CLASS 12 CHEMISTRY · CHAPTER 10 · READ
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From glucose rings to the DNA double helix — every NCERT section of Chapter 10 with tappable Haworth structures, 3D sugars, amino acids and base pairs, test-tube labs and every intext and exercise answer.ग्लूकोस वलय से DNA द्विकुंडली तक — अध्याय 10 का हर NCERT खंड, टैप करने वाली हावर्थ संरचनाएँ, 3D शर्कराएँ, ऐमीनो अम्ल और क्षारक युग्म, परखनली लैब और हर पाठ्यनिहित व अभ्यास प्रश्न का उत्तर।Glucose rings se DNA double helix tak — Chapter 10 ka har NCERT section, tap karne wale Haworth structures, 3D sugars, amino acids aur base pairs, test-tube labs aur har intext aur exercise answer.
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Diagrams in this chapterइस अध्याय के डायग्रामIs chapter ke diagrams
Classification of carbohydratesकार्बोहाइड्रेटों का वर्गीकरणSLH diagram
How the open-chain structure of glucose was provedग्लूकोस की खुली श्रृंखला संरचना कैसे सिद्ध हुईSLH diagram · 3D
Fischer projections: glucose (I), gluconic acid (II), saccharic acid (III)फ़िशर प्रक्षेपण: ग्लूकोस (I), ग्लूकोनिक अम्ल (II), सैकेरिक अम्ल (III)Structures I, II, III · 3D
D- and L- configuration: compare with glyceraldehydeD- और L- विन्यास: ग्लिसरैल्डिहाइड से तुलनाSLH diagram
Glucose: open chain ⇌ α- and β-cyclic (pyranose) formsग्लूकोस: खुली श्रृंखला ⇌ α- और β-चक्रीय (पाइरैनोस) रूपSLH diagram · 3D
Haworth structures of α- and β-D-glucopyranoseα- और β-D-ग्लूकोपाइरैनोस की हावर्थ संरचनाएँHaworth structures (10.1.2.1) · 3D
Fructose: open-chain structure; furanose ring like furanफ्रक्टोस: खुली श्रृंखला संरचना; फ्यूरैन जैसा फ्यूरैनोस वलयSLH diagram · 3D
Haworth structures of α- and β-D-fructofuranoseα- और β-D-फ्रक्टोफ्यूरैनोस की हावर्थ संरचनाएँHaworth structures (10.1.2.2) · 3D
Sucrose: α-D-glucose C1 – O – C2 β-D-fructoseसूक्रोस: α-D-ग्लूकोस C1 – O – C2 β-D-फ्रक्टोसSucrose (10.1.3) · 3D
Maltose: α-D-glucose C1 – O – C4 α-D-glucoseमाल्टोस: α-D-ग्लूकोस C1 – O – C4 α-D-ग्लूकोसMaltose (10.1.3) · 3D
Lactose: β-D-galactose C1 – O – C4 β-D-glucoseलैक्टोस: β-D-गैलैक्टोस C1 – O – C4 β-D-ग्लूकोसLactose (10.1.3) · 3D
Starch: amylose and amylopectin (and glycogen)स्टार्च: ऐमिलोस और ऐमिलोपेक्टिन (और ग्लाइकोजन)Amylose, amylopectin (10.1.4)
Cellulose: β-D-glucose units joined C1–C4सेलुलोस: C1–C4 जुड़ी β-D-ग्लूकोस इकाइयाँCellulose (10.1.4)
α-Amino acid, zwitter ion and amphoteric behaviourα-ऐमीनो अम्ल, उभयाविष्ट आयन और उभयधर्मी व्यवहार10.2.1–10.2.2 · 3D
Peptide bond: glycine + alanine → glycylalanineपेप्टाइड बंध: ग्लाइसीन + ऐलानीन → ग्लाइसिलऐलानीनPeptide linkage (10.2.3) · 3D
α-Helix structure of proteinsप्रोटीन की α-हेलिक्स संरचनाFig 10.1
β-Pleated sheet structure of proteinsप्रोटीन की β-प्लीटेड शीट संरचनाFig 10.2
Primary, secondary, tertiary and quaternary structureप्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक और चतुष्क संरचनाFig 10.3, 10.4
Denaturation of a proteinप्रोटीन का विकृतीकरण10.2.4
Enzymes lower the activation energy (hydrolysis of sucrose)एन्ज़ाइम सक्रियण ऊर्जा घटाते हैं (सूक्रोस का जल-अपघटन)10.3.1
Classification of vitamins with sources and deficiency diseasesविटामिनों का वर्गीकरण, स्रोत और कमी से होने वाले रोग10.4.1, Table 10.3
Sugars of nucleic acids: β-D-ribose and β-D-2-deoxyriboseन्यूक्लिक अम्लों की शर्करा: β-D-राइबोस और β-D-2-डीऑक्सीराइबोस10.5.1
The five bases of nucleic acidsन्यूक्लिक अम्लों के पाँच क्षारक10.5.1 · 3D
Structure of (a) a nucleoside and (b) a nucleotide(a) न्यूक्लिओसाइड और (b) न्यूक्लिओटाइड की संरचनाFig 10.5
A dinucleotide: phosphodiester link between 3′ and 5′ carbonsएक डाइन्यूक्लिओटाइड: 3′ और 5′ कार्बनों के बीच फ़ॉस्फ़ोडाइएस्टर बंधFig 10.6
Double strand helix structure of DNADNA की द्विरज्जुक कुंडलिनी संरचनाFig 10.7 · 3D
Complementary base pairs: A–T and G–Cपूरक क्षारक युग्म: A–T और G–C10.5.2 · 3D
Hormones: chemical nature and the insulin–glucagon balanceहॉर्मोन: रासायनिक प्रकृति और इंसुलिन–ग्लूकागॉन संतुलन10.63D molecules3D अणु मॉडल3D molecules
Experiments you can do hereयहीं करने वाले प्रयोगYahin karne wale experiments
In this chapter (NCERT sections)इस अध्याय में (NCERT खंड)Is chapter mein (NCERT sections)
- 10.1Carbohydratesकार्बोहाइड्रेटCarbohydrates
- 10.1.1Classification of Carbohydratesकार्बोहाइड्रेटों का वर्गीकरणCarbohydrates ka classification
- 10.1.2MonosaccharidesमोनोसैकेराइडMonosaccharides
- 10.1.2.1Glucoseग्लूकोसGlucose
- 10.1.2.2Fructoseफ्रक्टोसFructose
- 10.1.3DisaccharidesडाइसैकेराइडDisaccharides
- 10.1.4PolysaccharidesपॉलिसैकेराइडPolysaccharides
- 10.1.5Importance of Carbohydratesकार्बोहाइड्रेटों का महत्वCarbohydrates ki importance
- 10.2Proteinsप्रोटीनProteins
- 10.2.1Amino Acidsऐमीनो अम्लAmino acids
- 10.2.2Classification of Amino Acidsऐमीनो अम्लों का वर्गीकरणAmino acids ka classification
- 10.2.3Structure of Proteinsप्रोटीनों की संरचनाProteins ka structure
- 10.2.4Denaturation of Proteinsप्रोटीनों का विकृतीकरणProteins ka denaturation
- 10.3Enzymesएन्ज़ाइमEnzymes
- 10.3.1Mechanism of Enzyme Actionएन्ज़ाइम क्रिया की क्रियाविधिEnzyme action ka mechanism
- 10.4VitaminsविटामिनVitamins
- 10.4.1Classification of Vitaminsविटामिनों का वर्गीकरणVitamins ka classification
- 10.5Nucleic Acidsन्यूक्लिक अम्लNucleic acids
- 10.5.1Chemical Composition of Nucleic Acidsन्यूक्लिक अम्लों का रासायनिक संघटनNucleic acids ka chemical composition
- 10.5.2Structure of Nucleic Acidsन्यूक्लिक अम्लों की संरचनाNucleic acids ka structure
- 10.5.3Biological Functions of Nucleic Acidsन्यूक्लिक अम्लों के जैविक कार्यNucleic acids ke biological functions
- 10.6Hormonesहॉर्मोनHormones
- NCERT Exercises — answer keyNCERT अभ्यास — उत्तर कुंजीNCERT Exercises — answer key
- Reaction sheetअभिक्रिया पत्रकReaction sheet
- Quick revisionझटपट दोहरावQuick revision
10.1Carbohydratesकार्बोहाइड्रेटCarbohydrates
Carbohydrates are mainly produced by plants. Cane sugar, glucose and starch are common examples. Most have the general formula Cx(H₂O)y — hence the old name “hydrates of carbon” (glucose C₆H₁₂O₆ = C₆(H₂O)₆). But the definition fails both ways: rhamnose, C₆H₁₂O₅, is a carbohydrate that does not fit the formula, while acetic acid, CH₃COOH = C₂(H₂O)₂, fits it but is not a carbohydrate.कार्बोहाइड्रेट मुख्यतः पौधे बनाते हैं। इक्षु शर्करा, ग्लूकोस और स्टार्च सामान्य उदाहरण हैं। अधिकतर का सामान्य सूत्र Cx(H₂O)y है — इसलिए पुराना नाम “कार्बन के हाइड्रेट” (ग्लूकोस C₆H₁₂O₆ = C₆(H₂O)₆)। पर यह परिभाषा दोनों ओर से विफल है: रैम्नोस, C₆H₁₂O₅, कार्बोहाइड्रेट है पर सूत्र में नहीं बैठता, जबकि ऐसीटिक अम्ल, CH₃COOH = C₂(H₂O)₂, सूत्र में बैठता है पर कार्बोहाइड्रेट नहीं है।Carbohydrates zyadatar plants banate hain. Cane sugar, glucose aur starch common examples hain. Zyadatar ka general formula Cx(H₂O)y hai — isliye purana naam “hydrates of carbon” (glucose C₆H₁₂O₆ = C₆(H₂O)₆). Par yeh definition dono taraf se fail hoti hai: rhamnose, C₆H₁₂O₅, carbohydrate hai par formula mein fit nahi hota, jabki acetic acid, CH₃COOH = C₂(H₂O)₂, formula mein fit hota hai par carbohydrate nahi hai.“Hydrate of carbon” is only an old name; the real definition is chemical.
10.1.1Classification of Carbohydratesकार्बोहाइड्रेटों का वर्गीकरणCarbohydrates ka classification
Carbohydrates are classified by their behaviour on hydrolysis into three groups: (i) Monosaccharides — cannot be hydrolysed further to a simpler polyhydroxy aldehyde or ketone; about 20 occur in nature, e.g. glucose, fructose, ribose. (ii) Oligosaccharides — give two to ten monosaccharide units on hydrolysis; by the number of units they are disaccharides (sucrose → glucose + fructose; maltose → two glucose), trisaccharides, tetrasaccharides and so on. (iii) Polysaccharides — give a large number of monosaccharide units, e.g. starch, cellulose, glycogen, gums. Polysaccharides are not sweet in taste and are called non-sugars.कार्बोहाइड्रेटों को जल-अपघटन पर उनके व्यवहार के आधार पर तीन वर्गों में बाँटा जाता है: (i) मोनोसैकेराइड — इनका और सरल पॉलिहाइड्रॉक्सी ऐल्डिहाइड या कीटोन में जल-अपघटन नहीं होता; प्रकृति में लगभग 20 मिलते हैं, जैसे ग्लूकोस, फ्रक्टोस, राइबोस। (ii) ऑलिगोसैकेराइड — जल-अपघटन पर दो से दस मोनोसैकेराइड इकाइयाँ देते हैं; इकाइयों की संख्या से डाइसैकेराइड (सूक्रोस → ग्लूकोस + फ्रक्टोस; माल्टोस → दो ग्लूकोस), ट्राइसैकेराइड, टेट्रासैकेराइड आदि। (iii) पॉलिसैकेराइड — बहुत अधिक मोनोसैकेराइड इकाइयाँ देते हैं, जैसे स्टार्च, सेलुलोस, ग्लाइकोजन, गोंद। पॉलिसैकेराइड स्वाद में मीठे नहीं होते और अशर्करा कहलाते हैं।Carbohydrates ko hydrolysis par unke behaviour se teen groups mein baanta jata hai: (i) Monosaccharides — inka aur simple polyhydroxy aldehyde ya ketone mein hydrolysis nahi hota; nature mein lagbhag 20 milte hain, jaise glucose, fructose, ribose. (ii) Oligosaccharides — hydrolysis par do se das monosaccharide units dete hain; units ki ginti se disaccharides (sucrose → glucose + fructose; maltose → do glucose), trisaccharides, tetrasaccharides wagairah. (iii) Polysaccharides — bahut saari monosaccharide units dete hain, jaise starch, cellulose, glycogen, gums. Polysaccharides meethe nahi hote aur non-sugars kehlate hain.One unit = mono; 2–10 units = oligo; many units = poly.
Classification of carbohydratesकार्बोहाइड्रेटों का वर्गीकरणClassification of carbohydrates6 tappable partsOpenCarbohydrates are also classed as reducing sugars — those that reduce Fehling’s solution and Tollens’ reagent — and non-reducing sugars. All monosaccharides, whether aldose or ketose, are reducing sugars. In a disaccharide, if the reducing groups (aldehydic or ketonic) of both units are bonded together, it is non-reducing (sucrose); if one of them stays free, it is reducing (maltose, lactose).कार्बोहाइड्रेटों को अपचायी शर्करा — जो फ़ेहलिंग विलयन और टॉलेन अभिकर्मक को अपचयित करें — और अनपचायी शर्करा में भी बाँटा जाता है। सभी मोनोसैकेराइड, ऐल्डोस हों या कीटोस, अपचायी शर्करा हैं। डाइसैकेराइड में यदि दोनों इकाइयों के अपचायी समूह (ऐल्डिहाइडी या कीटोनी) आपस में बंधित हों तो वह अनपचायी है (सूक्रोस); यदि एक मुक्त रहे तो अपचायी (माल्टोस, लैक्टोस)।Carbohydrates ko reducing sugars — jo Fehling’s solution aur Tollens’ reagent ko reduce karein — aur non-reducing sugars mein bhi baanta jata hai. Saare monosaccharides, aldose ho ya ketose, reducing sugars hain. Disaccharide mein agar dono units ke reducing groups (aldehyde ya ketone) aapas mein bonded hon to woh non-reducing hai (sucrose); agar ek free rahe to reducing (maltose, lactose).Free reducing group → reducing sugar. Both used up in the bond → non-reducing.
10.1.2MonosaccharidesमोनोसैकेराइडMonosaccharides
Monosaccharides are further classified by the number of carbon atoms and the functional group present. An aldehyde group makes it an aldose; a keto group makes it a ketose. Combining the two: a six-carbon aldose is an aldohexose (glucose); a six-carbon ketose is a ketohexose (fructose). NCERT Table 10.1 lists them:मोनोसैकेराइडों को कार्बन परमाणुओं की संख्या और उपस्थित क्रियात्मक समूह के आधार पर और बाँटा जाता है। ऐल्डिहाइड समूह हो तो ऐल्डोस; कीटो समूह हो तो कीटोस। दोनों मिलाकर: छह-कार्बन ऐल्डोस ऐल्डोहेक्सोस (ग्लूकोस); छह-कार्बन कीटोस कीटोहेक्सोस (फ्रक्टोस)। NCERT सारणी 10.1 इन्हें दिखाती है:Monosaccharides ko carbon atoms ki ginti aur maujood functional group ke hisaab se aur baanta jata hai. Aldehyde group ho to aldose; keto group ho to ketose. Dono milakar: six-carbon aldose aldohexose (glucose); six-carbon ketose ketohexose (fructose). NCERT Table 10.1 inhe dikhati hai:
| Carbon atoms | General term | Aldehyde | Ketone |
|---|---|---|---|
| 3 | Triose | Aldotriose | Ketotriose |
| 4 | Tetrose | Aldotetrose | Ketotetrose |
| 5 | Pentose | Aldopentose | Ketopentose |
| 6 | Hexose | Aldohexose | Ketohexose |
| 7 | Heptose | Aldoheptose | Ketoheptose |
10.1.2.1Glucoseग्लूकोसGlucose
Glucose occurs freely in nature as well as in combined form. It is present in sweet fruits and honey; ripe grapes also contain glucose in large amounts. It is the monomer of starch and cellulose.ग्लूकोस प्रकृति में मुक्त और संयुक्त दोनों रूपों में मिलता है। यह मीठे फलों और शहद में होता है; पके अंगूरों में भी ग्लूकोस बड़ी मात्रा में होता है। यह स्टार्च और सेलुलोस का एकलक है।Glucose nature mein free aur combined dono roop mein milta hai. Yeh meethe fruits aur honey mein hota hai; pake angoor mein bhi glucose badi matra mein hota hai. Yeh starch aur cellulose ka monomer hai.Glucose is in fruits and honey, and starch and cellulose are made of it.
Structure of glucose. Glucose is an aldohexose, also known as dextrose. It is the monomer of many larger carbohydrates (starch, cellulose) and is probably the most abundant organic compound on earth. Its structure was worked out from the following evidence:ग्लूकोस की संरचना। ग्लूकोस एक ऐल्डोहेक्सोस है, जिसे डेक्सट्रोस भी कहते हैं। यह कई बड़े कार्बोहाइड्रेटों (स्टार्च, सेलुलोस) का एकलक है और शायद पृथ्वी पर सबसे प्रचुर कार्बनिक यौगिक है। इसकी संरचना इन प्रमाणों से निकाली गई:Glucose ka structure. Glucose ek aldohexose hai, jise dextrose bhi kehte hain. Yeh kai bade carbohydrates (starch, cellulose) ka monomer hai aur shayad dharti par sabse zyada milne wala organic compound hai. Iska structure in evidences se nikala gaya:Each reaction below proves one feature of the glucose chain.
- Molecular formula C₆H₁₂O₆. On prolonged heating with HI it forms n-hexane — all six carbon atoms are linked in a straight chain.आण्विक सूत्र C₆H₁₂O₆। HI के साथ देर तक गर्म करने पर n-हेक्सेन बनता है — छहों कार्बन परमाणु सीधी श्रृंखला में जुड़े हैं।Molecular formula C₆H₁₂O₆. HI ke saath der tak garam karne par n-hexane banta hai — chhahon carbon atoms straight chain mein jude hain.
- It reacts with hydroxylamine to form an oxime and adds a molecule of hydrogen cyanide to give a cyanohydrin — a carbonyl group (>C=O) is present.यह हाइड्रॉक्सिलऐमीन से ऑक्सिम बनाता है और हाइड्रोजन सायनाइड का एक अणु जोड़कर सायनोहाइड्रिन देता है — कार्बोनिल समूह (>C=O) उपस्थित है।Yeh hydroxylamine se oxime banata hai aur hydrogen cyanide ka ek molecule jodkar cyanohydrin deta hai — carbonyl group (>C=O) maujood hai.
- A mild oxidising agent, bromine water, oxidises it to a six-carbon carboxylic acid, gluconic acid — the carbonyl group is an aldehydic group (–CHO).मृदु ऑक्सीकारक ब्रोमीन जल इसे छह-कार्बन कार्बोक्सिलिक अम्ल ग्लूकोनिक अम्ल में ऑक्सीकृत करता है — कार्बोनिल समूह ऐल्डिहाइडी समूह (–CHO) है।Mild oxidising agent bromine water ise six-carbon carboxylic acid gluconic acid mein oxidise karta hai — carbonyl group aldehyde group (–CHO) hai.
- Acetylation with acetic anhydride gives glucose pentaacetate — five –OH groups are present. As glucose is a stable compound, they must be attached to different carbon atoms.ऐसीटिक ऐनहाइड्राइड से ऐसीटिलन करने पर ग्लूकोस पेन्टाऐसीटेट बनता है — पाँच –OH समूह हैं। चूँकि ग्लूकोस स्थायी यौगिक है, ये अलग-अलग कार्बन परमाणुओं पर होने चाहिए।Acetic anhydride se acetylation karne par glucose pentaacetate banta hai — paanch –OH groups hain. Kyunki glucose stable compound hai, ye alag-alag carbon atoms par hone chahiye.
- On oxidation with nitric acid, glucose as well as gluconic acid both give a dicarboxylic acid, saccharic acid — a primary alcoholic (–OH) group is present (at C-6).नाइट्रिक अम्ल से ऑक्सीकरण पर ग्लूकोस और ग्लूकोनिक अम्ल दोनों डाइकार्बोक्सिलिक अम्ल सैकेरिक अम्ल देते हैं — एक प्राथमिक ऐल्कोहॉली (–OH) समूह उपस्थित है (C-6 पर)।Nitric acid se oxidation par glucose aur gluconic acid dono dicarboxylic acid saccharic acid dete hain — ek primary alcohol (–OH) group maujood hai (C-6 par).
How the open-chain structure of glucose was provedग्लूकोस की खुली श्रृंखला संरचना कैसे सिद्ध हुईHow the open-chain structure of glucose was proved7 tappable parts · 3DOpenThe exact spatial arrangement of the –OH groups was given by Fischer after studying many other properties. Its configuration is correctly represented as the open-chain structure (Fischer projection). Glucose is correctly named D-(+)-glucose: “D” is the configuration, and “(+)” means it is dextrorotatory. The “D” or “L” has no relation with optical activity — it compares the configuration with that of glyceraldehyde: (+)-isomer of glyceraldehyde has the –OH on the right and is called D-(+)-glyceraldehyde; the (–)-isomer has –OH on the left and is L-(–)-glyceraldehyde. To assign D or L to glucose, look at the lowest asymmetric carbon (C-5): its –OH is on the right, as in D-glyceraldehyde, so glucose is D.–OH समूहों की सटीक त्रिविम व्यवस्था फ़िशर ने कई अन्य गुणों के अध्ययन के बाद दी। इसका विन्यास खुली-श्रृंखला संरचना से सही दिखाया जाता है (फ़िशर प्रक्षेप)। ग्लूकोस का सही नाम D-(+)-ग्लूकोस है: “D” विन्यास है, और “(+)” का अर्थ है दक्षिण ध्रुवण घूर्णक। “D” या “L” का ध्रुवण घूर्णकता से कोई संबंध नहीं — यह विन्यास की तुलना ग्लिसरैल्डिहाइड से करता है: ग्लिसरैल्डिहाइड के (+)-समावयव में –OH दाईं ओर है, यह D-(+)-ग्लिसरैल्डिहाइड है; (–)-समावयव में –OH बाईं ओर, यह L-(–)-ग्लिसरैल्डिहाइड है। ग्लूकोस का D या L तय करने के लिए सबसे नीचे वाला असममित कार्बन (C-5) देखिए: इसका –OH दाईं ओर है, D-ग्लिसरैल्डिहाइड की तरह, इसलिए ग्लूकोस D है।–OH groups ki exact spatial arrangement Fischer ne kai doosri properties padhne ke baad di. Iski configuration open-chain structure se sahi dikhayi jaati hai (Fischer projection). Glucose ka sahi naam D-(+)-glucose hai: “D” configuration hai, aur “(+)” ka matlab dextrorotatory. “D” ya “L” ka optical activity se koi lena-dena nahi — yeh configuration ko glyceraldehyde se compare karta hai: glyceraldehyde ke (+)-isomer mein –OH right par hai, yeh D-(+)-glyceraldehyde hai; (–)-isomer mein –OH left par, yeh L-(–)-glyceraldehyde hai. Glucose ka D ya L decide karne ke liye sabse neeche wala asymmetric carbon (C-5) dekhiye: iska –OH right par hai, D-glyceraldehyde ki tarah, isliye glucose D hai.D/L = which side the –OH of the lowest chiral carbon is on (right = D). (+)/(–) = measured rotation. They are independent.
Fischer projections: glucose (I), gluconic acid (II), saccharic acid (III)फ़िशर प्रक्षेपण: ग्लूकोस (I), ग्लूकोनिक अम्ल (II), सैकेरिक अम्ल (III)Fischer projections: glucose (I), gluconic acid (II), saccharic acid (III)NCERT Structures I, II, III · 8 tappable parts · 3DOpen
D- and L- configuration: compare with glyceraldehydeD- और L- विन्यास: ग्लिसरैल्डिहाइड से तुलनाD- and L- configuration: compare with glyceraldehyde5 tappable partsOpenCyclic structure of glucose. The open-chain structure explained most properties, but not these: (1) despite having an aldehyde group, glucose does not give Schiff’s test and does not form the hydrogensulphite addition product with NaHSO₃; (2) the pentaacetate of glucose does not react with hydroxylamine, showing no free –CHO group; (3) glucose exists in two crystalline forms, α and β. The α-form (m.p. 419 K) is obtained by crystallisation from a concentrated solution of glucose at 303 K; the β-form (m.p. 423 K) by crystallisation from a hot, saturated aqueous solution at 371 K.ग्लूकोस की चक्रीय संरचना। खुली-श्रृंखला संरचना अधिकतर गुण समझा देती है, पर ये नहीं: (1) ऐल्डिहाइड समूह होते हुए भी ग्लूकोस शिफ़ परीक्षण नहीं देता और NaHSO₃ से हाइड्रोजनसल्फ़ाइट योगज उत्पाद नहीं बनाता; (2) ग्लूकोस का पेन्टाऐसीटेट हाइड्रॉक्सिलऐमीन से अभिक्रिया नहीं करता, यानी मुक्त –CHO नहीं है; (3) ग्लूकोस दो क्रिस्टलीय रूपों, α और β में मिलता है। α-रूप (गलनांक 419 K) ग्लूकोस के सांद्र विलयन से 303 K पर क्रिस्टलन से; β-रूप (गलनांक 423 K) गर्म संतृप्त जलीय विलयन से 371 K पर क्रिस्टलन से मिलता है।Glucose ka cyclic structure. Open-chain structure zyadatar properties samjha deta hai, par ye nahi: (1) aldehyde group hote hue bhi glucose Schiff’s test nahi deta aur NaHSO₃ se hydrogensulphite addition product nahi banata; (2) glucose ka pentaacetate hydroxylamine se react nahi karta, yaani free –CHO nahi hai; (3) glucose do crystalline forms, α aur β mein milta hai. α-form (m.p. 419 K) glucose ke concentrated solution se 303 K par crystallisation se; β-form (m.p. 423 K) hot saturated aqueous solution se 371 K par crystallisation se milta hai.Three facts the open chain cannot explain → glucose must exist mainly as a ring.
These facts are explained if one of the –OH groups adds to the –CHO group to form a cyclic hemiacetal. Glucose forms a six-membered ring in which the –OH at C-5 is involved in ring formation. This leaves no free –CHO group and makes C-1 a new asymmetric centre, so two cyclic forms exist: α and β. These two forms are called anomers, and C-1 is the anomeric carbon. The six-membered cyclic structure is called the pyranose structure (α- or β-), by analogy with pyran, a cyclic organic compound with one oxygen atom and five carbon atoms in the ring. The cyclic structure is drawn more correctly by the Haworth structure.ये तथ्य समझ आते हैं यदि कोई एक –OH समूह –CHO समूह से जुड़कर चक्रीय हेमीऐसीटैल बना ले। ग्लूकोस एक छह-सदस्यीय वलय बनाता है जिसमें C-5 का –OH वलय बनाने में भाग लेता है। इससे कोई मुक्त –CHO नहीं बचता और C-1 एक नया असममित केंद्र बन जाता है, इसलिए दो चक्रीय रूप होते हैं: α और β। इन दोनों को ऐनोमर कहते हैं, और C-1 ऐनोमरी कार्बन है। छह-सदस्यीय चक्रीय संरचना को पाइरैनोस संरचना (α- या β-) कहते हैं, पाइरैन के सादृश्य पर — एक चक्रीय कार्बनिक यौगिक जिसके वलय में एक ऑक्सीजन और पाँच कार्बन परमाणु हैं। चक्रीय संरचना को हावर्थ संरचना द्वारा अधिक सही दिखाया जाता है।Ye facts samajh aate hain agar koi ek –OH group –CHO group se judkar cyclic hemiacetal bana le. Glucose ek six-membered ring banata hai jismein C-5 ka –OH ring banane mein hissa leta hai. Isse koi free –CHO nahi bachta aur C-1 ek naya asymmetric centre ban jata hai, isliye do cyclic forms hote hain: α aur β. In dono ko anomers kehte hain, aur C-1 anomeric carbon hai. Six-membered cyclic structure ko pyranose structure (α- ya β-) kehte hain, pyran ki analogy par — ek cyclic organic compound jiske ring mein ek oxygen aur paanch carbon atoms hain. Cyclic structure ko Haworth structure se zyada sahi dikhaya jaata hai.C-5 –OH bites onto C-1 → ring; C-1 –OH can end up down (α) or up (β).
Glucose: open chain ⇌ α- and β-cyclic (pyranose) formsग्लूकोस: खुली श्रृंखला ⇌ α- और β-चक्रीय (पाइरैनोस) रूपGlucose: open chain ⇌ α- and β-cyclic (pyranose) forms6 tappable parts · 3DOpen
Haworth structures of α- and β-D-glucopyranoseα- और β-D-ग्लूकोपाइरैनोस की हावर्थ संरचनाएँHaworth structures of α- and β-D-glucopyranoseNCERT Haworth structures (10.1.2.1) · 17 tappable parts · 3DOpen10.1.2.2Fructoseफ्रक्टोसFructose
Fructose is an important ketohexose. It is obtained along with glucose by the hydrolysis of the disaccharide sucrose. It is a natural monosaccharide found in fruits, honey and vegetables. In its pure form it is used as a sweetener.फ्रक्टोस एक महत्वपूर्ण कीटोहेक्सोस है। यह डाइसैकेराइड सूक्रोस के जल-अपघटन से ग्लूकोस के साथ मिलता है। यह फलों, शहद और सब्ज़ियों में मिलने वाला प्राकृतिक मोनोसैकेराइड है। शुद्ध रूप में यह मिठास देने वाले पदार्थ के रूप में प्रयुक्त होता है।Fructose ek important ketohexose hai. Yeh disaccharide sucrose ke hydrolysis se glucose ke saath milta hai. Yeh fruits, honey aur vegetables mein milne wala natural monosaccharide hai. Pure form mein yeh sweetener ki tarah use hota hai.Fructose = the ketone sugar of fruits and honey.
Structure of fructose. Fructose also has the molecular formula C₆H₁₂O₆ and, on the basis of its reactions, it was found to contain a ketonic functional group at C-2 and six carbons in a straight chain, as in glucose. It belongs to the D-series and is a laevorotatory compound, so it is written as D-(–)-fructose. It also exists in two cyclic forms, obtained by the addition of the –OH at C-5 to the >C=O group. The ring is five-membered and is named furanose by analogy with the compound furan (a five-membered ring with one oxygen and four carbon atoms).फ्रक्टोस की संरचना। फ्रक्टोस का आण्विक सूत्र भी C₆H₁₂O₆ है और अपनी अभिक्रियाओं के आधार पर इसमें C-2 पर कीटोनी क्रियात्मक समूह और ग्लूकोस की तरह सीधी श्रृंखला में छह कार्बन पाए गए। यह D-श्रेणी का है और वामावर्त ध्रुवण घूर्णक है, इसलिए D-(–)-फ्रक्टोस लिखा जाता है। यह भी दो चक्रीय रूपों में होता है, जो C-5 के –OH के >C=O समूह से जुड़ने से बनते हैं। वलय पाँच-सदस्यीय है और फ्यूरैन (एक ऑक्सीजन और चार कार्बन वाला पाँच-सदस्यीय वलय) के सादृश्य पर फ्यूरैनोस कहलाता है।Fructose ka structure. Fructose ka molecular formula bhi C₆H₁₂O₆ hai aur reactions ke basis par ismein C-2 par ketone functional group aur glucose ki tarah straight chain mein chhah carbon paaye gaye. Yeh D-series ka hai aur laevorotatory hai, isliye D-(–)-fructose likha jaata hai. Yeh bhi do cyclic forms mein hota hai, jo C-5 ke –OH ke >C=O group se judne se bante hain. Ring five-membered hai aur furan (ek oxygen aur chaar carbon wala five-membered ring) ki analogy par furanose kehlata hai.Glucose: C-5 OH + C-1 → 6-ring (pyranose). Fructose: C-5 OH + C-2 → 5-ring (furanose).
Fructose: open-chain structure; furanose ring like furanफ्रक्टोस: खुली श्रृंखला संरचना; फ्यूरैन जैसा फ्यूरैनोस वलयFructose: open-chain structure; furanose ring like furan7 tappable parts · 3DOpen
Haworth structures of α- and β-D-fructofuranoseα- और β-D-फ्रक्टोफ्यूरैनोस की हावर्थ संरचनाएँHaworth structures of α- and β-D-fructofuranoseNCERT Haworth structures (10.1.2.2) · 13 tappable parts · 3DOpen10.1.3DisaccharidesडाइसैकेराइडDisaccharides
The two monosaccharides are joined together by an oxide linkage formed by the loss of a water molecule. Such a linkage between two monosaccharide units through an oxygen atom is called a glycosidic linkage.दो मोनोसैकेराइड एक जल अणु के निकलने से बने ऑक्साइड बंध द्वारा जुड़ते हैं। ऑक्सीजन परमाणु के माध्यम से दो मोनोसैकेराइड इकाइयों के बीच ऐसे बंध को ग्लाइकोसाइडी बंध कहते हैं।Do monosaccharides ek paani ka molecule nikalne se bane oxide linkage se judte hain. Oxygen atom ke through do monosaccharide units ke beech aise linkage ko glycosidic linkage kehte hain.Sugar–O–sugar, with one H₂O lost = glycosidic linkage.
(i) Sucrose. One of the common disaccharides is sucrose, which on hydrolysis gives an equimolar mixture of D-(+)-glucose and D-(–)-fructose. These two monosaccharides are held together by a glycosidic linkage between C-1 of α-D-glucose and C-2 of β-D-fructose. Since the reducing groups of glucose and fructose are both involved in glycosidic bond formation, sucrose is a non-reducing sugar.(i) सूक्रोस। एक सामान्य डाइसैकेराइड सूक्रोस है, जो जल-अपघटन पर D-(+)-ग्लूकोस और D-(–)-फ्रक्टोस का समान मोलर मिश्रण देता है। ये दोनों मोनोसैकेराइड α-D-ग्लूकोस के C-1 और β-D-फ्रक्टोस के C-2 के बीच ग्लाइकोसाइडी बंध से जुड़े हैं। चूँकि ग्लूकोस और फ्रक्टोस दोनों के अपचायी समूह ग्लाइकोसाइडी बंध में लगे हैं, सूक्रोस अनपचायी शर्करा है।(i) Sucrose. Ek common disaccharide sucrose hai, jo hydrolysis par D-(+)-glucose aur D-(–)-fructose ka equimolar mixture deta hai. Ye dono monosaccharides α-D-glucose ke C-1 aur β-D-fructose ke C-2 ke beech glycosidic linkage se jude hain. Kyunki glucose aur fructose dono ke reducing groups glycosidic bond mein lage hain, sucrose non-reducing sugar hai.Sucrose uses both reducing ends (Glc C-1 + Fru C-2), so it is non-reducing.
Sucrose: α-D-glucose C1 – O – C2 β-D-fructoseसूक्रोस: α-D-ग्लूकोस C1 – O – C2 β-D-फ्रक्टोसSucrose: α-D-glucose C1 – O – C2 β-D-fructoseNCERT Sucrose (10.1.3) · 9 tappable parts · 3DOpenSucrose is dextrorotatory, but after hydrolysis it gives dextrorotatory glucose and laevorotatory fructose. Since the laevorotation of fructose (–92.4°) is more than the dextrorotation of glucose (+52.5°), the mixture is laevorotatory. Thus hydrolysis of sucrose brings about a change in the sign of rotation, from dextro (+) to laevo (–), and the product is named invert sugar.सूक्रोस दक्षिण ध्रुवण घूर्णक है, पर जल-अपघटन के बाद यह दक्षिणावर्त ग्लूकोस और वामावर्त फ्रक्टोस देता है। चूँकि फ्रक्टोस का वाम घूर्णन (–92.4°) ग्लूकोस के दक्षिण घूर्णन (+52.5°) से अधिक है, मिश्रण वामावर्त घूर्णक है। इस प्रकार सूक्रोस का जल-अपघटन घूर्णन का चिह्न बदल देता है, दक्षिण (+) से वाम (–), और उत्पाद को इन्वर्ट शर्करा कहते हैं।Sucrose dextrorotatory hai, par hydrolysis ke baad yeh dextrorotatory glucose aur laevorotatory fructose deta hai. Kyunki fructose ka laevorotation (–92.4°) glucose ke dextrorotation (+52.5°) se zyada hai, mixture laevorotatory hai. Is tarah sucrose ka hydrolysis rotation ka sign badal deta hai, dextro (+) se laevo (–), aur product ko invert sugar kehte hain.–92.4° beats +52.5°, so the mixture turns laevo: the sign is “inverted”.
(ii) Maltose. Another disaccharide, maltose, is composed of two α-D-glucose units in which C-1 of one glucose (I) is linked to C-4 of another glucose unit (II). The free aldehyde group can be produced at C-1 of the second glucose in solution, and it shows reducing properties, so maltose is a reducing sugar.(ii) माल्टोस। एक अन्य डाइसैकेराइड माल्टोस दो α-D-ग्लूकोस इकाइयों से बना है जिसमें एक ग्लूकोस (I) का C-1 दूसरी ग्लूकोस इकाई (II) के C-4 से जुड़ा है। विलयन में दूसरे ग्लूकोस के C-1 पर मुक्त ऐल्डिहाइड समूह बन सकता है और यह अपचायी गुण दिखाता है, इसलिए माल्टोस अपचायी शर्करा है।(ii) Maltose. Ek aur disaccharide maltose do α-D-glucose units se bana hai jismein ek glucose (I) ka C-1 doosri glucose unit (II) ke C-4 se juda hai. Solution mein doosre glucose ke C-1 par free aldehyde group ban sakta hai aur yeh reducing properties dikhata hai, isliye maltose reducing sugar hai.Maltose = α-Glc(1→4)Glc; unit II’s C-1 is free → reducing.
Maltose: α-D-glucose C1 – O – C4 α-D-glucoseमाल्टोस: α-D-ग्लूकोस C1 – O – C4 α-D-ग्लूकोसMaltose: α-D-glucose C1 – O – C4 α-D-glucoseNCERT Maltose (10.1.3) · 4 tappable parts · 3DOpen(iii) Lactose. It is more commonly known as milk sugar, since this disaccharide is found in milk. It is composed of β-D-galactose and β-D-glucose. The linkage is between C-1 of galactose and C-4 of glucose. The free aldehyde group may be produced at C-1 of the glucose unit, hence it is also a reducing sugar.(iii) लैक्टोस। इसे सामान्यतः दुग्ध शर्करा कहते हैं, क्योंकि यह डाइसैकेराइड दूध में मिलता है। यह β-D-गैलैक्टोस और β-D-ग्लूकोस से बना है। बंध गैलैक्टोस के C-1 और ग्लूकोस के C-4 के बीच है। ग्लूकोस इकाई के C-1 पर मुक्त ऐल्डिहाइड समूह बन सकता है, इसलिए यह भी अपचायी शर्करा है।(iii) Lactose. Ise aam taur par milk sugar kehte hain, kyunki yeh disaccharide doodh mein milta hai. Yeh β-D-galactose aur β-D-glucose se bana hai. Linkage galactose ke C-1 aur glucose ke C-4 ke beech hai. Glucose unit ke C-1 par free aldehyde group ban sakta hai, isliye yeh bhi reducing sugar hai.Lactose = β-Gal(1→4)Glc; glucose C-1 free → reducing.
Lactose: β-D-galactose C1 – O – C4 β-D-glucoseलैक्टोस: β-D-गैलैक्टोस C1 – O – C4 β-D-ग्लूकोसLactose: β-D-galactose C1 – O – C4 β-D-glucoseNCERT Lactose (10.1.3) · 5 tappable parts · 3DOpen| Sugar | Units | Linkage | Reducing? |
|---|---|---|---|
| Sucrose | α-D-glucose + β-D-fructose | C-1 (Glc) – C-2 (Fru) | No |
| Maltose | α-D-glucose + α-D-glucose | C-1 (I) – C-4 (II) | Yes |
| Lactose | β-D-galactose + β-D-glucose | C-1 (Gal) – C-4 (Glc) | Yes |
10.1.4PolysaccharidesपॉलिसैकेराइडPolysaccharides
Polysaccharides contain a large number of monosaccharide units joined together by glycosidic linkages. They are the most commonly encountered carbohydrates in nature and mainly act as food storage or structural materials.पॉलिसैकेराइडों में ग्लाइकोसाइडी बंधों से जुड़ी बहुत सारी मोनोसैकेराइड इकाइयाँ होती हैं। ये प्रकृति में सबसे अधिक मिलने वाले कार्बोहाइड्रेट हैं और मुख्यतः भोजन संग्रह या संरचनात्मक पदार्थ का काम करते हैं।Polysaccharides mein glycosidic linkages se judi bahut saari monosaccharide units hoti hain. Ye nature mein sabse zyada milne wale carbohydrates hain aur mainly food storage ya structural material ka kaam karte hain.Polysaccharides store food (starch, glycogen) or build structure (cellulose).
(i) Starch. Starch is the main storage polysaccharide of plants. It is the most important dietary source for human beings. A high content of starch is found in cereals, roots, tubers and some vegetables. It is a polymer of α-glucose and consists of two components — amylose and amylopectin. Amylose is water soluble and constitutes about 15–20% of starch. Chemically it is a long unbranched chain of 200–1000 α-D-(+)-glucose units held by C1–C4 glycosidic linkage. Amylopectin is insoluble in water and constitutes about 80–85% of starch. It is a branched-chain polymer of α-D-glucose units in which the chain is formed by C1–C4 glycosidic linkage, whereas branching occurs by C1–C6 glycosidic linkage.(i) स्टार्च। स्टार्च पौधों का मुख्य संग्राहक पॉलिसैकेराइड है। यह मनुष्यों के लिए आहार का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत है। अनाज, जड़ों, कंदों और कुछ सब्ज़ियों में स्टार्च अधिक होता है। यह α-ग्लूकोस का बहुलक है और दो घटकों — ऐमिलोस और ऐमिलोपेक्टिन — से बना है। ऐमिलोस जल में विलेय है और स्टार्च का लगभग 15–20% है। रासायनिक रूप से यह C1–C4 ग्लाइकोसाइडी बंध से जुड़ी 200–1000 α-D-(+)-ग्लूकोस इकाइयों की लंबी अशाखित श्रृंखला है। ऐमिलोपेक्टिन जल में अविलेय है और स्टार्च का लगभग 80–85% है। यह α-D-ग्लूकोस इकाइयों का शाखित श्रृंखला बहुलक है जिसमें श्रृंखला C1–C4 ग्लाइकोसाइडी बंध से बनती है, जबकि शाखाएँ C1–C6 ग्लाइकोसाइडी बंध से बनती हैं।(i) Starch. Starch plants ka main storage polysaccharide hai. Yeh insaanon ke liye diet ka sabse important source hai. Cereals, roots, tubers aur kuch vegetables mein starch zyada hota hai. Yeh α-glucose ka polymer hai aur do components — amylose aur amylopectin — se bana hai. Amylose paani mein soluble hai aur starch ka lagbhag 15–20% hai. Chemically yeh C1–C4 glycosidic linkage se judi 200–1000 α-D-(+)-glucose units ki lambi unbranched chain hai. Amylopectin paani mein insoluble hai aur starch ka lagbhag 80–85% hai. Yeh α-D-glucose units ka branched chain polymer hai jismein chain C1–C4 glycosidic linkage se banti hai, jabki branching C1–C6 glycosidic linkage se hoti hai.Amylose: soluble, 15–20%, straight α(1→4). Amylopectin: insoluble, 80–85%, α(1→4) + α(1→6) branches.
Starch: amylose and amylopectin (and glycogen)स्टार्च: ऐमिलोस और ऐमिलोपेक्टिन (और ग्लाइकोजन)Starch: amylose and amylopectin (and glycogen)NCERT Amylose, amylopectin (10.1.4) · 6 tappable partsOpen(ii) Cellulose. Cellulose occurs exclusively in plants and it is the most abundant organic substance in the plant kingdom. It is a predominant constituent of the cell wall of plant cells. Cellulose is a straight-chain polysaccharide composed only of β-D-glucose units which are joined by glycosidic linkage between C-1 of one glucose unit and C-4 of the next.(ii) सेलुलोस। सेलुलोस केवल पौधों में मिलता है और यह पादप जगत का सबसे प्रचुर कार्बनिक पदार्थ है। यह पादप कोशिकाओं की कोशिका भित्ति का प्रमुख घटक है। सेलुलोस केवल β-D-ग्लूकोस इकाइयों से बना सीधी श्रृंखला वाला पॉलिसैकेराइड है, जिनमें एक ग्लूकोस इकाई के C-1 और अगली के C-4 के बीच ग्लाइकोसाइडी बंध है।(ii) Cellulose. Cellulose sirf plants mein milta hai aur yeh plant kingdom ka sabse zyada milne wala organic substance hai. Yeh plant cells ki cell wall ka main constituent hai. Cellulose sirf β-D-glucose units se bana straight chain polysaccharide hai, jinmein ek glucose unit ke C-1 aur agli ke C-4 ke beech glycosidic linkage hai.Cellulose = β(1→4) glucose, straight chains; starch = α glucose.
Cellulose: β-D-glucose units joined C1–C4सेलुलोस: C1–C4 जुड़ी β-D-ग्लूकोस इकाइयाँCellulose: β-D-glucose units joined C1–C4NCERT Cellulose (10.1.4) · 4 tappable partsOpen(iii) Glycogen. The carbohydrates are stored in the animal body as glycogen. It is also known as animal starch because its structure is similar to amylopectin and is rather more highly branched. It is present in liver, muscles and brain. When the body needs glucose, enzymes break the glycogen down to glucose. Glycogen is also found in yeast and fungi.(iii) ग्लाइकोजन। जंतु शरीर में कार्बोहाइड्रेट ग्लाइकोजन के रूप में संचित रहते हैं। इसे जंतु स्टार्च भी कहते हैं क्योंकि इसकी संरचना ऐमिलोपेक्टिन जैसी है और यह और अधिक शाखित है। यह यकृत, पेशियों और मस्तिष्क में होता है। जब शरीर को ग्लूकोस चाहिए, एन्ज़ाइम ग्लाइकोजन को ग्लूकोस में तोड़ देते हैं। ग्लाइकोजन यीस्ट और कवक में भी मिलता है।(iii) Glycogen. Animal body mein carbohydrates glycogen ke roop mein store hote hain. Ise animal starch bhi kehte hain kyunki iska structure amylopectin jaisa hai aur yeh aur zyada branched hai. Yeh liver, muscles aur brain mein hota hai. Jab body ko glucose chahiye, enzymes glycogen ko glucose mein tod dete hain. Glycogen yeast aur fungi mein bhi milta hai.Glycogen = animal starch, like amylopectin but more branched.
10.1.5Importance of Carbohydratesकार्बोहाइड्रेटों का महत्वCarbohydrates ki importance
- Carbohydrates are essential for life in both plants and animals and form a major portion of our food. Honey has been used for a long time as an instant source of energy by ‘Vaids’ in the ayurvedic system of medicine.कार्बोहाइड्रेट पौधों और जंतुओं दोनों के जीवन के लिए आवश्यक हैं और हमारे भोजन का बड़ा भाग हैं। आयुर्वेद में ‘वैद्य’ लंबे समय से शहद को तुरंत ऊर्जा के स्रोत के रूप में प्रयोग करते आए हैं।Carbohydrates plants aur animals dono ki life ke liye zaroori hain aur hamare khane ka bada hissa hain. Ayurved mein ‘Vaid’ lambe samay se honey ko instant energy source ki tarah use karte aaye hain.
- Storage molecules: starch in plants and glycogen in animals.संग्राहक अणु: पौधों में स्टार्च और जंतुओं में ग्लाइकोजन।Storage molecules: plants mein starch aur animals mein glycogen.
- The cell wall of bacteria and plants is made up of cellulose. We build furniture from cellulose in the form of wood and clothe ourselves with cellulose as cotton fibre.जीवाणुओं और पौधों की कोशिका भित्ति सेलुलोस से बनी है। हम लकड़ी के रूप में सेलुलोस से फ़र्नीचर बनाते हैं और कपास के रेशे के रूप में सेलुलोस से कपड़े पहनते हैं।Bacteria aur plants ki cell wall cellulose se bani hai. Hum lakdi ke roop mein cellulose se furniture banate hain aur cotton fibre ke roop mein cellulose ke kapde pehente hain.
- They provide raw materials for many important industries like textiles, paper, lacquers and breweries.ये कई महत्वपूर्ण उद्योगों — वस्त्र, कागज़, लाख और किण्वन (ब्रूअरी) — को कच्चा माल देते हैं।Ye kai important industries — textiles, paper, lacquers aur breweries — ko raw material dete hain.
- Two aldopentoses, D-ribose and 2-deoxy-D-ribose, are present in nucleic acids (Section 10.5.1). Carbohydrates are found in biosystems in combination with many proteins and lipids.दो ऐल्डोपेन्टोस, D-राइबोस और 2-डीऑक्सी-D-राइबोस, न्यूक्लिक अम्लों में होते हैं (खंड 10.5.1)। जैव तंत्रों में कार्बोहाइड्रेट कई प्रोटीनों और लिपिडों के साथ संयुक्त रूप में मिलते हैं।Do aldopentoses, D-ribose aur 2-deoxy-D-ribose, nucleic acids mein hote hain (Section 10.5.1). Biosystems mein carbohydrates kai proteins aur lipids ke saath combined roop mein milte hain.
10.2Proteinsप्रोटीनProteins
Proteins are the most abundant biomolecules of the living system. Chief sources of proteins are milk, cheese, pulses, peanuts, fish, meat, etc. They occur in every part of the body and form the fundamental basis of structure and functions of life. They are also required for growth and maintenance of the body. The word protein is derived from the Greek word “proteios”, meaning primary or of prime importance. All proteins are polymers of α-amino acids.प्रोटीन सजीव तंत्र के सबसे प्रचुर जैव-अणु हैं। प्रोटीन के मुख्य स्रोत दूध, पनीर, दालें, मूँगफली, मछली, मांस आदि हैं। ये शरीर के हर भाग में होते हैं और जीवन की संरचना और कार्यों का मूल आधार हैं। शरीर की वृद्धि और रखरखाव के लिए भी ये आवश्यक हैं। प्रोटीन शब्द ग्रीक शब्द “प्रोटिओस” से बना है, जिसका अर्थ है प्राथमिक या प्रमुख महत्व का। सभी प्रोटीन α-ऐमीनो अम्लों के बहुलक हैं।Proteins living system ke sabse zyada paaye jaane wale biomolecules hain. Proteins ke main sources doodh, cheese, daalein, moongphali, machhli, meat wagairah hain. Ye body ke har hisse mein hote hain aur life ke structure aur functions ka basic aadhar hain. Body ki growth aur maintenance ke liye bhi zaroori hain. Protein shabd Greek shabd “proteios” se bana hai, matlab primary ya sabse important. Saare proteins α-amino acids ke polymers hain.Proteins = long chains of α-amino acids; they are everywhere in the body.
10.2.1Amino Acidsऐमीनो अम्लAmino acids
Amino acids contain an amino (–NH₂) and a carboxyl (–COOH) functional group. Depending upon the relative position of the amino group with respect to the carboxyl group, they are classified as α, β, γ, δ and so on. Only α-amino acids are obtained on hydrolysis of proteins. They may contain other functional groups also. All α-amino acids have trivial names, which usually reflect a property of the compound or its source: glycine is so named because it has a sweet taste (Greek *glykos*, sweet), and tyrosine was first obtained from cheese (Greek *tyros*, cheese). Amino acids are generally represented by a three-letter symbol, sometimes by a one-letter symbol.ऐमीनो अम्लों में ऐमीनो (–NH₂) और कार्बोक्सिल (–COOH) क्रियात्मक समूह होते हैं। कार्बोक्सिल के सापेक्ष ऐमीनो समूह की स्थिति के आधार पर इन्हें α, β, γ, δ आदि में वर्गीकृत किया जाता है। प्रोटीन के जल-अपघटन से केवल α-ऐमीनो अम्ल मिलते हैं। इनमें अन्य क्रियात्मक समूह भी हो सकते हैं। सभी α-ऐमीनो अम्लों के रूढ़ नाम हैं जो प्रायः यौगिक का कोई गुण या उसका स्रोत बताते हैं: ग्लाइसीन मीठे स्वाद के कारण (ग्रीक *ग्लाइकोस*, मीठा), और टाइरोसीन पहली बार पनीर से मिला (ग्रीक *टाइरोस*, पनीर)। ऐमीनो अम्लों को प्रायः तीन-अक्षर संकेत से, कभी एक-अक्षर संकेत से दिखाते हैं।Amino acids mein amino (–NH₂) aur carboxyl (–COOH) functional groups hote hain. Carboxyl ke relative amino group ki position ke hisaab se inhe α, β, γ, δ wagairah mein classify kiya jaata hai. Proteins ke hydrolysis se sirf α-amino acids milte hain. Inmein doosre functional groups bhi ho sakte hain. Saare α-amino acids ke trivial names hain jo aksar compound ki koi property ya source batate hain: glycine meethe taste ki wajah se (Greek *glykos*, meetha), aur tyrosine pehli baar cheese se mila (Greek *tyros*, cheese). Amino acids ko aksar three-letter symbol se, kabhi one-letter symbol se likhte hain.General formula R–CH(NH₂)–COOH; R decides which amino acid it is.
α-Amino acid, zwitter ion and amphoteric behaviourα-ऐमीनो अम्ल, उभयाविष्ट आयन और उभयधर्मी व्यवहारα-Amino acid, zwitter ion and amphoteric behaviourNCERT 10.2.1–10.2.2 · 10 tappable parts · 3DOpen| Amino acid | Side chain, R | 3-letter | 1-letter |
|---|---|---|---|
| Glycine | H | Gly | G |
| Alanine | –CH₃ | Ala | A |
| Valine* | (H₃C)₂CH– | Val | V |
| Leucine* | (H₃C)₂CH–CH₂– | Leu | L |
| Isoleucine* | H₃C–CH₂–CH(CH₃)– | Ile | I |
| Arginine* | HN=C(NH₂)–NH–(CH₂)₃– | Arg | R |
| Lysine* | H₂N–(CH₂)₄– | Lys | K |
| Glutamic acid | HOOC–CH₂–CH₂– | Glu | E |
| Aspartic acid | HOOC–CH₂– | Asp | D |
| Glutamine | H₂N–CO–CH₂–CH₂– | Gln | Q |
| Asparagine | H₂N–CO–CH₂– | Asn | N |
| Threonine* | H₃C–CH(OH)– | Thr | T |
| Serine | HO–CH₂– | Ser | S |
| Cysteine | HS–CH₂– | Cys | C |
| Methionine* | H₃C–S–CH₂–CH₂– | Met | M |
| Phenylalanine* | C₆H₅–CH₂– | Phe | F |
| Tyrosine | (p)HO–C₆H₄–CH₂– | Tyr | Y |
| Tryptophan* | indol-3-yl–CH₂– | Trp | W |
| Histidine* | imidazol-4-yl–CH₂– | His | H |
| Proline | ring: –CH₂–CH₂–CH₂– joined back to the N (imino acid) | Pro | P |
10.2.2Classification of Amino Acidsऐमीनो अम्लों का वर्गीकरणAmino acids ka classification
Amino acids are classified as acidic, basic or neutral depending upon the relative number of amino and carboxyl groups in their molecule. Equal number of amino and carboxyl groups makes it neutral; more amino than carboxyl groups makes it basic (e.g. lysine); and more carboxyl groups compared to amino groups makes it acidic (e.g. aspartic acid, glutamic acid). The amino acids which can be synthesised in the body are known as non-essential amino acids. On the other hand, those which cannot be synthesised in the body and must be obtained through diet are known as essential amino acids (marked with an asterisk in Table 10.2).अणु में ऐमीनो और कार्बोक्सिल समूहों की आपेक्षिक संख्या के आधार पर ऐमीनो अम्ल अम्लीय, क्षारीय या उदासीन होते हैं। ऐमीनो और कार्बोक्सिल समूह बराबर हों तो उदासीन; कार्बोक्सिल से अधिक ऐमीनो हों तो क्षारीय (जैसे लाइसीन); और ऐमीनो से अधिक कार्बोक्सिल हों तो अम्लीय (जैसे ऐस्पार्टिक अम्ल, ग्लूटैमिक अम्ल)। जो ऐमीनो अम्ल शरीर में बन सकते हैं वे अनावश्यक ऐमीनो अम्ल कहलाते हैं। इसके विपरीत, जो शरीर में नहीं बन सकते और आहार से लेने पड़ते हैं वे आवश्यक ऐमीनो अम्ल हैं (सारणी 10.2 में तारांकित)।Molecule mein amino aur carboxyl groups ki relative ginti ke hisaab se amino acids acidic, basic ya neutral hote hain. Amino aur carboxyl groups barabar hon to neutral; carboxyl se zyada amino hon to basic (jaise lysine); aur amino se zyada carboxyl hon to acidic (jaise aspartic acid, glutamic acid). Jo amino acids body mein ban sakte hain woh non-essential amino acids kehlate hain. Iske ulat, jo body mein nahi ban sakte aur diet se lene padte hain woh essential amino acids hain (Table 10.2 mein asterisk wale).More –NH₂ = basic, more –COOH = acidic, equal = neutral. Essential = must come from food (ten of them).
Amino acids are usually colourless, crystalline solids. They are water-soluble, high-melting solids and behave like salts rather than simple amines or carboxylic acids. This is due to the presence of both acidic (carboxyl) and basic (amino) groups in the same molecule. In aqueous solution, the carboxyl group can lose a proton and the amino group can accept a proton, giving rise to a dipolar ion known as the zwitter ion. This is neutral but contains both positive and negative charges. In zwitter ionic form, amino acids show amphoteric behaviour as they react both with acids and bases.ऐमीनो अम्ल प्रायः रंगहीन, क्रिस्टलीय ठोस होते हैं। ये जल-विलेय, उच्च गलनांक वाले ठोस हैं और साधारण ऐमीन या कार्बोक्सिलिक अम्लों की बजाय लवणों जैसा व्यवहार करते हैं। इसका कारण एक ही अणु में अम्लीय (कार्बोक्सिल) और क्षारीय (ऐमीनो) दोनों समूहों का होना है। जलीय विलयन में कार्बोक्सिल समूह एक प्रोटॉन खो सकता है और ऐमीनो समूह एक प्रोटॉन ले सकता है, जिससे द्विध्रुवीय आयन बनता है जिसे उभयाविष्ट आयन (ज़्विटर आयन) कहते हैं। यह उदासीन है पर इसमें धनात्मक और ऋणात्मक दोनों आवेश हैं। उभयाविष्ट आयन रूप में ऐमीनो अम्ल उभयधर्मी व्यवहार दिखाते हैं, क्योंकि वे अम्ल और क्षार दोनों से अभिक्रिया करते हैं।Amino acids aksar colourless, crystalline solids hote hain. Ye water-soluble, high-melting solids hain aur simple amines ya carboxylic acids ki jagah salts jaisa behave karte hain. Iski wajah ek hi molecule mein acidic (carboxyl) aur basic (amino) dono groups ka hona hai. Aqueous solution mein carboxyl group ek proton kho sakta hai aur amino group ek proton le sakta hai, jisse dipolar ion banta hai jise zwitter ion kehte hain. Yeh neutral hai par ismein positive aur negative dono charges hain. Zwitter ion form mein amino acids amphoteric behaviour dikhate hain, kyunki ye acids aur bases dono se react karte hain.Inside one molecule, –COOH gives its H⁺ to –NH₂ → ⁺H₃N–CHR–COO⁻ (zwitter ion), which reacts with both acid and base.
Except glycine, all the naturally occurring α-amino acids are optically active, since the α-carbon atom is asymmetric. These exist both in ‘D’ and ‘L’ forms. Most naturally occurring amino acids have the L-configuration. L-Amino acids are represented by writing the –NH₂ group on the left-hand side (in the Fischer projection).ग्लाइसीन को छोड़कर सभी प्राकृतिक α-ऐमीनो अम्ल ध्रुवण घूर्णक हैं, क्योंकि α-कार्बन असममित है। ये ‘D’ और ‘L’ दोनों रूपों में होते हैं। अधिकतर प्राकृतिक ऐमीनो अम्लों का विन्यास L है। L-ऐमीनो अम्लों को (फ़िशर प्रक्षेप में) –NH₂ समूह बाईं ओर लिखकर दिखाया जाता है।Glycine ko chhodkar saare natural α-amino acids optically active hain, kyunki α-carbon asymmetric hai. Ye ‘D’ aur ‘L’ dono forms mein hote hain. Zyadatar natural amino acids ki configuration L hai. L-amino acids ko (Fischer projection mein) –NH₂ group left side par likhkar dikhaya jaata hai.Glycine (R = H) has no chiral carbon; all others are chiral and mostly L.
10.2.3Structure of Proteinsप्रोटीनों की संरचनाProteins ka structure
Proteins are the polymers of α-amino acids and they are connected to each other by a peptide bond or peptide linkage. Chemically, a peptide linkage is an amide formed between the –COOH group and the –NH₂ group. The reaction between two molecules of similar or different amino acids proceeds through the combination of the amino group of one molecule with the carboxyl group of the other. This results in the elimination of a water molecule and the formation of a peptide bond –CO–NH–. The product of the reaction is called a dipeptide because it is made up of two amino acids. For example, when the carboxyl group of glycine combines with the amino group of alanine we get a dipeptide, glycylalanine.प्रोटीन α-ऐमीनो अम्लों के बहुलक हैं जो पेप्टाइड आबंध या पेप्टाइड बंधन द्वारा जुड़े होते हैं। रासायनिक रूप से पेप्टाइड बंध –COOH और –NH₂ समूहों के बीच बना ऐमाइड है। समान या भिन्न ऐमीनो अम्लों के दो अणुओं के बीच अभिक्रिया एक अणु के ऐमीनो समूह और दूसरे के कार्बोक्सिल समूह के मिलने से होती है। इससे एक जल अणु निकलता है और पेप्टाइड बंध –CO–NH– बनता है। उत्पाद दो ऐमीनो अम्लों से बना है, इसलिए डाइपेप्टाइड कहलाता है। उदाहरण: ग्लाइसीन का कार्बोक्सिल समूह ऐलानीन के ऐमीनो समूह से मिलकर डाइपेप्टाइड ग्लाइसिलऐलानीन बनाता है।Proteins α-amino acids ke polymers hain jo peptide bond ya peptide linkage se jude hote hain. Chemically peptide linkage –COOH aur –NH₂ groups ke beech bana amide hai. Same ya alag amino acids ke do molecules ke beech reaction ek molecule ke amino group aur doosre ke carboxyl group ke milne se hota hai. Isse ek paani ka molecule nikalta hai aur peptide bond –CO–NH– banta hai. Product do amino acids se bana hai, isliye dipeptide kehlata hai. Example: glycine ka carboxyl group alanine ke amino group se milkar dipeptide glycylalanine banata hai.–COOH + H₂N– → –CO–NH– + H₂O. Two amino acids = dipeptide.
Peptide bond: glycine + alanine → glycylalanineपेप्टाइड बंध: ग्लाइसीन + ऐलानीन → ग्लाइसिलऐलानीनPeptide bond: glycine + alanine → glycylalanineNCERT Peptide linkage (10.2.3) · 7 tappable parts · 3DOpenIf a third amino acid combines to a dipeptide, the product is called a tripeptide. A tripeptide contains three amino acids linked by two peptide linkages. Similarly, when four, five or six amino acids are linked, the respective products are known as tetrapeptide, pentapeptide or hexapeptide. When the number of such amino acids is more than ten, the product is called a polypeptide. A polypeptide with more than a hundred amino acid residues, having molecular mass higher than 10,000 u, is called a protein. However, the distinction between a polypeptide and a protein is not very sharp. Polypeptides with fewer amino acids are likely to be called proteins if they ordinarily have a well-defined conformation of a protein, such as insulin, which contains 51 amino acids.यदि डाइपेप्टाइड से तीसरा ऐमीनो अम्ल जुड़े तो उत्पाद ट्राइपेप्टाइड कहलाता है, जिसमें तीन ऐमीनो अम्ल दो पेप्टाइड बंधों से जुड़े हैं। इसी तरह चार, पाँच या छह ऐमीनो अम्ल जुड़ें तो टेट्रापेप्टाइड, पेन्टापेप्टाइड या हेक्सापेप्टाइड। जब ऐसे ऐमीनो अम्ल दस से अधिक हों तो उत्पाद पॉलिपेप्टाइड कहलाता है। सौ से अधिक ऐमीनो अम्ल अवशेषों वाला और 10,000 u से अधिक आण्विक द्रव्यमान वाला पॉलिपेप्टाइड प्रोटीन कहलाता है। फिर भी पॉलिपेप्टाइड और प्रोटीन के बीच का अंतर बहुत स्पष्ट नहीं है। कम ऐमीनो अम्लों वाले पॉलिपेप्टाइड भी प्रोटीन कहे जा सकते हैं यदि उनका प्रोटीन जैसा सुनिश्चित संरूपण हो, जैसे इंसुलिन, जिसमें 51 ऐमीनो अम्ल हैं।Agar dipeptide se teesra amino acid jude to product tripeptide kehlata hai, jismein teen amino acids do peptide bonds se jude hain. Isi tarah chaar, paanch ya chhah amino acids judein to tetrapeptide, pentapeptide ya hexapeptide. Jab aise amino acids das se zyada hon to product polypeptide kehlata hai. Sau se zyada amino acid residues wala aur 10,000 u se zyada molecular mass wala polypeptide protein kehlata hai. Phir bhi polypeptide aur protein ka difference bahut sharp nahi hai. Kam amino acids wale polypeptides bhi protein kahe ja sakte hain agar unka protein jaisa well-defined conformation ho, jaise insulin, jismein 51 amino acids hain.>10 amino acids = polypeptide; >100 residues (>10,000 u) = protein, with insulin (51) as an exception.
Proteins can be classified into two types on the basis of their molecular shape. (a) Fibrous proteins: when the polypeptide chains run parallel and are held together by hydrogen and disulphide bonds, a fibre-like structure is formed. Such proteins are generally insoluble in water. Some common examples are keratin (present in hair, wool, silk) and myosin (present in muscles). (b) Globular proteins: this structure results when the chains of polypeptides coil around to give a spherical shape. These are usually soluble in water. Insulin and albumins are common examples.आण्विक आकृति के आधार पर प्रोटीन दो प्रकार के होते हैं। (a) रेशेदार प्रोटीन: जब पॉलिपेप्टाइड श्रृंखलाएँ समांतर चलती हैं और हाइड्रोजन तथा डाइसल्फ़ाइड बंधों से जुड़ी रहती हैं, तो रेशे जैसी संरचना बनती है। ऐसे प्रोटीन प्रायः जल में अविलेय होते हैं। सामान्य उदाहरण किरैटिन (बाल, ऊन, रेशम में) और मायोसिन (पेशियों में) हैं। (b) गोलिकाकार प्रोटीन: यह संरचना तब बनती है जब पॉलिपेप्टाइड श्रृंखलाएँ कुंडलित होकर गोलाकार आकृति लेती हैं। ये प्रायः जल में विलेय होते हैं। इंसुलिन और ऐल्ब्यूमिन सामान्य उदाहरण हैं।Molecular shape ke basis par proteins do type ke hote hain. (a) Fibrous proteins: jab polypeptide chains parallel chalti hain aur hydrogen aur disulphide bonds se judi rehti hain, to fibre jaisa structure banta hai. Aise proteins aksar paani mein insoluble hote hain. Common examples keratin (baal, oon, silk mein) aur myosin (muscles mein) hain. (b) Globular proteins: yeh structure tab banta hai jab polypeptide chains coil hokar spherical shape leti hain. Ye aksar paani mein soluble hote hain. Insulin aur albumins common examples hain.Fibrous: parallel chains, insoluble (keratin, myosin). Globular: balled up, soluble (insulin, albumin).
The structure and shape of proteins can be studied at four different levels — primary, secondary, tertiary and quaternary — each level being more complex than the previous one. (i) Primary structure: proteins may have one or more polypeptide chains. Each polypeptide in a protein has amino acids linked with each other in a specific sequence, and it is this sequence of amino acids that is said to be the primary structure of that protein. Any change in this primary structure, i.e., the sequence of amino acids, creates a different protein.प्रोटीनों की संरचना और आकृति का अध्ययन चार स्तरों पर किया जाता है — प्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक और चतुष्क — हर स्तर पिछले से अधिक जटिल है। (i) प्राथमिक संरचना: प्रोटीन में एक या अधिक पॉलिपेप्टाइड श्रृंखलाएँ हो सकती हैं। हर पॉलिपेप्टाइड में ऐमीनो अम्ल एक विशिष्ट अनुक्रम में जुड़े होते हैं, और ऐमीनो अम्लों का यही अनुक्रम उस प्रोटीन की प्राथमिक संरचना है। इस प्राथमिक संरचना, यानी ऐमीनो अम्लों के अनुक्रम, में कोई भी परिवर्तन एक अलग प्रोटीन बना देता है।Proteins ke structure aur shape ko chaar levels par padha jaata hai — primary, secondary, tertiary aur quaternary — har level pichhle se zyada complex. (i) Primary structure: protein mein ek ya zyada polypeptide chains ho sakti hain. Har polypeptide mein amino acids ek specific sequence mein jude hote hain, aur amino acids ka yahi sequence us protein ka primary structure hai. Is primary structure, yaani amino acids ke sequence, mein koi bhi badlav ek alag protein bana deta hai.Primary = the order of amino acids. Change the order → a different protein.
(ii) Secondary structure: this refers to the shape in which a long polypeptide chain can exist. They are found to exist in two different types of structures, α-helix and β-pleated sheet. These structures arise due to the regular folding of the backbone of the polypeptide chain due to hydrogen bonding between >C=O and –NH– groups of the peptide bond. The α-helix is one of the most common ways in which a polypeptide chain forms all possible hydrogen bonds by twisting into a right-handed screw (helix), with the –NH group of each amino acid residue hydrogen bonded to the >C=O of an adjacent turn of the helix. In the β-structure, all peptide chains are stretched out to nearly maximum extension and then laid side by side, held together by intermolecular hydrogen bonds. The structure resembles the pleated folds of drapery and is therefore known as the β-pleated sheet.(ii) द्वितीयक संरचना: यह उस आकृति को बताती है जिसमें लंबी पॉलिपेप्टाइड श्रृंखला रह सकती है। ये दो प्रकार की होती हैं: α-हेलिक्स और β-प्लीटेड शीट। ये संरचनाएँ पेप्टाइड बंध के >C=O और –NH– समूहों के बीच हाइड्रोजन बंधन के कारण पॉलिपेप्टाइड श्रृंखला के आधार के नियमित मुड़ने से बनती हैं। α-हेलिक्स वह सबसे सामान्य तरीका है जिसमें पॉलिपेप्टाइड श्रृंखला दक्षिणावर्ती पेंच (हेलिक्स) में मुड़कर सभी संभव हाइड्रोजन बंध बनाती है; हर ऐमीनो अम्ल अवशेष का –NH समूह हेलिक्स के पास वाले घेरे के >C=O से हाइड्रोजन बंधित रहता है। β-संरचना में सभी पेप्टाइड श्रृंखलाएँ लगभग अधिकतम फैलकर साथ-साथ रखी होती हैं और अंतराअणुक हाइड्रोजन बंधों से जुड़ी रहती हैं। यह संरचना पर्दे की चुन्नटों जैसी दिखती है, इसलिए β-प्लीटेड शीट कहलाती है।(ii) Secondary structure: yeh us shape ko batata hai jismein lambi polypeptide chain reh sakti hai. Ye do type ke hote hain: α-helix aur β-pleated sheet. Ye structures peptide bond ke >C=O aur –NH– groups ke beech hydrogen bonding ki wajah se polypeptide chain ke backbone ke regular fold hone se bante hain. α-helix woh sabse common tareeka hai jismein polypeptide chain right-handed screw (helix) mein mudkar saare possible hydrogen bonds banati hai; har amino acid residue ka –NH group helix ke paas wale turn ke >C=O se hydrogen bonded rehta hai. β-structure mein saari peptide chains lagbhag maximum failkar side by side rakhi hoti hain aur intermolecular hydrogen bonds se judi rehti hain. Yeh structure parde ki pleats jaisa dikhta hai, isliye β-pleated sheet kehlata hai.Secondary = local folding held by C=O···H–N hydrogen bonds: α-helix (right-handed coil) or β-pleated sheet (side-by-side chains).
α-Helix structure of proteinsप्रोटीन की α-हेलिक्स संरचनाα-Helix structure of proteinsNCERT Fig 10.1 · 5 tappable partsOpen
β-Pleated sheet structure of proteinsप्रोटीन की β-प्लीटेड शीट संरचनाβ-Pleated sheet structure of proteinsNCERT Fig 10.2 · 3 tappable partsOpen(iii) Tertiary structure: the tertiary structure of proteins represents the overall folding of the polypeptide chains, i.e., further folding of the secondary structure. It gives rise to two major molecular shapes, fibrous and globular. The main forces which stabilise the 2° and 3° structures of proteins are hydrogen bonds, disulphide linkages, van der Waals and electrostatic forces of attraction. (iv) Quaternary structure: some of the proteins are composed of two or more polypeptide chains referred to as sub-units. The spatial arrangement of these sub-units with respect to each other is known as the quaternary structure. NCERT Fig 10.4 shows all four levels for haemoglobin.(iii) तृतीयक संरचना: प्रोटीनों की तृतीयक संरचना पॉलिपेप्टाइड श्रृंखलाओं के समग्र मोड़ को दर्शाती है, यानी द्वितीयक संरचना का और मुड़ना। इससे दो प्रमुख आकृतियाँ बनती हैं, रेशेदार और गोलिकाकार। प्रोटीनों की 2° और 3° संरचनाओं को स्थिर रखने वाले मुख्य बल हैं हाइड्रोजन बंध, डाइसल्फ़ाइड बंध, वान्डरवाल्स और स्थिरवैद्युत आकर्षण बल। (iv) चतुष्क संरचना: कुछ प्रोटीन दो या अधिक पॉलिपेप्टाइड श्रृंखलाओं से बने होते हैं जिन्हें उप-इकाइयाँ कहते हैं। इन उप-इकाइयों की एक-दूसरे के सापेक्ष त्रिविम व्यवस्था चतुष्क संरचना कहलाती है। NCERT चित्र 10.4 हीमोग्लोबिन के चारों स्तर दिखाता है।(iii) Tertiary structure: proteins ka tertiary structure polypeptide chains ke overall folding ko dikhata hai, yaani secondary structure ka aur mudna. Isse do major shapes bante hain, fibrous aur globular. Proteins ke 2° aur 3° structures ko stable rakhne wale main forces hain hydrogen bonds, disulphide linkages, van der Waals aur electrostatic forces of attraction. (iv) Quaternary structure: kuch proteins do ya zyada polypeptide chains se bane hote hain jinhe sub-units kehte hain. In sub-units ki ek-doosre ke relative spatial arrangement quaternary structure kehlati hai. NCERT Fig 10.4 haemoglobin ke chaaron levels dikhata hai.Tertiary = whole chain’s 3D fold. Quaternary = how several chains (sub-units) pack together.
Primary, secondary, tertiary and quaternary structureप्राथमिक, द्वितीयक, तृतीयक और चतुष्क संरचनाPrimary, secondary, tertiary and quaternary structureNCERT Fig 10.3, 10.4 · 4 tappable partsOpen10.2.4Denaturation of Proteinsप्रोटीनों का विकृतीकरणProteins ka denaturation
A protein found in a biological system with a unique three-dimensional structure and biological activity is called a native protein. When a protein in its native form is subjected to a physical change like a change in temperature or a chemical change like a change in pH, the hydrogen bonds are disturbed. Due to this, globules unfold and helices get uncoiled, and the protein loses its biological activity. This is called denaturation of protein. During denaturation, 2° and 3° structures are destroyed but the 1° structure remains intact. The coagulation of egg white on boiling is a common example of denaturation. Another example is the curdling of milk, which is caused by the formation of lactic acid by the bacteria present in milk.जैविक तंत्र में अद्वितीय त्रिविम संरचना और जैविक सक्रियता वाला प्रोटीन प्राकृत प्रोटीन कहलाता है। जब प्राकृत रूप के प्रोटीन पर भौतिक परिवर्तन जैसे ताप में परिवर्तन या रासायनिक परिवर्तन जैसे pH में परिवर्तन किया जाता है, तो हाइड्रोजन बंध बिगड़ जाते हैं। इससे गोलिकाएँ खुल जाती हैं, हेलिक्स खुल जाते हैं और प्रोटीन अपनी जैविक सक्रियता खो देता है। इसे प्रोटीन का विकृतीकरण कहते हैं। विकृतीकरण में 2° और 3° संरचनाएँ नष्ट हो जाती हैं पर 1° संरचना अक्षुण्ण रहती है। उबालने पर अंडे की सफ़ेदी का स्कंदन विकृतीकरण का सामान्य उदाहरण है। दूसरा उदाहरण दूध का दही बनना है, जो दूध में उपस्थित जीवाणुओं द्वारा लैक्टिक अम्ल बनने से होता है।Biological system mein unique three-dimensional structure aur biological activity wala protein native protein kehlata hai. Jab native protein par physical change jaise temperature ka badlav ya chemical change jaise pH ka badlav kiya jaata hai, to hydrogen bonds bigad jaate hain. Isse globules khul jaate hain, helix khul jaate hain aur protein apni biological activity kho deta hai. Ise protein ka denaturation kehte hain. Denaturation mein 2° aur 3° structures toot jaate hain par 1° structure bacha rehta hai. Ubaalne par ande ki safedi ka jamna denaturation ka common example hai. Doosra example doodh ka dahi banna hai, jo doodh mein maujood bacteria dwara lactic acid banne se hota hai.Heat or pH breaks the H-bonds → the fold is lost and so is the activity. The amino acid sequence survives.
Denaturation of a proteinप्रोटीन का विकृतीकरणDenaturation of a proteinNCERT 10.2.4 · 7 tappable partsOpen10.3Enzymesएन्ज़ाइमEnzymes
Life is possible due to the coordination of various chemical reactions in living organisms — for example, the digestion of food, absorption of appropriate molecules and ultimately the production of energy. This process involves a sequence of reactions, and all these reactions occur in the body under very mild conditions. This occurs with the help of certain biocatalysts called enzymes. Almost all the enzymes are globular proteins. Enzymes are very specific for a particular reaction and for a particular substrate. They are generally named after the compound or class of compounds upon which they work. For example, the enzyme that catalyses the hydrolysis of maltose into glucose is named maltase. Sometimes enzymes are also named after the reaction where they are used: the enzymes which catalyse the oxidation of one substrate with simultaneous reduction of another substrate are named oxidoreductase enzymes. The ending of the name of an enzyme is -ase.सजीवों में विभिन्न रासायनिक अभिक्रियाओं के समन्वय से ही जीवन संभव है — जैसे भोजन का पाचन, उपयुक्त अणुओं का अवशोषण और अंततः ऊर्जा का उत्पादन। इसमें अभिक्रियाओं का एक क्रम होता है और ये सब शरीर में अत्यंत मृदु परिस्थितियों में होती हैं। यह कुछ जैव-उत्प्रेरकों की सहायता से होता है जिन्हें एन्ज़ाइम कहते हैं। लगभग सभी एन्ज़ाइम गोलिकाकार प्रोटीन हैं। एन्ज़ाइम किसी विशेष अभिक्रिया और विशेष क्रियाधार के लिए अत्यंत विशिष्ट होते हैं। इनके नाम प्रायः उस यौगिक या यौगिक-वर्ग पर रखे जाते हैं जिस पर ये कार्य करते हैं। उदाहरण: माल्टोस के ग्लूकोस में जल-अपघटन को उत्प्रेरित करने वाला एन्ज़ाइम माल्टेस कहलाता है। कभी-कभी नाम अभिक्रिया पर भी रखा जाता है: एक क्रियाधार के ऑक्सीकरण के साथ दूसरे के अपचयन को उत्प्रेरित करने वाले एन्ज़ाइम ऑक्सीडोरिडक्टेस कहलाते हैं। एन्ज़ाइम के नाम का अंत -ऐस (-ase) से होता है।Living organisms mein alag-alag chemical reactions ke coordination se hi life possible hai — jaise khane ka digestion, sahi molecules ka absorption aur aakhir mein energy ka production. Ismein reactions ka ek sequence hota hai aur ye sab body mein bahut mild conditions mein hote hain. Yeh kuch biocatalysts ki madad se hota hai jinhe enzymes kehte hain. Lagbhag saare enzymes globular proteins hain. Enzymes kisi khaas reaction aur khaas substrate ke liye bahut specific hote hain. Inke naam aksar us compound ya compound-class par rakhe jaate hain jis par ye kaam karte hain. Example: maltose ko glucose mein hydrolyse karne wala enzyme maltase kehlata hai. Kabhi naam reaction par bhi rakha jaata hai: ek substrate ke oxidation ke saath doosre ke reduction ko catalyse karne wale enzymes oxidoreductase kehlate hain. Enzyme ke naam ka end -ase se hota hai.Enzymes = protein catalysts, very specific, named with “-ase” (maltase breaks maltose).
10.3.1Mechanism of Enzyme Actionएन्ज़ाइम क्रिया की क्रियाविधिEnzyme action ka mechanism
Enzymes are needed only in small quantities for the progress of a reaction. Similar to the action of chemical catalysts, enzymes are said to reduce the magnitude of activation energy. For example, NCERT gives the activation energy for the acid hydrolysis of sucrose as 6.22 kJ mol⁻¹, while it is only 2.15 kJ mol⁻¹ when sucrose is hydrolysed by the enzyme sucrase. Lower barrier → many more molecules can react at body temperature.अभिक्रिया के लिए एन्ज़ाइम केवल थोड़ी मात्रा में चाहिए। रासायनिक उत्प्रेरकों की तरह एन्ज़ाइम सक्रियण ऊर्जा का परिमाण घटाते हैं। उदाहरण: NCERT के अनुसार सूक्रोस के अम्लीय जल-अपघटन की सक्रियण ऊर्जा 6.22 kJ mol⁻¹ है, जबकि एन्ज़ाइम सुक्रेस द्वारा जल-अपघटन में यह केवल 2.15 kJ mol⁻¹ है। कम अवरोध → शरीर के ताप पर कहीं अधिक अणु अभिक्रिया कर पाते हैं।Reaction ke liye enzymes sirf thodi matra mein chahiye. Chemical catalysts ki tarah enzymes activation energy ka magnitude ghataate hain. Example: NCERT ke hisaab se sucrose ke acid hydrolysis ki activation energy 6.22 kJ mol⁻¹ hai, jabki enzyme sucrase se hydrolysis mein yeh sirf 2.15 kJ mol⁻¹ hai. Kam barrier → body temperature par kahin zyada molecules react kar paate hain.Enzyme = lower hill to climb, so the reaction is fast under mild conditions.
Enzymes lower the activation energy (hydrolysis of sucrose)एन्ज़ाइम सक्रियण ऊर्जा घटाते हैं (सूक्रोस का जल-अपघटन)Enzymes lower the activation energy (hydrolysis of sucrose)NCERT 10.3.1 · 7 tappable partsOpen10.4VitaminsविटामिनVitamins
It has been observed that certain organic compounds are required in small amounts in our diet, but their deficiency causes specific diseases. These compounds are called vitamins. Most of the vitamins cannot be synthesised in our body, but plants can synthesise almost all of them, so they are considered essential food factors. However, the bacteria of the gut can produce some of the vitamins required by us. All the vitamins are generally available in our diet. Different vitamins belong to various chemical classes, and it is difficult to define them on the basis of structure. They are generally regarded as organic compounds required in the diet in small amounts to perform specific biological functions for normal maintenance of optimum growth and health of the organism.देखा गया है कि कुछ कार्बनिक यौगिक हमारे आहार में थोड़ी मात्रा में आवश्यक हैं, पर इनकी कमी से विशिष्ट रोग होते हैं। इन यौगिकों को विटामिन कहते हैं। अधिकतर विटामिन हमारे शरीर में नहीं बन सकते, पर पौधे लगभग सभी बना सकते हैं, इसलिए इन्हें आवश्यक खाद्य कारक माना जाता है। फिर भी आँत के जीवाणु हमारे लिए आवश्यक कुछ विटामिन बना सकते हैं। सभी विटामिन सामान्यतः हमारे आहार में मिल जाते हैं। विभिन्न विटामिन अलग-अलग रासायनिक वर्गों के हैं, इसलिए संरचना के आधार पर इन्हें परिभाषित करना कठिन है। इन्हें सामान्यतः ऐसे कार्बनिक यौगिक माना जाता है जो जीव की इष्टतम वृद्धि और स्वास्थ्य के सामान्य रखरखाव हेतु विशिष्ट जैविक कार्यों के लिए आहार में थोड़ी मात्रा में आवश्यक हैं।Dekha gaya hai ki kuch organic compounds hamari diet mein thodi matra mein zaroori hain, par inki kami se specific diseases hoti hain. In compounds ko vitamins kehte hain. Zyadatar vitamins hamari body mein nahi ban sakte, par plants lagbhag saare bana sakte hain, isliye inhe essential food factors maana jaata hai. Phir bhi gut ke bacteria hamare liye kuch vitamins bana sakte hain. Saare vitamins aam taur par hamari diet mein mil jaate hain. Alag-alag vitamins alag chemical classes ke hain, isliye structure ke basis par inhe define karna mushkil hai. Inhe aam taur par aise organic compounds maana jaata hai jo organism ki optimum growth aur health ke normal maintenance ke liye specific biological functions karne ko diet mein thodi matra mein zaroori hain.Vitamins: tiny amounts needed, mostly from food, missing ones cause specific diseases.
Vitamins are designated by alphabets A, B, C, D, etc. Some of them are further named as sub-groups, e.g. B₁, B₂, B₆, B₁₂, etc. Excess of vitamins is also harmful, and vitamin pills should not be taken without the advice of a doctor. The term “Vitamine” was coined from the words vital + amine, since the earlier identified compounds had amino groups. Later work showed that most of them did not contain amino groups, so the letter ‘e’ was dropped and the term vitamin is used these days.विटामिनों को A, B, C, D आदि अक्षरों से दर्शाया जाता है। कुछ के आगे उप-समूह नाम हैं, जैसे B₁, B₂, B₆, B₁₂ आदि। विटामिनों की अधिकता भी हानिकारक है, और डॉक्टर की सलाह के बिना विटामिन की गोलियाँ नहीं लेनी चाहिए। “Vitamine” शब्द vital + amine से बना था क्योंकि पहले पहचाने गए यौगिकों में ऐमीनो समूह थे। बाद में पता चला कि अधिकतर में ऐमीनो समूह नहीं है, इसलिए ‘e’ हटा दिया गया और आजकल vitamin शब्द प्रयुक्त होता है।Vitamins ko A, B, C, D wagairah letters se dikhaya jaata hai. Kuch ke aage sub-group naam hain, jaise B₁, B₂, B₆, B₁₂ wagairah. Vitamins ki zyadati bhi nuksaandeh hai, aur doctor ki salah ke bina vitamin pills nahi leni chahiye. “Vitamine” shabd vital + amine se bana tha kyunki pehle pehchaane gaye compounds mein amino groups the. Baad mein pata chala ki zyadatar mein amino group nahi hai, isliye ‘e’ hata diya gaya aur aajkal vitamin shabd use hota hai.vital + amine → “vitamine”; the “e” was dropped when most turned out to have no amine.
10.4.1Classification of Vitaminsविटामिनों का वर्गीकरणVitamins ka classification
Vitamins are classified into two groups depending upon their solubility in water or fat. (i) Fat-soluble vitamins: vitamins which are soluble in fat and oils but insoluble in water are kept in this group. These are vitamins A, D, E and K. They are stored in liver and adipose (fat-storing) tissues. (ii) Water-soluble vitamins: B group vitamins and vitamin C are soluble in water, so they are grouped together. Water-soluble vitamins must be supplied regularly in the diet because they are readily excreted in urine and cannot be stored (except vitamin B₁₂) in our body.जल या वसा में विलेयता के आधार पर विटामिन दो वर्गों में बाँटे जाते हैं। (i) वसा-विलेय विटामिन: जो विटामिन वसा और तेलों में विलेय पर जल में अविलेय हैं वे इस वर्ग में हैं। ये विटामिन A, D, E और K हैं। ये यकृत और वसीय (वसा संग्रह करने वाले) ऊतकों में संचित रहते हैं। (ii) जल-विलेय विटामिन: B समूह के विटामिन और विटामिन C जल में विलेय हैं, इसलिए एक साथ रखे गए हैं। जल-विलेय विटामिन आहार में नियमित रूप से मिलने चाहिए क्योंकि ये मूत्र के साथ आसानी से निकल जाते हैं और शरीर में संचित नहीं हो सकते (विटामिन B₁₂ को छोड़कर)।Paani ya fat mein solubility ke basis par vitamins do groups mein baante jaate hain. (i) Fat-soluble vitamins: jo vitamins fat aur oils mein soluble par paani mein insoluble hain woh is group mein hain. Ye vitamins A, D, E aur K hain. Ye liver aur adipose (fat store karne wale) tissues mein store rehte hain. (ii) Water-soluble vitamins: B group ke vitamins aur vitamin C paani mein soluble hain, isliye ek saath rakhe gaye hain. Water-soluble vitamins diet mein regularly milne chahiye kyunki ye urine ke saath aasaani se nikal jaate hain aur body mein store nahi ho sakte (vitamin B₁₂ ko chhodkar).Fat-soluble = A, D, E, K (stored). Water-soluble = B group, C (not stored, except B₁₂).
Classification of vitamins with sources and deficiency diseasesविटामिनों का वर्गीकरण, स्रोत और कमी से होने वाले रोगClassification of vitamins with sources and deficiency diseasesNCERT 10.4.1, Table 10.3 · 11 tappable partsOpen| Vitamin | Sources | Deficiency diseases |
|---|---|---|
| A | Fish liver oil, carrots, butter and milk | Xerophthalmia (hardening of cornea of eye), night blindness |
| B₁ (Thiamine) | Yeast, milk, green vegetables and cereals | Beri beri (loss of appetite, retarded growth) |
| B₂ (Riboflavin) | Milk, egg white, liver, kidney | Cheilosis (fissuring at corners of mouth and lips), digestive disorders and burning sensation of the skin |
| B₆ (Pyridoxine) | Yeast, milk, egg yolk, cereals and grams | Convulsions |
| B₁₂ | Meat, fish, egg and curd | Pernicious anaemia (RBC deficient in haemoglobin) |
| C (Ascorbic acid) | Citrus fruits, amla and green leafy vegetables | Scurvy (bleeding gums) |
| D | Exposure to sunlight, fish and egg yolk | Rickets (bone deformities in children) and osteomalacia (soft bones and joint pain in adults) |
| E | Vegetable oils like wheat germ oil, sunflower oil, etc. | Increased fragility of RBCs and muscular weakness |
| K | Green leafy vegetables | Increased blood clotting time |
10.5Nucleic Acidsन्यूक्लिक अम्लNucleic acids
Every generation of each and every species resembles its ancestors in many ways. These characteristics are transmitted from one generation to the next. The particles in the nucleus of the cell responsible for heredity are called chromosomes, which are made up of proteins and another type of biomolecules called nucleic acids. These are mainly of two types: deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA). Since nucleic acids are long-chain polymers of nucleotides, they are also called polynucleotides.हर जाति की हर पीढ़ी कई प्रकार से अपने पूर्वजों जैसी होती है। ये लक्षण एक पीढ़ी से अगली में जाते हैं। कोशिका के केंद्रक में आनुवंशिकता के लिए उत्तरदायी कण गुणसूत्र हैं, जो प्रोटीन और एक अन्य प्रकार के जैव-अणुओं न्यूक्लिक अम्लों से बने हैं। ये मुख्यतः दो प्रकार के हैं: डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक अम्ल (DNA) और राइबोन्यूक्लिक अम्ल (RNA)। चूँकि न्यूक्लिक अम्ल न्यूक्लिओटाइडों के लंबी श्रृंखला वाले बहुलक हैं, इन्हें पॉलिन्यूक्लिओटाइड भी कहते हैं।Har species ki har generation kai tarah se apne poorvajon jaisi hoti hai. Ye characteristics ek generation se agli mein jaate hain. Cell ke nucleus mein heredity ke liye zimmedar particles chromosomes hain, jo proteins aur ek aur type ke biomolecules nucleic acids se bane hain. Ye mainly do type ke hain: deoxyribonucleic acid (DNA) aur ribonucleic acid (RNA). Kyunki nucleic acids nucleotides ke long-chain polymers hain, inhe polynucleotides bhi kehte hain.Nucleic acids (DNA, RNA) = long chains of nucleotides that carry heredity.
10.5.1Chemical Composition of Nucleic Acidsन्यूक्लिक अम्लों का रासायनिक संघटनNucleic acids ka chemical composition
Complete hydrolysis of DNA (or RNA) yields a pentose sugar, phosphoric acid and nitrogen-containing heterocyclic compounds (called bases). In DNA molecules, the sugar moiety is β-D-2-deoxyribose, whereas in RNA it is β-D-ribose. DNA contains four bases, viz. adenine (A), guanine (G), cytosine (C) and thymine (T). RNA also contains four bases: the first three are the same as in DNA, but the fourth one is uracil (U).DNA (या RNA) का पूर्ण जल-अपघटन एक पेन्टोस शर्करा, फ़ॉस्फ़ोरिक अम्ल और नाइट्रोजनयुक्त विषमचक्रीय यौगिक (क्षारक) देता है। DNA अणुओं में शर्करा β-D-2-डीऑक्सीराइबोस है, जबकि RNA में β-D-राइबोस। DNA में चार क्षारक हैं: ऐडेनीन (A), ग्वानीन (G), साइटोसीन (C) और थाइमीन (T)। RNA में भी चार क्षारक हैं: पहले तीन DNA जैसे ही, पर चौथा यूरैसिल (U) है।DNA (ya RNA) ka complete hydrolysis ek pentose sugar, phosphoric acid aur nitrogen-wale heterocyclic compounds (bases) deta hai. DNA molecules mein sugar β-D-2-deoxyribose hai, jabki RNA mein β-D-ribose. DNA mein chaar bases hain: adenine (A), guanine (G), cytosine (C) aur thymine (T). RNA mein bhi chaar bases hain: pehle teen DNA jaise hi, par chautha uracil (U) hai.DNA: deoxyribose + A, G, C, T. RNA: ribose + A, G, C, U.
Sugars of nucleic acids: β-D-ribose and β-D-2-deoxyriboseन्यूक्लिक अम्लों की शर्करा: β-D-राइबोस और β-D-2-डीऑक्सीराइबोसSugars of nucleic acids: β-D-ribose and β-D-2-deoxyriboseNCERT 10.5.1 · 8 tappable partsOpen
The five bases of nucleic acidsन्यूक्लिक अम्लों के पाँच क्षारकThe five bases of nucleic acidsNCERT 10.5.1 · 5 tappable parts · 3DOpen10.5.2Structure of Nucleic Acidsन्यूक्लिक अम्लों की संरचनाNucleic acids ka structure
A unit formed by the attachment of a base to the 1′ position of the sugar is known as a nucleoside. In nucleosides, the sugar carbons are numbered as 1′, 2′, 3′, etc. in order to distinguish these from the atoms of the bases. When a nucleoside is linked to phosphoric acid at the 5′-position of the sugar moiety, we get a nucleotide.शर्करा की 1′ स्थिति पर क्षारक के जुड़ने से बनी इकाई न्यूक्लिओसाइड कहलाती है। न्यूक्लिओसाइडों में शर्करा के कार्बनों को 1′, 2′, 3′ आदि क्रमांक दिए जाते हैं ताकि वे क्षारकों के परमाणुओं से अलग पहचाने जा सकें। जब न्यूक्लिओसाइड शर्करा की 5′-स्थिति पर फ़ॉस्फ़ोरिक अम्ल से जुड़ता है, तो न्यूक्लिओटाइड मिलता है।Sugar ki 1′ position par base ke judne se bani unit nucleoside kehlati hai. Nucleosides mein sugar ke carbons ko 1′, 2′, 3′ wagairah number diye jaate hain taaki ve bases ke atoms se alag pehchaane jaa sakein. Jab nucleoside sugar ki 5′-position par phosphoric acid se judta hai, to nucleotide milta hai.Nucleoside = base + sugar. Nucleotide = base + sugar + phosphate.
Structure of (a) a nucleoside and (b) a nucleotide(a) न्यूक्लिओसाइड और (b) न्यूक्लिओटाइड की संरचनाStructure of (a) a nucleoside and (b) a nucleotideNCERT Fig 10.5 · 6 tappable partsOpenNucleotides are joined together by a phosphodiester linkage between the 5′ and 3′ carbon atoms of the pentose sugar. The formation of a typical dinucleotide is shown in NCERT Fig 10.6. A simplified version of a nucleic acid chain is …Base–Sugar–Phosphate–(Base)Sugar–Phosphate…, repeated n times. Information regarding the sequence of nucleotides in the chain of a nucleic acid is called its primary structure.न्यूक्लिओटाइड पेन्टोस शर्करा के 5′ और 3′ कार्बन परमाणुओं के बीच फ़ॉस्फ़ोडाइएस्टर बंध से जुड़ते हैं। एक प्रतिरूपी डाइन्यूक्लिओटाइड का बनना NCERT चित्र 10.6 में दिखाया गया है। न्यूक्लिक अम्ल श्रृंखला का सरल रूप है …क्षारक–शर्करा–फ़ॉस्फ़ेट–(क्षारक)शर्करा–फ़ॉस्फ़ेट…, n बार दोहराया। न्यूक्लिक अम्ल की श्रृंखला में न्यूक्लिओटाइडों के अनुक्रम की जानकारी उसकी प्राथमिक संरचना कहलाती है।Nucleotides pentose sugar ke 5′ aur 3′ carbon atoms ke beech phosphodiester linkage se judte hain. Ek typical dinucleotide ka banna NCERT Fig 10.6 mein dikhaya gaya hai. Nucleic acid chain ka simple roop hai …Base–Sugar–Phosphate–(Base)Sugar–Phosphate…, n baar repeat. Nucleic acid ki chain mein nucleotides ke sequence ki jaankari uska primary structure kehlati hai.Sugar–phosphate–sugar–phosphate backbone, a base hanging from every sugar. The base order = primary structure.
A dinucleotide: phosphodiester link between 3′ and 5′ carbonsएक डाइन्यूक्लिओटाइड: 3′ और 5′ कार्बनों के बीच फ़ॉस्फ़ोडाइएस्टर बंधA dinucleotide: phosphodiester link between 3′ and 5′ carbonsNCERT Fig 10.6 · 7 tappable partsOpenNucleic acids have a secondary structure also. James Watson and Francis Crick gave a double strand helix structure for DNA (NCERT Fig 10.7). Two nucleic acid chains are wound about each other and held together by hydrogen bonds between pairs of bases. The two strands are complementary to each other because the hydrogen bonds are formed between specific pairs of bases: adenine forms hydrogen bonds with thymine, whereas cytosine forms hydrogen bonds with guanine. In the secondary structure of RNA, a single-stranded helix is present, which sometimes folds back on itself. RNA molecules are of three types and they perform different functions: messenger RNA (m-RNA), ribosomal RNA (r-RNA) and transfer RNA (t-RNA).न्यूक्लिक अम्लों की द्वितीयक संरचना भी होती है। जेम्स वॉट्सन और फ्रांसिस क्रिक ने DNA की द्विरज्जुक कुंडलिनी संरचना दी (NCERT चित्र 10.7)। दो न्यूक्लिक अम्ल श्रृंखलाएँ एक-दूसरे के चारों ओर लिपटी हैं और क्षारक युग्मों के बीच हाइड्रोजन बंधों से जुड़ी हैं। दोनों रज्जुक एक-दूसरे के पूरक हैं क्योंकि हाइड्रोजन बंध विशिष्ट क्षारक युग्मों के बीच ही बनते हैं: ऐडेनीन, थाइमीन से हाइड्रोजन बंध बनाता है, जबकि साइटोसीन, ग्वानीन से। RNA की द्वितीयक संरचना में एकल रज्जुक हेलिक्स होता है, जो कभी-कभी अपने ऊपर ही मुड़ जाता है। RNA अणु तीन प्रकार के होते हैं और अलग-अलग कार्य करते हैं: संदेशवाहक RNA (m-RNA), राइबोसोमी RNA (r-RNA) और अंतरण RNA (t-RNA)।Nucleic acids ka secondary structure bhi hota hai. James Watson aur Francis Crick ne DNA ka double strand helix structure diya (NCERT Fig 10.7). Do nucleic acid chains ek-doosre ke chaaron taraf lipti hain aur base pairs ke beech hydrogen bonds se judi hain. Dono strands ek-doosre ke complementary hain kyunki hydrogen bonds sirf specific base pairs ke beech bante hain: adenine, thymine se hydrogen bond banata hai, jabki cytosine, guanine se. RNA ke secondary structure mein single-stranded helix hota hai, jo kabhi-kabhi apne upar hi mud jaata hai. RNA molecules teen type ke hote hain aur alag kaam karte hain: messenger RNA (m-RNA), ribosomal RNA (r-RNA) aur transfer RNA (t-RNA).DNA: two complementary strands, A=T and G≡C. RNA: one strand; three kinds (m, r, t).
Complementary base pairs: A–T and G–Cपूरक क्षारक युग्म: A–T और G–CComplementary base pairs: A–T and G–CNCERT 10.5.2 · 4 tappable parts · 3DOpen
Double strand helix structure of DNADNA की द्विरज्जुक कुंडलिनी संरचनाDouble strand helix structure of DNANCERT Fig 10.7 · 5 tappable parts · 3DOpen10.5.3Biological Functions of Nucleic Acidsन्यूक्लिक अम्लों के जैविक कार्यNucleic acids ke biological functions
DNA is the chemical basis of heredity and may be regarded as the reserve of genetic information. DNA is exclusively responsible for maintaining the identity of different species of organisms over millions of years. A DNA molecule is capable of self-duplication during cell division, and identical DNA strands are transferred to daughter cells. Another important function of nucleic acids is protein synthesis in the cell. Actually, the proteins are synthesised by various RNA molecules in the cell, but the message for the synthesis of a particular protein is present in DNA.DNA आनुवंशिकता का रासायनिक आधार है और इसे आनुवंशिक सूचना का भंडार माना जा सकता है। लाखों वर्षों से जीवों की विभिन्न जातियों की पहचान बनाए रखने के लिए केवल DNA उत्तरदायी है। DNA अणु कोशिका विभाजन के समय स्वयं की प्रतिकृति बना सकता है, और समरूप DNA रज्जुक संतति कोशिकाओं में जाते हैं। न्यूक्लिक अम्लों का एक अन्य महत्वपूर्ण कार्य कोशिका में प्रोटीन संश्लेषण है। वास्तव में प्रोटीन कोशिका में विभिन्न RNA अणुओं द्वारा बनाए जाते हैं, पर किसी विशेष प्रोटीन के संश्लेषण का संदेश DNA में होता है।DNA heredity ka chemical basis hai aur ise genetic information ka bhandaar maana ja sakta hai. Laakhon saalon se organisms ki alag species ki pehchaan banaye rakhne ke liye sirf DNA zimmedar hai. DNA molecule cell division ke time khud ki copy bana sakta hai, aur identical DNA strands daughter cells mein jaate hain. Nucleic acids ka ek aur important kaam cell mein protein synthesis hai. Asal mein proteins cell mein alag-alag RNA molecules banate hain, par kisi khaas protein ke synthesis ka message DNA mein hota hai.DNA stores and copies the genetic message; RNA uses it to build proteins.
10.6Hormonesहॉर्मोनHormones
Hormones are molecules that act as intercellular messengers. These are produced by endocrine glands in the body and are poured directly into the blood stream, which transports them to the site of action. In terms of chemical nature, some of these are steroids, e.g. estrogens and androgens; some are polypeptides, for example insulin and endorphins; and some others are amino acid derivatives such as epinephrine and norepinephrine.हॉर्मोन वे अणु हैं जो अंतराकोशिकीय संदेशवाहक का कार्य करते हैं। ये शरीर की अंतःस्रावी ग्रंथियों द्वारा बनाए जाते हैं और सीधे रक्त प्रवाह में डाले जाते हैं, जो इन्हें कार्य-स्थल तक ले जाता है। रासायनिक प्रकृति के अनुसार इनमें से कुछ स्टेरॉयड हैं, जैसे एस्ट्रोजन और ऐन्ड्रोजन; कुछ पॉलिपेप्टाइड हैं, जैसे इंसुलिन और एन्डॉर्फ़िन; और कुछ ऐमीनो अम्ल व्युत्पन्न हैं, जैसे एपिनेफ्रीन और नॉरएपिनेफ्रीन।Hormones woh molecules hain jo intercellular messengers ka kaam karte hain. Ye body ki endocrine glands banati hain aur seedhe blood stream mein daale jaate hain, jo inhe action site tak le jaata hai. Chemical nature ke hisaab se inmein se kuch steroids hain, jaise estrogens aur androgens; kuch polypeptides hain, jaise insulin aur endorphins; aur kuch amino acid derivatives hain, jaise epinephrine aur norepinephrine.Hormones = chemical messages sent through the blood: steroids, polypeptides or amino-acid derivatives.
Hormones: chemical nature and the insulin–glucagon balanceहॉर्मोन: रासायनिक प्रकृति और इंसुलिन–ग्लूकागॉन संतुलनHormones: chemical nature and the insulin–glucagon balanceNCERT 10.6 · 6 tappable partsOpenHormones have several functions in the body. They help to maintain the balance of biological activities in the body. The role of insulin in keeping the blood glucose level within a narrow limit is an example: insulin is released in response to the rapid rise in blood glucose level. On the other hand, the hormone glucagon tends to increase the glucose level in the blood. The two hormones together regulate the glucose level in the blood. Epinephrine and norepinephrine mediate responses to external stimuli. Growth hormones and sex hormones play a role in growth and development.हॉर्मोनों के शरीर में कई कार्य हैं। ये शरीर में जैविक क्रियाओं का संतुलन बनाए रखने में सहायता करते हैं। रक्त ग्लूकोस स्तर को संकीर्ण सीमा में रखने में इंसुलिन की भूमिका इसका उदाहरण है: रक्त ग्लूकोस स्तर के तेज़ी से बढ़ने पर इंसुलिन निकलता है। दूसरी ओर, हॉर्मोन ग्लूकागॉन रक्त में ग्लूकोस स्तर बढ़ाने का काम करता है। दोनों हॉर्मोन मिलकर रक्त में ग्लूकोस स्तर नियंत्रित करते हैं। एपिनेफ्रीन और नॉरएपिनेफ्रीन बाहरी उद्दीपनों के प्रति प्रतिक्रियाओं में मध्यस्थता करते हैं। वृद्धि हॉर्मोन और लैंगिक हॉर्मोन वृद्धि और विकास में भूमिका निभाते हैं।Hormones ke body mein kai kaam hain. Ye body mein biological activities ka balance banaye rakhne mein madad karte hain. Blood glucose level ko narrow limit mein rakhne mein insulin ka role iska example hai: blood glucose tezi se badhne par insulin nikalta hai. Doosri taraf hormone glucagon blood mein glucose level badhaata hai. Dono hormones milkar blood mein glucose level control karte hain. Epinephrine aur norepinephrine bahari stimuli ke response mein madad karte hain. Growth hormones aur sex hormones growth aur development mein role nibhaate hain.Insulin lowers blood glucose, glucagon raises it — together they balance it.
Thyroxine, produced in the thyroid gland, is an iodinated derivative of the amino acid tyrosine. An abnormally low level of thyroxine leads to hypothyroidism, characterised by lethargy and obesity; an increased level causes hyperthyroidism. Low level of iodine in the diet may lead to hypothyroidism and enlargement of the thyroid gland. This condition is largely being controlled by adding sodium iodide to commercial table salt (“iodised” salt).थायरॉइड ग्रंथि में बनने वाला थायरॉक्सिन ऐमीनो अम्ल टाइरोसीन का आयोडीनयुक्त व्युत्पन्न है। थायरॉक्सिन का असामान्य रूप से कम स्तर अवटुअल्पक्रियता (हाइपोथायरॉयडिज़्म) करता है, जिसमें सुस्ती और मोटापा होते हैं; बढ़ा हुआ स्तर अवटुअतिक्रियता (हाइपरथायरॉयडिज़्म) करता है। आहार में आयोडीन कम होने से अवटुअल्पक्रियता और थायरॉइड ग्रंथि का बढ़ना हो सकता है। इसे काफ़ी हद तक खाने के नमक में सोडियम आयोडाइड मिलाकर (“आयोडीनयुक्त” नमक) नियंत्रित किया जा रहा है।Thyroid gland mein banne wala thyroxine amino acid tyrosine ka iodinated derivative hai. Thyroxine ka abnormally kam level hypothyroidism karta hai, jismein susti aur motapa hote hain; badha hua level hyperthyroidism karta hai. Diet mein iodine kam hone se hypothyroidism aur thyroid gland ka badhna ho sakta hai. Ise kaafi had tak table salt mein sodium iodide milaakar (“iodised” salt) control kiya ja raha hai.Thyroxine (from tyrosine + iodine): too little → hypothyroidism; iodised salt helps.
Steroid hormones are produced by the adrenal cortex and gonads (testes in males and ovaries in females). Hormones released by the adrenal cortex play a very important role: glucocorticoids control carbohydrate metabolism, modulate inflammatory reactions and are involved in reactions to stress; mineralocorticoids control the level of excretion of water and salt by the kidney. If the adrenal cortex does not function properly, one result may be Addison’s disease, characterised by hypoglycemia, weakness and increased susceptibility to stress; it is fatal unless treated by glucocorticoids and mineralocorticoids. Hormones released by the gonads are responsible for the development of secondary sex characters. Testosterone is the major sex hormone in males (deep voice, facial hair, general physical constitution). Estradiol is the main female sex hormone; it is responsible for secondary female characteristics and participates in the control of the menstrual cycle. Progesterone prepares the uterus for implantation of the fertilised egg.स्टेरॉयड हॉर्मोन अधिवृक्क वल्कुट और जनद (पुरुषों में वृषण, स्त्रियों में अंडाशय) बनाते हैं। अधिवृक्क वल्कुट के हॉर्मोन बहुत महत्वपूर्ण हैं: ग्लूकोकॉर्टिकॉइड कार्बोहाइड्रेट उपापचय नियंत्रित करते हैं, शोथ अभिक्रियाओं को नियमित करते हैं और तनाव की प्रतिक्रियाओं में भाग लेते हैं; मिनरलोकॉर्टिकॉइड गुर्दे द्वारा जल और लवण के उत्सर्जन का स्तर नियंत्रित करते हैं। अधिवृक्क वल्कुट ठीक से काम न करे तो ऐडिसन रोग हो सकता है, जिसमें अल्पग्लूकोसरक्तता, कमज़ोरी और तनाव के प्रति बढ़ी संवेदनशीलता होती है; ग्लूकोकॉर्टिकॉइड और मिनरलोकॉर्टिकॉइड से उपचार न हो तो यह घातक है। जनद के हॉर्मोन द्वितीयक लैंगिक लक्षणों के विकास के लिए उत्तरदायी हैं। टेस्टोस्टेरॉन पुरुषों का मुख्य लैंगिक हॉर्मोन है (भारी आवाज़, चेहरे के बाल, सामान्य शारीरिक गठन)। एस्ट्राडाइऑल मुख्य स्त्री लैंगिक हॉर्मोन है; यह द्वितीयक स्त्री लक्षणों के लिए उत्तरदायी है और मासिक चक्र के नियंत्रण में भाग लेता है। प्रोजेस्टेरॉन निषेचित अंडे के रोपण के लिए गर्भाशय को तैयार करता है।Steroid hormones adrenal cortex aur gonads (males mein testes, females mein ovaries) banate hain. Adrenal cortex ke hormones bahut important hain: glucocorticoids carbohydrate metabolism control karte hain, inflammatory reactions ko modulate karte hain aur stress ke reactions mein shaamil hote hain; mineralocorticoids kidney dwara paani aur salt ke excretion ka level control karte hain. Adrenal cortex theek se kaam na kare to Addison’s disease ho sakti hai, jismein hypoglycemia, kamzori aur stress ke prati badhi sensitivity hoti hai; glucocorticoids aur mineralocorticoids se ilaaj na ho to yeh fatal hai. Gonads ke hormones secondary sex characters ke development ke liye zimmedar hain. Testosterone males ka main sex hormone hai (bhaari awaaz, chehre ke baal, general physical constitution). Estradiol main female sex hormone hai; yeh secondary female characteristics ke liye zimmedar hai aur menstrual cycle ke control mein hissa leta hai. Progesterone fertilised egg ke implantation ke liye uterus ko taiyaar karta hai.Steroid hormones come from the adrenal cortex (glucocorticoids, mineralocorticoids) and gonads (testosterone, estradiol, progesterone).
NCERT Exercises — answer keyNCERT अभ्यास — उत्तर कुंजीNCERT Exercises — answer key
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- Carbohydrates = optically active polyhydroxy aldehydes/ketones (or compounds giving them). Mono → oligo (2–10) → poly. All monosaccharides are reducing.कार्बोहाइड्रेट = ध्रुवण घूर्णक पॉलिहाइड्रॉक्सी ऐल्डिहाइड/कीटोन (या इन्हें देने वाले यौगिक)। मोनो → ऑलिगो (2–10) → पॉली। सभी मोनोसैकेराइड अपचायी हैं।Carbohydrates = optically active polyhydroxy aldehydes/ketones (ya inhe dene wale compounds). Mono → oligo (2–10) → poly. Saare monosaccharides reducing hain.
- Glucose: straight 6-C chain (HI), –CHO (Br₂ water, oxime), 5 –OH (pentaacetate), primary –OH (HNO₃). Ring form (C-5 –OH + C-1) explains no Schiff’s test, no NaHSO₃ product, α (419 K) and β (423 K) anomers.ग्लूकोस: सीधी 6-C श्रृंखला (HI), –CHO (Br₂ जल, ऑक्सिम), 5 –OH (पेन्टाऐसीटेट), प्राथमिक –OH (HNO₃)। वलय रूप (C-5 –OH + C-1) समझाता है: शिफ़ परीक्षण नहीं, NaHSO₃ उत्पाद नहीं, α (419 K) और β (423 K) ऐनोमर।Glucose: straight 6-C chain (HI), –CHO (Br₂ water, oxime), 5 –OH (pentaacetate), primary –OH (HNO₃). Ring form (C-5 –OH + C-1) samjhata hai: Schiff’s test nahi, NaHSO₃ product nahi, α (419 K) aur β (423 K) anomers.
- Glucose = pyranose (6-ring); fructose = D-(–), furanose (5-ring, C-5 –OH + C-2). D/L ≠ (+)/(–).ग्लूकोस = पाइरैनोस (6-वलय); फ्रक्टोस = D-(–), फ्यूरैनोस (5-वलय, C-5 –OH + C-2)। D/L ≠ (+)/(–)।Glucose = pyranose (6-ring); fructose = D-(–), furanose (5-ring, C-5 –OH + C-2). D/L ≠ (+)/(–).
- Sucrose: αGlc C1–C2 βFru, non-reducing, gives invert sugar. Maltose: αGlc C1–C4 αGlc, reducing. Lactose: βGal C1–C4 βGlc, reducing.सूक्रोस: αGlc C1–C2 βFru, अनपचायी, इन्वर्ट शर्करा देता है। माल्टोस: αGlc C1–C4 αGlc, अपचायी। लैक्टोस: βGal C1–C4 βGlc, अपचायी।Sucrose: αGlc C1–C2 βFru, non-reducing, invert sugar deta hai. Maltose: αGlc C1–C4 αGlc, reducing. Lactose: βGal C1–C4 βGlc, reducing.
- Starch = amylose (15–20%, soluble, unbranched α 1→4) + amylopectin (80–85%, insoluble, α 1→4 with 1→6 branches). Glycogen: like amylopectin, more branched. Cellulose: β 1→4, straight.स्टार्च = ऐमिलोस (15–20%, विलेय, अशाखित α 1→4) + ऐमिलोपेक्टिन (80–85%, अविलेय, α 1→4 और 1→6 शाखाएँ)। ग्लाइकोजन: ऐमिलोपेक्टिन जैसा, अधिक शाखित। सेलुलोस: β 1→4, सीधी।Starch = amylose (15–20%, soluble, unbranched α 1→4) + amylopectin (80–85%, insoluble, α 1→4 aur 1→6 branches). Glycogen: amylopectin jaisa, zyada branched. Cellulose: β 1→4, straight.
- Proteins: α-amino acids joined by peptide bonds (–CO–NH–). 10 essential amino acids. Zwitter ion → amphoteric, high m.p., water-soluble. All except glycine are optically active, mostly L.प्रोटीन: पेप्टाइड बंधों (–CO–NH–) से जुड़े α-ऐमीनो अम्ल। 10 आवश्यक ऐमीनो अम्ल। उभयाविष्ट आयन → उभयधर्मी, उच्च गलनांक, जल-विलेय। ग्लाइसीन के अतिरिक्त सभी ध्रुवण घूर्णक, अधिकतर L।Proteins: peptide bonds (–CO–NH–) se jude α-amino acids. 10 essential amino acids. Zwitter ion → amphoteric, high m.p., water-soluble. Glycine ke alawa saare optically active, zyadatar L.
- 1° sequence → 2° α-helix / β-sheet (H-bonds C=O···H–N) → 3° overall fold (H-bonds, S–S, van der Waals, electrostatic) → 4° sub-units. Denaturation (heat, pH) destroys 2° and 3°, keeps 1°.1° अनुक्रम → 2° α-हेलिक्स / β-शीट (H-बंध C=O···H–N) → 3° समग्र मोड़ (H-बंध, S–S, वान्डरवाल्स, स्थिरवैद्युत) → 4° उप-इकाइयाँ। विकृतीकरण (ताप, pH) 2° और 3° नष्ट करता है, 1° बचा रहता है।1° sequence → 2° α-helix / β-sheet (H-bonds C=O···H–N) → 3° overall fold (H-bonds, S–S, van der Waals, electrostatic) → 4° sub-units. Denaturation (heat, pH) 2° aur 3° todta hai, 1° bacha rehta hai.
- Enzymes: globular proteins, specific, “-ase”, lower activation energy. Vitamins: fat-soluble A, D, E, K (stored); water-soluble B, C (not stored except B₁₂).एन्ज़ाइम: गोलिकाकार प्रोटीन, विशिष्ट, “-ऐस”, सक्रियण ऊर्जा घटाते हैं। विटामिन: वसा-विलेय A, D, E, K (संचित); जल-विलेय B, C (संचित नहीं, B₁₂ को छोड़कर)।Enzymes: globular proteins, specific, “-ase”, activation energy ghataate hain. Vitamins: fat-soluble A, D, E, K (store); water-soluble B, C (store nahi, B₁₂ ko chhodkar).
- Nucleoside = base + sugar (1′); nucleotide = + phosphate (5′); 3′–5′ phosphodiester backbone. DNA: deoxyribose, A G C T, double helix, A=T, G≡C. RNA: ribose, A G C U, single strand; m-, r-, t-RNA.न्यूक्लिओसाइड = क्षारक + शर्करा (1′); न्यूक्लिओटाइड = + फ़ॉस्फ़ेट (5′); 3′–5′ फ़ॉस्फ़ोडाइएस्टर आधार। DNA: डीऑक्सीराइबोस, A G C T, द्विकुंडली, A=T, G≡C। RNA: राइबोस, A G C U, एकल रज्जुक; m-, r-, t-RNA।Nucleoside = base + sugar (1′); nucleotide = + phosphate (5′); 3′–5′ phosphodiester backbone. DNA: deoxyribose, A G C T, double helix, A=T, G≡C. RNA: ribose, A G C U, single strand; m-, r-, t-RNA.
- Hormones: steroids (estrogens, androgens), polypeptides (insulin, endorphins), amino acid derivatives (epinephrine, norepinephrine, thyroxine). Insulin ↓ and glucagon ↑ blood glucose.हॉर्मोन: स्टेरॉयड (एस्ट्रोजन, ऐन्ड्रोजन), पॉलिपेप्टाइड (इंसुलिन, एन्डॉर्फ़िन), ऐमीनो अम्ल व्युत्पन्न (एपिनेफ्रीन, नॉरएपिनेफ्रीन, थायरॉक्सिन)। इंसुलिन रक्त ग्लूकोस ↓ और ग्लूकागॉन ↑।Hormones: steroids (estrogens, androgens), polypeptides (insulin, endorphins), amino acid derivatives (epinephrine, norepinephrine, thyroxine). Insulin blood glucose ↓ aur glucagon ↑.
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