कोशिका हमारे ग्रह पर सभी जीवन की एक संरचनात्मक इकाई और एक खुली प्रणाली है। इसका मतलब है कि इसके जीवन को पर्यावरण के साथ पदार्थ और ऊर्जा के निरंतर आदान-प्रदान की आवश्यकता होती है। यह विनिमय झिल्ली के माध्यम से किया जाता है - कोशिका की मुख्य सीमा, जिसे इसकी अखंडता को बनाए रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह झिल्ली के माध्यम से होता है कि सेलुलर चयापचय किया जाता है और यह या तो किसी पदार्थ की एकाग्रता ढाल के साथ या इसके खिलाफ जाता है। साइटोप्लाज्मिक झिल्ली में सक्रिय परिवहन एक जटिल और ऊर्जा-गहन प्रक्रिया है।
झिल्ली - बाधा और प्रवेश द्वार
साइटोप्लाज्मिक झिल्ली कई सेल ऑर्गेनेल, प्लास्टिड और समावेशन का हिस्सा है। आधुनिक विज्ञान झिल्ली संरचना के द्रव मोज़ेक मॉडल पर आधारित है। झिल्ली के आर-पार पदार्थों का सक्रिय परिवहन किसके कारण संभव है?विशिष्ट इमारत। झिल्ली का आधार एक लिपिड बाईलेयर द्वारा बनता है - मुख्य रूप से फॉस्फोलिपिड्स को उनके हाइड्रोफिलिक-हाइड्रोफोबिक गुणों के अनुसार व्यवस्थित किया जाता है। लिपिड बाईलेयर के मुख्य गुण तरलता (साइटों को एम्बेड करने और खोने की क्षमता), स्व-संयोजन और विषमता हैं। झिल्ली का दूसरा घटक प्रोटीन है। उनके कार्य विविध हैं: सक्रिय परिवहन, स्वागत, किण्वन, मान्यता।
प्रोटीन झिल्ली की सतह पर और अंदर दोनों जगह स्थित होते हैं, और उनमें से कुछ इसे कई बार भेदते हैं। एक झिल्ली में प्रोटीन की संपत्ति झिल्ली के एक तरफ से दूसरी तरफ जाने की क्षमता है ("फ्लिप-फ्लॉप" जंप)। और अंतिम घटक झिल्ली की सतह पर कार्बोहाइड्रेट की सैकराइड और पॉलीसेकेराइड श्रृंखला है। उनके कार्य आज भी विवादास्पद हैं।
झिल्ली के आर-पार पदार्थों के सक्रिय परिवहन के प्रकार
कोशिका झिल्ली के माध्यम से पदार्थों का ऐसा स्थानांतरण सक्रिय होगा, जिसे नियंत्रित किया जाता है, ऊर्जा लागत के साथ होता है और एकाग्रता ढाल के खिलाफ जाता है (पदार्थों को कम सांद्रता वाले क्षेत्र से एक क्षेत्र में स्थानांतरित किया जाता है) उच्च सांद्रता)। ऊर्जा के किस स्रोत का उपयोग किया जाता है, इसके आधार पर परिवहन के निम्नलिखित तरीके प्रतिष्ठित हैं:
- प्राथमिक सक्रिय (ऊर्जा स्रोत - एडेनोसाइन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड एटीपी से एडेनोसाइन डिफोस्फोरिक एसिड एडीपी का हाइड्रोलिसिस)।
- माध्यमिक सक्रिय (पदार्थों के प्राथमिक सक्रिय परिवहन के तंत्र के परिणामस्वरूप निर्मित माध्यमिक ऊर्जा के साथ प्रदान किया गया)।
प्रोटीन-सहायक
पहले और दूसरे दोनों मामलों में वाहक प्रोटीन के बिना परिवहन असंभव है। ये परिवहन प्रोटीन बहुत विशिष्ट हैं और कुछ अणुओं और कभी-कभी कुछ प्रकार के अणुओं को ले जाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। यह उत्परिवर्तित जीवाणु जीन पर प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध हुआ, जिसके कारण एक निश्चित कार्बोहाइड्रेट की झिल्ली के पार सक्रिय परिवहन की असंभवता हो गई। ट्रांसमेम्ब्रेन ट्रांसपोर्टर प्रोटीन स्व-ट्रांसपोर्टर हो सकते हैं (वे अणुओं के साथ बातचीत करते हैं और उन्हें सीधे झिल्ली के पार ले जाते हैं) या चैनल-फॉर्मिंग (झिल्ली में छिद्र बनाते हैं जो विशिष्ट पदार्थों के लिए खुले होते हैं)।
सोडियम और पोटेशियम पंप
झिल्ली के आर-पार पदार्थों के प्राथमिक सक्रिय परिवहन का सबसे अधिक अध्ययन किया गया उदाहरण Na+ -, K+ -पंप है। यह तंत्र झिल्ली के दोनों किनारों पर Na+ और K+ आयनों की सांद्रता में अंतर सुनिश्चित करता है, जो कोशिका और अन्य चयापचय प्रक्रियाओं में आसमाटिक दबाव बनाए रखने के लिए आवश्यक है। ट्रांसमेम्ब्रेन कैरियर प्रोटीन, सोडियम-पोटेशियम ATPase, में तीन भाग होते हैं:
- प्रोटीन झिल्ली के बाहरी हिस्से में पोटैशियम आयनों के लिए दो रिसेप्टर्स होते हैं।
- झिल्ली के अंदर तीन सोडियम आयन रिसेप्टर्स होते हैं।
- प्रोटीन के भीतरी भाग में एटीपी गतिविधि होती है।
जब दो पोटेशियम आयन और तीन सोडियम आयन झिल्ली के दोनों ओर प्रोटीन रिसेप्टर्स से जुड़ते हैं, तो एटीपी गतिविधि चालू हो जाती है। एटीपी अणु ऊर्जा की रिहाई के साथ एडीपी को हाइड्रोलाइज्ड किया जाता है, जिसे पोटेशियम आयनों के परिवहन पर खर्च किया जाता है।अंदर, और साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के बाहर सोडियम आयन। ऐसा अनुमान है कि ऐसे पंप की दक्षता 90% से अधिक है, जो अपने आप में काफी आश्चर्यजनक है।
संदर्भ के लिए: एक आंतरिक दहन इंजन की दक्षता लगभग 40%, विद्युत - 80% तक होती है। दिलचस्प बात यह है कि पंप विपरीत दिशा में भी काम कर सकता है और एटीपी संश्लेषण के लिए फॉस्फेट दाता के रूप में काम कर सकता है। कुछ कोशिकाओं (उदाहरण के लिए, न्यूरॉन्स) के लिए, सभी ऊर्जा का 70% तक सेल से सोडियम को हटाने और उसमें पोटेशियम आयनों को पंप करने पर खर्च किया जाता है। कैल्शियम, क्लोरीन, हाइड्रोजन और कुछ अन्य धनायनों (धनात्मक आवेश वाले आयन) के लिए पंप सक्रिय परिवहन के समान सिद्धांत पर काम करते हैं। आयनों (ऋणात्मक आवेशित आयनों) के लिए ऐसा कोई पंप नहीं मिला है।
कार्बोहाइड्रेट और अमीनो एसिड का परिवहन
माध्यमिक सक्रिय परिवहन का एक उदाहरण कोशिकाओं में ग्लूकोज, अमीनो एसिड, आयोडीन, आयरन और यूरिक एसिड का स्थानांतरण है। पोटेशियम-सोडियम पंप के संचालन के परिणामस्वरूप, सोडियम सांद्रता का एक ढाल बनाया जाता है: एकाग्रता बाहर उच्च होती है, और कम अंदर (कभी-कभी 10-20 बार)। सोडियम कोशिका में फैल जाता है और इस प्रसार की ऊर्जा का उपयोग पदार्थों को बाहर निकालने के लिए किया जा सकता है। इस तंत्र को कोट्रांसपोर्ट या युग्मित सक्रिय परिवहन कहा जाता है। इस मामले में, वाहक प्रोटीन के बाहर दो ग्राही केंद्र होते हैं: एक सोडियम के लिए और दूसरा परिवहन किए जाने वाले तत्व के लिए। दोनों रिसेप्टर्स के सक्रियण के बाद ही, प्रोटीन संरचना परिवर्तन और प्रसार ऊर्जा से गुजरता हैसोडियम संकेंद्रण प्रवणता के विरुद्ध कोशिका में परिवहन किए गए पदार्थ का परिचय देता है।
सेल के लिए सक्रिय परिवहन का मान
यदि झिल्ली के माध्यम से पदार्थों का सामान्य प्रसार मनमाने ढंग से लंबे समय तक चलता है, तो कोशिका के बाहर और अंदर उनकी सांद्रता बराबर हो जाएगी। और यह कोशिकाओं के लिए मृत्यु है। आखिरकार, सभी जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को विद्युत संभावित अंतर के वातावरण में आगे बढ़ना चाहिए। सक्रिय के बिना, एक एकाग्रता ढाल के खिलाफ, पदार्थों के परिवहन, न्यूरॉन्स एक तंत्रिका आवेग को प्रसारित करने में सक्षम नहीं होंगे। और मांसपेशियों की कोशिकाएं सिकुड़ने की क्षमता खो देंगी। कोशिका आसमाटिक दबाव बनाए रखने में सक्षम नहीं होगी और ढह जाएगी। और चयापचय के उत्पादों को बाहर नहीं लाया जाएगा। और हार्मोन रक्तप्रवाह में कभी नहीं जाएंगे। आखिरकार, एक अमीबा भी ऊर्जा खर्च करता है और उसी आयन पंप का उपयोग करके अपनी झिल्ली पर एक संभावित अंतर पैदा करता है।
