूद एक रासायनिक सहसंयोजक बंधन है। यह पेप्टाइड लिंकेज जैसे महत्वपूर्ण प्रकार के लिंकेज में से एक है, हाईढ़रोजन मिलाप प्रोटीन में मौजूद सॉल्ट ब्रिज इंटरेक्शन।

प्रोटीन में डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड

पेप्टाइड बंधन के साथ, पेप्टाइड्स या प्रोटीन में डाइसल्फ़ाइड लिंकेज भी एक बहुत ही आवश्यक बंधन है। यह प्रोटीन की तृतीयक संरचना में योगदान करने वाले अन्य बंधनों की तुलना में अधिक मजबूत बंधन है।

डाइसल्फ़ाइड बंधन लगभग सभी प्रकार में मौजूद है बाह्य प्रोटीन (कोशिका संरचना प्रणालियों में प्रयुक्त)। यह जुड़ाव प्रोटीन की माध्यमिक और तृतीयक संरचना के अभिन्न घटकों में से एक है (पेप्टाइड बॉन्ड प्राथमिक संरचना का निर्माण खंड है)।

डाइसल्फ़ाइड बंधन में आमतौर पर दो भाग होते हैं, एक ध्रुवीय भाग या हाइड्रोफिलिक भाग होता है और दूसरा गैर ध्रुवीय भाग या हाइड्रोफोबिक भाग होता है। इन दो भागों में, हाइड्रोफोबिक भाग प्रोटीन की आंतरिक सतह की ओर उन्मुख होता है, जबकि हाइड्रोफिलिक भाग बंधन की बाहरी सतह की ओर निर्देशित होता है। ध्रुवीय या हाइड्रोफिलिक भाग का यह अभिविन्यास दो . के बीच संबंध बनाने में मदद करता है एमिनो एसिड अवशेष।

डाइसल्फ़ाइड बांड की औसत बांड पृथक्करण ऊर्जा लगभग 50 kcal/mol है और SS बांड की लंबाई लगभग 2 कोण है। डाइसल्फ़ाइड लिंकेज बहुत मजबूत और बहुत कम दूरी का बंधन है।

एक डाइसल्फ़ाइड बंधन क्या है
प्रोटीन में डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड।
छवि क्रेडिट: विकिमीडिया कॉमन्स

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डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड फंक्शन

के समारोह संरचना का निर्धारण करने में डाइसल्फ़ाइड बंधन प्रोटीन व्यापक है।

डाइसल्फ़ाइड बांड की मुख्य गतिविधि प्रोटीन की 3डी संरचना को स्थिरीकरण प्रदान करना और शारीरिक रूप से उपयुक्त रेडॉक्स प्रक्रिया का प्रदर्शन करना है। डाइसल्फ़ाइड बांड प्रोटीन तह और स्थिरता में एक अनिवार्य हिस्सा है। प्रोटीन की तृतीयक संरचना डाइसल्फ़ाइड अन्योन्य क्रिया द्वारा स्थिरीकरण प्राप्त करती है।

डाइसल्फ़ाइड लिंकेज एक जीवित जीव में बुनियादी जैविक प्रक्रिया को नियंत्रित करता है। इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण प्रक्रिया (दो इलेक्ट्रॉनों को सिस्टीन से सिस्टीन में स्थानांतरित किया जाता है) एंजाइम, थिरोडॉक्सिन द्वारा त्वरित किया जाता है। अधिकतम डाइसल्फ़ाइड इंट्रामोल्युलर बनता है, कुछ विशेष मामलों में यह बंधन दो विसिनल सिस्टीन अवशेषों के बीच बन सकता है और पॉलीपेप्टाइड गठन में एकमात्र प्राकृतिक सहसंयोजक लिंकेज की ओर जाता है।

 प्रोटीन में डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड के टूटने से विभिन्न जैविक प्रक्रियाओं की संरचना का पतन हो सकता है और डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड के ठीक से बनने में विफलता गंभीर विकारों का कारण हो सकता है क्योंकि प्रोटीन अणु समुच्चय बनाते हैं और कोशिका मृत्यु का परिणाम होते हैं।

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क्या डाइसल्फ़ाइड बांड ऑक्सीकरण से टूट सकते हैं

डाइसल्फ़ाइड बांड को ऑक्सीकरण-अपचयन प्रक्रिया द्वारा और ऑक्सीकरण और कम करने वाले एजेंट को जोड़कर तोड़ा जा सकता है। सबसे ज्यादा इस्तेमाल किया जाने वाला अपचायक कारक ऑक्सीकरण को रोकने के लिए डाइसल्फ़ाइड बंधन है β- मर्कैप्टोएथेनॉल जिसे बीएमई और डाइथियोथ्रिटोल (डीटीटी) के रूप में जाना जाता है।

प्रोटीन में ऑक्सीकरण कमी प्रक्रिया इन विट्रो पथ के माध्यम से आगे बढ़ती है और यह थिओल से डाइसल्फ़ाइड के बीच एक विनिमय प्रतिक्रिया है। डाइसल्फ़ाइड बांड आमतौर पर में मौजूद थियोल समूह (SH) के ऑक्सीकरण द्वारा बनता है

डाइसल्फ़ाइड बांड विभिन्न प्रकार के ऑक्सीडेंट द्वारा आसानी से ऑक्सीकृत हो जाते हैं और दर स्थिरांक काफी अधिक होते हैं (105-107 M-1 S-1). प्रतिक्रिया माध्यम में बनने वाला मध्यवर्ती थायोसल्फिनेट्स [RSS(=O)R . है.]. यह मध्यवर्ती आगे ऑक्सीकरण से गुजरता है और ऑक्सीकरण के अंत में, डाइसल्फ़ाइड बंधन का दरार होता है।

क्या डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड गर्मी से टूट सकता है

ऊष्मा ऊर्जा लगाने से डाइसल्फ़ाइड बंधन को तोड़ा नहीं जा सकता है। गर्मी मुख्य रूप से प्रोटीन का खंडन करती है (प्रोटीन मुड़ी हुई संरचना से प्रकट हो जाते हैं)।

डाइसल्फ़ाइड बांड का टूटना मूल रूप से एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया है। डाइसल्फ़ाइड बंधन के टूटने से पिघलने के तापमान पर प्रोटीन का विकृतीकरण होता है (जिसमें प्रोटीन विकृतीकरण होता है)। यह डाइसल्फ़ाइड-थियोल विनिमय प्रतिक्रिया के माध्यम से आगे बढ़ता है।

एमटीएस (मेथेनथियोसल्फोनेट) की उपस्थिति में ऊष्मा प्रेरित होती है  विनिमय प्रतिक्रिया डाइसल्फ़ाइड से थियोल में रुकावट आती है और प्रोटीन की गर्मी प्रतिरोध शक्ति में सुधार होता है।

ऊष्मा ऊर्जा प्रोटीन में हाइड्रोजन बंधन और गैर-ध्रुवीय हाइड्रोफोबिक अंतःक्रियाओं को बाधित करती है। गर्मी लगाने से अणुओं के भीतर आंतरिक ऊर्जा के साथ-साथ गतिज ऊर्जा भी बढ़ती है। इस प्रकार अणु तेजी से कंपन करने लगते हैं और अणु के समूह में मौजूद कमजोर बंधन टूट जाते हैं।

डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड हाइड्रोफोबिक और हाइड्रोफिलिक इंटरैक्शन द्वारा बनता है। ऊष्मा को अवशोषित करने के कारण हाइड्रोजन बंध और हाइड्रोफोबिक अन्योन्यक्रिया बाधित हो जाती है और परिणामस्वरूप हाइड्रोजन बंधन टूट जाता है।

हाइड्रोजन बॉन्ड की बॉन्ड पृथक्करण ऊर्जा लगभग 12-30 किलोजूल/मोल है और डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड के लिए यह लगभग 251 KJ/mol है। इस प्रकार सामान्य ऊष्मा ऊर्जा लगाने से डाइसल्फ़ाइड बंध का विच्छेदन नहीं होता है।

गोलाकार प्रोटीन मूल रूप से मुड़ी हुई और अनकही अवस्थाओं के बीच संतुलन की स्थिति में मौजूद होते हैं। सामान्य स्थिति में मुड़ी हुई अवस्था अधिकतर अनुकूल होती है। ऊष्मीय ऊर्जा का प्रयोग गलनांक (T .) के लगभग बराबर होता हैm) , प्रोटीन खुलना शुरू हो जाता है, यानी प्रोटीन का विकृतीकरण हो रहा है।

अधिक जानने के लिए कृपया देखें: पेप्टाइड बॉन्ड बनाम डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड: तुलनात्मक विश्लेषण और तथ्य

क्या डाइसल्फ़ाइड बॉन्ड पानी से टूट सकता है

बहुत सटीक भविष्यवाणी की जा सकती है कि पानी से डाइसल्फ़ाइड बंधन को तोड़ा नहीं जा सकता है।

डाइसल्फ़ाइड बांड बहुत मजबूत रासायनिक सहसंयोजक बंधन होते हैं और अन्य समान सहसंयोजक बंधनों की तुलना में इसकी बंधन पृथक्करण ऊर्जा भी काफी अधिक होती है। यह प्रोटीन की तृतीयक संरचना को स्थिरीकरण देता है। पानी जोड़ने से डाइसल्फ़ाइड बंधन को तोड़ना संभव नहीं है।

यदि कोई क्षारीय जलीय विलयन डाइसल्फ़ाइड बंध के साथ अभिक्रिया में भाग लेता है, हाइड्रॉक्साइड आयन (OH .)-) डाइसल्फ़ाइड बांड पर हमला करता है और दो सल्फर परमाणुओं से बने डाइसल्फ़ाइड बांड से एक सल्फर परमाणु के साथ एक नया बंधन बनाएगा। परिणामस्वरूप डाइसल्फ़ाइड बंध टूट जाएगा।

उपरोक्त प्रतिक्रिया के रूप में जाना जाता है क्षारीय हाइड्रोलिसिस डाइसल्फ़ाइड बंधन का।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

डाइसल्फ़ाइड लिंकेज के बारे में अक्सर पूछे जाने वाले कुछ प्रश्नों के उत्तर नीचे दिए गए हैं।

डाइसल्फ़ाइड बंधन के गठन को कैसे रोका जा सकता है?

उत्तर: नमूने का पीएच कम होना चाहिए (पीएच 3-4 पर या उससे कम)। कम pH पर थियोल समूह (SH) प्रोटोनेटेड होते हैं और बंध निर्माण प्रतिक्रिया में भाग नहीं ले सकते।

डाइसल्फ़ाइड बांड प्रोटीन स्थिरता को कैसे प्रभावित करते हैं?

उत्तर: डाइसल्फ़ाइड बांड प्रोटीन अणु में अपनी विकृत अवस्था में एन्ट्रापी को कम करते हैं।

क्या डाइसल्फ़ाइड बांड अनायास बनते हैं?

उत्तर: हां, आणविक ऑक्सीजन द्वारा डाइसल्फ़ाइड बांड एक सहज प्रक्रिया में बन सकते हैं।

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