প্রাকৃতিক পদার্থ

প্রাকৃতিক উৎপাদ বা প্রাকৃতিক পদার্থ (ইংরেজি: Natural product) হলো জীবিত প্রাণীর দ্বারা উৎপাদিত একটি প্রাকৃতিক রাসায়নিক যৌগ বা রাসায়নিক পদার্থ—অর্থাৎ, প্রকৃতিতে যা পাওয়া যায়। সবচেয়ে বিস্তৃত অর্থে, প্রাকৃতিক উৎপাদের মধ্যে জীবনের দ্বারা উৎপাদিত যেকোনো পদার্থ অন্তর্ভুক্ত। প্রাকৃতিক উৎপাদগুলো রাসায়নিক সংশ্লেষণ (আংশিক সংশ্লেষণ এবং সম্পূর্ণ সংশ্লেষণ উভয়ই) দিয়েও তৈরি করা যায় এবং এগুলো জৈব রসায়ন ক্ষেত্রের উন্নয়নে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছে কারণ এরা চ্যালেঞ্জিং সংশ্লেষণের লক্ষ্য হিসেবে কাজ করে। বাণিজ্যিক উদ্দেশ্যে প্রাকৃতিক উৎপাদ শব্দটি প্রায়ই কসমেটিক্স, খাদ্য সংরক্ষণ, এবং কৃত্রিম উপাদান ছাড়া প্রাকৃতিক উৎস থেকে তৈরি খাদ্যের জন্যও ব্যবহার করা হয়।

জৈব রসায়নের ক্ষেত্রে প্রাকৃতিক উৎপাদের সংজ্ঞা সাধারণত প্রাকৃতিক উৎস থেকে বিচ্ছিন্ন জৈব যৌগগুলোকে বোঝায়, যা প্রাথমিক বিপাক বা দ্বিতীয় বিপাকের পথে উৎপন্ন হয়। ঔষধি রসায়ন এবং ফার্মাকোগনোসি ক্ষেত্রে সংজ্ঞাটি প্রায়শই আরও সংকুচিত করে শুধু দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থগুলোকে নির্দেশ করে। দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থ (বা বিশেষায়িত বিপাকজাত) বেঁচে থাকার জন্য অপরিহার্য নয়, কিন্তু এগুলো উৎপাদনকারী প্রাণীর জন্য বিবর্তনীয় সুবিধা প্রদান করে। অনেক দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থ সাইটোটক্সিক এবং বিবর্তনের মাধ্যমে শিকার, শত্রু বা প্রতিযোগী প্রাণীর বিরুদ্ধে "রাসায়নিক যুদ্ধ" হিসেবে নির্বাচিত ও উন্নত হয়েছে। দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থগুলো প্রায়শই নির্দিষ্ট প্রজাতির জন্য অনন্য, যেখানে প্রাথমিক বিপাকজাত পদার্থ একাধিক রাজ্যে সাধারণ। এদের রাসায়নিক জটিলতার কারণে রসায়নবিদদের কাছে এরা বিশেষ আকর্ষণীয়।

প্রাকৃতিক উৎসগুলো থেকে মৌলিক গবেষণা করে সম্ভাব্য জৈবসক্রিয় উপাদান চিহ্নিত করে ওষুধ আবিষ্কার-এ লিড যৌগ হিসেবে বাণিজ্যিক উন্নয়ন করা যায়। যদিও প্রাকৃতিক উৎপাদ অনেক ওষুধের অনুপ্রেরণা দিয়েছে, ২১শ শতাব্দীতে ফার্মাসিউটিক্যাল কোম্পানিগুলো প্রাকৃতিক উৎস থেকে ওষুধ উন্নয়নে কম মনোযোগ দিচ্ছে—যার কারণ অস্থির সরবরাহ, মেধাস্বত্ব, খরচ, লাভের উদ্বেগ, মৌসুমি বা পরিবেশগত পরিবর্তনজনিত গঠনের তারতম্য এবং বিলুপ্তির হার বৃদ্ধির কারণে উৎস হারানো। তবুও ২০১৭-২০১৯ সালের মধ্যে নতুন ওষুধ অনুমোদনের প্রায় ১০% প্রাকৃতিক উৎপাদ ও তাদের ডেরিভেটিভ থেকে এসেছে। Natural products represent 100*(506/1881) = 27% of new drug approvals from 01JAN81 to 30SEP19. From Figure 9, the percentage was ~10% for 2017-2019.

 শ্রেণীবিভাগ 

প্রাকৃতিক উৎপাদের সবচেয়ে বিস্তৃত সংজ্ঞা অনুসারে এটি জীবনের দ্বারা উৎপাদিত যেকোনো কিছু, যার মধ্যে জৈব পদার্থ (যেমন কাঠ, রেশম), জৈব-ভিত্তিক উপাদান (যেমন বায়োপ্লাস্টিক, কর্নস্টার্চ), জৈব তরল (যেমন দুধ, উদ্ভিদের নির্যাস), এবং অন্যান্য প্রাকৃতিক উপাদান (যেমন মাটি, কয়লা) অন্তর্ভুক্ত।

প্রাকৃতিক উৎপাদগুলোকে তাদের জৈবিক কার্যকারিতা, জৈবসংশ্লেষণ পথ বা উৎস অনুসারে শ্রেণিবদ্ধ করা যায়। উৎসের উপর নির্ভর করে পরিচিত প্রাকৃতিক উৎপাদ অণুর সংখ্যা ৩০০,০০০ থেকে ৪০০,০০০-এর মধ্যে।
 কার্যকারিতা 

আলব্রেক্ট কোসেল-এর ১৮৯১ সালের প্রস্তাব অনুসারে, প্রাকৃতিক উৎপাদগুলোকে সাধারণত দুটি প্রধান শ্রেণিতে ভাগ করা হয়: প্রাথমিক বিপাকজাত এবং দ্বিতীয়ক বিপাকজাত। প্রাথমিক বিপাকজাত পদার্থগুলো উৎপাদনকারী প্রাণীর বেঁচে থাকার জন্য অপরিহার্য মৌলিক কাজ করে। অন্যদিকে দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থগুলোর কাজ মূলত অন্য প্রাণীর উপর প্রভাব ফেলে। দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থ বেঁচে থাকার জন্য অপরিহার্য নয়, কিন্তু এগুলো প্রাণীকে তার পরিবেশে প্রতিযোগিতামূলক সুবিধা দেয়। উদাহরণস্বরূপ, অ্যালকালয়েড যেমন মরফিন এবং নিকোটিন শাকাহারী প্রাণীর বিরুদ্ধে প্রতিরক্ষা হিসেবে কাজ করে, ফ্ল্যাভোনয়েড পরাগায়নকারীদের আকর্ষণ করে, আর টারপিন যেমন মেন্থল পোকামাকড় তাড়ায়। এদের রাসায়নিক ও সিগন্যাল ট্রান্সডাকশন পথ নিয়ন্ত্রণের ক্ষমতার কারণে কিছু দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থের ঔষধি গুণ রয়েছে।

জৈব রসায়নের ক্ষেত্রে প্রাকৃতিক উৎপাদকে প্রায়শই প্রাথমিক ও দ্বিতীয়ক বিপাকজাত হিসেবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। ঔষধি রসায়ন এবং ফার্মাকোগনোসি ক্ষেত্রে সংজ্ঞা আরও সংকুচিত করে শুধু দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থগুলোকে নির্দেশ করা হয়।

 প্রাথমিক বিপাকজাত পদার্থ 


আলব্রেক্ট কোসেল-এর সংজ্ঞা অনুসারে প্রাথমিক বিপাকজাত পদার্থগুলো জীবনের জন্য অপরিহার্য মৌলিক বিপাক পথের অংশ। এগুলো পুষ্টি গ্রহণ, শক্তি উৎপাদন, বৃদ্ধি ও বিকাশের মতো মৌলিক কোষীয় কাজের সাথে যুক্ত। এই পদার্থগুলো বিভিন্ন পর্ব এবং প্রায়শই একাধিক জীব রাজ্য জুড়ে বিস্তৃত। প্রাথমিক বিপাকজাত পদার্থের মধ্যে রয়েছে জীবনের মৌলিক বিল্ডিং ব্লক: কার্বোহাইড্রেট, লিপিড, অ্যামিনো অ্যাসিড এবং নিউক্লিক অ্যাসিড।

শক্তি উৎপাদনে জড়িত প্রাথমিক বিপাকজাত পদার্থের মধ্যে শ্বসন এবং সালোকসংশ্লেষণ প্রক্রিয়ার জন্য অপরিহার্য এনজাইম রয়েছে। এই এনজাইমগুলো অ্যামিনো অ্যাসিড দিয়ে গঠিত এবং সঠিক কার্যকারিতার জন্য প্রায়শই অ-পেপটাইড কোফ্যাক্টর প্রয়োজন। কোষ ও প্রাণীর মৌলিক গঠনও প্রাথমিক বিপাকজাত পদার্থ থেকে তৈরি, যেমন কোষঝিল্লি (ফসফোলিপিড), কোষ প্রাচীর (পেপটিডোগ্লাইকান, কাইটিন), এবং সাইটোস্কেলেটন (প্রোটিন)।

প্রাথমিক বিপাকজাত ভিটামিনের মধ্যে ভিটামিন বি পরিবারের কয়েকটি সদস্য এনজাইম কোফ্যাক্টর হিসেবে কাজ করে। উদাহরণস্বরূপ, ভিটামিন বি১ (থায়ামিন ডাইফসফেট) কার্বোহাইড্রেট বিপাক-এ জড়িত এনজাইমের কোএনজাইম; ভিটামিন বি২ (রিবোফ্ল্যাভিন) FMN ও FAD-এর পূর্বসূরি যা রেডক্স প্রতিক্রিয়ায় গুরুত্বপূর্ণ; ভিটামিন বি৩ (নিয়াসিন) NAD+ ও NADP+-এর অংশ; ভিটামিন বি৫ (প্যানটোথেনিক অ্যাসিড) কোএনজাইম A-এর অংশ; ভিটামিন বি৬ অ্যামিনো অ্যাসিড বিপাকের ট্রান্সঅ্যামিনেজের কোফ্যাক্টর; ভিটামিন বি১২ ফ্যাটি অ্যাসিড ক্যাটাবলিজম ও মেথিওনিন সংশ্লেষণে কোএনজাইম।

অন্যান্য প্রাথমিক বিপাকজাত ভিটামিনের মধ্যে রয়েছে রেটিনল (ভিটামিন A) এবং অ্যাসকরবিক অ্যাসিড (ভিটামিন C)। ডিএনএ ও আরএনএ জেনেটিক তথ্য সংরক্ষণ ও স্থানান্তর করে, যা নিউক্লিক অ্যাসিড ও কার্বোহাইড্রেট থেকে সংশ্লেষিত।

প্রথম মেসেঞ্জার হলো সিগন্যালিং অণু যা বিপাক ও কোষ বিভাজন নিয়ন্ত্রণ করে। এদের মধ্যে পেপটাইড হরমোন, বায়োজেনিক অ্যামিন, স্টেরয়েড হরমোন, অক্সিন এবং জিবারেলিন রয়েছে। এরা কোষ রিসেপ্টরের সাথে যুক্ত হয়ে দ্বিতীয় মেসেঞ্জার সিস্টেম সক্রিয় করে। দ্বিতীয় মেসেঞ্জারের মধ্যে প্রায়শই প্রাথমিক বিপাকজাত পদার্থ যেমন সাইক্লিক নিউক্লিওটাইড এবং ডায়াসাইল গ্লিসারল থাকে।

 দ্বিতীয় বিপাকজাত পদার্থ 

400px|thumb|দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থের প্রধান শ্রেণিসমূহের প্রতিনিধিত্বমূলক উদাহরণ

প্রাথমিক বিপাকজাতের বিপরীতে দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থগুলো অপরিহার্য নয় এবং বেঁচে থাকার জন্য একান্ত প্রয়োজনীয় নয়। এছাড়া এদের প্রজাতি-বিস্তার সাধারণত সীমিত।

দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থের বিভিন্ন কাজ রয়েছে। এর মধ্যে রয়েছে একই প্রজাতির অন্য ব্যক্তির সাথে সামাজিক সিগন্যালিংয়ের জন্য ফেরোমোন, সিম্বায়োটিক প্রাণী আকর্ষণ ও সক্রিয়করণের জন্য যোগাযোগ অণু, পুষ্টি দ্রবীভূত ও পরিবহনের জন্য এজেন্ট (সাইডারোফোর ইত্যাদি), এবং প্রতিযোগী, শিকার ও শত্রুর বিরুদ্ধে প্রতিযোগিতামূলক অস্ত্র (অ্যালেলোকেমিক্যাল, বিষ, টক্সিন ইত্যাদি)। অনেক দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থের কাজ অজানা। একটা অনুমান হলো এগুলো উৎপাদনকারী প্রাণীকে প্রতিযোগিতামূলক সুবিধা দেয়। বিকল্প দৃষ্টিভঙ্গি হলো, প্রতিরক্ষা ব্যবস্থা-র মতো এদের নির্দিষ্ট কোনো কাজ নেই, কিন্তু এই বিভিন্ন রাসায়নিক গঠন উৎপাদনের যন্ত্রপাতি থাকা গুরুত্বপূর্ণ, তাই কয়েকটা দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থ উৎপন্ন ও নির্বাচিত হয়।

দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থের সাধারণ গঠনগত শ্রেণি হলো অ্যালকালয়েড, ফেনিলপ্রোপানয়েড, পলিকেটাইড এবং টারপেনয়েড।
 জৈবসংশ্লেষণ 


প্রধান শ্রেণির প্রাকৃতিক উৎপাদের জৈবসংশ্লেষণ পথগুলো নিম্নরূপ বর্ণিত হয়েছে।

 কার্বোহাইড্রেট 

কার্বোহাইড্রেট হলো জৈব অণু যা জীবিত প্রাণীদের মধ্যে শক্তি সঞ্চয়, গঠনমূলক সমর্থন এবং বিভিন্ন জৈবিক প্রক্রিয়ার জন্য অপরিহার্য। উদ্ভিদে এগুলো সালোকসংশ্লেষণ-এর মাধ্যমে এবং প্রাণীতে গ্লুকোনিওজেনেসিস-এর মাধ্যমে উৎপন্ন হয় এবং বড় পলিস্যাকারাইড-এ রূপান্তরিত হতে পারে:
 সালোকসংশ্লেষণ বা গ্লুকোনিওজেনেসিস → মনোস্যাকারাইড → পলিস্যাকারাইড (সেলুলোজ, কাইটিন, গ্লাইকোজেন ইত্যাদি)

কার্বোহাইড্রেট বেশিরভাগ জীবের জন্য প্রাথমিক শক্তির উৎস হিসেবে কাজ করে। এছাড়া সরল শর্করা থেকে উদ্ভূত পলিস্যাকারাইড গঠনমূলক উপাদান হিসেবে গুরুত্বপূর্ণ, যা ব্যাকটেরিয়ার এবং উদ্ভিদের কোষ প্রাচীর গঠন করে।

সালোকসংশ্লেষণের সময় উদ্ভিদ প্রথমে তিন-কার্বনের ট্রায়োজ  উৎপন্ন করে। এটি ক্যালভিন চক্র-এর মাধ্যমে গ্লুকোজ (ছয়-কার্বন শর্করা) বা বিভিন্ন পেনটোজ (পাঁচ-কার্বন শর্করা)-এ রূপান্তরিত হয়। প্রাণীতে ল্যাকটেট বা গ্লিসারলের মতো তিন-কার্বন পূর্বসূরি পাইরুভেট-এ রূপান্তরিত হয়, যা যকৃতে কার্বোহাইড্রেট সংশ্লেষণে ব্যবহৃত হয়।

 ফ্যাটি অ্যাসিড এবং পলিকেটাইড 


ফ্যাটি অ্যাসিড এবং পলিকেটাইড অ্যাসিটেট পথ-এর মাধ্যমে সংশ্লেষিত হয়, যা শর্করা থেকে উদ্ভূত মৌলিক বিল্ডিং ব্লক থেকে শুরু হয়:
 শর্করা → অ্যাসিটেট পথ → ফ্যাটি অ্যাসিড এবং পলিকেটাইড

গ্লাইকোলাইসিস-এর সময় শর্করা অ্যাসিটাইল-কোএ-তে ভেঙে যায়। ATP-নির্ভর এনজাইম প্রতিক্রিয়ায় অ্যাসিটাইল-কোএ কার্বক্সিলেট হয়ে ম্যালোনিল-কোএ গঠিত হয়। অ্যাসিটাইল-কোএ এবং ম্যালোনিল-কোএ ক্লেইজেন কনডেনসেশন-এর মাধ্যমে কার্বন ডাইঅক্সাইড ছেড়ে অ্যাসিটোঅ্যাসিটাইল-কোএ গঠন করে, যা মেভালোনেট পথ-এ স্টেরয়েড উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়। ফ্যাটি অ্যাসিড সংশ্লেষণ-এ একটি অ্যাসিটাইল-কোএ ("স্টার্টার ইউনিট") এবং কয়েকটি ম্যালোনিল-কোএ ("এক্সটেন্ডার ইউনিট") ফ্যাটি অ্যাসিড সিন্থেজ দ্বারা কনডেন্স হয়। প্রতিটি দৈর্ঘ্য বৃদ্ধির পর কিটো গ্রুপ রিডিউস হয়, মধ্যবর্তী অ্যালকোহল ডিহাইড্রেট হয় এবং এনয়ল-কোএ অ্যাসাইল-কোএ-তে রিডিউস হয়। ফ্যাটি অ্যাসিড লিপিড বাইলেয়ার-এর অপরিহার্য উপাদান যা কোষঝিল্লি গঠন করে এবং প্রাণীতে চর্বি হিসেবে শক্তি সঞ্চয় করে।

উদ্ভিদ-উৎসজাত ফ্যাটি অ্যাসিড লিনোলেইক অ্যাসিড প্রাণীতে দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি ও ডিস্যাচুরেশন-এর মাধ্যমে অ্যারাকিডোনিক অ্যাসিড-এ রূপান্তরিত হয়, যা পরে বিভিন্ন ইকোসানয়েড-এ (যেমন লিউকোট্রিয়েন, প্রোস্টাগ্ল্যান্ডিন, থ্রম্বক্সেন) পরিণত হয়। এই ইকোসানয়েড সিগন্যালিং অণু হিসেবে প্রদাহ এবং প্রতিরক্ষা প্রতিক্রিয়া-তে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

বিকল্পভাবে অতিরিক্ত কনডেনসেশন প্রতিক্রিয়ার মধ্যবর্তী পলি-বিটা-কিটো চেইন অরিডিউসড রেখে বিভিন্ন পলিকেটাইডে রূপান্তরিত হয়। পলিকেটাইড শ্রেণির প্রাকৃতিক উৎপাদের বিভিন্ন গঠন ও কাজ রয়েছে এবং এতে গুরুত্বপূর্ণ যৌগ যেমন ম্যাক্রোলাইড অ্যান্টিবায়োটিক অন্তর্ভুক্ত।

 অ্যারোম্যাটিক অ্যামিনো অ্যাসিড এবং ফেনিলপ্রোপানয়েড 

শিকিমেট পথ উদ্ভিদ, ছত্রাক, ব্যাকটেরিয়া এবং কিছু প্রোটোজোয়ার মধ্যে অ্যারোম্যাটিক অ্যামিনো অ্যাসিড এবং তাদের ডেরিভেটিভ উৎপাদনের জন্য মূল বিপাক পথ:
 শিকিমেট পথ → অ্যারোম্যাটিক অ্যামিনো অ্যাসিড এবং ফেনিলপ্রোপানয়েড

শিকিমেট পথ অ্যারোম্যাটিক অ্যামিনো অ্যাসিড (AAA) — ফেনিল্যালানিন, টাইরোসিন এবং ট্রিপটোফ্যান — উৎপাদন করে। এই পথ প্রাথমিক বিপাককে বিশেষায়িত বিপাকের সাথে যুক্ত করে এবং স্থির কার্বনের প্রায় ২০-৫০% এর মধ্য দিয়ে যায়। এটি ফসফোএনলপাইরুভেট (PEP) এবং ইরিথ্রোজ-৪-ফসফেট (E4P)-এর কনডেনসেশন দিয়ে শুরু হয়ে কোরিসমেট গঠন করে, যা তিনটি AAA-এর পূর্বসূরি।

কোরিসমেট থেকে বিভিন্ন শাখায় AAA উৎপন্ন হয়। উদ্ভিদে ব্যাকটেরিয়ার বিপরীতে ফেনিল্যালানিন ও টাইরোসিন সাধারণত অ্যারোজেনেট মধ্যবর্তী দিয়ে উৎপন্ন হয়। ফেনিল্যালানিন ফেনিলপ্রোপানয়েড পথ-এর শুরুর বিন্দু, যা বিভিন্ন দ্বিতীয়ক বিপাকজাত পদার্থ উৎপন্ন করে।

প্রোটিন সংশ্লেষণ ছাড়াও AAA ও তাদের ডেরিভেটিভ উদ্ভিদের রঙ উৎপাদন, হরমোন সংশ্লেষণ, কোষ প্রাচীর গঠন এবং বিভিন্ন চাপের বিরুদ্ধে প্রতিরক্ষায় গুরুত্বপূর্ণ। প্রাণী এই অ্যামিনো অ্যাসিড সংশ্লেষণ করতে না পারায় শিকিমেট পথ হার্বিসাইডের (যেমন গ্লাইফোসেট) লক্ষ্য হয়েছে, যা এই পথের একটি মূল এনজাইমকে বাধা দেয়।

 টারপেনয়েড এবং স্টেরয়েড 


টারপেনয়েড এবং স্টেরয়েড-এর জৈবসংশ্লেষণ দুটি প্রধান পথের মাধ্যমে হয়:
 মেভালোনেট পথ এবং মিথাইলইরিথ্রিটল ফসফেট পথ → টারপেনয়েড এবং স্টেরয়েড

মেভালোনেট (MVA) এবং মিথাইলইরিথ্রিটল ফসফেট (MEP) পথ পাঁচ-কার্বনের আইসোপেনটেনিল ডাইফসফেট (IPP) এবং ডাইমিথাইলঅ্যালাইল ডাইফসফেট (DMAPP) উৎপন্ন করে, যা সব টারপেনয়েডের বিল্ডিং ব্লক।

MVA পথ ইউক্যারিওট, কিছু ব্যাকটেরিয়া ও উদ্ভিদে কাজ করে। এটি অ্যাসিটাইল-কোএ থেকে HMG-CoA ও মেভালোনেট দিয়ে IPP উৎপন্ন করে এবং স্টেরয়েড সংশ্লেষণে অপরিহার্য। স্ট্যাটিন কোলেস্টেরল কমায় HMG-CoA রিডাকটেজ বাধা দিয়ে। MEP পথ ব্যাকটেরিয়া, কিছু পরজীবী ও উদ্ভিদের ক্লোরোপ্লাস্টে পাইরুভেট ও গ্লিসারালডিহাইড ৩-ফসফেট থেকে IPP ও DMAPP উৎপন্ন করে। এটি প্লাস্টিড টারপেনয়েড যেমন ক্যারোটিনয়েড ও ক্লোরোফিল-এর জন্য গুরুত্বপূর্ণ। দুটি পথ IPP ও DMAPP-এ মিলিত হয়ে দীর্ঘ প্রেনাইল ডাইফসফেট যেমন জেরানাইল (C10), ফার্নেসাইল (C15), জেরানাইলজেরানাইল (C20) গঠন করে। এগুলো মনোটারপিন, সেসকুইটারপিন, ট্রাইটারপিন সহ বিভিন্ন টারপেনয়েডের পূর্বসূরি।

টারপেনয়েডের বৈচিত্র্য সাইক্লাইজেশন, অক্সিডেশন, গ্লাইকোসিলেশন-এর মতো পরিবর্তন থেকে আসে, যা উদ্ভিদ প্রতিরক্ষা, পরাগায়নকারী আকর্ষণ ও সিগন্যালিং-এ ভূমিকা পালন করে। স্টেরয়েড মূলত MVA পথ দিয়ে ফার্নেসাইল ডাইফসফেট থেকে স্কোয়ালিন ও ল্যানোস্টেরল-এর মাধ্যমে কোলেস্টেরল ও অন্যান্য স্টেরয়েডে রূপান্তরিত হয়।

 অ্যালকালয়েড 


অ্যালকালয়েড নাইট্রোজেন-যুক্ত জৈব যৌগ যা উদ্ভিদে অ্যামিনো অ্যাসিড থেকে জটিল জৈবসংশ্লেষণ পথে উৎপন্ন হয়। অ্যামিনো অ্যাসিড থেকে অ্যালকালয়েড সংশ্লেষণ উদ্ভিদে অনেক জৈবসক্রিয় যৌগ উৎপাদনে অপরিহার্য। এগুলো সরল সাইক্লোঅ্যালিফ্যাটিক অ্যামিন থেকে জটিল পলিসাইক্লিক নাইট্রোজেন হেটারোসাইক্ল পর্যন্ত।

অ্যালকালয়েড সংশ্লেষণ সাধারণত চারটি মূল ধাপ অনুসরণ করে: (i) অ্যামিন পূর্বসূরি সংশ্লেষণ, (ii) অ্যালডিহাইড পূর্বসূরি সংশ্লেষণ, (iii) ইমিনিয়াম ক্যাটায়ন গঠন, এবং (iv) ম্যানিচ রিঅ্যাকশন-এর মতো প্রতিক্রিয়া। এই ধাপগুলো অনেক অ্যালকালয়েডের মূল গঠন গঠন করে। ট্রিপটোফ্যান, টাইরোসিন, লাইসিন, আর্জিনিন এবং অর্নিথিন-এর মতো অ্যামিনো অ্যাসিড পূর্বসূরি হিসেবে কাজ করে। ট্রোপেন অ্যালকালয়েড কোকেইন-এর সংশ্লেষণ এই সাধারণ পথ অনুসরণ করে।

অ্যালকালয়েড সংশ্লেষণে মূল প্রতিক্রিয়া হলো পিকটে–স্পেঙ্গলার রিঅ্যাকশন, যা অনেক অ্যালকালয়েডে বিটা-কার্বোলিন গঠনে গুরুত্বপূর্ণ। এটি অ্যালডিহাইড ও অ্যামিনের কনডেনসেশন, যেমন স্ট্রিকটোসিডিন-এর সংশ্লেষণে দেখা যায় যা অনেক মনোটারপিন ইন্ডোল অ্যালকালয়েডের পূর্বসূরি।

অক্সিডোরিডাকটেজ যেমন সাইটোক্রোম P450 এবং ফ্ল্যাভিন-যুক্ত মনোঅক্সিজেনেজ মূল অ্যালকালয়েড গঠন অক্সিডেশনের মাধ্যমে পরিবর্তন করে বৈচিত্র্য ও জৈবসক্রিয়তা বাড়ায়। উদাহরণস্বরূপ মরফিন-এর সংশ্লেষণে অক্সিডেটিভ কাপলিং জটিল পলিসাইক্লিক গঠনের জন্য অপরিহার্য। অ্যালকালয়েডের পথে অনেক এনজাইম ধাপ রয়েছে। যেমন ট্রোপেন অ্যালকালয়েড অর্নিথিন থেকে ডিকার্বক্সিলেশন, অক্সিডেশন ও সাইক্লাইজেশনের মধ্য দিয়ে যায়। আইসোকুইনোলিন অ্যালকালয়েড টাইরোসিন থেকে (S)-রেটিকুলিন-এর মতো মধ্যবর্তী দিয়ে জটিল রূপান্তরের মধ্য দিয়ে যায়।

 পেপটাইড, প্রোটিন এবং অন্যান্য অ্যামিনো অ্যাসিড ডেরিভেটিভ 

পেপটাইড, প্রোটিন এবং অন্যান্য অ্যামিনো অ্যাসিড ডেরিভেটিভের জৈবসংশ্লেষণ অ্যামিনো অ্যাসিডকে জৈবসক্রিয় অণুতে একত্রিত করে, যেমন পেপটাইড হরমোন, পরিবর্তিত পেপটাইড এবং উদ্ভিদ-উৎসজাত পদার্থ উৎপন্ন করে।

পেপটাইড ও প্রোটিন প্রোটিন সংশ্লেষণ বা ট্রান্সলেশনের মাধ্যমে সংশ্লেষিত হয়, যাতে ডিএনএ ট্রান্সক্রিপশন-এর মাধ্যমে মেসেঞ্জার আরএনএ (mRNA)-তে রূপান্তরিত হয়। mRNA রাইবোজোম-এ প্রোটিন একত্রিতকরণের টেমপ্লেট হিসেবে কাজ করে। ট্রান্সলেশনে ট্রান্সফার আরএনএ (tRNA) নির্দিষ্ট অ্যামিনো অ্যাসিড বহন করে mRNA কোডনের সাথে মিলিয়ে পেপটাইড বন্ধন গঠন করে প্রোটিন চেইন তৈরি করে।

পেপটাইড হরমোন যেমন অক্সিটোসিন এবং ভ্যাসোপ্রেসিন সংক্ষিপ্ত অ্যামিনো অ্যাসিড চেইন যা সামাজিক বন্ধন ও পানি ধারণ নিয়ন্ত্রণ করে। পরিবর্তিত পেপটাইডের মধ্যে পেনিসিলিন ও সেফালোস্পোরিন-এর মতো অ্যান্টিবায়োটিক রয়েছে, যাদের β-ল্যাকটাম রিং অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল কার্যকারিতার জন্য অপরিহার্য। এগুলো জটিল এনজাইম পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যায়।

সায়ানোজেনিক গ্লাইকোসাইড উদ্ভিদে অ্যামিনো অ্যাসিড ডেরিভেটিভ যা টিস্যু ক্ষতিগ্রস্ত হলে হাইড্রোজেন সায়ানাইড ছেড়ে প্রতিরক্ষা করে। এদের সংশ্লেষণে অ্যামিনো অ্যাসিড সায়ানোহাইড্রিনে রূপান্তরিত হয়ে গ্লাইকোসিলেটেড হয়। গ্লুকোসিনোলেট সালফার-যুক্ত যৌগ যা ব্রকোলি, সরিষা-এর মতো ক্রুসিফেরাস সবজিতে পাওয়া যায়। এদের সংশ্লেষণ মেথিওনিন বা ট্রিপটোফ্যানের মতো অ্যামিনো অ্যাসিড থেকে শুরু হয়ে সালফার ও গ্লুকোজ যোগ করে। টিস্যু ক্ষতিগ্রস্ত হলে গ্লুকোসিনোলেট আইসোথায়োসায়ানেটে ভেঙে যায়, যা এই সবজির তীক্ষ্ণ স্বাদ দেয় এবং সম্ভাব্য স্বাস্থ্য উপকারিতা প্রদান করে।
 উৎস 

প্রাকৃতিক উৎপাদ কোষ, টিস্যু এবং স্রাব থেকে নিষ্কাশন করা যায় অণুজীব, উদ্ভিদ এবং প্রাণীর। যেকোনো একটি উৎস থেকে অপরিশোধিত (অর্থাৎ অবিভক্ত) নির্যাসে সাধারণত বিভিন্ন গঠনের এবং প্রায়শই নতুন রাসায়নিক যৌগ থাকে। প্রকৃতিতে রাসায়নিক বৈচিত্র্য জৈবিক বৈচিত্র্যের উপর ভিত্তি করে, তাই গবেষকরা বিশ্বজুড়ে নমুনা সংগ্রহ করে ওষুধ আবিষ্কার স্ক্রিন বা বায়োঅ্যাসে-তে বিশ্লেষণ ও মূল্যায়ন করেন। জৈবসক্রিয় প্রাকৃতিক উৎপাদের সন্ধানের এই প্রচেষ্টাকে বায়োপ্রসপেক্টিং বলা হয়।

ফার্মাকোগনোসি জৈবসক্রিয় প্রাকৃতিক উৎপাদ সনাক্তকরণ, বিচ্ছিন্নকরণ এবং চিহ্নিতকরণের সরঞ্জাম সরবরাহ করে যা ঔষধি ব্যবহারের জন্য উন্নয়ন করা যেতে পারে। যখন ঐতিহ্যবাহী ওষুধ বা অন্যান্য জৈব উপাদান থেকে একটি "সক্রিয় নীতি" বিচ্ছিন্ন করা হয়, তখন তাকে "হিট" বলা হয়। পরবর্তীতে বৈজ্ঞানিক ও আইনি কাজ করে হিটকে যাচাই করা হয় (যেমন কার্যপ্রণালী নির্ধারণ, মেধাস্বত্বের কোনো সংঘাত নেই তা নিশ্চিতকরণ)। এরপর হিট টু লিড পর্যায়ে সক্রিয় যৌগের ডেরিভেটিভ তৈরি করে তার কার্যকারিতা এবং নিরাপত্তা উন্নত করার চেষ্টা করা হয়। এভাবে এবং সম্পর্কিত উপায়ে আধুনিক ওষুধ সরাসরি প্রাকৃতিক উৎস থেকে উন্নয়ন করা যায়।

যদিও ঐতিহ্যবাহী ওষুধ এবং অন্যান্য জৈব উপাদান নতুন যৌগের চমৎকার উৎস হিসেবে বিবেচিত, তাদের নির্যাসন ও বিচ্ছিন্নকরণ ধীর, ব্যয়বহুল এবং অদক্ষ প্রক্রিয়া হতে পারে। বড় আকারের উৎপাদনের জন্য নতুন যৌগকে সম্পূর্ণ সংশ্লেষণ বা আংশিক সংশ্লেষণের মাধ্যমে তৈরির চেষ্টা করা হয়। প্রাকৃতিক উৎপাদ সাধারণত দ্বিতীয়ক বিপাকজাত এবং জটিল রাসায়নিক গঠন-যুক্ত হওয়ায় তাদের সম্পূর্ণ/আংশিক সংশ্লেষণ সবসময় বাণিজ্যিকভাবে লাভজনক নয়। এমন ক্ষেত্রে তুলনামূলক কার্যকারিতা ও নিরাপত্তা-যুক্ত সরল অ্যানালগ ডিজাইন করার চেষ্টা করা হয় যা সম্পূর্ণ/আংশিক সংশ্লেষণের উপযোগী।

 প্রোক্যারিওটিক 

 ব্যাকটেরিয়া 


পেনিসিলিন-এর আকস্মিক আবিষ্কার এবং পরবর্তী ক্লিনিক্যাল সাফল্য অন্যান্য পরিবেশগত অণুজীব-এর সন্ধানে বড় আকারের অনুসন্ধানের সূচনা করে যা অ্যান্টি-ইনফেকটিভ প্রাকৃতিক উৎপাদ উৎপন্ন করতে পারে। বিশ্বজুড়ে মাটি ও পানির নমুনা সংগ্রহ করে স্ট্রেপটোমাইসিন (Streptomyces griseus থেকে) আবিষ্কার হয় এবং বোঝা যায় যে ছত্রাক ছাড়াও ব্যাকটেরিয়া ফার্মাকোলজিক্যালি সক্রিয় প্রাকৃতিক উৎপাদের গুরুত্বপূর্ণ উৎস। এর ফলে অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল ও অ্যান্টিফাঙ্গাল এজেন্টের একটি চিত্তাকর্ষক অস্ত্রাগার গড়ে ওঠে যার মধ্যে রয়েছে অ্যাম্ফোটেরিসিন বি, ক্লোরামফেনিকল, ড্যাপটোমাইসিন এবং টেট্রাসাইক্লিন (spp. থেকে), পলিমিক্সিন (Paenibacillus polymyxa থেকে), এবং রিফামাইসিন (Amycolatopsis rifamycinica থেকে)। অ্যান্টিপ্যারাসাইটিক ও অ্যান্টিভাইরাল ওষুধও ব্যাকটেরিয়াল বিপাকজাত থেকে পাওয়া গেছে।

যদিও ব্যাকটেরিয়া থেকে পাওয়া বেশিরভাগ ওষুধ অ্যান্টি-ইনফেকটিভ হিসেবে ব্যবহৃত হয়, কিছু অন্যান্য চিকিৎসা ক্ষেত্রেও ব্যবহার পেয়েছে। বোটুলিনাম টক্সিন (Clostridium botulinum থেকে) এবং ব্লিওমাইসিন (Streptomyces verticillus থেকে) দুটি উদাহরণ। বোটুলিনাম, বোটুলিজম-এর জন্য দায়ী নিউরোটক্সিন, নির্দিষ্ট পেশীতে (যেমন চোখের পাতা নিয়ন্ত্রণকারী) ইনজেকশন করে পেশী স্প্যাজম প্রতিরোধ করতে পারে। একইভাবে গ্লাইকোপেপটাইড ব্লিওমাইসিন হজকিন লিম্ফোমা, মাথা ও ঘাড়ের ক্যান্সার এবং টেস্টিকুলার ক্যান্সার-সহ বিভিন্ন ক্যান্সারের চিকিৎসায় ব্যবহৃত হয়। ক্ষেত্রের নতুন প্রবণতার মধ্যে রয়েছে অজানা ব্যাকটেরিয়া প্রজাতি থেকে প্রাকৃতিক উৎপাদের মেটাবলিক প্রোফাইলিং ও বিচ্ছিন্নকরণ, যেমন গ্রীষ্মমণ্ডলীয় পরিবেশের সিম্বায়োন্ট বা এন্ডোফাইট, খনন/ড্রিলিং-এর মাধ্যমে গভীর ভূগর্ভস্থ ব্যাকটেরিয়া, এবং সমুদ্র ব্যাকটেরিয়া।

 আর্কিয়া 

অনেক আর্কিয়া চরম পরিবেশে অভিযোজিত, যেমন মেরু অঞ্চল, গরম প্রস্রবণ, অম্লীয় প্রস্রবণ, ক্ষারীয় প্রস্রবণ, লবণাক্ত হ্রদ, এবং গভীর সমুদ্রের উচ্চ চাপ। এদের এনজাইম অস্বাভাবিক অবস্থায় কার্যকর। এই এনজাইমগুলো খাদ্য শিল্প, রাসায়নিক শিল্প এবং ঔষধ শিল্প-এ সম্ভাব্য ব্যবহারযোগ্য, যেখানে বায়োটেকনোলজিক্যাল প্রক্রিয়ায় প্রায়শই উচ্চ তাপমাত্রা, pH-এর চরম মান, উচ্চ লবণ ঘনত্ব এবং/অথবা উচ্চ চাপ জড়িত। এখন পর্যন্ত চিহ্নিত এনজাইমের উদাহরণ: অ্যামাইলেজ, পুলুলানেজ, সাইক্লোডেক্সট্রিন গ্লাইকোসাইলট্রান্সফারেজ, সেলুলেজ, জাইলানেজ, কাইটিনেজ, প্রোটিয়েজ, অ্যালকোহল ডিহাইড্রোজেনেজ এবং এস্টেরেজ। আর্কিয়া নতুন রাসায়নিক যৌগ-এর উৎসও, উদাহরণস্বরূপ Thermococcus S557 এবং Methanocaldococcus jannaschii থেকে যথাক্রমে আইসোপ্রেনিল গ্লিসারল ইথার ১ এবং ২।

 ইউক্যারিওটিক 

 ছত্রাক 


অনেক অ্যান্টি-ইনফেকটিভ ওষুধ ছত্রাক থেকে পাওয়া গেছে, যার মধ্যে রয়েছে পেনিসিলিন এবং সেফালোস্পোরিন (যথাক্রমে Penicillium rubens এবং Cephalosporium acremonium থেকে অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল ওষুধ) এবং গ্রিসিওফুলভিন (Penicillium griseofulvum থেকে অ্যান্টিফাঙ্গাল ওষুধ)। অন্যান্য ঔষধি উপকারী ছত্রাকীয় বিপাকজাত পদার্থের মধ্যে রয়েছে লোভাস্ট্যাটিন (Pleurotus ostreatus থেকে), যা কোলেস্টেরল কমানোর ওষুধের সিরিজের লিড হয়েছে, সাইক্লোস্পোরিন (Tolypocladium inflatum থেকে), যা অঙ্গ প্রতিস্থাপন-এর পর প্রতিরক্ষা প্রতিক্রিয়া দমন করতে ব্যবহৃত হয়, এবং এর্গোমেট্রিন (Claviceps spp. থেকে), যা ভাসোকনস্ট্রিক্টর হিসেবে কাজ করে এবং প্রসবোত্তর রক্তপাত প্রতিরোধ করে। অ্যাসপারলিসিন (Aspergillus alliaceus থেকে) আরেকটি উদাহরণ। অ্যাসপারলিসিন কোলেসিস্টোকাইনিন-এর একটি নতুন অ্যান্টাগোনিস্ট, যা প্যানিক অ্যাটাক-এ জড়িত একটি নিউরোট্রান্সমিটার বলে মনে করা হয়, এবং সম্ভাব্যভাবে উদ্বেগ চিকিৎসায় ব্যবহার করা যেতে পারে।

 উদ্ভিদ 


উদ্ভিদ জটিল এবং অত্যন্ত গঠনগতভাবে বৈচিত্র্যময় রাসায়নিক যৌগের (ফাইটোকেমিক্যাল) প্রধান উৎস, এই গঠনগত বৈচিত্র্য আংশিকভাবে প্রাকৃতিক নির্বাচন-এর ফল যা শাকাহারী প্রতিরোধক (খাদ্য নিরোধক) শক্তিশালী যৌগ উৎপন্ন করে। ফাইটোকেমিক্যালের প্রধান শ্রেণির মধ্যে রয়েছে ফেনল, পলিফেনল, ট্যানিন, টারপিন এবং অ্যালকালয়েড। যদিও ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা উদ্ভিদের সংখ্যা তুলনামূলকভাবে কম, তবুও অনেক ফার্মাকোলজিক্যালি সক্রিয় প্রাকৃতিক উৎপাদ চিহ্নিত হয়েছে। ক্লিনিক্যালি উপকারী উদাহরণের মধ্যে রয়েছে ক্যান্সার-বিরোধী এজেন্ট প্যাক্লিট্যাক্সেল এবং ওমাসেটাক্সিন মেপেসাক্সিনেট (যথাক্রমে Taxus brevifolia এবং Cephalotaxus harringtonii থেকে), অ্যান্টিম্যালেরিয়াল এজেন্ট আর্টেমিসিনিন (Artemisia annua থেকে), এবং অ্যাসিটাইলকোলিনেস্টেরেজ ইনহিবিটর গ্যালান্টামিন (Galanthus spp. থেকে), যা আলঝাইমার রোগ চিকিৎসায় ব্যবহৃত হয়। অন্যান্য উদ্ভিদ-উৎসজাত ওষুধ, যা ঔষধি এবং/অথবা বিনোদনমূলকভাবে ব্যবহৃত হয়, তার মধ্যে রয়েছে মরফিন, কোকেইন, কুইনিন, টিউবোকিউরারিন, মাসকারিন এবং নিকোটিন।

 প্রাণী 


প্রাণীও জৈবসক্রিয় প্রাকৃতিক উৎপাদের উৎস। বিশেষ করে বিষাক্ত প্রাণী যেমন সাপ, মাকড়সা, বিচ্ছু, ক্যাটারপিলার, মৌমাছি, ওয়াস্প, শতপদ, পিঁপড়া, টোড এবং ব্যাঙ অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। কারণ বিষের উপাদান (পেপটাইড, এনজাইম, নিউক্লিওটাইড, লিপিড, বায়োজেনিক অ্যামিন ইত্যাদি) প্রায়শই শরীরে ম্যাক্রোমলিকিউলার লক্ষ্যের সাথে খুব নির্দিষ্ট মিথস্ক্রিয়া করে (যেমন কোবরার α-বাঙ্গারোটক্সিন)। উদ্ভিদের খাদ্য নিরোধকের মতো এই জৈবিক কার্যকারিতা প্রাকৃতিক নির্বাচনের ফল, যেখানে শিকার হত্যা বা পক্ষাঘাতগ্রস্ত করতে বা শত্রুর বিরুদ্ধে প্রতিরক্ষা করতে সক্ষম প্রাণী বেঁচে থাকা ও প্রজননের সম্ভাবনা বেশি।

এই নির্দিষ্ট রাসায়নিক-লক্ষ্য মিথস্ক্রিয়ার কারণে বিষের উপাদান রিসেপ্টর, আয়ন চ্যানেল এবং এনজাইম অধ্যয়নে গুরুত্বপূর্ণ সরঞ্জাম হয়েছে। কিছু ক্ষেত্রে এগুলো নতুন ওষুধ উন্নয়নের লিড হিসেবেও কাজ করেছে। উদাহরণস্বরূপ, ব্রাজিলিয়ান পিট ভাইপার Bothrops jararaca-এর বিষ থেকে বিচ্ছিন্ন টেপ্রোটাইড পেপটাইড অ্যান্টিহাইপারটেনসিভ এজেন্ট সিলাজাপ্রিল এবং ক্যাপটোপ্রিল-এর লিড হয়েছে। একইভাবে, স-স্কেলড ভাইপার Echis carinatus-এর বিষ থেকে ডিসইন্টিগ্রিন ইচিস্ট্যাটিন অ্যান্টিপ্লেটলেট ওষুধ টিরোফিবান-এর লিড হয়েছে।

উপরে বর্ণিত স্থলজ প্রাণী এবং উভচর ছাড়াও অনেক সমুদ্র প্রাণী ফার্মাকোলজিক্যালি সক্রিয় প্রাকৃতিক উৎপাদের জন্য পরীক্ষা করা হয়েছে, যার মধ্যে প্রবাল, স্পঞ্জ, টিউনিকেট, সমুদ্র শামুক এবং ব্রায়োজোয়ান থেকে আকর্ষণীয় ব্যথানাশক, অ্যান্টিভাইরাল এবং ক্যান্সার-বিরোধী কার্যকারিতা-যুক্ত রাসায়নিক পাওয়া গেছে। ক্লিনিক্যাল ব্যবহারের জন্য উন্নয়িত দুটি উদাহরণ হলো ω-কোনোটক্সিন (সমুদ্র শামুক Conus magus থেকে) এবং একটেইনাসিডিন ৭৪৩ (টিউনিকেট Ecteinascidia turbinata থেকে)। প্রথমটি, ω-কোনোটক্সিন, গুরুতর ও দীর্ঘস্থায়ী ব্যথা উপশমে ব্যবহৃত হয়, আর দ্বিতীয়টি, একটেইনাসিডিন ৭৪৩ মেটাস্ট্যাটিক সফট টিস্যু সারকোমা চিকিৎসায় ব্যবহৃত হয়। সমুদ্র প্রাণী থেকে পাওয়া অন্যান্য প্রাকৃতিক উৎপাদ যা সম্ভাব্য থেরাপি হিসেবে অনুসন্ধানাধীন তার মধ্যে রয়েছে অ্যান্টিটিউমার এজেন্ট ডিসকোডারমোলাইড (স্পঞ্জ Discodermia dissoluta থেকে), ইলিউথেরোবিন (প্রবাল Erythropodium caribaeorum থেকে), এবং ব্রায়োস্ট্যাটিন (ব্রায়োজোয়ান Bugula neritina থেকে)।

 ঔষধি ব্যবহার 

প্রাকৃতিক উৎপাদের কখনো কখনো ফার্মাকোলজিক্যাল কার্যকারিতা থাকে যা রোগ চিকিৎসায় থেরাপিউটিক উপকার দিতে পারে। এছাড়া উন্নত কার্যকারিতা ও নিরাপত্তা-যুক্ত প্রাকৃতিক উৎপাদের সিন্থেটিক অ্যানালগ তৈরি করা যায়, তাই প্রাকৃতিক উৎপাদ প্রায়শই ওষুধ আবিষ্কার-এর শুরুর বিন্দু হিসেবে ব্যবহৃত হয়। প্রাকৃতিক উৎপাদের উপাদান অনেক ওষুধ আবিষ্কার প্রচেষ্টার অনুপ্রেরণা দিয়েছে যা শেষ পর্যন্ত নতুন ওষুধ হিসেবে অনুমোদন পেয়েছে।


 আধুনিক প্রাকৃতিক উৎপাদ-উদ্ভূত ওষুধ 

অনেক প্রেসক্রাইবড ওষুধ সরাসরি প্রাকৃতিক উৎপাদ থেকে উদ্ভূত বা তার দ্বারা অনুপ্রাণিত। বিশ্বব্যাপী ওষুধের বার্ষিক বাজারের প্রায় ৩৫% প্রাকৃতিক উৎপাদ বা সম্পর্কিত ওষুধ থেকে আসে। এর মধ্যে ২৫% উদ্ভিদ থেকে, ১৩% অণুজীব থেকে এবং ৩% প্রাণী উৎস থেকে।

১৯৮১ থেকে ২০১৯ সালের মধ্যে FDA ১,৮৮১টি নতুন রাসায়নিক সত্তা অনুমোদন করেছে, যার মধ্যে ৬৫টি (৩.৫%) অপরিবর্তিত প্রাকৃতিক উৎপাদ, ৯৯টি (৫.৩%) সংজ্ঞায়িত মিশ্রণ বোট্যানিক্যাল ওষুধ, ১৭৮টি (৯.৫%) প্রাকৃতিক উৎপাদ ডেরিভেটিভ এবং ১৬৪টি (৮.৭%) প্রাকৃতিক উৎপাদ ফার্মাকোফোর-যুক্ত সিন্থেটিক যৌগ। মোট ৫০৬টি (২৬.৯%) নতুন অনুমোদিত ওষুধ। এছাড়া প্রাকৃতিক উৎপাদ ও তাদের ডেরিভেটিভ প্রায়শই ক্লিনিক্যাল ট্রায়ালের পরবর্তী পর্যায়ে উচ্চ সাফল্যের হার দেখায় এবং সিন্থেটিক যৌগের তুলনায় কম টক্সিসিটি প্রোফাইল থাকতে পারে।

সবচেয়ে পুরনো প্রাকৃতিক উৎপাদ-ভিত্তিক ওষুধগুলোর মধ্যে রয়েছে ব্যথানাশক। উইলো গাছের ছাল প্রাচীনকাল থেকে ব্যথা উপশমকারী হিসেবে পরিচিত, যার কারণ প্রাকৃতিক উৎপাদ স্যালিসিন, যা হাইড্রোলাইজড হয়ে স্যালিসাইলিক অ্যাসিড-এ রূপান্তরিত হয়। সিন্থেটিক ডেরিভেটিভ অ্যাসিটাইলস্যালিসাইলিক অ্যাসিড যা অ্যাসপিরিন নামে পরিচিত, ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত ব্যথানাশক। এর কার্যপ্রণালী সাইক্লোঅক্সিজেনেজ (COX) এনজাইমের বাধা দেওয়া। আরেকটি উল্লেখযোগ্য উদাহরণ হলো Papaver somniferum (ফুলের পপি গাছ)-এর ল্যাটেক্স থেকে নিষ্কাশিত আফিম। আফিমের সবচেয়ে শক্তিশালী নারকোটিক উপাদান অ্যালকালয়েড মরফিন, যা অপিওয়েড রিসেপ্টর অ্যাগোনিস্ট হিসেবে কাজ করে। এন-টাইপ ক্যালসিয়াম চ্যানেল ব্লকার জিকোনোটাইড শামুকের টক্সিন (ω-কোনোটক্সিন MVIIA) থেকে ভিত্তিক একটি ব্যথানাশক, যা প্রজাতি Conus magus থেকে পাওয়া।

অনেক অ্যান্টি-ইনফেকটিভ প্রাকৃতিক উৎপাদ-ভিত্তিক। আবিষ্কৃত প্রথম অ্যান্টিবায়োটিক পেনিসিলিন ছত্রাক Penicillium থেকে বিচ্ছিন্ন করা হয়। পেনিসিলিন এবং সম্পর্কিত বিটা ল্যাকটাম ব্যাকটেরিয়ার পেপটিডোগ্লাইকান ক্রস-লিঙ্ক করার জন্য প্রয়োজনীয় ডিডি-ট্রান্সপেপটিডেজ এনজাইম বাধা দিয়ে কাজ করে।

কয়েকটি প্রাকৃতিক উৎপাদ ওষুধ টিউবুলিন-কে লক্ষ্য করে, যা সাইটোস্কেলেটন-এর উপাদান। এর মধ্যে রয়েছে টিউবুলিন পলিমারাইজেশন ইনহিবিটর কোলচিসিন যা Colchicum autumnale (শরৎকালীন ক্রোকাস ফুলের গাছ) থেকে বিচ্ছিন্ন, যা গাউট চিকিৎসায় ব্যবহৃত হয়। কোলচিসিন অ্যামিনো অ্যাসিড ফেনিল্যালানিন এবং ট্রিপটোফ্যান থেকে জৈবসংশ্লেষিত হয়। বিপরীতে প্যাক্লিট্যাক্সেল টিউবুলিন পলিমারাইজেশন স্টেবিলাইজার এবং কেমোথেরাপিউটিক ওষুধ হিসেবে ব্যবহৃত হয়। প্যাক্লিট্যাক্সেল টারপেনয়েড প্রাকৃতিক উৎপাদ ট্যাক্সল-এর উপর ভিত্তি করে, যা Taxus brevifolia (প্যাসিফিক ইয়ু গাছ) থেকে বিচ্ছিন্ন।

কোলেস্টেরল কমানোর জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত ওষুধের শ্রেণি হলো এইচএমজি-কোএ রিডাকটেজ ইনহিবিটর, যেমন অ্যাটরভাস্ট্যাটিন। এগুলো ছত্রাক Penicillium citrinum-এর পলিকেটাইড মেভাস্ট্যাটিন থেকে উন্নয়িত। অবশেষে, হাইপারটেনশন এবং কনজেস্টিভ হার্ট ফেলিওর চিকিৎসায় ব্যবহৃত কয়েকটি প্রাকৃতিক উৎপাদ ওষুধ রয়েছে। এর মধ্যে রয়েছে অ্যাঞ্জিওটেনসিন-কনভার্টিং এনজাইম ইনহিবিটর ক্যাপটোপ্রিল। ক্যাপটোপ্রিল ব্রাজিলিয়ান অ্যারোহেড ভাইপার (Bothrops jararaca)-এর বিষ থেকে বিচ্ছিন্ন পেপটাইডিক ব্র্যাডিকিনিন পটেনশিয়েটিং ফ্যাক্টরের উপর ভিত্তি করে।
 সীমাবদ্ধকারী ও সক্ষমকারী উপাদান 

প্রাকৃতিক উৎপাদের ওষুধ আবিষ্কারে ব্যবহারের জন্য অসংখ্য চ্যালেঞ্জ রয়েছে, যার ফলে ২১শ শতাব্দীতে ফার্মাসিউটিক্যাল কোম্পানিগুলো উচ্চ-থ্রুপুট স্ক্রিনিং-এর মাধ্যমে বিশুদ্ধ সিন্থেটিক যৌগের আবিষ্কারে অগ্রাধিকার দিচ্ছে, যাতে পরিশোধনের সময়সীমা কম হয়। প্রাকৃতিক উৎপাদের উৎস প্রায়শই অ্যাক্সেস ও সরবরাহে অস্থির, ডুপ্লিকেশনের সম্ভাবনা বেশি, পেটেন্ট সুরক্ষা নিয়ে মেধাস্বত্বের সমস্যা সৃষ্টি করে, উৎসের মৌসুম বা পরিবেশের কারণে গঠনে তারতম্য হয় এবং বিলুপ্তির হার বৃদ্ধির কারণে ঝুঁকিপূর্ণ।

ওষুধ আবিষ্কারে প্রাকৃতিক উৎপাদের জৈবিক সম্পদ এখনও প্রচুর, কারণ অণুজীব, উদ্ভিদ প্রজাতি এবং পোকামাকড়ের মাত্র ছোট অংশ জৈবসক্রিয়তার জন্য পরীক্ষা করা হয়েছে। বিপুল সংখ্যক ব্যাকটেরিয়া এবং সমুদ্রের অণুজীব এখনও অধ্যয়নের বাইরে রয়েছে। ২০০৮ সালে মেটাজেনোমিক্স ক্ষেত্রটি মাটির অণুজীবের জিন ও তাদের কার্যকারিতা পরীক্ষার জন্য প্রস্তাবিত হয়েছিল, কিন্তু বেশিরভাগ ফার্মাসিউটিক্যাল কোম্পানি এই সম্পদ পুরোপুরি কাজে লাগায়নি। তারা পরিবর্তে পরিচিত ওষুধ বা প্রাকৃতিক উৎসের লাইব্রেরি থেকে "ডাইভার্সিটি-ওরিয়েন্টেড সিন্থেসিস" উন্নয়ন করে জৈবসক্রিয়তার উচ্চ সম্ভাবনা-যুক্ত লিড যৌগ তৈরি করছে।

 বিচ্ছিন্নকরণ ও বিশুদ্ধকরণ 


সব প্রাকৃতিক উৎপাদ প্রাকৃতিক উৎস থেকে অন্যান্য যৌগের সাথে মিশ্রিত অবস্থায় শুরু হয়, প্রায়শই খুব জটিল মিশ্রণে, যার থেকে আগ্রহের পদার্থটি বিচ্ছিন্ন ও বিশুদ্ধ করতে হয়। বিচ্ছিন্নকরণ বলতে প্রসঙ্গভেদে রাসায়নিক গঠন নির্ধারণ, ডেরিভেটিভ/ডিগ্রেডেশন রসায়ন, জৈবিক পরীক্ষা এবং অন্যান্য গবেষণার জন্য বিশুদ্ধ রাসায়নিক পদার্থের পর্যাপ্ত পরিমাণ বিচ্ছিন্নকরণ বোঝায়।

গঠন নির্ধারণ বলতে বিচ্ছিন্ন, বিশুদ্ধ প্রাকৃতিক উৎপাদের রাসায়নিক গঠন নির্ধারণের পদ্ধতি বোঝায়। উদাহরণস্বরূপ, পেনিসিলিনের রাসায়নিক গঠন ১৯৪৫ সালে ডরোথি ক্রাউফুট হজকিন নির্ধারণ করেন, যার জন্য তিনি পরে ১৯৬৪ সালে রসায়নে নোবেল পুরস্কার পান।

আধুনিক গঠন নির্ধারণে প্রায়শই উন্নত বিশ্লেষণাত্মক কৌশলের সমন্বয় ব্যবহৃত হয়। নিউক্লিয়ার ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স (NMR) স্পেকট্রোস্কোপি এবং এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি গঠন নির্ধারণের প্রধান সরঞ্জাম হিসেবে ব্যবহৃত হয়। উচ্চ-রেজোলিউশন ট্যান্ডেম ম্যাস স্পেকট্রোমেট্রি (MS/MS) অণুর সূত্র এবং ফ্র্যাগমেন্টেশন প্যাটার্ন সম্পর্কে তথ্য দেয়। জটিল গঠনের ক্ষেত্রে কম্পিউটেশনাল পদ্ধতি ক্রমশ ব্যবহৃত হচ্ছে। এতে কম্পিউটার-সহায়ক গঠন নির্ধারণ (CASE) প্ল্যাটফর্ম এবং ইন সিলিকো ফ্র্যাগমেন্টেশন প্রেডিকশন টুল অন্তর্ভুক্ত। অ্যাবসলিউট কনফিগারেশন নির্ধারণে NMR ডেটা (J-কাপলিং এবং নিউক্লিয়ার ওভারহাউজার ইফেক্ট), কেমিক্যাল ডেরিভেটাইজেশন (যেমন মোশারের এস্টার বিশ্লেষণ), এবং স্পেকট্রোস্কোপিক কৌশল যেমন ভাইব্রেশনাল সার্কুলার ডাইক্রোয়িজম (VCD) এবং অপটিক্যাল রোটেটরি ডিসপারশন (ORD) ব্যবহৃত হয়। ঐতিহ্যবাহী পদ্ধতি অপর্যাপ্ত হলে, বিশেষ করে অভূতপূর্ব অণু কঙ্কালযুক্ত নতুন যৌগের ক্ষেত্রে, উন্নত কম্পিউটেশনাল রসায়ন পদ্ধতি স্পেকট্রাল ডেটা প্রেডিক্ট ও তুলনা করে সম্পূর্ণ গঠন সহ স্টিরিওকেমিস্ট্রি নির্ধারণে সাহায্য করে।

 সংশ্লেষণ 

অনেক প্রাকৃতিক উৎপাদের জটিল গঠন রয়েছে। জটিলতা অণুর ভর, সাবস্ট্রাকচারের বিন্যাস (যেমন ফাংশনাল গ্রুপ, রিং), এই গ্রুপের সংখ্যা ও ঘনত্ব, তাদের স্থিতিশীলতা, স্টিরিওকেমিক্যাল উপাদান এবং ভৌত বৈশিষ্ট্য, গঠনের নতুনত্ব এবং পূর্ববর্তী সিন্থেটিক প্রচেষ্টার উপর নির্ভর করে।

কম জটিল প্রাকৃতিক উৎপাদ প্রায়শই সরল রাসায়নিক উপাদান থেকে সম্পূর্ণ সংশ্লেষণ-এর মাধ্যমে খরচ-কার্যকরভাবে সংশ্লেষিত হতে পারে। তবে সব প্রাকৃতিক উৎপাদ সম্পূর্ণ সংশ্লেষণের উপযোগী নয়। সবচেয়ে জটিলগুলো বড় আকারে সংশ্লেষণ করা প্রায়শই অবাস্তব, কারণ খরচ বেশি। এমন ক্ষেত্রে প্রাকৃতিক উৎস থেকে বিচ্ছিন্নকরণ যথেষ্ট পরিমাণে পাওয়া গেলে তা যথেষ্ট হয়, যেমন পেনিসিলিন, মরফিন এবং প্যাক্লিট্যাক্সেলের ক্ষেত্রে দেখা যায়, যেগুলো উল্লেখযোগ্য সিন্থেটিক রসায়ন ছাড়াই বাণিজ্যিক স্কেলে পাওয়া গেছে।

 আংশিক সংশ্লেষণ 

প্রাকৃতিক উৎস থেকে পদার্থ বিচ্ছিন্নকরণ সময় ও উপাদানের দিক থেকে ব্যয়বহুল হতে পারে এবং প্রাকৃতিক সম্পদের প্রাপ্যতা বা পরিবেশগত প্রভাব ফেলতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, এক ডোজ প্যাক্লিট্যাক্সেল থেরাপির জন্য পুরো ইয়ু গাছের (Taxus brevifolia) ছাল প্রয়োজন বলে অনুমান করা হয়। এছাড়া স্ট্রাকচার-অ্যাকটিভিটি রিলেশনশিপ (SAR) বিশ্লেষণের জন্য উপলব্ধ স্ট্রাকচারাল অ্যানালগ-এর সংখ্যা জীবের জীববিজ্ঞানের দ্বারা সীমিত এবং পরীক্ষাগত নিয়ন্ত্রণের বাইরে।

যখন পছন্দসই পণ্য পাওয়া বা অ্যানালগ তৈরি করা কঠিন হয়, তখন কখনো কখনো মধ্যবর্তী বা শেষ পর্যায়ের বায়োসিন্থেটিক পূর্বসূরি বা অ্যানালগ ব্যবহার করে চূড়ান্ত লক্ষ্য তৈরি করা যায়। এই পদ্ধতিকে আংশিক সংশ্লেষণ বা পার্শিয়াল সিন্থেসিস বলা হয়, যাতে বায়োসিন্থেটিক মধ্যবর্তী বিচ্ছিন্ন করে সাধারণ রাসায়নিক সংশ্লেষণ কৌশল দিয়ে চূড়ান্ত পণ্যে রূপান্তরিত করা হয়।

এই কৌশলের দুটি সুবিধা রয়েছে। প্রথমত, মধ্যবর্তী চূড়ান্ত পণ্যের চেয়ে সহজে বিচ্ছিন্ন করা যায় এবং উৎপাদন বেশি হয়। উদাহরণস্বরূপ, প্যাক্লিট্যাক্সেল T. brevifolia-এর পাতা থেকে ১০-ডিঅ্যাসিটাইলব্যাকাটিন III বিচ্ছিন্ন করে চার ধাপের সংশ্লেষণ দিয়ে তৈরি করা যায়। দ্বিতীয়ত, আংশিক সিন্থেটিক প্রক্রিয়া চূড়ান্ত পণ্যের অ্যানালগ তৈরির সুযোগ দেয়, যেমন নতুন প্রজন্মের আংশিক সিন্থেটিক পেনিসিলিন-এ দেখা যায়।

 সম্পূর্ণ সংশ্লেষণ 


সাধারণত প্রাকৃতিক উৎপাদের সম্পূর্ণ সংশ্লেষণ অ-বাণিজ্যিক গবেষণা কার্যক্রম, যার লক্ষ্য নির্দিষ্ট প্রাকৃতিক উৎপাদ ফ্রেমওয়ার্কের সংশ্লেষণের গভীর বোঝাপড়া এবং মৌলিক নতুন সিন্থেটিক পদ্ধতির উন্নয়ন। তবুও এর বাণিজ্যিক ও সামাজিক গুরুত্ব অপরিসীম। চ্যালেঞ্জিং সিন্থেটিক লক্ষ্য প্রদান করে এটি জৈব রসায়ন ক্ষেত্রের উন্নয়নে কেন্দ্রীয় ভূমিকা পালন করেছে। বিশ শতকের আগে বিশ্লেষণাত্মক রসায়ন পদ্ধতির উন্নয়নের আগে প্রাকৃতিক উৎপাদের গঠন সম্পূর্ণ সংশ্লেষণ দিয়ে নিশ্চিত করা হতো ("সিন্থেসিস দিয়ে গঠন প্রুফ")। প্রাকৃতিক উৎপাদ সংশ্লেষণের প্রাথমিক প্রচেষ্টা জটিল পদার্থ যেমন কোবালামিন (ভিটামিন B১২), কোষীয় বিপাক-এর অপরিহার্য কোফ্যাক্টর-কে লক্ষ্য করেছিল।

 বায়োমিমেটিক সংশ্লেষণ 

বায়োমিমেটিক সংশ্লেষণ জৈব রসায়নের একটি শাখা যা ল্যাবরেটরিতে প্রাকৃতিক উৎপাদ যৌগ ডিজাইন ও প্রস্তুত করার লক্ষ্য রাখে, যেখানে বায়োসিন্থেটিক পথকে ব্লুপ্রিন্ট হিসেবে ব্যবহার করা হয়। এই পদ্ধতি জীবিত প্রাণীর দ্বারা বিভিন্ন যৌগ সংশ্লেষণের প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে, যা সাধারণত স্টিরিওসিলেক্টিভ এবং রেজিওসিলেক্টিভ উপায়ে সম্পন্ন হয়। বায়োমিমেটিক সিন্থেটিক কৌশল জটিল গঠন সংশ্লেষণ সরলীকরণের ক্ষমতার কারণে উদ্ভূত হয়েছে, বিশেষ করে স্পাইরো রিং সিস্টেম বা কোয়াটারনারি কার্বন অ্যাটমযুক্ত অস্বাভাবিক অংশযুক্ত গঠনের ক্ষেত্রে। এই কৌশলগুলো মূলত ডিলস-আল্ডার ডাইমারাইজেশন, ফটোসাইক্লোঅ্যাডিশন, সাইক্লাইজেশন, অক্সিডেটিভ ও র‌্যাডিক্যাল প্রতিক্রিয়া জড়িত। এই প্রতিক্রিয়াগুলো জটিল অণু কঙ্কাল দক্ষতার সাথে গঠন করতে পারে। তাই বায়োসিন্থেটিক প্রক্রিয়া অনুকরণ করে রসায়নবিদরা ওষুধ আবিষ্কার এবং কেমিক্যাল বায়োলজি-তে আগ্রহের প্রাকৃতিক উৎপাদ সংশ্লেষণের জন্য আরও কার্যকর ও অর্থনৈতিক প্রক্রিয়া ডিজাইন করতে সক্ষম হয়েছেন।
 সমমিতি 

ডাইমারাইজড এবং ট্রাইমারাইজড প্রাকৃতিক উৎপাদের পরীক্ষায় দেখা গেছে যে প্রায়শই দ্বিপার্শ্বিক সমমিতি উপস্থিত থাকে। দ্বিপার্শ্বিক সমমিতি বলতে এমন অণু বা সিস্টেম বোঝায় যাতে C2, Cs, বা C2v পয়েন্ট গ্রুপ আইডেন্টিটি থাকে। C2 সমমিতি অন্যান্য ধরনের দ্বিপার্শ্বিক সমমিতির চেয়ে অনেক বেশি প্রচলিত। এই আবিষ্কার এই যৌগগুলো কীভাবে যান্ত্রিকভাবে তৈরি হতে পারে তা বোঝাতে সাহায্য করে এবং এদের থার্মোডাইনামিক বৈশিষ্ট্য সম্পর্কে ধারণা দেয় যা এদের আরও অনুকূল করে। ডেনসিটি ফাংশনাল থিওরি (DFT), হার্ট্রি–ফক পদ্ধতি, এবং সেমিএমপিরিক্যাল গণনা দেখায় যে প্রাকৃতিক উৎপাদে ডাইমারাইজেশন ট্রাইমার বা টেট্রামারের তুলনায় প্রতি বন্ধনে বেশি শক্তি নির্গত করে বলে কিছুটা অনুকূল। এটি প্রস্তাবিত হয়েছে অণুর কোরে স্টেরিক হিন্ড্রান্স-এর কারণে, কারণ বেশিরভাগ প্রাকৃতিক উৎপাদ হেড-টু-হেড ফ্যাশনে ডাইমারাইজ ও ট্রাইমারাইজ হয়, হেড-টু-টেইল নয়।

 গবেষণা ও শিক্ষা 

প্রাকৃতিক উৎপাদ সম্পর্কিত গবেষণা ও শিক্ষা কার্যক্রম বিভিন্ন বৈচিত্র্যময় একাডেমিক ক্ষেত্রে পড়ে, যেমন জৈব রসায়ন, ঔষধি রসায়ন, ফার্মাকোগনোসি, ইথনোবোটানি, ঐতিহ্যবাহী চিকিৎসা, এবং ইথনোফার্মাকোলজি। অন্যান্য জৈবিক ক্ষেত্রের মধ্যে রয়েছে কেমিক্যাল বায়োলজি, কেমিক্যাল ইকোলজি, কেমোজেনোমিক্স, সিস্টেমস বায়োলজি, মলিকুলার মডেলিং, কেমোমেট্রিক্স, এবং কেমোইনফরম্যাটিক্স।

 রসায়ন 

প্রাকৃতিক উৎপাদ রসায়ন রাসায়নিক গবেষণার একটি স্বতন্ত্র ক্ষেত্র যা রসায়নের উন্নয়ন ও রসায়নের ইতিহাস-এ গুরুত্বপূর্ণ ছিল। প্রাকৃতিক উৎপাদ বিচ্ছিন্ন ও চিহ্নিতকরণ প্রাথমিক প্রি-ক্লিনিক্যাল ওষুধ আবিষ্কার গবেষণার জন্য পদার্থ সরবরাহ, ঐতিহ্যবাহী চিকিৎসা ও ইথনোফার্মাকোলজি বোঝা এবং রাসায়নিক স্পেস-এ ফার্মাকোলজিক্যালি উপকারী এলাকা খুঁজে বের করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ ছিল। এর জন্য অনেক প্রযুক্তিগত অগ্রগতি হয়েছে, যেমন রাসায়নিক বিচ্ছেদ-সংক্রান্ত প্রযুক্তির বিবর্তন এবং এনএমআর-এর মতো আধুনিক রাসায়নিক গঠন নির্ধারণ পদ্ধতির উন্নয়ন। প্রাকৃতিক উৎপাদের বায়োসিন্থেসিস বোঝার প্রাথমিক প্রচেষ্টায় রসায়নবিদরা প্রথমে রেডিওলেবেলিং এবং পরে স্থিতিশীল আইসোটোপ লেবেলিং এনএমআর পরীক্ষার সাথে ব্যবহার করেন। এছাড়া প্রাকৃতিক উৎপাদ জৈব সংশ্লেষণ দিয়ে তৈরি করা হয় গঠন নিশ্চিতকরণ বা আগ্রহের প্রাকৃতিক উৎপাদের বড় পরিমাণ পাওয়ার জন্য। এই প্রক্রিয়ায় কিছু প্রাকৃতিক উৎপাদের গঠন সংশোধন করা হয়েছে, এবং প্রাকৃতিক উৎপাদ সংশ্লেষণের চ্যালেঞ্জ নতুন সিন্থেটিক পদ্ধতি, সিন্থেটিক কৌশল এবং ট্যাকটিক্স উন্নয়নে নেতৃত্ব দিয়েছে। এই দিক থেকে প্রাকৃতিক উৎপাদ নতুন সিন্থেটিক জৈব রসায়নবিদদের প্রশিক্ষণে কেন্দ্রীয় ভূমিকা পালন করে এবং পুরনো রাসায়নিক প্রতিক্রিয়ার নতুন ভ্যারিয়েন্ট (যেমন ইভান্স অ্যালডল প্রতিক্রিয়া) উন্নয়ন এবং সম্পূর্ণ নতুন রাসায়নিক প্রতিক্রিয়া আবিষ্কারে (যেমন উডওয়ার্ড সিস-হাইড্রক্সিলেশন, শার্পলেস ইপক্সিডেশন, এবং সুজুকি–মিয়াউরা ক্রস-কাপলিং) প্রধান অনুপ্রেরণা।

 ইতিহাস 


 জৈব ও প্রাকৃতিক উৎপাদ রসায়নের ভিত্তি 

প্রাকৃতিক উৎপাদের ধারণা ১৯শ শতাব্দীর প্রথম দিকে শুরু হয়, যখন জৈব রসায়নের ভিত্তি স্থাপিত হয়। তখন জৈব রসায়নকে উদ্ভিদ ও প্রাণীর গঠনকারী পদার্থের রসায়ন হিসেবে বিবেচনা করা হতো। এটি তুলনামূলকভাবে জটিল রসায়ন ছিল এবং অজৈব রসায়ন-এর বিপরীতে দাঁড়িয়েছিল, যার নীতি ১৭৮৯ সালে ফরাসি আঁতোয়ান লাভোয়াজিয়ে তার Traité Élémentaire de Chimie গ্রন্থে প্রতিষ্ঠা করেন।

 বিচ্ছিন্নকরণ 

লাভোয়াজিয়ে ১৮শ শতাব্দীর শেষে দেখান যে জৈব পদার্থ সীমিত সংখ্যক উপাদান দিয়ে গঠিত: মূলত কার্বন ও হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন ও নাইট্রোজেন দিয়ে পরিপূরক। তিনি দ্রুত এই পদার্থগুলো বিচ্ছিন্নকরণে মনোযোগ দেন, প্রায়শই কারণ এদের আকর্ষণীয় ফার্মাকোলজিক্যাল কার্যকারিতা ছিল। উদ্ভিদ এই যৌগের প্রধান উৎস ছিল, বিশেষ করে অ্যালকালয়েড ও গ্লাইকোসাইড। অনেকদিন ধরে জানা ছিল যে আফিম, আফিম পপি (Papaver somniferum) থেকে পাওয়া অ্যালকালয়েডের (যেমন কোডেইন, মরফিন, নোসক্যাপিন, থেবেইন, এবং প্যাপাভেরিন) আঠালো মিশ্রণ নারকোটিক এবং একই সাথে মন-পরিবর্তনকারী গুণ ধারণ করে। ১৮০৫ সালের মধ্যে জার্মান রসায়নবিদ ফ্রিডরিখ সার্টার্নার মরফিন বিচ্ছিন্ন করেন এবং ১৮৭০-এর দশকে দেখা যায় যে মরফিনকে অ্যাসিটিক অ্যানহাইড্রাইড-এর সাথে সিদ্ধ করলে ব্যথা দমনকারী শক্তিশালী পদার্থ হেরয়িন উৎপন্ন হয়। ১৮১৫ সালে ইউজিন শেভ্রয়েল প্রাণী টিস্যু থেকে কোলেস্টেরল বিচ্ছিন্ন করেন, যা স্টেরয়েড শ্রেণির স্ফটিক পদার্থ, এবং ১৮১৯ সালে স্ট্রিকনিন অ্যালকালয়েড বিচ্ছিন্ন হয়।

 সংশ্লেষণ 

দ্বিতীয় গুরুত্বপূর্ণ ধাপ ছিল জৈব যৌগের সংশ্লেষণ। অজৈব পদার্থের সংশ্লেষণ অনেকদিন ধরে জানা ছিল, কিন্তু জৈব পদার্থ তৈরি করা বড় চ্যালেঞ্জ ছিল। ১৮২৭ সালে সুইডিশ রসায়নবিদ জোঁস জ্যাকব বার্জেলিয়াস যুক্তি দেন যে জৈব যৌগ সংশ্লেষণের জন্য ভাইটাল ফোর্স বা জীবনী শক্তি অপরিহার্য। এই ধারণা, ভাইটালিজম নামে পরিচিত, ১৯শ শতাব্দীর মাঝামাঝি পর্যন্ত অনেক সমর্থক ছিল, এমনকি পরমাণু তত্ত্ব প্রবর্তনের পরেও। ভাইটালিজম ঐতিহ্যবাহী চিকিৎসার সাথেও সামঞ্জস্যপূর্ণ ছিল, যা প্রায়শই রোগকে জীবন ও অজীবনকে পৃথককারী ভাইটাল এনার্জির ভারসাম্যহীনতার ফল হিসেবে দেখতো।

ভাইটালিজমের প্রথম বড় চ্যালেঞ্জ আসে ১৮২৮ সালে যখন জার্মান রসায়নবিদ ফ্রিডরিখ ভোলার অজৈব পদার্থ অ্যামোনিয়াম সায়ানেট গরম করে ইউরিয়া সংশ্লেষণ করেন, যা প্রাকৃতিক উৎপাদ এবং মূত্র-এ পাওয়া যায়:

এই প্রতিক্রিয়া দেখায় যে জৈব পদার্থ তৈরিতে জীবনী শক্তির প্রয়োজন নেই। প্রথমে এই ধারণা সন্দেহের মুখে পড়ে, কিন্তু ২০ বছর পর অ্যাডলফ উইলহেল্ম হারমান কোলবে কার্বন ডাইসালফাইড থেকে অ্যাসিটিক অ্যাসিড সংশ্লেষণ করলে এটি গ্রহণযোগ্যতা পায়। এরপর থেকে জৈব রসায়ন কার্বন-যুক্ত যৌগ অধ্যয়নের স্বতন্ত্র ক্ষেত্র হয়ে ওঠে, যা প্রকৃতিতে প্রচুর পরিমাণে পাওয়া যায়।

 গঠন তত্ত্ব 

তৃতীয় মূল উন্নয়ন ছিল জৈব পদার্থের গঠন নির্ধারণ। বিশুদ্ধ জৈব যৌগের মৌলিক গঠন সঠিকভাবে নির্ধারণ করা গেলেও তাদের অণু গঠন অস্পষ্ট ছিল। এই সমস্যা ফ্রিডরিখ ভোলার ও জাস্টাস ফন লিবিগ-এর মধ্যে বিতর্কে স্পষ্ট হয়, যারা একই গঠনযুক্ত কিন্তু ভিন্ন বৈশিষ্ট্যের সিলভার লবণ অধ্যয়ন করেন। ভোলার সিলভার সায়ানেট (নিরীহ যৌগ) অধ্যয়ন করেন, আর লিবিগ সিলভার ফুলমিনেট (বিস্ফোরক) অধ্যয়ন করেন। মৌলিক বিশ্লেষণ দেখায় উভয় লবণে একই পরিমাণ সিলভার, কার্বন, অক্সিজেন ও নাইট্রোজেন, কিন্তু বৈশিষ্ট্য ভিন্ন, যা তখনকার ধারণার বিপরীতে যায় যে গঠনই বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে।

এই অসঙ্গতি বার্জেলিয়াস-এর আইসোমার তত্ত্ব দিয়ে ব্যাখ্যা করা হয়, যা প্রস্তাব করে যে শুধু উপাদানের সংখ্যা ও ধরন নয়, অ্যাটমের বিন্যাসও যৌগের বৈশিষ্ট্য প্রভাবিত করে। এই অন্তর্দৃষ্টি গঠন তত্ত্বের উন্নয়নে নেতৃত্ব দেয়, যেমন জাঁ-ব্যাপ্তিস্ত দুমা-এর র‌্যাডিক্যাল তত্ত্ব এবং অগাস্ট লরেন্ট-এর সাবস্টিটিউশন তত্ত্ব। ১৮৫৮ সালে অগাস্ট কেকুলে চূড়ান্ত গঠন তত্ত্ব প্রস্তাব করেন, যাতে বলা হয় কার্বন চতুর্মূলক এবং নিজের সাথে বন্ধন করে প্রাকৃতিক উৎপাদে পাওয়া চেইন গঠন করতে পারে।

 ধারণার বিস্তার 

প্রাকৃতিক উৎপাদের ধারণা, যা প্রথমে উদ্ভিদ থেকে বিচ্ছিন্ন জৈব যৌগের উপর ভিত্তি করে ছিল, ১৯শ শতাব্দীর মাঝামাঝি জার্মান জাস্টাস ফন লিবিগ দ্বারা প্রাণী উপাদান অন্তর্ভুক্ত করে বিস্তৃত হয়। ১৮৮৪ সালে হারমান এমিল ফিশার কার্বোহাইড্রেট ও পিউরিন অধ্যয়নে মনোযোগ দেন, যার জন্য তিনি ১৯০২ সালে নোবেল পুরস্কার পান। তিনি গ্লুকোজ ও ম্যানোজ সহ বিভিন্ন কার্বোহাইড্রেট ল্যাবরেটরিতে সিন্থেটিকভাবে তৈরি করেন। আলেকজান্ডার ফ্লেমিং ১৯২৮ সালে পেনিসিলিন আবিষ্কারের পর ছত্রাক ও অন্যান্য অণুজীব প্রাকৃতিক উৎপাদের উৎসের তালিকায় যুক্ত হয়।

 মাইলফলক 

১৯৩০-এর দশকের মধ্যে প্রাকৃতিক উৎপাদের বেশ কয়েকটি প্রধান শ্রেণি চিহ্নিত ও ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়। প্রাকৃতিক উৎপাদ গবেষণার মূল মাইলফলকের মধ্যে রয়েছে:
 টারপিন: প্রথমে অটো ওয়ালাখ (নোবেল পুরস্কার ১৯১০) এবং পরে লিওপোল্ড রুজিকা (নোবেল পুরস্কার ১৯৩৯) দ্বারা পদ্ধতিগতভাবে অধ্যয়ন।
 পরফিরিন-ভিত্তিক রঞ্জক: ক্লোরোফিল ও হিম সহ, রিচার্ড উইলস্ট্যাটার (নোবেল পুরস্কার ১৯১৫) এবং হান্স ফিশার (নোবেল পুরস্কার ১৯৩০) দ্বারা অধ্যয়ন। এই টেট্রাপাইরোল যৌগ বিভিন্ন জৈবিক প্রক্রিয়ায় (যেমন সালোকসংশ্লেষণ, শ্বসন, ইলেকট্রন স্থানান্তর, এবং অনুঘটক) অপরিহার্য ভূমিকা পালন করে এবং ব্যাপক গবেষণার বিষয় হয়েছে।
 স্টেরয়েড: হাইনরিখ অটো ভিল্যান্ড (নোবেল পুরস্কার ১৯২৭) এবং অ্যাডলফ উইন্ডাউস (নোবেল পুরস্কার ১৯২৮) দ্বারা অধ্যয়ন। তাদের কাজ স্টেরল বায়োসিন্থেসিস ও গঠন বোঝার জন্য গুরুত্বপূর্ণ অবদান রাখে।
 ক্যারোটিনয়েড: পল ক্যারার (নোবেল পুরস্কার ১৯৩৭) দ্বারা অধ্যয়ন। এই রঞ্জক তাদের অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট গুণ এবং সালোকসংশ্লেষণ ও দৃষ্টিতে ভূমিকার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।
 ভিটামিন: পল ক্যারার, রবার্ট আর. উইলিয়ামস, অ্যাডলফ উইন্ডাউস (নোবেল পুরস্কার ১৯২৮), নরম্যান হ্যাওয়ার্থ (নোবেল পুরস্কার ১৯৩৭), রিচার্ড কুন (নোবেল পুরস্কার ১৯৩৮), এবং আলবার্ট সেন্ট-জর্জি (নোবেল পুরস্কার ১৯৩৭) সহ অনেক বিজ্ঞানী দ্বারা অধ্যয়ন। ভিটামিনের আবিষ্কার ও বৈশিষ্ট্যায়ন পুষ্টি ও স্বাস্থ্য বোঝার ক্ষেত্রে বিপ্লব ঘটায়।
 স্টেরয়েড হরমোন: অ্যাডলফ বুটেনান্ড (নোবেল পুরস্কার ১৯৩৯) এবং এডওয়ার্ড ক্যালভিন কেন্ডল (নোবেল পুরস্কার ১৯৫০) দ্বারা অধ্যয়ন। স্টেরয়েড হরমোন নিয়ে তাদের কাজ আধুনিক এন্ডোক্রাইনোলজি-এর পথ প্রশস্ত করে।
 অ্যালকালয়েড ও অ্যান্থোসায়ানিন: রবার্ট রবিনসন (নোবেল পুরস্কার ১৯৪৭) এবং অন্যান্যদের দ্বারা অধ্যয়ন। এই যৌগ, বিশেষ করে অ্যালকালয়েড, অনেক ফার্মাসিউটিক্যাল উন্নয়নে গুরুত্বপূর্ণ।
 পলিপেপটাইড হরমোন: ভিনসেন্ট দু ভিগনোদ (নোবেল পুরস্কার ১৯৫৫) দ্বারা অধ্যয়ন, যিনি প্রাকৃতিক পলিপেপটাইড অক্সিটোসিন ও ভ্যাসোপ্রেসিন-এর প্রথম সম্পূর্ণ সংশ্লেষণ সম্পন্ন করেন।
 প্রাকৃতিক উৎপাদের সম্পূর্ণ সংশ্লেষণ: রবার্ট বার্নস উডওয়ার্ড ১৯৬৫ সালে কুইনিন, কোলেস্টেরল, কর্টিসোন, স্ট্রিকনিন, রেসারপিন, ক্লোরোফিল, এবং ভিটামিন বি১২ সহ যৌগ সংশ্লেষণের জন্য নোবেল পুরস্কার পান। ইলিয়াস জেমস কোরি ১৯৯০ সালে গিবেরেলিক অ্যাসিড, গিঙ্কগোলাইড, এবং প্রোস্টাগ্ল্যান্ডিন সংশ্লেষণের জন্য নোবেল পুরস্কার পান।
এই অগ্রগামী অধ্যয়ন প্রাকৃতিক উৎপাদ রসায়ন ও বায়োকেমিস্ট্রি বোঝার ভিত্তি স্থাপন করে, যা রসায়ন এবং শারীরবিদ্যা বা চিকিৎসায় অসংখ্য নোবেল পুরস্কারের দিকে নিয়ে যায়। প্রাকৃতিক উৎপাদ ক্ষেত্র ক্রমাগত বিবর্তিত হচ্ছে, সাম্প্রতিক গবেষণা এই যৌগের বিবর্তনীয় ও পরিবেশগত ভূমিকার উপর কেন্দ্রীভূত।

 আরও দেখুন 
 জৈব উৎপাদ
 ফার্মাকোগনোসি
 ফাইটোথেরাপি

 তথ্যসূত্র 
পাদটীকা

উদ্ধৃতি

 অতিরিক্ত পঠন 








 বহিঃসংযোগ 




বিষয়শ্রেণী:রসায়ন
বিষয়শ্রেণী:প্রকৃতি