पेशी किंवा सजीवांमध्ये तयार झालेल्या किंवा स्रवलेल्या रेणूंना जैवरेणू म्हणतात. जैवरेणू ही सामान्यत: जैविक प्रक्रियेसाठी (उदा., पेशी विभाजन, विभाजित पेशीपासून अवयव निर्मिती व विकास इत्यादींसाठी) आवश्यक असलेल्या सजीवांमधील एक किंवा अधिक रेणूंसाठी वापरली जाणारी संज्ञा आहे. जैवरेणूंमध्ये आकारमान, रेणूभार, रचना आणि कार्य यांमध्ये कमालीची विविधता आढळून येते. जैवरेणूंचे कर्बोदके, प्रथिने, मेद आणि न्यूक्लिइक अम्ल असे चार प्रमुख गट पडतात. याशिवाय यामध्ये प्राथमिक चयापचय घटक, दुय्यम चयापचय घटक आणि नैसर्गिक उत्पादनांसारख्या लहान रेणूंचा समावेश आहे. जैवरेणू सजीवांचे महत्त्वपूर्ण घटक आहेत. ते बऱ्याचदा अंतर्जात (Endogenous) असतात.
सजीवांच्या शरीरात जैवरेणू तयार होण्यासाठी रासायनिक घटकांची आवश्यकता असते. यासाठी एक प्रातिनिधिक सजीव म्हणजे मानवी शरीराचे उदाहरण घेता येईल. जीवशास्त्रात अनावृत प्रणालीमध्ये (Open system) ऊर्जा (उष्णता, सूर्यप्रकाश, रासायनिक ऊर्जा) आणि पदार्थ (Matter; पोषक घटक, उत्सर्जक पदार्थ, वायू) यांची सभोवताली असणाऱ्या परिसरात देवाण घेवाण होते. मानवी शरीर अनावृत प्रणालीप्रमाणे काम करते. ते सभोवतालच्या परिसरातील अन्नापासून ऊर्जा मिळवते आणि चयापचयातून उत्सर्जित घटक पुन्हा परिसरात सोडते. शरीर बनण्यासाठी उपलब्ध असलेली खनिजे व रसायने नेहमीच्या तापमानास व हवेच्या दाबास ऊर्जा विनिमय (Thermodynamically active) करू शकतात.
मानवी शरीरातील ऑक्सिजन, हायड्रोजन, नायट्रोजन, कार्बन, कॅल्शियम आणि फॉस्फरस ही सहा मूलद्रव्ये इतर रसायनांहून अधिक प्रमाणात असतात. यांचे शरीरातील प्रमाण ९९% असते. सल्फर (गंधक), पोटॅशियम, सोडियम, क्लोरीन आणि मॅग्नेशियम यांचे शरीरातील प्रमाण ०.८५% असते. ही एकूण अकरा मूलद्रव्ये अत्यावश्यक आहेत. उर्वरीत ०.१५% मध्ये १२ मूलद्रव्यांचा समावेश होतो. प्रयोगशाळेतील निषकर्षानुसार ही मूलद्रव्ये देखील अत्यावश्यक आहेत. परंतु, यामध्ये लेड (शिसे), मर्क्युरी (पारा), आर्सेनिक, कॅडमियम ही विषारी मूलद्रव्ये आहेत. शरीरातील प्रमाणानुसार त्यांचा शरीरावर बरा-वाईट परिणाम दिसून येतो. शरीरातील बहुतांश मूलद्रव्ये शरीरासाठी जीवनावश्यक आहेत. शरीरातील टिटॅनिअम व सिझिअम (Caesium) ही मूलद्रव्ये दूषिते आहेत. शरीरातील कोणत्याही क्रियेमध्ये ही भाग घेत नाहीत. या सर्व मूलद्रव्यांपासून मानवी शरीरात सुमारे एक लाखांहून अधिक जैवरेणू बनतात.
मानवी शरीरातील अत्यावश्यक रासायनिक मूलद्रव्ये खालीलप्रमाणे आहेत –
ऑक्सिजन : ऑक्सिजनचे प्रमाण मानवी शरीराच्या वजनाच्या ६५% असून तो पाण्याच्या स्वरूपात असतो. ऑक्सिजन चयापचय व श्वसनासाठी आवश्यक असून प्रथिने, कर्बोदके, मेदाम्ले व न्यूक्लिइक अम्लामध्ये सुद्धा ऑक्सिजन असतो.
कार्बन : मानवी शरीराच्या वजनाचा १८% भाग कार्बनने व्यापलेला असून ते शरीराचे आधारद्रव्य आहे. बहुतेक कार्बनी रेणूमध्ये कार्बन असतो.
हायड्रोजन : विश्वातील एकूण उपलब्ध मूलद्रव्यांपैकी ७५% द्रव्य हायड्रोजनने व्यापलेले आहे. मानवी शरीराच्या वजनाच्या १०% हायड्रोजन ऑक्सिजनसोबत पाण्याच्या स्वरूपात असते. हायड्रोजन हे कार्बनी रसायनातील एक महत्त्वाचे द्रव्य आहे.
नायट्रोजन : मानवी शरीराच्या वजनाच्या ३% नायट्रोजनचे प्रमाण असते. अमिनो अम्ले (प्रथिनांचे घटक रेणू), न्यूक्लिइक अम्ले (डीएनए आणि आरएनए) , एटीपी (ॲडिनोसिन ट्राय फॉस्फेट) या सर्वांमध्ये नायट्रोजन असते.
कॅल्शियम : मानवी शरीराच्या वजनाच्या १.४% कॅल्शियम शरीरात असते. कॅल्शियमपासून शरीरातील अस्थी आणि दात बनतात. आहारातून मिळणाऱ्या कॅल्शियमच्या अभावाने शरीरात अनेक विकृती होतात. प्रथिन संश्लेषण, स्नायू आकुंचन आणि संवेद वहन यांमध्ये कॅल्शियम महत्त्वाचे कार्य करते.
फॉस्फरस : हे मूलद्रव्य अत्यंत प्रतिक्रियाशील आहे. पृथ्वीवर हे मूळ स्वरूपात कधीही सापडत नाही. शरीरासाठी फॉस्फरस अत्यावश्यक आहे. फॉस्फोलिपिडे, एटीपी, न्यूक्लिइक अम्ले आणि काही आवश्यक रेणूंमध्ये फॉस्फरस असतो. मानवी शरीरात १.१% वजनाएवढे फॉस्फरस असते.
पोटॅशियम : मानवी शरीराच्या वजनाच्या १% पोटॅशियम शरीरात असते. चेता संवेद वहनातील हे महत्त्वाचे मूलद्रव्य आहे. हे मूलद्रव्य आयनांच्या पेशीतून आत बाहेर येण्याने विद्युत विभव बदलतो.
सल्फर : हे उपलब्धतेनुसार विश्वातील दहाव्या क्रमांकाचे मूलद्रव्य असून ते कार्बनी आणि सल्फाइड यांच्या स्वरूपात असते. सल्फर त्वचा व केस यांमधील आधारक प्रथिनांचा भाग आहे.
सोडियम : खाद्य मीठ आणि बहुतेक सर्व अन्नामध्ये थोड्या फार प्रमाणात सोडियम उपलब्ध असते. पेशीबाह्य द्रवाचा परासरणी दाब (Osmotic pressure) स्थिर ठेवण्याचे कार्य सोडियममुळे होते. हे पेशीबाह्य द्रवातील मुख्य अल्क आयन असून ते चेतापेशीतील संदेशवहनासाठी उपयुक्त असते.
क्लोरीन : हे रक्ताचा अम्ल-आम्लारी समतोल (Acid-base balance) राखणारे मूलद्रव्य आहे. या मूलद्रव्याचा अस्थिबंध, दात, अस्थी यांच्या निर्मितीत महत्त्वाचा सहभाग असतो. क्लोरीन खाद्य मीठाचा स्रोत असून पोटॅशियम व सोडियम बरोबर बद्ध स्वरूपात असते. क्लोरीनमुळे कार्बनी अपशिष्टे बाहेर टाकण्यास मदत होते तसेच ते यकृताचे कार्य सुरळीत ठेवते.
मॅग्नेशियम : शरीरास आवश्यक खनिजापैकी सर्वांत कमी प्रमाणात लागणारे खनिज. शरीरातील सु. ३०० विकरे कार्यक्षम ठेवण्यासाठी मॅग्नेशियमची आवश्यकता असते. डीएनए, आरएनए आणि एटीपी यांच्या कार्यप्रणालीमध्ये महत्त्वाचा सहघटक म्हणून मॅग्नेशियम आवश्यक असते.
लेश मूलद्रव्ये (Trace elements) : यातील काही मूलद्रव्ये महत्त्वाची तर उर्वरित शरीरात फारसे कार्य नसणारी आहेत. लोह (आयर्न), फ्लुओरिन, झिंक, आयोडीन, तांबे (कॉपर), सेलेनियम, क्रोमियम व मॉलिब्डेनम ही यातील महत्त्वाची मूलद्रव्ये आहेत. हीमोग्लोबिनमधील ऑक्सिजन वहनासाठी लोह मदत करते. सायटोक्रोममध्ये देखील लोह असते. फ्लुओरिन संयुगे दात व्यवस्थित ठेवतात. झिंक प्रतिक्षमता (रोगप्रतिकारक क्षमता) आणि पेशींच्या वाढीसाठी महत्त्वाचे असते. थायरॉइड संप्रेरक उत्पादनासाठी आयोडीन आवश्यक असते. तांबे लाल रक्तपेशी तयार करण्यासाठी लोहासोबत काम करते तसेच रक्तवाहिन्यांना आधार देते. सेलेनियम प्रतिऑक्सिडीकारक म्हणून उपयुक्त असते, तर चयापचय प्रक्रियांमध्ये क्रोमियम व मॉलिब्डेनम महत्त्वाचा सहभाग घेते.
सर्व मूलद्रव्यांचा मुख्य स्रोत आहार हा आहे. मूलद्रव्यांची आवश्यकता व्यक्तीपरत्वे बदलते. परंतु, बहुतांश व्यक्तीमध्ये त्यांची आवश्यकता समान असते. तसेच शरीरातील मूलद्रव्यांचे प्रमाण कमी-अधिक झाल्यास त्यानुसार शरीरावर घातक परिणाम दिसून येतात. मानवी शरीर म्हणजे सर्व सजीवांचे प्रतिनिधिक स्वरूप नाही. त्यामुळे मानवेतर अनेक सजीवांमध्ये मूलद्रव्यांचे प्रमाण कमी-अधिक असते.
सर्वच जैवरेणू कार्यक्षम राहण्यासाठी जल माध्यम अत्यावश्यक आहे. सजीवांतील जैवरेणू पाणी नसेल तर कार्यान्वित होत नाहीत. मानवी शरीरातील मूलद्रव्याव्यतिरिक्त अॅसिडियन (Ascidian) उपसंघात व्हॅनेडिअम (Vanadium) संयुगे असतात. ही ऑक्सिजन वहनासाठी उपयुक्त आहेत. तसेच तांबे असलेली संयुगे काही मृदुकाय सजीवांमध्ये ऑक्सिजन वहन करतात. प्रवाळ सजीवांच्या शरीरात कॅल्शियम अतिरिक्त मात्रेत असते. सर्व सजीवांमध्ये नसलेले मूलद्रव्य सिलिका हे स्पंज वर्गीय सजीवांमध्ये असते. सिलिका फक्त डायाटम, काही आदिजीव व स्पंजामध्ये आधारक असते. सिलिकासारखी मूलद्रव्ये सजीवांमध्ये असली तरी जैवरेणू बहुतांशी समान नियमाप्रमाणे कार्य करतात.
पहा : मानवी अन्नपचन – कर्बोदके, मानवी अन्नपचन – प्रथिने, मानवी अन्नपचन – मेदाम्ले.
संदर्भ :
- https://www.britannica.com/science/biomolecule
- https://www.news-medical.net/life-sciences/What-Chemical-Elements-are-Found-in-the-Human-Body.aspx
समीक्षक : मोहन मद्वाण्णा
Discover more from मराठी विश्वकोश
Subscribe to get the latest posts sent to your email.
