सेल मेम्ब्रेन: परिभाषा, कार्य, संरचना और तथ्य

विषय

• जीवन स्पेक्ट्रम के पार सेल मेम्ब्रेंस
• सेल मेम्ब्रेन संरचना
• सेल मेम्ब्रेन फ़ंक्शंस
• लिपिड Bilayer
• सेल मेम्ब्रेन ट्रांसपोर्ट

कोशिका झिल्ली - जिसे प्लाज्मा झिल्ली या साइटोप्लाज्मिक झिल्ली भी कहा जाता है - जीव विज्ञान की दुनिया में सबसे आकर्षक और सुरुचिपूर्ण निर्माणों में से एक है। सेल को पृथ्वी पर सभी जीवित चीजों की मूलभूत इकाई या "बिल्डिंग ब्लॉक" माना जाता है; आपके अपने शरीर में उनमें से कई खरब हैं, और अलग-अलग अंगों और ऊतकों में अलग-अलग कोशिकाओं में अलग-अलग संरचनाएँ होती हैं, जो इन कोशिकाओं के ऊतकों के कार्यों के साथ उत्कृष्ट रूप से सहसंबंधित होती हैं।

जबकि कोशिकाओं के नाभिक अक्सर सबसे अधिक ध्यान आकर्षित करते हैं क्योंकि उनमें जीव की बाद की पीढ़ियों को जानकारी देने के लिए आवश्यक आनुवंशिक सामग्री होती है, कोशिका झिल्ली कोशिकाओं की सामग्री का शाब्दिक द्वारपाल और संरक्षक है। एक मात्र कंटेनर या बैरियर से दूर, हालांकि, झिल्ली का विकास कोशिकीय संतुलन या आंतरिक संतुलन को बनाए रखने के लिए किया गया है, कुशल और अथक परिवहन तंत्र के माध्यम से जो झिल्ली को सूक्ष्म सीमा शुल्क अधिकारी का एक प्रकार बनाते हैं, जो आयनों के प्रवेश और निकास की अनुमति देते हैं और इनकार करते हैं। कोशिकाओं वास्तविक समय की जरूरत के अनुसार अणुओं।

जीवन स्पेक्ट्रम के पार सेल मेम्ब्रेंस

सभी जीवों में किसी न किसी प्रकार के कोशिका झिल्ली होते हैं। इसमें प्रोकैरियोट्स शामिल हैं, जो ज्यादातर बैक्टीरिया हैं और माना जाता है कि वे पृथ्वी पर सबसे पुरानी जीवित प्रजातियों में से कुछ का प्रतिनिधित्व करते हैं, साथ ही यूकेरियोट्स भी शामिल हैं, जिसमें जानवर और पौधे शामिल हैं। प्रोकैरियोटिक बैक्टीरिया और यूकेरियोटिक दोनों पौधों में अतिरिक्त सुरक्षा के लिए कोशिका झिल्ली के लिए बाहरी दीवार होती है; पौधों में, इस दीवार में छिद्र होते हैं, और वे विशेष रूप से चयनात्मक नहीं होते हैं कि क्या हो सकता है और क्या नहीं। इसके अलावा, यूकेरियोट में ऑर्गेनेल, जैसे कि नाभिक और माइटोकॉन्ड्रिया होते हैं, जो कि कोशिका के आसपास के झिल्ली की तरह संलग्न होते हैं। प्रोकैरियोट्स में नाभिक भी नहीं होते हैं; उनके आनुवंशिक पदार्थ को फैलाया जाता है, यद्यपि साइटोप्लाज्म भर में कुछ कसकर होता है।

उल्लेखनीय आणविक साक्ष्य बताते हैं कि यूकेरियोटिक कोशिकाएं प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं से उतारी जाती हैं, जो उनके विकास में कुछ बिंदु पर सेल की दीवार को खो देती हैं। यद्यपि इसने व्यक्तिगत कोशिकाओं को अपमान के प्रति अधिक संवेदनशील बना दिया, लेकिन इसने उन्हें प्रक्रिया में अधिक जटिल बनने और ज्यामितीय रूप से विस्तार करने की अनुमति दी। वास्तव में, यूकेरियोटिक कोशिकाएं प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं की तुलना में दस गुना बड़ी हो सकती हैं, एक खोज ने इस तथ्य से सभी अधिक हड़ताली की है कि एक एकल कोशिका परिभाषा द्वारा एक प्रोकैरियोटिक जीव की संपूर्णता है। (कुछ यूकेरियोट्स एकल-कोशिका वाले भी हैं।)

सेल मेम्ब्रेन संरचना

कोशिका झिल्ली में दोहरे स्तर की संरचना होती है (जिसे कभी-कभी "द्रव मोज़ेक मॉडल" कहा जाता है) मुख्य रूप से फॉस्फोलिपिड से बना होता है। इनमें से एक परत कोशिका के आंतरिक भाग या साइटोप्लाज्म का सामना करती है, जबकि दूसरा बाहरी वातावरण का सामना करता है। बाहर की ओर- और भीतर की ओर के किनारों को "हाइड्रोफिलिक," माना जाता है या पानी के वातावरण के लिए आकर्षित किया जाता है; आंतरिक भाग "हाइड्रोफोबिक" है, या पानी के वातावरण द्वारा repelled है। अलगाव में, कोशिका झिल्ली शरीर के तापमान पर द्रव होती है, लेकिन कूलर के तापमान पर, वे जेल जैसी स्थिरता पर ले जाती हैं।

सेल झिल्ली के कुल द्रव्यमान के बारे में बिलीयर में लिपिड खाते हैं। कोलेस्ट्रॉल पशु कोशिकाओं में लिपिड का लगभग पांचवां हिस्सा बनाता है, लेकिन पौधों की कोशिकाओं में नहीं, क्योंकि कोलेस्ट्रॉल पौधों में कहीं भी नहीं पाया जाता है। झिल्ली के शेष भाग में विभिन्न प्रकार के कार्यों के साथ प्रोटीन का हिसाब होता है। चूँकि अधिकांश प्रोटीन ध्रुवीय अणु होते हैं, झिल्ली की तरह, उनका हाइड्रोफिलिक कोशिका के बाहरी हिस्से से जूट को समाप्त करता है, और उनका हाइड्रोफोबिक अंत बिलीर के आंतरिक भाग को इंगित करता है।

इन प्रोटीनों में से कुछ में कार्बोहाइड्रेट श्रृंखलाएं जुड़ी होती हैं, जिससे वे ग्लाइकोप्रोटीन बनाते हैं। कई झिल्ली प्रोटीन बिलीयर में पदार्थों के चयनात्मक परिवहन में शामिल होते हैं, जो वे या तो झिल्ली के पार प्रोटीन चैनल बनाकर या झिल्ली के पार शारीरिक रूप से बंद करके कर सकते हैं। अन्य प्रोटीन कोशिका सतहों पर रिसेप्टर्स के रूप में कार्य करते हैं, रासायनिक संकेतों को ले जाने वाले अणुओं के लिए बाध्यकारी साइट प्रदान करते हैं; ये प्रोटीन तब इस सूचना को कोशिका के आंतरिक भाग तक पहुंचाते हैं। अभी भी अन्य झिल्ली प्रोटीन विशेष रूप से प्लाज्मा झिल्ली के लिए प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने वाले एंजाइम के रूप में कार्य करते हैं।

सेल मेम्ब्रेन फ़ंक्शंस

सेल झिल्ली का महत्वपूर्ण पहलू यह नहीं है कि यह "जलरोधी" या सामान्य रूप से पदार्थों के लिए अभेद्य है; अगर ऐसा होता, तो कोशिका मर जाती। सेल झिल्ली को समझने की कुंजी मुख्य काम है कि यह है चयन करके प्रवेश्य। एक सादृश्य: जिस तरह पृथ्वी पर अधिकांश राष्ट्र पूरी तरह से लोगों को राष्ट्र की अंतरराष्ट्रीय सीमाओं पर यात्रा करने से मना नहीं करते हैं, दुनिया भर के देश किसी को भी और सभी को प्रवेश करने की आदत नहीं है। सेल झिल्ली बहुत छोटे पैमाने पर इन देशों की सरकारों को क्या करने का प्रयास करती है: वांछित संस्थाओं को सेल में प्रवेश करने के लिए "वीट" के बाद प्रवेश करने की अनुमति देते हैं, जबकि आंतरिक या सेल के रूप में विषाक्त या विनाशकारी साबित होने की संभावना वाले संस्थानों में प्रवेश वर्जित होता है। पूरा का पूरा।

कुल मिलाकर, झिल्ली एक औपचारिक सीमा के रूप में कार्य करती है, सेल के विभिन्न हिस्सों को एक साथ पकड़ती है उसी तरह एक खेत के चारों ओर एक बाड़ पशुधन को एक साथ रखता है, यहां तक ​​कि उन्हें घूमने और मिलाने की भी अनुमति देता है। यदि आपको उन अणुओं के प्रकारों का अनुमान लगाना था जिन्हें सबसे आसानी से प्रवेश करने और बाहर निकलने की अनुमति है, तो आप क्रमशः "ईंधन के स्रोत" और "चयापचय अपशिष्ट" कह सकते हैं, यह देखते हुए कि यह अनिवार्य रूप से पूरे शरीर के रूप में है। और आप सही होंगे। बहुत छोटे अणु, जैसे गैसीय ऑक्सीजन (O)₂), गैसीय कार्बन डाइऑक्साइड (CO)₂), और पानी (एच₂ओ), झिल्ली के पार स्वतंत्र रूप से गुजर सकता है, लेकिन बड़े अणुओं, जैसे अमीनो एसिड और शर्करा के पारित होने पर कसकर नियंत्रित किया जाता है।

लिपिड Bilayer

अणु जो लगभग सार्वभौमिक रूप से "फॉस्फोलिपिड्स" कहलाते हैं, जो कोशिका झिल्ली के बाइलर को बनाते हैं, अधिक उचित रूप से "ग्लिसरॉफोस्फोलिपिड्स" कहलाते हैं। इनमें एक ग्लिसरॉल अणु शामिल है, जो एक तीन-कार्बन अल्कोहल है, जो एक तरफ दो लंबे फैटी एसिड से जुड़ा होता है और दूसरी तरफ एक फॉस्फेट समूह होता है। यह अणु को एक लंबी, बेलनाकार आकृति प्रदान करता है जो एक विस्तृत शीट का हिस्सा होने के काम के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है, जो कि झिल्ली बाईलेयर की एक भी परत क्रॉस-सेक्शन पर जैसा दिखता है।

ग्लिसरॉफोस्फोलिपिड का फॉस्फेट भाग हाइड्रोफिलिक है। फॉस्फेट समूह का विशिष्ट प्रकार अणु से अणु में भिन्न होता है; उदाहरण के लिए, यह फॉस्फेटिडिलकोलाइन हो सकता है, जिसमें एक नाइट्रोजन युक्त घटक शामिल है। यह हाइड्रोफिलिक है क्योंकि इसमें जल का असमान वितरण होता है (यानी, ध्रुवीय होता है), पानी की तरह, इसलिए दोनों सूक्ष्म सूक्ष्म तिमाहियों में "साथ" मिलते हैं।

झिल्ली के इंटीरियर पर फैटी एसिड उनकी संरचना में कहीं भी चार्ज का एक असमान वितरण नहीं है, इसलिए वे नॉनपोलर हैं और इसलिए हाइड्रोफोबिक हैं।

फॉस्फोलिपिड के इलेक्ट्रोकेमिकल गुणों के कारण, फॉस्फोलिपिड बाइलर व्यवस्था को बनाने या बनाए रखने के लिए ऊर्जा के इनपुट की आवश्यकता नहीं होती है। वास्तव में, पानी में रखा फॉस्फोलिपिड अनायास ही बिलीयर विन्यास को उसी तरह से ग्रहण कर लेते हैं, जिस तरह से तरल पदार्थ "अपने स्तर पर तलाश करते हैं।"

सेल मेम्ब्रेन ट्रांसपोर्ट

चूँकि कोशिका झिल्ली चुनिंदा रूप से पारगम्य होती है, इसलिए उसे एक तरफ से दूसरी ओर, कुछ बड़े और कुछ छोटे, विभिन्न प्रकार के पदार्थ प्राप्त करने का साधन उपलब्ध कराना चाहिए। उन तरीकों के बारे में सोचें जो आप एक नदी या पानी के शरीर को पार कर सकते हैं। आप एक नौका ले सकते हैं; आप बस एक हल्की हवा पर बहाव कर सकते हैं, या आपको स्थिर नदी या समुद्र की धाराओं द्वारा किया जा सकता है। और आप केवल अपने आप को पहली बार पानी के शरीर को पार करने के लिए पा सकते हैं क्योंकि आपकी तरफ लोगों की बहुत अधिक एकाग्रता है और दूसरे पर बहुत कम एकाग्रता है, यहां तक ​​कि चीजों को बाहर करने की आवश्यकता भी है।

इनमें से प्रत्येक परिदृश्य कोशिका झिल्ली से गुजरने वाले अणुओं में से किसी एक से कुछ संबंध रखता है। इन तरीकों में शामिल हैं:

सरल विस्तार: इस प्रक्रिया में, अणु बस कोशिका के अंदर या बाहर जाने के लिए दोहरी झिल्ली के माध्यम से बहाव करते हैं। यहां महत्वपूर्ण यह है कि अधिकांश स्थितियों में अणु एक सांद्रता प्रवणता को नीचे ले जाएंगे, जिसका अर्थ है कि वे उच्च सांद्रता वाले क्षेत्रों से स्वाभाविक रूप से कम सांद्रता वाले क्षेत्रों में बहाव करते हैं। यदि आप एक स्विमिंग पूल के बीच में पेंट की कैन डाल सकते हैं, तो पेंट अणुओं की बाहरी गति सरल विसरण के एक रूप का प्रतिनिधित्व करेगी। अणु जो कोशिका झिल्ली को इस तरह से पार कर सकते हैं, जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, O जैसे छोटे अणु हैं₂ और सह₂.

ऑस्मोसिस: ऑस्मोसिस को एक "चूसने वाला दबाव" के रूप में वर्णित किया जा सकता है जो पानी की गति का कारण बनता है जब पानी में भंग कणों की गति असंभव होती है। यह तब होता है जब एक झिल्ली पानी की अनुमति देती है, लेकिन विघटित कणों ("विलेयस") को नहीं, इसके माध्यम से गुजरने के लिए। ड्राइविंग बल फिर से एक एकाग्रता ढाल है, क्योंकि पूरे स्थानीय वातावरण एक संतुलन राज्य को "चाहता है" जिसमें प्रति यूनिट पानी में विलेय की मात्रा समान है। यदि पानी के पारगम्य कणों में एक तरफ से अधिक पारगम्य कण होते हैं, तो दूसरे की तुलना में विलेय-अभेद्य झिल्ली में, पानी उच्च विलेय सांद्रता के क्षेत्र में प्रवाहित होगा। यही है, अगर कण पानी में जाकर अपनी सांद्रता को बदल नहीं सकते हैं, तो पानी खुद ही कमोबेश उसी काम को पूरा करने के लिए आगे बढ़ेगा।

सुविधा विसरण: फिर से, इस प्रकार की झिल्ली परिवहन देखती है कि कण उच्च सांद्रता वाले क्षेत्रों से कम सांद्रता वाले क्षेत्रों में चले जाते हैं। साधारण विसरण के मामले के विपरीत, हालांकि, अणुओं को विशेष प्रोटीन चैनलों के माध्यम से कोशिका में या बाहर ले जाया जाता है, बजाय ग्लिसोफॉस्फोलिपिड अणुओं के बीच रिक्त स्थान के माध्यम से बहने के बजाय। अगर आपने कभी देखा है कि क्या होता है जब किसी नदी को बहते हुए अचानक चट्टानों के बीच एक मार्ग में पाया जाता है, तो आप जानते हैं कि इस मार्ग में रहते हुए वस्तु (शायद एक आंतरिक ट्यूब पर एक दोस्त!) की गति काफी बढ़ जाती है। इसलिए यह प्रोटीन चैनलों के साथ है। यह ध्रुवीय या विद्युत आवेश अणुओं के साथ सबसे आम है।

सक्रिय ट्रांसपोर्ट: पहले से चर्चा की गई झिल्ली परिवहन के प्रकार एक एकाग्रता ढाल के नीचे आंदोलन को शामिल करते हैं। कभी-कभी, हालांकि, जैसा कि नावों को ऊपर की ओर जाना चाहिए और कारों को पहाड़ियों पर चढ़ना पड़ता है, पदार्थ एक एकाग्रता ढाल के खिलाफ सबसे अधिक चलते हैं - एक ऊर्जावान प्रतिकूल स्थिति। नतीजतन, प्रक्रिया को एक बाहरी स्रोत द्वारा संचालित किया जाना है, और इस मामले में वह स्रोत एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) है, जो सूक्ष्म जैविक लेनदेन के लिए व्यापक ईंधन है। इस प्रक्रिया में, एडेनोसिन डाइफॉस्फेट (एडीपी) और एक मुक्त फॉस्फेट बनाने के लिए एटीपी से तीन फॉस्फेट समूहों में से एक को हटा दिया जाता है, और फॉस्फेट-फॉस्फेट बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस द्वारा मुक्त ऊर्जा का उपयोग "पंप" अणुओं को ढाल और झिल्ली के पार।

सक्रिय परिवहन अप्रत्यक्ष या माध्यमिक फैशन में भी हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक झिल्ली पंप कोशिका के बाहर झिल्ली के एक तरफ से दूसरे तक, उसके सांद्रता ढाल में सोडियम को स्थानांतरित कर सकता है। जब सोडियम आयन दूसरी दिशा में फैलता है, तो वह अपने साथ एक ग्लूकोज अणु ले जा सकता है, जिसके खिलाफ अणु स्वयं एकाग्रता ढाल (ग्लूकोज एकाग्रता आमतौर पर बाहर की तुलना में कोशिकाओं के अंदरूनी हिस्सों पर अधिक होता है)। चूंकि ग्लूकोज का संचलन इसकी सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध है, यह सक्रिय परिवहन है, लेकिन क्योंकि कोई भी एटीपी प्रत्यक्ष रूप से शामिल नहीं है, यह एक उदाहरण है माध्यमिक सक्रिय ट्रांसपोर्ट।