अध्याय 09 जैव अणु
बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQs)
1. ऐसा कहा जाता है कि जीवित जीवों और निर्जीव वस्तुओं (जैसे पृथ्वी की भू-पर्पटी) की मूलभूत संरचना इस अर्थ में समान है कि दोनों में सभी प्रमुख तत्व मौजूद हैं। तो इन दो समूहों के बीच अंतर क्या होगा? निम्नलिखित में से सही उत्तर चुनें।
(a) जीवित जीवों में निर्जीव वस्तुओं की तुलना में अधिक सोना होता है
(b) जीवित जीवों में निर्जीव वस्तुओं की तुलना में शरीर में अधिक पानी होता है
(c) जीवित जीवों में प्रति इकाई द्रव्यमान में निर्जीव वस्तुओं की तुलना में अधिक कार्बन, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन होता है
(d) जीवित जीवों में निर्जीव वस्तुओं की तुलना में अधिक कैल्शियम होता है
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उत्तर
**(c) हमारे जैवमंडल में सभी जीवित जीव और अजैव पदार्थ समान तत्वों और यौगिकों से बने होते हैं। पौधों, जानवरों और सूक्ष्मजीवों पर किए गए कई शोधों ने पुष्टि की है कि जीवित जीवों में कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन जैसे कार्बनिक यौगिकों की सापेक्ष बहुलता पृथ्वी की भू-पर्पटी (निर्जीव पदार्थ) की तुलना में अधिक होती है।
जबकि, कैल्शियम और सोना जैसे अकार्बनिक अणुओं का प्रतिशत संरचना पृथ्वी की भू-पर्पटी में जीवित पदार्थ की तुलना में अधिक होती है।
जीवित ऊतकों के अकार्बनिक घटकों का प्रतिनिधित्व।
| तत्व | % भार में | |
|---|---|---|
| पृथ्वी की भू-पर्पटी | मानव शरीर | |
| हाइड्रोजन $(\mathrm{H})$ | 0.14 | 0.5 |
| कार्बन $(\mathrm{C})$ | 0.03 | 18.5 |
| ऑक्सीजन $(\mathrm{O})$ | 46.6 | 65.0 |
| कैल्शियम $(\mathrm{Ca})$ | 3.6 | 1.5 |
| सोना $(\mathrm{A})$ |
2. जीवित जीवों में कई तत्व स्वतंत्र रूप से या यौगिकों के रूप में पाए जाते हैं। निम्नलिखित में से एक जीवित जीवों में नहीं पाया जाता है।
(क) सिलिकॉन
(ख) मैग्नीशियम
(ग) आयरन
(घ) सोडियम
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उत्तर
(क) सिलिकॉन प्रकृति में स्वतंत्र रूप से नहीं पाया जाता, लेकिन यह ऑक्साइड्स और सिलिकेट्स के रूप में पाया जाता है, जबकि मैग्नीशियम, आयरन और सोडियम जीवित जीवों में आयनों के रूप में मौजूद होते हैं। सिलिकॉन पौधों के लिए आवश्यक होता है लेकिन मानव शरीर में यह बहुत कम मात्रा में पाया जाता है और इसका कार्य अभी भी अज्ञात है।
मैग्नीशियम एक प्रचुर तत्व है। यह कई एंजाइमों और उनकी क्रियाओं के लिए आवश्यक है, विशेष रूप से वे जो ATP का उपयोग करते हैं।
आयरन हीमोग्लोबिन का एक महत्वपूर्ण घटक है और यह $\mathrm{O}_{2}$ परिवहन और इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में भाग लेकर एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
सोडियम जानवरों में तंत्रिका आवेग संचरण को नियंत्रित करने और झिल्ली पारगम्यता को बदलने के द्वारा एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसका ओस्मोरेगुलेशन में भी अनिवार्य भूमिका है।
3. अमीनो अम्लों की संरचना में एक अमीनो समूह और एक कार्बोक्सिल समूह दोनों होते हैं। निम्नलिखित में से कौन-सा एक अमीनो अम्ल है?
(क) फॉर्मिक अम्ल
(ख) ग्लिसरॉल
(ग) ग्लाइकोलिक अम्ल
(घ) ग्लाइसीन
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उत्तर
(घ) ग्लाइसीन सबसे सरल अमीनो अम्ल है जिसमें एक अमीनो समूह और एक कार्बोक्सिल समूह होता है। जबकि फॉर्मिक अम्ल सबसे सरल कार्बोक्सिलिक अम्ल है, ग्लिसरॉल एक फैटी अम्ल है और ग्लाइकोलिक अम्ल एक कार्बोक्सिलिक अम्ल है जिसमें हाइड्रॉक्सिल समूह जुड़ा होता है।
4. कुछ परिस्थितियों में एक अमीनो अम्ल का एक ही अणु में सकारात्मक और ऋणात्मक दोनों आवेश एक साथ हो सकते हैं। अमीनो अम्ल का ऐसा रूप कहलाता है
(a) अम्लीय रूप
(b) क्षारीय रूप
(c) एरोमैटिक रूप
(d) ज्विटरायनिक रूप
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उत्तर
(d) ज्विटरायन एक ऐसा उदासीन अणु होता है जिसमें एक ही अणु पर धनायनिक और ऋणायनिक दोनों आवेश होते हैं। अमीनो अम्ल ज्विटरायन के सर्वोत्तम ज्ञात उदाहरण हैं।
अम्लीय विलयन में अमीनो समूह एक हाइड्रोजन आयन ग्रहण कर धनावेशित हो जाता है, जबकि क्षारीय विलयन में कार्बोक्सिल समूह एक हाइड्रोजन आयन दान कर ऋणावेशित हो जाता है। वह pH जिस पर अमीनो अम्ल विद्युत रूप से उदासीन होता है, समआइसोइलेक्ट्रिक pH कहलाता है।
$\mathrm{NH}_3 -\underset{\substack{\text { धनायन } \\ \text { (निम्न pH) }}}{\stackrel{\mathrm{R}}{\mathrm{CH}}} - \mathrm{COOH} \rightleftharpoons \underset{\text { (समआइसोइलेक्ट्रिक pH पर ज्विटरायन) }}{\mathrm{^+H}_3 \mathrm{~N} - \stackrel{\mathrm{R}}{\mathrm{CH}} - \mathrm{COO}^{-}} \rightleftharpoons \mathrm{H}_2 \mathrm{~N} -\underset{\substack{\text { ऋणायन } \\ \text { (उच्च pH) }}}{\stackrel{\mathrm{R}}{\mathrm{CH}}} - \mathrm{COO}^{-}$
5. निम्नलिखित में से कौन-सी शर्कराओं में ग्लूकोज़ के समान कार्बन परमाणुओं की संख्या होती है?
(a) फ्रक्टोज़
(b) एरिथ्रोज़
(c) रिब्युलोज़
(d) राइबोज़
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सोचने की प्रक्रिया
ग्लूकोज़ एक एल्डोहेक्सोज़ है। इसका कार्बन एक हाइड्रोजन परमाणु से एकल बंधन द्वारा और एक ऑक्सीजन परमाणु से द्विबंधन द्वारा जुड़ा होता है।
उत्तर
(a) फ्रक्टोज़ एक कीटोहेक्सोज़ है। इसका कार्बन एक हाइड्रोजन परमाणु से एकल बंधन द्वारा और एक ऑक्सीजन परमाणु से द्विबंधन द्वारा जुड़ा होता है।
एरिथ्रोज़ एक टेट्रोज़ कार्बोहाइड्रेट है $\left(C_{4} H_{8} O_{4}\right)$। यह टेट्रोज़ परिवार का हिस्सा है और इसमें एक एल्डिहाइड समूह होता है।
रिब्युलोज़ एक कीटोपेंटोज़ है, जिसमें पाँच कार्बन परमाणु होते हैं और इसमें ‘कीटोन’ एक कार्यात्मक समूह के रूप में शामिल है।
राइबोज़ एक पेंटोज़ है जो DNA और RNA का एक प्रमुख घटक है।
6. न्यूक्लियोसाइड के फॉस्फोरिलेशन से बनने वाला अम्ल-विलेय यौगिक कहलाता है
(a) नाइट्रोजन बेस
(b) एडेनिन
(c) शुगर फॉस्फेट
(d) न्यूक्लियोटाइड
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उत्तर
(d) प्रत्येक न्यूक्लियोसाइड चक्रीय नाइट्रोजनस बेस, प्यूरीन या पाइरिमिडीन और एक पेन्टोस शुगर से बना होता है।
फॉस्फोरिलेशन पर यह एक न्यूक्लियोटाइड बनाता है अर्थात् एक ऐसा अणु जिसमें नाइट्रोजनस बेस, पेन्टोस शुगर और तीन फॉस्फेट समूह होते हैं।
7. जब हम किसी ऊतक को अम्ल में होमोजेनाइज़ करते हैं, तो अम्ल-विलेय पूल दर्शाता है
(a) कोशिका द्रव्य
(b) कोशिका झिल्ली
(c) केन्द्रक
(d) माइटोकॉन्ड्रिया
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सोचने की प्रक्रिया
होमोजेनाइज़ेशन एक यांत्रिक उपकरण होमोजेनाइज़र द्वारा प्राप्त किया जाता है। पादप/प्राणी ऊतकों को कोशिकीय/जैवरासायनिक अध्ययनों के लिए होमोजेनाइज़ किया जाता है।
उत्तर
(a) किसी भी ऊतक को अम्ल में होमोजेनाइज़ करने पर अम्ल-विलेय पूल कोशिका द्रव्य को दर्शाता है। होमोजेनाइज़ेशन एक ऐसी प्रक्रिया है जिससे जैविक नमूना ऐसी अवस्था में लाया जाता है कि नमूने के सभी अंश संरचना में समान हो जाते हैं।
8. जीवित जीवों में सबसे प्रचुर रासायनिक पदार्थ हो सकता है
(a) प्रोटीन
(b) जल
(c) शर्करा
(d) न्यूक्लिक अम्ल
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उत्तर
(b) जीवित पदार्थ में जल की प्रचुरता होती है। यह जीवित जीवों में एकमात्र ध्रुवीय अणु है जो सक्रिय परिवहन के बिना कोशिका झिल्ली से विसरित हो सकता है। यह कई उपापचयी अभिक्रियाओं के लिए अत्यावश्यक है और प्रकाशसंश्लेषण के लिए एक कच्चा पदार्थ भी है।
9. एक समबहुलक में केवल एक प्रकार की बिल्डिंग ब्लॉक होती है जिसे मोनोमर कहा जाता है और वह ’n’ बार दोहराया जाता है। एक विषमबहुलक में एक से अधिक प्रकार के मोनोमर होते हैं। प्रोटीन विषमबहुलक होते हैं जो सामान्यतः बने होते हैं
(a) 20 प्रकार के मोनोमरों से
(b) 40 प्रकार के मोनोमरों से
(c) 30 प्रकार के मोनोमरों से
(d) केवल एक प्रकार के मोनोमर से
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उत्तर
(a) प्रोटीन विषमबहुलक होते हैं जो लगभग 20 विभिन्न प्रकार के मोनोमरों, अर्थात् अमीनो अम्लों से बने होते हैं। इनमें से प्रत्येक अमीनो अम्ल कार्बन, अमीन समूह, कार्बोक्सिल समूह, हाइड्रोजन और एक R-कार्यात्मक समूह से बना होता है। यह परिवर्तनीय R-समूह ही प्रत्येक मोनोमर को दूसरे से भिन्न बनाता है।
10. प्रोटीन कई शारीरिक कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, कुछ एंजाइम के रूप में कार्य करते हैं। निम्नलिखित में से कौन-सा एक अतिरिक्त कार्य है जो कुछ प्रोटीन निभाते हैं
(a) प्रतिजैविक
(b) त्वचा को रंग देने वाला वर्णक
(c) फूलों के रंग बनाने वाले वर्णक
(d) हार्मोन
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उत्तर
(d) प्रोटीन कभी-कभी हार्मोन के रूप में भी कार्य कर सकते हैं, अर्थात् पेप्टाइड हार्मोन जैसे इंसुलिन, ग्रोथ हार्मोन आदि। एंटीबायोटिक्स, फ्लोरिजन और मेलानिन जैसे अन्य यौगिक प्रोटीनयुक्त नहीं होते।
11. ग्लाइकोजन एक समबहुलक है जो बना होता है
(a) ग्लूकोज इकाइयों से
(b) गैलेक्टोज इकाइयों से
(c) राइबोज इकाइयों से
(d) अमीनो अम्लों से
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सोचने की प्रक्रिया
मनुष्यों में ग्लाइकोजन मुख्यतः यकृत और पेशी की कोशिकाओं में बनाया और संग्रहित किया जाता है, और यह दीर्घकालिक ऊर्जा भंडारण के रूप में कार्य करता है। पेशी ग्लाइकोजन को पेशी कोशिकाएं ग्लूकोज में परिवर्तित करती हैं और यकृत ग्लाइकोजन को पूरे शरीर के उपयोग के लिए ग्लूकोज में बदला जाता है, जिसमें सीएनएस, पीएनएस और अन्य शरीर के भाग शामिल हैं।
उत्तर
(a) ग्लाइकोजन जंतुओं में उपस्थित संचयी बहुशर्करा है। ग्लाइकोजन में ग्लूकोज अणु $\alpha(1 \rightarrow 4)$ लिंकेज के साथ जुड़े होते हैं और $\alpha(1 \rightarrow 6)$ शाखा बिंदु हर 8-12 अवशेषों पर होते हैं।
गैलेक्टोज, दूसरी ओर एक मोनोसैकेराइड है, और संघनन अभिक्रिया के माध्यम से ग्लूकोज के साथ मिलकर डाइसैकेराइड, लैक्टोस का निर्माण करता है।
राइबोज एक पेंटोज मोनोसैकेराइड है जिसमें फिशर प्रक्षेपण में सभी हाइड्रॉक्सिल समूह एक ही ओर होते हैं। यह आरएनए और डीएनए की रीढ़ का हिस्सा बनाता है। अमीनो अम्ल प्रोटीन के मोनोमर होते हैं।
12. एक ग्लाइकोजन अणु में ‘सिरों’ की संख्या होगी
(a) शाखाओं की संख्या से एक अधिक
(b) शाखा बिंदुओं की संख्या के बराबर
(c) एक
(d) दो, एक बाईं ओर और दूसरा दाईं ओर
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उत्तर
(a) ग्लाइकोजन ग्लूकोज इकाइयों का बहुशाखित पॉलिसैकेराइड है, जिसे पशु स्टार्च के रूप में जाना जाता है, क्योंकि यह रासायनिक रूप से स्टार्च के समान है। इसमें 30,000 ग्लूकोज अवशेष होते हैं और इसका अणुभार लगभग 4.8 मिलियन है। ग्लाइकोजन में ग्लूकोज अवशेष अत्यधिक शाखित झाड़ी जैसी श्रृंखलाओं में व्यवस्थित होते हैं।
ग्लाइकोजन में दो मुख्य लिंकेज पैटर्न देखे जाते हैं, अर्थात् सीधे भाग में $\alpha$ 1-4 लिंकेज और शाखन के क्षेत्र में $\alpha$ 1-6 लिंकेज। दो शाखन बिंदुओं के बीच की दूरी 10-14 ग्लूकोज अवशेष होती है। ग्लाइकोजन में उतने ही गैर-अपचायक सिरे होते हैं जितनी शाखाएँ होती हैं और एक अतिरिक्त।
13. एक प्रोटीन अणु की प्राथमिक संरचना में होता है
(a) दो सिरे
(b) एक सिरा
(c) तीन सिरे
(d) कोई सिरा नहीं
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उत्तर
(a) प्रोटीन की प्राथमिक संरचना से तात्पर्य पॉलिपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो अम्लों की रैखिक क्रम है, जो पेप्टाइड बंधों द्वारा जुड़े होते हैं। पॉलिपेप्टाइड श्रृंखला के दो सिरे होते हैं, कार्बोक्सिल टर्मिनस (C-टर्मिनस) और अमीनो टर्मिनस ($\mathrm{N}$-टर्मिनस), प्रत्येक छोर पर मौजूद मुक्त समूह की प्रकृति के आधार पर।
14. निम्नलिखित में से कौन-सी अभिक्रिया जैविक तंत्र में एंजाइम द्वारा मध्यस्थित नहीं होती है?
(क) पानी में CO₂ घुलना
(ख) डीएनए की दोनों स्ट्रैंड्स का अनवाइंडिंग
(ग) सुक्रोज का हाइड्रोलिसिस
(घ) पेप्टाइड बॉन्ड का निर्माण
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उत्तर
(क) CO₂ पानी में घुल जाता है, एक ऐसी अभिक्रिया जिसे हमेशा किसी एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित नहीं किया जाता। डीएनए की दोनों स्ट्रैंड्स का अनवाइंडिंग और वाइंडिंg टोपोइसोमरेज़ नामक एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होता है। सुक्रोज का हाइड्रोलिसिस सुक्रेज़ द्वारा नियंत्रित होता है। पेप्टाइड बॉन्ड पेप्टिडिल ट्रांसफ़ेरेज़ नामक एंजाइम की क्रिया से बनते हैं।
बहुत लघु उत्तर प्रकार के प्रश्न
1. दवाएँ या तो मानव निर्मित (अर्थात् सिंथेटिक) होती हैं या जीवित जीवों—जैसे पौधे, जीवाणु, जानवर आदि—से प्राप्त होती हैं, और इसलिए इन्हें प्राकृतिक उत्पाद कहा जाता है। कभी-कभी प्राकृतिक उत्पादों को मानव द्वारा रासायनिक रूप से बदला जाता है ताकि विषाक्तता या दुष्प्रभाव कम हो सकें। निम्नलिखित में से प्रत्येक के सामने लिखें कि वे प्रारंभ में प्राकृतिक उत्पाद के रूप में प्राप्त हुए थे या सिंथेटिक रसायन के रूप में।
(क) पेनिसिलिन
(ख) सल्फोनामाइड
(ग) विटामिन-C
(घ) ग्रोथ हॉर्मोन
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उत्तर
(क) पेनिसिलिन एंटीबायोटिक्स का एक समूह है जो फ़ंगस पेनिसिलियम से प्राप्त होता है और प्रारंभ में इसे प्राकृतिक उत्पाद के रूप में प्रयोग किया गया था।
(ख) सल्फोनामाइड एक सिंथेटिक रसायन है। यह एक एंटीमाइक्रोबियल एजेंट है और कई दवा समूहों का आधार है।
(ग) विटामिन-C या L-एस्कॉर्बिक अम्ल या एस्कॉर्बेट एक प्राकृतिक उत्पाद है और मनुष्यों के लिए एक आवश्यक पोषक तत्व है। यह सिट्रस फलों में पाया जाता है।
(d) वृद्धि हार्मोन (GH या HGH) जिसे सोमैटोट्रोपिन या सोमैट्रोपिन भी कहा जाता है, एक पेप्टाइड हार्मोन है जो स्वाभाविक रूप से शरीर में पाया जाता है। यह वृद्धि को उत्तेजित करता है।
2. एस्टर बॉन्ड, ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड, पेप्टाइड बॉन्ड और हाइड्रोजन बॉन्ड में से उपयुक्त रासायनिक बॉन्ड का चयन करें और निम्नलिखित में से प्रत्येक के सामने लिखें।
(a) पॉलीसैकेराइड
(b) प्रोटीन
(c) वसा
(d) जल
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उत्तर
(a) पॉलीसैकेराइड ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड द्वारा जुड़ा होता है। ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड एक प्रकार का सहसंयोजी बॉन्ड है जो सरल या इकाई कार्बोहाइड्रेट अणुओं को एक साथ जोड़कर एक लंबी श्रृंखला वाले पॉलीसैकेराइड का निर्माण करता है।
(b) प्रोटीन पेप्टाइड बॉन्ड द्वारा जुड़े होते हैं। पेप्टाइड बॉन्ड एक सहसंयोजी रासायनिक बॉन्ड है जो दो अमीनो अम्लों के बीच बनता है जब एक की कार्बोक्सिल समूह दूसरे की अमीनो समूह के साथ प्रतिक्रिया करता है जिससे जल अणु का विमोचन होता है। इसलिए इसे निर्जलीकरण संश्लेषण अभिक्रिया (संघनन अभिक्रिया) कहा जाता है।
अमीनो अम्लों की एक श्रृंखला के बीच पेप्टाइड बॉन्ड प्रोटीन के निर्माण का परिणाम होते हैं।
(c) एस्टर बंध वसा अम्ल के कार्बोक्सिल समूह और ट्राइग्लिसरॉल के हाइड्रॉक्सिल समूह के बीच अभिक्रिया द्वारा बनते हैं जिससे वसा बनती है। इस अभिक्रिया के दौरान जल निष्कासित होता है।
(d) हाइड्रोजन बंध ध्रुवीय अणुओं के बीच विद्युत-संयोजी अन्योन्यक्रिया है जिसमें हाइड्रोजन एक अत्यधिक विद्युतऋणात्मक परमाणु, जैसे N, O, S, F आदि से बंधित होता है। जल इसका सबसे प्रसिद्ध उदाहरण है।
3. कोई एक अमीनो अम्ल, शर्करा, न्यूक्लियोटाइड और वसा अम्ल का नाम लिखिए।
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उत्तर
(a) अमीनो अम्ल - ल्यूसीन
(b) शर्करा - लैक्टोज
(c) न्यूक्लियोटाइड - एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट
(d) वसा अम्ल — पामिटिक अम्ल
4. नीचे दी गई अभिक्रिया ऑक्सिडोरिडक्टेज द्वारा उत्प्रेरित है जो दो सब्सट्रेट्स $A$ और $A^{\prime}$ के बीच होती है, अभिक्रिया को पूर्ण कीजिए।
A अपचयित $+A^{\prime}$ ऑक्सीकृत $\rightarrow$
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उत्तर
ऑक्सिडोरिडक्टेस एक एंजाइम है जो ऑक्सीकरण और अपचयन अभिक्रियाओं को उत्प्रेरित करता है। यह एंजाइम एक अणु (रिडक्टेंट) से $e^{-}$ के स्थानांतरण को उत्प्रेरित करने से संबंधित है, जिसे इलेक्ट्रॉन दाता भी कहा जाता है, दूसरे अणु (ऑक्सिडेंट) तक, जिसे इलेक्ट्रॉन स्वीकारकर्ता भी कहा जाता है।
पूरी अभिक्रिया है
5. प्रोस्थेटिक समूह सह-कारकों से किस प्रकार भिन्न होते हैं?
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उत्तर
प्रोस्थेटिक समूह कार्बनिक यौगिक होते हैं जो एपोएंजाइम (एक एंजाइम जिसमें सह-कारक नहीं होता) से सहसंयोजक या अ-सहसंयोजक बलों द्वारा दृढ़ता से बंधे होते हैं, उदाहरण के लिए, पेरोक्सिडेस और कैटालेज़ में, जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड को पानी और ऑक्सीजन में विघटित करते हैं, हीम प्रोस्थेटिक समूह है और यह एंजाइम की सक्रिय साइट का एक भाग है।
सह-कारक छोटा, ऊष्मा-स्थिर और संयुग्मी एंजाइम का गैर-प्रोटीन भाग होता है। यह अकार्बनिक या कार्बनिक प्रकृति का हो सकता है।
जब सह-कारक एंजाइम से ढीले ढंग से बंधा होता है तो इसे सह-एंजाइम कहा जाता है और जब यह एपोएंजाइम से दृढ़ता से बंधा होता है तो इसे प्रोस्थेटिक समूह कहा जाता है।
6. ग्लाइसीन और एलानीन $\alpha$-कार्बन पर एक प्रतिस्थापी समूह के संदर्भ में भिन्न होते हैं। अन्य सामान्य प्रतिस्थापी समूह कौन-से हैं?
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उत्तर
दोनों अमीनो अम्लों में सामान्य प्रतिस्थापी समूह (\mathrm{NH}_{2} \mathrm{COOH}) और (\mathrm{H}) होते हैं।
7. स्टार्च, सेल्युलोज, ग्लाइकोजन, काइटिन निम्नलिखित में पाए जाने वाले बहुशर्करा हैं। प्रत्येक के लिए उपयुक्त एक का चयन करें और उसके सामने लिखें।
कपास का रेशा………………….
तिलचट्टे का बाह्य कंकाल………………….
लीवर………………….
छिलका उतारा हुआ आलू………………….
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उत्तर
(a) कपास का रेशा - सेल्युलोज
(b) तिलचट्टे का बाह्य कंकाल - काइटिन
(c) लीवर - ग्लाइकोजन
(d) छिलका उतारा हुआ आलू - स्टार्च
सेल्युलोज ग्लूकोज अणुओं की जुड़ी हुई लंबी श्रृंखला है और यह पादप कोशिका भित्तियों का मुख्य घटक है। कपास सेल्युलोज का सबसे शुद्ध प्राकृतिक रूप है। कपास के रेशे में सेल्युलोज की मात्रा (90 %) होती है।
काइटिन एक लंबी श्रृंखला बहुलक है जो क्रस्टेशियन और कीट जैसे तिलचट्टे के बाह्य आवरण या बाह्य कंकाल के कठोर भाग बनाता है। यह कवक की कोशिका भित्तियों का भी मुख्य घटक है।
ग्लाइकोजन ग्लूकोज का एक बहुशाखित बहुशर्करा है जो जानवरों के लीवर में संचित ऊर्जा के रूप में कार्य करता है। यह कुछ संचित कवक में भी पाया जाता है।
स्टार्च एक कार्बोहाइड्रेट है जिसमें ग्लूकोज इकाइयों की एक लंबी श्रृंखला होती है जो ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड्स द्वारा जुड़ी होती हैं। यह पॉलीसैकेराइड मुख्यतः हरे पौधों द्वारा ऊर्जा संग्रहण के लिए बनाया जाता है, उदाहरण के लिए, छिलका उतारा हुआ आलू।
लघु उत्तर प्रकार के प्रश्न
1. एंजाइम प्रोटीन होते हैं। प्रोटीन अमीनो अम्लों की लंबी श्रृंखला होती है जो एक-दूसरे से पेप्टाइड बॉन्ड्स द्वारा जुड़े होते हैं। अमीनो अम्लों की संरचना में कई कार्यात्मक समूह होते हैं।
ये कार्यात्मक समूह कई, कम से कम, आयनizable होते हैं। चूंकि वे रासायनिक प्रकृति में कमजोर अम्ल और क्षार होते हैं, यह आयनन विलयन के $\mathrm{pH}$ द्वारा प्रभावित होता है। कई एंजाइमों के लिए, गतिविधि आसपास के pH द्वारा प्रभावित होती है। यह नीचे दी गई वक्र में दर्शाया गया है, संक्षेप में समझाएं।
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उत्तर
एंजाइम, आमतौर पर $\mathrm{pH}$ की एक संकीर्ण सीमा में कार्य करते हैं। अधिकांश एंजाइम एक विशेष $\mathrm{pH}$ पर अपनी सबसे अधिक गतिविधि दिखाते हैं जिसे इष्टतम $\mathrm{pH}$ कहा जाता है, और यह इस मान से नीचे और ऊपर घट जाती है।
अत्यधिक उच्च या निम्न $\mathrm{pH}$ मान आमतौर पर अधिकांश एंजाइमों के लिए गतिविधि की पूर्ण हानि का कारण बनते हैं। ऊपर दिया गया ग्राफ इष्टतम $\mathrm{pH}$ पर अधिकतम एंजाइम गतिविधि को दर्शाता है।
2. रबर एक प्राथमिक उपचय या द्वितीयक उपचय है? रबर के बारे में चार वाक्य लिखिए।
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उत्तर
रबर (cis 1, 4-पॉलीआइसोप्रीन) एक द्वितीयक उपापचयित है। द्वितीयक उपापचयित वे रसायन होते हैं जो पौधों द्वारा उत्पादित किए जाते हैं, जिनकी कोई भूमिका अभी तक वृद्धि, प्रकाशसंश्लेषण, प्रजनन या अन्य प्राथमिक कार्यों में नहीं पाई गई है।
(i) रबर का निष्कर्षण हेविया ब्रेज़िलिएंसिस (रबर वृक्ष) से किया जाता है।
(ii) यह लैटिफेरस ऊतक के वाहिकाओं के लेटेक्स रूप के अपशिष्ट उत्पाद के रूप में होता है।
(iii) यह टरपेनॉइड्स में सबसे बड़ा है क्योंकि इसमें 400 से अधिक आइसोप्रीन इकाइयाँ होती हैं।
(iv) यह लोचदार, जलरोधक और एक अच्छा विद्युत चालक है।
3. एक काल्पनिक पॉलिमर, उदाहरण के लिए एक प्रोटीन, के प्राथमिक, द्वितीयक और तृतीयक संरचनाओं को आरेखीय रूप से दर्शाएँ।
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उत्तर
प्रोटीन बड़े आकार के, विषमबहुलकीय बड़े अणु होते हैं जिनमें एक या अधिक पॉलीपेप्टाइड (अमीनो अम्ल की श्रृंखलाएँ) होती हैं।
प्राथमिक संरचना प्रोटीन की प्राथमिक संरचना अमीनो अम्ल संरचनात्मक इकाइयों की रैखिक क्रम है और यह आंशिक रूप से इसकी समग्र जैवअणु संरचनाओं को सम्मिलित करती है। अमीनो अम्ल पेप्टाइड बंधों द्वारा एक क्रम में जुड़े होते हैं।
प्रोटीन की प्राथमिक संरचना में एक अमीनो-टर्मिनल $(\mathrm{N})$ से कार्बोक्सिल टर्मिनल (C) अंत तक प्रारंभ होता है,
द्वितीयक संरचना यह जैवबहुलक (biopolymers) जैसे प्रोटीनों के स्थानीय खंडों की त्रिविमीय रूप है। प्रोटीनों की द्वितीयक संरचना मुख्य श्रृंखला के अमीनो और कार्बोक्सिल समूहों के बीच हाइड्रोजन बंधों द्वारा परिभाषित होती है। मुख्य रूप से प्रोटीनों में द्वितीयक संरचना दो रूपों में होती है, अर्थात् $\alpha$-हेलिक्स और $\beta$-प्लीटेड शीट।
**$\alpha$-**हेलिक्स एक पॉलिपेप्टाइड श्रृंखला है जो सर्पिलाकार रूप से दाहिने हाथ की हेलिक्स बनाने के लिए लिपटी होती है। यह हेलिक्स कुछ स्थानों पर नियमित रूप से लिपटी हो सकती है और कुछ स्थानों पर यादृच्छिक रूप से लिपटी होती है। हेलिक्स कई हाइड्रोजन बंधों द्वारा स्थिर होती है जो एक अमीनो अम्ल के $\mathrm{CO}$ और अगले चौथे अमीनो अम्ल के $\mathrm{NH}$ समूह के बीच बनते हैं।
**$\beta$-**प्लीटेड शीट्स में दो या अधिक पॉलिपेप्टाइड श्रृंखलाएँ अंतर-अणुक हाइड्रोजन बंधों द्वारा एक साथ जुड़कर $\alpha$-हेलिक्स की तरह रेशे के बजाय शीट जैसी संरचना बनाती हैं। शीट में पॉलिपेप्टाइड तंतु समान दिशा में समानांतर चल सकते हैं, उदाहरण के लिए केरेटिन, या विपरीत दिशा में जिसे एंटीपैरलल $\beta$-शीट कहा जाता है, उदाहरण के लिए फाइब्रोइन।
टर्शरी संरचना में वे अन्योन्यक्रियाएँ शामिल होती हैं जो α-हैलिक्स या β-शीटों के मोड़ और तह से उत्पन्न होकर छड़, गोलाकार या रेशे बनाती हैं। ऐसी अन्योन्यक्रियाएँ सामान्यतः H-बॉन्ड, आयनिक बॉन्ड, सहसंयोजी बॉन्ड, वान डेर वाल्स अन्योन्यक्रियाएँ, जल-विरोधी अन्योन्यक्रियाएँ या डाइसल्फाइड लिंकेज द्वारा प्रदान की जाती हैं। यह प्रोटीन को त्रिविम आकृति देता है।
4. न्यूक्लिक अम्ल द्वितीयक संरचना प्रदर्शित करते हैं, उदाहरण सहित औचित्य सिद्ध कीजिए।
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उत्तर
न्यूक्लिक अम्ल बहुलकीय बृहदाणुक अणु या बड़े जैविक अणु होते हैं, जो जीवन के सभी ज्ञात रूपों के लिए अत्यावश्यक हैं। न्यूक्लिक अम्ल अणु की द्वितीयक संरचना एकल अणु के भीतर या परस्पर अन्योन्यक्रिया करने वाले अणुओं के समुच्चय में आधार युग्मन अन्योन्यक्रियाओं को संदर्भित करती है।
DNA और RNA दो प्रमुख न्यूक्लिक अम्ल हैं, फिर भी उनकी द्वितीयक संरचनाएँ भिन्न होती हैं, उदाहरणस्वरूप, DNA की द्वितीयक संरचना में दो पूरक पॉलिडिऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड स्ट्रैंड होते हैं जो एक साझी अक्ष पर सर्पिल रूप से लिपटकर एक हेलिकल संरचना बनाते हैं।
DNA की यह द्विकुंडलीय संरचना फॉस्फोडाइएस्टर बंधों (एक न्यूक्लियोटाइड की शर्करा के 5′ और दूसरे न्यूक्लियोटाइड की शर्करा के 3′ के बीच), हाइड्रोजन बंधों (बेसों के बीच, अर्थात् एक बेस का हाइड्रोजन और दूसरे बेस का नाइट्रोजन या ऑक्सीजन) और आयनिक अन्योन्यक्रियाओं द्वारा स्थिर की जाती है।
5. कथन ‘जीवित अवस्था कार्य करने में सक्षम होने के लिए एक असमतुल्य स्थिर अवस्था है’ पर टिप्पणी करें।
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उत्तर
जीवित जीव समतुल्य नहीं होते क्योंकि समतुल्य प्रणाली कार्य नहीं कर सकती। जीवित जीव प्रत्येक जैवअणु की सांद्रता द्वारा चिह्नित एक स्थिर अवस्था में विद्यमान रहते हैं।
ये जैवअणु चयापचयी प्रवाह में होते हैं। कोई भी रासायनिक या भौतिक प्रक्रिया एक साथ समतुल्य की ओर बढ़ती है। चूँकि जीवित जीव निरंतर कार्य करते हैं, वे समतुल्य तक पहुँचने का जोखिम नहीं उठा सकते। इसलिए जीवित अवस्था कार्य करने में सक्षम होने के लिए एक असमतुल्य स्थिर-अवस्था में होती है। यह चयापचय द्वारा प्रदान की गई ऊर्जा-आपूर्ति द्वारा प्राप्त किया जाता है।
दीर्घ उत्तर प्रकार के प्रश्न
1. एंजाइम-अभिकर्मक संकुल (ES) का निर्माण उत्प्रेरित अभिक्रियाओं में प्रथम चरण है। उत्पाद के निर्माण तक अन्य चरणों का वर्णन करें।
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उत्तर
प्रत्येक एंजाइम अणु में अभिकर्मक अणुओं के विशिष्ट बंधन हेतु एक सक्रिय स्थल होता है। एंजाइम अभिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा को बदलकर कार्य करते हैं।
एंजाइम का उत्प्रेरक स्थल इस प्रकार वर्णित किया जा सकता है
(i) एंज़ाइम की सक्रिय साइट पर सब्सट्रेट आता है और उसमें फिट बैठता है।
(ii) सब्सट्रेट के बंधन से एंज़ाइम अपना आकार बदलता है, जिससे एंज़ाइम-सब्सट्रेट (ES) कॉम्प्लेक्स बनता है।
(iii) एंज़ाइम की सक्रिय साइट अब सब्सट्रेट के बहुत निकट आ जाती है और उसके रासायनिक बंधों को तोड़ती है, जिससे एक नया एंज़ाइम-उत्पाद कॉम्प्लेक्स बनता है।
(iv) एंज़ाइम अपने उत्पादों को छोड़ता है और मुक्त एंज़ाइम फिर से किसी अन्य सब्सट्रेट अणु से बंधने और उसी उत्प्रेरक चक्र को फिर से चलाने के लिए तैयार हो जाता है।
2. एंज़ाइमों के विभिन्न वर्ग क्या हैं? उनमें से किन्हीं दो को उनके उत्प्रेरित अभिक्रियाओं के साथ समझाइए।
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उत्तर
एंज़ाइमों को छह वर्गों में बाँटा गया है, प्रत्येक में 4-13 उप-वर्ग होते हैं और इन्हें चार अंकों की संख्या द्वारा नामित किया जाता है।
(i) ऑक्सिडोरिडक्टेसेस/डिहाइड्रोजनेज़ेस ये एंज़ाइम ऑक्सीकरण और अपचयन या इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण में भाग लेते हैं।
$$ S(\text { अपचयित })+S^{\prime} \text { (ऑक्सीकृत) } \rightarrow S \text { (ऑक्सीकृत) }+S^{\prime} \text { (अपचयित) } $$
(ii) ट्रांसफेरेज़ेस ये एंज़ाइम एक कार्यात्मक समूह को एक अणु से दूसरे अणु में स्थानांतरित करते हैं (हाइड्रोजन को छोड़कर)। रासायनिक समूह का स्थानांतरण मुक्त अवस्था में नहीं होता।
$$ S-G+S^{\prime} \quad \text { Transferase } \rightarrow S+S^{\prime}-G $$
(iii) Hydrolases ये एंजाइम एस्टर, ईथर, पेप्टाइड, ग्लाइकोसिडिक C-C, C-halide, P-N आदि बंधों के हाइड्रोलिसिस को उत्प्रेरित करते हैं।
$$ C_{12} \underset{\text { माल्टोज }}{H_{22} O_{11}}+H_{2} O \quad \xrightarrow{\text { माल्टेज }} \underset{\text { ग्लूकोज }}{2 C_{6} H_{12} O_{6}} $$
(iv) Lyases ये एंजाइम बिना हाइड्रोलिसिस के समूहों की क्लीवेज, हटाने और दोहरे बंधों पर समूहों की जोड़ने या दोहरे बंध बनाने वाले समूहों को हटाने का कारण बनते हैं।
(v) Isomerases ये एंजाइम आइसोमेरिक परिवर्तनों को प्रभावित करने के लिए आण्विक संरचना की पुनर्व्यवस्था का कारण बनते हैं। ये तीन प्रकार के होते हैं, अर्थात् आइसोमरेज़, एपिमरेज़ और म्यूटेज़।
$\underset{\text{(एल्डोज़ से कीटोज़ समूह या इसके विपरीत)}}{\text{ग्लूकोज़ - 6 - फॉस्फेट} \xrightarrow{\text{आइसोमरेज़}} \text{फ्रक्टोज़ 6 - फॉस्फेट}}$
$\underset{\text{(साइड समूह की स्थिति को स्थानांतरित करना)}}{\text{ग्लूकोज़ - 6 - फॉस्फेट} \xrightarrow{\text{म्यूटेज़}} \text{ग्लूकोज़ 1 - फॉस्फेट}}$
$\underset{\text{(एक घटक या कार्बन समूह की स्थिति में परिवर्तन)}}{\text{ज़ाइल्यूलोज़ 5 - फॉस्फेट} \xrightarrow{\text{एपिमरेज़}} \text{रिब्यूलोज़- 5 - फॉस्फेट}}$
(vi) लाइगेस ऐसे एंजाइम होते हैं जो ATP से प्राप्त ऊर्जा की सहायता से दो रसायनों को आपस में जोड़ने की अभिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं, जिससे C-O, C-S, C-N और P-O जैसे बंध बनते हैं, उदाहरण—पायरुवेट कार्बोक्सिलेज़
$$ \mathrm{Ab}+\mathrm{C} \rightarrow \mathrm{A}-\mathrm{C}+\mathrm{b} $$
पायरुविक अम्ल $+ CO_{2}+\mathrm{ATP}+ H_{2} \mathrm{O} \stackrel{\text { pyruvate carboxylase }}{\rightleftharpoons}$ ऑक्ज़लोएसीटिक अम्ल $+\mathrm{ADP}+\mathrm{Pi}-$
3. न्यूक्लिक अम्ल द्वितीयक संरचना प्रदर्शित करते हैं। वॉट्सन-क्रिक मॉडल के माध्यम से वर्णन कीजिए।
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उत्तर
न्यूक्लिक अम्ल लंबी श्रृंखला वाले बड़े अणु होते हैं जो बड़ी संख्या में दोहराए जाने वाले इकाइयों—न्यूक्लियोटाइड्स—के अंत से अंत तक बहुलकीकरण द्वारा बनते हैं। न्यूक्लिक अम्य विस्तृत दायरे की द्वितीयक संरचनाएँ दिखाते हैं। द्वितीयक संरचना वह समुच्चय है जो बेसों तथा शर्करा-फॉस्फेट बैकबोन के बीच अन्योन्यक्रियाओं का होता है और यही न्यूक्लिक अम्ल के आकार के लिए उत्तरदायी है।
जेम्स वॉट्सन और फ्रांसिस क्रिक ने क्रिस्टलोग्राफिक अध्ययनों के आधार पर DNA अणुओं की एक द्वितीयक संरचना प्रस्तुत की।
(i) DNA या डिऑक्सीराइबोन्यूक्लिक अम्ध एक हेलिकली मुड़ी हुई द्विश्रृंखला पॉलीडिऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड बड़ा अणु है।
(ii) DNA की दोनों श्रृंखलाएँ एक-दूसरे की विपरीत दिशा में चलती हैं, जिसे DNA डुप्लेक्स कहा जाता है।
(iii) डीएनए की सर्पिल मुड़न में दो प्रकार की वैकल्पिक खांचे होते हैं, अर्थात् प्रमुख और अल्प।
(iv) सर्पिल के $360^{\circ}$ के एक चक्र में डीएनए की प्रत्येक स्ट्रैंड पर लगभग 10 न्यूक्लियोटाइड होते हैं, जो लगभग $3.4 \mathrm{~nm}$ की दूरी घेरते हैं।
(v) प्रत्येक स्ट्रैंड के भीतर न्यूक्लियोटाइड एक-दूसरे से फॉस्फोडाइएस्टर बॉन्ड्स द्वारा जुड़े होते हैं, जो एक न्यूक्लियोटाइड के $5^{\prime}$ कार्बन और संलग्न न्यूक्लियोटाइड के $3^{\prime}$ कार्बन के बीच होते हैं। ये मजबूत कोवैलेंट बॉन्ड्स शर्करा/फॉस्फेट बैकबोन को एक साथ रखते हैं।
(vi) डीएनए की दोनों स्ट्रैंड्स नाइट्रोजनीय बेसों के बीच कमजोर हाइड्रोजन बॉन्ड्स द्वारा एक-दूसरे से जुड़ी होती हैं। ये हाइड्रोजन बॉन्ड्स बेस-विशिष्ट होते हैं। अर्थात् एडेनिन थाइमिन के साथ 2 हाइड्रोजन बॉन्ड बनाता है $\mathrm{A}=\mathrm{T}$ और साइटोसिन ग्वानिन के साथ 3 हाइड्रोजन बॉन्ड बनाता है ($\mathrm{C} \equiv \mathrm{G}$)।
(vii) चूँकि दो डीएनए श्रृंखलाओं पर विशिष्ट और भिन्न नाइट्रोजन बेस होते हैं, उन्हें पूरक कहा जाता है, अर्थात् प्यूरीन पिरिमिडीन के विपरीत होता है। यह प्यूरीन-पिरिमिडीन युग्मन स्ट्रैंड की मोटाई, अर्थात् $2 \mathrm{~nm}$, में भी योग देता है और दोनों श्रृंखलाओं को पूरक बनाता है।
4. न्यूक्लियोटाइड और न्यूक्लियोसाइड में क्या अंतर है? प्रत्येक के दो उदाहरण उनकी संरचना सहित दीजिए।
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उत्तर
नाभिकीय अम्ल (nucleotide) और नाभिकीय ग्लाइकोसाइड (nucleoside) के बीच अंतर इस प्रकार है
| नाभिकीय ग्लाइकोसाइड | नाभिकीय अम्ल |
|---|---|
| नाभिकीय ग्लाइकोसाइड एक ऐसा यौगिक है जो नाइट्रोजनीय क्षार और पेन्टोज शर्करा के संयोग से बनता है |
नाभिकीय अम्ल एक ऐसा यौगिक है जो नाइट्रोजन क्षार, पेन्टोज शर्करा और फॉस्फेट के संयोग से बनता है। |
| यह प्रकृति में थोड़ा क्षारीय होता है | नाभिकीय अम्ल प्रकृति में अम्लीय होता है |
| यह नाभिकीय अम्ल का एक घटक है और यह राइबोज़ तथा डिऑक्सीराइबोज़ दोनों शर्कराओं के साथ बनता है। |
नाभिकीय अम्ल नाभिकीय ग्लाइकोसाइड के फॉस्फोरिलीकरण द्वारा बनता है |
| उदा., सिटिडिन, यूरिडिन, एडेनोसिन, ग्वानोसिन, थाइमिडिन और इनोसिन। |
उदा., AMP, GMP, CMP, UMP, dTMP (डिऑक्सीथाइमिडिन मोनोफॉस्फेट) |
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 |
5. लिपिडों के विभिन्न रूपों का कुछ उदाहरणों के साथ वर्णन कीजिए।
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उत्तर
लिपिड उच्च फैटी अम्लों के ऐल्कोहॉल, जैसे ग्लिसरॉल आदि, के साथ एस्टर होते हैं।
इन्हें इस प्रकार वर्गीकृत किया जा सकता है
1 सरल लिपिड फैटी अम्लों के ऐल्कोहॉल के साथ एस्टर होते हैं। ये हो सकते हैं
(i) वसा ये उच्च फैटी अम्लों के ग्लिसरॉल के साथ एस्टर होते हैं (ट्राइग्लिसराइड्स)।
(ii) मोम ये उच्च वसा अम्लों के ऐसे एस्टर होते हैं जिनमें ग्लिसरॉल के अतिरिक्त कोई अन्य अल्कोहल होता है।
2 यौगिक या संयुक्त लिपिड्स, वे यौगिक होते हैं जिनमें सरल लिपिड्स और प्रोस्थेटिक (अन्य अतिरिक्त) समूह होता है। इनमें शामिल हैं
(i) ग्लिसरोफॉस्फोलिपिड्स, जिन्हें फॉस्फोलिपिड्स भी कहा जाता है, जिनमें वसा अम्लों में से एक को फॉस्फोरिक अम्ल द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है जो कोलीन, एथेनॉलैमिन, सेरीन आदि जैसे नाइट्रोजनीय समूहों से जुड़ा होता है, उदाहरण—लेसिथिन और सेफेलिन आदि।
(ii) स्फिंगोलिपिड्स, वे लिपिड्स होते हैं जिनमें फॉस्फोरिक अम्ल के साथ 4-स्फिंगैनीन या स्फिंगोसिन नामक अमीन अल्कोहल होता है, ग्लिसरॉल के स्थान पर, वसा अम्ल और कोलीन के अतिरिक्त।
(iii) ग्लाइकोलिपिड्स, अर्थात् वे जिनमें स्फिंगैनीन के साथ एक वसा अम्ल और एक मोनोसैकेराइड शर्करा होती है, उदाहरण—सेरेब्रोसाइड्स और गैंग्लियोसाइड्स।
3 स्टेरॉयड्स रासायनिक प्रकृति में भिन्न लेकिन भौतिक गुणों में समान यौगिक होते हैं। इनकी संरचना 4-वलयी साइक्लोपेंटेनोपरहाइड्रोफेनैंथ्रीन पर आधारित होती है, उदाहरण—कोलेस्ट्रॉल।
4 प्रोस्टाग्लैंडिंस अरैकिडोनिक अम्ल के व्युत्पन्न होते हैं और इनमें (20 \mathrm{C})-परमाणु होते हैं। ये जैविक रूप से सक्रिय लिपिड्स होते हैं।
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