Secondary metabolites: Biosynthesis and functions of secondary metabolites with special reference to alkaloids, tannins and steroidal compounds
Biosynthesis and functions of Alkaloids (एल्केलोइड्स का जैवसंश्लेषण और कार्य):-
Biosynthesis of Alkaloids (एल्केलॉइड्स का जैवसंश्लेषण):-1. Biosynthetic of tropane alkaloids and nicotine (ट्रोपेन एल्केलॉइड और निकोटीन का जैवसंश्लेषण):-
> Tropane alkaloids and nicotine are derived from diamine putrescine produced from ornithine by ornithine decarboxylase (ODC), arginine, or both.
(ट्रोपेन एल्कलॉइड और निकोटीन का व्युत्पन्न डाइमाइन पुट्रेसिन से होता है जो ऑर्निथिन डिकार्बोक्सिलेज (ODC), आर्जिनिन या दोनों द्वारा ऑर्निथिन से उत्पादित किया जाता है।)
> Putrescine is N-methylated by PMT then oxidatively deaminated by diamine oxidase to the 1-methyl-Δ1-pyrrolinium cation. This cation is condensed with a derivative of nicotinic acid, forming nicotine in tobacco, or is further metabolized to tropinone in tropane alkaloid-producing plants.
(पुट्रेसिन को PMT द्वारा N-मिथाइलेट किया जाता है, फिर डाइमाइन ऑक्सीडेज द्वारा 1-मिथाइल-Δ1-पाइरोलिनियम धनायन में ऑक्सीकृत रूप से विएमिनीकृत किया जाता है। यह धनायन निकोटिनिक अम्ल के व्युत्पन्न के साथ संघनित होता है, जो तम्बाकू में निकोटीन बनाता है, या ट्रोपेन एल्केलॉइड-उत्पादक पौधों में इसे ट्रोपिनोन में परिवर्तित किया जाता है।)
> Hygrine is formed nonenzymatically by condensation of the cation and acetoacetic acid, but its involvement in alkaloid biosynthesis has not been established.
(हाइग्रीन धनायन और एसिटोएसिटिक अम्ल के संघनन द्वारा गैर-एंजाइमिक रूप से बनता है, लेकिन एल्केलॉइड जैवसंश्लेषण में इसकी भागीदारी स्थापित नहीं की गई है।)
> Tropinone is reduced by tropinone reductase I (TR-I) to tropine, which condenses with phenyllactic acid or its derivative, giving hyoscyamine.
(ट्रोपिनोन को ट्रोपिनोन रिडक्टेज I (TR-I) द्वारा ट्रोपिन में अपचयित किया जाता है, जो फेनिललैक्टिक अम्ल या इसके व्युत्पन्न के साथ संघनित होता है, जिससे हायोसायमाइन मिलता है।)
> Scopolamine is formed from hyoscyamine via 6β-hydroxyhyoscyamine by the bifunctional enzyme hyoscyamine 6β-hydroxylase (H6H).
(स्कोपोलामाइन का निर्माण हायोसायमाइन से 6β-हाइड्रॉक्सीहायोसायमाइन के माध्यम से द्विकार्यात्मक एंजाइम हायोसायमाइन 6β-हाइड्रॉक्सिलेज़ (H6H) द्वारा होता है।)
> The nicotinic acid moiety of nicotine is supplied from the pyridine nucleotide cycle, in which quinolinic acid phosphoribosyltransferase (QPT) serves as the entry-point enzyme.
(निकोटीन की निकोटिनिक अम्ल मात्रा की आपूर्ति पाइरीडीन न्यूक्लियोटाइड वलय से की जाती है, जिसमें क्विनोलिनिक अम्ल फॉस्फोराइबोसिलट्रांसफेरेज़ (QPT) प्रवेश-बिंदु एंजाइम के रूप में कार्य करता है।)
2. Biosynthetic of Isoquinoline alkaloids (आइसोक्विनोलिन एल्केलॉइड का जैवसंश्लेषण):-
> Isoquinoline alkaloids are some of the major metabolites successfully produced by plant cell culture. So far, about 60 have been isolated from plant cell cultures.
(आइसोक्विनोलिन एल्केलोइड्स कुछ प्रमुख मेटाबोलाइट्स हैं जो पादप कोशिका संवर्धन द्वारा सफलतापूर्वक उत्पादित होते हैं। अब तक, लगभग 60 को पादप कोशिका संवर्धन से पृथक किया जा चुका है।)
> One example is berberine, a benzylisoquinoline alkaloid obtained from Coptis (Ranunculaceae) that is used as an antibacterial agent.
(एक उदाहरण बर्बेरिन है, जो कॉप्टिस (रेनुनकुलेसी) से प्राप्त एक बेंज़िलिआइसोक्विनोलिन एल्केलॉइड है जिसका उपयोग जीवाणुरोधी एजेंट के रूप में किया जाता है।)
> Berberine biosynthesis in plant cells has been well investigated at the enzyme level.
(पौधों की कोशिकाओं में बर्बेरिन जैवसंश्लेषण की एंजाइम स्तर पर अच्छी तरह से जांच की गई है )
> The biosynthetic pathway leading from L-tyrosine to berberine has 13 different enzymatic reactions.
(L-टायरोसिन से बर्बेरिन तक जाने वाले जैवसंश्लेषी मार्ग में 13 अलग-अलग एंजाइमेटिक अभिक्रियाएं होती हैं।)
> cDNAs of several enzymes in this pathway have been isolated and characterized.
(इस मार्ग में कई एंजाइमों के cDNA को अलग किया गया है और उनकी विशेषता बताई गई है।)
Used enzymes (प्रयुक्त एंजाइम):-
1 = L-tyrosine decarboxylase (L-टायरोसिन डिकार्बोक्सिलेज)
2 = Phenolase (फिनोलेज़)
3 = L-tyrosine transaminase (L-टायरोसिन ट्रांसएमिनेज)
4 = p-hydroxyphenylpyruvate decarboxylase (p-हाइड्रॉक्सीफेनिलपाइरूवेट डिकार्बोक्सिलेज)
5 = S-norcoclaurine synthase (S-नॉरकोक्लोरिन सिंथेज़)
6 = S-adenosyl-L-methionine : norcoclaurine 6'OMT (S-एडेनोसिल-L-मेथिओनिन : नॉरकोक्लॉरिन 6' OMT)
7 = S-adenosyl-L-methionine : coclaurine N-methyltransferase (S-एडेनोसिल-L-मेथिओनिन : कोक्लॉरिन N-मिथाइलट्रांसफेरेज़)
8 = N-methylcoclaurine-4′-hydroxylase (N-मिथाइलकोक्लोरिन-4′-हाइड्रॉक्सिलेज़)
9 = S-adenosyl-L-methionine : 3′-hydroxy-N-methylcoclaurine 4′OMT (S-एडेनोसिल-L-मेथिओनिन : 3′-हाइड्रॉक्सी-N-मिथाइलकोक्लॉरिन 4′OMT)
10 = Berberine bridge enzyme (बर्बेरिन ब्रिज एंजाइम)
11 = S-adenosyl-L-methionine : Scoulerine 9-O-methyltransferase (S-एडेनोसिल-L-मेथिओनिन: स्कौलेरिन 9-O-मिथाइलट्रांसफेरेज़)
12 =anadine synthase (एनाडाइन सिंथेज़)
13 = Tetrahydroprotoberberine oxidase (टेट्राहाइड्रोप्रोटोबेरिन ऑक्सीडेज)
14 = Cheilanthifolin synthase (चेइलैनथियोलिन सिंथेज़)
Functions of Alkaloids (एल्केलोइड्स के कार्य):-
i.Ajmaline (अजमालीन):- Antiarrhythmic (एंटीरियथमिक)
ii. Atropine, scopolamine, hyoscyamine (एट्रोपिन, स्कोपोलामाइन, हायोसायमाइन):- Anticholinergic (एंटीकोलिनर्जिक)
iii. Caffeine (कैफीन):- Stimulant, adenosine receptor antagonist (उत्तेजक, एडेनोसिन रिसेप्टर विरोधी)
iv. Codeine (कोडीन):- Cough medicine, analgesic (खांसी की दवा, दर्दनिवारक)
v. Colchicine (कोलचिसिन):- Remedy for gout (गठिया रोग का उपचार)
vi. Emetine (एमेटिन):- Antiprotozoal agent (एंटीप्रोटोज़ोअल एजेंट)
vii. Ergot alkaloids (एर्गोट एल्कलॉइड्स):- Sympathomimetic, vasodilator, antihypertensive (सिम्पैथोमिमेटिक, वासोडिलेटर, एंटीहाइपरटेंसिव)
viii. Morphine (मॉर्फीन):- Analgesic (एनाल्जेसिक)
ix. Nicotine (निकोटीन):- Stimulant, nicotinic acetylcholine receptor agonist (उत्तेजक, निकोटिनिक एसिटाइलकोलाइन रिसेप्टर एगोनिस्ट)
x. Physostigmine (फिजियोस्टिग्माइन):- Inhibitor of acetylcholinesterase (एसिटाइलकोलिनेस्टरेज़ का अवरोधक)
xi. Quinidine (क्विनिडाइन):- Antiarrhythmic (एंटीरियथमिक)
xii. Quinine (कुनैन):- Antipyretics, antimalarial (ज्वरनाशक, मलेरियारोधी)
xiii. Reserpine (रिसर्पाइन):- Antihypertensive (उच्चरक्तचापरोधी)
xiv. Tubocurarine (ट्युबोक्यूरिन):- Muscle relaxant (मांसपेशियों को आराम देने वाला)
xv. Vinblastine, Vincristine (विनब्लासटीन):- Antitumor (अर्बुद रोधी)
xvi. Vincamine (विनकामाइन):- Vasodilating, antihypertensive (वैसोडायलेटिंग, उच्चरक्तचापरोधी)
xvii. Yohimbine (योहिम्बाइन):- Stimulant, aphrodisiac (उत्तेजक, कामोत्तेजक)
Biosynthesis and functions of Tannins (टैनिन का जैवसंश्लेषण और कार्य):-
Biosynthesis of Tannins (टैनिन का जैवसंश्लेषण):-> Tannins belong to the phenolics class of secondary metabolites.
(टैनिन द्वितीयक मेटाबोलाइट्स के फीनोलिक्स वर्ग से संबंधित हैं।)
> All phenolic compounds; either primary or secondary are in one way or another formed through shikimic acid pathway (phenylpropanoid pathway).
[सभी फेनोलिक यौगिक; या तो प्राथमिक या द्वितीयक किसी न किसी रूप में शिकिमिक एसिड पाथवे (फेनिलप्रोपेनॉइड पाथवे) के माध्यम से बनते हैं।]
> Other phenolics such as isoflavones, coumarins, lignins, and aromatic amino acids (tryptophan, phenylalanine, and tyrosine) are also formed by the same pathway.
[अन्य फ़ीनोलिक्स जैसे आइसोफ्लेवोन्स, कूमेरिन, लिग्निन और एरोमैटिक अमीनो अम्ल (ट्रिप्टोफैन, फेनिलएलनिन और टायरोसिन) भी इसी पाथवे से बनते हैं।]
> Hydrolysable tannins (Hts) and condensed tannins (proanthocyanidins) are the two main categories of tannins that impact animal nutrition.
[हाइड्रोलाइज़ेबल टैनिन (Hts) और संघनित टैनिन (प्रोएन्थोसाइनिडिन) टैनिन की दो मुख्य श्रेणियां हैं जो जन्तु पोषण को प्रभावित करती हैं।]
> Common tannins are formed as follows:
(सामान्य टैनिन इस प्रकार बनते हैं:)
i. Gallic acid is derived from quinic acid.
(क्विनिक अम्ल से गैलिक अम्ल बनता है।)
ii. Ellagotannins are formed from hexahydroxydiphenic acid esters by the oxidative coupling of neighbouring gallic acid units attached to a D-glucose core.
(डी-ग्लूकोज कोर से जुड़ी पड़ोसी गैलिक अम्ल इकाइयों के ऑक्सीकारी युग्मन द्वारा हेक्साहाइड्रॉक्सीडिफेनिक एसिड एस्टर से एलागोटैनिन का निर्माण होता है।)
iii. Further oxidative coupling forms the hydrolysable tannin polymers.
(इसके अलावा ऑक्सीकारी युग्मन हाइड्रोलाइज़ेबल टैनिन पॉलिमर बनाता है।)
iv. Proanthocyanidin (PA) biosynthetic precursors are the leucocyanidins (flavan-3,4-diol and flavan-4-ol) which on autoxidation, in the absence of heat, form antho-cyanidin and 3-deoxyanthocianidin, which, in turn, polymerize to form PAs.
(प्रोएंथोसाइनाइडिन (PA) जैवसंश्लेषी पूर्वगामी ल्यूकोसायनिडिन (फ्लेवन-3,4-डायोल और फ्लेवन-4-ओल) हैं, जो ऊष्मा की अनुपस्थिति में स्वऑक्सीकरण पर एंथो-साइनाइडिन और 3-डीऑक्सीएन्थोसाइनिडिन बनाते हैं, जो बाद में PA बनाने के लिए बहुलीकृत हो जाते हैं।)
Functions of Tannins (टैनिन के कार्य):-
> Tannin, also called tannic acid, any of a group of phenolic compounds in woody flowering plants that are important deterrents to herbivores and have a number of industrial applications.
(टैनिन, जिसे टैनिक एसिड भी कहा जाता है, काष्ठीय पुष्पीय पौधों में फेनोलिक यौगिकों के समूह में से एक है जो शाकाहारी जीवों के लिए महत्वपूर्ण निवारक है और इसके कई औद्योगिक अनुप्रयोग होते हैं।)
> As secondary metabolites, tannins are sequestered in vacuoles within the plant cell, which protects the other cell components.
(द्वितीयक मेटाबोलाइट्स के रूप में, टैनिन पादप कोशिका के भीतर रिक्तिका में जमा हो जाते हैं, जो अन्य कोशिका घटकों की रक्षा करते हैं।)
> They occur normally in the roots, wood, bark, leaves, and fruit of many plants, particularly in the bark of oak (Quercus) species and in sumac (Rhus) and myrobalan (Terminalia chebula).
[ये आम तौर पर कई पौधों की जड़ों, काष्ठ, छाल, पत्तियों और फलों में पाए जाते हैं, विशेष रूप से ओक (क्वेरकस) प्रजातियों की छाल और सुमैक (रस) और मायरोबालन (टर्मिनलिया चेबुला) में।]
> They also occur in galls, pathological growths resulting from insect attacks. Galls or cecidia are a kind of swelling growth on the external tissues of plants, fungi, or animals.
(वे गॉल्स में भी होते हैं, कीड़ों के हमलों के परिणामस्वरूप होने वाली पैथोलॉजिकल वृद्धि। गॉल्स या सीसिडिया पौधों, कवक या जंतुओं के बाहरी ऊतकों पर एक प्रकार की सूजन वृद्धि है।)
> Commercial tannins typically are pale yellow to light brown amorphous substances in the form of powder, flakes, or a spongy mass. They are used chiefly in tanning leather, dyeing fabric, and making ink and in various medical applications.
(वाणिज्यिक टैनिन आमतौर पर पाउडर, गुच्छे या स्पंजी द्रव्यमान के रूप में हल्के पीले से हल्के भूरे रंग के अनाकार पदार्थ होते हैं। इनका उपयोग मुख्य रूप से चमड़े की टैनिंग, कपड़े की रंगाई, स्याही बनाने और विभिन्न चिकित्सा अनुप्रयोगों में किया जाता है।)
> Tannin solutions are acidic and have an astringent taste.
(टैनिन विलयन अम्लीय होते हैं और इनका स्वाद कसैला होता है।)
> Tannins are responsible for the astringency, colour, and some of the flavour in black and green teas.
(काली और हरी चाय में कसैलेपन, रंग और कुछ स्वाद के लिए टैनिन जिम्मेदार होते हैं।)
> In addition, tannins are used in the clarification of wine and beer, as a constituent to reduce viscosity of drilling mud for oil wells, and in boiler water to prevent scale formation.
(इसके अलावा, टैनिन का उपयोग वाइन और बीयर की सफाई में, तेल के कुओं के लिए ड्रिलिंग मिट्टी की चिपचिपाहट को कम करने के लिए एक घटक के रूप में और बॉयलर के जल में शल्क निर्माण को रोकने के लिए किया जाता है।)
> Because of its styptic and astringent properties, tannin has been used to treat tonsillitis, pharyngitis, hemorrhoids, and skin eruptions; it has been administered internally to check diarrhea and intestinal bleeding and as an antidote for metallic, alkaloidal, and glycosidic poisons, with which it forms insoluble precipitates.
(इसके स्टिप्टिक और कसैले गुणों के कारण, टैनिन का उपयोग टॉन्सिलिटिस, ग्रसनीशोथ, बवासीर और त्वचा के फटने के इलाज के लिए किया जाता है; इसे दस्त और आंतों से रक्तस्राव को रोकने के लिए और धातु, क्षारीय और ग्लाइकोसिडिक जहर के लिए एक मारक के रूप में आंतरिक रूप से दिया जाता है, जिसके साथ यह अघुलनशील अवक्षेप बनाता है।)
> Soluble in water, tannins form dark blue or dark green solutions with iron salts, a property utilized in the manufacture of ink.
(पानी में घुलनशील, टैनिन लौह लवण के साथ गहरे नीले या गहरे हरे रंग का घोल बनाते हैं, यह एक ऐसा गुण है जिसका उपयोग स्याही के निर्माण में किया जाता है।)
Biosynthesis and functions of Steroidal compounds (स्टीरॉयडल यौगिकों का जैवसंश्लेषण और कार्य):-
Biosynthesis of steroidal compounds (स्टीरॉयडल यौगिकों का जैवसंश्लेषण):- > Steroid is any of a class of natural or synthetic organic compounds characterized by a molecular structure of 17 carbon atoms arranged in four rings.
(स्टेरॉयड प्राकृतिक या संश्लेषित कार्बनिक यौगिकों का एक वर्ग है जो चार वलयों में व्यवस्थित 17 कार्बन परमाणुओं की आणविक संरचना द्वारा बना होता है।)
> Steroid biosynthesis is an anabolic pathway which produces steroids from simple precursors. A unique biosynthetic pathway is followed in animals (compared to many other organisms), making the pathway a common target for antibiotics and other anti-infection drugs.
[स्टेरॉयड जैवसंश्लेषण एक उपचयी मार्ग है जो सरल पूर्ववर्तियों से स्टेरॉयड का उत्पादन करता है। जंतुओं में (कई अन्य जीवों की तुलना में) एक अद्वितीय जैवसंश्लेषक मार्ग का अनुसरण किया जाता है, जिससे यह मार्ग एंटीबायोटिक दवाओं और अन्य संक्रमण-रोधी दवाओं के लिए एक सामान्य लक्ष्य बन जाता है।]
> In plants and animals, steroids appear to be biosynthesized by similar reactions, beginning with acetic acid, assisted by a type of enzyme.
(पौधों और जंतुओं में, स्टेरॉयड समान अभिक्रियाओं द्वारा जैवसंश्लेषित होते प्रतीत होते हैं, जिसकी शुरुआत एसिटिक अम्ल से होती है, जो एक प्रकार के एंजाइम की सहायता से होता है।)
> The isoprenoid hydrocarbon called squalene, which occurs widely in nature, is thought to be the starting material from which all steroids are made.
(स्क्वैलीन नामक आइसोप्रेनॉइड हाइड्रोकार्बन, जो प्रकृति में व्यापक रूप से पाया जाता है, प्रारंभिक सामग्री माना जाता है जिससे सभी स्टेरॉयड बनाए जाते हैं।)
> Enzymatic transformation of squalene produces lanosterol in animals and cycloartenol in plants, which yield cholesterol in both animals and plants.
(स्क्वैलीन का एंजाइमेटिक परिवर्तन जंतुओं में लैनोस्टेरॉल और पौधों में साइक्लोआर्टेनॉल का उत्पादन करता है, जो जंतुओं और पौधों दोनों में कोलेस्ट्रॉल उत्पन्न करता है।)
> Cholesterol is then converted to bile acids and steroid hormones in animals and to steroids such as alkaloids in plants.
(फिर जंतुओं में कोलेस्ट्रॉल पित्त अम्ल और स्टेरॉयड हार्मोन में और पौधों में एल्कलॉइड जैसे स्टेरॉयड में परिवर्तित हो जाता है।)
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> Steroids are important in biology, chemistry, and medicine.
(स्टेरॉयड जीव विज्ञान, रसायन विज्ञान और चिकित्सा में महत्वपूर्ण हैं।)
> The steroid group includes all the sex hormones, adrenal cortical hormones, bile acids, and sterols of vertebrates, as well as the molting hormones of insects and many other physiologically active substances of animals and plants.
(स्टेरॉयड समूह में सभी लिंग हार्मोन, अधिवृक्क कॉर्टिकल हार्मोन, पित्त अम्ल और कशेरुकियों के स्टेरोल्स, साथ ही कीटों के मोलटींग हार्मोन और जंतुओं व पौधों के कई अन्य कार्यिकीय रूप से सक्रिय पदार्थ शामिल हैं।)
> Among the synthetic steroids of therapeutic value are a large number of anti-inflammatory agents, anabolic (growth-stimulating) agents and oral contraceptives.
[चिकित्सीय महत्व के संश्लेषित स्टेरॉयड में बड़ी संख्या में सूजनरोधी एजेंट, एनाबॉलिक (वृद्धि-उत्तेजक) एजेंट और मौखिक गर्भ निरोधक शामिल हैं।]
Some of the steroid hormones lists of function are given below:
(स्टेरॉयड हार्मोन के कार्यों की कुछ सूची नीचे दी गई है:)
i. Carbohydrate regulation (कार्बोहाइड्रेट विनियमन)
ii. Mineral balance (खनिज संतुलन)
iii. Reproductive functions (जनन कार्य)
iv. Inflammatory response (सूजन प्रतिक्रिया)
v. Stress response (तनाव प्रतिक्रिया)
vi. Bone metabolism (अस्थि उपापचय)
vii. Cardiovascular fitness (हृदय दुरुस्ती)
viii. Activates DNA for protein synthesis (प्रोटीन संश्लेषण के लिए DNA को सक्रिय करता है)