कोशिका झिल्ली के छिद्रों को क्या कहते हैं? झिल्ली: उनकी संरचना और कार्यप्रणाली

कोशिका की संरचना के आधार पर सभी जीवित जीवों को तीन समूहों में विभाजित किया जाता है (चित्र 1 देखें):

1. प्रोकैरियोट्स (गैर-परमाणु)

2. यूकेरियोट्स (परमाणु)

3. वायरस (गैर-सेलुलर)

चावल। 1. जीवित जीव

इस पाठ में, हम यूकेरियोटिक जीवों की कोशिकाओं की संरचना का अध्ययन करना शुरू करेंगे, जिसमें पौधे, कवक और जानवर शामिल हैं। उनकी कोशिकाएँ प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं की तुलना में सबसे बड़ी और अधिक जटिल होती हैं।

जैसा कि आप जानते हैं, कोशिकाएँ स्वतंत्र क्रिया करने में सक्षम होती हैं। वे पर्यावरण के साथ पदार्थ और ऊर्जा का आदान-प्रदान कर सकते हैं, साथ ही साथ बढ़ सकते हैं और गुणा कर सकते हैं, इसलिए कोशिका की आंतरिक संरचना बहुत जटिल है और मुख्य रूप से उस कार्य पर निर्भर करती है जो कोशिका बहुकोशिकीय जीव में करती है।

सभी कोशिकाओं के निर्माण के सिद्धांत समान हैं। प्रत्येक यूकेरियोटिक कोशिका में, निम्नलिखित मुख्य भागों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है (चित्र 2 देखें):

1. बाहरी झिल्ली जो कोशिका की सामग्री को बाहरी वातावरण से अलग करती है।

2. जीवों के साथ साइटोप्लाज्म।

चावल। 2. यूकेरियोटिक कोशिका के मुख्य भाग

शब्द "झिल्ली" लगभग सौ साल पहले कोशिका की सीमाओं को निरूपित करने के लिए प्रस्तावित किया गया था, लेकिन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी के विकास के साथ, यह स्पष्ट हो गया कि कोशिका झिल्ली कोशिका के संरचनात्मक तत्वों का हिस्सा है।

1959 में, जे.डी. रॉबर्टसन ने प्राथमिक झिल्ली परिकल्पना तैयार की, जिसके अनुसार जानवरों और पौधों की कोशिका झिल्ली एक ही प्रकार के अनुसार निर्मित होती है।

1972 में, यह सिंगर और निकोलसन द्वारा प्रस्तावित किया गया था, जिसे वर्तमान में आम तौर पर स्वीकार किया जाता है। इस मॉडल के अनुसार, किसी भी झिल्ली का आधार फॉस्फोलिपिड्स की दोहरी परत होती है।

फॉस्फोलिपिड्स (एक फॉस्फेट समूह वाले यौगिकों) में, अणुओं में एक ध्रुवीय सिर और दो गैर-ध्रुवीय पूंछ होते हैं (चित्र 3 देखें)।

चावल। 3. फॉस्फोलिपिड

फॉस्फोलिपिड बाइलेयर में, हाइड्रोफोबिक फैटी एसिड के अवशेष अंदर की ओर होते हैं, जबकि हाइड्रोफिलिक हेड्स, जिसमें फॉस्फोरिक एसिड अवशेष शामिल होते हैं, बाहर की ओर होते हैं (चित्र 4 देखें)।

चावल। 4. फॉस्फोलिपिड बाईलेयर

फॉस्फोलिपिड बाईलेयर को एक गतिशील संरचना के रूप में प्रस्तुत किया जाता है, लिपिड स्थानांतरित हो सकते हैं, अपनी स्थिति बदल सकते हैं।

लिपिड की दोहरी परत झिल्ली के अवरोध कार्य को प्रदान करती है, कोशिका की सामग्री को फैलने से रोकती है, और कोशिका में विषाक्त पदार्थों के प्रवेश को रोकती है।

कोशिका और पर्यावरण के बीच एक सीमा झिल्ली की उपस्थिति इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के आगमन से बहुत पहले से जानी जाती थी। भौतिक रसायनज्ञों ने प्लाज्मा झिल्ली के अस्तित्व से इनकार किया और माना कि जीवित कोलाइडल सामग्री और पर्यावरण के बीच एक अंतरफलक था, लेकिन 1890 में फ़ेफ़र (एक जर्मन वनस्पतिशास्त्री और पादप शरीर विज्ञानी) ने इसके अस्तित्व की पुष्टि की।

पिछली शताब्दी की शुरुआत में, ओवरटन (एक ब्रिटिश शरीर विज्ञानी और जीवविज्ञानी) ने पाया कि एरिथ्रोसाइट्स में कई पदार्थों के प्रवेश की दर उनकी लिपिड घुलनशीलता के सीधे आनुपातिक है। इस संबंध में, वैज्ञानिक ने सुझाव दिया कि झिल्ली में बड़ी मात्रा में लिपिड और पदार्थ होते हैं, इसमें घुलते हुए, इसके माध्यम से गुजरते हैं और झिल्ली के दूसरी तरफ खुद को पाते हैं।

1925 में, गॉर्टर और ग्रेंडेल (अमेरिकी जीवविज्ञानी) ने एरिथ्रोसाइट्स की कोशिका झिल्ली से लिपिड को अलग किया। परिणामी लिपिड एक अणु की मोटाई के साथ पानी की सतह पर वितरित किए गए थे। यह पता चला कि लिपिड परत द्वारा कब्जा कर लिया गया सतह क्षेत्र एरिथ्रोसाइट के क्षेत्र से दोगुना है। इसलिए, इन वैज्ञानिकों ने निष्कर्ष निकाला कि कोशिका झिल्ली में एक नहीं, बल्कि लिपिड की दो परतें होती हैं।

1935 में डावसन और डेनिएली (अंग्रेज़ी जीवविज्ञानी) ने सुझाव दिया कि कोशिका झिल्लियों में द्विआण्विक लिपिड परत प्रोटीन अणुओं की दो परतों के बीच घिरी होती है (चित्र 5 देखें)।

चावल। 5. डॉसन और डेनियल द्वारा प्रस्तावित झिल्ली मॉडल

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के आगमन के साथ, झिल्ली की संरचना से परिचित होना संभव हो गया, और फिर यह पाया गया कि जानवरों और पौधों की कोशिकाओं की झिल्ली तीन-परत संरचना की तरह दिखती है (चित्र 6 देखें)।

चावल। 6. सूक्ष्मदर्शी के नीचे कोशिका झिल्ली

1959 में, जीवविज्ञानी जे.डी. रॉबर्टसन ने उस समय उपलब्ध आंकड़ों को मिलाकर, "प्राथमिक झिल्ली" की संरचना के बारे में एक परिकल्पना सामने रखी, जिसमें उन्होंने सभी जैविक झिल्लियों के लिए एक सामान्य संरचना की परिकल्पना की।

रॉबर्टसन की "प्राथमिक झिल्ली" की संरचना पर अभिधारणा

1. सभी झिल्ली लगभग 7.5 एनएम मोटी होती हैं।

2. एक इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी में, वे सभी तीन-परत प्रतीत होते हैं।

3. झिल्ली का त्रि-परत दृश्य बिल्कुल प्रोटीन और ध्रुवीय लिपिड की व्यवस्था का परिणाम है, जो डॉसन और डेनिएल मॉडल द्वारा प्रदान किया गया था - केंद्रीय लिपिड बाईलेयर प्रोटीन की दो परतों के बीच संलग्न है।

"प्राथमिक झिल्ली" की संरचना के बारे में इस परिकल्पना में विभिन्न परिवर्तन हुए हैं, और 1972 में इसे द्वारा सामने रखा गया था झिल्ली का द्रव मोज़ेक मॉडल(चित्र 7 देखें), जिसे अब आम तौर पर स्वीकार किया जाता है।

चावल। 7. झिल्ली का द्रव मोज़ेक मॉडल

प्रोटीन अणु झिल्ली के लिपिड बाईलेयर में डूबे रहते हैं, वे एक मोबाइल मोज़ेक बनाते हैं। झिल्ली में उनके स्थान के अनुसार और जिस तरह से वे लिपिड बाईलेयर के साथ बातचीत करते हैं, प्रोटीन को इसमें विभाजित किया जा सकता है:

- सतही (या परिधीय)लिपिड बाईलेयर की हाइड्रोफिलिक सतह से जुड़े झिल्ली प्रोटीन;

- अभिन्न (झिल्ली)बाइलेयर के हाइड्रोफोबिक क्षेत्र में एम्बेडेड प्रोटीन।

इंटीग्रल प्रोटीन बिलीयर के हाइड्रोफोबिक क्षेत्र में उनके विसर्जन की डिग्री में भिन्न होते हैं। वे पूरी तरह से जलमग्न हो सकते हैं अभिन्न) या आंशिक रूप से जलमग्न ( अर्ध-अभिन्न), और के माध्यम से भी झिल्ली में प्रवेश कर सकते हैं ( ट्रांसमेम्ब्रेन).

झिल्ली प्रोटीन को उनके कार्यों के अनुसार दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

- संरचनात्मकप्रोटीन। वे कोशिका झिल्ली का हिस्सा हैं और उनकी संरचना को बनाए रखने में शामिल हैं।

- गतिशीलप्रोटीन। वे झिल्लियों पर स्थित होते हैं और उस पर होने वाली प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं।

गतिशील प्रोटीन के तीन वर्ग हैं।

1. रिसेप्टर. इन प्रोटीनों की मदद से कोशिका अपनी सतह पर विभिन्न प्रभावों को महसूस करती है। यही है, वे विशेष रूप से झिल्ली के बाहर हार्मोन, न्यूरोट्रांसमीटर, विषाक्त पदार्थों जैसे यौगिकों को बांधते हैं, जो कोशिका या झिल्ली के अंदर विभिन्न प्रक्रियाओं को बदलने के संकेत के रूप में कार्य करता है।

2. यातायात. ये प्रोटीन कुछ पदार्थों को झिल्ली के माध्यम से ले जाते हैं, वे चैनल भी बनाते हैं जिसके माध्यम से विभिन्न आयनों को कोशिका में और बाहर ले जाया जाता है।

3. एंजाइमी. ये एंजाइम प्रोटीन हैं जो झिल्ली में स्थित होते हैं और विभिन्न रासायनिक प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं।

झिल्ली के पार पदार्थों का परिवहन

लिपिड बिलयर्स कई पदार्थों के लिए काफी हद तक अभेद्य होते हैं, इसलिए झिल्ली के माध्यम से पदार्थों को परिवहन के लिए बड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और विभिन्न संरचनाओं के गठन की भी आवश्यकता होती है।

दो प्रकार के परिवहन हैं: निष्क्रिय और सक्रिय।

नकारात्मक परिवहन

निष्क्रिय परिवहन एक एकाग्रता ढाल के साथ अणुओं की गति है। यही है, यह केवल झिल्ली के विपरीत पक्षों पर स्थानांतरित पदार्थ की एकाग्रता में अंतर से निर्धारित होता है और ऊर्जा व्यय के बिना किया जाता है।

दो प्रकार के निष्क्रिय परिवहन हैं:

- सरल विस्तार(चित्र 8 देखें), जो झिल्ली प्रोटीन की भागीदारी के बिना होता है। सरल प्रसार का तंत्र गैसों (ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड), पानी और कुछ सरल कार्बनिक आयनों का ट्रांसमेम्ब्रेन ट्रांसफर है। सरल प्रसार धीमा है।

चावल। 8. सरल प्रसार

- सुविधा विसरण(अंजीर देखें। 9) सरल से अलग है कि यह वाहक प्रोटीन की भागीदारी के साथ होता है। यह प्रक्रिया विशिष्ट है और साधारण प्रसार की तुलना में उच्च दर पर आगे बढ़ती है।

चावल। 9. सुगम प्रसार

दो प्रकार के झिल्ली परिवहन प्रोटीन ज्ञात हैं: वाहक प्रोटीन (ट्रांसलोकेस) और चैनल बनाने वाले प्रोटीन। परिवहन प्रोटीन विशिष्ट पदार्थों को बांधते हैं और उन्हें उनकी सांद्रता प्रवणता के साथ झिल्ली के पार ले जाते हैं, और इसलिए, इस प्रक्रिया में, साधारण प्रसार के रूप में, एटीपी ऊर्जा के व्यय की आवश्यकता नहीं होती है।

खाद्य कण झिल्ली से नहीं गुजर सकते, वे एंडोसाइटोसिस द्वारा कोशिका में प्रवेश करते हैं (चित्र 10 देखें)। एंडोसाइटोसिस के दौरान, प्लाज्मा झिल्ली आक्रमण और बहिर्गमन बनाती है, भोजन के एक ठोस कण को ​​पकड़ लेती है। भोजन के बोलस के चारों ओर एक रिक्तिका (या पुटिका) बनती है, जो तब प्लाज्मा झिल्ली से अलग हो जाती है, और रिक्तिका में ठोस कण कोशिका के अंदर होता है।

चावल। 10. एंडोसाइटोसिस

एंडोसाइटोसिस दो प्रकार का होता है।

1. phagocytosis- ठोस कणों का अवशोषण। फागोसाइटोसिस करने वाली विशिष्ट कोशिकाओं को कहा जाता है फ़ैगोसाइट.

2. पिनोसाइटोसिस- तरल पदार्थ का अवशोषण (समाधान, कोलाइडल समाधान, निलंबन)।

एक्सोसाइटोसिस(अंजीर देखें। 11) - एंडोसाइटोसिस के विपरीत एक प्रक्रिया। कोशिका में संश्लेषित पदार्थ, जैसे हार्मोन, झिल्ली पुटिकाओं में पैक किए जाते हैं जो कोशिका झिल्ली में फिट होते हैं, इसमें अंतर्निहित होते हैं, और पुटिका की सामग्री को कोशिका से बाहर निकाल दिया जाता है। उसी तरह, सेल अनावश्यक चयापचय उत्पादों से छुटकारा पा सकता है।

चावल। 11. एक्सोसाइटोसिस

सक्रिय ट्रांसपोर्ट

सुगम प्रसार के विपरीत, सक्रिय परिवहन एक एकाग्रता ढाल के खिलाफ पदार्थों की आवाजाही है। इस मामले में, पदार्थ कम सांद्रता वाले क्षेत्र से उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र में चले जाते हैं। चूंकि इस तरह की गति सामान्य प्रसार के विपरीत दिशा में होती है, इसलिए सेल को इस प्रक्रिया में ऊर्जा खर्च करनी चाहिए।

सक्रिय परिवहन के उदाहरणों में, तथाकथित सोडियम-पोटेशियम पंप का सबसे अच्छा अध्ययन किया जाता है। यह पंप सेल से सोडियम आयनों को पंप करता है और एटीपी की ऊर्जा का उपयोग करके पोटेशियम आयनों को सेल में पंप करता है।

1. संरचनात्मक (कोशिका झिल्ली कोशिका को पर्यावरण से अलग करती है)।

2. परिवहन (पदार्थों को कोशिका झिल्ली के माध्यम से ले जाया जाता है, और कोशिका झिल्ली एक अत्यधिक चयनात्मक फिल्टर है)।

3. रिसेप्टर (झिल्ली की सतह पर स्थित रिसेप्टर्स बाहरी प्रभावों का अनुभव करते हैं, इस जानकारी को सेल में संचारित करते हैं, जिससे यह पर्यावरणीय परिवर्तनों का तुरंत जवाब दे सके)।

ऊपर सूचीबद्ध लोगों के अलावा, झिल्ली एक चयापचय और ऊर्जा-परिवर्तित कार्य भी करती है।

चयापचय क्रिया

जैविक झिल्ली प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से कोशिका में पदार्थों के चयापचय परिवर्तनों की प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं, क्योंकि अधिकांश एंजाइम झिल्ली से जुड़े होते हैं।

झिल्ली में एंजाइमों का लिपिड वातावरण उनके कामकाज के लिए कुछ शर्तें बनाता है, झिल्ली प्रोटीन की गतिविधि पर प्रतिबंध लगाता है, और इस प्रकार चयापचय प्रक्रियाओं पर एक नियामक प्रभाव पड़ता है।

ऊर्जा रूपांतरण समारोह

कई बायोमेम्ब्रेन का सबसे महत्वपूर्ण कार्य ऊर्जा के एक रूप को दूसरे रूप में बदलना है।

ऊर्जा-परिवर्तित झिल्लियों में माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली, क्लोरोप्लास्ट के थायलाकोइड्स शामिल हैं (चित्र 12 देखें)।

चावल। 12. माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट

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गृहकार्य

1. कोशिका झिल्ली की संरचना क्या है?
2. झिल्ली बनाने के लिए लिपिड के गुण क्या हैं?
3. झिल्ली के आर-पार पदार्थों के परिवहन में प्रोटीन किन कार्यों के कारण भाग लेने में सक्षम हैं?
4. प्लाज्मा झिल्ली के कार्यों की सूची बनाएं।
5. झिल्ली के आर-पार निष्क्रिय परिवहन कैसे होता है?
6. झिल्ली के आर-पार सक्रिय परिवहन कैसे होता है?
7. सोडियम-पोटेशियम पंप का कार्य क्या है?
8. फागोसाइटोसिस, पिनोसाइटोसिस क्या है?

कोशिका झिल्ली।

कोशिका झिल्ली किसी भी कोशिका की सामग्री को बाहरी वातावरण से अलग करती है, इसकी अखंडता सुनिश्चित करती है; सेल और पर्यावरण के बीच विनिमय को नियंत्रित करता है; इंट्रासेल्युलर झिल्ली कोशिका को विशेष बंद डिब्बों - डिब्बों या ऑर्गेनेल में विभाजित करती है, जिसमें कुछ पर्यावरणीय परिस्थितियों को बनाए रखा जाता है।

संरचना।

कोशिका झिल्ली लिपिड (वसा) के वर्ग के अणुओं की एक दोहरी परत (द्विपरत) होती है, जिनमें से अधिकांश तथाकथित जटिल लिपिड - फॉस्फोलिपिड होते हैं। लिपिड अणुओं में एक हाइड्रोफिलिक ("सिर") और एक हाइड्रोफोबिक ("पूंछ") भाग होता है। झिल्लियों के निर्माण के दौरान, अणुओं के हाइड्रोफोबिक भाग अंदर की ओर मुड़ जाते हैं, जबकि हाइड्रोफिलिक भाग बाहर की ओर मुड़ जाते हैं। विभिन्न जीवों में झिल्ली बहुत समान संरचनाएं हैं। झिल्ली की मोटाई 7-8 एनएम है। (10-9 मीटर)

हाइड्रोफिलिसिटी- किसी पदार्थ के पानी से गीला होने की क्षमता।
हाइड्रोफोबिसिटी- किसी पदार्थ को पानी से गीला करने में असमर्थता।

जैविक झिल्ली में विभिन्न प्रोटीन भी शामिल हैं:
- अभिन्न (झिल्ली को भेदना)
- अर्ध-अभिन्न (बाहरी या आंतरिक लिपिड परत में एक छोर पर विसर्जित)
- सतही (झिल्ली के बाहरी या भीतरी किनारों पर स्थित)।
कुछ प्रोटीन कोशिका झिल्ली के कोशिका के अंदर साइटोस्केलेटन के साथ संपर्क के बिंदु होते हैं, और कोशिका की दीवार (यदि कोई हो) बाहर।

cytoskeleton- सेल के अंदर सेल मचान।

कार्य।

1) बाधा- पर्यावरण के साथ एक विनियमित, चयनात्मक, निष्क्रिय और सक्रिय चयापचय प्रदान करता है।

2) परिवहन- पदार्थ झिल्ली के माध्यम से कोशिका के अंदर और बाहर ले जाया जाता है। मैट्रिक्स - झिल्ली प्रोटीन की एक निश्चित सापेक्ष स्थिति और अभिविन्यास प्रदान करता है, उनकी इष्टतम बातचीत।

3) यांत्रिक- सेल की स्वायत्तता, इसकी इंट्रासेल्युलर संरचनाओं के साथ-साथ अन्य कोशिकाओं (ऊतकों में) के साथ संबंध सुनिश्चित करता है। यांत्रिक कार्य को सुनिश्चित करने में अंतरकोशिकीय पदार्थ एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

4) रिसेप्टर- झिल्ली में कुछ प्रोटीन रिसेप्टर्स होते हैं (अणु जिसके द्वारा कोशिका कुछ संकेतों को मानती है)।

उदाहरण के लिए, रक्त में परिसंचारी हार्मोन केवल उन लक्ष्य कोशिकाओं पर कार्य करते हैं जिनमें उन हार्मोन के अनुरूप रिसेप्टर्स होते हैं। न्यूरोट्रांसमीटर (रसायन जो तंत्रिका आवेगों का संचालन करते हैं) भी लक्ष्य कोशिकाओं पर विशिष्ट रिसेप्टर प्रोटीन से बंधे होते हैं।

हार्मोन- जैविक रूप से सक्रिय सिग्नलिंग रसायन।

5) एंजाइमीझिल्ली प्रोटीन अक्सर एंजाइम होते हैं। उदाहरण के लिए, आंतों के उपकला कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली में पाचन एंजाइम होते हैं।

6) बायोपोटेंशियल के उत्पादन और संचालन का कार्यान्वयन।
झिल्ली की मदद से, कोशिका में आयनों की निरंतर सांद्रता बनी रहती है: कोशिका के अंदर K + आयन की सांद्रता बाहर की तुलना में बहुत अधिक होती है, और Na + की सांद्रता बहुत कम होती है, जो बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह झिल्ली में संभावित अंतर को बनाए रखता है और एक तंत्रिका आवेग उत्पन्न करता है।

तंत्रिका प्रभाव – एक तंत्रिका फाइबर के साथ संचरित उत्तेजना की एक लहर।

7) सेल लेबलिंग- झिल्ली पर एंटीजन होते हैं जो मार्कर के रूप में कार्य करते हैं - "लेबल" जो आपको कोशिका की पहचान करने की अनुमति देते हैं। ये ग्लाइकोप्रोटीन हैं (अर्थात, उनसे जुड़ी शाखाओं वाले ओलिगोसेकेराइड साइड चेन वाले प्रोटीन) जो "एंटेना" की भूमिका निभाते हैं। साइड चेन कॉन्फ़िगरेशन के असंख्य होने के कारण, प्रत्येक सेल प्रकार के लिए एक विशिष्ट मार्कर बनाना संभव है। मार्करों की मदद से, कोशिकाएं अन्य कोशिकाओं को पहचान सकती हैं और उनके साथ मिलकर काम कर सकती हैं, उदाहरण के लिए, अंगों और ऊतकों का निर्माण करते समय। यह प्रतिरक्षा प्रणाली को विदेशी प्रतिजनों को पहचानने की भी अनुमति देता है।

पारगम्यता विशेषताएं।

कोशिका झिल्लियों में चयनात्मक पारगम्यता होती है: वे धीरे-धीरे उनके माध्यम से विभिन्न तरीकों से प्रवेश करती हैं:

• ग्लूकोज ऊर्जा का मुख्य स्रोत है।
• अमीनो एसिड बिल्डिंग ब्लॉक्स हैं जो शरीर में सभी प्रोटीन बनाते हैं।
• फैटी एसिड - संरचनात्मक, ऊर्जा और अन्य कार्य।
• ग्लिसरॉल - शरीर में पानी बनाए रखता है और मूत्र के उत्पादन को कम करता है।
• आयन प्रतिक्रियाओं के लिए एंजाइम हैं।

इसके अलावा, झिल्ली स्वयं इस प्रक्रिया को कुछ हद तक सक्रिय रूप से नियंत्रित करते हैं - कुछ पदार्थ गुजरते हैं, जबकि अन्य नहीं करते हैं। कोशिका में पदार्थों के प्रवेश या कोशिका से बाहर की ओर उनके निष्कासन के लिए चार मुख्य तंत्र हैं:

निष्क्रिय पारगम्यता तंत्र:

1) प्रसार।

इस तंत्र का एक प्रकार प्रसार की सुविधा है, जिसमें एक विशिष्ट अणु किसी पदार्थ को झिल्ली से गुजरने में मदद करता है। इस अणु में एक चैनल हो सकता है जो केवल एक प्रकार के पदार्थ को गुजरने देता है।

प्रसार-एक पदार्थ के अणुओं के दूसरे के अणुओं के बीच पारस्परिक प्रवेश की प्रक्रिया।

असमस– एक विलेय की उच्च सांद्रता की ओर विलायक अणुओं की एक अर्धपारगम्य झिल्ली के माध्यम से एकतरफा प्रसार की प्रक्रिया।

एक सामान्य रक्त कोशिका के आसपास की झिल्ली केवल पानी के अणुओं, ऑक्सीजन, रक्त में घुलने वाले कुछ पोषक तत्वों और सेलुलर अपशिष्ट उत्पादों के लिए पारगम्य होती है।

सक्रिय पारगम्यता तंत्र:

1) सक्रिय परिवहन।

सक्रिय ट्रांसपोर्ट– कम सांद्रता वाले क्षेत्र से उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र में किसी पदार्थ का स्थानांतरण।

सक्रिय परिवहन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, क्योंकि यह कम सांद्रता वाले क्षेत्र से उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र में जाता है। झिल्ली पर विशेष पंप प्रोटीन होते हैं जो सक्रिय रूप से पोटेशियम आयनों (K +) को कोशिका में पंप करते हैं और इसमें से सोडियम आयनों (Na +) को पंप करते हैं, ATP ऊर्जा के रूप में कार्य करता है।

एटीपी– सभी जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा का सार्वभौमिक स्रोत। ।(और बाद में)

2) एंडोसाइटोसिस।

कण जो किसी कारण से कोशिका झिल्ली को पार करने में सक्षम नहीं हैं, लेकिन कोशिका के लिए आवश्यक हैं, एंडोसाइटोसिस द्वारा झिल्ली में प्रवेश कर सकते हैं।

एंडोसाइटोसिस– कोशिका द्वारा बाह्य पदार्थ ग्रहण करने की प्रक्रिया।

निष्क्रिय परिवहन के दौरान झिल्ली की चयनात्मक पारगम्यता विशेष चैनलों के कारण होती है - अभिन्न प्रोटीन। वे एक तरह के मार्ग का निर्माण करते हुए, झिल्ली के माध्यम से और उसके माध्यम से प्रवेश करते हैं। K, Na और Cl तत्वों के अपने चैनल हैं। सांद्रण प्रवणता के संबंध में, इन तत्वों के अणु कोशिका के अंदर और बाहर गति करते हैं। चिढ़ होने पर, सोडियम आयन चैनल खुल जाते हैं, और कोशिका में सोडियम आयनों का तीव्र प्रवाह होता है। इसके परिणामस्वरूप झिल्ली क्षमता में असंतुलन होता है। उसके बाद, झिल्ली क्षमता बहाल हो जाती है। पोटेशियम चैनल हमेशा खुले रहते हैं, जिसके माध्यम से पोटेशियम आयन धीरे-धीरे कोशिका में प्रवेश करते हैं।

झिल्ली संरचना

भेद्यता

सक्रिय ट्रांसपोर्ट

असमस

एंडोसाइटोसिस

जीवों, साथ ही पौधों, जानवरों और मनुष्यों की संरचना का अध्ययन जीव विज्ञान की शाखा है जिसे कोशिका विज्ञान कहा जाता है। वैज्ञानिकों ने पाया है कि कोशिका की सामग्री, जो इसके अंदर होती है, काफी जटिल होती है। यह तथाकथित सतह तंत्र से घिरा हुआ है, जिसमें बाहरी कोशिका झिल्ली, सुप्रा-झिल्ली संरचनाएं शामिल हैं: ग्लाइकोकैलिक्स और माइक्रोफिलामेंट्स, पेलिक्यूल और सूक्ष्मनलिकाएं जो इसके सबमम्ब्रेन कॉम्प्लेक्स का निर्माण करती हैं।

इस लेख में, हम बाहरी कोशिका झिल्ली की संरचना और कार्यों का अध्ययन करेंगे, जो विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं के सतह तंत्र का हिस्सा है।

बाहरी कोशिका झिल्ली के कार्य क्या हैं?

जैसा कि पहले वर्णित किया गया है, बाहरी झिल्ली प्रत्येक कोशिका के सतह तंत्र का हिस्सा है, जो अपनी आंतरिक सामग्री को सफलतापूर्वक अलग करती है और प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितियों से कोशिका जीवों की रक्षा करती है। एक अन्य कार्य कोशिका सामग्री और ऊतक द्रव के बीच पदार्थों के आदान-प्रदान को सुनिश्चित करना है, इसलिए, बाहरी कोशिका झिल्ली अणुओं और आयनों को कोशिका द्रव्य में प्रवेश करती है, और कोशिका से विषाक्त पदार्थों और अतिरिक्त विषाक्त पदार्थों को निकालने में भी मदद करती है।

कोशिका झिल्ली की संरचना

विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं की झिल्ली, या प्लाज़्मालेमा, एक दूसरे से बहुत भिन्न होती हैं। मुख्य रूप से, रासायनिक संरचना, साथ ही उनमें लिपिड, ग्लाइकोप्रोटीन, प्रोटीन की सापेक्ष सामग्री और, तदनुसार, उनमें रिसेप्टर्स की प्रकृति। बाहरी जो मुख्य रूप से ग्लाइकोप्रोटीन की व्यक्तिगत संरचना द्वारा निर्धारित किया जाता है, पर्यावरणीय उत्तेजनाओं की पहचान में और कोशिका की प्रतिक्रियाओं में उनके कार्यों के लिए भाग लेता है। कुछ प्रकार के वायरस कोशिका झिल्ली के प्रोटीन और ग्लाइकोलिपिड्स के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप वे कोशिका में प्रवेश कर जाते हैं। हरपीज और इन्फ्लूएंजा वायरस अपने सुरक्षात्मक खोल के निर्माण के लिए उपयोग कर सकते हैं।

और वायरस और बैक्टीरिया, तथाकथित बैक्टीरियोफेज, कोशिका झिल्ली से जुड़ जाते हैं और एक विशेष एंजाइम की मदद से संपर्क के बिंदु पर इसे भंग कर देते हैं। फिर वायरल डीएनए का एक अणु बने छेद में जाता है।

यूकेरियोट्स के प्लाज्मा झिल्ली की संरचना की विशेषताएं

याद रखें कि बाहरी कोशिका झिल्ली परिवहन का कार्य करती है, अर्थात पदार्थों को बाहरी वातावरण में अंदर और बाहर स्थानांतरित करती है। ऐसी प्रक्रिया को अंजाम देने के लिए एक विशेष संरचना की आवश्यकता होती है। वास्तव में, प्लाज़्मालेम्मा सभी के लिए सतह तंत्र की एक स्थिर, सार्वभौमिक प्रणाली है। यह एक पतली (2-10 एनएम) है, लेकिन काफी घनी बहुपरत फिल्म है जो पूरे सेल को कवर करती है। इसकी संरचना का अध्ययन 1972 में डी. सिंगर और जी. निकोलसन जैसे वैज्ञानिकों ने किया था, उन्होंने कोशिका झिल्ली का एक द्रव-मोज़ेक मॉडल भी बनाया था।

इसे बनाने वाले मुख्य रासायनिक यौगिकों को प्रोटीन और कुछ फॉस्फोलिपिड के अणुओं का आदेश दिया जाता है, जो एक तरल लिपिड वातावरण में परस्पर जुड़े होते हैं और एक मोज़ेक के समान होते हैं। इस प्रकार, कोशिका झिल्ली में लिपिड की दो परतें होती हैं, गैर-ध्रुवीय हाइड्रोफोबिक "पूंछ" जिनमें से झिल्ली के अंदर होती हैं, और ध्रुवीय हाइड्रोफिलिक सिर कोशिका के कोशिका द्रव्य और अंतरालीय द्रव का सामना करते हैं।

लिपिड परत बड़े प्रोटीन अणुओं द्वारा प्रवेश करती है जो हाइड्रोफिलिक छिद्र बनाते हैं। यह उनके माध्यम से है कि ग्लूकोज और खनिज लवण के जलीय घोल का परिवहन किया जाता है। कुछ प्रोटीन अणु प्लाज़्मालेम्मा की बाहरी और भीतरी दोनों सतहों पर स्थित होते हैं। इस प्रकार, नाभिक वाले सभी जीवों की कोशिकाओं में बाहरी कोशिका झिल्ली पर, ग्लाइकोलिपिड्स और ग्लाइकोप्रोटीन के साथ सहसंयोजक बंधों से बंधे कार्बोहाइड्रेट अणु होते हैं। कोशिका झिल्ली में कार्बोहाइड्रेट की मात्रा 2 से 10% तक होती है।

प्रोकैरियोटिक जीवों के प्लाज़्मालेम्मा की संरचना

प्रोकैरियोट्स में बाहरी कोशिका झिल्ली परमाणु जीवों की कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली के समान कार्य करती है, अर्थात्: बाहरी वातावरण से आने वाली सूचनाओं की धारणा और संचरण, आयनों और समाधानों का परिवहन और कोशिका से बाहर, और सुरक्षा बाहर से विदेशी अभिकर्मकों से साइटोप्लाज्म। यह मेसोसोम बना सकता है - संरचनाएं जो तब उत्पन्न होती हैं जब प्लाज़्मालेम्मा कोशिका में फैल जाती है। उनमें प्रोकैरियोट्स की चयापचय प्रतिक्रियाओं में शामिल एंजाइम हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, डीएनए प्रतिकृति, प्रोटीन संश्लेषण में।

मेसोसोम में रेडॉक्स एंजाइम भी होते हैं, जबकि प्रकाश संश्लेषक में बैक्टीरियोक्लोरोफिल (बैक्टीरिया में) और फाइकोबिलिन (सायनोबैक्टीरिया में) होते हैं।

अंतरकोशिकीय संपर्कों में बाहरी झिल्लियों की भूमिका

बाहरी कोशिका झिल्ली क्या कार्य करती है, इस प्रश्न का उत्तर देना जारी रखते हुए, आइए हम पादप कोशिकाओं में इसकी भूमिका पर ध्यान दें। पादप कोशिकाओं में, बाहरी कोशिका झिल्ली की दीवारों में छिद्र बनते हैं, जो सेल्यूलोज परत में गुजरते हैं। इनके माध्यम से कोशिका के कोशिकाद्रव्य का बाहर की ओर निकलना संभव होता है, ऐसे पतले नाड़ियों को प्लास्मोडेसमाटा कहते हैं।

उनके लिए धन्यवाद, पड़ोसी पौधों की कोशिकाओं के बीच संबंध बहुत मजबूत है। मानव और पशु कोशिकाओं में, आसन्न कोशिका झिल्ली के बीच संपर्क की साइटों को डेसमोसोम कहा जाता है। वे एंडोथेलियल और उपकला कोशिकाओं की विशेषता हैं, और कार्डियोमायोसाइट्स में भी पाए जाते हैं।

प्लाज़्मालेम्मा की सहायक संरचनाएँ

यह समझने के लिए कि पौधों की कोशिकाएँ जानवरों से कैसे भिन्न होती हैं, यह उनके प्लाज्मा झिल्ली की संरचनात्मक विशेषताओं का अध्ययन करने में मदद करता है, जो इस बात पर निर्भर करता है कि बाहरी कोशिका झिल्ली क्या कार्य करती है। इसके ऊपर पशु कोशिकाओं में ग्लाइकोकैलिक्स की एक परत होती है। यह बाहरी कोशिका झिल्ली के प्रोटीन और लिपिड से जुड़े पॉलीसेकेराइड अणुओं द्वारा बनता है। ग्लाइकोकैलिक्स के लिए धन्यवाद, कोशिकाओं के बीच आसंजन (चिपका हुआ) होता है, जिससे ऊतकों का निर्माण होता है, इसलिए यह प्लास्मलेम्मा के संकेतन कार्य में भाग लेता है - पर्यावरण उत्तेजनाओं की मान्यता।

कोशिका झिल्लियों में कुछ पदार्थों का निष्क्रिय परिवहन कैसा होता है

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, बाहरी कोशिका झिल्ली कोशिका और बाहरी वातावरण के बीच पदार्थों के परिवहन की प्रक्रिया में शामिल होती है। प्लाज्मालेम्मा के माध्यम से दो प्रकार के परिवहन होते हैं: निष्क्रिय (प्रसार) और सक्रिय परिवहन। पहले में प्रसार, सुगम प्रसार और परासरण शामिल हैं। सांद्रता प्रवणता के साथ पदार्थों की गति मुख्य रूप से कोशिका झिल्ली से गुजरने वाले अणुओं के द्रव्यमान और आकार पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, छोटे गैर-ध्रुवीय अणु प्लाज़्मालेम्मा की मध्य लिपिड परत में आसानी से घुल जाते हैं, इसके माध्यम से आगे बढ़ते हैं और साइटोप्लाज्म में समाप्त हो जाते हैं।

कार्बनिक पदार्थों के बड़े अणु विशेष वाहक प्रोटीन की सहायता से कोशिका द्रव्य में प्रवेश करते हैं। वे प्रजाति-विशिष्ट हैं और, जब एक कण या आयन के साथ संयुक्त होते हैं, तो उन्हें ऊर्जा (निष्क्रिय परिवहन) खर्च किए बिना एकाग्रता ढाल के साथ झिल्ली के माध्यम से निष्क्रिय रूप से स्थानांतरित करते हैं। यह प्रक्रिया चयनात्मक पारगम्यता के रूप में प्लाज़्मालेम्मा की ऐसी संपत्ति को रेखांकित करती है। इस प्रक्रिया में, एटीपी अणुओं की ऊर्जा का उपयोग नहीं किया जाता है, और कोशिका इसे अन्य चयापचय प्रतिक्रियाओं के लिए बचाती है।

प्लाज्मालेम्मा में रासायनिक यौगिकों का सक्रिय परिवहन

चूंकि बाहरी कोशिका झिल्ली बाहरी वातावरण से अणुओं और आयनों को कोशिका और पीठ में स्थानांतरित करना सुनिश्चित करती है, इसलिए विघटन के उत्पादों को निकालना संभव हो जाता है, जो विषाक्त पदार्थ हैं, बाहर से, यानी अंतरकोशिकीय द्रव में। एक एकाग्रता ढाल के खिलाफ होता है और एटीपी अणुओं के रूप में ऊर्जा के उपयोग की आवश्यकता होती है। इसमें ATPases नामक वाहक प्रोटीन भी शामिल होता है, जो एंजाइम भी होते हैं।

इस तरह के परिवहन का एक उदाहरण सोडियम-पोटेशियम पंप है (सोडियम आयन साइटोप्लाज्म से बाहरी वातावरण में जाते हैं, और पोटेशियम आयनों को साइटोप्लाज्म में पंप किया जाता है)। आंत और गुर्दे की उपकला कोशिकाएं इसके लिए सक्षम हैं। स्थानांतरण की इस पद्धति की किस्में पिनोसाइटोसिस और फागोसाइटोसिस की प्रक्रियाएं हैं। इस प्रकार, अध्ययन करने के बाद कि बाहरी कोशिका झिल्ली क्या कार्य करती है, यह स्थापित किया जा सकता है कि हेटरोट्रॉफ़िक प्रोटिस्ट, साथ ही उच्च पशु जीवों की कोशिकाएं, उदाहरण के लिए, ल्यूकोसाइट्स, पिनो- और फागोसाइटोसिस में सक्षम हैं।

कोशिका झिल्ली में बायोइलेक्ट्रिक प्रक्रियाएं

यह स्थापित किया गया है कि प्लाज़्मालेम्मा की बाहरी सतह (यह सकारात्मक रूप से चार्ज होती है) और साइटोप्लाज्म की पार्श्विका परत के बीच एक संभावित अंतर है, जो नकारात्मक रूप से चार्ज है। इसे आराम करने की क्षमता कहा जाता था, और यह सभी जीवित कोशिकाओं में निहित है। और तंत्रिका ऊतक में न केवल आराम करने की क्षमता होती है, बल्कि कमजोर जैव-धाराओं का संचालन करने में भी सक्षम होता है, जिसे उत्तेजना की प्रक्रिया कहा जाता है। तंत्रिका कोशिकाओं की बाहरी झिल्ली-न्यूरॉन्स, रिसेप्टर्स से जलन प्राप्त करते हुए, आवेशों को बदलना शुरू कर देते हैं: सोडियम आयन बड़े पैमाने पर कोशिका में प्रवेश करते हैं और प्लास्मलेम्मा की सतह इलेक्ट्रोनगेटिव हो जाती है। और साइटोप्लाज्म की पार्श्विका परत, धनायनों की अधिकता के कारण, एक धनात्मक आवेश प्राप्त करती है। यह बताता है कि न्यूरॉन की बाहरी कोशिका झिल्ली को रिचार्ज क्यों किया जाता है, जो उत्तेजना प्रक्रिया के तहत तंत्रिका आवेगों के संचालन का कारण बनता है।

कोशिका झिल्ली

एक कोशिका झिल्ली की छवि। छोटी नीली और सफेद गेंदें फॉस्फोलिपिड्स के हाइड्रोफोबिक "सिर" से मेल खाती हैं, और उनसे जुड़ी रेखाएं हाइड्रोफिलिक "पूंछ" से मेल खाती हैं। आंकड़ा केवल अभिन्न झिल्ली प्रोटीन (लाल ग्लोब्यूल्स और पीले हेलिकॉप्टर) दिखाता है। झिल्ली के अंदर पीले अंडाकार बिंदु - कोलेस्ट्रॉल अणु झिल्ली के बाहर मोतियों की पीली-हरी श्रृंखलाएं - ओलिगोसेकेराइड श्रृंखलाएं जो ग्लाइकोकैलिक्स बनाती हैं

जैविक झिल्ली में विभिन्न प्रोटीन भी शामिल होते हैं: इंटीग्रल (झिल्ली में घुसना), सेमी-इंटीग्रल (बाहरी या आंतरिक लिपिड परत में एक छोर पर डूबा हुआ), सतह (झिल्ली के बाहरी या आंतरिक किनारों पर स्थित)। कुछ प्रोटीन कोशिका झिल्ली के कोशिका के अंदर साइटोस्केलेटन के साथ संपर्क के बिंदु होते हैं, और कोशिका की दीवार (यदि कोई हो) बाहर। कुछ अभिन्न प्रोटीन आयन चैनल, विभिन्न ट्रांसपोर्टर और रिसेप्टर्स के रूप में कार्य करते हैं।

कार्यों

• बाधा - पर्यावरण के साथ एक विनियमित, चयनात्मक, निष्क्रिय और सक्रिय चयापचय प्रदान करता है। उदाहरण के लिए, पेरॉक्सिसोम झिल्ली कोशिका के लिए खतरनाक पेरोक्साइड से साइटोप्लाज्म की रक्षा करती है। चयनात्मक पारगम्यता का अर्थ है कि विभिन्न परमाणुओं या अणुओं के लिए एक झिल्ली की पारगम्यता उनके आकार, विद्युत आवेश और रासायनिक गुणों पर निर्भर करती है। चयनात्मक पारगम्यता पर्यावरण से सेल और सेलुलर डिब्बों को अलग करना सुनिश्चित करती है और उन्हें आवश्यक पदार्थों की आपूर्ति करती है।
• परिवहन - झिल्ली के माध्यम से कोशिका में और कोशिका के बाहर पदार्थों का परिवहन होता है। झिल्ली के माध्यम से परिवहन प्रदान करता है: पोषक तत्वों का वितरण, चयापचय के अंतिम उत्पादों को हटाने, विभिन्न पदार्थों का स्राव, आयनिक ग्रेडिएंट्स का निर्माण, सेल में आयनों की इष्टतम और एकाग्रता का रखरखाव, जो कामकाज के लिए आवश्यक हैं सेलुलर एंजाइमों की।
  कण जो किसी कारण से फॉस्फोलिपिड बाइलेयर को पार करने में असमर्थ हैं (उदाहरण के लिए, हाइड्रोफिलिक गुणों के कारण, क्योंकि अंदर की झिल्ली हाइड्रोफोबिक है और हाइड्रोफिलिक पदार्थों को गुजरने की अनुमति नहीं देती है, या उनके बड़े आकार के कारण), लेकिन कोशिका के लिए आवश्यक है विशेष वाहक प्रोटीन (ट्रांसपोर्टर) और चैनल प्रोटीन या एंडोसाइटोसिस द्वारा झिल्ली में प्रवेश कर सकते हैं।
  निष्क्रिय परिवहन में, पदार्थ विसरण द्वारा सांद्रता प्रवणता के साथ ऊर्जा व्यय के बिना लिपिड बाईलेयर को पार करते हैं। इस तंत्र का एक प्रकार प्रसार की सुविधा है, जिसमें एक विशिष्ट अणु किसी पदार्थ को झिल्ली से गुजरने में मदद करता है। इस अणु में एक चैनल हो सकता है जो केवल एक प्रकार के पदार्थ को गुजरने देता है।
  सक्रिय परिवहन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, क्योंकि यह एक सांद्रण प्रवणता के विरुद्ध होता है। झिल्ली पर विशेष पंप प्रोटीन होते हैं, जिसमें ATPase भी शामिल है, जो सक्रिय रूप से पोटेशियम आयनों (K +) को कोशिका में पंप करता है और उसमें से सोडियम आयनों (Na +) को पंप करता है।
• मैट्रिक्स - झिल्ली प्रोटीन की एक निश्चित सापेक्ष स्थिति और अभिविन्यास प्रदान करता है, उनकी इष्टतम बातचीत।
• यांत्रिक - कोशिका की स्वायत्तता, इसकी इंट्रासेल्युलर संरचनाओं के साथ-साथ अन्य कोशिकाओं (ऊतकों में) के साथ संबंध सुनिश्चित करता है। कोशिका भित्ति यांत्रिक कार्य प्रदान करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, और जानवरों में - अंतरकोशिकीय पदार्थ।
• ऊर्जा - क्लोरोप्लास्ट में प्रकाश संश्लेषण के दौरान और माइटोकॉन्ड्रिया में सेलुलर श्वसन के दौरान, ऊर्जा हस्तांतरण प्रणाली उनकी झिल्लियों में काम करती है, जिसमें प्रोटीन भी भाग लेते हैं;
• रिसेप्टर - झिल्ली में स्थित कुछ प्रोटीन रिसेप्टर्स होते हैं (अणु जिसके साथ कोशिका कुछ संकेतों को मानती है)।
  उदाहरण के लिए, रक्त में परिसंचारी हार्मोन केवल उन लक्षित कोशिकाओं पर कार्य करते हैं जिनमें इन हार्मोनों के अनुरूप रिसेप्टर्स होते हैं। न्यूरोट्रांसमीटर (रसायन जो तंत्रिका आवेगों का संचालन करते हैं) भी लक्ष्य कोशिकाओं पर विशिष्ट रिसेप्टर प्रोटीन से बंधे होते हैं।
• एंजाइमेटिक - झिल्ली प्रोटीन अक्सर एंजाइम होते हैं। उदाहरण के लिए, आंतों के उपकला कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली में पाचन एंजाइम होते हैं।
• बायोपोटेंशियल के उत्पादन और संचालन का कार्यान्वयन।
  झिल्ली की मदद से, कोशिका में आयनों की निरंतर सांद्रता बनी रहती है: कोशिका के अंदर K + आयन की सांद्रता बाहर की तुलना में बहुत अधिक होती है, और Na + की सांद्रता बहुत कम होती है, जो बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह झिल्ली में संभावित अंतर को बनाए रखता है और एक तंत्रिका आवेग उत्पन्न करता है।
• सेल मार्किंग - झिल्ली पर एंटीजन होते हैं जो मार्कर के रूप में कार्य करते हैं - "लेबल" जो सेल को पहचानने की अनुमति देते हैं। ये ग्लाइकोप्रोटीन हैं (अर्थात, उनसे जुड़ी शाखाओं वाले ओलिगोसेकेराइड साइड चेन वाले प्रोटीन) जो "एंटेना" की भूमिका निभाते हैं। साइड चेन कॉन्फ़िगरेशन के असंख्य होने के कारण, प्रत्येक सेल प्रकार के लिए एक विशिष्ट मार्कर बनाना संभव है। मार्करों की मदद से, कोशिकाएं अन्य कोशिकाओं को पहचान सकती हैं और उनके साथ मिलकर काम कर सकती हैं, उदाहरण के लिए, अंगों और ऊतकों का निर्माण करते समय। यह प्रतिरक्षा प्रणाली को विदेशी प्रतिजनों को पहचानने की भी अनुमति देता है।

बायोमेम्ब्रेन की संरचना और संरचना

झिल्ली लिपिड के तीन वर्गों से बनी होती है: फॉस्फोलिपिड्स, ग्लाइकोलिपिड्स और कोलेस्ट्रॉल। फॉस्फोलिपिड्स और ग्लाइकोलिपिड्स (उनसे जुड़े कार्बोहाइड्रेट वाले लिपिड) में दो लंबे हाइड्रोफोबिक हाइड्रोकार्बन "पूंछ" होते हैं जो एक चार्ज हाइड्रोफिलिक "सिर" से जुड़े होते हैं। कोलेस्ट्रॉल हाइड्रोफोबिक लिपिड पूंछ के बीच खाली जगह पर कब्जा करके और उन्हें झुकने से रोककर झिल्ली को सख्त करता है। इसलिए, कम कोलेस्ट्रॉल सामग्री वाली झिल्ली अधिक लचीली होती है, जबकि उच्च कोलेस्ट्रॉल सामग्री वाली झिल्ली अधिक कठोर और भंगुर होती है। कोलेस्ट्रॉल एक "स्टॉपर" के रूप में भी कार्य करता है जो ध्रुवीय अणुओं को कोशिका से और अंदर जाने से रोकता है। झिल्ली का एक महत्वपूर्ण हिस्सा प्रोटीन से बना होता है जो इसे भेदता है और झिल्ली के विभिन्न गुणों के लिए जिम्मेदार होता है। विभिन्न झिल्लियों में उनकी संरचना और अभिविन्यास भिन्न होते हैं।

कोशिका झिल्ली अक्सर असममित होती है, अर्थात परतें लिपिड संरचना में भिन्न होती हैं, एक व्यक्तिगत अणु का एक परत से दूसरी परत में संक्रमण (तथाकथित फ्लिप फ्लॉप) कठिन है।

मेम्ब्रेन ऑर्गेनेल

ये साइटोप्लाज्म के बंद एकल या परस्पर जुड़े हुए खंड होते हैं, जो झिल्ली द्वारा हाइलोप्लाज्म से अलग होते हैं। सिंगल-मेम्ब्रेन ऑर्गेनेल में एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, गॉल्जी उपकरण, लाइसोसोम, रिक्तिकाएं, पेरॉक्सिसोम शामिल हैं; टू-मेम्ब्रेन - न्यूक्लियस, माइटोकॉन्ड्रिया, प्लास्टिड्स। विभिन्न जीवों की झिल्लियों की संरचना लिपिड और झिल्ली प्रोटीन की संरचना में भिन्न होती है।

चयनात्मक पारगम्यता

कोशिका झिल्लियों में चयनात्मक पारगम्यता होती है: ग्लूकोज, अमीनो एसिड, फैटी एसिड, ग्लिसरॉल और आयन धीरे-धीरे उनके माध्यम से फैलते हैं, और झिल्ली स्वयं इस प्रक्रिया को एक निश्चित सीमा तक सक्रिय रूप से नियंत्रित करते हैं - कुछ पदार्थ गुजरते हैं, जबकि अन्य नहीं। कोशिका में पदार्थों के प्रवेश या कोशिका से बाहर की ओर उनके निष्कासन के लिए चार मुख्य तंत्र हैं: प्रसार, परासरण, सक्रिय परिवहन और एक्सो- या एंडोसाइटोसिस। पहली दो प्रक्रियाएं प्रकृति में निष्क्रिय हैं, अर्थात उन्हें ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है; अंतिम दो ऊर्जा खपत से जुड़ी सक्रिय प्रक्रियाएं हैं।

निष्क्रिय परिवहन के दौरान झिल्ली की चयनात्मक पारगम्यता विशेष चैनलों के कारण होती है - अभिन्न प्रोटीन। वे एक तरह के मार्ग का निर्माण करते हुए, झिल्ली के माध्यम से और उसके माध्यम से प्रवेश करते हैं। K, Na और Cl तत्वों के अपने चैनल हैं। सांद्रण प्रवणता के संबंध में, इन तत्वों के अणु कोशिका के अंदर और बाहर गति करते हैं। चिढ़ होने पर, सोडियम आयन चैनल खुल जाते हैं, और कोशिका में सोडियम आयनों का तीव्र प्रवाह होता है। इसके परिणामस्वरूप झिल्ली क्षमता में असंतुलन होता है। उसके बाद, झिल्ली क्षमता बहाल हो जाती है। पोटेशियम चैनल हमेशा खुले रहते हैं, उनके माध्यम से पोटेशियम आयन धीरे-धीरे कोशिका में प्रवेश करते हैं।

यह सभी देखें

साहित्य

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जंतु कोशिकाओं की बाहरी कोशिका झिल्ली (प्लाज्मालेम्मा, साइटोलेम्मा, प्लाज्मा झिल्ली)झिल्ली प्रोटीन (ग्लाइकोप्रोटीन) से सहसंयोजी रूप से जुड़ी ओलिगोसेकेराइड श्रृंखलाओं की एक परत के साथ बाहर की तरफ (यानी, साइटोप्लाज्म के संपर्क में नहीं) और कुछ हद तक लिपिड (ग्लाइकोलिपिड्स) से ढकी होती है। झिल्ली के इस कार्बोहाइड्रेट कोटिंग को कहा जाता है ग्लाइकोकैलिक्स।ग्लाइकोकैलिक्स का उद्देश्य अभी तक बहुत स्पष्ट नहीं है; एक धारणा है कि यह संरचना अंतरकोशिकीय मान्यता की प्रक्रियाओं में भाग लेती है।

पादप कोशिकाओं मेंबाहरी कोशिका झिल्ली के शीर्ष पर छिद्रों के साथ एक घनी सेलूलोज़ परत होती है जिसके माध्यम से साइटोप्लाज्मिक पुलों के माध्यम से पड़ोसी कोशिकाओं के बीच संचार किया जाता है।

प्रकोष्ठों मशरूमप्लाज्मालेम्मा के ऊपर - एक घनी परत काइटिन.

पर जीवाणु – मुरीना.

जैविक झिल्ली के गुण

1. आत्म-इकट्ठा करने की क्षमताविनाशकारी प्रभावों के बाद। यह गुण फॉस्फोलिपिड अणुओं की भौतिक-रासायनिक विशेषताओं द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो एक जलीय घोल में एक साथ आते हैं ताकि अणुओं के हाइड्रोफिलिक सिरे बाहर की ओर और हाइड्रोफोबिक समाप्त हो जाए। प्रोटीन को तैयार फॉस्फोलिपिड परतों में शामिल किया जा सकता है। सेलुलर स्तर पर आत्म-इकट्ठा करने की क्षमता आवश्यक है।

2. अर्ध-पारगम्यता(आयनों और अणुओं के संचरण में चयनात्मकता)। सेल में आयनिक और आणविक संरचना की स्थिरता के रखरखाव को सुनिश्चित करता है।

3. झिल्ली तरलता. झिल्ली कठोर संरचनाएं नहीं हैं; वे लिपिड और प्रोटीन अणुओं के घूर्णी और दोलन आंदोलनों के कारण लगातार उतार-चढ़ाव करते हैं। यह झिल्लियों में एंजाइमेटिक और अन्य रासायनिक प्रक्रियाओं की उच्च दर प्रदान करता है।

4. झिल्लियों के टुकड़ों के मुक्त सिरे नहीं होते हैं, क्योंकि वे बुलबुले में बंद हैं।

बाहरी कोशिका झिल्ली के कार्य (प्लाज्मालेम्मा)

प्लास्मलेम्मा के मुख्य कार्य इस प्रकार हैं: 1) अवरोध, 2) ग्राही, 3) विनिमय, 4) परिवहन।

1. बाधा समारोह।यह इस तथ्य में व्यक्त किया जाता है कि प्लास्मलेम्मा कोशिका की सामग्री को सीमित करता है, इसे बाहरी वातावरण से अलग करता है, और इंट्रासेल्युलर झिल्ली साइटोप्लाज्म को अलग प्रतिक्रियावादी में विभाजित करता है। डिब्बों.

2. रिसेप्टर समारोह।प्लाज्मालेम्मा के सबसे महत्वपूर्ण कार्यों में से एक झिल्ली में मौजूद रिसेप्टर तंत्र के माध्यम से बाहरी वातावरण के साथ कोशिका के संचार (कनेक्शन) को सुनिश्चित करना है, जिसमें प्रोटीन या ग्लाइकोप्रोटीन प्रकृति होती है। प्लाज्मालेम्मा के रिसेप्टर संरचनाओं का मुख्य कार्य बाहरी संकेतों की पहचान है, जिसके कारण कोशिकाएं सही ढंग से उन्मुख होती हैं और भेदभाव की प्रक्रिया में ऊतक बनाती हैं। विभिन्न नियामक प्रणालियों की गतिविधि, साथ ही एक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया का गठन, रिसेप्टर फ़ंक्शन से जुड़ा हुआ है।

विनिमय समारोहजैविक झिल्लियों में एंजाइम प्रोटीन की सामग्री द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो जैविक उत्प्रेरक हैं। उनकी गतिविधि माध्यम के पीएच, तापमान, दबाव, सब्सट्रेट और एंजाइम दोनों की एकाग्रता के आधार पर भिन्न होती है। एंजाइम प्रमुख प्रतिक्रियाओं की तीव्रता निर्धारित करते हैं चयापचय, साथ हीअभिविन्यास।

झिल्ली का परिवहन कार्य।झिल्ली कोशिका में और कोशिका से विभिन्न रसायनों के वातावरण में चयनात्मक प्रवेश प्रदान करती है। सेल में उचित पीएच बनाए रखने के लिए पदार्थों का परिवहन आवश्यक है, उचित आयनिक एकाग्रता, जो सेलुलर एंजाइमों की दक्षता सुनिश्चित करता है। परिवहन पोषक तत्वों की आपूर्ति करता है जो ऊर्जा के स्रोत के साथ-साथ विभिन्न सेलुलर घटकों के निर्माण के लिए सामग्री के रूप में कार्य करता है। यह कोशिका से जहरीले कचरे को हटाने, विभिन्न उपयोगी पदार्थों के स्राव और तंत्रिका और मांसपेशियों की गतिविधि के लिए आवश्यक आयनिक ग्रेडिएंट्स के निर्माण को निर्धारित करता है। पदार्थों के हस्तांतरण की दर में परिवर्तन से बायोएनेरजेनिक प्रक्रियाओं, जल-नमक चयापचय में गड़बड़ी हो सकती है। , उत्तेजना और अन्य प्रक्रियाएं। इन परिवर्तनों का सुधार कई दवाओं की कार्रवाई को रेखांकित करता है।

ऐसे दो मुख्य तरीके हैं जिनसे पदार्थ कोशिका में और कोशिका से बाहर बाहरी वातावरण में प्रवेश करते हैं;

नकारात्मक परिवहन,

सक्रिय ट्रांसपोर्ट।

नकारात्मक परिवहनएटीपी ऊर्जा के व्यय के बिना रासायनिक या विद्युत रासायनिक एकाग्रता के ढाल के साथ चला जाता है। यदि परिवहन किए गए पदार्थ के अणु में कोई आवेश नहीं है, तो निष्क्रिय परिवहन की दिशा केवल झिल्ली के दोनों किनारों पर इस पदार्थ की सांद्रता (रासायनिक सांद्रता प्रवणता) के अंतर से निर्धारित होती है। यदि अणु चार्ज किया जाता है, तो इसका परिवहन रासायनिक एकाग्रता ढाल और विद्युत ढाल (झिल्ली क्षमता) दोनों से प्रभावित होता है।

दोनों ग्रेडिएंट मिलकर एक इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट बनाते हैं। पदार्थों का निष्क्रिय परिवहन दो तरीकों से किया जा सकता है: सरल प्रसार और सुगम प्रसार।

सरल प्रसार के साथनमक आयन और पानी चयनात्मक चैनलों के माध्यम से प्रवेश कर सकते हैं। ये चैनल कुछ ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन द्वारा बनते हैं जो एंड-टू-एंड ट्रांसपोर्ट पाथवे बनाते हैं जो स्थायी रूप से या केवल थोड़े समय के लिए खुले होते हैं। चयनात्मक चैनलों के माध्यम से, विभिन्न अणु चैनलों के अनुरूप आकार और आवेश वाले प्रवेश करते हैं।

सरल प्रसार का एक और तरीका है - यह लिपिड बाईलेयर के माध्यम से पदार्थों का प्रसार है, जिसके माध्यम से वसा में घुलनशील पदार्थ और पानी आसानी से गुजरते हैं। लिपिड बाईलेयर आवेशित अणुओं (आयनों) के लिए अभेद्य है, और साथ ही, अपरिवर्तित छोटे अणु स्वतंत्र रूप से फैल सकते हैं, और अणु जितना छोटा होता है, उतनी ही तेजी से इसे ले जाया जाता है। लिपिड बाईलेयर के माध्यम से पानी के प्रसार की उच्च दर ठीक इसके अणुओं के छोटे आकार और आवेश की अनुपस्थिति के कारण होती है।

सुगम प्रसार के साथप्रोटीन पदार्थों के परिवहन में शामिल होते हैं - वाहक जो "पिंग-पोंग" के सिद्धांत पर काम करते हैं। इस मामले में, प्रोटीन दो गठनात्मक अवस्थाओं में मौजूद होता है: "पोंग" अवस्था में, परिवहन किए गए पदार्थ के बंधन स्थल बिलीयर के बाहर खुले होते हैं, और "पिंग" अवस्था में, वही साइट दूसरे पर खुलती हैं। पक्ष। यह प्रक्रिया प्रतिवर्ती है। किसी निश्चित समय पर किसी पदार्थ का बंधन स्थल किस ओर से खुलेगा यह इस पदार्थ की सांद्रता प्रवणता पर निर्भर करता है।

इस तरह, शर्करा और अमीनो एसिड झिल्ली से गुजरते हैं।

सुगम प्रसार के साथ, साधारण प्रसार की तुलना में पदार्थों के परिवहन की दर में काफी वृद्धि होती है।

वाहक प्रोटीन के अलावा, कुछ एंटीबायोटिक्स, जैसे ग्रैमिकिडिन और वैलिनोमाइसिन, सुगम प्रसार में शामिल हैं।

क्योंकि वे आयन परिवहन प्रदान करते हैं, उन्हें कहा जाता है आयनोफोरस.

कोशिका में पदार्थों का सक्रिय परिवहन।इस प्रकार का परिवहन हमेशा ऊर्जा की लागत के साथ आता है। सक्रिय परिवहन के लिए आवश्यक ऊर्जा का स्रोत एटीपी है। इस प्रकार के परिवहन की एक विशेषता यह है कि इसे दो तरह से किया जाता है:

ATPases नामक एंजाइम की मदद से;

झिल्ली पैकेजिंग (एंडोसाइटोसिस) में परिवहन।

पर बाहरी कोशिका झिल्ली में एंजाइम प्रोटीन होते हैं जैसे ATPases,जिसका कार्य सक्रिय परिवहन प्रदान करना है सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध आयन।चूंकि वे आयनों का परिवहन प्रदान करते हैं, इस प्रक्रिया को आयन पंप कहा जाता है।

जन्तु कोशिका में चार मुख्य आयन परिवहन प्रणालियाँ होती हैं। उनमें से तीन जैविक झिल्लियों के माध्यम से स्थानांतरण प्रदान करते हैं।ना + और के +, सीए +, एच +, और चौथा - माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन श्रृंखला के संचालन के दौरान प्रोटॉन का स्थानांतरण।

एक सक्रिय आयन परिवहन तंत्र का एक उदाहरण है पशु कोशिकाओं में सोडियम-पोटेशियम पंप।यह सेल में सोडियम और पोटेशियम आयनों की निरंतर एकाग्रता बनाए रखता है, जो पर्यावरण में इन पदार्थों की एकाग्रता से भिन्न होता है: आम तौर पर, सेल में पर्यावरण की तुलना में कम सोडियम आयन होते हैं, और अधिक पोटेशियम होते हैं।

नतीजतन, सरल प्रसार के नियमों के अनुसार, पोटेशियम कोशिका को छोड़ देता है, और सोडियम कोशिका में फैल जाता है। साधारण प्रसार के विपरीत, सोडियम-पोटेशियम पंप लगातार सेल से सोडियम को बाहर निकालता है और पोटेशियम को इंजेक्ट करता है: बाहर निकाले गए सोडियम के तीन अणुओं के लिए, सेल में पोटेशियम के दो अणु पेश किए जाते हैं।

सोडियम-पोटेशियम आयनों का यह परिवहन एटीपी-निर्भर एंजाइम द्वारा सुनिश्चित किया जाता है, जो झिल्ली में इस तरह से स्थानीयकृत होता है कि यह इसकी पूरी मोटाई में प्रवेश करता है। सोडियम और एटीपी झिल्ली के अंदर से इस एंजाइम में प्रवेश करते हैं, और पोटेशियम से बाहर।

झिल्ली में सोडियम और पोटेशियम का स्थानांतरण, गठनात्मक परिवर्तनों के परिणामस्वरूप होता है, जो सोडियम-पोटेशियम-आश्रित ATPase से गुजरता है, जो तब सक्रिय होता है जब वातावरण में कोशिका या पोटेशियम के अंदर सोडियम की सांद्रता बढ़ जाती है।

इस पंप को बिजली देने के लिए एटीपी हाइड्रोलिसिस की आवश्यकता होती है। यह प्रक्रिया उसी एंजाइम सोडियम-पोटेशियम-आश्रित ATP-ase द्वारा प्रदान की जाती है। इसी समय, पशु कोशिका द्वारा आराम से खपत किए गए एटीपी का एक तिहाई से अधिक सोडियम-पोटेशियम पंप के काम पर खर्च किया जाता है।

सोडियम-पोटेशियम पंप के समुचित कार्य के उल्लंघन से विभिन्न गंभीर बीमारियां होती हैं।

इस पंप की दक्षता 50% से अधिक है, जो मनुष्य द्वारा बनाई गई सबसे उन्नत मशीनों द्वारा हासिल नहीं की जाती है।

कई सक्रिय परिवहन प्रणालियाँ एटीपी के प्रत्यक्ष हाइड्रोलिसिस के बजाय आयनिक ग्रेडिएंट्स में संग्रहीत ऊर्जा द्वारा संचालित होती हैं। ये सभी कोट्रांसपोर्ट सिस्टम (कम आणविक भार यौगिकों के परिवहन की सुविधा) के रूप में काम करते हैं। उदाहरण के लिए, पशु कोशिकाओं में कुछ शर्करा और अमीनो एसिड का सक्रिय परिवहन सोडियम आयन ग्रेडिएंट द्वारा निर्धारित किया जाता है, और सोडियम आयन ग्रेडिएंट जितना अधिक होता है, ग्लूकोज अवशोषण की दर उतनी ही अधिक होती है। इसके विपरीत, यदि अंतरकोशिकीय स्थान में सोडियम की सांद्रता स्पष्ट रूप से कम हो जाती है, तो ग्लूकोज परिवहन बंद हो जाता है। इस मामले में, सोडियम को सोडियम पर निर्भर ग्लूकोज वाहक प्रोटीन में शामिल होना चाहिए, जिसमें दो बाध्यकारी साइट हैं: एक ग्लूकोज के लिए, दूसरा सोडियम के लिए। कोशिका में प्रवेश करने वाले सोडियम आयन ग्लूकोज के साथ कोशिका में वाहक प्रोटीन की शुरूआत में योगदान करते हैं। ग्लूकोज के साथ कोशिका में प्रवेश करने वाले सोडियम आयनों को सोडियम-पोटेशियम पर निर्भर ATPase द्वारा वापस पंप किया जाता है, जो सोडियम सांद्रता प्रवणता को बनाए रखते हुए, ग्लूकोज परिवहन को अप्रत्यक्ष रूप से नियंत्रित करता है।

झिल्ली पैकेजिंग में पदार्थों का परिवहन।बायोपॉलिमर के बड़े अणु व्यावहारिक रूप से कोशिका में पदार्थों के परिवहन के ऊपर वर्णित किसी भी तंत्र द्वारा प्लाज़्मालेम्मा के माध्यम से प्रवेश नहीं कर सकते हैं। वे कोशिका द्वारा कब्जा कर लिए जाते हैं और झिल्ली पैकेज में अवशोषित हो जाते हैं, जिसे कहा जाता है एंडोसाइटोसिस. उत्तरार्द्ध को औपचारिक रूप से फागोसाइटोसिस और पिनोसाइटोसिस में विभाजित किया गया है। कोशिका द्वारा ठोस कणों का कब्जा है phagocytosis, और तरल - पिनोसाइटोसिस. एंडोसाइटोसिस के दौरान, निम्नलिखित चरण देखे जाते हैं:

कोशिका झिल्ली में रिसेप्टर्स के कारण अवशोषित पदार्थ का स्वागत;

एक बुलबुले (पुटिका) के गठन के साथ झिल्ली का आक्रमण;

ऊर्जा के व्यय के साथ झिल्ली से एंडोसाइटिक पुटिका का अलग होना - फागोसोम गठनऔर झिल्ली अखंडता की बहाली;

फागोसोम का लाइसोसोम और गठन के साथ संलयन फागोलिसोसोम (पाचन रिक्तिका) जिसमें अवशोषित कणों का पाचन होता है;

कोशिका से फागोलिसोसोम में अपचित सामग्री को हटाना ( एक्सोसाइटोसिस).

जानवरों की दुनिया में एंडोसाइटोसिसकई एककोशिकीय जीवों (उदाहरण के लिए, अमीबा में) को खिलाने का एक विशिष्ट तरीका है, और बहुकोशिकीय जीवों में इस प्रकार के खाद्य कणों का पाचन सहसंयोजकों में एंडोडर्मल कोशिकाओं में पाया जाता है। स्तनधारियों और मनुष्यों के लिए, उनके पास कोशिकाओं की एक रेटिकुलो-हिस्टियो-एंडोथेलियल प्रणाली होती है जिसमें एंडोसाइटोसिस की क्षमता होती है। उदाहरण रक्त ल्यूकोसाइट्स और यकृत कुफ़्फ़र कोशिकाएं हैं। उत्तरार्द्ध यकृत की तथाकथित साइनसोइडल केशिकाओं की रेखा है और रक्त में निलंबित विभिन्न विदेशी कणों को पकड़ती है। एक्सोसाइटोसिस- यह भी एक बहुकोशिकीय जीव की कोशिका से उसके द्वारा स्रावित सब्सट्रेट को हटाने का एक तरीका है, जो अन्य कोशिकाओं, ऊतकों और अंगों के कार्य के लिए आवश्यक है।