माइटोकॉन्ड्रिया: परिभाषा, संरचना और कार्य (आरेख के साथ)

विषय

• माइटोकॉन्ड्रिया की संरचना
• क्यों माइटोकॉन्ड्रिया महत्वपूर्ण हैं?
• माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शंस
• इनर और आउटर माइटोकॉन्ड्रियल मेम्ब्रेंस
• मैट्रिक्स में क्या है?

जीवित जीवों की यूकेरियोटिक कोशिकाएं जीवित रहने, बढ़ने, प्रजनन करने और बीमारी से लड़ने के लिए लगातार बड़ी संख्या में रासायनिक प्रतिक्रियाएं करती हैं।

इन सभी प्रक्रियाओं को सेलुलर स्तर पर ऊर्जा की आवश्यकता होती है। प्रत्येक कोशिका जो इनमें से किसी भी गतिविधि में संलग्न होती है, अपनी ऊर्जा माइटोकॉन्ड्रिया, छोटे जीवों से प्राप्त करती है जो कोशिकाओं के पावरहाउस के रूप में कार्य करती हैं। माइटोकॉन्ड्रिया का एकवचन माइटोकॉन्ड्रियन है।

मनुष्यों में, लाल रक्त कणिका जैसी कोशिकाओं में ये छोटे अंग नहीं होते हैं, लेकिन अधिकांश अन्य कोशिकाओं में बड़ी संख्या में माइटोकॉन्ड्रिया होते हैं। उदाहरण के लिए, मांसपेशियों की कोशिकाओं में अपनी ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सैकड़ों या हजारों भी हो सकते हैं।

लगभग हर जीवित चीज़ जो चलती है, बढ़ती है या सोचती है, पृष्ठभूमि में माइटोकॉन्ड्रिया है, जो आवश्यक रासायनिक ऊर्जा का उत्पादन करता है।

माइटोकॉन्ड्रिया की संरचना

माइटोकॉन्ड्रिया झिल्ली-बंधे हुए अंग हैं जो एक डबल झिल्ली द्वारा संलग्न होते हैं।

उनके पास एक चिकनी बाहरी झिल्ली है जो ऑर्गेनेल और एक मुड़ा हुआ आंतरिक झिल्ली को घेरे हुए है। आंतरिक झिल्ली के सिलवटों को क्राइस्टे कहा जाता है, जिसमें से एक विलक्षण है, जो कि क्रिस्टा है, और सिलवटों में माइटोकॉन्ड्रियल ऊर्जा बनाने वाली प्रतिक्रियाएं होती हैं।

आंतरिक झिल्ली में एक द्रव होता है जिसे मैट्रिक्स कहा जाता है, जबकि दो झिल्ली के बीच स्थित इंटरमेम्ब्रेन स्पेस भी द्रव से भरा होता है।

इस अपेक्षाकृत सरल कोशिका संरचना के कारण, माइटोकॉन्ड्रिया में केवल दो अलग-अलग ऑपरेटिंग वॉल्यूम होते हैं: आंतरिक झिल्ली के अंदर मैट्रिक्स और इंटरमेन्ब्रेशन स्पेस। वे ऊर्जा उत्पादन के लिए दो संस्करणों के बीच स्थानान्तरण पर भरोसा करते हैं।

दक्षता बढ़ाने और ऊर्जा सृजन क्षमता को बढ़ाने के लिए, आंतरिक झिल्ली की तह मैट्रिक्स में गहराई से प्रवेश करती है।

नतीजतन, आंतरिक झिल्ली का एक बड़ा सतह क्षेत्र होता है, और मैट्रिक्स का कोई भी हिस्सा आंतरिक झिल्ली गुना से दूर नहीं होता है। सिलवटों और बड़े सतह क्षेत्र माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन के साथ मदद करते हैं, मैट्रिक्स और इंटरमेम्ब्रेन स्पेस के बीच अंतरण की संभावित दर को बढ़ाते हैं।

क्यों माइटोकॉन्ड्रिया महत्वपूर्ण हैं?

जबकि एकल कोशिकाएं मूल रूप से माइटोकॉन्ड्रिया या अन्य झिल्ली-बद्ध जीवों के बिना विकसित होती हैं, जटिल बहुकोशिकीय जीव और स्तनधारी जैसे गर्म जानवर माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन के आधार पर सेलुलर श्वसन से अपनी ऊर्जा प्राप्त करते हैं।

हृदय की मांसपेशियों या पक्षियों के पंखों जैसे उच्च-ऊर्जा कार्यों में माइटोकॉन्ड्रिया की उच्च सांद्रता होती है जो आवश्यक ऊर्जा की आपूर्ति करती है।

अपने एटीपी संश्लेषण समारोह के माध्यम से, मांसपेशियों और अन्य कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया शरीर के ताप को गर्म तापमान वाले जानवरों को स्थिर तापमान पर रखने के लिए उत्पन्न करते हैं। यह माइटोकॉन्ड्रिया की केंद्रित ऊर्जा उत्पादन क्षमता है जो उच्च ऊर्जा गतिविधियों और उच्च जानवरों में गर्मी का उत्पादन संभव बनाता है।

माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शंस

माइटोकॉन्ड्रिया में ऊर्जा-उत्पादन चक्र एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला पर निर्भर करता है जिसमें साइट्रिक एसिड या क्रेब्स चक्र होता है।
क्रेब्स साइकिल के बारे में और पढ़ें।

एटीपी बनाने के लिए कार्बोहाइड्रेट जैसे ग्लूकोज को तोड़ने की प्रक्रिया को अपचय कहा जाता है। ग्लूकोज ऑक्सीकरण से इलेक्ट्रॉनों को एक रासायनिक प्रतिक्रिया श्रृंखला के साथ पारित किया जाता है जिसमें साइट्रिक एसिड चक्र शामिल होता है।

कमी-ऑक्सीकरण, या रेडॉक्स से ऊर्जा, प्रोटॉन को मैट्रिक्स से बाहर स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किया जाता है जहां प्रतिक्रियाएं हो रही हैं। माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन श्रृंखला में अंतिम प्रतिक्रिया एक है जिसमें सेलुलर श्वसन से ऑक्सीजन पानी बनाने के लिए कमी से गुजरती है। प्रतिक्रियाओं के अंतिम उत्पाद पानी और एटीपी हैं।

माइटोकॉन्ड्रियल ऊर्जा उत्पादन के लिए जिम्मेदार प्रमुख एंजाइम निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट (एनएडीपी), निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एनएडी), एडेनोसिन डिपहॉस्फेट (एडीपी) और फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एफएडी) हैं।

वे आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में मैट्रिक्स में हाइड्रोजन अणुओं से प्रोटॉन को स्थानांतरित करने में मदद करने के लिए एक साथ काम करते हैं। यह एंजाइम में एटीपी सिंथेज़ के माध्यम से मैट्रिक्स पर लौटने वाले प्रोटॉन के साथ झिल्ली के पार एक रासायनिक और विद्युत क्षमता बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप एडीनोसिन ट्राइफ़ॉस्फेट (एटीपी) का फास्फोराइलेशन और उत्पादन होता है।
एटीपी की संरचना और कार्य के बारे में पढ़ें।

एटीपी संश्लेषण और एटीपी अणु कोशिकाओं में ऊर्जा के प्रमुख वाहक हैं और कोशिकाओं द्वारा इसका उपयोग जीवित जीवों के लिए आवश्यक रसायनों के उत्पादन के लिए किया जा सकता है।

••• वैज्ञानिक

ऊर्जा उत्पादक होने के अलावा, माइटोकॉन्ड्रिया कैल्शियम की रिहाई के माध्यम से सेल-टू-सेल सिग्नलिंग में मदद कर सकता है।

माइटोकॉन्ड्रिया में मैट्रिक्स में कैल्शियम को संग्रहीत करने की क्षमता होती है और जब कुछ एंजाइम या हार्मोन मौजूद होते हैं तो इसे छोड़ सकते हैं। नतीजतन, इस तरह के ट्रिगर करने वाले रसायनों का उत्पादन करने वाले कोशिकाओं को माइटोकॉन्ड्रिया द्वारा रिलीज से बढ़ते कैल्शियम का संकेत दिखाई दे सकता है।

कुल मिलाकर, माइटोकॉन्ड्रिया जीवित कोशिकाओं का एक महत्वपूर्ण घटक है, जो सेल इंटरैक्शन के साथ मदद करता है, जटिल रसायनों को वितरित करता है और एटीपी का उत्पादन करता है जो सभी जीवन के लिए ऊर्जा आधार बनाता है।

इनर और आउटर माइटोकॉन्ड्रियल मेम्ब्रेंस

माइटोकॉन्ड्रियल डबल झिल्ली में आंतरिक और बाहरी झिल्ली और दो झिल्ली के लिए अलग-अलग कार्य होते हैं और विभिन्न पदार्थों से बने होते हैं।

बाहरी माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली इंटरमब्रेनर स्पेस के तरल पदार्थ को घेर लेती है, लेकिन इसे ऐसे रसायनों की अनुमति देनी होती है, जिससे माइटोकॉन्ड्रिया को गुजरना पड़ता है। माइटोकॉन्ड्रिया द्वारा उत्पादित ऊर्जा-भंडारण अणुओं को ऑर्गेनेल को छोड़ने और बाकी सेल में ऊर्जा देने में सक्षम होना चाहिए।

इस तरह के स्थानान्तरण के लिए अनुमति देने के लिए, बाहरी झिल्ली फॉस्फोलिपिड्स और प्रोटीन संरचनाओं से बनी होती है जिसे कहा जाता है porins कि झिल्ली की सतह में छोटे छेद या छिद्रों को छोड़ दें।

इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में तरल पदार्थ होता है जिसकी रचना समोसोल के समान होती है जो आसपास के सेल के तरल को बनाता है।

एटीपी संश्लेषण द्वारा निर्मित छोटे अणु, आयन, पोषक तत्व और एनर्जी ले जाने वाले एटीपी अणु बाहरी झिल्ली में प्रवेश कर सकते हैं और इंटरमब्रेनर स्पेस और साइटोसोल के तरल पदार्थ के बीच संक्रमण कर सकते हैं ।।

आंतरिक झिल्ली में एंजाइम, प्रोटीन और वसा के साथ एक जटिल संरचना होती है, जो केवल पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन को झिल्ली से स्वतंत्र रूप से गुजरने की अनुमति देती है।

बड़े प्रोटीन सहित अन्य अणु झिल्ली में प्रवेश कर सकते हैं लेकिन केवल विशेष परिवहन प्रोटीन के माध्यम से जो उनके मार्ग को सीमित करते हैं। आंतरिक झिल्ली की बड़ी सतह का क्षेत्र, जो क्राइस्टे सिलवटों से उत्पन्न होता है, इन सभी जटिल प्रोटीन और रासायनिक संरचनाओं के लिए जगह प्रदान करता है।

उनकी बड़ी संख्या रासायनिक गतिविधि के उच्च स्तर और ऊर्जा के कुशल उत्पादन की अनुमति देती है।

वह प्रक्रिया जिसके द्वारा आंतरिक झिल्ली के पार रासायनिक स्थानांतरण के माध्यम से ऊर्जा का उत्पादन किया जाता है ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण.

इस प्रक्रिया के दौरान, माइटोकॉन्ड्रिया में कार्बोहाइड्रेट का ऑक्सीकरण मैट्रिक्स से आंतरिक झिल्ली के पार इंटरमैंब्रेन स्पेस में प्रोटॉन को पंप करता है। प्रोटॉन में असंतुलन प्रोटॉन के कारण झिल्ली में आंतरिक झिल्ली में वापस फैलने का कारण बनता है एक एंजाइम कॉम्प्लेक्स के माध्यम से जो एटीपी का अग्रगामी रूप होता है और एटीपी सिंथेज़ कहा जाता है।

बदले में एटीपी सिंथेज़ के माध्यम से प्रोटॉन का प्रवाह एटीपी संश्लेषण का आधार है और यह कोशिकाओं में मुख्य ऊर्जा-भंडारण तंत्र एटीपी अणुओं का उत्पादन करता है।

मैट्रिक्स में क्या है?

आंतरिक झिल्ली के अंदर के चिपचिपे द्रव को मैट्रिक्स कहा जाता है।

यह माइटोकॉन्ड्रिया के मुख्य ऊर्जा-उत्पादन कार्यों को करने के लिए आंतरिक झिल्ली के साथ बातचीत करता है। इसमें एंजाइम और रसायन होते हैं जो ग्लूकोज और फैटी एसिड से एटीपी का उत्पादन करने के लिए क्रेब्स चक्र में भाग लेते हैं।

मैट्रिक्स वह है जहां गोलाकार डीएनए से बना माइटोकॉन्ड्रियल जीन पाया जाता है और जहां राइबोसोम स्थित हैं। राइबोसोम और डीएनए की उपस्थिति का मतलब है कि माइटोकॉन्ड्रिया कोशिका विभाजन पर भरोसा किए बिना, अपने स्वयं के प्रोटीन का उत्पादन कर सकते हैं और अपने स्वयं के डीएनए का उपयोग करके पुन: पेश कर सकते हैं।

यदि माइटोकॉन्ड्रिया अपने आप में छोटे, पूर्ण कोशिकाओं के रूप में प्रतीत होते हैं, तो इसका कारण यह है कि वे संभवतः एक बिंदु पर अलग कोशिकाएं थीं जब एकल कोशिकाएं अभी भी विकसित हो रही थीं।

माइटोकॉन्ड्रियन जैसे बैक्टीरिया ने परजीवी के रूप में बड़ी कोशिकाओं में प्रवेश किया और रहने दिया गया क्योंकि व्यवस्था पारस्परिक रूप से लाभकारी थी।

बैक्टीरिया एक सुरक्षित वातावरण में प्रजनन करने में सक्षम थे और बड़े सेल को ऊर्जा की आपूर्ति करते थे। सैकड़ों लाखों वर्षों में, जीवाणु बहुकोशिकीय जीवों में एकीकृत हो गए और आज के माइटोकॉन्ड्रिया में विकसित हुए।

क्योंकि वे आज पशु कोशिकाओं में पाए जाते हैं, वे प्रारंभिक मानव विकास का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं।

चूंकि माइटोकॉन्ड्रिया स्वतंत्र रूप से माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम पर आधारित होते हैं और कोशिका विभाजन में भाग नहीं लेते हैं, इसलिए नई कोशिकाएं केवल माइटोकॉन्ड्रिया को विरासत में लेती हैं जो कोशिका विभाजन होने पर साइटोसोल के उनके हिस्से में होती हैं।

यह कार्य मनुष्यों सहित उच्च जीवों के प्रजनन के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि भ्रूण एक निषेचित अंडे से विकसित होता है।

मां से अंडे की कोशिका बड़ी होती है और इसके साइटोसोल में बहुत सारे माइटोकॉन्ड्रिया होते हैं, जबकि पिता से निषेचित शुक्राणु कोशिका में शायद ही कोई होता है। नतीजतन, बच्चों को अपनी मां से माइटोकॉन्ड्रिया और उनके माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए विरासत में मिलते हैं।

मैट्रिक्स में उनके एटीपी संश्लेषण समारोह के माध्यम से और डबल झिल्ली में सेलुलर श्वसन के माध्यम से, माइटोकॉन्ड्रिया और माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन पशु कोशिकाओं का एक प्रमुख घटक हैं और जीवन को संभव बनाने में मदद करते हैं।

झिल्ली-बाउंड ऑर्गेनेल के साथ सेल संरचना ने मानव विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है और माइटोकॉन्ड्रिया ने एक आवश्यक योगदान दिया है।