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IGNOU BBCCT-101 Solved Question Paper PDF Download

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IGNOU BBCCT-101 Solved Question Paper PDF

IGNOU Previous Year Solved Question Papers

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IGNOU BBCCT-101 Previous Year Solved Question Paper in Hindi

Q1. (क) “जैवरसायनशास्त्र एक अन्तर्विषयी विषय है।” चर्चा कीजिए। (ख) पानी के कौन-से गुण उसे जलीय जीवन के लिये उपयुक्त बनाते हैं ? (ग) 0.07 M HCl के घोल में OH⁻ की सांद्रता की गणना कीजिए।

Ans. (क) यह कथन कि “जैवरसायनशास्त्र एक अन्तर्विषयी विषय है” पूर्णतया सत्य है। जैवरसायनशास्त्र, जिसे जीवन का रसायन विज्ञान भी कहा जाता है, जीव विज्ञान और रसायन विज्ञान के बीच एक सेतु का काम करता है। यह जीवित प्राणियों के भीतर होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं और आणविक आधार का अध्ययन करता है। इसकी अन्तर्विषयी प्रकृति निम्नलिखित संबंधों से स्पष्ट होती है:

  • जीव विज्ञान के साथ संबंध: जैवरसायनशास्त्र आणविक जीव विज्ञान, कोशिका जीव विज्ञान, आनुवंशिकी और शरीर क्रिया विज्ञान का आधार है। उदाहरण के लिए, DNA की संरचना और प्रतिकृति का अध्ययन आनुवंशिकी को समझने के लिए महत्वपूर्ण है, जबकि एंजाइम की क्रिया और चयापचय पथ शरीर क्रिया विज्ञान को समझने में मदद करते हैं।
  • रसायन विज्ञान के साथ संबंध: यह कार्बनिक रसायन विज्ञान के सिद्धांतों का उपयोग करके जैव-अणुओं (जैसे कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, लिपिड) की संरचना और गुणों को समझने में मदद करता है। भौतिक रसायन विज्ञान के सिद्धांत (जैसे ऊष्मप्रवैगिकी और गतिज) एंजाइम गतिज और जैव-ऊर्जा विज्ञान को समझने के लिए आवश्यक हैं।
  • चिकित्सा विज्ञान के साथ संबंध: रोगों के आणविक आधार को समझने में जैवरसायनशास्त्र की महत्वपूर्ण भूमिका है। मधुमेह (इंसुलिन चयापचय), कैंसर (असामान्य कोशिका वृद्धि) और कई आनुवंशिक विकारों का निदान और उपचार जैव रासायनिक सिद्धांतों पर आधारित है। फार्माकोलॉजी (औषध विज्ञान) भी दवाओं की क्रिया के तंत्र को समझने के लिए इस पर बहुत अधिक निर्भर करता है।
  • कृषि और पोषण के साथ संबंध: फसल सुधार, कीटनाशकों का विकास और भोजन के पोषण मूल्य का विश्लेषण करने में जैवरसायनशास्त्र महत्वपूर्ण है।

इस प्रकार, जैवरसायनशास्त्र विभिन्न वैज्ञानिक विषयों से ज्ञान और तकनीकों को एकीकृत करता है, जो इसे वास्तव में एक अन्तर्विषयी क्षेत्र बनाता है। (ख) पानी के निम्नलिखित गुण इसे जलीय जीवन के लिए अत्यंत उपयुक्त बनाते हैं:

  1. उच्च विशिष्ट ऊष्मा क्षमता: पानी की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता उच्च होती है, जिसका अर्थ है कि यह अपने तापमान में परिवर्तन का विरोध करता है। यह गुण जलीय निकायों (जैसे झीलों और महासागरों) के तापमान को स्थिर रखने में मदद करता है, जिससे जलीय जीव चरम तापमान में उतार-चढ़ाव से बचे रहते हैं।
  2. पानी का असंगत विस्तार: 4°C पर पानी का घनत्व अधिकतम होता है। जब पानी ठंडा होकर जमता है, तो यह फैलता है और बर्फ का घनत्व तरल पानी से कम हो जाता है। इसलिए, बर्फ पानी पर तैरती है और एक इन्सुलेट परत बनाती है, जो नीचे के पानी को जमने से रोकती है और जलीय जीवन को जीवित रहने में सक्षम बनाती है।
  3. सार्वभौमिक विलायक: पानी एक उत्कृष्ट ध्रुवीय विलायक है, जो कई पोषक तत्वों, खनिजों और गैसों (जैसे ऑक्सीजन) को घोल सकता है, जिन्हें जलीय जीवों को जीवित रहने के लिए चाहिए।

(ग) हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl) एक प्रबल अम्ल है, जिसका अर्थ है कि यह पानी में पूरी तरह से आयनित हो जाता है। HCl → H⁺ + Cl⁻ इसलिए, 0.07 M HCl के विलयन में, हाइड्रोजन आयन [H⁺] की सांद्रता 0.07 M होगी। [H⁺] = 0.07 M हम जानते हैं कि पानी का आयनिक गुणनफल (Kₑ) स्थिर होता है: Kₑ = [H⁺] [OH⁻] = 1.0 x 10⁻¹⁴ M² (25°C पर) हाइड्रॉक्साइड आयन [OH⁻] की सांद्रता की गणना करने के लिए, हम समीकरण को पुनर्व्यवस्थित करते हैं: [OH⁻] = Kₑ / [H⁺] मान रखने पर: [OH⁻] = (1.0 x 10⁻¹⁴ M²) / (0.07 M) [OH⁻] = (1.0 x 10⁻¹⁴) / (7 x 10⁻²) M [OH⁻] = (1/7) x 10⁻¹² M [OH⁻] = 0.1428 x 10⁻¹² M [OH⁻] = 1.43 x 10⁻¹³ M (तीन सार्थक अंकों तक) अतः, 0.07 M HCl के घोल में OH⁻ की सांद्रता 1.43 x 10⁻¹³ M है।

Q2. (क) प्रोटीन में पाई जाने वाली द्वितीयक संरचनाओं के नाम बताइये। इनमें से किसी एक की चार विशेषताओं का वर्णन कीजिए। (ख) ग्लाइसिन के pI की गणना कीजिए दिया है : pK₁ = 2.34 तथा pK₂ = 9.6 । ग्लाइसिन के लिए अनुमापन वक्र बनाइए और दिये गये pK मान पर ग्लाइसिन की आयनीकरण अवस्थाएँ प्रकट कीजिए।

Ans. (क) प्रोटीन में पाई जाने वाली मुख्य द्वितीयक संरचनाएं हैं:

  1. अल्फा-हेलिक्स (α-helix)
  2. बीटा-प्लीटेड शीट (β-pleated sheet)

अन्य संरचनाओं में बीटा-टर्न और लूप भी शामिल हैं, जो इन मुख्य संरचनाओं को जोड़ते हैं। अल्फा-हेलिक्स (α-helix) की चार विशेषताएं:

  1. कुंडलिनी संरचना: अल्फा-हेलिक्स एक दाहिने हाथ की ओर मुड़ी हुई, रॉड जैसी कुंडलिनी संरचना है। पॉलीपेप्टाइड रीढ़ कसकर कुंडलित होती है, और पार्श्व श्रृंखलाएं (R-समूह) हेलिक्स के अक्ष से बाहर की ओर निकली रहती हैं।
  2. हाइड्रोजन बांड द्वारा स्थिरीकरण: यह संरचना इंट्रामॉलिक्यूलर (एक ही अणु के भीतर) हाइड्रोजन बांड द्वारा स्थिर होती है। ये बांड एक अमीनो एसिड अवशेष (n) के कार्बोनिल ऑक्सीजन (C=O) और चौथे अमीनो एसिड अवशेष (n+4) के एमाइड हाइड्रोजन (N-H) के बीच बनते हैं। यह नियमित बंधन पैटर्न हेलिक्स को स्थिरता प्रदान करता है।
  3. संरचनात्मक पैरामीटर: अल्फा-हेलिक्स के प्रत्येक मोड़ में 3.6 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं। हेलिक्स की पिच (एक मोड़ की ऊंचाई) 5.4 Å (0.54 nm) होती है।
  4. प्रोलाइन की अनुपस्थिति: अमीनो एसिड प्रोलाइन को “हेलिक्स ब्रेकर” माना जाता है क्योंकि इसकी चक्रीय संरचना N-H समूह को हाइड्रोजन बांड बनाने से रोकती है और पॉलीपेप्टाइड रीढ़ में एक मोड़ पैदा करती है। इसलिए, यह आमतौर पर अल्फा-हेलिक्स में नहीं पाया जाता है।

(ख) ग्लाइसिन के pI की गणना: आइसोइलेक्ट्रिक पॉइंट (pI) वह pH मान है जिस पर एक अणु पर कोई शुद्ध विद्युत आवेश नहीं होता है (यानी, यह एक ज़्विटरआयन के रूप में मौजूद होता है)। एक साधारण अमीनो एसिड जैसे ग्लाइसिन के लिए, जिसमें कोई आयनीकरण योग्य साइड चेन नहीं होती है, pI की गणना कार्बोक्सिल समूह (pK₁) और अमीनो समूह (pK₂) के pK मानों के औसत के रूप में की जाती है। दिया गया है: pK₁ = 2.34 (कार्बोक्सिल समूह के लिए) और pK₂ = 9.6 (अमीनो समूह के लिए)। pI = (pK₁ + pK₂) / 2 pI = (2.34 + 9.6) / 2 pI = 11.94 / 2 pI = 5.97 ग्लाइसिन का अनुमापन वक्र और आयनीकरण अवस्थाएँ: अनुमापन वक्र pH और मिलाए गए क्षार (जैसे NaOH) की मात्रा के बीच संबंध को दर्शाता है।

  • कम pH पर (pH < 2.34): कार्बोक्सिल और अमीनो दोनों समूह प्रोटोनेटेड होते हैं। ग्लाइसिन धनात्मक रूप (⁺H₃N-CH₂-COOH) में मौजूद होता है, जिसका शुद्ध आवेश +1 होता है।
  • pH = pK₁ (2.34) पर: विलयन में धनात्मक रूप (⁺H₃N-CH₂-COOH) और ज़्विटरआयन (⁺H₃N-CH₂-COO⁻) की सांद्रता बराबर होती है। यह पहला बफरिंग क्षेत्र है।
  • pH = pI (5.97) पर: ग्लाइसिन मुख्य रूप से ज़्विटरआयन (⁺H₃N-CH₂-COO⁻) के रूप में मौजूद होता है, जिसका शुद्ध आवेश शून्य होता है।
  • pH = pK₂ (9.6) पर: विलयन में ज़्विटरआयन (⁺H₃N-CH₂-COO⁻) और ऋणात्मक रूप (H₂N-CH₂-COO⁻) की सांद्रता बराबर होती है। यह दूसरा बफरिंग क्षेत्र है।
  • उच्च pH पर (pH > 9.6): अमीनो समूह डीप्रोटोनेटेड हो जाता है। ग्लाइसिन ऋणात्मक रूप (H₂N-CH₂-COO⁻) में मौजूद होता है, जिसका शुद्ध आवेश -1 होता है।

(यहां ग्लाइसिन के लिए एक अनुमापन वक्र का चित्र बनाया जाएगा, जिसमें Y-अक्ष पर pH और X-अक्ष पर OH⁻ के समतुल्य होंगे। वक्र पर pK₁, pK₂ और pI को स्पष्ट रूप से अंकित किया जाएगा, और संबंधित pH मानों पर ग्लाइसिन की आयनीकरण अवस्थाओं की संरचनाएं दिखाई जाएंगी।)

Q3. निम्नलिखित पर संक्षिप्त टिप्पणियाँ लिखिए : (i) ग्लाइकोसिडिक बंध और इसके विभिन्न प्रकार (ii) सेलुलोज

Ans.

(i) ग्लाइकोसिडिक बंध और इसके विभिन्न प्रकार ग्लाइकोसिडिक बंध एक प्रकार का सहसंयोजक बंध है जो एक कार्बोहाइड्रेट (शर्करा) अणु को दूसरे अणु से जोड़ता है, जो दूसरा कार्बोहाइड्रेट या कोई अन्य समूह हो सकता है। यह बंध एक मोनोसैकराइड के हेमीएसिटल या हेमीकीटल समूह और दूसरे अणु के हाइड्रॉक्सिल (-OH) समूह के बीच एक निर्जलीकरण (condensation) अभिक्रिया के माध्यम से बनता है, जिसमें पानी का एक अणु निकलता है।

ग्लाइकोसिडिक बंध के मुख्य प्रकार हैं:

  • O-ग्लाइकोसिडिक बंध: यह सबसे सामान्य प्रकार है, जिसमें एक एनोमेरिक कार्बन एक ऑक्सीजन परमाणु के माध्यम से दूसरे अणु से जुड़ता है। यह बंध डाइसैकराइड, ओलिगोसैकराइड और पॉलीसैकराइड बनाने के लिए मोनोसैकराइड को जोड़ता है।
    • α-लिंकेज: जब एनोमेरिक कार्बन पर बंध अक्षीय (नीचे की ओर) होता है, तो इसे α-लिंकेज कहा जाता है। उदाहरण: माल्टोज में α(1→4) लिंकेज।
    • β-लिंकेज: जब एनोमेरिक कार्बन पर बंध भूमध्यरेखीय (ऊपर की ओर) होता है, तो इसे β-लिंकेज कहा जाता है। उदाहरण: लैक्टोज में β(1→4) लिंकेज।

    इन लिंकेज को उन कार्बन परमाणुओं की संख्या से भी पहचाना जाता है जो बंध में शामिल होते हैं, जैसे α(1→4), β(1→4), α(1→6) आदि।

  • N-ग्लाइकोसिडिक बंध: इस प्रकार के बंध में, एक शर्करा का एनोमेरिक कार्बन एक नाइट्रोजन परमाणु से जुड़ता है। यह बंध न्यूक्लियोसाइड और न्यूक्लियोटाइड में महत्वपूर्ण है, जहां राइबोज या डीऑक्सीराइबोज शर्करा एक नाइट्रोजनी क्षार से जुड़ी होती है। उदाहरण: एडेनोसिन में, राइबोज एडेनिन के N-9 से जुड़ा होता है।

ग्लाइकोसिडिक बंध की प्रकृति (α या β) पॉलीसेकेराइड की संरचना और कार्य को बहुत प्रभावित करती है। (ii) सेलुलोज सेलुलोज पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाने वाला कार्बनिक बहुलक है और पौधों की कोशिका भित्ति का मुख्य संरचनात्मक घटक है। यह एक संरचनात्मक पॉलीसैकराइड है।

  • संरचना: सेलुलोज β-D-ग्लूकोज इकाइयों का एक लंबा, अशाखित, रैखिक बहुलक है। ये ग्लूकोज इकाइयां β(1→4) ग्लाइकोसिडिक बंध द्वारा एक दूसरे से जुड़ी होती हैं।
  • रैखिक श्रृंखलाएं और फाइब्रिल: β(1→4) लिंकेज के कारण, प्रत्येक ग्लूकोज इकाई पिछली इकाई के संबंध में 180° पर घूम जाती है, जिससे एक सीधी, विस्तारित श्रृंखला बनती है। यह संरचना स्टार्च (α-लिंकेज) की कुंडलित संरचना के विपरीत है।
  • हाइड्रोजन बांड: समानांतर सेलुलोज श्रृंखलाएं एक-दूसरे के साथ बहुत सारे अंतः-श्रृंखला (inter-chain) और अंतरा-श्रृंखला (intra-chain) हाइड्रोजन बांड बनाती हैं। यह व्यापक हाइड्रोजन बंधन सेलुलोज श्रृंखलाओं को कसकर पैक करके मजबूत माइक्रोफाइब्रिल बनाने की अनुमति देता है। ये माइक्रोफाइब्रिल मिलकर बड़े फाइबर बनाते हैं।
  • अघुलनशीलता और अपाच्यता: इन मजबूत फाइब्रिल के कारण, सेलुलोज पानी में अघुलनशील होता है और इसमें उच्च तन्यता ताकत होती है, जो पौधों को संरचनात्मक समर्थन प्रदान करता है। अधिकांश जानवर, मनुष्यों सहित, सेलुलोज को पचा नहीं सकते क्योंकि उनमें सेल्युलेज नामक एंजाइम की कमी होती है, जो β(1→4) बंध को तोड़ सकता है। हालांकि, यह आहार फाइबर का एक महत्वपूर्ण स्रोत है।
  • जैविक कार्य: इसका मुख्य कार्य पौधों में संरचनात्मक समर्थन प्रदान करना है, जिससे कोशिका भित्ति कठोर और मजबूत बनती है।

Q4. निम्नलिखित में से किसी दो की संरचना बनाइए और उनके जैविक कार्य लिखिए : (i) हायल्यूरोनिक अम्ल (ii) रैफिनोज (iii) माल्टोज

Ans.

(i) हायल्यूरोनिक अम्ल (Hyaluronic Acid) हायल्यूरोनिक अम्ल एक प्रकार का ग्लाइकोसामिनोग्लाइकन (GAG) है, जो एक अशाखित पॉलीसैकराइड है।

संरचना: यह D-ग्लूकोरोनिक एसिड और N-एसिटिल-D-ग्लूकोसामिन की दोहराई जाने वाली डाइसैकराइड इकाई से बना है। ये इकाइयां वैकल्पिक β(1→3) और β(1→4) ग्लाइकोसिडिक बंधों द्वारा जुड़ी होती हैं। इसकी पुनरावर्ती इकाई है: [β(1→4)-D-ग्लूकोरोनिक एसिड-β(1→3)-N-एसिटिल-D-ग्लूकोसामिन]ₙ। (यहां हायल्यूरोनिक अम्ल की पुनरावर्ती डाइसैकराइड इकाई की संरचना का चित्र बनाया जाएगा।) जैविक कार्य:

  • ऊतक स्नेहन और जलयोजन: हायल्यूरोनिक अम्ल पानी की बड़ी मात्रा को बांध सकता है, जिससे यह एक उत्कृष्ट स्नेहक और शॉक एब्जॉर्बर बनता है। यह जोड़ों के साइनोवियल द्रव का एक प्रमुख घटक है, जो जोड़ों को चिकनाई प्रदान करता है।
  • बाह्य कोशिकीय मैट्रिक्स (ECM) का घटक: यह संयोजी, उपकला और तंत्रिका ऊतकों में बाह्य कोशिकीय मैट्रिक्स का एक महत्वपूर्ण घटक है, जो कोशिकाओं को संरचनात्मक समर्थन प्रदान करता है।
  • आंखों में भूमिका: यह आंख के विट्रियस ह्यूमर (काचाभ द्रव) में प्रचुर मात्रा में होता है, जो आंख के आकार को बनाए रखने में मदद करता है।
  • त्वचा का स्वास्थ्य: यह त्वचा में नमी बनाए रखने में मदद करता है, जिससे त्वचा कोमल और लचीली बनी रहती है।

(iii) माल्टोज (Maltose) माल्टोज, जिसे माल्ट शुगर भी कहा जाता है, एक डाइसैकराइड है। संरचना: माल्टोज दो α-D-ग्लूकोज इकाइयों से बना होता है जो एक α(1→4) ग्लाइकोसिडिक बंध द्वारा जुड़ी होती हैं। यह एक अपचायक शर्करा (reducing sugar) है क्योंकि एक ग्लूकोज इकाई का एनोमेरिक कार्बन (C1) मुक्त रहता है और हेमीएसिटल रूप में होता है। (यहां माल्टोज की संरचना का चित्र बनाया जाएगा, जिसमें दो ग्लूकोज इकाइयां और α-1,4 बंध दिखाया जाएगा।) जैविक कार्य:

  • स्टार्च पाचन का मध्यवर्ती: माल्टोज जानवरों में स्टार्च के पाचन के दौरान एक मध्यवर्ती उत्पाद के रूप में बनता है। लार और अग्नाशय में मौजूद एमाइलेज एंजाइम स्टार्च को माल्टोज में तोड़ते हैं।
  • ऊर्जा स्रोत: आंतों में, माल्टेज एंजाइम माल्टोज को दो ग्लूकोज अणुओं में तोड़ देता है, जिन्हें बाद में अवशोषित कर लिया जाता है और ऊर्जा के लिए उपयोग किया जाता है।
  • खाद्य उद्योग में उपयोग: इसका उपयोग शराब बनाने (brewing) में किया जाता है, जहां यीस्ट माल्टोज को किण्वित करके इथेनॉल का उत्पादन करता है। यह मीठे स्वाद के कारण खाद्य उत्पादों में भी उपयोग किया जाता है।

Q5. (क) लैक्टिन क्या हैं ? उपयुक्त उदाहरणों की सहायता से उनके कार्यों को स्पष्ट कीजिए। (ख) दिये गये हस्तलिखित संकेतन के रूप मे वसा अम्लों की पहचान कीजिए और उनकी संरचना बनाइये : (i) 16:1(Δ⁹) (ii) 20:0 (iii) 18:2(Δ⁹,¹²)

Ans. (क) लैक्टिन (Lectins) लैक्टिन कार्बोहाइड्रेट-बाध्यकारी प्रोटीन होते हैं जो विशिष्ट शर्करा संरचनाओं को पहचानने और उनसे प्रतिवर्ती रूप से जुड़ने की उच्च क्षमता रखते हैं। वे एंजाइम या एंटीबॉडी नहीं होते हैं। ये प्रोटीन पौधों, जानवरों और सूक्ष्मजीवों सहित लगभग सभी जीवित जीवों में पाए जाते हैं। उनकी विशिष्टता उन्हें कई जैविक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की अनुमति देती है।

लैक्टिन के कार्य और उदाहरण:

  1. कोशिका-कोशिका पहचान और आसंजन (Adhesion): लैक्टिन कोशिका सतहों पर पाए जाने वाले ग्लाइकोप्रोटीन और ग्लाइकोलिपिड से जुड़कर कोशिका-कोशिका संपर्क में मध्यस्थता करते हैं।
    • उदाहरण: सेलेक्टिन (Selectins) नामक लैक्टिन का एक परिवार सूजन के दौरान महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। रक्त वाहिकाओं की एंडोथेलियल कोशिकाओं की सतह पर मौजूद सेलेक्टिन, सफेद रक्त कोशिकाओं (ल्यूकोसाइट्स) पर विशिष्ट कार्बोहाइड्रेट से जुड़ते हैं, जिससे वे रक्त प्रवाह में धीमे हो जाते हैं और संक्रमण स्थल पर ऊतक में प्रवेश कर पाते हैं।
  2. रोगजनकों का बंधन: कई वायरस और बैक्टीरिया मेजबान कोशिकाओं को संक्रमित करने के लिए लैक्टिन का उपयोग करते हैं।
    • उदाहरण: इन्फ्लूएंजा वायरस की सतह पर हेमग्लगुटिनिन (Hemagglutinin) नामक एक लैक्टिन होता है, जो मेजबान श्वसन पथ की कोशिकाओं की सतह पर मौजूद सियालिक एसिड (एक प्रकार की शर्करा) से जुड़ता है, जिससे वायरस कोशिका में प्रवेश कर पाता है।
  3. पौधों में रक्षा तंत्र: कई पौधे जहरीले लैक्टिन का उत्पादन करते हैं जो उन्हें शाकाहारी जीवों और कीड़ों से बचाते हैं।
    • उदाहरण: अरंडी के बीजों में पाया जाने वाला रिसिन (Ricin) एक अत्यंत शक्तिशाली विषैला लैक्टिन है। यह राइबोसोम को निष्क्रिय करके प्रोटीन संश्लेषण को रोकता है, जिससे कोशिका की मृत्यु हो जाती है।

(ख) दिए गए संकेतन से वसा अम्लों की पहचान और संरचना: (i) 16:1(Δ⁹)

  • पहचान: यह पाल्मिटोलिक एसिड (Palmitoleic Acid) है। संख्यात्मक संकेतन का अर्थ है:
    • 16: वसा अम्ल श्रृंखला में 16 कार्बन परमाणु हैं।
    • 1: इसमें एक द्वि-बंध (double bond) है।
    • Δ⁹: यह द्वि-बंध कार्बन-9 और कार्बन-10 के बीच स्थित है (कार्बोक्सिल सिरे से गिनते हुए)। आमतौर पर यह एक सिस (cis) द्वि-बंध होता है।
  • संरचना: (यहां पाल्मिटोलिक एसिड की 16-कार्बन श्रृंखला की संरचना बनाई जाएगी, जिसमें C9 पर एक सिस-द्वि-बंध दिखाया जाएगा।)

(ii) 20:0

  • पहचान: यह एराकिडिक एसिड (Arachidic Acid) है। संख्यात्मक संकेतन का अर्थ है:
    • 20: वसा अम्ल श्रृंखला में 20 कार्बन परमाणु हैं।
    • 0: इसमें कोई द्वि-बंध नहीं है; यह एक संतृप्त (saturated) वसा अम्ल है।
  • संरचना: (यहां एराकिडिक एसिड की सीधी 20-कार्बन संतृप्त श्रृंखला की संरचना बनाई जाएगी।)

(iii) 18:2(Δ⁹,¹²)

  • पहचान: यह लिनोलिक एसिड (Linoleic Acid) है, जो एक ओमेगा-6 आवश्यक वसा अम्ल है। संख्यात्मक संकेतन का अर्थ है:
    • 18: वसा अम्ल श्रृंखला में 18 कार्बन परमाणु हैं।
    • 2: इसमें दो द्वि-बंध हैं।
    • Δ⁹,¹²: द्वि-बंध कार्बन-9 और कार्बन-10 के बीच, तथा कार्बन-12 और कार्बन-13 के बीच स्थित हैं। ये दोनों सिस (cis) द्वि-बंध होते हैं।
  • संरचना: (यहां लिनोलिक एसिड की 18-कार्बन श्रृंखला की संरचना बनाई जाएगी, जिसमें C9 और C12 पर दो सिस-द्वि-बंध दिखाए जाएंगे।)

Q6. (क) rRNA की क्या प्रमुख विशेषताएँ हैं ? उनके जैविक कार्यों का उल्लेख कीजिए। (ख) घटते UV अवशोषण मूल्यों के संदर्भ में निम्नलिखित को व्यवस्थित कीजिए और अपने उत्तर को कारण सहित बताइये : ssDNA, dsDNA, मुक्त क्षार/बेस

Ans. (क) rRNA (राइबोसोमल RNA) की प्रमुख विशेषताएं और कार्य

प्रमुख विशेषताएं:

  1. प्रचुरता: rRNA कोशिका में पाया जाने वाला सबसे प्रचुर प्रकार का RNA है, जो कुल कोशिकीय RNA का लगभग 80% होता है।
  2. स्थान: यह राइबोसोम का एक अभिन्न अंग है और कोशिका द्रव्य में राइबोसोम के भीतर पाया जाता है। यूकेरियोट्स में, इसका संश्लेषण न्यूक्लियोलस (केंद्रिका) में होता है।
  3. संरचना: rRNA अणु में एकल-रज्जुक (single-stranded) और द्वि-रज्जुक (double-stranded) दोनों क्षेत्र होते हैं, जो इसे एक जटिल और विशिष्ट त्रि-आयामी (3D) संरचना प्रदान करते हैं। यह संरचना राइबोसोमल प्रोटीन के साथ जुड़ने के लिए आवश्यक है।
  4. संरक्षण: rRNA जीन और उनकी अनुक्रम विकास के दौरान अत्यधिक संरक्षित रहते हैं, जिसका अर्थ है कि विभिन्न प्रजातियों में उनकी संरचना और कार्य बहुत समान होते हैं। इस गुण के कारण इनका उपयोग विकासवादी संबंधों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है।

जैविक कार्य:

  1. संरचनात्मक भूमिका: rRNA राइबोसोम के लिए एक ढांचा (scaffold) के रूप में कार्य करता है। राइबोसोमल प्रोटीन rRNA की संरचना पर आकर जुड़ते हैं, जिससे राइबोसोम की छोटी और बड़ी सबयूनिट का निर्माण होता है।
  2. उत्प्रेरक भूमिका (राइबोजाइम): rRNA केवल एक संरचनात्मक अणु नहीं है, बल्कि यह एक उत्प्रेरक के रूप में भी कार्य करता है। राइबोसोम की बड़ी सबयूनिट में मौजूद rRNA (जैसे प्रोकैरियोट्स में 23S rRNA) में पेप्टिडिल ट्रांसफरेज (peptidyl transferase) गतिविधि होती है। यह एंजाइमेटिक गतिविधि प्रोटीन संश्लेषण के दौरान अमीनो एसिड के बीच पेप्टाइड बंध के निर्माण को उत्प्रेरित करती है। इस उत्प्रेरक RNA को राइबोजाइम (ribozyme) कहा जाता है।
  3. अनुवाद में भूमिका: rRNA प्रोटीन संश्लेषण (अनुवाद) की प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। प्रोकैरियोट्स में, 16S rRNA का एक हिस्सा mRNA पर शाइन-डालगार्नो अनुक्रम को पहचानता है और उससे जुड़ता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि अनुवाद सही आरंभ स्थल से शुरू हो। यह tRNA के बंधन स्थल भी प्रदान करता है।

(ख) UV अवशोषण के घटते क्रम में व्यवस्था और कारण दिए गए अणुओं का 260 nm पर UV अवशोषण के घटते क्रम में सही व्यवस्था है: मुक्त क्षार (Free bases) > ssDNA (एकल-रज्जुक DNA) > dsDNA (द्वि-रज्जुक DNA) कारण: यह घटना हाइपरक्रोमिक प्रभाव (Hyperchromic Effect) और हाइपोक्रोमिसिटी (Hypochromicity) से संबंधित है। न्यूक्लिक एसिड में मौजूद प्यूरीन और पाइरिमिडीन क्षार अपनी सुगंधित वलय संरचनाओं के कारण लगभग 260 nm पर UV प्रकाश को अवशोषित करते हैं।

  1. मुक्त क्षार (Free bases): जब क्षार स्वतंत्र होते हैं और किसी बहुलक श्रृंखला का हिस्सा नहीं होते हैं, तो वे पूरी तरह से स्वतंत्र होते हैं और उनके सुगंधित वलय फोटॉन के लिए पूरी तरह से उजागर होते हैं। इसलिए, वे अधिकतम UV प्रकाश अवशोषित करते हैं।
  2. ssDNA (एकल-रज्जुक DNA): ssDNA में, क्षार एक फॉस्फोडाइस्टर रीढ़ से जुड़े होते हैं, लेकिन वे अभी भी अपेक्षाकृत स्वतंत्र और अव्यवस्थित होते हैं। इस कारण वे काफी अधिक मात्रा में UV प्रकाश अवशोषित करते हैं, हालांकि मुक्त क्षारों की तुलना में थोड़ा कम।
  3. dsDNA (द्वि-रज्जुक DNA): dsDNA में, दो पूरक श्रृंखलाएं एक डबल हेलिक्स बनाती हैं। इस संरचना में, क्षार हेलिक्स के अंदर एक के ऊपर एक स्थित होते हैं, जिसे क्षार स्टैकिंग (base stacking) कहते हैं। इस स्टैकिंग के कारण आसन्न क्षारों के π-इलेक्ट्रॉन बादलों के बीच इलेक्ट्रॉनिक अंतःक्रिया होती है। यह अंतःक्रिया क्षारों की प्रतिध्वनि को बाधित करती है और उनकी UV प्रकाश को अवशोषित करने की क्षमता को कम कर देती है। इस घटना को हाइपोक्रोमिसिटी कहा जाता है। परिणामस्वरूप, प्रति न्यूक्लियोटाइड dsDNA का UV अवशोषण ssDNA या मुक्त क्षारों की तुलना में सबसे कम होता है। जब dsDNA को गर्म करके ssDNA में विकृत किया जाता है, तो अवशोषण बढ़ जाता है, जिसे हाइपरक्रोमिक शिफ्ट कहते हैं।

Q7. (क) ATP ऊर्जा के एक स्रोत के रूप में, की भूमिका पर चर्चा कीजिए। (ख) डी.एन.ए. में मौजूद नाइट्रोजनी क्षारों के नाम लिखिए और किन्हीं दो की संरचनाएँ बनाइये।

Ans. (क) ATP ऊर्जा के स्रोत के रूप में एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (ATP) को कोशिका की “ऊर्जा मुद्रा” (energy currency) कहा जाता है। यह एक न्यूक्लियोटाइड है जो जीवित कोशिकाओं में रासायनिक ऊर्जा के स्थानांतरण और भंडारण में केंद्रीय भूमिका निभाता है।

संरचना और उच्च-ऊर्जा बंध: ATP अणु तीन मुख्य घटकों से बना होता है:

  1. एक नाइट्रोजनी क्षार: एडेनिन
  2. एक पांच-कार्बन शर्करा: राइबोज
  3. एक पंक्ति में जुड़े तीन फॉस्फेट समूह (अल्फा, बीटा, और गामा)

इनमें से अंतिम दो फॉस्फेट बंध (बीटा और गामा फॉस्फेट के बीच, और अल्फा और बीटा के बीच) उच्च-ऊर्जा फॉस्फोएनहाइड्राइड बंध (high-energy phosphoanhydride bonds) कहलाते हैं। इन बंधों के टूटने पर बड़ी मात्रा में मुक्त ऊर्जा निकलती है। ऊर्जा विमोचन और उपयोग: कोशिका अपनी ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए ATP का जलीय-अपघटन (hydrolysis) करती है। जब ATP का अंतिम फॉस्फेट समूह टूटता है, तो यह एडेनोसिन डाइफॉस्फेट (ADP) और एक अकार्बनिक फॉस्फेट (Pi) में परिवर्तित हो जाता है। ATP + H₂O → ADP + Pi + ऊर्जा मानक परिस्थितियों में इस अभिक्रिया से लगभग -30.5 kJ/mol मुक्त ऊर्जा निकलती है। कोशिका इस मुक्त ऊर्जा का उपयोग विभिन्न ऊर्जा-आवश्यक (endergonic) प्रक्रियाओं को चलाने के लिए करती है, जैसे:

  • यांत्रिक कार्य: मांसपेशियों का संकुचन और कोशिका की गति।
  • सक्रिय परिवहन: आयनों और अणुओं को झिल्ली के पार उनकी सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध पंप करना (जैसे, Na⁺/K⁺ पंप)।
  • जैवसंश्लेषण: बड़े अणुओं (प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, आदि) का संश्लेषण।
  • संकेत पारगमन: फॉस्फोराइलेशन के माध्यम से एंजाइमों और अन्य प्रोटीनों को सक्रिय या निष्क्रिय करना।

यह प्रक्रिया प्रतिक्रिया युग्मन (reaction coupling) के माध्यम से होती है, जहां ATP के ऊष्माक्षेपी (exergonic) जलीय-अपघटन को एक ऊष्माशोषी (endergonic) अभिक्रिया के साथ जोड़ा जाता है, जिससे कुल प्रक्रिया ऊर्जावान रूप से अनुकूल हो जाती है। ATP का पुनर्जनन: कोशिका में ATP की आपूर्ति सीमित होती है, इसलिए इसे लगातार ADP और Pi से पुनर्जीवित किया जाता है। यह प्रक्रिया मुख्य रूप से कोशिकीय श्वसन (ग्लाइकोलिसिस, क्रेब्स चक्र, और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन) और पौधों में प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से होती है। (ख) DNA में मौजूद नाइट्रोजनी क्षार DNA में चार मुख्य नाइट्रोजनी क्षार मौजूद होते हैं। इन्हें दो श्रेणियों में बांटा गया है:

  1. प्यूरीन (Purines): ये दो-वलय वाली संरचनाएं हैं।
    • एडेनिन (Adenine, A)
    • गुआनिन (Guanine, G)
  2. पिरिमिडीन (Pyrimidines): ये एकल-वलय वाली संरचनाएं हैं।
    • साइटोसिन (Cytosine, C)
    • थाइमिन (Thymine, T)

डीएनए में, एडेनिन हमेशा थाइमिन के साथ (दो हाइड्रोजन बांड के माध्यम से) और गुआनिन हमेशा साइटोसिन के साथ (तीन हाइड्रोजन बांड के माध्यम से) युग्मित होता है। किन्हीं दो क्षारों की संरचनाएं:

1. एडेनिन (Adenine, A) – एक प्यूरीन (यहां एडेनिन की दो-वलय वाली संरचना का चित्र बनाया जाएगा, जिसमें C6 पर एक अमीनो समूह (-NH₂) दिखाया जाएगा।)

2. साइटोसिन (Cytosine, C) – एक पिरिमिडीन (यहां साइटोसिन की एकल-वलय वाली संरचना का चित्र बनाया जाएगा, जिसमें C4 पर एक अमीनो समूह (-NH₂) और C2 पर एक कीटो समूह (=O) दिखाया जाएगा।)

Q8. निम्नलिखित पर संक्षिप्त टिप्पणियाँ लिखिए : (i) अंतःस्रावी हॉर्मोन (ii) जैविक कलाओं के कार्य

Ans.

(i) अंतःस्रावी हॉर्मोन (Endocrine Hormones) अंतःस्रावी हॉर्मोन रासायनिक संदेशवाहक होते हैं जो विशेष ग्रंथियों, जिन्हें अंतःस्रावी ग्रंथियां (endocrine glands) कहा जाता है (जैसे पीयूष, थायरॉयड, अधिवृक्क), द्वारा संश्लेषित और स्रावित होते हैं। इन ग्रंथियों में नलिकाएं नहीं होती हैं, इसलिए वे अपने हॉर्मोन को सीधे रक्तप्रवाह (bloodstream) में छोड़ती हैं। रक्त इन हॉर्मोनों को पूरे शरीर में ले जाता है, लेकिन वे केवल उन कोशिकाओं को प्रभावित करते हैं जिनके पास उनके लिए विशिष्ट रिसेप्टर (receptor) होते हैं। इन कोशिकाओं को लक्ष्य कोशिकाएं (target cells) कहा जाता है।

रासायनिक प्रकृति के आधार पर वर्गीकरण:

  1. पेप्टाइड/प्रोटीन हॉर्मोन: ये अमीनो एसिड की श्रृंखलाओं से बने होते हैं (जैसे, इंसुलिन, ग्लूकागन )। ये जल में घुलनशील होते हैं और लक्ष्य कोशिका की सतह पर मौजूद रिसेप्टर्स से जुड़ते हैं।
  2. स्टेरॉयड हॉर्मोन: ये कोलेस्ट्रॉल से व्युत्पन्न होते हैं (जैसे, कोर्टिसोल, टेस्टोस्टेरोन, एस्ट्रोजन )। ये लिपिड में घुलनशील होते हैं और कोशिका झिल्ली को पार करके कोशिका के अंदर (कोशिका द्रव्य या केंद्रक में) स्थित रिसेप्टर्स से जुड़ते हैं।
  3. अमीनो एसिड-व्युत्पन्न हॉर्मोन: ये एकल अमीनो एसिड, आमतौर पर टायरोसिन या ट्रिप्टोफैन से बनते हैं (जैसे, थायरोक्सिन, एपिनेफ्रीन )।

कार्य: हॉर्मोन शरीर की विभिन्न प्रक्रियाओं को नियंत्रित और समन्वित करते हैं, जिनमें चयापचय, वृद्धि और विकास, जल और इलेक्ट्रोलाइट संतुलन, प्रजनन और तनाव की प्रतिक्रिया शामिल है। वे शरीर के समस्थापन (homeostasis) को बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। (ii) जैविक कलाओं के कार्य (Functions of a Biological Membrane) जैविक कला (या कोशिका झिल्ली) एक अर्ध-पारगम्य लिपिड बाईलेयर है जो कोशिकाओं और उनके ऑर्गेनेल को घेरती है। इसके कार्य केवल एक भौतिक बाधा होने से कहीं अधिक हैं। इसके प्रमुख कार्य निम्नलिखित हैं:

  1. विभाजन (Compartmentalization): झिल्लियां कोशिका को बाहरी वातावरण से अलग करती हैं और यूकेरियोटिक कोशिकाओं के भीतर विभिन्न ऑर्गेनेल (जैसे, केंद्रक, माइटोकॉन्ड्रिया, लाइसोसोम) बनाती हैं। यह विशिष्ट जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए अलग-अलग वातावरण बनाता है, जिससे वे कुशलतापूर्वक हो सकती हैं।
  2. चयनात्मक पारगम्यता (Selective Permeability): कोशिका झिल्ली नियंत्रित करती है कि कौन से पदार्थ कोशिका के अंदर और बाहर जा सकते हैं। छोटे, अध्रुवीय अणु (जैसे O₂, CO₂) सीधे लिपिड बाईलेयर से गुजर सकते हैं, जबकि आयनों और बड़े ध्रुवीय अणुओं को विशिष्ट परिवहन प्रोटीन (transport proteins) , जैसे चैनल और पंप, की आवश्यकता होती है।
  3. संकेत पारगमन (Signal Transduction): झिल्ली में स्थित रिसेप्टर प्रोटीन बाहरी संकेतों (जैसे हॉर्मोन, न्यूरोट्रांसमीटर) से जुड़ते हैं। यह बंधन कोशिका के अंदर एक प्रतिक्रिया शुरू करता है, जिससे कोशिका के व्यवहार में परिवर्तन होता है।
  4. ऊर्जा पारगमन (Energy Transduction): कुछ झिल्लियां ऊर्जा को एक रूप से दूसरे रूप में परिवर्तित करने में विशेषज्ञ होती हैं। उदाहरण के लिए, माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला होती है, जो ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन द्वारा ATP का उत्पादन करती है। इसी तरह, क्लोरोप्लास्ट की थाइलाकोइड झिल्ली में प्रकाश संश्लेषण होता है।
  5. कोशिका-कोशिका पहचान और संचार: झिल्ली की बाहरी सतह पर मौजूद ग्लाइकोप्रोटीन और ग्लाइकोलिपिड “पहचान चिह्नक” के रूप में कार्य करते हैं। ये एक जीव की अपनी कोशिकाओं को विदेशी कोशिकाओं से अलग पहचानने में मदद करते हैं (प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया) और कोशिकाओं को एक दूसरे से जुड़कर ऊतक बनाने में सक्षम बनाते हैं।
  6. साइटोस्केलेटन को एंकर करना: झिल्ली प्रोटीन साइटोस्केलेटन के तंतुओं के लिए लंगर बिंदु प्रदान करते हैं, जो कोशिका के आकार को बनाए रखने और कोशिका की गति में मदद करते हैं।

Q9. निम्नलिखित के जैवरसायन कार्य तथा आहार स्रोत लिखिए : (i) पाइरिडॉक्सिन (विटामिन B₆) (ii) विटामिन B₁₂ (iii) राइबोफ्लेविन (विटामिन B₂) (iv) थायमिन (विटामिन B₁)

Ans.

(i) पाइरिडॉक्सिन (विटामिन B₆)

  • जैव रासायनिक कार्य: विटामिन B₆ का सक्रिय सहएंजाइम रूप पाइरिडोक्सल फॉस्फेट (PLP) है। PLP अमीनो एसिड चयापचय में एक आवश्यक सहएंजाइम है। यह 100 से अधिक एंजाइमी प्रतिक्रियाओं में शामिल है, जिनमें शामिल हैं:
    • ट्रांसअमिनेशन (Transamination): अमीनो एसिड के संश्लेषण और क्षरण के लिए महत्वपूर्ण।
    • डीकार्बाक्सिलेशन (Decarboxylation): न्यूरोट्रांसमीटर (जैसे सेरोटोनिन, डोपामाइन, GABA) के संश्लेषण के लिए आवश्यक।
    • ग्लाइकोजेनोलिसिस (Glycogenolysis): ग्लाइकोजन फॉस्फोरिलेज एंजाइम के एक घटक के रूप में, जो ग्लाइकोजन से ग्लूकोज जारी करता है।
  • आहार स्रोत: मांस, मछली, मुर्गी, आलू, छोले, केले, और गढ़वाले अनाज (fortified cereals)।

(ii) विटामिन B₁₂ (कोबालामिन)

  • जैव रासायनिक कार्य: विटामिन B₁₂ के सहएंजाइम रूप मिथाइलकोबालामिन और एडेनोसिलकोबालामिन हैं। यह मनुष्यों में दो प्रमुख एंजाइमी प्रतिक्रियाओं के लिए आवश्यक है:
    1. होमोसिस्टीन का मेथियोनीन में रूपांतरण: मिथाइलकोबालामिन, मेथियोनीन सिंथेज़ एंजाइम के लिए एक सहकारक है। यह डीएनए संश्लेषण और कोशिका विभाजन के लिए महत्वपूर्ण है।
    2. मिथाइलमैलोनिल-CoA का सक्सिनिल-CoA में रूपांतरण: एडेनोसिलकोबालामिन, मिथाइलमैलोनिल-CoA म्यूटेज़ के लिए एक सहकारक है। यह कुछ वसा अम्लों और अमीनो एसिड के चयापचय के लिए आवश्यक है।

    इसकी कमी से मेगालोब्लास्टिक एनीमिया और तंत्रिका संबंधी क्षति हो सकती है।

  • आहार स्रोत: विटामिन B₁₂ लगभग विशेष रूप से पशु उत्पादों में पाया जाता है, जैसे मांस, मछली, मुर्गी, अंडे, और डेयरी उत्पाद (दूध, पनीर)। शाकाहारियों के लिए गढ़वाले खाद्य पदार्थ (जैसे अनाज, पौधे आधारित दूध) और सप्लीमेंट मुख्य स्रोत हैं।

(iii) राइबोफ्लेविन (विटामिन B₂)

  • जैव रासायनिक कार्य: राइबोफ्लेविन दो महत्वपूर्ण सहएंजाइमों का एक अभिन्न अंग है: फ्लेविन मोनो-न्यूक्लियोटाइड (FMN) और फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (FAD) । ये सहएंजाइम (जिन्हें फ्लेवोप्रोटीन भी कहा जाता है) चयापचय में कई ऑक्सीकरण-अपचयन (रेडॉक्स) प्रतिक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे इलेक्ट्रॉन वाहक के रूप में कार्य करते हैं, जैसे:
    • क्रेब्स चक्र (उदाहरण, सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज FAD का उपयोग करता है)।
    • इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (कॉम्प्लेक्स I FMN का उपयोग करता है और कॉम्प्लेक्स II FAD का उपयोग करता है)।
    • वसा अम्लों का β-ऑक्सीकरण।
  • आहार स्रोत: डेयरी उत्पाद (दूध, दही, पनीर), अंडे, दुबला मांस, हरी पत्तेदार सब्जियां (जैसे पालक), और गढ़वाले अनाज और ब्रेड।

(iv) थायमिन (विटामिन B₁)

  • जैव रासायनिक कार्य: थायमिन का सक्रिय रूप थायमिन पाइरोफॉस्फेट (TPP) है। TPP कार्बोहाइड्रेट चयापचय में एक महत्वपूर्ण सहएंजाइम है, जो ऊर्जा उत्पादन के लिए आवश्यक है। यह मुख्य रूप से डीकार्बाक्सिलेशन प्रतिक्रियाओं में शामिल होता है:
    • पाइरूवेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स: यह एंजाइम ग्लाइकोलिसिस को क्रेब्स चक्र से जोड़ता है, पाइरूवेट को एसिटाइल-CoA में परिवर्तित करता है।
    • α-कीटोग्लूटारेट डिहाइड्रोजनेज कॉम्प्लेक्स: यह क्रेब्स चक्र के भीतर एक प्रमुख एंजाइम है।
    • ट्रांसकीटोलेज़ (Transketolase): यह पेंटोज फॉस्फेट पाथवे में एक एंजाइम है, जो न्यूक्लिक एसिड संश्लेषण के लिए आवश्यक है।

    थायमिन की कमी से बेरी-बेरी नामक रोग होता है।

  • आहार स्रोत: साबुत अनाज, सूअर का मांस, फलियां (legumes), मेवे (nuts), बीज, और गढ़वाले ब्रेड और अनाज।

IGNOU BBCCT-101 Previous Year Solved Question Paper in English

Q1. (a) “Biochemistry is an interdisciplinary subject.” Discuss. (b) Which properties of water make it suitable for aquatic life ? (c) Calculate the concentration of OH⁻ in a solution of 0.07 M HCl.

Ans. (a) The statement “Biochemistry is an interdisciplinary subject” is entirely accurate. Biochemistry, the chemistry of life, serves as a bridge between biology and chemistry, studying the chemical processes and molecular basis of living organisms. Its interdisciplinary nature is evident from its connections to various fields:

  • Connection with Biology: Biochemistry is the foundation for molecular biology, cell biology, genetics, and physiology. For instance, understanding the structure and replication of DNA is fundamental to genetics, while enzyme kinetics and metabolic pathways are essential for understanding physiology.
  • Connection with Chemistry: It extensively uses principles of organic chemistry to understand the structure and properties of biomolecules (carbohydrates, proteins, lipids, etc.). Principles of physical chemistry (like thermodynamics and kinetics) are vital for studying enzyme kinetics and bioenergetics.
  • Connection with Medicine: Biochemistry plays a crucial role in understanding the molecular basis of diseases. The diagnosis and treatment of conditions like diabetes (insulin metabolism), cancer (abnormal cell growth), and many genetic disorders are based on biochemical principles. Pharmacology also relies heavily on biochemistry to understand the mechanisms of drug action.
  • Connection with Agriculture and Nutrition: Biochemistry is important in crop improvement, development of pesticides, and analyzing the nutritional value of food.

Thus, biochemistry integrates knowledge and techniques from diverse scientific disciplines, making it a truly interdisciplinary field.

(b) The following properties of water make it uniquely suitable for aquatic life:

  1. High Specific Heat Capacity: Water has a high specific heat capacity, meaning it resists changes in its temperature. This property helps to stabilize the temperature of aquatic environments (like lakes and oceans), protecting aquatic organisms from extreme temperature fluctuations.
  2. Anomalous Expansion of Water: Water reaches its maximum density at 4°C. As water cools further and freezes, it expands, making ice less dense than liquid water. Consequently, ice floats and forms an insulating layer on the surface, which prevents the water below from freezing solid and enables aquatic life to survive.
  3. Universal Solvent: Water is an excellent polar solvent, capable of dissolving many nutrients, minerals, and gases (like oxygen) that aquatic organisms require for survival.

(c) Hydrochloric acid (HCl) is a strong acid, which means it dissociates completely in water. HCl → H⁺ + Cl⁻ Therefore, in a 0.07 M solution of HCl, the concentration of hydrogen ions [H⁺] will be 0.07 M. [H⁺] = 0.07 M

We know the ion product of water (Kₑ) is a constant: Kₑ = [H⁺] [OH⁻] = 1.0 x 10⁻¹⁴ M² (at 25°C)

To calculate the concentration of hydroxide ions [OH⁻], we rearrange the equation: [OH⁻] = Kₑ / [H⁺]

Substituting the values: [OH⁻] = (1.0 x 10⁻¹⁴ M²) / (0.07 M) [OH⁻] = (1.0 x 10⁻¹⁴) / (7 x 10⁻²) M [OH⁻] = (1/7) x 10⁻¹² M [OH⁻] = 0.1428 x 10⁻¹² M [OH⁻] = 1.43 x 10⁻¹³ M (to three significant figures)

Thus, the concentration of OH⁻ in a 0.07 M HCl solution is 1.43 x 10⁻¹³ M .

Q2. (a) Name the secondary structures found in a protein. Describe four features of any one of these. (b) Calculate pI of glycine; given pK₁ =2.34 and pK₂ = 9.6. Draw the titration curve for glycine and indicate the ionization states of glycine at given pK values.

Ans. (a) The main secondary structures found in a protein are:

  1. The Alpha-helix (α-helix)
  2. The Beta-pleated sheet (β-pleated sheet)

Other structures include β-turns and loops, which connect these main structural elements.

Four features of the Alpha-helix (α-helix):

  1. Helical Structure: The alpha-helix is a right-handed, rod-like coiled structure. The polypeptide backbone is tightly coiled, and the side chains (R-groups) project outwards from the axis of the helix.
  2. Stabilization by Hydrogen Bonds: The structure is stabilized by extensive intramolecular hydrogen bonds . These bonds form between the carbonyl oxygen (C=O) of one amino acid residue (n) and the amide hydrogen (N-H) of the fourth amino acid residue down the chain (n+4). This regular bonding pattern provides stability to the helix.
  3. Structural Parameters: There are 3.6 amino acid residues per turn of the alpha-helix. The pitch of the helix (the height of one complete turn) is 5.4 Å (0.54 nm).
  4. Absence of Proline: The amino acid proline is considered a “helix breaker” because its rigid cyclic structure prevents the N-H group from participating in hydrogen bonding and introduces a kink in the polypeptide backbone. Therefore, it is rarely found within an alpha-helix.

(b) Calculation of pI for Glycine: The isoelectric point (pI) is the pH at which a molecule has no net electrical charge (i.e., it exists as a zwitterion). For a simple amino acid like glycine, which has no ionizable side chain, the pI is calculated as the average of the pK values for the carboxyl group (pK₁) and the amino group (pK₂).

Given: pK₁ = 2.34 (for the carboxyl group) and pK₂ = 9.6 (for the amino group). pI = (pK₁ + pK₂) / 2 pI = (2.34 + 9.6) / 2 pI = 11.94 / 2 pI = 5.97

Titration Curve and Ionization States of Glycine: The titration curve shows the relationship between pH and the amount of base (e.g., NaOH) added.

  • At low pH (pH < 2.34): Both the carboxyl and amino groups are protonated. Glycine exists in its cationic form (⁺H₃N-CH₂-COOH) with a net charge of +1.
  • At pH = pK₁ (2.34): The solution contains an equimolar mixture of the cationic form (⁺H₃N-CH₂-COOH) and the zwitterion (⁺H₃N-CH₂-COO⁻). This is the first buffering region.
  • At pH = pI (5.97): Glycine exists predominantly as the zwitterion (⁺H₃N-CH₂-COO⁻) , which has a net charge of zero.
  • At pH = pK₂ (9.6): The solution contains an equimolar mixture of the zwitterion (⁺H₃N-CH₂-COO⁻) and the anionic form (H₂N-CH₂-COO⁻). This is the second buffering region.
  • At high pH (pH > 9.6): The amino group is deprotonated. Glycine exists in its anionic form (H₂N-CH₂-COO⁻) with a net charge of -1.


(A diagram of the titration curve for glycine would be drawn here, with pH on the Y-axis and equivalents of OH⁻ on the X-axis. The points pK₁, pK₂, and pI would be clearly marked, and the structures of the ionization states of glycine at the respective pH values would be shown on the curve.)

Q3. Write short notes on the following: (i) Glycosidic bond and its types (ii) Cellulose

Ans. (i) Glycosidic bond and its types A glycosidic bond is a type of covalent bond that joins a carbohydrate (sugar) molecule to another group, which may be another carbohydrate or a non-carbohydrate moiety. The bond is formed through a condensation (dehydration) reaction between the hemiacetal or hemiketal group of a monosaccharide and a hydroxyl (-OH) group of a second molecule, resulting in the elimination of a water molecule.

The main types of glycosidic bonds are:

  • O-glycosidic bond: This is the most common type, where an anomeric carbon is linked to another molecule through an oxygen atom. This bond links monosaccharides together to form disaccharides, oligosaccharides, and polysaccharides.
    • α-linkage: When the bond on the anomeric carbon is axial (pointing down in a Haworth projection), it is an α-linkage. Example: α(1→4) linkage in maltose.
    • β-linkage: When the bond on the anomeric carbon is equatorial (pointing up), it is a β-linkage. Example: β(1→4) linkage in lactose.

    The linkages are also identified by the numbers of the carbon atoms involved in the bond, such as α(1→4), β(1→4), α(1→6), etc.

  • N-glycosidic bond: In this type of bond, the anomeric carbon of a sugar links to a nitrogen atom. This bond is crucial in nucleosides and nucleotides, where a ribose or deoxyribose sugar is linked to a nitrogenous base. For example, in adenosine, ribose is linked to N-9 of adenine.

The nature of the glycosidic bond (α or β) greatly influences the structure and function of the resulting polysaccharide.

(ii) Cellulose Cellulose is the most abundant organic polymer on Earth and is the primary structural component of plant cell walls. It is a structural polysaccharide .

  • Structure: Cellulose is a long, unbranched, linear polymer of β-D-glucose units. These glucose units are linked to each other by β(1→4) glycosidic bonds .
  • Linear Chains and Fibrils: The β(1→4) linkage causes each glucose unit to be rotated 180° relative to the preceding unit, resulting in a straight, extended chain. This is in contrast to the helical structure of starch (which has α-linkages).
  • Hydrogen Bonding: Parallel cellulose chains can form numerous inter-chain and intra-chain hydrogen bonds with each other. This extensive hydrogen bonding allows the cellulose chains to pack tightly into strong, water-insoluble microfibrils . These microfibrils, in turn, aggregate to form larger fibers.
  • Insolubility and Indigestibility: Due to these strong fibrils, cellulose is insoluble in water and has high tensile strength, which provides structural support to plants. Most animals, including humans, cannot digest cellulose because they lack the enzyme cellulase , which can break the β(1→4) bonds. It is, however, an important source of dietary fiber.
  • Biological Function: Its main function is to provide structural support in plants, making the cell walls rigid and strong.

Q4. Draw structures of any two of the following and write their biological function(s) : (i) Hyaluronic acid (ii) Raffinose (iii) Maltose

Ans. (i) Hyaluronic acid Hyaluronic acid is a type of glycosaminoglycan (GAG), which is an unbranched polysaccharide.

Structure: It is composed of a repeating disaccharide unit of D-glucuronic acid and N-acetyl-D-glucosamine . These units are linked by alternating β(1→3) and β(1→4) glycosidic bonds. The repeating unit is: [β(1→4)-D-glucuronic acid-β(1→3)-N-acetyl-D-glucosamine]ₙ. (A diagram of the repeating disaccharide unit of hyaluronic acid would be drawn here.)

Biological Function(s):

  • Tissue Lubrication and Hydration: Hyaluronic acid can bind a large amount of water, making it an excellent lubricant and shock absorber. It is a major component of the synovial fluid in joints, providing lubrication.
  • Component of Extracellular Matrix (ECM): It is a major component of the ECM in connective, epithelial, and neural tissues, providing structural support to cells.
  • Role in the Eye: It is abundant in the vitreous humor of the eye, helping to maintain the eye’s shape.
  • Skin Health: It helps retain moisture in the skin, keeping it supple and hydrated.

(iii) Maltose Maltose, also known as malt sugar, is a disaccharide.

Structure: Maltose is formed from two units of α-D-glucose joined by an α(1→4) glycosidic bond . It is a reducing sugar because the anomeric carbon (C1) of one of the glucose units is not involved in the glycosidic bond and can exist in the hemiacetal form. (A diagram of the structure of maltose would be drawn here, showing two glucose units and the α-1,4 bond.)

Biological Function(s):

  • Intermediate in Starch Digestion: Maltose is formed as an intermediate product during the digestion of starch in animals. The enzyme amylase , found in saliva and the pancreas, breaks down starch into maltose.
  • Energy Source: In the intestines, the enzyme maltase hydrolyzes maltose into two glucose molecules, which are then absorbed and used for energy.
  • Use in Food Industry: It is used in brewing, where yeast ferments maltose to produce ethanol. It is also used in food products for its sweet taste.

Q5. (a) What are lectins ? Illustrate their functions with the help of suitable examples. (b) Identify the fatty acid from the given shorthand notation and draw its structure : (i) 16:1(Δ⁹) (ii) 20:0 (iii) 18:2(Δ⁹,¹²)

Ans. (a) Lectins Lectins are carbohydrate-binding proteins that exhibit high specificity and affinity for recognizing and reversibly binding to specific sugar structures (carbohydrate moieties). They are not enzymes or antibodies. These proteins are found in nearly all living organisms, including plants, animals, and microorganisms. Their specificity allows them to play crucial roles in many biological processes.

Functions and Examples of Lectins:

  1. Cell-Cell Recognition and Adhesion: Lectins mediate cell-cell contact by binding to glycoproteins and glycolipids on cell surfaces.
    • Example: A family of lectins called selectins plays a critical role during inflammation. Selectins on the surface of endothelial cells lining blood vessels bind to specific carbohydrates on white blood cells (leukocytes), causing them to slow down and roll along the vessel wall before migrating into the tissue at the site of infection.
  2. Binding of Pathogens: Many viruses and bacteria use lectins to attach to host cells to initiate infection.
    • Example: The influenza virus has a lectin on its surface called hemagglutinin , which binds to sialic acid residues (a type of sugar) present on the surface of host respiratory tract cells, allowing the virus to enter the cell.
  3. Defense Mechanism in Plants: Many plants produce toxic lectins that protect them from herbivores and insects.
    • Example: Ricin , a lectin found in castor beans, is an extremely potent toxin. It inactivates ribosomes, thereby halting protein synthesis and causing cell death.

(b) Identification and Structure of Fatty Acids from Shorthand Notation:

(i) 16:1(Δ⁹)

  • Identification: This is Palmitoleic Acid . The notation means:
    • 16: The fatty acid chain has 16 carbon atoms.
    • 1: It has one double bond.
    • Δ⁹: The double bond is located between carbon-9 and carbon-10 (counting from the carboxyl end). It is typically a cis double bond.
  • Structure: (A drawing of the 16-carbon chain of palmitoleic acid would be shown here, with a cis-double bond at C9.)


(ii) 20:0

  • Identification: This is Arachidic Acid . The notation means:
    • 20: The fatty acid chain has 20 carbon atoms.
    • 0: It has zero double bonds; it is a saturated fatty acid.
  • Structure: (A drawing of the straight 20-carbon saturated chain of arachidic acid would be shown here.)


(iii) 18:2(Δ⁹,¹²)

  • Identification: This is Linoleic Acid , an omega-6 essential fatty acid. The notation means:
    • 18: The fatty acid chain has 18 carbon atoms.
    • 2: It has two double bonds.
    • Δ⁹,¹²: The double bonds are located between C9-C10 and C12-C13. Both are typically cis double bonds.
  • Structure: (A drawing of the 18-carbon chain of linoleic acid would be shown here, with two cis-double bonds at C9 and C12.)

Q6. (a) What are the key features of rRNA ? Mention its biological functions. (b) Arrange the following in terms of decreasing UV absorption values and give reason for your answer : ssDNA, dsDNA, Free bases

Ans. (a) Key Features and Biological Functions of rRNA (ribosomal RNA)

Key Features:

  1. Abundance: rRNA is the most abundant type of RNA in the cell, constituting about 80% of the total cellular RNA.
  2. Location: It is an integral component of ribosomes and is found in the cytoplasm within ribosomes. In eukaryotes, its synthesis takes place in the nucleolus.
  3. Structure: rRNA molecules have complex and specific three-dimensional (3D) structures, containing both single-stranded and double-stranded regions (formed by base-pairing). This structure is essential for binding with ribosomal proteins.
  4. Conservation: The genes for rRNA and their sequences are highly conserved throughout evolution, meaning their structure and function are very similar across different species. This property makes them useful for studying evolutionary relationships.

Biological Functions:

  1. Structural Role: rRNA acts as the scaffold for the ribosome. Ribosomal proteins assemble onto the rRNA framework to form the small and large subunits of the ribosome.
  2. Catalytic Role (Ribozyme): rRNA is not just a structural molecule; it also functions as a catalyst. The rRNA in the large ribosomal subunit (e.g., 23S rRNA in prokaryotes) possesses peptidyl transferase activity. This enzymatic activity catalyzes the formation of peptide bonds between amino acids during protein synthesis. Such a catalytic RNA is called a ribozyme .
  3. Role in Translation: rRNA plays a crucial role in the process of protein synthesis (translation). In prokaryotes, a part of the 16S rRNA recognizes and binds to the Shine-Dalgarno sequence on the mRNA, ensuring that translation starts at the correct initiation site. It also provides the binding sites for tRNAs.

(b) Arrangement by Decreasing UV Absorption and Reason

The correct arrangement in order of decreasing UV absorption at ~260 nm is: Free bases > ssDNA (single-stranded DNA) > dsDNA (double-stranded DNA)

Reason: This phenomenon is related to the hyperchromic effect and hypochromicity . The purine and pyrimidine bases in nucleic acids absorb UV light maximally around 260 nm due to their aromatic ring structures.

  1. Free bases: When the bases are free and not part of a polymer chain, they are completely unconstrained and their aromatic rings are fully exposed to photons. Therefore, they absorb the maximum amount of UV light.
  2. ssDNA (single-stranded DNA): In ssDNA, the bases are linked by a phosphodiester backbone but are still relatively unstacked and disordered. Because they are largely exposed, they absorb a high amount of UV light, although slightly less than free bases.
  3. dsDNA (double-stranded DNA): In dsDNA, the two complementary strands form a double helix. In this structure, the bases are stacked on top of each other in the interior of the helix. This base stacking causes electronic interactions between the π-electron clouds of adjacent bases. These interactions constrain the resonance of the bases and reduce their ability to absorb UV light. This phenomenon is called hypochromicity . As a result, the UV absorbance of dsDNA per nucleotide is the lowest. When dsDNA is denatured (melted) into ssDNA by heating, the absorbance increases, an effect known as the hyperchromic shift.

Q7. (a) Discuss the role of ATP as a source of energy. (b) Write names of nitrogenous bases present in DNA and draw their structures (any two).

Ans. (a) The Role of ATP as a Source of Energy Adenosine Triphosphate (ATP) is universally known as the “energy currency” of the cell. It is a nucleotide that plays a central role in the transfer and storage of chemical energy within living cells.

Structure and High-Energy Bonds: An ATP molecule is composed of three main components:

  1. A nitrogenous base: Adenine
  2. A five-carbon sugar: Ribose
  3. Three phosphate groups linked in a series (alpha, beta, and gamma)

The bonds linking the last two phosphate groups (between beta and gamma, and alpha and beta) are known as

high-energy phosphoanhydride bonds

. The hydrolysis of these bonds releases a large amount of free energy.

Energy Release and Utilization: The cell harnesses energy for its needs by hydrolyzing ATP. When the terminal phosphate group of ATP is cleaved, it is converted to Adenosine Diphosphate (ADP) and an inorganic phosphate (Pi). ATP + H₂O → ADP + Pi + Energy This reaction releases approximately -30.5 kJ/mol of free energy under standard conditions. The cell uses this released energy to drive various energy-requiring (endergonic) processes, such as:

  • Mechanical Work: Muscle contraction and cellular movement.
  • Active Transport: Pumping ions and molecules across membranes against their concentration gradients (e.g., the Na⁺/K⁺ pump).
  • Biosynthesis: The synthesis of large macromolecules (proteins, nucleic acids, etc.).
  • Signal Transduction: Activating or deactivating enzymes and other proteins via phosphorylation.

This is achieved through

reaction coupling

, where the exergonic hydrolysis of ATP is paired with an endergonic reaction, making the overall process energetically favorable.

ATP Regeneration: The cell’s supply of ATP is limited, so it must be constantly regenerated from ADP and Pi. This process occurs primarily through cellular respiration (glycolysis, Krebs cycle, and oxidative phosphorylation) and, in plants, photosynthesis .

(b) Nitrogenous Bases in DNA and their Structures There are four main nitrogenous bases present in DNA. They are classified into two categories:

  1. Purines: These are double-ring structures.
    • Adenine (A)
    • Guanine (G)
  2. Pyrimidines: These are single-ring structures.
    • Cytosine (C)
    • Thymine (T)

In DNA, adenine always pairs with thymine (via two hydrogen bonds), and guanine always pairs with cytosine (via three hydrogen bonds).

Structures of two bases:

1. Adenine (A) – A Purine (A diagram of the double-ring structure of adenine would be drawn here, showing an amino group (-NH₂) at the C6 position.)

2. Cytosine (C) – A Pyrimidine (A diagram of the single-ring structure of cytosine would be drawn here, showing an amino group (-NH₂) at the C4 position and a keto group (=O) at the C2 position.)

Q8. Write short notes on the following: (i) Endocrine hormones (ii) Functions of a biological membrane

Ans. (i) Endocrine hormones Endocrine hormones are chemical messengers synthesized and secreted by specialized glands known as endocrine glands (e.g., pituitary, thyroid, adrenal glands). These glands are ductless, meaning they release their hormones directly into the bloodstream . The blood then transports these hormones throughout the body, but they only affect cells that possess specific receptors for them. These cells are called target cells .

Classification based on Chemical Nature:

  1. Peptide/Protein Hormones: Composed of chains of amino acids (e.g., insulin, glucagon ). They are water-soluble and typically bind to receptors on the surface of the target cell.
  2. Steroid Hormones: Derived from cholesterol (e.g., cortisol, testosterone, estrogen ). They are lipid-soluble and can pass through the cell membrane to bind to intracellular receptors (in the cytoplasm or nucleus).
  3. Amino Acid-derived Hormones: Formed from a single amino acid, usually tyrosine or tryptophan (e.g., thyroxine, epinephrine ).


Function:

Hormones regulate and coordinate a wide variety of bodily processes, including metabolism, growth and development, water and electrolyte balance, reproduction, and response to stress. They are essential for maintaining the body’s internal balance, or

homeostasis

.

(ii) Functions of a biological membrane A biological membrane (or cell membrane) is a semipermeable lipid bilayer that surrounds cells and their organelles. Its roles extend far beyond being just a physical barrier. Its major functions include:

  1. Compartmentalization: Membranes separate the cell from the external environment and create distinct organelles within eukaryotic cells (e.g., nucleus, mitochondria, lysosomes). This creates specialized compartments for specific biochemical reactions to occur efficiently without interfering with each other.
  2. Selective Permeability: The cell membrane regulates the passage of substances into and out of the cell. Small, nonpolar molecules (like O₂, CO₂) can pass directly through the lipid bilayer, while ions and large polar molecules require specific transport proteins , such as channels and pumps.
  3. Signal Transduction: Receptor proteins embedded in the membrane bind to external signals (like hormones, neurotransmitters). This binding triggers a response inside the cell, leading to a change in the cell’s behavior.
  4. Energy Transduction: Certain membranes are specialized in converting energy from one form to another. For example, the inner mitochondrial membrane houses the electron transport chain , which generates ATP through oxidative phosphorylation. Similarly, the thylakoid membrane in chloroplasts is the site of photosynthesis.
  5. Cell-Cell Recognition and Communication: Glycoproteins and glycolipids on the outer surface of the membrane act as “identity markers.” These help in distinguishing the body’s own cells from foreign cells (immune response) and enable cells to adhere to one another to form tissues.
  6. Anchoring the Cytoskeleton: Membrane proteins provide anchor points for filaments of the cytoskeleton, which helps maintain cell shape and is involved in cell movement.

Q9. Write the biochemical functions and dietary sources of the following : (i) Pyridoxine (Vitamin B₆) (ii) Vitamin B₁₂ (iii) Riboflavin (Vitamin B₂) (iv) Thiamine (Vitamin B₁)

Ans. (i) Pyridoxine (Vitamin B₆)

  • Biochemical Functions: The active coenzyme form of Vitamin B₆ is Pyridoxal Phosphate (PLP) . PLP is an essential coenzyme in amino acid metabolism . It is involved in over 100 enzymatic reactions, including:
    • Transamination: Crucial for the synthesis and degradation of amino acids.
    • Decarboxylation: Necessary for the synthesis of neurotransmitters (e.g., serotonin, dopamine, GABA).
    • Glycogenolysis: As a component of the enzyme glycogen phosphorylase, which releases glucose from glycogen.
  • Dietary Sources: Meat, fish, poultry, potatoes, chickpeas, bananas, and fortified cereals.

(ii) Vitamin B₁₂ (Cobalamin)

  • Biochemical Functions: The coenzyme forms of Vitamin B₁₂ are methylcobalamin and adenosylcobalamin . It is required for two major enzymatic reactions in humans:
    1. Conversion of homocysteine to methionine: Methylcobalamin is a cofactor for the enzyme methionine synthase. This is vital for DNA synthesis and cell division.
    2. Conversion of methylmalonyl-CoA to succinyl-CoA: Adenosylcobalamin is a cofactor for methylmalonyl-CoA mutase. This is essential for the metabolism of some fatty acids and amino acids.

    Deficiency can lead to megaloblastic anemia and neurological damage.

  • Dietary Sources: Vitamin B₁₂ is found almost exclusively in animal products , such as meat, fish, poultry, eggs, and dairy products. For vegetarians, fortified foods (like cereals, plant-based milks) and supplements are the main sources.

(iii) Riboflavin (Vitamin B₂)

  • Biochemical Functions: Riboflavin is an integral component of two major coenzymes: Flavin Mononucleotide (FMN) and Flavin Adenine Dinucleotide (FAD) . These coenzymes (also called flavoproteins) play a critical role in numerous oxidation-reduction (redox) reactions in metabolism. They act as electron carriers in processes such as:
    • The Krebs cycle (e.g., succinate dehydrogenase uses FAD).
    • The electron transport chain (Complex I uses FMN and Complex II uses FAD).
    • β-oxidation of fatty acids.
  • Dietary Sources: Dairy products (milk, yogurt, cheese), eggs, lean meats, leafy green vegetables (e.g., spinach), and fortified cereals and breads.

(iv) Thiamine (Vitamin B₁)

  • Biochemical Functions: The active form of thiamine is Thiamine Pyrophosphate (TPP) . TPP is a critical coenzyme in carbohydrate metabolism , essential for energy production. It is primarily involved in decarboxylation reactions:
    • Pyruvate dehydrogenase complex: This enzyme links glycolysis to the Krebs cycle, converting pyruvate to acetyl-CoA.
    • α-ketoglutarate dehydrogenase complex: A key enzyme within the Krebs cycle.
    • Transketolase: An enzyme in the pentose phosphate pathway, which is necessary for nucleic acid synthesis.

    Deficiency of thiamine causes the disease beriberi.

  • Dietary Sources: Whole grains, pork, legumes, nuts, seeds, and fortified breads and cereals.


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