इस पाठ में, हम एक बहुत ही महत्वपूर्ण विज्ञान की चर्चा करने जा रहे हैं, जिसकी हमारे दैनिक जीवन में कई बड़ी भूमिकाएँ हैं। इस विज्ञान को जैव रसायन कहते हैं। जैव रसायन ने चिकित्सा और स्वास्थ्य विज्ञान, कृषि, उद्योग, आणविक जीव विज्ञान, आनुवंशिकी में एक महान भूमिका निभाई है। यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण विज्ञान है, क्योंकि जो कुछ भी हमारे सामान्य स्वास्थ्य, पोषण या दवा से संबंधित है, उसकी जड़ें उसमें हैं।
हम सीख लेंगे:
- जैव रसायन क्या है?
- जैव रसायन अध्ययन क्या करता है?
- जैव अणु क्या हैं और उनके कार्य क्या हैं?
- जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं क्या हैं?
- चयापचय क्या है?
- जैव रसायन के अनुप्रयोग।
- जैव रसायन की शाखाएँ।
जैव रसायन क्या है?
जीव विज्ञान एक प्राकृतिक विज्ञान है जो जीवन और जीवों का अध्ययन करता है। रसायन विज्ञान पदार्थ और पदार्थ में होने वाले परिवर्तनों का अध्ययन है। इन दो अत्यंत महत्वपूर्ण विज्ञानों को एक साथ लाने वाला विज्ञान जैव रसायन है, जिसे जीवन का रसायन भी कहा जाता है। यही कारण है कि जैव रसायन को बुनियादी रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के पिछले ज्ञान की आवश्यकता होती है। जैव रसायन जीवों के भीतर और उनसे संबंधित रासायनिक प्रक्रियाओं का अध्ययन है। जैव रसायन रसायन विज्ञान (जो परमाणुओं के बारे में है) और जीव विज्ञान (जो कोशिकाओं के बारे में है) के बीच में कहीं है। जैव रसायन बड़े जैव-अणुओं का क्षेत्र है जो कार्बोहाइड्रेट, लिपिड, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड ( डीएनए और आरएनए) जैसे हजारों या अधिक परमाणुओं से बने होते हैं। यह उनकी अंतःक्रियाओं और प्रत्येक जीवित जीव में दिखाई देने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं की खोज करने के बारे में है। जीवों के भीतर होने वाली रासायनिक अभिक्रियाओं को जैवरासायनिक अभिक्रियाएँ कहते हैं। एक जीव में सभी जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के योग को चयापचय कहा जाता है। चयापचय में कैटोबोलिक प्रतिक्रियाएं शामिल हैं, जो ऊर्जा-विमोचन, या एक्सर्जोनिक प्रतिक्रियाएं हैं; और उपचय प्रतिक्रियाएं, जो ऊर्जा-अवशोषित, या अंतर्जात प्रतिक्रियाएं हैं। एंजाइम (उनमें से अधिकांश प्रोटीन हैं) जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं।
जैव रसायन की शुरुआत 1833 में एंसेलमे पायेन द्वारा पहले एंजाइम, डायस्टेस की खोज से हुई हो सकती है। यद्यपि "जैव रसायन" शब्द का प्रयोग पहली बार 1882 में किया गया लगता है, यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि जैव रसायन का औपचारिक संयोग 1903 में कार्ल न्यूबर्ग (जर्मन रसायनज्ञ) द्वारा हुआ था।
जैव रसायन में प्रशिक्षित वैज्ञानिक जैव रसायनविद कहलाते हैं। बायोकेमिस्ट डीएनए, आरएनए, प्रोटीन, लिपिड, कार्बोहाइड्रेट का अध्ययन करते हैं। वे स्वास्थ्य और बीमारी के बारे में हमारी समझ का समर्थन करते हैं, यह समझने के लिए नए विचार और प्रयोग प्रदान करते हैं कि जीवन कैसे काम करता है, तकनीकी क्रांति में नवीन जानकारी का योगदान देता है, और रसायनज्ञों, भौतिकविदों, स्वास्थ्य पेशेवरों और कई अन्य पेशेवरों के साथ काम करता है।
जैव रसायन अध्ययन क्या करता है?
जीव विज्ञान और रसायन विज्ञान दोनों के उप-अनुशासन के रूप में, जैव रसायन आणविक स्तर पर होने वाली प्रक्रियाओं पर केंद्रित है। जैव रसायन प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, कार्बोहाइड्रेट और लिपिड जैसे महत्वपूर्ण जैविक अणुओं के रासायनिक गुणों का अध्ययन करता है। यह यह भी देखता है कि कोशिकाएं एक दूसरे के साथ कैसे संवाद करती हैं , उदाहरण के लिए वृद्धि या बीमारी से लड़ने के दौरान। बायोकेमिस्ट्स को यह समझने की जरूरत है कि अणु की संरचना उसके कार्य से कैसे संबंधित है, जिससे उन्हें यह अनुमान लगाने की अनुमति मिलती है कि अणु कैसे बातचीत करेंगे। जैव रसायन रासायनिक प्रतिक्रियाओं से संबंधित है जो प्रजनन, चयापचय, वृद्धि, आनुवंशिकता जैसी विभिन्न प्रक्रियाओं में शामिल हैं। जैव रसायन आणविक जीव विज्ञान (जैविक घटना के आणविक तंत्र का अध्ययन) से निकटता से संबंधित है।
जैव अणु और उनके कार्य
एक बायोमोलेक्यूल कोई भी अणु होता है जो जीवित जीवों में मौजूद होता है, जिसमें बड़े मैक्रोमोलेक्यूल्स जैसे प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, लिपिड और न्यूक्लिक एसिड, साथ ही छोटे अणु जैसे प्राथमिक मेटाबोलाइट्स, सेकेंडरी मेटाबोलाइट्स और प्राकृतिक उत्पाद शामिल होते हैं। वे जीवित कोशिकाओं के अस्तित्व के लिए महत्वपूर्ण हैं।
- कार्बोहाइड्रेट कार्बन और पानी से बने बायोमोलेक्यूलस हैं। जीवित जीव कोशिकीय प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देने और कोशिका भित्ति के अंदर संरचनात्मक समर्थन के लिए सुलभ ऊर्जा के रूप में कार्बोहाइड्रेट का उपयोग करते हैं। इसलिए कार्बोहाइड्रेट बहुत जरूरी है।
- लिपिड कार्बन और हाइड्रोजन अणुओं की लंबी श्रृंखलाएं हैं। प्रमुख प्रकारों में वसा और तेल, मोम, फॉस्फोलिपिड और स्टेरॉयड शामिल हैं। लिपिड कोशिकाओं में विभिन्न कार्य करते हैं। वे ऊर्जा भंडारण, सिग्नलिंग के लिए जिम्मेदार हैं, और वे कोशिका झिल्ली के संरचनात्मक घटकों के रूप में कार्य कर रहे हैं। भोजन में पाया जाने वाला लिपिड का सबसे सामान्य रूप ट्राइग्लिसराइड्स है।
- प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल्स होते हैं, जिनमें अमीनो एसिड अवशेषों की एक या अधिक लंबी श्रृंखलाएं होती हैं। प्रोटीन बनाने के लिए 20 विभिन्न प्रकार के अमीनो एसिड को मिलाया जा सकता है। प्रोटीन शरीर में कई महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे अधिकांश कार्य कोशिकाओं में करते हैं। साथ ही, शरीर के अंगों और ऊतकों के कार्य, संरचना और नियमन के लिए प्रोटीन की आवश्यकता होती है। प्रोटीन हड्डियों, मांसपेशियों, उपास्थि, त्वचा और रक्त का एक महत्वपूर्ण निर्माण खंड है।
- न्यूक्लिक एसिड जीवन के सभी ज्ञात रूपों के लिए आवश्यक जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स हैं। न्यूक्लिक एसिड शब्द डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) और आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड) का समग्र नाम है। वे न्यूक्लियोटाइड से बने होते हैं। एक न्यूक्लियोटाइड तीन घटकों से बना होता है: एक नाइट्रोजनस बेस, एक पेंटोस शुगर और एक फॉस्फेट समूह। न्यूक्लिक एसिड के कार्यों को आनुवंशिक जानकारी के भंडारण और अभिव्यक्ति के साथ करना पड़ता है, वे जीवों की आनुवंशिक जानकारी को कोडित करते हैं।
कभी-कभी एक बायोमोलेक्यूल में दो प्रमुख वर्गों के घटक हो सकते हैं, जैसे ग्लाइकोप्रोटीन (कार्बोहाइड्रेट+प्रोटीन) या लिपोप्रोटीन (लिपिड+प्रोटीन)।
जैव-अणुओं के प्रमुख वर्गों के अलावा, कोशिकाओं द्वारा बहुत विशिष्ट कार्यों के लिए आवश्यक कई अपेक्षाकृत छोटे कार्बनिक अणु होते हैं; जैसे एंजाइमों के कार्य में सहायता करना या उपापचयी मार्गों में सहायता करना।
जैव रसायन के अनुप्रयोग
जैव रसायन चिकित्सा, दवा उद्योग, कृषि, खाद्य विज्ञान, आनुवंशिकी, आदि सहित विभिन्न क्षेत्रों में लागू होता है।
- परीक्षण -गर्भावस्था, स्तन कैंसर की जांच, प्रसव पूर्व आनुवंशिक परीक्षण, रक्त परीक्षण आदि और भी बहुत से परीक्षण किए जा सकते हैं। जैव रासायनिक परीक्षण अक्सर सीरम, प्लाज्मा और मूत्र के नमूनों पर लागू होते हैं। इस परीक्षण में विशिष्ट रसायनों के स्तर को मापा जाता है और परिणामों की तुलना उन लोगों से की जाती है जो एक स्वस्थ व्यक्ति के प्रतिनिधि हैं। किसी विशेष घटक में वृद्धि या कमी रोग प्रक्रिया की पहचान करने में मदद कर सकती है। प्रयोगशाला निदान के साथ, कई लोगों की जान बचाई जाती है।
- खाद्य विज्ञान - जैव रसायन सभी 4 जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स के बारे में है: प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, लिपिड और न्यूक्लिक एसिड। भोजन उन्हीं चीजों से बनता है, इसलिए खाद्य विज्ञान में जैव रसायन के कई अनुप्रयोग हैं।
- फार्मास्युटिकल उद्योग - जैव रसायन पर निर्भर करता है क्योंकि शरीर के रासायनिक मेकअप का अध्ययन उन रसायनों के संबंध में किया जाना चाहिए जो हम दवाओं का उपयोग करते समय अपने शरीर में डालते हैं। कुछ दवाएं सिर्फ जैव रसायन अनुसंधान के कारण विकसित की गई हैं।
- आनुवंशिकी - जैव रसायन आनुवंशिक इंजीनियरिंग में शिक्षण और अनुसंधान प्रदान करने में अद्वितीय है।
- कृषि - कृषि में, जैव रसायनविद मिट्टी और उर्वरकों की जांच करते हैं। अन्य लक्ष्य फसल भंडारण, फसल की खेती में सुधार और कीट नियंत्रण हैं।
जैव रसायन की शाखाएं
जैव रसायन के अध्ययन का क्षेत्र विस्तृत है। जैव रसायन की कुछ शाखाएँ निम्नलिखित हैं:
- पशु जैव रसायन । यह जैव रसायन की एक शाखा है जो जानवरों में सेलुलर घटकों - प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, लिपिड, न्यूक्लिक एसिड - और अन्य जैव-अणुओं की संरचना और कार्य के बारे में अध्ययन करती है।
- संयंत्र जैव रसायन । यह ऑटोट्रॉफ़िक जीवों जैसे प्रकाश संश्लेषण और अन्य पौधे-विशिष्ट जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के जैव रसायन का अध्ययन है।
- आणविक जीव विज्ञान। आणविक जीव विज्ञान जीव विज्ञान की वह शाखा है जो आणविक संश्लेषण, संशोधन, तंत्र और अंतःक्रियाओं सहित कोशिकाओं में और उनके बीच जैविक गतिविधि के आणविक आधार से संबंधित है।
- कोशिका विज्ञान। कोशिका जीव विज्ञान (कोशिका जीव विज्ञान या कोशिका विज्ञान भी) कोशिका की संरचना और कार्य का अध्ययन करता है, जिसे जीवन की मूल इकाई के रूप में भी जाना जाता है।
- इम्यूनोलॉजी। इम्यूनोलॉजी सभी जीवों में प्रतिरक्षा प्रणाली के अध्ययन को शामिल करती है।
- आनुवंशिकी। यह शाखा जीवों में जीन, आनुवंशिक भिन्नता और आनुवंशिकता के अध्ययन से संबंधित है।
- एंजाइमोलॉजी। एंजाइमोलॉजी एंजाइमों का अध्ययन है, जैविक अणु (आमतौर पर प्रोटीन) जो कोशिकाओं के भीतर होने वाली लगभग सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर को काफी तेज करते हैं।
आइए संक्षेप करें!
- जैव रसायन जीवों के भीतर और उनसे संबंधित रासायनिक प्रक्रियाओं का अध्ययन है।
- यह विज्ञान रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के बीच है।
- जैव रसायन महत्वपूर्ण जैविक अणुओं के रासायनिक गुणों, उनकी संरचना, कार्यों, अंतःक्रियाओं आदि का अध्ययन करता है।
- एक बायोमोलेक्यूल कोई भी अणु है जो जीवित जीवों में मौजूद होता है और जीवित कोशिकाओं के अस्तित्व के लिए बायोमोलेक्यूल्स बहुत महत्वपूर्ण होते हैं।
- बायोमोलेक्यूल्स के प्रमुख वर्ग प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, लिपिड और न्यूक्लिक एसिड हैं।
- जीवों के भीतर होने वाली रासायनिक अभिक्रियाओं को जैवरासायनिक अभिक्रियाएँ कहते हैं।
- एंजाइम जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं।
- एक जीव में सभी जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के योग को चयापचय कहा जाता है।
- जैव रसायन चिकित्सा, दवा उद्योग, कृषि, खाद्य विज्ञान, आनुवंशिकी, आदि सहित विभिन्न क्षेत्रों में लागू होता है।
- जैव रसायन की कुछ शाखाएँ पशु जैव रसायन, पादप जैव रसायन, आणविक जीव विज्ञान, कोशिकीय जीव विज्ञान, प्रतिरक्षा विज्ञान, आनुवंशिक, एंजाइम विज्ञान आदि हैं।
