একটি ম্যাক্রোমোলিকিউল এমন একটি অণু যার উচ্চ আণবিক ওজন রয়েছে। এর গঠন বারবার পুনরাবৃত্তি লিঙ্ক আকারে উপস্থাপন করা হয়. এই ধরনের যৌগগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি বিবেচনা করুন, জীবের জীবনের জন্য তাদের তাত্পর্য।
কম্পোজিশনের বৈশিষ্ট্য
জৈবিক ম্যাক্রোমলিকিউলগুলি কয়েক হাজার ছোট প্রাথমিক পদার্থ থেকে গঠিত হয়। জীবন্ত প্রাণী তিনটি প্রধান ধরনের ম্যাক্রোমলিকিউল দ্বারা চিহ্নিত করা হয়: প্রোটিন, পলিস্যাকারাইড, নিউক্লিক অ্যাসিড।
এদের জন্য প্রাথমিক মনোমার হল মনোস্যাকারাইড, নিউক্লিওটাইড, অ্যামিনো অ্যাসিড। একটি ম্যাক্রোমোলিকিউল কোষের ভরের প্রায় 90 শতাংশ। অ্যামিনো অ্যাসিডের অবশিষ্টাংশের অনুক্রমের উপর নির্ভর করে একটি নির্দিষ্ট প্রোটিন অণু গঠিত হয়।
উচ্চ আণবিক ওজন হল সেই সব পদার্থ যেগুলির মোলার ভর 103 Da-এর বেশি।
শব্দের ইতিহাস
ম্যাক্রোমোলিকিউল কখন আবির্ভূত হয়েছিল? এই ধারণাটি 1922 সালে রসায়নে নোবেল বিজয়ী হারমান স্টাউডিঙ্গার দ্বারা প্রবর্তিত হয়েছিল।
পলিমার বলটিকে একটি জটযুক্ত থ্রেড হিসাবে দেখা যায় যা দুর্ঘটনাবশত খুলে যাওয়ার ফলে তৈরি হয়েছিলকুণ্ডলী ঘর জুড়ে। এই কুণ্ডলীটি পদ্ধতিগতভাবে তার গঠন পরিবর্তন করে; এটি ম্যাক্রোমোলিকুলের স্থানিক কনফিগারেশন। এটি ব্রাউনিয়ান গতির গতিপথের অনুরূপ।
এই জাতীয় কুণ্ডলীর গঠন এই কারণে ঘটে যে একটি নির্দিষ্ট দূরত্বে পলিমার চেইন দিক সম্পর্কে তথ্য "হারায়"। যখন উচ্চ-আণবিক যৌগগুলি স্ট্রাকচারাল ফ্র্যাগমেন্টের দৈর্ঘ্যের তুলনায় অনেক বেশি লম্বা হয় তখন কয়েল সম্পর্কে কথা বলা সম্ভব।
গ্লোবুলার কনফিগারেশন
একটি ম্যাক্রোমোলিকিউল হল একটি ঘন কনফর্মেশন যাতে কেউ পলিমারের ভলিউম ভগ্নাংশকে একটি ইউনিটের সাথে তুলনা করতে পারে। গ্লোবুলার অবস্থা সেই ক্ষেত্রে উপলব্ধি করা হয় যখন, নিজেদের এবং বাহ্যিক পরিবেশের মধ্যে পৃথক পলিমার ইউনিটগুলির পারস্পরিক ক্রিয়াকলাপের অধীনে, পারস্পরিক আকর্ষণ ঘটে৷
একটি ম্যাক্রোমোলিকুলের কাঠামোর একটি প্রতিরূপ হল জলের সেই অংশ যা এই ধরনের কাঠামোর একটি উপাদান হিসাবে এমবেড করা হয়। এটি ম্যাক্রোমোলিকুলের নিকটতম হাইড্রেশন পরিবেশ।
একটি প্রোটিন অণুর বৈশিষ্ট্য
প্রোটিন ম্যাক্রোমোলিকিউলস হাইড্রোফিলিক পদার্থ। যখন একটি শুকনো প্রোটিন জলে দ্রবীভূত হয়, এটি প্রাথমিকভাবে ফুলে যায়, তারপরে ধীরে ধীরে দ্রবণে রূপান্তর লক্ষ্য করা যায়। ফুলে যাওয়ার সময়, জলের অণুগুলি প্রোটিনের মধ্যে প্রবেশ করে, এর গঠনকে মেরু গ্রুপের সাথে আবদ্ধ করে। এটি পলিপেপটাইড চেইনের ঘন প্যাকিংকে আলগা করে। একটি ফোলা প্রোটিন অণু একটি পিছনে সমাধান হিসাবে বিবেচিত হয়। জলের অণুগুলির পরবর্তী শোষণের সাথে, মোট ভর থেকে প্রোটিন অণুর বিচ্ছেদ পরিলক্ষিত হয় এবংদ্রবীভূত হওয়ার একটি প্রক্রিয়াও রয়েছে।
কিন্তু একটি প্রোটিন অণুর ফোলা সব ক্ষেত্রেই দ্রবীভূত হয় না। উদাহরণস্বরূপ, জলের অণু শোষণের পর কোলাজেন ফোলা অবস্থায় থাকে।
হাইড্রেট তত্ত্ব
এই তত্ত্ব অনুসারে উচ্চ-আণবিক যৌগগুলি কেবল শোষণ করে না, তবে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিকভাবে জলের অণুগুলিকে অ্যামিনো অ্যাসিডের পার্শ্ব র্যাডিকেলের মেরু অংশের সাথে আবদ্ধ করে যেগুলির নেতিবাচক চার্জ রয়েছে, সেইসাথে মৌলিক অ্যামিনো অ্যাসিডগুলি যা একটি ধনাত্মক চার্জ বহন করে।
আংশিকভাবে হাইড্রেটেড জল পেপটাইড গ্রুপ দ্বারা আবদ্ধ যা জলের অণুর সাথে হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করে৷
উদাহরণস্বরূপ, নন-পোলার সাইড গ্রুপের পলিপেপটাইডগুলি ফুলে যায়। পেপটাইড গ্রুপের সাথে আবদ্ধ হলে, এটি পলিপেপটাইড চেইনগুলিকে আলাদা করে দেয়। ইন্টারচেন ব্রিজগুলির উপস্থিতি প্রোটিন অণুগুলিকে সম্পূর্ণরূপে ভেঙ্গে যেতে দেয় না, একটি দ্রবণ আকারে যেতে দেয়।
অ্যাক্রোমোলিকিউলসের গঠনটি উত্তপ্ত হলে ধ্বংস হয়ে যায়, ফলে পলিপেপটাইড চেইন ভেঙে যায় এবং মুক্তি পায়।
জেলাটিনের বৈশিষ্ট্য
জেলাটিনের রাসায়নিক গঠন কোলাজেনের অনুরূপ, এটি জলের সাথে একটি সান্দ্র তরল গঠন করে। জেলটিনের বৈশিষ্ট্যের মধ্যে রয়েছে এর জেল করার ক্ষমতা।
এই ধরণের অণুগুলি হেমোস্ট্যাটিক এবং প্লাজমা-প্রতিস্থাপনকারী এজেন্ট হিসাবে ব্যবহৃত হয়। জেল তৈরির জেলটিনের ক্ষমতা ফার্মাসিউটিক্যাল শিল্পে ক্যাপসুল তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।
দ্রবণীয়তা বৈশিষ্ট্যম্যাক্রোমোলিকিউলস
এই ধরণের অণুগুলির জলে বিভিন্ন দ্রবণীয়তা রয়েছে। এটি অ্যামিনো অ্যাসিড রচনা দ্বারা নির্ধারিত হয়। গঠনে পোলার অ্যামিনো অ্যাসিডের উপস্থিতিতে, পানিতে দ্রবীভূত করার ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়।
এছাড়াও, এই সম্পত্তি ম্যাক্রোমোলিকুলের সংগঠনের বিশেষত্ব দ্বারা প্রভাবিত হয়। গ্লোবুলার প্রোটিনের ফাইব্রিলার ম্যাক্রোমোলিকিউলসের তুলনায় উচ্চতর দ্রবণীয়তা রয়েছে। অসংখ্য পরীক্ষা-নিরীক্ষার সময়, ব্যবহৃত দ্রাবকের বৈশিষ্ট্যের উপর দ্রবীভূত হওয়ার নির্ভরতা প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল।
প্রতিটি প্রোটিন অণুর প্রাথমিক গঠন ভিন্ন, যা প্রোটিনকে পৃথক বৈশিষ্ট্য দেয়। পলিপেপটাইড চেইনের মধ্যে ক্রস-লিংকের উপস্থিতি দ্রবণীয়তা হ্রাস করে।
পেপটাইড (অ্যামাইড) বন্ধনের কারণে প্রোটিন অণুর প্রাথমিক গঠন তৈরি হয়; যখন এটি ধ্বংস হয়ে যায়, তখন প্রোটিন বিকৃত হয়।
সল্টিং আউট
প্রোটিন অণুর দ্রবণীয়তা বাড়ানোর জন্য, নিরপেক্ষ লবণের দ্রবণ ব্যবহার করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, একইভাবে, প্রোটিনের নির্বাচনী বৃষ্টিপাত করা যেতে পারে, তাদের ভগ্নাংশ বাহিত হতে পারে। ফলে অণুর সংখ্যা নির্ভর করে মিশ্রণের প্রাথমিক গঠনের উপর।
নুন বের করে প্রাপ্ত প্রোটিনের বিশেষত্ব হল লবণ সম্পূর্ণ অপসারণের পর জৈবিক বৈশিষ্ট্য সংরক্ষণ করা।
প্রক্রিয়াটির সারমর্ম হল হাইড্রেটেড প্রোটিন শেলের লবণের অ্যানয়ন এবং ক্যাটেশন দ্বারা অপসারণ, যা ম্যাক্রোমোলিকুলের স্থায়িত্ব নিশ্চিত করে। সালফেট ব্যবহার করা হলে সর্বাধিক সংখ্যক প্রোটিন অণু লবণাক্ত হয়ে যায়। এই পদ্ধতিটি প্রোটিন ম্যাক্রোমোলিকুলগুলিকে বিশুদ্ধ করতে এবং আলাদা করতে ব্যবহৃত হয়, যেহেতু তারা মূলতচার্জের মাত্রার মধ্যে পার্থক্য, হাইড্রেশন শেল এর পরামিতি। প্রতিটি প্রোটিনের নিজস্ব সল্টিং আউট জোন রয়েছে, অর্থাৎ এর জন্য আপনাকে একটি নির্দিষ্ট ঘনত্বের লবণ নির্বাচন করতে হবে।
অ্যামিনো অ্যাসিড
বর্তমানে, প্রায় দুইশত অ্যামিনো অ্যাসিড পরিচিত যেগুলো প্রোটিন অণুর অংশ। গঠনের উপর নির্ভর করে, তারা দুটি গ্রুপে বিভক্ত:
- প্রোটিনোজেনিক, যা ম্যাক্রোমোলিকুলসের অংশ;
- অ-প্রোটিনোজেনিক, প্রোটিন গঠনে সক্রিয়ভাবে জড়িত নয়।
বিজ্ঞানীরা প্রাণী ও উদ্ভিদের উৎপত্তির অনেক প্রোটিন অণুতে অ্যামিনো অ্যাসিডের ক্রম বোঝাতে সক্ষম হয়েছেন৷ অ্যামিনো অ্যাসিডগুলির মধ্যে যা প্রায়শই প্রোটিন অণুর সংমিশ্রণে পাওয়া যায়, আমরা সেরিন, গ্লাইসিন, লিউসিন, অ্যালানাইন নোট করি। প্রতিটি প্রাকৃতিক বায়োপলিমারের নিজস্ব অ্যামিনো অ্যাসিড রচনা রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, প্রোটামাইনগুলিতে প্রায় 85 শতাংশ আরজিনিন থাকে তবে এতে অ্যাসিডিক, সাইক্লিক অ্যামিনো অ্যাসিড থাকে না। ফাইব্রোইন প্রাকৃতিক রেশমের একটি প্রোটিন অণু, যাতে প্রায় অর্ধেক গ্লাইসিন থাকে। কোলাজেনে হাইড্রোক্সিপ্রোলিন, হাইড্রোক্সিলাইসিনের মতো বিরল অ্যামিনো অ্যাসিড রয়েছে যা অন্যান্য প্রোটিন ম্যাক্রোমোলিকুলে অনুপস্থিত।
অ্যামিনো অ্যাসিডের সংমিশ্রণ শুধুমাত্র অ্যামিনো অ্যাসিডের বৈশিষ্ট্য দ্বারা নয়, প্রোটিন ম্যাক্রোমোলিকুলসের কার্য এবং উদ্দেশ্য দ্বারাও নির্ধারিত হয়। তাদের ক্রম জেনেটিক কোড দ্বারা নির্ধারিত হয়।
বায়োপলিমারের কাঠামোগত সংগঠনের স্তর
চারটি স্তর রয়েছে: প্রাথমিক, মাধ্যমিক, তৃতীয় এবং চতুর্মুখী। প্রতিটি কাঠামোস্বতন্ত্র বৈশিষ্ট্য আছে।
প্রোটিন অণুর প্রাথমিক গঠন হল অ্যামিনো অ্যাসিড অবশিষ্টাংশের একটি রৈখিক পলিপেপটাইড শৃঙ্খল যা পেপটাইড বন্ড দ্বারা সংযুক্ত।
এটি এই কাঠামো যা সবচেয়ে স্থিতিশীল, কারণ এতে একটি অ্যামিনো অ্যাসিডের কার্বক্সিল গ্রুপ এবং অন্য অণুর অ্যামিনো গ্রুপের মধ্যে পেপটাইড সমযোজী বন্ধন রয়েছে।
গৌণ কাঠামোতে হাইড্রোজেন বন্ডের সাহায্যে হেলিকাল আকারে পলিপেপটাইড চেইনের স্ট্যাকিং জড়িত।
পলিপেপটাইডের স্থানিক প্যাকিংয়ের মাধ্যমে তৃতীয় ধরণের বায়োপলিমার পাওয়া যায়। তারা তৃতীয় স্তরের কাঠামোর সর্পিল এবং স্তরযুক্ত-ভাঁজ আকারে উপবিভক্ত করে।
গ্লোবুলার প্রোটিনগুলির একটি উপবৃত্তাকার আকৃতি থাকে, যখন ফাইব্রিলার অণুগুলির একটি দীর্ঘায়িত আকৃতি থাকে৷
যদি একটি ম্যাক্রোমোলিকুলে শুধুমাত্র একটি পলিপেপটাইড চেইন থাকে, তবে প্রোটিনের কেবলমাত্র একটি তৃতীয় কাঠামো থাকে। উদাহরণস্বরূপ, এটি একটি পেশী টিস্যু প্রোটিন (মায়োগ্লোবিন) যা অক্সিজেন বাঁধার জন্য প্রয়োজনীয়। কিছু বায়োপলিমার বেশ কয়েকটি পলিপেপটাইড চেইন থেকে তৈরি করা হয়, যার প্রত্যেকটির একটি তৃতীয় কাঠামো রয়েছে। এই ক্ষেত্রে, ম্যাক্রোমোলিকিউলের একটি চতুর্মুখী কাঠামো রয়েছে, যা একটি বৃহৎ কাঠামোতে মিলিত বেশ কয়েকটি গ্লোবুলের সমন্বয়ে গঠিত। হিমোগ্লোবিনকে একমাত্র কোয়াটারনারি প্রোটিন হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে যাতে প্রায় 8 শতাংশ হিস্টিডিন থাকে। তিনিই এরিথ্রোসাইটের একটি সক্রিয় অন্তঃকোষীয় বাফার, যা রক্তের একটি স্থিতিশীল pH মান বজায় রাখার অনুমতি দেয়৷
নিউক্লিক অ্যাসিড
এরা ম্যাক্রোমোলিকুলার যৌগ যা টুকরো দ্বারা গঠিত হয়নিউক্লিওটাইড আরএনএ এবং ডিএনএ সমস্ত জীবন্ত কোষে পাওয়া যায়, তারা বংশগত তথ্য সংরক্ষণ, প্রেরণ এবং বাস্তবায়নের কাজ করে। নিউক্লিওটাইড মনোমার হিসাবে কাজ করে। তাদের প্রত্যেকটিতে নাইট্রোজেনাস বেস, একটি কার্বোহাইড্রেট এবং ফসফরিক অ্যাসিডের অবশিষ্টাংশ রয়েছে। গবেষণায় দেখা গেছে, বিভিন্ন জীবের ডিএনএ-তে পরিপূরকতার (পরিপূরকতা) নীতি পরিলক্ষিত হয়। নিউক্লিক অ্যাসিড জলে দ্রবণীয় কিন্তু জৈব দ্রাবকগুলিতে অদ্রবণীয়। এই বায়োপলিমারগুলি ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রা, অতিবেগুনী বিকিরণ দ্বারা ধ্বংস হয়ে যায়৷
একটি উপসংহারের পরিবর্তে
বিভিন্ন প্রোটিন এবং নিউক্লিক অ্যাসিড ছাড়াও কার্বোহাইড্রেট হল ম্যাক্রোমলিকিউল। তাদের সংমিশ্রণে পলিস্যাকারাইডগুলিতে শত শত মনোমার রয়েছে, যার একটি মনোরম মিষ্টি স্বাদ রয়েছে। ম্যাক্রোমোলিকুলের শ্রেণীবিন্যাস কাঠামোর উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে প্রোটিনের বিশাল অণু এবং জটিল সাবুনিট সহ নিউক্লিক অ্যাসিড।
উদাহরণস্বরূপ, একটি গ্লোবুলার প্রোটিন অণুর স্থানিক গঠন অ্যামিনো অ্যাসিডের শ্রেণীবিন্যাস বহুস্তর সংগঠনের ফলাফল। স্বতন্ত্র স্তরগুলির মধ্যে একটি ঘনিষ্ঠ সংযোগ রয়েছে, একটি উচ্চ স্তরের উপাদানগুলি নীচের স্তরগুলির সাথে সংযুক্ত রয়েছে৷
সমস্ত বায়োপলিমার একটি গুরুত্বপূর্ণ অনুরূপ কার্য সম্পাদন করে। তারা জীবন্ত কোষগুলির জন্য বিল্ডিং উপাদান, বংশগত তথ্য সংরক্ষণ এবং সংক্রমণের জন্য দায়ী। প্রতিটি জীবকে নির্দিষ্ট প্রোটিন দ্বারা চিহ্নিত করা হয়, তাই জৈব রসায়নবিদরা একটি কঠিন এবং দায়িত্বশীল কাজের মুখোমুখি হন, যার সমাধান করে তারা জীবিত প্রাণীকে নির্দিষ্ট মৃত্যুর হাত থেকে বাঁচায়।
