Question: ఎంజైములు ఏ నిర్మాణంలో ఉంటాయి?

మాంసకృత్తులు


మాంసకృత్తులు జీవుల శరీర నిర్మాణంలో ముఖ్యమైన పదార్ధాలు. మాంసకృత్తులని ప్రాణ్యములు అనీ, లేదా ప్రోటీన్‌లు (Proteins) అనీ కూడా పిలుస్తారు. గ్రీకు భాషలో protos అంటే 'ముఖ్యమైనది' అనే అర్ధం వస్తుంది. సంస్కృతంలోనూ, తెలుగులోనూ ప్రాణ్యాక్షరాలు అంటే ముఖ్యమైన అక్షరాలు - లేదా - అచ్చులు అనే వాడుక ఉంది. భాష కట్టడికి అచ్చులు ఎంత ముఖ్యమో శరీర నిర్మాణానికి అంతే ముఖ్యమయిన ఈ రసాయనాలని 'ప్రాణ్యములు' అనటం సముచితం. పోషక పదార్ధాలయిన ఈ ప్రాణ్యములు మాంసంలో ఉంటాయి, పప్పులలో ఉంటాయి, పాలల్లో ఉంటాయి - ఆఖరికి చిన్న చిన్న మోతాదులలో బియ్యంలోనూ, గోధుమలలోనూ కూడా ఉంటాయి.
చరిత్ర
కర్బన రసాయనం (organic chemistry), జీవ రసాయనం (biochemistry) దరిదాపుగా ఒకే సారి పుట్టేయనవచ్చు. సర్వసాధారణంగా వేడి చేసినప్పుడు ఘన పదార్ధాలు కరిగి ద్రవ రూపం చెందుతాయి. మంచు కరిగి నీరు అవుతుంది. వెన్న కాచితే నెయ్యి అవుతుంది. కాని కోడి గుడ్డుని కొట్టి సొనని పెనం మీద వేస్తే గట్టిపడుతుంది. రక్తాన్ని వేడి చేస్తే గడ్డ కడుతుంది. పాలని ఇగరబెడితే కోవా అవుతుంది. అంటే కొన్ని పదార్ధాలు వేడి చేస్తే కరుగుతాయి, కొన్ని వేడి చేస్తే పేరుకుంటాయి. ఇలా వేడి చేస్తే పేరుకునే పదార్ధాలకి సొనలు (albumins) అని పేరు పెట్టేరు. సొనల మీద పరిశోధన సాగిన కొత్తలో సొనలలో ఒక కొత్త రకం రసాయనం పదే పదే కనిపించటం మొదలయింది. దానిని విశ్లేషించి చూడగా దాని సాంఖ్యక్రమం (empirical formula) C40H62O12N10 అని తేలింది. అంటే ఒక బణువు (molecule)లో 40 కర్బనపు అణువులు, 62 ఉదజని అణువులు, 12 ఆమ్లజని అణువులు, 10 నత్రజని అణువులు ఉన్నాయన్న మాట. సొనలన్నిటిలోనూ తారసపడుతూన్న ఈ పదార్థం కర్బనోదకం (carbohydrate) కాదు, కొవ్వు (fat) కాదు - ఎందుకంటే కర్బనోదకాలలోనూ, కొవ్వులలోనూ నత్రజని (nitrogen) ఉండదు. ఈ సొనలలో నత్రజని కనిపిస్తోంది. అంతే కాదు. ఈ కొత్త రకం బణువులు చాల పెద్దవిగా కూడా కనిపిస్తున్నాయి. ఇదేదో ముఖ్యమైన పదార్థం అయి ఉండాలనిన్నీ, జీవి యొక్క జన్మ రహశ్యం మూడొంతులు ఇందులో ఇమిడి ఉండొచనిన్నీ ఊహించి బెర్‌జీలియస్‌ (Berzelius) దీనికి ప్రోటీన్‌ (అంటే, ముఖ్యమైనది) అని నామకరణం చేసారు. బెర్‌జీలియస్‌ ఊహించినట్లుగా ఈ ప్రాణ్యం మన మనుగడకి చాల ముఖ్యమయిన పదార్థం అని తేలింది. కాని, బెర్‌జీలియస్‌ అనుకున్నట్లు జీవి యొక్క రహశ్యం ఈ బణువులో లేదని కూడా తేలింది. ఆ గౌరవం DNA అనబడే మరొక బృహత్‌ బణువుకి దక్కింది.
మూలకణాలతో మాంసం తయారీ
హాలెండ్ దేశ పరిశోధకులు పంది మూలకణాలతో మాంసం తయారు చేశారు.అంటే ఓ నగ రానికి సరిపడా మాంసం ఉత్పత్తి చేసేందుకు వందలకొద్దీ జంతువు లను పెంచాల్సిన అవసరం లేదు.ప్రయోగశాలలో పదో,ఇరవయ్యో పెంచితే చాలు.అయితే.. ప్రస్తుతం ఈ విధానంలో సెంటీమీటరు పొడవై న మాంసం ముక్కలను మాత్రమే తయారుచేయగలిగారు.ఒక మనిషికి సరిపడినంత తయా రుకావడానికి 30 రోజులైనా పడుతుందని మార్క్‌ వివరించారు. త క్కువ వ్యవధిలో ఎక్కువ మాం సం ఉత్పత్తి చేసేలా ఈ విధానా న్ని అభివృద్ధి చేస్తున్నామని పోస్ట్‌ చెప్పారు.మాంసం కోసం జంతువులను పెద్ద సంఖ్యలో పెం చడంకూడా పర్యావరణానికి తీవ్ర హాని చేస్తోందట. (ఆంధ్రజ్యోతి 18.1.2010)
రసాయనాలకి నామకరణాలు
ప్రాణ్యం అనే పదార్థం ఉందని తెలియగానే దాని రూపురేఖలు ఎలా ఉంటాయో తెలుసుకోవాలన్న ఆవేదనతో వేట మొదలయింది. అప్పటికే కర్బనోదకాల అధ్యయనంలో నేర్చుకున్న ఒక పద్ధతి ఈ వేటలో ఉపయోగపడింది. కణోజు లేదా సెల్యులోజు (cellulose) ని ఆమ్లంలో వేసి వేడి చేసినప్పుడు గ్లూకోజు (glucose) వచ్చింది కనుక కణోజు బణువుని గ్లూకోజు బణువులతో కట్టిన దండలా ఊహించుకున్నారు. అదే విధంగా జెలటిన్‌ (gelatin) అనే ప్రాణ్యపు పదార్ధాన్ని ఆమ్లంలో వేసి వేడి చెయ్యగా తెల్లని, తియ్యనయిన స్పటికాలు వచ్చేయి. రుచికి కొంచెం తియ్యగా ఉన్నా ఈ స్పటికాలు చక్కెర జాతి కర్బనోదకాలు కాదని తేలిపోయింది. ఎందుకంటే ఈ స్పటికాలని తరచి తరచి పరిశోధించి చూడగా వాటినుండి నవజని (ammonia, NH3) అనే వాయువు వచ్చింది. చక్కెరలలో C, H, O లు మాత్రమే ఉంటాయి, నత్రజని (N) ఉండదు. కనుక ఈ కొత్త రకం స్పటికాలకి కొత్త పేరు పెట్టవలసి వచ్చింది.

రసాయనశాస్త్రంలో పేర్లు పెట్టటం ఒక కళ. మామూలు కళ కూడా కాదు; ఒక శాస్త్రీయ పద్ధతిలో తీర్చిదిద్దబడ్డ కళ. ఈ పేర్లలో ఒక వరస ఉంది, ఒక బాణీ ఉంది. ఉదకం నుండి జనించినది (లేదా ఉదకానికి జన్మనిచ్చినది) ఉదజని. ఆమ్లానికి జన్మనిచ్చినది ఆమ్లజని. రవికి జన్మనిచ్చినది రవిజని (helium). అలాగే నవాసారం (ammonium chloride, NH4Cl) కి జన్మనిచ్చినది నవజని (ammonia). ఈ నవజని బణువు సాంఖ్యక్రమం NH3 - అంటే ఒక బణువులో ఒక నత్రజని అణువు, మూడు ఉదజని అణువులు ఉంటాయి. ఏ కర్బన రసాయన పదార్థంలో అయినా నత్రజని ఉంటే ఆ పదార్ధానికి పెట్టే పేరులో చివర -యీన్‌ (-ine) శబ్దం రావాలని ఒక అంతర్జాతీయ ఒప్పందం ఉంది. గ్రీకు భాషలో 'గ్లక్‌-' అనే పూర్వప్రత్యయం తియ్యదనాన్ని సూచిస్తుంది. కనుక ఈ గ్లక్‌కి -యీన్‌ అనే తోక తగిలించి గ్లయిసీన్‌ (glycine) అనే కొత్త మాటని తయారు చేసి జెలటిన్‌ లోంచి వచ్చిన కొత్త స్పటికాలని గ్లయిసీన్‌ అనమన్నారు.
ఇదే గ్లక్‌ శబ్దానికి -ఓజు (-ose) అనే ఉత్తరప్రత్యయం తగిలిస్తే గ్లూకోజు (glucose) వస్తుంది. కనుక గ్లూకోజు కర్బనోదకం అయింది, గ్లయిసీను ప్రాణ్యములలో ఉండే మరేదో కొత్త పదార్థం అయింది. తీపికి సంస్కృత పదం మధురం కనుక కావలిస్తే గ్లూకోజుని మధురోజు అనిన్నీ, గ్లయిసీన్‌ని మధురీన్‌ అనిన్నీ అనొచ్చు; కాని ఇక్కడ ఇంగ్లీషు మాటలే వాడుదాం.
గ్లయిసీన్‌ ఉనికి తెలిసిన తర్వాత ప్రాణ్యముల విశ్లేషణ పుంజుకుంది. మాంసపు ముక్కలని ఆమ్లంలో కలిపి మరొక తెల్లని పదార్దాన్ని విడదీశారు. గ్రీకు భాషలో 'లూకో' అంటే తెలుపు కనుక దీనికి లూసీన్‌ (lucine) అని పేరు పెట్టేరు. కావలిస్తే దీనిని తెలుగులో శ్వేతీన్‌ అనొచ్చు. ఆ తరువాత పాల నుండి మరొక పదార్ధాన్ని విడదీశారు. గ్రీకు భాషలో 'జున్ను' అనే అర్ధం వచ్చే మాట నుండి దీనికి టైరోజీన్‌ (tyrosine) అని పేరు పెట్టేరు.
ఇవన్నీ కొత్త జాతి పదార్ధాలు. కనుక ఈ జాతికి కూడా ఒక పేరు పెట్టవలసిన అవసరం వచ్చింది. ఈ కొత్త జాతి బణువులన్నిటిలోనూ కొన్ని ఉమ్మడి లక్షణాలు కనబడ్డాయి. వీటన్నిటికి ఒక పక్క -NH2 సమూహం, మరొక పక్క -COOH సమూహం ఉండటం ఈ ఉమ్మడి లక్షణం. -NH2ని ఇంగ్లీషులో ఎమైన్‌ గ్రూపు (amine group) అంటారు. ఈ ఎమైన్‌ (amine) అనే మాట అమ్మోనియా (ammonia) నుండి వచ్చింది. అమ్మోనియాని నవజని అన్నాం (నవాసారం నుండి పుట్టింది నవజని) కనుక ఎమైన్‌ గ్రూప్‌ని నవాంశ అందాం. ఇక రెండవ పక్క ఉన్న -COOH సంగతి. దీనిని ఇంగ్లీషులో కార్బాక్సిల్‌ గ్రూపు (carboxyl group)అంటారు. ఈ కార్బాక్సిల్‌ గుంపు ఉన్న పదార్ధాలన్నీ ఆమ్ల లక్షణాలు కలిగి ఉంటాయి. కనుక వీటి పేర్ల చివర 'ఆమ్లం' అని వస్తే బాగుంటుంది. మాట మొదట్లో ఎమైన్‌-, చివర -ఏసిడ్‌. లేదా, మాట మొదట నవ-, చివర -ఆమ్లం. కనుక ఈ కొత్త జాతిని ఇంగ్లీషులో ఎమైనో ఏసిడ్ (amino acid) అనిన్నీ, తెలుగులో నవ + ఆమ్లం = నవామ్లం అనిన్నీ అనొచ్చు. నవ అంటే కొత్త అనే అర్ధం కూడా ఉంది నవామ్లం అంటే కొత్తగా కనిబెట్టబడ్డ ఆమ్లం అన్న అర్ధం కూడా వస్తోంది. కనుక ఇంగ్లీషులో amino acid అని రాసి దానిని తెలుగులో ఎమైనో ఏసిడ్‌ అని కాని, ఎమీనో ఏసిడ్ అని కాని ఉచ్చరించవచ్చు లేదా తేలికగా నవామ్లం అని తెలుగు పేరు వాడొచ్చు.
ప్రాణ్యముల కట్టడి



ఇప్పటి వరకు దరిదాపు 100 నవామ్లాల ఉనికిని గుర్తించినప్పటికీ ప్రస్తుతపు అవసరాలకి పనికొచ్చేవి 20 మాత్రమే; ప్రాణ్యముల కట్టడికి ఉపయోగపడేవి ఈ ఇరవై నవామ్లాలే. కనుక మరే విశేషణాలనీ చేర్చకుండా 'నవామ్లాలు' అన్నప్పుడు ఈ 20 నవామ్లాల గురించే ప్రస్తావన. ఈ ఇరవై నవామ్లాల పూర్తి ఇంగ్లీషు పేర్లు, మూడక్షరాల పొట్టి పేర్లు, అవసరం వెంబడి వాటిని గుర్తించటానికి ఒకే ఒక ఇంగ్లీషు అక్షరం గుర్తు దిగువ పట్టికలో ఇవ్వబడ్డాయి. జీవరసాయన రంగంలో పని చేసేవారికి ఈ పేర్లు, పొట్టిపేర్లు, ఒంటి అక్షరాలు కంఠతా వచ్చి ఉంటాయి - అందరికీ ఒ, న, మలు వచ్చినట్లు.
మనుష్యులందరికి ఒక తల, రెండు చెవులు, రెండు కళ్ళు, వగైరా జాతి పోలికలు ఉన్నప్పటికీ ప్రతి మనిషికి పోల్తి పట్టటానికి ప్రత్యేకమైన గుర్తులు ఉన్నట్లే నవామ్లాలన్నీటికి కొన్ని ఉమ్మడి లక్షణాలు, కొన్ని ప్రత్యేక లక్షణాలు ఊన్నాయి. బొమ్మలో చూపిన విధంగా ప్రతి నవామ్లంకీ ఒక చివర ఎమైన్‌ గుంపు, ఒక చివర కార్బాక్సిల్‌ గుంపు ఉంటాయి. ఇది ఉమ్మడి లక్షణం. ప్రతీ నవామ్లపు బణువులోనూ ఎమైన్‌ గుంపు వైపు ఉన్న కర్బనపు అణువుని అంటిపెట్టుకుని ఒక పక్క గొలుసు (side chain) ఉంటుంది. బొమ్మలో ఈ పక్క గొలుసుని R అనే అక్షరంతో చూపడమయింది. ఈ పక్కగొలుసు రకరకాలుగా ఉంటుంది. ఇది మారినప్పుడల్లా నవామ్లం పేరు, లక్షణాలు మారుతూ ఉంటాయి.

ప్రతి నవామ్లాన్ని ఒక పూసలా ఊహించుకుంటే ఈ పూసలతో గుచ్చిన నవామ్లాల దండ (లేదా మాల, పూల మాలలా; లేదా పేరు, కాసుల పేరులా) ని జీర్ణమాల అని తెలుగులోనూ peptide chain అని ఇంగ్లీషులోనూ అంటారు. కడుపులో ఊరే జీర్ణ రసం pepsin కీ, ఇక్కడ తారసపడుతూన్న peptide కి మూలం గ్రీకు భాషలో 'జీర్ణ' అనే శబ్దం.
అందుకనే pepsin ని జీర్ణరసం అనిన్నీ, peptide chain ని జీర్ణమాల అనీ పిలవటం సమంజసం. జీర్ణమాలలో ఉన్న 'పూసలు' అన్నీ గ్లయిసీను బణువులే అయిన యెడల దానిని బహుగ్లయిసీను (polyglucine) అంటారు. కణోజు (cellulose) గ్లూకోజుతో గుచ్చిన దండ అయినట్లే బహుగ్లయిసీను గ్లయిసీనులతో గుచ్చిన దండ. కొన్ని జీర్ణమాలల్లో రెండే రెండు రకాల పూసలు ఉండొచ్చు. ఉదాహరణకి గ్లయుసీను, అలనీను (alanine) అనే నవామ్లాలు ఉపయోగించి మాత్రమే కట్టిన దండని మనం 'పట్టు' (silk) అంటాం. పట్టు పురుగులు తయారుచేసిన ప్రాణ్యమే పట్టు. ఈ రకం జీర్ణమాలలని బహుగ్లయిసీను అనటానికీ వీలు లేదు, బహుఅలనీను అనటానికీ వీలు లేదు. ఒకటి కంటే ఎక్కువ ఉన్నాయి కనుక వీటిని బహుజీర్ణమాలలు (polypeptide chains) అంటారు.
ఈ బహు జీర్ణమాలలనే మనం ప్రాణ్యములు అంటాం. వీటిలోని నవామ్లాల లక్షణాలు కొన్ని ఈ దిగువ పట్టికలో పొందుపరచటం జరిగింది. ఇక్కడ గమనించవలసినది ఈ నవామ్లాలకి ఉండే ఆమ్ల, క్షార లక్షణాలు ఒక పక్క, అయస్కాంత లక్షణాలు మరొక పక్క. ఈ లక్షణాల వల్ల ఈ దండలో ఉన్న నవామ్లాలు ఆకర్షణ, వికర్షణ శక్తుల ప్రభావానికి లోనవుతాయి. అందువల్ల ఈ దండలు తిన్నగా ఉండలేక ముడతలు పడి ప్రత్యేకమైన ఆకారాలని సంతరించుకుంటాయి. ఈ ప్రత్యేకమైన ఆకారాలు ఉండబట్టే ప్రాణ్యములకి ప్రత్యేకమైన లక్షణాలు వచ్చేయి. ఈ వ్యాసం మొదట్లో చూపించిన మయోగ్లోబిన్‌ అనే ప్రాణ్యం బొమ్మని చూస్తే ఒక ప్రత్యేకమైన ఆకారం ఎలా ఉంటుందో అవగతమవుతుంది.
ప్రాణ్యములలోని నవామ్లాలు ఏ వరసలో ఉండాలో నిశ్చయించేది (నిర్వచించేది) జన్యువు (gene). ఈ జన్యు పదార్థంలో ఉండే జన్యు సంకేతం (genetic code)ద్వారా ఈ నిర్వచనం నిక్షిప్తమవుతుంది.
ఎమైనో లేదా ఎమీనో ఆమ్లాలు
ఎమీనో ఆమ్లాలు (Amino acids) నిర్మాణంలో అమినో (-NH2) గ్రూపు, ఒక కార్బాక్సిల్ (-COOH) గ్రూపు ఉంటాయి. ఇప్పటి వరకు 100 పైగా ఎమీనో ఆమ్లాలను వేరుపరచి గుర్తించారు. వీటిలో చాలావరకు ఆల్ఫా ఎమీనో ఆమ్లాలు. జీవుల నుండి లభించే ఎమీనో ఆమ్లాలలో 20 ఆమ్లాలు మాంసకృత్తుల జల విశ్లేషణ నుండి లభ్యమైనాయి. వీనిని 'సహజ ఎమీనో ఆమ్లాలు' అంటారు. మిగిలిన ఎమీనో ఆమ్లాలు జీవ ప్రక్రియలలో మధ్యస్థ పదార్ధాలుగా గాని, అంత్య పదార్ధాలుగా గాని లభిస్తాయి. సహజ ఎమీనో ఆమ్లాలలో 8 అత్యవసర అమినో ఆమ్లాలు (essential amino acids). మానవ శరీరాలు వీటిని సంశ్లేషణ చేసుకోలేవు. అందువలన వీటిని తినే ఆహార పదార్ధాల ద్వారా సరఫరా చేసుకోవాలి.

ఆహారంలో ప్రాణ్యములు
మనం తినే ఆహారంలో ప్రాణ్యములు ముఖ్యంగా ఉండవలసిన పోషక పదార్ధాలు. నాణ్యతని బట్టి ఈ ప్రాణ్యములని రెండు వర్గాలుగా విడగొడతారు. ప్రథమ శ్రేణి ప్రాణ్యాలు మాంసం, చేపలు, గుడ్లు, పాలు, మొదలైన జంతు సంబంధమైన వనరులనుండి లభిస్తాయి. వీటిని ప్రథమ శ్రేణి అని ఎందుకు అన్నారంటే వీటన్నిటిలోనూ అత్యవసర నవామ్లాలు (essential amino acids) తప్పకుండా ఉంటాయి. మాంసాహారులు ఏ ఒక్క మాంసం తిన్నా అది సంపూర్ణ ఆహారంగా చెలామణీ అయిపోతుంది. ద్వితీయ శ్రేణి ప్రాణ్యాలు పప్పులు, కాయగూరలు, మొదలైన వాటిలో దొరికేవి. వీటిలో, ఏ ఒక్క దాంట్లోనూ, అత్యవసర నవామ్లాలు అన్నీ లభించవు. కనుక శాకాహారులు నాలుగు రకాల వస్తువులు ఒకే భోజనంలో తింటే తప్ప నవామ్లాలన్నీ సరఫరా కావు. పక్కా శాకాహారులు (pure vegetarians or vegans) - అంటే జంతు సంతతికి చెందిన పాలు, వగైరాలు కూడా ముట్టని వారు - పోషణ విషయంలో అప్రమత్తతతో ఉండాలి. పప్పు, అందులో నెయ్యి, కూర, పచ్చడి, పులుసు, పాలు, పెరుగు, మజ్జిగ మొదలయిన హంగులన్నీ ఉంటే కాని శాకాహారం సంపూర్ణం కాదు.
మనం మాంసం తిన్నా, పప్పు, అన్నం తిన్నా అవి తిన్నగా రక్తంలో ప్రవేశించవు. మనం తిన్న పోషక పదార్ధాలలో ఉన్న సారాన్ని గ్రహించి, దాన్ని ముడి పదార్థంగా వాడి శరీరం తనకి కావలసిన ప్రాణ్యములని తనే తయారు చేసికొంటుంది. చాలా వరకు సూక్ష్మజీవులు, మొక్కలు అన్ని నవామ్లాలని తయారుచేసుకోగలవు. కాని జంతువులు మాత్రం వీటిలో కొన్నింటిని ఆహారం ద్వారా తీసుకోవలసి ఉంటుంది. ఈ అత్యవసర నవామ్లాలు కొన్నింటిని, అవసరం వెంబడి, తినే ఆహారంతో తప్పకుండా తీసుకోవాలి.
మూలాలు

వేమూరి వేంకటేశ్వరరావు, జీవరహశ్యం, International Resource Systems, 1980 (అచ్చులో లేవు)
వేమూరి వేంకటేశ్వరరావు, ప్రాణి ఎలా పుట్టింది?, ఇ-పుస్తకం, కినిగె ప్రచురణ, kinige.com (ఇది జీవరహశ్యం పుస్తకానికి రెండవ విడత)
వేమూరి వేంకటేశ్వరరావు, రసగంధాయరసాయనం, Rao Vemuri, 1991 (అచ్చులో లేవు)
వేమూరి వేంకటేశ్వరరావు, నిత్యజీవితంలో రసాయన శాస్త్రం, ఇ-పుస్తకం, కినిగె ప్రచురణ, kinige.com (ఇది రసగంధాయరసాయనం పుస్తకానికి రెండవ విడత)
4. V. Rao Vemuri, English-Telugu and Telugu-English Dictionary and Thesaurus, Asian Educational Services, New Delhi, 2002
వేమూరి నిఘంటువు (ఇంగ్లీషు-తెలుగు)

వర్గం:ఆహార పదార్థాలు
వర్గం:జీవరసాయనశాస్త్రం