Porphyrins MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Porphyrins - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

संकल्पना:

हीमोग्लोबिन में आयरन की ऑक्सीकरण अवस्था

• हीमोग्लोबिन एक धात्विक प्रोटीन है जिसमें इसके केंद्र में आयरन होता है, जो एक पोर्फिरिन वलय (हीम समूह) से जुड़ा होता है।
• हीमोग्लोबिन में आयरन ऑक्सीजन अणुओं से बंधकर ऑक्सीजन परिवहन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
• सामान्य, क्रियाशील हीमोग्लोबिन में, आयरन +2 ऑक्सीकरण अवस्था (Fe²⁺) में होता है, जिसे फेरस अवस्था के रूप में जाना जाता है।
• यह फेरस अवस्था ऑक्सीजन के साथ उत्क्रमणीय बंधन की अनुमति देती है, जिससे रक्त में ऑक्सीजन परिवहन की सुविधा मिलती है।

व्याख्या:

• हीम समूह में, आयरन आयन (Fe²⁺) पोर्फिरिन वलय के नाइट्रोजन परमाणुओं के साथ उपसहसंयोजित होता है और ऑक्सीजन अणु से जुड़ सकता है।
• यदि आयरन को +3 अवस्था (Fe³⁺, फेरिक अवस्था) में ऑक्सीकृत किया जाता है, तो यह मेथेमोग्लोबिन बनाता है, जो प्रभावी रूप से ऑक्सीजन को बांध नहीं सकता है।
• इस प्रकार, हीमोग्लोबिन में आयरन की क्रियाशील ऑक्सीकरण अवस्था +2 है।

इसलिए, हीमोग्लोबिन में आयरन की ऑक्सीकरण अवस्था +2 है।

अवधारणा:

साइटोक्रोम P450 और मायोग्लोबिन के जैविक कार्य

• साइटोक्रोम P450 एंजाइम हीम युक्त मोनोऑक्सीजनेज हैं जो कार्बनिक सब्सट्रेट में ऑक्सीजन के समावेश को उत्प्रेरित करते हैं। ये एंजाइम ऐल्कीन और अन्य सब्सट्रेट के ऑक्सीकरण में शामिल होते हैं, विभिन्न यौगिकों के चयापचय में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
• मायोग्लोबिन पेशी ऊतक में पाया जाने वाला हीम युक्त प्रोटीन है। इसमें ऑक्सीजन के लिए उच्च आत्मीयता होती है और यह ऑक्सीजन भंडारण अणु के रूप में कार्य करता है, तीव्र गतिविधि की अवधि के दौरान कोशिकीय श्वसन को बनाए रखने के लिए आवश्यकतानुसार ऑक्सीजन को बांधता और मुक्त करता है।

व्याख्या:

• साइटोक्रोम P450:
  • इन एंजाइमों में एक हीम समूह होता है और ये मोनोऑक्सीजनेज अभिक्रिया में शामिल होते हैं, सब्सट्रेट में एक ऑक्सीजन परमाणु को शामिल करते हैं (ऑक्सीकरण) जबकि दूसरा ऑक्सीजन परमाणु जल में कम हो जाता है।
  • इस गतिविधि का एक उदाहरण कपूर में 5-एक्सो स्थिति का ऑक्सीकरण और ऐल्कीन का ऑक्सीकरण है।
• मायोग्लोबिन:
  • मायोग्लोबिन में एक उच्च-स्पिन पांच-समन्वय Fe(II) (आयरन) केंद्र होता है। यह आणविक ऑक्सीजन (O2) के साथ आसानी से और प्रतिवर्ती रूप से अभिक्रिया करके एक निम्न-स्पिन Fe(II)-O2 कॉम्प्लेक्स बनाता है।
  • मायोग्लोबिन का प्राथमिक कार्य पेशी ऊतकों में O2 का भंडारण और मुक्त करना है, जिससे पेशी गतिविधि के दौरान ऑक्सीजन की पर्याप्त आपूर्ति सुनिश्चित होती है।

इसलिए, सही विकल्प ऐल्कीन का ऑक्सीकरण (साइटोक्रोम P450) और O2 भंडारण (मायोग्लोबिन) है।

अवधारणा:

ऑक्सीजन परिवहन:

• हीमोग्लोबिन द्वारा ऑक्सीजन को फेफड़ों से मांसपेशियों के ऊतकों तक ले जाया जाता है, जहां इसे मायोग्लोबिन में मुक्त किया जाता है। ऑक्सीजनीकरण पर, Fe परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था +2 से +3 में बदल जाती है। Fe परमाणु की स्पिन अवस्था ऑक्सीजनीकरण पर उच्च स्पिन से निम्न स्पिन में बदल जाती है।

व्याख्या:

• ऑक्सीजनीकरण पर, एक इलेक्ट्रॉन का स्थानांतरण Fe⁺² आयन से O₂ के प्रतिबंधी π* कक्षक में होता है। जो ऑक्सीजन इलेक्ट्रॉन ग्रहण करती है वह सुपरऑक्साइड (O^-₂) आयन बन जाती है। Fe⁺³ आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास निम्न स्पिन t_2g⁵ है।

​​​

• हीमोग्लोबिन में O₂ का सहकारी बंधन लोहे के आकार में कमी (Fe^II से Fe^III) के कारण होता है। Fe³⁺ पोर्फिरिन वलय के तल में चला जाता है जिसके बाद प्रोटीन संरचना में परिवर्तन होता है।

निष्कर्ष:-

• अतः, विकल्प 1 सही उत्तर है।

व्याख्या:

मेट-हीमोग्लोबिन हीमोग्लोबिन का एक रूप होता है, जिसमें फेरिक [Fe ³⁺ ] आयरन होता है। ऑक्सीहीमोग्लोबिन के विपरीत, मेट-हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन को बांध नहीं सकता है। मानव रक्त में मेथेमोग्लोबिन की थोड़ी-सी मात्रा सामान्यतः स्वतः उत्पन्न होती है, लेकिन अधिक मात्रा में मौजूद होने पर रक्त असामान्य रूप से गहरे नीले-भूरे रंग का हो जाता है और इस विकार को मेट-हीमोग्लोबिनमिया या नीली त्वचा सिंड्रोम के रूप में जाना जाता है।

अवधारणा:-

हेमरीथ्रिन

• हेमरीथ्रिन Fe- युक्त गैर-हीम आधारित प्रोटीन होता है, जो O₂ वाहक और परिवाहक के रूप में कार्य करता है। यह अकशेरुकी जीवों में मौजूद होता है।
• हेमरीथ्रिन (Fe-आधारित) और साथ ही हेमोसाइनिन (Cu-आधारित) अकशेरुकी जीवों में मौजूद होते हैं और O₂ बंधन और परिवाहक प्रणाली के रूप में कार्य करते हैं।

हेमोसाइनिन:

• हेमोसाइनिन अकशेरुकी जीवों में भी मौजूद होता है। यह अकशेरुकी जीवों में नीले रंग के रक्त के लिए जिम्मेदार होता है। यह Cu आधारित धात्वीयप्रोटीन होता है, जो O₂ को पूरे शरीर में पहुंचाता है।

व्याख्या:-

• धात्वीयप्रोटीन हेमरीथ्रिन में Fe +2 ऑक्सीकरण अवस्था में शामिल होता है। हेमरीथ्रिन द्वारा O₂ के अवशोषण में हाइड्रोपरॉक्साइड (OOH⁻) संकुल का उत्पादन करने के लिए अलग-अलग केंद्र का द्वि-इलेक्ट्रॉन ऑक्सीकरण शामिल होता है।
• हेमरीथ्रिन उपइकाई की संरचना को हेमरीथ्रिन फोल्ड कहा जाता है, इसमें गैर-हीम लौह परमाणुओं का युग्म, ऑक्सीजन बंधन स्थल के आसपास चार लगभग समानांतर α-कुंडलित खंड होते हैं।
• ये लौह परमाणु विशिष्ट हिस्टिडीन और टायरोसिन स्थल शृंखला के माध्यम से प्रोटीन से जुड़े होते हैं।
• ऑक्सी-हेमेरीथ्रिन के लिए सक्रिय स्थल संरचना निम्न है:

• हेमोसाइनिन एक तांबा युक्त प्रोटीन होता है, जो कुछ मोलस्का और आर्थ्रोपोड्स के रक्त में पाया जाता है। यह कशेरुकियों में हीमोग्लोबिन की तरह, ऑक्सीजन परिवहन में शामिल होता है। हेमोसायनिन की एक संकुल संरचना होती है, जिसमें उपइकाइयाँ होती हैं, और प्रत्येक उपइकाई में एक कॉपर आयन होता है।

• हेमोसाइनिन में कॉपर के आयन एक द्विनाभिक कॉपर केंद्र बनाते हैं, जहां दो कॉपर के आयन हिस्टिडीन अवशेषों से घिरे होते हैं।
• यह कॉपर का केंद्र ऑक्सीजन अणुओं के बंधन के लिए जिम्मेदार होता है। जब ऑक्सीजन हेमोसाइनिन से जुड़ती है, तो कॉपर आयन क्यूप्रिक (Cu(II)) अवस्था से क्यूप्रस (Cu(I)) अवस्था में अपचयित हो जाते हैं। यह अपचयन हिस्टिडाइन अवशेषों द्वारा सुगम होती है, जो दो कॉपर आयनों को पाटते हैं।
• ऑक्सीजन के अणु कॉपर आयनों से प्रतिवर्ती तरीके से बंधे होते हैं, जिसका अर्थ होता है कि जरूरत पड़ने पर ऑक्सीजन मुक्त किया जा सकता है। जब ऑक्सीजन मुक्त की जाती है, तो कॉपर आयन वापस क्यूप्रिक अवस्था में ऑक्सीकृत हो जाते हैं।​

• इस प्रकार, डीऑक्सीहेमेरीथ्रिन और डीऑक्सी हेमोसाइनिन दोनों जैविक प्रणाली में O₂ परिवहन प्रोटीन हैं।
• दोनों में सक्रिय स्थल पर दो धातु आयन होते हैं और वे प्रति सक्रिय स्थल पर केवल O₂ से बंध बनाते हैं।

निष्कर्ष:-

अतः, सही कथन A, B और D हैं।

सही विकल्प (a) है। 

व्याख्या:

• मेट-हीमोग्लोबिन

→ मेट-हीमोग्लोबिन हीमोग्लोबिन का एक रूप होता है, जिसे ऑक्सीकृत किया गया होता है , जिससे इसका हीम आयरन विन्यास फेरस (Fe²⁺) से फेरिक (Fe³⁺) अवस्था में बदल जाता है।

→ सामान्य हीमोग्लोबिन के विपरीत, मेथेमोग्लोबिन ऑक्सीजन को बांधता नहीं है और परिणामस्वरूप ऊतकों तक ऑक्सीजन नहीं पहुंचा पाता है।

• मेट-मायोग्लोबिन

→ मेटमायोग्लोबिन ऑक्सीजन वाहक हीमप्रोटीन मायोग्लोबिन का ऑक्सीकृत रूप होते है।

→ मेटमायोग्लोबिन मांस के विशिष्ट भूरे रंग का कारण होता है, जो उम्र बढ़ने के साथ होता है।

→ Fe(II), मायोग्लोबिन या तो ऑक्सीजन से बंध सकता है (ऑक्सीमायोग्लोबिन) या नहीं (डीऑक्सीमायोग्लोबिन)।

→ इसके अतिरिक्त, लौह आयन को Fe(III) बनाने के लिए ऑक्सीकृत किया जा सकता है, जिसे मेटमायोग्लोबिन के रूप में जाना जाता है। ऑक्सीजन का बंधन असहयोग से किया जाता है क्योंकि मायोग्लोबिन एकलकी होता है, जिसके कारण मेट-मायोग्लोबिन में ऑक्सीजन को आगे बांधने की क्षमता नहीं होती है।

निष्कर्ष: सही उत्तर विकल्प 1 है।

व्याख्या:

मेट-हीमोग्लोबिन हीमोग्लोबिन का एक रूप होता है, जिसमें फेरिक [Fe ³⁺ ] आयरन होता है। ऑक्सीहीमोग्लोबिन के विपरीत, मेट-हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन को बांध नहीं सकता है। मानव रक्त में मेथेमोग्लोबिन की थोड़ी-सी मात्रा सामान्यतः स्वतः उत्पन्न होती है, लेकिन अधिक मात्रा में मौजूद होने पर रक्त असामान्य रूप से गहरे नीले-भूरे रंग का हो जाता है और इस विकार को मेट-हीमोग्लोबिनमिया या नीली त्वचा सिंड्रोम के रूप में जाना जाता है।

अवधारणा:

मायोग्लोबिन एक प्रोटीन है जो मुख्य रूप से कशेरुकियों की रेखित पेशियों में स्थित होता है। मायोग्लोबिन मनुष्यों में जीन कूटलेखन मायोग्लोबिन है। यह एक ऑक्सीजन बंधन स्थल के साथ एकल पॉलीपेप्टाइड शृंखला का कूटलेखन करता है। मायोग्लोबिन में एक हीम प्रोस्थेटिक समूह होता है जो ऑक्सीजन से उल्टा आबंध बना सकता है।

स्पष्टीकरण:

→ मायोग्लोबिन की संरचना हीमोग्लोबिन की β उपइकाई में से एक की संरचना के समान होती है। मायोग्लोबिन और हीमोग्लोबिन दोनों ग्लोबिन परिवार का हिस्सा हैं; यह हीम युक्त गोलाकार पॉलीपेप्टाइड का एक परिवार है जिसके प्रोटीन फोल्ड में आठ α- कुंडलियाँ होती हैं। मायोग्लोबिन में ग्लोबिन की केवल एक उपइकाई होती है, जबकि हीमोग्लोबिन में चार उपइकाईयां होती हैं।

→ लौह (Fe)-युक्त हीम समूह मायोग्लोबिन को विपरीत रूप से O2 से बाँधने में सहायता करते है। हीम केंद्र में फ़ेरस (Fe(II)) आयन से बंधे चार पाइरोल नाइट्रोजेन के साथ एक बड़ा, एरोमेटिक पोर्फिरीन वलय है। पोर्फिरिन वलय और हिस्टीडीन इमिडाज़ोल के नाइट्रोजन Fe (II) धातु केंद्र के लिए लिगन्ड के रूप में कार्य करते हैं।

→ हीम Fe समीपस्थ हिस्टीडीन अवशेषों के माध्यम से मायोग्लोबिन पॉलीपेप्टाइड से बंधा होता है। लौह आयन में छह समन्वय स्थल होते हैं: जिसमें से चार विषुवतीय स्थलों पर हीम के पाइरोल नाइट्रोजन होते है, और एक अक्षीय स्थल पर समीपस्थ हिस्टीडीन अवशेष होते है।​ शेष अक्षीय समन्वय स्थल O2 अणु को बांधने के लिए उपलब्ध होता है।

निष्कर्ष: सही उत्तर विकल्प 1 है।

अवधारणा:

→ ऑक्सीहीमोग्लोबिन और डीऑक्सीहीमोग्लोबिन के बीच मुख्य अंतर यह है कि ऑक्सीहीमोग्लोबिन ऑक्सीजन के साथ शिथिल रूप से संयुक्त हीमोग्लोबिन का रूप है जबकि डीऑक्सीहीमोग्लोबिन हीमोग्लोबिन का रूप है जिसने अपनी बंधित ऑक्सीजन मुक्त कर दी है। इसके अलावा, ऑक्सीहीमोग्लोबिन का रंग चमकीला लाल होता है जबकि डीऑक्सीहीमोग्लोबिन का रंग बैंगनी होता है।

→ऑक्सीहीमोग्लोबिन हीमोग्लोबिन का ऑक्सीजन-बद्ध रूप होता है। फेफड़ों में श्वसन के दौरान, लाल रक्त कोशिकाओं का हीमोग्लोबिन घटक ऑक्सीजन के संपर्क में आता है और उससे शिथिल रूप से बंध जाता है। हीमोग्लोबिन में ऑक्सीजन का बंधन उच्च pH, कम कार्बन डाइऑक्साइड और रक्त के उच्च तापमान की स्थिति में होता है, जो आम तौर पर फेफड़ों के अंदर होता है। पहले ऑक्सीजन अणु को आयरन (II) से बांधने के साथ, हीम आयरन (II) को पोर्फिरिन वलय में खींचता है। यह मामूली गठनात्मक बदलाव हीमोग्लोबिन के साथ अन्य तीन ऑक्सीजन अणुओं के बंधन को प्रोत्साहित करता है। अंततः, ऑक्सीहीमोग्लोबिन में पूर्णतः संतृप्त रूप में चार बंधित ऑक्सीजन अणु होते हैं। इसलिए, ऑक्सीहीमोग्लोबिन को हीमोग्लोबिन की शिथिल (R) अवस्था में माना जाता है।

→डीऑक्सीहीमोग्लोबिन वह हीमोग्लोबिन होता है जिसने ऑक्सीजन मुक्त किया होता है। कम pH, उच्च कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता और कम तापमान के कारण चयापचय ऊतक में ऑक्सीजन मुक्त होती है। ऑक्सीजन अणुओं के निकलने के कारण डीऑक्सीहीमोग्लोबिन हीमोग्लोबिन की तन्यग्रस्त (T) अवस्था रहती है।

व्याख्या:

फेरस हीमोग्लोबिन और मायोग्लोबिन में, पांच और छह की समन्वय संख्या क्रमशः उच्च-स्पिन (डीऑक्सी-हीमोग्लोबिन में) और निम्न-स्पिन (ऑक्सी-हीमोग्लोबिन में) अवस्थाओं से संबद्ध होती है।

डीऑक्सीहीमोग्लोबिन में, हीम आयरन परमाणु अपने उच्च-स्पिन अनुचुंबकीय रूप में होता है।

ऑक्सीहीमोग्लोबिन में, हीम लौह परमाणु अपने निम्न-स्पिन प्रतिचुंबकीय रूप में होता है क्योंकि ऑक्सीजन के अणु आयरन से बंधित होते हैं।

निष्कर्ष: सही उत्तर विकल्प 1 है।

व्याख्या:

रक्त के लाल रंग के लिए हीमोग्लोबिन जिम्मेदार होता है। हेम्स हीमोग्लोबिन निर्माण की मूल इकाई होती है। हेमीज़ में ऑक्सीजन और लोहे के अणुओं को बांधने की क्षमता होती है।
ऑक्सीहीमोग्लोबिन में, Fe2+=[Ar]3d6

रक्त कोशिकाएं ऑक्सीजन और लौह अणुओं के बंधन के कारण लाल होती हैं। जब ऑक्सीजन और Fe एक साथ जुड़ते हैं तो वे अपने कक्षीय बंधन और ऊर्जा का आदान-प्रदान करते हैं। बंधन के दौरान, Fe अणु अपनी ऑक्सीजन अवस्था को +2 से +3 में बदलता है और π - π* इंटरलिगैंड संक्रमण दिखाता है।

इंटरलिगैंड π - π* संक्रमण एक इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण को संदर्भित करता है, जो एक जटिल अणु में दो आसन्न लिगैंडों के बीच होता है। ऐसे संक्रमण में, एक लिगैंड के π कक्षक से एक इलेक्ट्रॉन दूसरे लिगैंड के रिक्त π* कक्षक में उत्तेजित होता है।

ऑक्सीहीमोग्लोबिन का अवशोषण स्पेक्ट्रम लगभग 415 nm पर एक शिखर दिखाता है, जो हीम समूह के पोर्फिरिन वलय के π-π* संक्रमण के कारण सोरेट बैंड के संगत होता है। सोरेट बैंड ऑक्सीहीमोग्लोबिन के नीले-हरे रंग के लिए जिम्मेदार होता है।

इस प्रकार का संक्रमण आमतौर पर सुगंधित यौगिकों जैसे संयुग्मित लिगैंड वाले समन्वय संकुलों में देखा जाता है। संक्रमण आमतौर पर प्रकाश के अवशोषण से शुरू होता है, जो दाता लिगैंड के π कक्षक से स्वीकर्ता लिगैंड के π* कक्षक तक इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करता है।

d-इलेक्ट्रॉनों के t2g और eg स्तरों के बीच तीव्र उच्च ऊर्जा संक्रमण ऑक्सीहीमोग्लोबिन के चमकीले लाल रंग के लिए जिम्मेदार होता है।

निष्कर्ष: सही उत्तर विकल्प 3 है।

अवधारणा:

ऑक्सीजन परिवहन:

• हीमोग्लोबिन द्वारा ऑक्सीजन को फेफड़ों से मांसपेशियों के ऊतकों तक ले जाया जाता है, जहां इसे मायोग्लोबिन में मुक्त किया जाता है। ऑक्सीजनीकरण पर, Fe परमाणु की ऑक्सीकरण अवस्था +2 से +3 में बदल जाती है। Fe परमाणु की स्पिन अवस्था ऑक्सीजनीकरण पर उच्च स्पिन से निम्न स्पिन में बदल जाती है।

व्याख्या:

• ऑक्सीजनीकरण पर, एक इलेक्ट्रॉन का स्थानांतरण Fe⁺² आयन से O₂ के प्रतिबंधी π* कक्षक में होता है। जो ऑक्सीजन इलेक्ट्रॉन ग्रहण करती है वह सुपरऑक्साइड (O^-₂) आयन बन जाती है। Fe⁺³ आयन का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास निम्न स्पिन t_2g⁵ है।

​​​

• हीमोग्लोबिन में O₂ का सहकारी बंधन लोहे के आकार में कमी (Fe^II से Fe^III) के कारण होता है। Fe³⁺ पोर्फिरिन वलय के तल में चला जाता है जिसके बाद प्रोटीन संरचना में परिवर्तन होता है।

निष्कर्ष:-

• अतः, विकल्प 1 सही उत्तर है।

अवधारणा:-

इन विट्रो में, जब जलीय माध्यम में मुक्त हीम B के साथ O₂ का आधिक्य अभिक्रिया करता है, तो अंतिम उत्पाद फेरिक (Fe³⁺) हीम B होता है।

हीम B एक जटिल कार्बनिक अणु है जिसमें इसके केंद्र में एक आयरन परमाणु (Fe²⁺) होता है। जब O2 हीम B के साथ अभिक्रिया करता है, तो आयरन परमाणु ऑक्सीकरण से गुजरता है, जिसके परिणामस्वरूप फेरिक (Fe³⁺) हीम B का निर्माण होता है। इस प्रक्रिया को आमतौर पर हीम आयरन का ऑक्सीकरण कहा जाता है।

अभिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

हीम B (Fe²⁺) + O₂ → फेरिक हीम B (Fe³⁺) + O^2-

व्याख्या:-

इन विट्रो प्रक्रिया का तंत्र नीचे दिखाया गया है:

व्याख्या:-

• इसलिए, जलीय माध्यम में मुक्त हीम B के साथ O2 के आधिक्य की इन विट्रो अभिक्रिया का अंतिम उत्पाद हीमेटिन है।