झिल्ली के आर-पार पदार्थों का सक्रिय परिवहन। झिल्ली के पार पदार्थों के सक्रिय परिवहन के प्रकार

और सक्रियपरिवहन। निष्क्रिय परिवहन विद्युत रासायनिक प्रवणता के साथ ऊर्जा की खपत के बिना होता है। निष्क्रिय लोगों में प्रसार (सरल और सुगम), परासरण, निस्पंदन शामिल हैं। सक्रिय परिवहन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है और यह एकाग्रता या विद्युत प्रवणता के विरुद्ध होता है।
सक्रिय ट्रांसपोर्ट
यह सांद्रण या विद्युतीय प्रवणता के विपरीत पदार्थों का परिवहन है, जो ऊर्जा के व्यय के साथ होता है। प्राथमिक सक्रिय परिवहन के बीच एक अंतर किया जाता है, जिसके लिए एटीपी की ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और माध्यमिक (एटीपी के कारण झिल्ली के दोनों किनारों पर आयनिक एकाग्रता ग्रेडिएंट का निर्माण होता है, और इन ग्रेडिएंट की ऊर्जा का उपयोग परिवहन के लिए किया जाता है)।
शरीर में प्राथमिक सक्रिय परिवहन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह कोशिका झिल्ली के आंतरिक और बाहरी पक्षों के बीच विद्युत संभावित अंतर पैदा करने में शामिल है। सक्रिय परिवहन की मदद से, कोशिका के मध्य और बाह्य तरल पदार्थ में Na +, K +, H +, SI "" और अन्य आयनों की विभिन्न सांद्रताएँ बनाई जाती हैं।
Na+ और K+ के परिवहन का बेहतर अध्ययन किया गया है - Na+, -K + -Hacoc। यह परिवहन लगभग 100,000 आणविक भार वाले गोलाकार प्रोटीन की भागीदारी के साथ होता है। प्रोटीन की आंतरिक सतह पर तीन Na + बाइंडिंग साइट और बाहरी सतह पर दो K + बाइंडिंग साइट होती हैं। प्रोटीन की आंतरिक सतह पर उच्च ATPase गतिविधि देखी जाती है। एटीपी के हाइड्रोलिसिस के दौरान उत्पन्न ऊर्जा प्रोटीन में गठनात्मक परिवर्तन की ओर ले जाती है और साथ ही, तीन Na + आयनों को कोशिका से हटा दिया जाता है और दो K + आयनों को ऐसे पंप की मदद से इसमें पेश किया जाता है Na+ की उच्च सांद्रता बाह्यकोशिकीय द्रव में और K+ की उच्च सांद्रता कोशिका द्रव्य में निर्मित होती है।
हाल ही में, Ca2 + पंपों का गहन अध्ययन किया गया है, जिसकी बदौलत कोशिका में Ca2 + की सांद्रता इसके बाहर की तुलना में हजारों गुना कम है। कोशिका झिल्ली और कोशिका अंगकों (सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम, माइटोकॉन्ड्रिया) में Ca2+ पंप होते हैं। झिल्लियों में वाहक प्रोटीन के कारण Ca2+ पंप भी कार्य करते हैं। इस प्रोटीन में उच्च ATPase गतिविधि होती है।
माध्यमिक सक्रिय परिवहन. प्राथमिक सक्रिय परिवहन के लिए धन्यवाद, कोशिका के बाहर Na + की एक उच्च सांद्रता बनती है, कोशिका में Na + के प्रसार के लिए स्थितियाँ उत्पन्न होती हैं, लेकिन Na + के साथ अन्य पदार्थ भी इसमें प्रवेश कर सकते हैं। यह परिवहन एक दिशा में निर्देशित होता है और इसे आयात कहा जाता है। अन्यथा, Na + का प्रवेश कोशिका से किसी अन्य पदार्थ के बाहर निकलने को उत्तेजित करता है, ये अलग-अलग दिशाओं में निर्देशित दो प्रवाह हैं - एक एंटीपोर्ट;
सहजीवन का एक उदाहरण Na + के साथ ग्लूकोज या अमीनो एसिड का परिवहन होगा। वाहक प्रोटीन में Na + बाइंडिंग और ग्लूकोज या अमीनो एसिड बाइंडिंग के लिए दो साइटें होती हैं। पांच प्रकार के अमीनो एसिड को बांधने के लिए पांच अलग-अलग प्रोटीन की पहचान की गई है। अन्य प्रकार के सहजीवन को भी जाना जाता है - कोशिका में एन + का एक साथ परिवहन, कोशिका से के + और सीएल- आदि।
लगभग सभी कोशिकाओं में, एक एंटीपोर्ट तंत्र होता है - Na + कोशिका में जाता है, और Ca2 + इसे छोड़ देता है, या Na + कोशिका में जाता है, और H + इससे बाहर आता है।
Mg2 +, Fe2 +, HCO3- और कई अन्य पदार्थ सक्रिय रूप से झिल्ली के माध्यम से ले जाए जाते हैं।
पिनोसाइटोसिस सक्रिय परिवहन के प्रकारों में से एक है। यह इस तथ्य में निहित है कि कुछ मैक्रोमोलेक्यूल्स (मुख्य रूप से प्रोटीन, जिनके मैक्रोमोलेक्यूल्स का व्यास 100-200 एनएम है) झिल्ली रिसेप्टर्स से जुड़ते हैं। ये रिसेप्टर्स विभिन्न प्रोटीनों के लिए विशिष्ट हैं। उनका जुड़ाव कोशिका के सिकुड़े हुए प्रोटीन - एक्टिन और मायोसिन के सक्रियण के साथ होता है, जो इस बाह्य प्रोटीन और थोड़ी मात्रा में बाह्य तरल पदार्थ के साथ एक गुहा बनाते और बंद करते हैं। इस मामले में, एक पिनोसाइटोटिक पुटिका बनती है। यह ऐसे एंजाइम स्रावित करता है जो इस प्रोटीन को हाइड्रोलाइज़ करते हैं। हाइड्रोलिसिस उत्पाद कोशिकाओं द्वारा अवशोषित होते हैं। पिनोसाइटोसिस के लिए एटीपी ऊर्जा और बाह्य कोशिकीय वातावरण में Ca2+ की उपस्थिति की आवश्यकता होती है।
इस प्रकार, कोशिका झिल्ली में पदार्थों का परिवहन कई प्रकार से होता है। कोशिका के विभिन्न पक्षों पर (एपिकल, बेसल, लेटरल झिल्लियों में) विभिन्न प्रकार के परिवहन हो सकते हैं। इसका एक उदाहरण इसमें होने वाली प्रक्रियाएं होंगी

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व्याख्यान नोट्स संख्या 3.

विषय। जीवित संगठन के उपकोशिकीय और सेलुलर स्तर।

जैविक झिल्लियों की संरचना.

सभी जीवित जीवों की जैविक झिल्ली का आधार दोहरी फॉस्फोलिपिड संरचना है। कोशिका झिल्ली के फॉस्फोलिपिड ट्राइग्लिसराइड्स होते हैं जिनमें एक फैटी एसिड को फॉस्फोरिक एसिड द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। फॉस्फोलिपिड अणुओं के हाइड्रोफिलिक "सिर" और हाइड्रोफोबिक "पूंछ" इस प्रकार उन्मुख होते हैं कि अणुओं की दो पंक्तियाँ दिखाई देती हैं, जिनमें से सिर पानी से "पूंछ" को ढँक देते हैं।

विभिन्न आकारों और आकृतियों के प्रोटीन इस फॉस्फोलिपिड संरचना में एकीकृत होते हैं।

झिल्ली के व्यक्तिगत गुण और विशेषताएं मुख्य रूप से प्रोटीन द्वारा निर्धारित होती हैं। विभिन्न प्रोटीन संरचना किसी भी पशु प्रजाति के अंगों की संरचना और कार्यों में अंतर निर्धारित करती है। उनके गुणों पर झिल्लीदार लिपिड की संरचना का प्रभाव बहुत कम होता है।

जैविक झिल्लियों के पार पदार्थों का परिवहन।

झिल्ली के पार पदार्थों के परिवहन को निष्क्रिय (एकाग्रता प्रवणता के साथ ऊर्जा खपत के बिना) और सक्रिय (ऊर्जा खपत के साथ) में विभाजित किया गया है।

निष्क्रिय परिवहन: प्रसार, सुगम प्रसार, परासरण।

प्रसार एक माध्यम में घुले कणों की उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र (पानी में चीनी का घुलना) की ओर गति है।

सुगम प्रसार एक चैनल प्रोटीन (लाल रक्त कोशिकाओं में ग्लूकोज का प्रवेश) का उपयोग करके प्रसार है।

ऑस्मोसिस एक विघटित पदार्थ की कम सांद्रता वाले क्षेत्र से उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र में विलायक कणों की गति है (एक लाल रक्त कोशिका सूज जाती है और आसुत जल में फट जाती है)।

सक्रिय परिवहन को झिल्ली के आकार में परिवर्तन और एंजाइम-पंप प्रोटीन द्वारा परिवहन से जुड़े परिवहन में विभाजित किया गया है।

बदले में, झिल्ली के आकार में परिवर्तन से जुड़े परिवहन को तीन प्रकारों में विभाजित किया गया है।

फागोसाइटोसिस एक घने सब्सट्रेट पर कब्जा है (एक ल्यूकोसाइट-मैक्रोफेज एक जीवाणु को पकड़ता है)।

पिनोसाइटोसिस तरल पदार्थ का कब्जा है (अंतर्गर्भाशयी विकास के पहले चरण में भ्रूण कोशिकाओं का पोषण)।

पंप एंजाइम प्रोटीन द्वारा परिवहन झिल्ली में एकीकृत वाहक प्रोटीन (क्रमशः सोडियम और पोटेशियम आयनों का "बाहर" और "कोशिका में" परिवहन) का उपयोग करके झिल्ली के पार एक पदार्थ की गति है।

दिशा के अनुसार परिवहन को विभाजित किया गया है एक्सोसाइटोसिस(पिंजरे से) और एंडोसाइटोसिस(एक पिंजरे में)।

कोशिका घटकों का वर्गीकरणविभिन्न मानदंडों के अनुसार किया गया।

जैविक झिल्लियों की उपस्थिति के आधार पर, अंगकों को दोहरी-झिल्ली, एकल-झिल्ली और गैर-झिल्ली में विभाजित किया जाता है।

उनके कार्यों के आधार पर, ऑर्गेनेल को गैर-विशिष्ट (सार्वभौमिक) और विशिष्ट (विशिष्ट) में विभाजित किया जा सकता है।

क्षति के मामले में, उन्हें महत्वपूर्ण और पुनर्प्राप्ति योग्य में वर्गीकृत किया गया है।

जीवित प्राणियों के विभिन्न समूहों से संबंधित: पौधे और जानवर।

रासायनिक दृष्टि से झिल्ली (एकल और दोहरी झिल्ली) अंगकों की संरचना समान होती है।

दोहरी झिल्ली वाले अंगक.

मुख्य। यदि किसी जीव की कोशिकाओं में केन्द्रक होता है तो उन्हें यूकेरियोट्स कहा जाता है। परमाणु आवरण में दो निकट दूरी वाली झिल्लियाँ होती हैं। इनके बीच पेरिन्यूक्लियर स्पेस है। परमाणु झिल्ली में छिद्र होते हैं जिन्हें छिद्र कहते हैं। न्यूक्लियोली, आरएनए संश्लेषण के लिए जिम्मेदार नाभिक के भाग हैं। महिलाओं की कुछ कोशिकाओं के नाभिक में, 1 बर्र शरीर सामान्य रूप से स्रावित होता है - एक निष्क्रिय एक्स गुणसूत्र। जब केन्द्रक विभाजित होता है तो सभी गुणसूत्र दिखाई देने लगते हैं। विभाजन के बाहर, गुणसूत्र आमतौर पर दिखाई नहीं देते हैं। परमाणु रस कैरियोप्लाज्म है। केन्द्रक आनुवंशिक जानकारी के भंडारण और कार्यप्रणाली को सुनिश्चित करता है।

माइटोकॉन्ड्रिया. आंतरिक झिल्ली में क्राइस्टे होते हैं, जो एरोबिक ऑक्सीकरण एंजाइमों के लिए आंतरिक सतह क्षेत्र को बढ़ाते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया का अपना डीएनए, आरएनए और राइबोसोम होते हैं। मुख्य कार्य ADP के ऑक्सीकरण और फॉस्फोराइलेशन को पूरा करना है

एडीपी+पी=एटीपी.

प्लास्टिड्स (क्लोरोप्लास्ट, क्रोमोप्लास्ट, ल्यूकोप्लास्ट)। प्लास्टिड्स के अपने न्यूक्लिक एसिड और राइबोसोम होते हैं। क्लोरोप्लास्ट के स्ट्रोमा में डिस्क के आकार की झिल्ली होती है, जो ढेर में एकत्रित होती है, जहां प्रकाश संश्लेषण के लिए जिम्मेदार क्लोरोफिल स्थित होता है।

क्रोमोप्लास्ट में वर्णक होते हैं जो पत्तियों, फूलों और फलों का पीला, लाल, नारंगी रंग निर्धारित करते हैं।

ल्यूकोप्लास्ट पोषक तत्वों को संग्रहित करते हैं।

एकल-झिल्ली अंगक।

बाहरी साइटोप्लाज्मिक झिल्ली कोशिका को बाहरी वातावरण से अलग करती है। झिल्ली में प्रोटीन होते हैं जो विभिन्न कार्य करते हैं। इसमें रिसेप्टर प्रोटीन, एंजाइम प्रोटीन, पंप प्रोटीन और चैनल प्रोटीन होते हैं। बाहरी झिल्ली में चयनात्मक पारगम्यता होती है, जो झिल्ली के पार पदार्थों के परिवहन की अनुमति देती है।

कुछ झिल्लियों में सुप्रामेम्ब्रेन कॉम्प्लेक्स के तत्व होते हैं - पौधों में कोशिका भित्ति, मनुष्यों में आंतों के उपकला कोशिकाओं के ग्लाइकोकैलिक्स और माइक्रोविली।

पड़ोसी कोशिकाओं (उदाहरण के लिए, डेसमोसोम) और एक सबमब्रेन कॉम्प्लेक्स (फाइब्रिलर संरचनाएं) के साथ संपर्क के लिए एक उपकरण है जो झिल्ली की स्थिरता और आकार सुनिश्चित करता है।

एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (ईआर) झिल्लियों की एक प्रणाली है जो कोशिका के भीतर परस्पर क्रिया के लिए कुंड और चैनल बनाती है।

दानेदार (खुरदरे) और चिकने ईपीएस होते हैं।

दानेदार ईआर में राइबोसोम होते हैं, जहां प्रोटीन जैवसंश्लेषण होता है।

चिकनी ईआर पर, लिपिड और कार्बोहाइड्रेट संश्लेषित होते हैं, ग्लूकोज ऑक्सीकरण होता है (ऑक्सीजन मुक्त चरण), अंतर्जात और बहिर्जात (औषधीय सहित विदेशी ज़ेनोबायोटिक्स) पदार्थ बेअसर होते हैं। तटस्थता के लिए, चिकनी ईपीएस में एंजाइम प्रोटीन होते हैं जो 4 मुख्य प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं: ऑक्सीकरण, कमी, हाइड्रोलिसिस, संश्लेषण (मिथाइलेशन, एसिटिलेशन, सल्फेशन, ग्लुकुरोनिडेशन)। गोल्गी तंत्र के सहयोग से, ईआर लाइसोसोम, रिक्तिकाएं और अन्य एकल-झिल्ली जीवों के निर्माण में भाग लेता है।

गोल्गी उपकरण (लैमेलर कॉम्प्लेक्स) फ्लैट झिल्ली सिस्टर्न, डिस्क और वेसिकल्स की एक कॉम्पैक्ट प्रणाली है, जो ईआर के साथ निकटता से जुड़ा हुआ है। लैमेलर कॉम्प्लेक्स झिल्लियों के निर्माण में भाग लेता है (उदाहरण के लिए, लाइसोसोम और स्रावी कणिकाओं के लिए) जो कोशिका सामग्री से हाइड्रोलाइटिक एंजाइम और अन्य पदार्थों को अलग करते हैं।

लाइसोसोम हाइड्रोलाइटिक एंजाइम युक्त पुटिकाएं हैं। लाइसोसोम इंट्रासेल्युलर पाचन और फागोसाइटोसिस में सक्रिय रूप से भाग लेते हैं। वे कोशिका द्वारा पकड़ी गई वस्तुओं को पचाते हैं, पिनोसाइटिक और फागोसाइटिक पुटिकाओं के साथ विलय करते हैं। वे अपने स्वयं के घिसे-पिटे अंगों को पचा सकते हैं। फ़ेज लाइसोसोम प्रतिरक्षा सुरक्षा प्रदान करते हैं। लाइसोसोम खतरनाक होते हैं क्योंकि जब उनका खोल नष्ट हो जाता है, तो कोशिका का ऑटोलिसिस (स्व-पाचन) हो सकता है।

पेरोक्सीसोम छोटे, एकल-झिल्ली अंग होते हैं जिनमें एंजाइम कैटालेज़ होता है, जो हाइड्रोजन पेरोक्साइड को निष्क्रिय करता है। पेरोक्सीसोम वे अंग हैं जो झिल्ली को मुक्त कण पेरोक्सीडेशन से बचाते हैं।

रिक्तिकाएँ पादप कोशिकाओं की विशेषता वाली एकल-झिल्ली अंगक हैं। उनके कार्य स्फीति बनाए रखने और (या) पदार्थों के भंडारण से संबंधित हैं।

गैर-झिल्ली अंगक.

राइबोसोम राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन होते हैं जिनमें बड़े और छोटे आरआरएनए सबयूनिट होते हैं। राइबोसोम प्रोटीन संयोजन का स्थल हैं।

फाइब्रिलर (धागे जैसी) संरचनाएं सूक्ष्मनलिकाएं, मध्यवर्ती फिलामेंट्स और माइक्रोफिलामेंट्स हैं।

सूक्ष्मनलिकाएं। संरचना मोतियों से मिलती जुलती है, जिसका धागा घने स्प्रिंग-सर्पिल में मुड़ा हुआ है। प्रत्येक "मनका" एक ट्यूबुलिन प्रोटीन का प्रतिनिधित्व करता है। ट्यूब का व्यास 24 एनएम है. सूक्ष्मनलिकाएं चैनलों की एक प्रणाली का हिस्सा हैं जो पदार्थों का इंट्रासेल्युलर परिवहन प्रदान करती हैं। वे साइटोस्केलेटन को मजबूत करते हैं, स्पिंडल, कोशिका केंद्र के सेंट्रीओल्स, बेसल बॉडी, सिलिया और फ्लैगेल्ला के निर्माण में भाग लेते हैं।

कोशिका केंद्र साइटोप्लाज्म का एक खंड है जिसमें 9 त्रिक (प्रत्येक में 3 सूक्ष्मनलिकाएं) से बने दो सेंट्रीओल्स होते हैं। इस प्रकार, प्रत्येक सेंट्रीओल में 27 सूक्ष्मनलिकाएं होती हैं। ऐसा माना जाता है कि कोशिका केंद्र कोशिका विभाजन धुरी धागों के निर्माण का आधार है।

बेसल निकाय सिलिया और फ्लैगेल्ला के आधार हैं। क्रॉस-सेक्शन में, सिलिया और फ्लैगेल्ला की परिधि के चारों ओर नौ जोड़े सूक्ष्मनलिकाएं होती हैं और केंद्र में एक जोड़ी होती है, कुल मिलाकर 18 + 2 = 20 सूक्ष्मनलिकाएं होती हैं। सिलिया और फ्लैगेल्ला अपने आवास में सूक्ष्मजीवों और कोशिकाओं (शुक्राणु) की आवाजाही सुनिश्चित करते हैं।

इंटरमीडिएट फिलामेंट्स का व्यास 8-10 एनएम है। वे साइटोस्केलेटल कार्य प्रदान करते हैं।

5-7 एनएम व्यास वाले माइक्रोफिलामेंट्स मुख्य रूप से प्रोटीन एक्टिन से बने होते हैं। मायोसिन के साथ बातचीत में, वे न केवल मांसपेशियों के संकुचन के लिए जिम्मेदार हैं, बल्कि गैर-मांसपेशी कोशिकाओं की सिकुड़न गतिविधि के लिए भी जिम्मेदार हैं। इस प्रकार, फागोसाइटोसिस के दौरान झिल्ली के आकार में परिवर्तन और माइक्रोविली की गतिविधि को माइक्रोफिलामेंट्स के कार्य द्वारा समझाया गया है।

समावेशन एक कोशिका में पदार्थों का संचय है जो इंट्रासेल्युलर झिल्ली (वसा की बूंदें, ग्लाइकोजन की गांठ) द्वारा सीमित नहीं हैं।

जीवों का गैर-विशिष्ट (सार्वभौमिक) और विशिष्ट (विशिष्ट) में विभाजन काफी मनमाना है। विशेष प्रयोजन वाले अंगों में सिलिया और फ्लैगेल्ला, माइक्रोविली और मांसपेशी माइक्रोफिलामेंट्स शामिल हैं।

पशु कोशिकाएँ सेलूलोज़ और कोशिका भित्ति, कोशिका रस युक्त रसधानियों और प्लास्टिड की अनुपस्थिति में पादप कोशिकाओं से भिन्न होती हैं। उच्च पौधों की पादप कोशिकाओं में सिलिया या फ्लैगेल्ला नहीं होता है। पौधों में सेंट्रीओल्स नहीं होते हैं।

यदि नाभिक और माइटोकॉन्ड्रिया क्षतिग्रस्त हो जाते हैं (साइनाइड विषाक्तता), तो कोशिका मृत्यु अपरिहार्य है, क्योंकि जानकारी और ऊर्जा अवरुद्ध हो जाती है। केन्द्रक और माइटोकॉन्ड्रिया को महत्वपूर्ण अंग माना जाता है। जब अन्य अंग नष्ट हो जाते हैं, तो उनकी बहाली की मौलिक संभावना होती है।

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जैविक झिल्ली(अव्य। झिल्ली झिल्ली, झिल्ली) - कार्यात्मक रूप से सक्रिय सतह संरचनाएं कई आणविक परतें मोटी होती हैं, जो साइटोप्लाज्म और कोशिका के अधिकांश अंगों को सीमित करती हैं, और नलिकाओं, सिलवटों और बंद क्षेत्रों की एक एकल इंट्रासेल्युलर प्रणाली भी बनाती हैं।

जैविक झिल्लियाँ सभी कोशिकाओं में मौजूद होती हैं। उनका महत्व उन कार्यों के महत्व से निर्धारित होता है जो वे सामान्य जीवन की प्रक्रिया में करते हैं, साथ ही विभिन्न प्रकार की बीमारियों और रोग स्थितियों से जो झिल्ली कार्यों के विभिन्न उल्लंघनों से उत्पन्न होती हैं और संगठन के लगभग सभी स्तरों पर खुद को प्रकट करती हैं - से कोशिका और उपकोशिकीय तंत्र से लेकर ऊतकों, अंगों और संपूर्ण शरीर तक।

कोशिका की झिल्ली संरचनाएं सतह (सेलुलर या प्लाज्मा) और इंट्रासेल्युलर (उपसेलुलर) झिल्ली द्वारा दर्शायी जाती हैं। इंट्रासेल्युलर (उपकोशिकीय) झिल्लियों का नाम आमतौर पर उनमें मौजूद या बनने वाली संरचनाओं के नाम पर निर्भर करता है। इस प्रकार, माइटोकॉन्ड्रियल, परमाणु, लाइसोसोमल झिल्ली, गोल्गी तंत्र के लैमेलर कॉम्प्लेक्स की झिल्ली, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम, आदि हैं (देखें)। कक्ष). जैविक झिल्लियों की मोटाई - 7-10 एनएम, लेकिन उनका कुल क्षेत्रफल बहुत बड़ा है, उदाहरण के लिए, चूहे के जिगर में यह कई सौ वर्ग मीटर है।

जैविक झिल्लियों की रासायनिक संरचना और संरचना।जैविक झिल्लियों की संरचना उनके प्रकार और कार्य पर निर्भर करती है, लेकिन मुख्य घटक हैं लिपिडऔर प्रोटीन,और कार्बोहाइड्रेट(एक छोटा लेकिन बेहद महत्वपूर्ण हिस्सा) और पानी (कुल वजन का 20% से अधिक)।

लिपिड. जैविक झिल्लियों में तीन वर्गों के लिपिड पाए जाते हैं: फॉस्फोलिपिड, ग्लाइकोलिपिड और स्टेरॉयड। पशु कोशिकाओं की झिल्लियों में, सभी लिपिडों में से 50% से अधिक फॉस्फोलिपिड होते हैं - ग्लिसरोफॉस्फोलिपिड्स (फॉस्फेटिडिलकोलाइन, फॉस्फेटिडाइलेथेनॉलमाइन, फॉस्फेटिडिलसेरिन, फॉस्फेटिडाइलिनोसिटोल) और स्फिंगोफॉस्फोलिपिड्स (सेरामाइड डेरिवेटिव, स्फिंगोमाइलिन)। ग्लाइकोलिपिड्स का प्रतिनिधित्व सेरेब्रोसाइड्स, सल्फेटाइड्स और गैंग्लियोसाइड्स द्वारा किया जाता है, और स्टेरॉयड मुख्य रूप से कोलेस्ट्रॉल (लगभग 30%) होते हैं। जैविक झिल्लियों के लिपिड घटकों में विभिन्न प्रकार के फैटी एसिड होते हैं, लेकिन पशु कोशिका झिल्लियों में पामिटिक, ओलिक और स्टीयरिक एसिड प्रबल होते हैं। फॉस्फोलिपिड जैविक झिल्लियों में मुख्य संरचनात्मक भूमिका निभाते हैं। पानी के साथ मिश्रित होने पर उनमें दो-परत संरचनाएं (बाईलेयर) बनाने की स्पष्ट क्षमता होती है, जो फॉस्फोलिपिड्स की रासायनिक संरचना के कारण होती है, जिनके अणुओं में एक हाइड्रोफिलिक भाग होता है - एक "सिर" (एक फॉस्फोरिक एसिड अवशेष और एक) इससे जुड़ा ध्रुवीय समूह, उदाहरण के लिए कोलीन) और एक हाइड्रोफोबिक भाग - "पूंछ" (आमतौर पर दो फैटी एसिड श्रृंखलाएं)। जलीय वातावरण में, बाइलेयर के फॉस्फोलिपिड इस तरह से स्थित होते हैं कि फैटी एसिड अवशेष बाइलेयर के अंदर की ओर होते हैं और इसलिए, पर्यावरण से अलग हो जाते हैं, और हाइड्रोफिलिक "सिर", इसके विपरीत, बाहर की ओर होते हैं . लिपिड बाईलेयर एक गतिशील संरचना है: इसे बनाने वाले लिपिड घूम सकते हैं, पार्श्व में घूम सकते हैं, और यहां तक कि एक परत से दूसरी परत (फ्लिप-फ्लॉप संक्रमण) में भी जा सकते हैं। लिपिड बाईलेयर की यह संरचना जैविक झिल्लियों की संरचना के बारे में आधुनिक विचारों का आधार बनी और जैविक झिल्लियों के कुछ महत्वपूर्ण गुणों को निर्धारित करती है, उदाहरण के लिए, एक बाधा के रूप में काम करने की क्षमता और पानी में घुले पदार्थों के अणुओं को गुजरने की अनुमति नहीं देती ( चावल .). बाइलेयर संरचना के उल्लंघन से झिल्लियों के अवरोध कार्य में व्यवधान हो सकता है।

जैविक झिल्लियों में कोलेस्ट्रॉल एक बाइलेयर संशोधक की भूमिका निभाता है, जो फॉस्फोलिपिड अणुओं की "पैकिंग" घनत्व को बढ़ाकर इसे एक निश्चित कठोरता देता है।

ग्लाइकोलिपिड्स के विभिन्न प्रकार के कार्य होते हैं: वे कुछ जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों के स्वागत के लिए जिम्मेदार होते हैं, ऊतक भेदभाव में भाग लेते हैं और प्रजातियों की विशिष्टता निर्धारित करते हैं।

गिलहरीजैविक झिल्लियाँ अत्यंत विविध हैं। इनका आणविक भार अधिकतर 25,000 - 230,000 होता है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक और/या अंतर-आणविक बलों के कारण प्रोटीन लिपिड बाईलेयर के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं। इन्हें झिल्ली से अपेक्षाकृत आसानी से हटाया जा सकता है। इस प्रकार के प्रोटीन में साइटोक्रोम सी (आणविक भार लगभग 13,000) शामिल है, जो माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली की बाहरी सतह पर पाया जाता है।

इन प्रोटीनों को परिधीय या बाह्य कहा जाता है। अन्य प्रोटीन, जिन्हें अभिन्न या आंतरिक कहा जाता है, की विशेषता इस तथ्य से होती है कि एक या एक से अधिक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं बाइलेयर्स में अंतर्निहित होती हैं या उन्हें पार करती हैं, कभी-कभी एक से अधिक बार (उदाहरण के लिए, ग्लाइकोफोरिन, एटीपी ट्रांसपोर्टेज़, बैक्टीरियरहोडॉप्सिन)। लिपिड बाईलेयर के हाइड्रोफोबिक भाग के संपर्क में प्रोटीन के भाग में एक पेचदार संरचना होती है और इसमें गैर-ध्रुवीय अमीनो एसिड होते हैं, जिसके कारण प्रोटीन और लिपिड के इन घटकों के बीच हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन होता है। हाइड्रोफिलिक अमीनो एसिड के ध्रुवीय समूह बाईलेयर के एक और दूसरी तरफ, निकट-झिल्ली परतों के साथ सीधे संपर्क करते हैं। प्रोटीन अणु, लिपिड अणुओं की तरह, एक गतिशील अवस्था में होते हैं, उनकी विशेषता घूर्णी, पार्श्व और ऊर्ध्वाधर गतिशीलता भी होती है। यह न केवल उनकी अपनी संरचना का, बल्कि कार्यात्मक गतिविधि का भी प्रतिबिंब है। जो काफी हद तक लिपिड बाईलेयर की चिपचिपाहट से निर्धारित होता है, जो बदले में, लिपिड की संरचना, सापेक्ष सामग्री और असंतृप्त फैटी एसिड श्रृंखला के प्रकार पर निर्भर करता है। यह झिल्ली-बद्ध प्रोटीन की कार्यात्मक गतिविधि की संकीर्ण तापमान सीमा की व्याख्या करता है।

झिल्ली प्रोटीन तीन मुख्य कार्य करते हैं: उत्प्रेरक (एंजाइम), रिसेप्टर और संरचनात्मक। हालाँकि, ऐसा अंतर काफी मनमाना है, और कुछ मामलों में एक ही प्रोटीन रिसेप्टर और एंजाइम दोनों कार्य कर सकता है (उदाहरण के लिए, इंसुलिन)।

झिल्ली की संख्या एंजाइमोंकोशिका में काफी बड़े होते हैं, लेकिन विभिन्न प्रकार की जैविक झिल्लियों में उनका वितरण समान नहीं होता है। कुछ एंजाइम (मार्कर) केवल एक निश्चित प्रकार की झिल्लियों में मौजूद होते हैं (उदाहरण के लिए, Na, K-ATPase, 5-न्यूक्लियोटिडेज़, एडिनाइलेट साइक्लेज - प्लाज्मा झिल्ली में; साइटोक्रोम P-450, NADPH डिहाइड्रोजनेज, साइटोक्रोम b5 - की झिल्लियों में) एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम - माइटोकॉन्ड्रिया की बाहरी झिल्ली में, और साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज, सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज - आंतरिक में;

रिसेप्टर प्रोटीन, विशेष रूप से कम-आणविक पदार्थों (कई हार्मोन, मध्यस्थ) को बांधते हुए, विपरीत रूप से अपना आकार बदलते हैं। ये परिवर्तन कोशिका के अंदर रासायनिक प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर करते हैं। इस प्रकार, कोशिका बाहरी वातावरण से आने वाले विभिन्न संकेतों को प्राप्त करती है।

संरचनात्मक प्रोटीन में कोशिका झिल्ली के साइटोप्लाज्मिक पक्ष से सटे साइटोस्केलेटल प्रोटीन शामिल होते हैं। साइटोस्केलेटन के सूक्ष्मनलिकाएं और माइक्रोफिलामेंट्स के संयोजन में, वे कोशिका को इसकी मात्रा में परिवर्तन के लिए प्रतिरोध प्रदान करते हैं और लोच पैदा करते हैं। इस समूह में कई झिल्ली प्रोटीन भी शामिल हैं जिनके कार्य स्थापित नहीं किए गए हैं।

कार्बोहाइड्रेटजैविक झिल्लियों में वे प्रोटीन (ग्लाइकोप्रोटीन) और लिपिड (ग्लाइकोलिपिड्स) के साथ संयुक्त होते हैं। प्रोटीन की कार्बोहाइड्रेट श्रृंखलाएं ऑलिगो- या पॉलीसेकेराइड संरचनाएं होती हैं जिनमें ग्लूकोज, गैलेक्टोज, न्यूरैमिनिक एसिड, फ्यूकोस और मैनोज होते हैं। जैविक झिल्लियों के कार्बोहाइड्रेट घटक मुख्य रूप से बाह्य कोशिकीय वातावरण में खुलते हैं, जिससे कोशिका झिल्लियों की सतह पर कई शाखित संरचनाएँ बनती हैं जो ग्लाइकोलिपिड्स या ग्लाइकोप्रोटीन के टुकड़े होते हैं। उनके कार्य अंतरकोशिकीय संपर्क के नियंत्रण, कोशिका की प्रतिरक्षा स्थिति को बनाए रखने और जैविक झिल्ली में प्रोटीन अणुओं की स्थिरता सुनिश्चित करने से संबंधित हैं। कई रिसेप्टर प्रोटीन में कार्बोहाइड्रेट घटक होते हैं। एक उदाहरण रक्त समूहों के एंटीजेनिक निर्धारक हैं, जो ग्लाइकोलिपिड्स और ग्लाइकोप्रोटीन द्वारा दर्शाए जाते हैं।

जैविक झिल्लियों के कार्य.बैरियर फ़ंक्शन. कोशिकाओं और उपकोशिकीय कणों के लिए, जैविक झिल्ली उन्हें बाहरी स्थान से अलग करने वाली एक यांत्रिक बाधा के रूप में कार्य करती है। किसी कोशिका की कार्यप्रणाली अक्सर उसकी सतह पर महत्वपूर्ण यांत्रिक ग्रेडिएंट की उपस्थिति से जुड़ी होती है, जो मुख्य रूप से आसमाटिक और हाइड्रोस्टेटिक दबाव के कारण होती है। इस मामले में मुख्य भार कोशिका भित्ति द्वारा वहन किया जाता है, जिसके मुख्य संरचनात्मक तत्व उच्च पौधों में सेलूलोज़, पेक्टिन और एक्सटेपिन हैं, और बैक्टीरिया में - म्यूरिन (एक जटिल पॉलीसेकेराइड-पेप्टाइड)। जंतु कोशिकाओं में कठोर झिल्ली की आवश्यकता नहीं होती है। इन कोशिकाओं को प्लाज्मा झिल्ली की आंतरिक सतह से सटे साइटोप्लाज्म की विशेष प्रोटीन संरचनाओं द्वारा कुछ कठोरता दी जाती है।

पदार्थों का स्थानांतरणजैविक झिल्लियों के माध्यम से इंट्रासेल्युलर आयन होमियोस्टैसिस, बायोइलेक्ट्रिक क्षमता, तंत्रिका आवेगों की उत्तेजना और संचालन, ऊर्जा का भंडारण और परिवर्तन आदि जैसी महत्वपूर्ण जैविक घटनाओं से जुड़ा हुआ है। (सेमी। जैव). जैविक झिल्लियों के माध्यम से तटस्थ अणुओं, पानी और आयनों का निष्क्रिय और सक्रिय परिवहन (स्थानांतरण) होता है। निष्क्रिय परिवहन ऊर्जा व्यय से जुड़ा नहीं है; यह एकाग्रता, विद्युत या हाइड्रोस्टैटिक ग्रेडिएंट के साथ प्रसार द्वारा किया जाता है। सक्रिय परिवहन ग्रेडिएंट के विरुद्ध होता है, ऊर्जा के व्यय (मुख्य रूप से एटीपी हाइड्रोलिसिस की ऊर्जा) से जुड़ा होता है और विशेष झिल्ली प्रणालियों (झिल्ली पंप) के काम से जुड़ा होता है। परिवहन के कई प्रकार हैं। यदि किसी पदार्थ को अन्य यौगिकों की उपस्थिति और स्थानांतरण की परवाह किए बिना झिल्ली के पार ले जाया जाता है, तो इस प्रकार के परिवहन को यूनिपोर्ट कहा जाता है। यदि एक पदार्थ का परिवहन दूसरे पदार्थ के परिवहन से जुड़ा है, तो हम कोट्रांसपोर्ट की बात करते हैं, यूनिडायरेक्शनल ट्रांसपोर्ट को सिम्पपोर्ट कहा जाता है, और विपरीत दिशा वाले ट्रांसपोर्ट को एंटीपोर्ट कहा जाता है। एक विशेष समूह में एक्सो- और पिनोसाइटोसिस द्वारा पदार्थों का स्थानांतरण शामिल है।

निष्क्रिय स्थानांतरण को झिल्ली के लिपिड बाइलेयर्स के माध्यम से सरल प्रसार द्वारा, साथ ही विशेष संरचनाओं - चैनलों के माध्यम से किया जा सकता है। झिल्ली के माध्यम से प्रसार द्वारा, अनावेशित अणु, लिपिड में अत्यधिक घुलनशील, कोशिका में प्रवेश करते हैं। कई जहर और दवाएं, साथ ही ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड। चैनल लिपोप्रोटीन संरचनाएं हैं जो झिल्लियों तक फैली होती हैं। वे कुछ आयनों के परिवहन का काम करते हैं और खुली या बंद अवस्था में हो सकते हैं। चैनल की चालकता झिल्ली क्षमता पर निर्भर करती है, जो तंत्रिका आवेगों की उत्पत्ति और संचालन के तंत्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

कुछ मामलों में, पदार्थ का स्थानांतरण ढाल की दिशा के साथ मेल खाता है, लेकिन साधारण प्रसार की गति से काफी अधिक होता है। इस प्रक्रिया को सुगम प्रसार कहा जाता है; यह वाहक प्रोटीन की भागीदारी से होता है। सुगम प्रसार प्रक्रिया के लिए ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है। शर्करा, अमीनो एसिड और नाइट्रोजनस आधारों का परिवहन इस तरह से किया जाता है। यह प्रक्रिया तब होती है, उदाहरण के लिए, जब उपकला कोशिकाओं द्वारा आंतों के लुमेन से शर्करा को अवशोषित किया जाता है।

इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट (सक्रिय परिवहन) के विरुद्ध अणुओं और आयनों का स्थानांतरण महत्वपूर्ण ऊर्जा लागत से जुड़ा हुआ है। ग्रेडियेंट अक्सर बड़े मूल्यों तक पहुँचते हैं। उदाहरण के लिए, गैस्ट्रिक म्यूकोसा की कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली पर हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता प्रवणता 106 है, सार्कोप्लाज्मिक रेटिकुलम की झिल्ली पर कैल्शियम आयनों की सांद्रता प्रवणता 104 है, जबकि प्रवणता के विपरीत आयनों का प्रवाह महत्वपूर्ण है। परिणामस्वरूप, परिवहन प्रक्रियाओं पर ऊर्जा व्यय, उदाहरण के लिए, मनुष्यों में, कुल चयापचय ऊर्जा के 1/3 से अधिक तक पहुँच जाता है। विभिन्न अंगों की कोशिकाओं की प्लाज्मा झिल्लियों में सोडियम और पोटेशियम आयनों के लिए सक्रिय परिवहन प्रणालियाँ पाई गई हैं - सोडियम पंप। यह प्रणाली कोशिका से सोडियम और पोटेशियम को उनके इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट के विरुद्ध कोशिका (एंटीपोर्ट) में पंप करती है। आयन परिवहन सोडियम पंप के मुख्य घटक - Na+, K+-निर्भर ATPase द्वारा ATP हाइड्रोलिसिस के कारण किया जाता है। हाइड्रोलाइज्ड प्रत्येक एटीपी अणु के लिए, तीन सोडियम आयन और दो पोटेशियम आयन ले जाए जाते हैं। Ca2+-ATPases दो प्रकार के होते हैं। उनमें से एक कोशिका से अंतरकोशिकीय वातावरण में कैल्शियम आयनों की रिहाई सुनिश्चित करता है, दूसरा सेलुलर सामग्री से इंट्रासेल्युलर डिपो में कैल्शियम का संचय सुनिश्चित करता है। दोनों प्रणालियाँ एक महत्वपूर्ण कैल्शियम आयन ग्रेडिएंट बनाने में सक्षम हैं। K+, H+-ATPase पेट और आंतों की श्लेष्मा झिल्ली में पाया जाता है। यह एटीपी हाइड्रोलिसिस के दौरान म्यूकोसल पुटिकाओं की झिल्ली के माध्यम से एच+ परिवहन करने में सक्षम है।

अनुच्छेद: जैविक झिल्लियों के पार पदार्थों का परिवहन

मेंढक के पेट के म्यूकोसा के माइक्रोसोम्स में एक आयन-संवेदनशील एटीपीस पाया गया, जो एटीपी हाइड्रोलिसिस के दौरान बाइकार्बोनेट और क्लोराइड को एंटीपोर्ट करने में सक्षम है।

कोशिका झिल्ली के माध्यम से विभिन्न पदार्थों के परिवहन के वर्णित तंत्र कई अंगों (आंतों, गुर्दे, फेफड़ों) के उपकला के माध्यम से उनके परिवहन के मामले में भी होते हैं, जो कोशिकाओं की एक परत (आंतों और नेफ्रॉन में मोनोलेयर) के माध्यम से होता है। , और एक कोशिका झिल्ली के माध्यम से नहीं। इस प्रकार के परिवहन को ट्रांससेलुलर या ट्रांसेपिथेलियल कहा जाता है। कोशिकाओं की एक विशिष्ट विशेषता, उदाहरण के लिए आंतों की उपकला कोशिकाएं और नेफ्रॉन नलिकाएं, यह है कि उनकी एपिकल और बेसल झिल्ली पारगम्यता, झिल्ली क्षमता और परिवहन कार्य में भिन्न होती हैं।

बायोइलेक्ट्रिक क्षमता उत्पन्न करने और उत्तेजना संचालित करने की क्षमता. बायोइलेक्ट्रिक क्षमता का उद्भव जैविक झिल्ली की संरचनात्मक विशेषताओं और उनके परिवहन प्रणालियों की गतिविधि से जुड़ा हुआ है, जो झिल्ली के दोनों किनारों पर आयनों का असमान वितरण बनाता है (देखें)। बायोइलेक्ट्रिक क्षमताएं, उत्तेजना).

ऊर्जा के परिवर्तन और भंडारण की प्रक्रियाएँविशिष्ट जैविक झिल्लियों में प्रवाहित होते हैं और जीवित प्रणालियों की ऊर्जा आपूर्ति में केंद्रीय स्थान रखते हैं। ऊर्जा उत्पादन की दो मुख्य प्रक्रियाएँ - प्रकाश संश्लेषण और ऊतक श्वसन - उच्च जीवों के इंट्रासेल्युलर ऑर्गेनेल की झिल्लियों में और बैक्टीरिया में - सेलुलर (प्लाज्मा) झिल्ली में स्थानीयकृत होती हैं (देखें)। ऊतक श्वास). प्रकाश संश्लेषक झिल्ली प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक यौगिकों की ऊर्जा में परिवर्तित करती है, इसे शर्करा के रूप में संग्रहीत करती है - हेटरोट्रॉफ़िक जीवों के लिए ऊर्जा का मुख्य रासायनिक स्रोत। श्वसन के दौरान, कार्बनिक सब्सट्रेट्स की ऊर्जा रेडॉक्स वाहकों की श्रृंखला के साथ इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण की प्रक्रिया में जारी की जाती है और एटीपी बनाने के लिए अकार्बनिक फॉस्फेट द्वारा एडीपी के फॉस्फोराइलेशन की प्रक्रिया में उपयोग की जाती है। श्वसन से जुड़े फॉस्फोराइलेशन को अंजाम देने वाली झिल्लियों को संयुग्मन कहा जाता है (माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्लियाँ, कुछ एरोबिक बैक्टीरिया की कोशिका झिल्लियाँ, प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया के क्रोमैटोफोर्स की झिल्लियाँ)।

चयापचय संबंधी कार्यझिल्लियाँ दो कारकों द्वारा निर्धारित होती हैं: सबसे पहले, झिल्लियों के साथ बड़ी संख्या में एंजाइमों और एंजाइमी प्रणालियों का संबंध, और दूसरी, झिल्लियों की कोशिका को शारीरिक रूप से अलग-अलग डिब्बों में विभाजित करने की क्षमता, उनमें होने वाली चयापचय प्रक्रियाओं को एक दूसरे से अलग करना। मेटाबोलिक प्रणालियाँ पूरी तरह से पृथक नहीं रहती हैं। कोशिका को विभाजित करने वाली झिल्लियों में विशेष प्रणालियाँ होती हैं जो सब्सट्रेट्स की चयनात्मक आपूर्ति, उत्पादों की रिहाई और नियामक प्रभाव वाले यौगिकों की आवाजाही सुनिश्चित करती हैं।

सेलुलर रिसेप्शन और इंटरसेलुलर इंटरैक्शन. यह सूत्रीकरण कोशिका झिल्ली के महत्वपूर्ण कार्यों के एक बहुत व्यापक और विविध सेट को जोड़ता है जो पर्यावरण के साथ कोशिका की बातचीत और एक पूरे के रूप में बहुकोशिकीय जीव के गठन को निर्धारित करता है। सेलुलर रिसेप्शन और इंटरसेलुलर इंटरैक्शन के आणविक-झिल्ली पहलू मुख्य रूप से प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं, विकास और चयापचय के हार्मोनल नियंत्रण और भ्रूण के विकास के पैटर्न से संबंधित हैं।

जैविक झिल्लियों की संरचना और कार्य में विकार. जैविक झिल्लियों के प्रकारों की विविधता, उनकी बहुक्रियाशीलता और बाहरी स्थितियों के प्रति उच्च संवेदनशीलता संरचनात्मक और कार्यात्मक झिल्ली विकारों की एक असाधारण विविधता को जन्म देती है जो कई प्रतिकूल प्रभावों से उत्पन्न होती हैं और पूरे शरीर की बड़ी संख्या में विशिष्ट बीमारियों से जुड़ी होती हैं। . इन सभी प्रकार के विकारों को पारंपरिक रूप से परिवहन, कार्यात्मक-चयापचय और संरचनात्मक में विभाजित किया जा सकता है। इन विकारों की घटना के क्रम को सामान्य शब्दों में चिह्नित करना संभव नहीं है, और प्रत्येक विशिष्ट मामले में संरचनात्मक और कार्यात्मक झिल्ली विकारों के विकास की श्रृंखला में प्राथमिक लिंक को स्पष्ट करने के लिए एक विस्तृत विश्लेषण की आवश्यकता होती है। झिल्ली परिवहन कार्यों में व्यवधान, विशेष रूप से बढ़ी हुई झिल्ली पारगम्यता, कोशिका क्षति का एक प्रसिद्ध सार्वभौमिक संकेत है। परिवहन कार्यों का उल्लंघन (उदाहरण के लिए, मनुष्यों में) 20 से अधिक तथाकथित परिवहन रोगों के कारण होता है, जिनमें रीनल ग्लूकोसुरिया, सिस्टिनुरिया, ग्लूकोज, गैलेक्टोज और विटामिन बी 12 का बिगड़ा हुआ अवशोषण, वंशानुगत स्फेरोसाइटोसिस आदि शामिल हैं। जैविक झिल्ली, जैवसंश्लेषण प्रक्रियाओं में परिवर्तन केंद्रीय हैं, साथ ही जीवित प्रणालियों की ऊर्जा आपूर्ति में विभिन्न विचलन भी हैं। सबसे सामान्य रूप में, इन प्रक्रियाओं का परिणाम झिल्ली की संरचना और भौतिक रासायनिक गुणों का उल्लंघन, चयापचय के व्यक्तिगत भागों की हानि और इसकी विकृति, साथ ही महत्वपूर्ण ऊर्जा-निर्भर प्रक्रियाओं (सक्रिय) के स्तर में कमी है आयनों का परिवहन, युग्मित परिवहन की प्रक्रियाएँ, संकुचनशील प्रणालियों की कार्यप्रणाली, आदि)। जैविक झिल्लियों के अल्ट्रास्ट्रक्चरल संगठन को नुकसान अत्यधिक पुटिकाओं के निर्माण, बुलबुले और प्रक्रियाओं के निर्माण के कारण प्लाज्मा झिल्ली की सतह में वृद्धि, असमान कोशिका झिल्लियों के संलयन, माइक्रोप्रोर्स के गठन और स्थानीय संरचनात्मक दोषों में व्यक्त किया जाता है।

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ध्यान! लेख ' जैविक झिल्ली' केवल सूचनात्मक उद्देश्यों के लिए प्रदान किया गया है और इसका उपयोग स्व-दवा के लिए नहीं किया जाना चाहिए

प्लाज्मा झिल्ली के पार पदार्थों का परिवहन

कोशिका सतह तंत्र का अवरोध-परिवहन कार्य कोशिका के अंदर और बाहर आयनों, अणुओं और सुपरमॉलेक्यूलर संरचनाओं के चयनात्मक स्थानांतरण द्वारा सुनिश्चित किया जाता है। झिल्लियों के माध्यम से परिवहन पोषक तत्वों की डिलीवरी और कोशिका से अंतिम चयापचय उत्पादों को हटाने, स्राव, आयन ग्रेडिएंट्स और ट्रांसमेम्ब्रेन क्षमता का निर्माण, कोशिका में आवश्यक पीएच मानों का रखरखाव आदि सुनिश्चित करता है।

कोशिका के अंदर और बाहर पदार्थों के परिवहन की क्रियाविधि निर्भर करती है रासायनिक प्रकृति परिवहन किया गया पदार्थ और उसका सांद्रता कोशिका झिल्ली के दोनों तरफ, साथ ही आकार से परिवहनित कण. छोटे अणुओं और आयनों को निष्क्रिय या सक्रिय परिवहन द्वारा झिल्ली के पार ले जाया जाता है। मैक्रोमोलेक्यूल्स और बड़े कणों का स्थानांतरण "झिल्ली पैकेजिंग" में परिवहन के माध्यम से किया जाता है, अर्थात, एक झिल्ली से घिरे बुलबुले के गठन के कारण।

नकारात्मक परिवहनऊर्जा व्यय के बिना किसी झिल्ली के माध्यम से उनकी सांद्रता प्रवणता के साथ पदार्थों का स्थानांतरण कहलाता है। ऐसा परिवहन दो मुख्य तंत्रों के माध्यम से होता है: सरल प्रसार और सुगम प्रसार।

द्वारा सरल विस्तारछोटे ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय अणुओं, फैटी एसिड और अन्य कम आणविक भार वाले हाइड्रोफोबिक कार्बनिक पदार्थों का परिवहन किया जाता है। निष्क्रिय प्रसार द्वारा झिल्ली के माध्यम से पानी के अणुओं के परिवहन को कहा जाता है परासरण.सरल प्रसार का एक उदाहरण रक्त केशिकाओं की एंडोथेलियल कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली के माध्यम से आसपास के ऊतक द्रव और वापस गैसों का परिवहन है।

हाइड्रोफिलिक अणु और आयन जो झिल्ली से स्वतंत्र रूप से गुजरने में सक्षम नहीं हैं, उन्हें विशिष्ट झिल्ली परिवहन प्रोटीन का उपयोग करके ले जाया जाता है। इस परिवहन तंत्र को कहा जाता है सुविधा विसरण।

झिल्ली परिवहन प्रोटीन के दो मुख्य वर्ग हैं: वाहक प्रोटीनऔर चैनल प्रोटीन.परिवहन किए गए पदार्थ के अणु, से जुड़ते हैं वाहक प्रोटीनइसके गठनात्मक परिवर्तनों का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप इन अणुओं का झिल्ली के पार स्थानांतरण होता है। सुगम प्रसार को परिवहन किए गए पदार्थों के संबंध में उच्च चयनात्मकता की विशेषता है।

चैनल प्रोटीनपानी से भरे छिद्र बनाते हैं जो लिपिड बाईलेयर में प्रवेश करते हैं। जब ये छिद्र खुले होते हैं, तो अकार्बनिक आयन या परिवहन किए गए पदार्थों के अणु उनके माध्यम से गुजरते हैं और इस प्रकार झिल्ली के पार पहुंच जाते हैं। आयन चैनल प्रति सेकंड लगभग 106 आयनों का परिवहन करते हैं, जो वाहक प्रोटीन द्वारा किए गए परिवहन की दर से 100 गुना से अधिक है।

अधिकांश चैनल प्रोटीन में होते हैं "द्वार",जो थोड़ी देर के लिए खुलता है और फिर बंद हो जाता है। चैनल की प्रकृति के आधार पर, गेट सिग्नलिंग अणुओं (लिगैंड-निर्भर गेट चैनल) के बंधन, झिल्ली क्षमता में परिवर्तन (वोल्टेज-निर्भर गेट चैनल), या यांत्रिक उत्तेजना के जवाब में खुल सकते हैं।

सक्रिय ट्रांसपोर्टकिसी झिल्ली के आर-पार पदार्थों का उनके सांद्रण प्रवणता के विरुद्ध स्थानांतरण कहलाता है। यह वाहक प्रोटीन की सहायता से किया जाता है और इसके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिसका मुख्य स्रोत एटीपी है।

सक्रिय परिवहन का एक उदाहरण जो कोशिका झिल्ली में Na+ और K+ आयनों को पंप करने के लिए एटीपी हाइड्रोलिसिस की ऊर्जा का उपयोग करता है वह कार्य है सोडियम-पोटेशियम पंप, कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली पर झिल्ली क्षमता का निर्माण सुनिश्चित करना।

पंप जैविक झिल्लियों में निर्मित विशिष्ट प्रोटीन-एंजाइम एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेटेस द्वारा बनता है, जो एटीपी अणु से फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के दरार को उत्प्रेरित करता है। एटीपीस में शामिल हैं: एक एंजाइम केंद्र, एक आयन चैनल और संरचनात्मक तत्व जो पंप संचालन के दौरान आयनों के रिवर्स रिसाव को रोकते हैं। सोडियम-पोटेशियम पंप के संचालन के लिए कोशिका द्वारा खपत किए गए एटीपी के 1/3 से अधिक की आवश्यकता होती है।

एक या अधिक प्रकार के अणुओं और आयनों को परिवहन करने के लिए परिवहन प्रोटीन की क्षमता के आधार पर, निष्क्रिय और सक्रिय परिवहन को यूनिपोर्ट और कोपोर्ट, या युग्मित परिवहन में विभाजित किया जाता है।

यूनिपोर्ट -यह एक परिवहन है जिसमें वाहक प्रोटीन केवल एक प्रकार के अणुओं या आयनों के संबंध में कार्य करता है। कोपोर्ट, या युग्मित परिवहन में, वाहक प्रोटीन दो या दो से अधिक प्रकार के अणुओं या आयनों को एक साथ ले जाने में सक्षम है। इन्हें वाहक प्रोटीन कहा जाता है सह-कुली, या संबद्ध वाहक.कोपोर्ट दो प्रकार के होते हैं: सिमपोर्ट और एंटीपोर्ट। कब simportaअणुओं या आयनों को एक दिशा में ले जाया जाता है, और कब एंटीपोर्टे -विपरीत दिशाओं में. उदाहरण के लिए, सोडियम-पोटेशियम पंप एंटी-पोर्ट सिद्धांत के अनुसार काम करता है, सक्रिय रूप से Na+ आयनों को कोशिकाओं से बाहर निकालता है और K+ आयनों को उनके इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट के विरुद्ध कोशिकाओं में पंप करता है। सिंपोर्ट का एक उदाहरण वृक्क ट्यूबलर कोशिकाओं द्वारा प्राथमिक मूत्र से ग्लूकोज और अमीनो एसिड का पुनर्अवशोषण है। प्राथमिक मूत्र में, Na+ सांद्रता हमेशा वृक्क नलिका कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म की तुलना में काफी अधिक होती है, जो सोडियम-पोटेशियम पंप के संचालन से सुनिश्चित होती है। प्राथमिक मूत्र ग्लूकोज को संयुग्मित वाहक प्रोटीन से बांधने से Na+ चैनल खुल जाता है, जो प्राथमिक मूत्र से Na+ आयनों को उनकी सांद्रता प्रवणता के साथ कोशिका में स्थानांतरित करता है, अर्थात निष्क्रिय परिवहन द्वारा। Na+ आयनों का प्रवाह, बदले में, वाहक प्रोटीन की संरचना में परिवर्तन का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप Na+ आयनों के समान दिशा में ग्लूकोज का परिवहन होता है: प्राथमिक मूत्र से कोशिका में। इस मामले में, ग्लूकोज के परिवहन के लिए, जैसा कि देखा जा सकता है, संयुग्म वाहक सोडियम-पोटेशियम पंप के संचालन द्वारा निर्मित Na+ आयन ग्रेडिएंट की ऊर्जा का उपयोग करता है। इस प्रकार, सोडियम-पोटेशियम पंप और संबंधित ट्रांसपोर्टर का काम, जो ग्लूकोज के परिवहन के लिए Na+ आयनों के एक ग्रेडिएंट का उपयोग करता है, प्राथमिक मूत्र से लगभग सभी ग्लूकोज को पुन: अवशोषित करना और इसे शरीर के सामान्य चयापचय में शामिल करना संभव बनाता है।

आवेशित आयनों के चयनात्मक परिवहन के लिए धन्यवाद, लगभग सभी कोशिकाओं के प्लाज़्मालेम्मा में बाहरी तरफ सकारात्मक चार्ज होता है और इसके आंतरिक साइटोप्लाज्मिक पक्ष पर नकारात्मक चार्ज होता है। परिणामस्वरूप, झिल्ली के दोनों किनारों के बीच एक संभावित अंतर पैदा हो जाता है।

ट्रांसमेम्ब्रेन क्षमता का निर्माण मुख्य रूप से प्लाज़्मालेम्मा में निर्मित परिवहन प्रणालियों के काम के कारण प्राप्त होता है: K+ आयनों के लिए सोडियम-पोटेशियम पंप और प्रोटीन चैनल।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, सोडियम-पोटेशियम पंप के संचालन के दौरान, कोशिका द्वारा अवशोषित प्रत्येक दो पोटेशियम आयनों के लिए, तीन सोडियम आयन इससे हटा दिए जाते हैं। परिणामस्वरूप, कोशिकाओं के बाहर Na+ आयनों की अधिकता पैदा हो जाती है, और अंदर K+ आयनों की अधिकता पैदा हो जाती है। हालाँकि, ट्रांसमेम्ब्रेन क्षमता के निर्माण में और भी अधिक महत्वपूर्ण योगदान पोटेशियम चैनलों द्वारा किया जाता है, जो आराम की स्थिति में कोशिकाओं में हमेशा खुले रहते हैं। इसके कारण, K+ आयन कोशिका से बाह्य वातावरण में एक सांद्रता प्रवणता के साथ चलते हैं। इसके परिणामस्वरूप, झिल्ली के दोनों किनारों के बीच 20 से 100 mV का संभावित अंतर उत्पन्न होता है। उत्तेजक कोशिकाओं (तंत्रिका, मांसपेशी, स्रावी) की प्लाज्मा झिल्ली में K+ चैनलों के साथ-साथ कई Na+ चैनल होते हैं, जो कोशिका के रासायनिक, विद्युत या अन्य संकेतों के संपर्क में आने पर थोड़े समय के लिए खुलते हैं। Na+ चैनलों के खुलने से ट्रांसमेम्ब्रेन क्षमता (झिल्ली विध्रुवण) में बदलाव होता है और सिग्नल के प्रति एक विशिष्ट सेल प्रतिक्रिया होती है।

परिवहन प्रोटीन जो झिल्ली में संभावित अंतर उत्पन्न करते हैं, कहलाते हैं इलेक्ट्रोजेनिक पंप।सोडियम-पोटेशियम पंप कोशिकाओं के मुख्य इलेक्ट्रोजेनिक पंप के रूप में कार्य करता है।

झिल्ली पैकेजिंग में परिवहनइस तथ्य की विशेषता है कि परिवहन के कुछ चरणों में परिवहन किए गए पदार्थ झिल्ली पुटिकाओं के अंदर स्थित होते हैं, अर्थात, वे एक झिल्ली से घिरे होते हैं। पदार्थों के परिवहन की दिशा (कोशिका के अंदर या बाहर) के आधार पर, झिल्ली पैकेजिंग में परिवहन को एंडोसाइटोसिस और एक्सोसाइटोसिस में विभाजित किया जाता है।

एन्डोसाइटोसिसमैक्रोमोलेक्यूल्स और बड़े कणों (वायरस, बैक्टीरिया, कोशिका टुकड़े) की एक कोशिका द्वारा अवशोषण की प्रक्रिया है। एंडोसाइटोसिस फागोसाइटोसिस और पिनोसाइटोसिस द्वारा किया जाता है।

फागोसाइटोसिस -एक कोशिका द्वारा ठोस सूक्ष्म कणों को सक्रिय रूप से पकड़ने और अवशोषित करने की प्रक्रिया, जिसका आकार 1 माइक्रोन (बैक्टीरिया, कोशिका के टुकड़े, आदि) से अधिक होता है। फागोसाइटोसिस के दौरान, कोशिका, विशेष रिसेप्टर्स की मदद से, फागोसाइटोज्ड कण के विशिष्ट आणविक समूहों को पहचानती है।

फिर, कोशिका झिल्ली के साथ कण के संपर्क के बिंदु पर, प्लाज़्मालेम्मा की वृद्धि बनती है - स्यूडोपोडिया,जो सूक्ष्मकण को चारों ओर से ढक लेते हैं। स्यूडोपोडिया के संलयन के परिणामस्वरूप, ऐसा कण एक झिल्ली से घिरे पुटिका के अंदर बंद हो जाता है, जिसे कहा जाता है फागोसोम.फागोसोम का निर्माण एक ऊर्जा-निर्भर प्रक्रिया है और एक्टोमीओसिन प्रणाली की भागीदारी के साथ होता है। फागोसोम, साइटोप्लाज्म में डूबकर, देर से एंडोसोम या लाइसोसोम के साथ विलय कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप कोशिका द्वारा अवशोषित एक कार्बनिक माइक्रोपार्टिकल, उदाहरण के लिए एक जीवाणु कोशिका, पच जाता है। मनुष्यों में, केवल कुछ कोशिकाएं ही फागोसाइटोसिस में सक्षम होती हैं: उदाहरण के लिए, संयोजी ऊतक मैक्रोफेज और रक्त ल्यूकोसाइट्स। ये कोशिकाएं बैक्टीरिया, साथ ही शरीर में प्रवेश करने वाले विभिन्न प्रकार के ठोस कणों को अवशोषित करती हैं, और इस तरह इसे रोगजनकों और विदेशी कणों से बचाती हैं।

पिनोसाइटोसिस- सच्चे और कोलाइडल समाधान और निलंबन के रूप में कोशिका द्वारा तरल का अवशोषण। यह प्रक्रिया सामान्य शब्दों में फागोसाइटोसिस के समान है: तरल की एक बूंद को कोशिका झिल्ली के गठित अवसाद में डुबोया जाता है, इसके चारों ओर से घिरा हुआ पाया जाता है और 0.07-0.02 माइक्रोन के व्यास के साथ एक पुटिका में घिरा हुआ पाया जाता है, जो हाइलोप्लाज्म में डूबा होता है। कोश।

पिनोसाइटोसिस का तंत्र बहुत जटिल है। यह प्रक्रिया कोशिका सतह तंत्र के विशेष क्षेत्रों में होती है, जिन्हें बॉर्डर वाले गड्ढे कहा जाता है, जो कोशिका सतह के लगभग 2% हिस्से पर कब्जा कर लेते हैं। सीमाबद्ध गड्ढेप्लाज़्मालेम्मा के छोटे-छोटे आक्रमण होते हैं, जिसके आगे परिधीय हाइलोप्लाज्म में बड़ी मात्रा में प्रोटीन होता है क्लैथ्रिन.कोशिकाओं की सतह पर सीमाबद्ध गड्ढों के क्षेत्र में कई रिसेप्टर्स भी होते हैं जो विशेष रूप से परिवहन किए गए अणुओं को पहचान सकते हैं और बांध सकते हैं। जब रिसेप्टर्स इन अणुओं को बांधते हैं, तो क्लैथ्रिन का पोलीमराइजेशन होता है, और प्लाज़्मालेम्मा आक्रमण करता है। नतीजतन, सीमाबद्ध बुलबुला,परिवहनित अणुओं को ले जाना। इन बुलबुलों को यह नाम इस तथ्य के कारण मिला कि इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत उनकी सतह पर क्लैथ्रिन एक असमान सीमा की तरह दिखती है।

बायोमेम्ब्रेंस के माध्यम से पदार्थों का परिवहन

प्लाज़्मालेम्मा से अलग होने के बाद, सीमाबद्ध पुटिकाएं क्लैथ्रिन खो देती हैं और अन्य पुटिकाओं के साथ विलय करने की क्षमता प्राप्त कर लेती हैं। क्लैथ्रिन के पोलीमराइजेशन और डीपोलाइमराइजेशन की प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है और एटीपी की कमी होने पर ये अवरुद्ध हो जाती हैं।

पिनोसाइटोसिस, सीमावर्ती गड्ढों में रिसेप्टर्स की उच्च सांद्रता के कारण, विशिष्ट अणुओं के परिवहन की चयनात्मकता और दक्षता सुनिश्चित करता है। उदाहरण के लिए, सीमाबद्ध गड्ढों में परिवहन किए गए पदार्थों के अणुओं की सांद्रता पर्यावरण में उनकी सांद्रता से 1000 गुना अधिक है। पिनोसाइटोसिस कोशिका में प्रोटीन, लिपिड और ग्लाइकोप्रोटीन के परिवहन का मुख्य तरीका है। पिनोसाइटोसिस के माध्यम से, कोशिका प्रतिदिन अपनी मात्रा के बराबर तरल पदार्थ को अवशोषित करती है।

एक्सोसाइटोसिस- कोशिका से पदार्थों को निकालने की प्रक्रिया। कोशिका से निकाले जाने वाले पदार्थ पहले परिवहन पुटिकाओं में संलग्न होते हैं, जिनकी बाहरी सतह आमतौर पर प्रोटीन क्लैथ्रिन से लेपित होती है, फिर ऐसे पुटिकाओं को कोशिका झिल्ली की ओर निर्देशित किया जाता है। यहां पुटिकाओं की झिल्ली प्लाज़्मालेम्मा के साथ विलीन हो जाती है, और उनकी सामग्री कोशिका के बाहर डाली जाती है या, प्लाज़्मालेम्मा के साथ संबंध बनाए रखते हुए, ग्लाइकोकैलिक्स में शामिल हो जाती है।

एक्सोसाइटोसिस दो प्रकार के होते हैं: संवैधानिक (बुनियादी) और विनियमित।

गठनात्मक एक्सोसाइटोसिसशरीर की सभी कोशिकाओं में निरंतर गतिमान रहता है। यह कोशिका से चयापचय उत्पादों को हटाने और कोशिका झिल्ली को लगातार बहाल करने के लिए मुख्य तंत्र के रूप में कार्य करता है।

विनियमित एक्सोसाइटोसिसयह केवल विशेष कोशिकाओं में होता है जो स्रावी कार्य करती हैं। स्रावित स्राव स्रावी पुटिकाओं में जमा हो जाता है, और एक्सोसाइटोसिस तभी होता है जब कोशिका को उचित रासायनिक या विद्युत संकेत प्राप्त होता है। उदाहरण के लिए, अग्न्याशय में लैंगरहैंस के आइलेट्स की β-कोशिकाएं अपने स्राव को रक्त में तभी छोड़ती हैं जब रक्त में ग्लूकोज की सांद्रता बढ़ जाती है।

एक्सोसाइटोसिस के दौरान, साइटोप्लाज्म में बनने वाले स्रावी पुटिकाओं को आमतौर पर सतह तंत्र के विशेष क्षेत्रों में निर्देशित किया जाता है जिसमें बड़ी संख्या में संलयन प्रोटीन या संलयन प्रोटीन होते हैं। जब प्लाज्मा झिल्ली और स्रावी पुटिका के संलयन प्रोटीन परस्पर क्रिया करते हैं, तो एक संलयन छिद्र बनता है, जो पुटिका की गुहा को बाह्य कोशिकीय वातावरण से जोड़ता है। इस मामले में, एक्टोमीओसिन प्रणाली सक्रिय हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप पुटिका की सामग्री कोशिका के बाहर निकल जाती है। इस प्रकार, प्रेरित एक्सोसाइटोसिस के दौरान, न केवल स्रावी पुटिकाओं को प्लाज़्मालेम्मा तक ले जाने के लिए, बल्कि स्राव प्रक्रिया के लिए भी ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

ट्रांसकाइटोसिस, या मनोरंजन , - यह वह परिवहन है जिसमें व्यक्तिगत अणुओं को कोशिका के माध्यम से स्थानांतरित किया जाता है। इस प्रकार का परिवहन एंडो- और एक्सोसाइटोसिस के संयोजन के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। ट्रांसकाइटोसिस का एक उदाहरण मानव केशिकाओं की संवहनी दीवारों की कोशिकाओं के माध्यम से पदार्थों का परिवहन है, जो एक और दूसरी दिशा दोनों में हो सकता है।

झिल्ली के माध्यम से पदार्थ परिवहन की बायोफिज़िक्स।

स्व-परीक्षण प्रश्न

1. मोटर परिवहन परिसर के बुनियादी ढांचे में कौन सी वस्तुएं शामिल हैं?

2. मोटर परिवहन परिसर द्वारा पर्यावरण प्रदूषण के मुख्य घटकों का नाम बताइए।

3. मोटर परिवहन परिसर द्वारा पर्यावरण प्रदूषण के गठन के मुख्य कारणों का नाम बताइए।

4. स्रोतों का नाम बताएं, गठन के तंत्र का वर्णन करें और औद्योगिक क्षेत्रों और सड़क परिवहन उद्यमों के क्षेत्रों से वायु प्रदूषण की संरचना की विशेषता बताएं।

5. सड़क परिवहन उद्यमों से निकलने वाले अपशिष्ट जल का वर्गीकरण दीजिए।

6. सड़क परिवहन उद्यमों से निकलने वाले अपशिष्ट जल के मुख्य प्रदूषकों का नाम और वर्णन करें।

7. सड़क परिवहन उद्यमों से निकलने वाले औद्योगिक कचरे की समस्या का वर्णन करें।

8. हानिकारक उत्सर्जन और एटीके कचरे के द्रव्यमान के वितरण को उनके प्रकारों के आधार पर चिह्नित करें।

9. पर्यावरण प्रदूषण में एटीके बुनियादी सुविधाओं के योगदान का विश्लेषण करें।

10. किस प्रकार के मानक पर्यावरण मानकों की प्रणाली बनाते हैं। इनमें से प्रत्येक प्रकार के मानकों का वर्णन करें।

1. बोंडारेंको ई.वी. सड़क परिवहन की पर्यावरण सुरक्षा: विश्वविद्यालयों के लिए पाठ्यपुस्तक / ई.वी. बोंडारेंको, ए.एन. नोविकोव, ए.ए. फ़िलिपोव, ओ.वी. चेकमारेवा, वी.वी. वासिलीवा, एम.वी. कोरोटकोव // ओरेल: ओरेल स्टेट टेक्निकल यूनिवर्सिटी, 2010. - 254 पी। 2. बोंडारेंको ई.वी. सड़क परिवहन पारिस्थितिकी: [पाठ]: पाठ्यपुस्तक। भत्ता/ई.वी. बोंडारेंको, जी.पी. ड्वोर्निकोव ऑरेनबर्ग: रिक गौ ओएसयू, 2004. - 113 पी। 3. कगनोव आई.एल. मोटर परिवहन उद्यमों में स्वच्छता और स्वच्छता पर हैंडबुक। [पाठ] / आई.एल. कगनोव, वी.डी. मोरोशेक एमएन.: बेलारूस, 1991. - 287 पी। 4. कार्तोस्किन ए.पी. प्रयुक्त चिकनाई वाले तेलों के संग्रह और प्रसंस्करण की अवधारणा / ए.पी. कार्तोस्किन // रसायन विज्ञान और ईंधन और तेल की प्रौद्योगिकी, 2003. - नंबर 4। - पी. 3 - 5. 5. लुकानिन वी.एन. औद्योगिक और परिवहन पारिस्थितिकी [पाठ] / वी.एन. लुकानिन, यू.वी. ट्रोफिमेंको एम.: उच्चतर। स्कूल, 2001. - 273 पी। 6. रूसी मोटर परिवहन विश्वकोश। वाहनों का तकनीकी संचालन, रखरखाव और मरम्मत। – टी.3. - एम.: आरबीओआईपी "प्रोस्वेशचेनिये", 2001. - 456 पी।

कोशिका एक खुली प्रणाली है जो पर्यावरण के साथ पदार्थ और ऊर्जा का निरंतर आदान-प्रदान करती है। जैविक झिल्लियों के पार पदार्थों का परिवहन जीवन के लिए एक आवश्यक शर्त है। कोशिका चयापचय प्रक्रियाएं, बायोएनर्जेटिक प्रक्रियाएं, बायोपोटेंशियल का निर्माण, तंत्रिका आवेग का उत्पादन, आदि झिल्ली के माध्यम से पदार्थों के स्थानांतरण से जुड़े होते हैं, बायोमेम्ब्रेन के माध्यम से पदार्थों के परिवहन के उल्लंघन से विभिन्न विकृति होती है। उपचार में अक्सर कोशिका झिल्ली के माध्यम से दवाओं का प्रवेश शामिल होता है। कोशिका झिल्ली कोशिका के अंदर और बाहर पाए जाने वाले विभिन्न पदार्थों के लिए एक चयनात्मक बाधा है। झिल्ली परिवहन दो प्रकार के होते हैं: निष्क्रिय और सक्रिय परिवहन।

सभी निष्क्रिय परिवहन के प्रकारप्रसार के सिद्धांत पर आधारित है। प्रसार कई कणों की अराजक स्वतंत्र गतिविधियों का परिणाम है। संतुलन की स्थिति तक पहुंचने तक प्रसार धीरे-धीरे एकाग्रता प्रवणता को कम कर देता है। इस मामले में, प्रत्येक बिंदु पर एक समान एकाग्रता स्थापित की जाएगी, और दोनों दिशाओं में प्रसार समान रूप से होगा, क्योंकि इसमें बाहरी ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है। प्लाज्मा झिल्ली में कई प्रकार के प्रसार होते हैं:

1 ) मुक्त प्रसार.

123456अगला ⇒

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वीडियो: कोशिकाओं में परिवहन प्रसार और परासरण, भाग - 1 कोशिकाओं में परिवहन: प्रसार और परासरण, भाग - 1

प्रसारकोशिका झिल्ली के माध्यम से दो उपप्रकारों में विभाजित किया गया है: सरल प्रसार और सुगम प्रसार। सरल प्रसार का अर्थ है कि अणुओं या आयनों की गतिज गति झिल्ली वाहक प्रोटीन के साथ किसी भी संपर्क के बिना झिल्ली छिद्र या अंतर-आणविक स्थानों के माध्यम से होती है। प्रसार की दर पदार्थ की मात्रा, गतिज गति की दर और झिल्ली में छिद्रों की संख्या और आकार से निर्धारित होती है जिसके माध्यम से अणु या आयन चल सकते हैं।

वीडियो: शरीर में पदार्थों का परिवहन

सुविधा विसरणएक वाहक प्रोटीन के साथ अंतःक्रिया की आवश्यकता होती है, जो अणुओं या आयनों को रासायनिक रूप से बांधकर और इस रूप में झिल्ली के माध्यम से उनके परिवहन की सुविधा प्रदान करता है।

सरल विस्तारकोशिका झिल्ली के माध्यम से दो तरह से हो सकता है: (1) लिपिड बाइलेयर के अंतर-आणविक स्थानों के माध्यम से, यदि फैला हुआ पदार्थ वसा में घुलनशील है (2) पानी से भरे चैनलों के माध्यम से जो कुछ बड़े परिवहन प्रोटीन में प्रवेश करते हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।

झिल्ली के पार पदार्थों का परिवहन। झिल्ली के पार पदार्थों का सक्रिय और निष्क्रिय परिवहन

वसा में घुलनशील पदार्थों का प्रसारलिपिड बाईलेयर के माध्यम से. लिपिड बाईलेयर के माध्यम से किसी पदार्थ के प्रसार की दर निर्धारित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक लिपिड में इसकी घुलनशीलता है। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड और अल्कोहल में लिपिड में घुलनशीलता अधिक होती है, इसलिए वे सीधे लिपिड बाईलेयर में घुल सकते हैं और कोशिका झिल्ली में उसी तरह फैल सकते हैं जैसे पानी में घुलनशील पदार्थ जलीय घोल में फैलते हैं। यह स्पष्ट है कि इनमें से प्रत्येक पदार्थ के प्रसार की मात्रा लिपिड में उनकी घुलनशीलता के सीधे आनुपातिक है। इस तरह से बहुत बड़ी मात्रा में ऑक्सीजन का परिवहन किया जा सकता है। इस तरह, ऑक्सीजन को कोशिकाओं में लगभग उतनी ही तेजी से पहुंचाया जा सकता है जैसे कि कोशिका झिल्ली मौजूद ही न हो।

पानी और अन्य वसा-अघुलनशील पदार्थों का प्रसारप्रोटीन चैनलों के माध्यम से अणु. इस तथ्य के बावजूद कि पानी झिल्ली के लिपिड में बिल्कुल भी नहीं घुलता है, यह आसानी से प्रोटीन अणुओं के चैनलों से होकर गुजरता है जो सीधे झिल्ली में प्रवेश करते हैं। जिस गति से पानी के अणु अधिकांश कोशिका झिल्लियों से होकर गुजर सकते हैं वह आश्चर्यजनक है। उदाहरण के लिए, प्रति सेकंड लाल रक्त कोशिका की झिल्ली में किसी भी दिशा में फैलने वाले पानी की कुल मात्रा कोशिका की मात्रा का लगभग 100 गुना है।

प्रस्तुत चैनलों के माध्यम से प्रोटीन छिद्र, अन्य लिपिड-अघुलनशील अणु इससे गुजर सकते हैं यदि वे पानी में घुलनशील और काफी छोटे हों। हालाँकि, ऐसे अणुओं का आकार बढ़ने से उनकी भेदन क्षमता तेज़ी से कम हो जाती है। उदाहरण के लिए, यूरिया की झिल्ली में घुसने की क्षमता पानी की तुलना में लगभग 1000 गुना कम है, हालाँकि यूरिया अणु का व्यास पानी के अणु के व्यास से केवल 20% बड़ा है। हालाँकि, पानी के गुजरने की अद्भुत गति को देखते हुए, यूरिया की पारगम्यता कुछ ही मिनटों में झिल्ली के माध्यम से इसके तीव्र परिवहन को सुनिश्चित करती है।

प्रोटीन चैनलों के माध्यम से प्रसार

कंप्यूटर त्रि-आयामी प्रोटीन चैनलों का पुनर्निर्माणट्यूबलर संरचनाओं की उपस्थिति का प्रदर्शन किया जो बाह्यकोशिकीय से अंतःकोशिकीय द्रव तक सीधे झिल्ली में प्रवेश करती हैं। इसलिए, पदार्थ इन चैनलों के माध्यम से झिल्ली के एक तरफ से दूसरे तक सरल प्रसार द्वारा जा सकते हैं। प्रोटीन चैनल दो महत्वपूर्ण विशेषताओं द्वारा प्रतिष्ठित हैं: (1) वे अक्सर कुछ पदार्थों के लिए चुनिंदा रूप से पारगम्य होते हैं (2) कई चैनल गेट द्वारा खोले या बंद किए जा सकते हैं;

वीडियो: झिल्ली क्षमता - भाग 1

निर्वाचन प्रोटीन चैनल पारगम्यता. कई प्रोटीन चैनल एक या अधिक विशिष्ट आयनों या अणुओं के परिवहन के लिए अत्यधिक चयनात्मक होते हैं। यह चैनल की अपनी विशेषताओं (व्यास और आकार) के साथ-साथ इसे अस्तर देने वाली सतहों के विद्युत आवेशों और रासायनिक बंधनों की प्रकृति के कारण है। उदाहरण के लिए, सबसे महत्वपूर्ण प्रोटीन चैनलों में से एक - तथाकथित सोडियम चैनल - का व्यास 0.3 से 0.5 एनएम है, लेकिन, इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि इस चैनल की आंतरिक सतहें अत्यधिक नकारात्मक रूप से चार्ज होती हैं। ये नकारात्मक चार्ज छोटे, निर्जलित सोडियम आयनों को चैनलों में खींच सकते हैं, अनिवार्य रूप से इन आयनों को उनके आसपास के पानी के अणुओं से दूर खींच सकते हैं। एक बार चैनल में, सोडियम आयन प्रसार के सामान्य नियमों के अनुसार किसी भी दिशा में फैल जाते हैं। इस संबंध में, सोडियम चैनल सोडियम आयनों के संचालन के लिए विशेष रूप से चयनात्मक है।

ये चैनल सोडियम चैनलों से कुछ छोटे होते हैं चैनल, उनका व्यास केवल 0.3 एनएम है, लेकिन वे नकारात्मक रूप से चार्ज नहीं होते हैं और उनमें विभिन्न रासायनिक बंधन होते हैं। नतीजतन, आयनों को चैनल में खींचने वाला कोई स्पष्ट बल नहीं है, और पोटेशियम आयन अपने जलीय खोल से मुक्त नहीं होते हैं। पोटेशियम आयन का हाइड्रेटेड रूप सोडियम आयन के हाइड्रेटेड रूप की तुलना में आकार में बहुत छोटा होता है क्योंकि सोडियम आयन पोटेशियम आयन की तुलना में कई अधिक पानी के अणुओं को आकर्षित करता है। नतीजतन, छोटे हाइड्रेटेड पोटेशियम आयन आसानी से इस संकीर्ण चैनल से गुजर सकते हैं, जबकि बड़े हाइड्रेटेड सोडियम आयन को "समाप्त" कर दिया जाता है, जिससे एक विशिष्ट आयन के लिए चयनात्मक पारगम्यता की अनुमति मिलती है।

स्रोत: http://meduniver.com
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पदार्थों का परिवहन: कोशिका में पदार्थों के प्रवेश का तंत्र

नकारात्मक परिवहन

किसी पदार्थ (आयनों या छोटे अणुओं) की सांद्रण प्रवणता के साथ गति। यह वाहक प्रोटीन की सहायता से सरल प्रसार, परासरण या सुगम प्रसार द्वारा ऊर्जा की खपत के बिना किया जाता है।

सक्रिय ट्रांसपोर्ट

सांद्रण प्रवणता के विरुद्ध वाहक प्रोटीन का उपयोग करके पदार्थों (आयनों या छोटे अणुओं) का परिवहन। एटीपी की लागत से किया गया।

एन्डोसाइटोसिस

पदार्थों (बड़े कणों या मैक्रोमोलेक्यूल्स) का अवशोषण, उन्हें झिल्ली से घिरे पुटिकाओं के निर्माण के साथ साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की वृद्धि के साथ घेरकर।

एक्सोसाइटोसिस

कोशिका से पदार्थों (बड़े कणों या मैक्रोमोलेक्यूल्स) को साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की वृद्धि के साथ झिल्ली से घिरे पुटिकाओं के गठन के साथ बाहर निकालना।

फागोसाइटोसिस और रिवर्स फागोसाइटोसिस

ठोस और बड़े कणों का अवशोषण और विमोचन। पशु और मानव कोशिकाओं की विशेषता.

पिनोसाइटोसिस और रिवर्स पिनोसाइटोसिस

तरल और घुले हुए कणों का अवशोषण और विमोचन। पौधे और पशु कोशिकाओं की विशेषता.

किरिलेंको ए.ए. जीवविज्ञान।

झिल्ली के माध्यम से पदार्थों का परिवहन

एकीकृत राज्य परीक्षा. अनुभाग "आणविक जीव विज्ञान"। सिद्धांत, प्रशिक्षण कार्य। 2017.

रासायनिक प्रकृति परिवहन किया गया पदार्थ और उसका सांद्रता आकारों से

नकारात्मक परिवहन

द्वारा सरल विस्तार परासरण.

सुविधा विसरण।

वाहक प्रोटीनऔर चैनल प्रोटीन. वाहक प्रोटीन

चैनल प्रोटीन

"द्वार",जो थोड़ी देर के लिए खुलता है और फिर बंद हो जाता है।

चैनल की प्रकृति के आधार पर, गेट सिग्नलिंग अणुओं (लिगैंड-गेटेड गेट चैनल) के बंधन, झिल्ली क्षमता में बदलाव (वोल्टेज-गेटेड गेट चैनल), या यांत्रिक उत्तेजना के जवाब में खुल सकता है।

सक्रिय ट्रांसपोर्ट

सोडियम-पोटेशियम पंप

पंप जैविक झिल्लियों में निर्मित विशिष्ट एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट एंजाइम प्रोटीन द्वारा बनता है, जो एटीपी अणु से फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के दरार को उत्प्रेरित करता है।

एटीपीस में शामिल हैं: एक एंजाइम केंद्र, एक आयन चैनल और संरचनात्मक तत्व जो पंप संचालन के दौरान आयनों के रिवर्स रिसाव को रोकते हैं। कोशिका द्वारा खपत एटीपी का 1/3 से अधिक सोडियम-पोटेशियम पंप को संचालित करने के लिए खर्च किया जाता है।

यूनिपोर्ट - सह-कुली, या संबद्ध वाहक. simporta एंटीपोर्टे -विपरीत दिशाओं में. उदाहरण के लिए, सोडियम-पोटेशियम पंप एंटीपोर्ट सिद्धांत के अनुसार काम करता है, सक्रिय रूप से Na + आयनों को कोशिकाओं से बाहर निकालता है और K + आयनों को उनके इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट के विरुद्ध कोशिकाओं में पंप करता है। सिंपोर्ट का एक उदाहरण वृक्क ट्यूबलर कोशिकाओं द्वारा प्राथमिक मूत्र से ग्लूकोज और अमीनो एसिड का पुनर्अवशोषण है। प्राथमिक मूत्र में, Na + की सांद्रता हमेशा वृक्क ट्यूबलर कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म की तुलना में काफी अधिक होती है, जो सोडियम-पोटेशियम पंप के संचालन से सुनिश्चित होती है। प्राथमिक मूत्र ग्लूकोज को संयुग्मित वाहक प्रोटीन से बांधने से Na + चैनल खुल जाता है, जो प्राथमिक मूत्र से Na + आयनों को उनकी सांद्रता प्रवणता के साथ कोशिका में स्थानांतरित करता है, अर्थात निष्क्रिय परिवहन द्वारा। Na + आयनों का प्रवाह, बदले में, वाहक प्रोटीन की संरचना में परिवर्तन का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप Na + आयनों के समान दिशा में ग्लूकोज का परिवहन होता है: प्राथमिक मूत्र से कोशिका में।

इस मामले में, ग्लूकोज के परिवहन के लिए, जैसा कि देखा जा सकता है, संयुग्म ट्रांसपोर्टर सोडियम-पोटेशियम पंप के संचालन द्वारा बनाई गई Na + आयन ग्रेडिएंट की ऊर्जा का उपयोग करता है। इस प्रकार, सोडियम-पोटेशियम पंप और संबंधित ट्रांसपोर्टर का काम, जो ग्लूकोज के परिवहन के लिए Na + आयनों के एक ग्रेडिएंट का उपयोग करता है, प्राथमिक मूत्र से लगभग सभी ग्लूकोज को पुन: अवशोषित करना और इसे शरीर के सामान्य चयापचय में शामिल करना संभव बनाता है।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, सोडियम-पोटेशियम पंप के संचालन के दौरान, कोशिका द्वारा अवशोषित प्रत्येक दो पोटेशियम आयनों के लिए, तीन सोडियम आयन इससे हटा दिए जाते हैं। परिणामस्वरूप, कोशिकाओं के बाहर Na + आयनों की अधिकता पैदा हो जाती है, और अंदर K+ आयनों की अधिकता पैदा हो जाती है। हालाँकि, ट्रांसमेम्ब्रेन क्षमता के निर्माण में और भी अधिक महत्वपूर्ण योगदान पोटेशियम चैनलों द्वारा किया जाता है, जो आराम की स्थिति में कोशिकाओं में हमेशा खुले रहते हैं। इसके कारण, K+ आयन एक सांद्रण प्रवणता के साथ कोशिका से बाह्य कोशिकीय वातावरण में बाहर निकलते हैं। परिणामस्वरूप, झिल्ली के दोनों किनारों के बीच 20 से 100 एमवी का संभावित अंतर होता है। उत्तेजक कोशिकाओं (तंत्रिका, मांसपेशी, स्रावी) की प्लाज्मा झिल्ली में K + चैनलों के साथ, कई Na + चैनल होते हैं, जो कोशिका पर रासायनिक, विद्युत या अन्य संकेतों के कार्य करने पर थोड़े समय के लिए खुलते हैं। Na + चैनल के खुलने से ट्रांसमेम्ब्रेन क्षमता (झिल्ली विध्रुवण) में बदलाव होता है और सिग्नल के प्रति एक विशिष्ट सेल प्रतिक्रिया होती है।

इलेक्ट्रोजेनिक पंप।

इस तथ्य की विशेषता है कि परिवहन के कुछ चरणों में परिवहन किए गए पदार्थ झिल्ली पुटिकाओं के अंदर स्थित होते हैं, अर्थात, वे एक झिल्ली से घिरे होते हैं।

22. झिल्ली के पार पदार्थों का परिवहन। सक्रिय और निष्क्रिय परिवहन

पदार्थों के परिवहन की दिशा (कोशिका के अंदर या बाहर) के आधार पर, झिल्ली पैकेजिंग में परिवहन को एंडोसाइटोसिस और एक्सोसाइटोसिस में विभाजित किया जाता है।

एन्डोसाइटोसिस

फागोसाइटोसिस -

स्यूडोपोडिया, फागोसोम.

पिनोसाइटोसिस

सीमाबद्ध गड्ढे क्लैथ्रिन. सीमाबद्ध बुलबुला,

एक्सोसाइटोसिस

गठनात्मक एक्सोसाइटोसिस

विनियमित एक्सोसाइटोसिस

एक्सोसाइटोसिस के दौरान, साइटोप्लाज्म में बनने वाले स्रावी पुटिकाओं को आमतौर पर सतह तंत्र के विशेष क्षेत्रों में निर्देशित किया जाता है जिसमें बड़ी संख्या में संलयन प्रोटीन या संलयन प्रोटीन होते हैं। जब प्लाज्मा झिल्ली और स्रावी पुटिका के संलयन प्रोटीन परस्पर क्रिया करते हैं, तो एक संलयन छिद्र बनता है, जो पुटिका की गुहा को बाह्य कोशिकीय वातावरण से जोड़ता है। इस मामले में, एक्टोमीओसिन प्रणाली सक्रिय हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप पुटिका की सामग्री कोशिका के बाहर निकल जाती है। इस प्रकार, प्रेरक एक्सोसाइटोसिस के दौरान, न केवल स्रावी पुटिकाओं को प्लाज़्मालेम्मा तक ले जाने के लिए, बल्कि स्राव प्रक्रिया के लिए भी ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

ट्रांसकाइटोसिस, या मनोरंजन , -

झिल्ली के आर-पार पदार्थों के परिवहन की विधियाँ।

अधिकांश महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं, जैसे अवशोषण, उत्सर्जन, तंत्रिका आवेग संचालन, मांसपेशी संकुचन, एटीपी संश्लेषण, निरंतर आयनिक संरचना और पानी की सामग्री को बनाए रखना, झिल्ली के माध्यम से पदार्थों के हस्तांतरण से जुड़े हुए हैं। जैविक प्रणालियों में इस प्रक्रिया को कहा जाता है परिवहन . कोशिका और उसके पर्यावरण के बीच पदार्थों का आदान-प्रदान निरंतर होता रहता है। कोशिका के अंदर और बाहर पदार्थों के परिवहन की क्रियाविधि परिवहन किए गए कणों के आकार पर निर्भर करती है। छोटे अणुओं और आयनों को निष्क्रिय और सक्रिय परिवहन के रूप में कोशिका द्वारा सीधे झिल्ली के पार ले जाया जाता है।

नकारात्मक परिवहनसरल प्रसार, निस्पंदन, परासरण या सुगम प्रसार द्वारा एक एकाग्रता ढाल के साथ, ऊर्जा व्यय के बिना किया जाता है।

प्रसार - एक सांद्रता प्रवणता के साथ झिल्ली के माध्यम से पदार्थों का प्रवेश (उस क्षेत्र से जहां उनकी सांद्रता अधिक है उस क्षेत्र से जहां उनकी सांद्रता कम है); अणुओं की अराजक गति के कारण यह प्रक्रिया ऊर्जा खपत के बिना होती है। पदार्थों (पानी, आयनों) का फैलाना परिवहन अभिन्न झिल्ली प्रोटीन की भागीदारी के साथ किया जाता है, जिसमें आणविक छिद्र होते हैं (चैनल जिसके माध्यम से विघटित अणु और आयन गुजरते हैं), या लिपिड चरण की भागीदारी के साथ (वसा में घुलनशील पदार्थों के लिए) . प्रसार की मदद से, ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड के विघटित अणु, साथ ही जहर और दवाएं कोशिका में प्रवेश करती हैं।

झिल्ली के माध्यम से परिवहन के प्रकार: 1 - सरल प्रसार; 2 - झिल्ली चैनलों के माध्यम से प्रसार; 3 - वाहक प्रोटीन की मदद से प्रसार की सुविधा; 4 - सक्रिय परिवहन.

सुविधा विसरण। सरल प्रसार द्वारा लिपिड बाईलेयर के माध्यम से पदार्थों का परिवहन कम गति से होता है, विशेष रूप से आवेशित कणों के मामले में, और लगभग अनियंत्रित होता है। इसलिए, विकास की प्रक्रिया में, कुछ पदार्थों के लिए, विशिष्ट झिल्ली चैनल और झिल्ली ट्रांसपोर्टर दिखाई दिए, जो स्थानांतरण दर को बढ़ाने में मदद करते हैं और इसके अलावा, कार्यान्वित करते हैं चयनात्मकपरिवहन।

वाहकों का उपयोग करके पदार्थों का निष्क्रिय परिवहन कहलाता है सुविधा विसरण. विशेष वाहक प्रोटीन (पर्मीज़) झिल्ली में निर्मित होते हैं। पर्मिएज़ चुनिंदा रूप से एक या दूसरे आयन या अणु से जुड़ते हैं और उन्हें झिल्ली के पार ले जाते हैं। इस मामले में, कण पारंपरिक प्रसार की तुलना में तेजी से आगे बढ़ते हैं।

असमस - हाइपोटोनिक घोल से कोशिकाओं में पानी का प्रवेश।

छानने का काम — निम्न दबाव मूल्यों की ओर छिद्रित पदार्थों का रिसाव। शरीर में निस्पंदन का एक उदाहरण रक्त वाहिकाओं की दीवारों के माध्यम से पानी का स्थानांतरण है, जो रक्त प्लाज्मा को गुर्दे की नलिकाओं में निचोड़ता है।

चावल। विद्युतरासायनिक प्रवणता के साथ धनायनों की गति।

सक्रिय ट्रांसपोर्ट। यदि कोशिकाओं में केवल निष्क्रिय परिवहन मौजूद होता, तो कोशिका के बाहर और अंदर सांद्रता, दबाव और अन्य मान बराबर होते। इसलिए, एक और तंत्र है जो विद्युत रासायनिक प्रवणता के विरुद्ध दिशा में काम करता है और कोशिका द्वारा ऊर्जा के व्यय के साथ होता है। चयापचय प्रक्रियाओं की ऊर्जा के कारण कोशिका द्वारा विद्युत रासायनिक प्रवणता के विरुद्ध अणुओं और आयनों के स्थानांतरण को सक्रिय परिवहन कहा जाता है। यह केवल जैविक झिल्लियों में निहित होता है। झिल्ली के पार किसी पदार्थ का सक्रिय स्थानांतरण कोशिका के अंदर रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान निकलने वाली मुक्त ऊर्जा के कारण होता है। शरीर में सक्रिय परिवहन सांद्रता, विद्युत क्षमता, दबाव, यानी ग्रेडिएंट बनाता है। शरीर में जीवन बनाए रखता है।

सक्रिय परिवहन में परिवहन प्रोटीन (पोरिन, एटीपीसेज़, आदि) की मदद से एक सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध पदार्थों को स्थानांतरित करना शामिल होता है, जिससे निर्माण होता है डायाफ्राम पंप, एटीपी ऊर्जा के व्यय के साथ (पोटेशियम-सोडियम पंप, कोशिकाओं में कैल्शियम और मैग्नीशियम आयनों की एकाग्रता का विनियमन, मोनोसेकेराइड, न्यूक्लियोटाइड, अमीनो एसिड की आपूर्ति)। 3 मुख्य सक्रिय परिवहन प्रणालियों का अध्ययन किया गया है, जो झिल्ली के पार Na, K, Ca, H आयनों का स्थानांतरण सुनिश्चित करते हैं।

तंत्र। K + और Na + आयन झिल्ली के विभिन्न पक्षों पर असमान रूप से वितरित होते हैं: Na + की सांद्रता बाहर > K + आयन, और कोशिका के अंदर K + > Na +। ये आयन झिल्ली के माध्यम से इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट की दिशा में फैलते हैं, जिससे इसका समीकरण हो जाता है। Na-K पंप साइटोप्लाज्मिक झिल्लियों का हिस्सा हैं और एडीपी अणुओं और अकार्बनिक फॉस्फेट के निर्माण के साथ एटीपी अणुओं के हाइड्रोलिसिस की ऊर्जा के कारण संचालित होते हैं। एफ एन: एटीपी=एडीपी+पी एन.पंप विपरीत तरीके से काम करता है: आयन एकाग्रता ग्रेडिएंट एडीपी और पीएच एन अणुओं से एटीपी अणुओं के संश्लेषण को बढ़ावा देते हैं: एडीपी + पीएच एन = एटीपी।

Na + /K + पंप एक ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन है जो गठनात्मक परिवर्तन करने में सक्षम है, जिसके परिणामस्वरूप यह "K +" और "Na +" दोनों को जोड़ सकता है।

झिल्ली परिवहन

ऑपरेशन के एक चक्र में, पंप सेल से तीन "Na +" निकालता है और एटीपी अणु की ऊर्जा के कारण दो "K +" पेश करता है। कोशिका के कामकाज के लिए आवश्यक सारी ऊर्जा का लगभग एक तिहाई सोडियम-पोटेशियम पंप के संचालन पर खर्च होता है।

न केवल व्यक्तिगत अणु, बल्कि ठोस भी ( phagocytosis), समाधान ( पिनोसाइटोसिस). phagocytosis – बड़े कणों को पकड़ना और अवशोषित करना(कोशिकाएं, कोशिका भाग, मैक्रोमोलेक्यूल्स) और पिनोसाइटोसिस – तरल पदार्थ को पकड़ना और अवशोषित करना(समाधान, कोलाइडल समाधान, निलंबन)। परिणामी पिनोसाइटोटिक रिक्तिका का आकार 0.01 से 1-2 µm तक होता है। फिर रसधानी साइटोप्लाज्म में गिरती है और खुद को अलग कर लेती है। इस मामले में, पिनोसाइटोटिक रिक्तिका की दीवार प्लाज्मा झिल्ली की संरचना को पूरी तरह से संरक्षित करती है जिसने इसे जन्म दिया।

यदि किसी पदार्थ का कोशिका में परिवहन किया जाता है तो इस प्रकार का परिवहन कहलाता है एन्डोसाइटोसिस (सीधे पिनोट या फागोसाइटोसिस द्वारा कोशिका में स्थानांतरण), यदि बाहर है, तो - एक्सोसाइटोसिस (रिवर्स पिनोट या फागोसाइटोसिस द्वारा कोशिका से स्थानांतरण)। पहले मामले में, झिल्ली के बाहरी तरफ एक अंतर्ग्रहण बनता है, जो धीरे-धीरे एक पुटिका में बदल जाता है। कोशिका के अंदर की झिल्ली से पुटिका टूट जाती है। ऐसे पुटिका में परिवहनित पदार्थ होता है, जो एक बिलिपिड झिल्ली (पुटिका) से घिरा होता है। इसके बाद, पुटिका कुछ सेलुलर ऑर्गेनेल के साथ विलीन हो जाती है और अपनी सामग्री को उसमें छोड़ देती है। एक्सोसाइटोसिस के मामले में, प्रक्रिया विपरीत क्रम में होती है: पुटिका कोशिका के अंदर से झिल्ली तक पहुंचती है, इसके साथ विलीन हो जाती है और अपनी सामग्री को अंतरकोशिकीय स्थान में छोड़ देती है।

पिनोसाइटोसिस और फागोसाइटोसिस मौलिक रूप से समान प्रक्रियाएं हैं जिनमें चार चरणों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: पिनोसाइटोसिस या फागोसाइटोसिस के माध्यम से पदार्थों का प्रवेश, लाइसोसोम द्वारा स्रावित एंजाइमों की कार्रवाई के तहत उनका टूटना, साइटोप्लाज्म में टूटने वाले उत्पादों का स्थानांतरण (पारगम्यता में परिवर्तन के कारण) रिक्तिका झिल्लियों का) और चयापचय उत्पादों को बाहर छोड़ना। कई प्रोटोजोआ और कुछ ल्यूकोसाइट्स फागोसाइटोसिस में सक्षम हैं। पिनोसाइटोसिस आंतों के उपकला कोशिकाओं और रक्त केशिकाओं के एंडोथेलियम में देखा जाता है।

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प्लाज्मा झिल्ली के पार पदार्थों का परिवहन

कोशिका सतह तंत्र का अवरोध परिवहन कार्य कोशिका के अंदर और बाहर आयनों, अणुओं और सुपरमॉलेक्यूलर संरचनाओं के चयनात्मक स्थानांतरण द्वारा सुनिश्चित किया जाता है। झिल्लियों के माध्यम से परिवहन पोषक तत्वों की डिलीवरी और कोशिका से अंतिम चयापचय उत्पादों को हटाने, स्राव, आयन ग्रेडिएंट्स और ट्रांसमेम्ब्रेन क्षमता का निर्माण, कोशिका में आवश्यक पीएच मानों का रखरखाव आदि सुनिश्चित करता है।

कोशिका के अंदर और बाहर पदार्थों के परिवहन की क्रियाविधि निर्भर करती है रासायनिक प्रकृति परिवहन किया गया पदार्थ और उसका सांद्रता कोशिका झिल्ली के दोनों तरफ, साथ ही आकारों से परिवहनित कण. छोटे अणुओं और आयनों को निष्क्रिय या सक्रिय परिवहन द्वारा झिल्ली के पार ले जाया जाता है। मैक्रोमोलेक्यूल्स और बड़े कणों का स्थानांतरण "झिल्ली पैकेजिंग" में परिवहन के माध्यम से किया जाता है, अर्थात, एक झिल्ली से घिरे पुटिकाओं के गठन के कारण।

नकारात्मक परिवहनऊर्जा की खपत के बिना किसी झिल्ली के पार उनकी सांद्रता प्रवणता के साथ पदार्थों के स्थानांतरण को कहा जाता है। ऐसा परिवहन दो मुख्य तंत्रों के माध्यम से होता है: सरल प्रसार और सुगम प्रसार।

द्वारा सरल विस्तारछोटे ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय अणुओं, फैटी एसिड और अन्य कम आणविक भार वाले हाइड्रोफोबिक कार्बनिक पदार्थों का परिवहन किया जाता है। निष्क्रिय प्रसार द्वारा एक झिल्ली के माध्यम से पानी के अणुओं के परिवहन को कहा जाता है परासरण.सरल प्रसार का एक उदाहरण रक्त केशिकाओं की एंडोथेलियल कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली के माध्यम से आसपास के ऊतक द्रव और वापस गैसों का परिवहन है।

झिल्ली परिवहन प्रोटीन के दो मुख्य वर्ग हैं: वाहक प्रोटीनऔर चैनल प्रोटीन.परिवहन किए गए पदार्थ के अणु, से जुड़ते हैं वाहक प्रोटीनइसके गठनात्मक परिवर्तनों का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप इन अणुओं का झिल्ली के पार स्थानांतरण होता है। परिवहन किए गए पदार्थों के संबंध में सुगम प्रसार अत्यधिक चयनात्मक है।

चैनल प्रोटीनपानी से भरे छिद्र बनाते हैं जो लिपिड बाईलेयर में प्रवेश करते हैं। जब ये छिद्र खुले होते हैं, तो अकार्बनिक आयन या परिवहन अणु उनसे होकर गुजरते हैं और इस प्रकार झिल्ली के पार चले जाते हैं। आयन चैनल प्रति सेकंड लगभग 10 6 आयनों का परिवहन करते हैं, जो वाहक प्रोटीन द्वारा किए गए परिवहन की दर से 100 गुना से अधिक है।

अधिकांश चैनल प्रोटीन में होते हैं "द्वार",जो थोड़ी देर के लिए खुलता है और फिर बंद हो जाता है। चैनल की प्रकृति के आधार पर, गेट सिग्नलिंग अणुओं (लिगैंड-गेटेड गेट चैनल) के बंधन, झिल्ली क्षमता में बदलाव (वोल्टेज-गेटेड गेट चैनल), या यांत्रिक उत्तेजना के जवाब में खुल सकता है।

सक्रिय ट्रांसपोर्टकिसी झिल्ली के आर-पार पदार्थों का उनके सांद्रण प्रवणता के विरुद्ध परिवहन कहलाता है। यह वाहक प्रोटीन की सहायता से किया जाता है और इसके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिसका मुख्य स्रोत एटीपी है।

सक्रिय परिवहन का एक उदाहरण जो कोशिका झिल्ली में Na + और K + आयनों को पंप करने के लिए एटीपी हाइड्रोलिसिस की ऊर्जा का उपयोग करता है वह कार्य है सोडियम-पोटेशियम पंप, कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली पर झिल्ली क्षमता का निर्माण सुनिश्चित करना।

पंप जैविक झिल्लियों में निर्मित विशिष्ट एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट एंजाइम प्रोटीन द्वारा बनता है, जो एटीपी अणु से फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के दरार को उत्प्रेरित करता है। एटीपीस में शामिल हैं: एक एंजाइम केंद्र, एक आयन चैनल और संरचनात्मक तत्व जो पंप संचालन के दौरान आयनों के रिवर्स रिसाव को रोकते हैं। कोशिका द्वारा खपत एटीपी का 1/3 से अधिक सोडियम-पोटेशियम पंप को संचालित करने के लिए खर्च किया जाता है।

यूनिपोर्ट -यह एक परिवहन है जिसमें वाहक प्रोटीन केवल एक प्रकार के अणुओं या आयनों के संबंध में कार्य करता है। कोपोर्ट, या युग्मित परिवहन में, एक वाहक प्रोटीन एक साथ दो या दो से अधिक प्रकार के अणुओं या आयनों को परिवहन करने में सक्षम होता है। इन्हें वाहक प्रोटीन कहा जाता है सह-कुली, या संबद्ध वाहक.कोपोर्ट दो प्रकार के होते हैं: सिमपोर्ट और एंटीपोर्ट। कब simportaअणुओं या आयनों को एक दिशा में ले जाया जाता है, और कब एंटीपोर्टे -विपरीत दिशाओं में. उदाहरण के लिए, सोडियम-पोटेशियम पंप एंटीपोर्ट सिद्धांत के अनुसार काम करता है, सक्रिय रूप से Na + आयनों को कोशिकाओं से बाहर निकालता है और K + आयनों को उनके इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट के विरुद्ध कोशिकाओं में पंप करता है।

सिंपोर्ट का एक उदाहरण वृक्क ट्यूबलर कोशिकाओं द्वारा प्राथमिक मूत्र से ग्लूकोज और अमीनो एसिड का पुनर्अवशोषण है। प्राथमिक मूत्र में, Na + की सांद्रता हमेशा वृक्क ट्यूबलर कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म की तुलना में काफी अधिक होती है, जो सोडियम-पोटेशियम पंप के संचालन से सुनिश्चित होती है। प्राथमिक मूत्र ग्लूकोज को संयुग्मित वाहक प्रोटीन से बांधने से Na + चैनल खुल जाता है, जो प्राथमिक मूत्र से Na + आयनों को उनकी सांद्रता प्रवणता के साथ कोशिका में स्थानांतरित करता है, अर्थात निष्क्रिय परिवहन द्वारा। Na + आयनों का प्रवाह, बदले में, वाहक प्रोटीन की संरचना में परिवर्तन का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप Na + आयनों के समान दिशा में ग्लूकोज का परिवहन होता है: प्राथमिक मूत्र से कोशिका में। इस मामले में, ग्लूकोज के परिवहन के लिए, जैसा कि देखा जा सकता है, संयुग्म ट्रांसपोर्टर सोडियम-पोटेशियम पंप के संचालन द्वारा बनाई गई Na + आयन ग्रेडिएंट की ऊर्जा का उपयोग करता है। इस प्रकार, सोडियम-पोटेशियम पंप और संबंधित ट्रांसपोर्टर का काम, जो ग्लूकोज के परिवहन के लिए Na + आयनों के एक ग्रेडिएंट का उपयोग करता है, प्राथमिक मूत्र से लगभग सभी ग्लूकोज को पुन: अवशोषित करना और इसे शरीर के सामान्य चयापचय में शामिल करना संभव बनाता है।

ट्रांसमेम्ब्रेन क्षमता का निर्माण मुख्य रूप से प्लाज़्मालेम्मा में निर्मित परिवहन प्रणालियों के काम के कारण प्राप्त होता है: K + आयनों के लिए सोडियम-पोटेशियम पंप और प्रोटीन चैनल।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, सोडियम-पोटेशियम पंप के संचालन के दौरान, कोशिका द्वारा अवशोषित प्रत्येक दो पोटेशियम आयनों के लिए, तीन सोडियम आयन इससे हटा दिए जाते हैं। परिणामस्वरूप, कोशिकाओं के बाहर Na + आयनों की अधिकता पैदा हो जाती है, और अंदर K+ आयनों की अधिकता पैदा हो जाती है। हालाँकि, ट्रांसमेम्ब्रेन क्षमता के निर्माण में और भी अधिक महत्वपूर्ण योगदान पोटेशियम चैनलों द्वारा किया जाता है, जो आराम की स्थिति में कोशिकाओं में हमेशा खुले रहते हैं। इसके कारण, K+ आयन एक सांद्रण प्रवणता के साथ कोशिका से बाह्य कोशिकीय वातावरण में बाहर निकलते हैं। परिणामस्वरूप, झिल्ली के दोनों किनारों के बीच 20 से 100 एमवी का संभावित अंतर होता है। उत्तेजक कोशिकाओं (तंत्रिका, मांसपेशी, स्रावी) की प्लाज्मा झिल्ली में K + चैनलों के साथ, कई Na + चैनल होते हैं, जो कोशिका पर रासायनिक, विद्युत या अन्य संकेतों के कार्य करने पर थोड़े समय के लिए खुलते हैं।

Na + चैनल के खुलने से ट्रांसमेम्ब्रेन क्षमता (झिल्ली विध्रुवण) में बदलाव होता है और सिग्नल के प्रति एक विशिष्ट सेल प्रतिक्रिया होती है।

फिर, कोशिका झिल्ली के साथ कण के संपर्क के बिंदु पर, प्लाज़्मालेम्मा की वृद्धि बनती है - स्यूडोपोडिया,जो सूक्ष्मकण को चारों ओर से ढक लेते हैं। स्यूडोपोडिया के संलयन के परिणामस्वरूप, ऐसा कण एक झिल्ली से घिरे पुटिका के अंदर बंद हो जाता है, जिसे कहा जाता है फागोसोम.फागोसोम का निर्माण एक ऊर्जा-निर्भर प्रक्रिया है और एक्टोमीओसिन प्रणाली की भागीदारी के साथ होता है। फागोसोम, साइटोप्लाज्म में डूबकर, देर से एंडोसोम या लाइसोसोम के साथ विलय कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप कोशिका द्वारा अवशोषित कार्बनिक माइक्रोपार्टिकल, उदाहरण के लिए एक जीवाणु कोशिका, पच जाता है। मनुष्यों में, केवल कुछ कोशिकाएं ही फागोसाइटोसिस में सक्षम होती हैं: उदाहरण के लिए, संयोजी ऊतक मैक्रोफेज और रक्त ल्यूकोसाइट्स। ये कोशिकाएं बैक्टीरिया के साथ-साथ शरीर में प्रवेश करने वाले विभिन्न प्रकार के कणों को भी अवशोषित करती हैं, जिससे इसे रोगजनकों और विदेशी कणों से बचाया जाता है।

पिनोसाइटोसिस का तंत्र बहुत जटिल है। यह प्रक्रिया कोशिका के सतह तंत्र के विशेष क्षेत्रों में होती है जिन्हें बॉर्डर वाले गड्ढे कहा जाता है, जो कोशिका की सतह के लगभग 2% हिस्से पर कब्जा कर लेते हैं। सीमाबद्ध गड्ढेप्लाज़्मालेम्मा के छोटे-छोटे आक्रमण होते हैं, जिसके आगे परिधीय हाइलोप्लाज्म में बड़ी मात्रा में प्रोटीन होता है क्लैथ्रिन.कोशिकाओं की सतह पर सीमाबद्ध गड्ढों के क्षेत्र में कई रिसेप्टर्स भी होते हैं जो विशेष रूप से परिवहन किए गए अणुओं को पहचान सकते हैं और बांध सकते हैं। जब रिसेप्टर्स इन अणुओं को बांधते हैं, तो क्लैथ्रिन का पोलीमराइजेशन होता है, और प्लाज़्मालेम्मा आक्रमण करता है। नतीजतन, सीमाबद्ध बुलबुला,परिवहन योग्य अणुओं को ले जाना। इन बुलबुलों को यह नाम इस तथ्य के कारण मिला कि उनकी सतह पर क्लैथ्रिन एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के नीचे एक असमान रिम की तरह दिखता है। प्लाज़्मालेम्मा से अलग होने के बाद, सीमाबद्ध पुटिकाएं क्लैथ्रिन खो देती हैं और अन्य पुटिकाओं के साथ विलय करने की क्षमता प्राप्त कर लेती हैं। क्लैथ्रिन के पोलीमराइजेशन और डीपोलाइमराइजेशन की प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है और एटीपी की कमी होने पर ये अवरुद्ध हो जाती हैं।

एक्सोसाइटोसिस- कोशिका से पदार्थों को निकालने की प्रक्रिया। कोशिका से निकाले जाने वाले पदार्थ पहले परिवहन पुटिकाओं में संलग्न होते हैं, जिनकी बाहरी सतह आमतौर पर प्रोटीन क्लैथ्रिन से लेपित होती है, फिर ऐसे पुटिकाओं को कोशिका झिल्ली की ओर निर्देशित किया जाता है। यहां पुटिकाओं की झिल्ली प्लाज़्मालेम्मा के साथ विलीन हो जाती है, और उनकी सामग्री कोशिका के बाहर डाली जाती है या, प्लाज़्मालेम्मा के साथ संपर्क बनाए रखते हुए, ग्लाइकोकैलिक्स में शामिल हो जाती है।

एक्सोसाइटोसिस दो प्रकार के होते हैं: संवैधानिक (बुनियादी) और विनियमित।

गठनात्मक एक्सोसाइटोसिसशरीर की सभी कोशिकाओं में निरंतर होता रहता है। यह कोशिका से चयापचय उत्पादों को हटाने और कोशिका झिल्ली को लगातार बहाल करने के लिए मुख्य तंत्र के रूप में कार्य करता है।

विनियमित एक्सोसाइटोसिसकेवल विशेष कोशिकाओं में ही किया जाता है जो स्रावी कार्य करती हैं। स्रावित स्राव स्रावी पुटिकाओं में जमा हो जाता है, और एक्सोसाइटोसिस तभी होता है जब कोशिका को उचित रासायनिक या विद्युत संकेत प्राप्त होता है। उदाहरण के लिए, अग्न्याशय के लैंगरहैंस के आइलेट्स की β-कोशिकाएं अपना स्राव रक्त में तभी छोड़ती हैं जब रक्त में ग्लूकोज की सांद्रता बढ़ जाती है।

इस मामले में, एक्टोमीओसिन प्रणाली सक्रिय हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप पुटिका की सामग्री कोशिका के बाहर निकल जाती है। इस प्रकार, प्रेरक एक्सोसाइटोसिस के दौरान, न केवल स्रावी पुटिकाओं को प्लाज़्मालेम्मा तक ले जाने के लिए, बल्कि स्राव प्रक्रिया के लिए भी ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

इसमें विभिन्न पदार्थों को कोशिका के अंदर और बाहर पारित करने की क्षमता होती है। स्व-नियमन और स्थिर कोशिका संरचना को बनाए रखने के लिए यह बहुत महत्वपूर्ण है। कोशिका झिल्ली का यह कार्य किसके द्वारा किया जाता है? चयनात्मक पारगम्यता, यानी, कुछ पदार्थों को अंदर जाने देने की क्षमता और दूसरों को नहीं।

लिपिड बाईलेयर (सरल प्रसार) के माध्यम से परिवहन और झिल्ली प्रोटीन की भागीदारी के साथ परिवहन

कम आणविक भार (ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, बेंजीन) वाले गैर-ध्रुवीय अणु लिपिड बाईलेयर से सबसे आसानी से गुजरते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रिक ऑक्साइड, पानी और यूरिया जैसे छोटे ध्रुवीय अणु लिपिड बाईलेयर के माध्यम से बहुत तेजी से प्रवेश करते हैं। इथेनॉल और ग्लिसरॉल, साथ ही स्टेरॉयड और थायराइड हार्मोन, ध्यान देने योग्य दर पर लिपिड बाईलेयर से गुजरते हैं। बड़े ध्रुवीय अणुओं (ग्लूकोज, अमीनो एसिड) के साथ-साथ आयनों के लिए, लिपिड बाईलेयर व्यावहारिक रूप से अभेद्य है, क्योंकि इसका आंतरिक भाग हाइड्रोफोबिक है। इस प्रकार, पानी के लिए पारगम्यता गुणांक (सेमी/सेकंड) लगभग 10−2 है, ग्लिसरॉल के लिए - 10−5, ग्लूकोज के लिए - 10−7, और मोनोवैलेंट आयनों के लिए - 10−10 से कम।

बड़े ध्रुवीय अणुओं और आयनों का स्थानांतरण चैनल प्रोटीन या वाहक प्रोटीन के कारण होता है। इस प्रकार, कोशिका झिल्लियों में सोडियम, पोटेशियम और क्लोरीन आयनों के लिए चैनल होते हैं, कई कोशिकाओं की झिल्लियों में जल चैनल एक्वापोरिन होते हैं, साथ ही ग्लूकोज के लिए वाहक प्रोटीन, अमीनो एसिड के विभिन्न समूह और कई आयन होते हैं।

सक्रिय और निष्क्रिय परिवहन

सिमपोर्ट, एंटीपोर्ट और यूनिपोर्ट

पदार्थों का झिल्ली परिवहन उनकी गति की दिशा और किसी दिए गए वाहक द्वारा ले जाए जाने वाले पदार्थों की मात्रा में भी भिन्न होता है:

1) यूनीपोर्ट- ढाल के आधार पर एक पदार्थ का एक दिशा में परिवहन
2) परिवहन- एक वाहक के माध्यम से दो पदार्थों का एक दिशा में परिवहन।
3) एंटीपोर्ट- एक ट्रांसपोर्टर के माध्यम से दो पदार्थों का अलग-अलग दिशाओं में संचलन।

यूनीपोर्टउदाहरण के लिए, एक वोल्टेज-निर्भर सोडियम चैनल जिसके माध्यम से सोडियम आयन एक ऐक्शन पोटेंशिअल के उत्पादन के दौरान कोशिका में चले जाते हैं।

परिवहनआंतों के उपकला कोशिकाओं के बाहरी (आंतों के लुमेन का सामना करना पड़ रहा है) तरफ स्थित एक ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर को कार्यान्वित करता है। यह प्रोटीन एक साथ एक ग्लूकोज अणु और एक सोडियम आयन को पकड़ लेता है और, संरचना को बदलते हुए, दोनों पदार्थों को कोशिका में स्थानांतरित कर देता है। यह इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट की ऊर्जा का उपयोग करता है, जो बदले में, सोडियम-पोटेशियम एटीपीस द्वारा एटीपी के हाइड्रोलिसिस के कारण बनता है।

एंटीपोर्टउदाहरण के लिए, सोडियम-पोटेशियम ATPase (या सोडियम-निर्भर ATPase) द्वारा किया जाता है। यह पोटेशियम आयनों को कोशिका में पहुंचाता है। और कोशिका से - सोडियम आयन।

एंटीपोर्ट और सक्रिय परिवहन के उदाहरण के रूप में सोडियम-पोटेशियम ATPase का कार्य

प्रारंभ में, यह ट्रांसपोर्टर तीन आयनों को झिल्ली के अंदरूनी हिस्से से जोड़ता है। ये आयन ATPase की सक्रिय साइट की संरचना को बदल देते हैं। इस तरह के सक्रियण के बाद, एटीपीस एक एटीपी अणु को हाइड्रोलाइज करने में सक्षम होता है, और फॉस्फेट आयन झिल्ली के अंदर ट्रांसपोर्टर की सतह पर स्थिर हो जाता है।

जारी ऊर्जा ATPase की संरचना को बदलने पर खर्च की जाती है, जिसके बाद तीन आयन N a + (\displaystyle Na^(+))और आयन (फॉस्फेट) झिल्ली के बाहर समाप्त हो जाता है। यहाँ आयन N a + (\displaystyle Na^(+))अलग हो गए हैं, और पी ओ 4 3 − (\displaystyle PO_(4)^(3-))दो आयनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। फिर वाहक संरचना मूल और आयनों में बदल जाती है के + (\डिस्प्लेस्टाइल के^(+))झिल्ली के भीतरी भाग पर दिखाई देते हैं। यहाँ आयन के + (\डिस्प्लेस्टाइल के^(+))अलग हो गए हैं, और वाहक फिर से काम करने के लिए तैयार है।

अधिक संक्षेप में, ATPase की क्रियाओं को इस प्रकार वर्णित किया जा सकता है:

परिणामस्वरूप, बाह्य कोशिकीय वातावरण में आयनों की उच्च सांद्रता निर्मित होती है N a + (\displaystyle Na^(+)), और कोशिका के अंदर उच्च सांद्रता होती है के + (\डिस्प्लेस्टाइल के^(+)). काम N a + (\displaystyle Na^(+)), के + (\डिस्प्लेस्टाइल के^(+))- ATPase न केवल एकाग्रता अंतर बनाता है, बल्कि चार्ज अंतर भी बनाता है (यह एक इलेक्ट्रोजेनिक पंप की तरह काम करता है)। झिल्ली के बाहर एक सकारात्मक चार्ज बनता है, और अंदर एक नकारात्मक चार्ज बनता है।

पदार्थों का सक्रिय परिवहन कुल (सामान्यीकृत) ढाल के विरुद्ध होता है। इसका मतलब यह है कि किसी पदार्थ का स्थानांतरण विद्युत रासायनिक क्षमता के कम मूल्य वाले स्थानों से उच्च मूल्य वाले स्थानों पर होता है।

सक्रिय परिवहन अनायास नहीं हो सकता है, लेकिन केवल एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड (एटीपी) के हाइड्रोलिसिस की प्रक्रिया के संयोजन में, यानी एटीपी अणु के उच्च-ऊर्जा बांड में संग्रहीत ऊर्जा के व्यय के कारण होता है।

जैविक झिल्लियों में पदार्थों का सक्रिय परिवहन बहुत महत्वपूर्ण है। सक्रिय परिवहन के कारण शरीर में एकाग्रता प्रवणता, विद्युत क्षमता प्रवणता, दबाव प्रवणता आदि का निर्माण होता है जो जीवन प्रक्रियाओं का समर्थन करते हैं, अर्थात थर्मोडायनामिक्स के दृष्टिकोण से, सक्रिय परिवहन शरीर को गैर-संतुलन स्थिति में रखता है, जीवन प्रक्रियाओं के सामान्य पाठ्यक्रम को सुनिश्चित करना।

सक्रिय स्थानांतरण करने के लिए, ऊर्जा स्रोत के अलावा, कुछ संरचनाओं का अस्तित्व आवश्यक है। आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, जैविक झिल्लियों में आयन पंप होते हैं जो एटीपी हाइड्रोलिसिस या तथाकथित परिवहन एटीपीस की ऊर्जा का उपयोग करके संचालित होते हैं, जो प्रोटीन परिसरों द्वारा दर्शाए जाते हैं।

वर्तमान में, तीन प्रकार के इलेक्ट्रोजेनिक आयन पंप ज्ञात हैं जो सक्रिय रूप से झिल्ली के पार आयनों का परिवहन करते हैं। ये हैं साइटोप्लाज्मिक झिल्लियों में K + -Na + -ATPase (K + -Na + -pump), Ca 2+ - ATPase (Ca 2+ -pump) और माइटोकॉन्ड्रिया की ऊर्जा-युग्मन झिल्लियों में H + - ATPase (H + - पंप या प्रोटॉन पंप)।

परिवहन एटीपीस द्वारा आयनों का स्थानांतरण कोशिका चयापचय की ऊर्जा के कारण, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के साथ स्थानांतरण प्रक्रियाओं के युग्मन के कारण होता है।

जब K + -Na + -ATPase संचालित होता है, तो प्रत्येक एटीपी अणु के हाइड्रोलिसिस के दौरान निकलने वाली ऊर्जा के कारण, दो पोटेशियम आयन कोशिका में स्थानांतरित हो जाते हैं और तीन सोडियम आयन एक साथ कोशिका से बाहर निकल जाते हैं। इससे अंतरकोशिकीय वातावरण की तुलना में कोशिका में पोटेशियम आयनों की बढ़ी हुई सांद्रता और सोडियम की घटी हुई सांद्रता पैदा होती है, जो कि अत्यधिक शारीरिक महत्व की है।

एटीपी हाइड्रोलिसिस की ऊर्जा के कारण, दो कैल्शियम आयनों को सीए 2+ -एटीपीस में स्थानांतरित किया जाता है, और दो प्रोटॉन को एच + पंप में स्थानांतरित किया जाता है।

आयन ATPases के संचालन का आणविक तंत्र पूरी तरह से समझा नहीं गया है। हालाँकि, इस जटिल एंजाइमेटिक प्रक्रिया के मुख्य चरणों का पता लगाया जा सकता है। K + -Na + -ATPase के मामले में (आइए इसे संक्षिप्तता के लिए E निरूपित करें), एटीपी हाइड्रोलिसिस से जुड़े आयन स्थानांतरण के सात चरण हैं। पदनाम ई 1 और ई 2 झिल्ली की आंतरिक और बाहरी सतहों पर एंजाइम के सक्रिय केंद्र के स्थान के अनुरूप हैं (एडीपी-एडेनोसिन डिपोस्फेट, पी - अकार्बनिक फॉस्फेट, तारांकन सक्रिय परिसर को इंगित करता है):

1) ई + एटीपी à ई*एटीपी,

2) ई*एटीपी + 3नाà [ई*एटीपी]*ना 3,

3) [ई*एटीपी]*एनए 3 ए *एनए 3 + एडीपी,

4) *ना 3 à *ना 3 ,

5) *Na 3 + 2K à *K 2 + 3Na,

6) *के 2 à *के 2,

7) *K 2 à E + P + 2K.

आरेख से पता चलता है कि एंजाइम के प्रमुख चरण हैं: 1) झिल्ली की आंतरिक सतह पर एटीपी के साथ एंजाइम के एक कॉम्प्लेक्स का गठन (यह प्रतिक्रिया मैग्नीशियम आयनों द्वारा सक्रिय होती है); 2) कॉम्प्लेक्स द्वारा तीन सोडियम आयनों का बंधन; 3) एडेनोसिन डिपोस्फेट के निर्माण के साथ एंजाइम का फास्फारिलीकरण; 4) झिल्ली के अंदर एंजाइम की संरचना में परिवर्तन; 5) झिल्ली की बाहरी सतह पर होने वाली सोडियम से पोटेशियम के आयन विनिमय की प्रतिक्रिया; 6) कोशिका में पोटेशियम आयनों के स्थानांतरण के साथ एंजाइम कॉम्प्लेक्स की संरचना में विपरीत परिवर्तन, और 7) पोटेशियम आयनों और अकार्बनिक फॉस्फेट की रिहाई के साथ एंजाइम की अपनी मूल स्थिति में वापसी। इस प्रकार, एक पूर्ण चक्र के दौरान, कोशिका से तीन सोडियम आयन निकलते हैं, साइटोप्लाज्म दो पोटेशियम आयनों से समृद्ध होता है, और एक एटीपी अणु का हाइड्रोलिसिस होता है।

ऊपर चर्चा किए गए आयन पंपों के अलावा, ऐसी ही प्रणालियाँ ज्ञात हैं जिनमें पदार्थों का संचय एटीपी हाइड्रोलिसिस से नहीं, बल्कि रेडॉक्स एंजाइम या प्रकाश संश्लेषण के काम से जुड़ा होता है। इस मामले में पदार्थों का परिवहन द्वितीयक है, जो झिल्ली में विशिष्ट वाहकों की उपस्थिति में झिल्ली क्षमता और (या) आयन एकाग्रता ढाल द्वारा मध्यस्थ होता है। इस परिवहन तंत्र को द्वितीयक सक्रिय परिवहन कहा जाता है। जीवित कोशिकाओं के प्लाज्मा और उपकोशिकीय झिल्लियों में प्राथमिक और द्वितीयक सक्रिय परिवहन का एक साथ कार्य करना संभव है। यह स्थानांतरण तंत्र उन मेटाबोलाइट्स के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जिनके लिए कोई पंप (शर्करा, अमीनो एसिड) नहीं हैं।

दो-साइट ट्रांसपोर्टर से जुड़े आयनों के संयुक्त यूनिडायरेक्शनल परिवहन को सिम्पपोर्ट कहा जाता है। यह माना जाता है कि झिल्ली में धनायन और ऋणायन के साथ एक वाहक और एक खाली वाहक हो सकता है। चूँकि ऐसी स्थानांतरण योजना में झिल्ली क्षमता नहीं बदलती है, स्थानांतरण आयनों में से किसी एक की सांद्रता में अंतर के कारण हो सकता है। ऐसा माना जाता है कि सिम्पपोर्ट योजना का उपयोग कोशिकाओं में अमीनो एसिड जमा करने के लिए किया जाता है।

निष्कर्ष और निष्कर्ष.

जीवन के दौरान, विभिन्न प्रकार के पदार्थ कोशिका की सीमाओं को पार कर जाते हैं, जिनके प्रवाह को प्रभावी ढंग से नियंत्रित किया जाता है। यह कार्य कोशिका झिल्ली द्वारा इसमें निर्मित परिवहन प्रणालियों द्वारा पूरा किया जाता है, जिसमें आयन पंप, वाहक अणुओं की एक प्रणाली और अत्यधिक चयनात्मक आयन चैनल शामिल हैं।

पहली नज़र में, स्थानांतरण प्रणालियों की इतनी बहुतायत अनावश्यक लगती है, क्योंकि केवल आयन पंपों का संचालन जैविक परिवहन की विशिष्ट विशेषताएं प्रदान करना संभव बनाता है: उच्च चयनात्मकता, प्रसार और विद्युत क्षेत्र की ताकतों के खिलाफ पदार्थों का स्थानांतरण। हालाँकि, विरोधाभास यह है कि विनियमित किए जाने वाले प्रवाह की संख्या असीम रूप से बड़ी है, जबकि पंप केवल तीन हैं। इस मामले में, आयनिक संयुग्मन के तंत्र, जिन्हें माध्यमिक सक्रिय परिवहन कहा जाता है, विशेष महत्व के हो जाते हैं, जिसमें प्रसार प्रक्रियाएं एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। इस प्रकार, कोशिका झिल्ली में प्रसार स्थानांतरण की घटना के साथ पदार्थों के सक्रिय परिवहन का संयोजन वह आधार है जो कोशिका की महत्वपूर्ण गतिविधि को सुनिश्चित करता है।

जैविक और चिकित्सा भौतिकी विभाग के प्रमुख, भौतिक और गणितीय विज्ञान के उम्मीदवार, एसोसिएट प्रोफेसर नोविकोवा एन.जी. द्वारा विकसित।

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