2 झिल्ली अंगक. सेल संरचना

पृथ्वी पर रहने वाले अधिकांश जीवों में कोशिकाएँ होती हैं जो उनकी रासायनिक संरचना, संरचना और महत्वपूर्ण कार्यों में काफी हद तक समान होती हैं। चयापचय और ऊर्जा रूपांतरण प्रत्येक कोशिका में होता है। कोशिका विभाजन जीवों की वृद्धि और प्रजनन की प्रक्रियाओं का आधार है। इस प्रकार, कोशिका जीवों की संरचना, विकास और प्रजनन की एक इकाई है।

एक कोशिका केवल एक अभिन्न प्रणाली के रूप में मौजूद हो सकती है, जो भागों में अविभाज्य है। कोशिका की अखंडता जैविक झिल्लियों द्वारा सुनिश्चित की जाती है। एक कोशिका एक उच्च श्रेणी की प्रणाली का एक तत्व है - एक जीव। कोशिका के भाग और अंगक, जटिल अणुओं से मिलकर, निम्न श्रेणी की अभिन्न प्रणालियों का प्रतिनिधित्व करते हैं।

कक्ष - खुली प्रणाली, पर्यावरण, चयापचय और ऊर्जा से जुड़ा हुआ है। यह कार्यात्मक प्रणाली, जिसमें प्रत्येक अणु विशिष्ट कार्य करता है। कोशिका में स्थिरता, स्व-विनियमन और स्व-प्रजनन की क्षमता होती है।

कोशिका एक स्वशासी प्रणाली है। किसी कोशिका की नियंत्रण आनुवंशिक प्रणाली को जटिल मैक्रोमोलेक्यूल्स - न्यूक्लिक एसिड (डीएनए और आरएनए) द्वारा दर्शाया जाता है।

1838-1839 में जर्मन जीवविज्ञानी एम. स्लेडेन और टी. श्वान ने कोशिका के बारे में ज्ञान का सारांश दिया और मुख्य स्थिति तैयार की कोशिका सिद्धांत, जिसका सार यह है कि सभी जीव, पौधे और जानवर दोनों, कोशिकाओं से बने होते हैं।

1859 में, आर. विरचो ने कोशिका विभाजन की प्रक्रिया का वर्णन किया और कोशिका सिद्धांत के सबसे महत्वपूर्ण प्रावधानों में से एक को तैयार किया: "प्रत्येक कोशिका दूसरी कोशिका से आती है।" नई कोशिकाएँ मातृ कोशिका के विभाजन के परिणामस्वरूप बनती हैं, न कि गैर-सेलुलर पदार्थ से, जैसा कि पहले सोचा गया था।

1826 में रूसी वैज्ञानिक के. बेयर द्वारा स्तनधारी अंडों की खोज से यह निष्कर्ष निकला कि कोशिका बहुकोशिकीय जीवों के विकास का आधार है।

आधुनिक कोशिका सिद्धांत में निम्नलिखित प्रावधान शामिल हैं:

1) कोशिका - सभी जीवों की संरचना और विकास की इकाई;

2) जीवित प्रकृति के विभिन्न साम्राज्यों के जीवों की कोशिकाएं संरचना, रासायनिक संरचना, चयापचय और जीवन गतिविधि की बुनियादी अभिव्यक्तियों में समान हैं;

3) मातृ कोशिका के विभाजन के परिणामस्वरूप नई कोशिकाएँ बनती हैं;

4) में बहुकोशिकीय जीवकोशिकाएँ ऊतक बनाती हैं;

5) अंग ऊतकों से बने होते हैं।

आधुनिक जैविक, भौतिक और जीव विज्ञान के परिचय के साथ रासायनिक तरीकेअनुसंधान ने विभिन्न कोशिका घटकों की संरचना और कार्यप्रणाली का अध्ययन करना संभव बना दिया है। कोशिकाओं के अध्ययन की एक विधि है माइक्रोस्कोपी. एक आधुनिक प्रकाश माइक्रोस्कोप वस्तुओं को 3000 गुना बड़ा करता है और आपको सबसे बड़े कोशिका अंग को देखने, साइटोप्लाज्म की गति और कोशिका विभाजन का निरीक्षण करने की अनुमति देता है।

40 के दशक में आविष्कार किया गया। XX सदी इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शीदसियों और सैकड़ों हजारों गुना की वृद्धि देता है। एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप प्रकाश के बजाय और लेंस के बजाय इलेक्ट्रॉनों की एक धारा का उपयोग करता है - विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र. इसलिए, एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप बहुत अधिक आवर्धन पर स्पष्ट छवियां उत्पन्न करता है। ऐसे माइक्रोस्कोप का उपयोग करके कोशिका अंगकों की संरचना का अध्ययन करना संभव था।

विधि का उपयोग करके कोशिका अंगकों की संरचना और संरचना का अध्ययन किया जाता है centrifugation. नष्ट कोशिका झिल्लियों वाले कटे हुए ऊतकों को परीक्षण ट्यूबों में रखा जाता है और उच्च गति पर एक अपकेंद्रित्र में घुमाया जाता है। यह विधि इस तथ्य पर आधारित है कि विभिन्न सेलुलर ऑर्गेनॉइड का द्रव्यमान और घनत्व अलग-अलग होता है। सघन अंगक इन विट्रो में अवक्षेपित होते हैं जब कम गतिसेंट्रीफ्यूजेशन, कम घनत्व - उच्च पर। इन परतों का अलग से अध्ययन किया जाता है।

व्यापक रूप से इस्तेमाल किया कोशिका एवं ऊतक संवर्धन विधि, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि एक विशेष पोषक माध्यम पर एक या कई कोशिकाओं से एक ही प्रकार के जानवरों या पौधों की कोशिकाओं का एक समूह प्राप्त किया जा सकता है और यहां तक ​​कि एक पूरा पौधा भी विकसित किया जा सकता है। इस पद्धति का उपयोग करके, आप इस प्रश्न का उत्तर प्राप्त कर सकते हैं कि शरीर के विभिन्न ऊतक और अंग एक कोशिका से कैसे बनते हैं।

कोशिका सिद्धांत के मूल सिद्धांत सबसे पहले एम. श्लेडेन और टी. श्वान द्वारा तैयार किए गए थे। कोशिका सभी जीवित जीवों की संरचना, महत्वपूर्ण गतिविधि, प्रजनन और विकास की एक इकाई है। कोशिकाओं का अध्ययन करने के लिए माइक्रोस्कोपी, सेंट्रीफ्यूजेशन, सेल और टिशू कल्चर आदि विधियों का उपयोग किया जाता है।

कवक, पौधों और जानवरों की कोशिकाओं में न केवल रासायनिक संरचना में, बल्कि संरचना में भी बहुत समानता है। किसी कोशिका का सूक्ष्मदर्शी से परीक्षण करने पर उसमें विभिन्न संरचनाएँ दिखाई देती हैं - organoids. प्रत्येक अंगक विशिष्ट कार्य करता है। कोशिका में तीन मुख्य भाग होते हैं: प्लाज्मा झिल्ली, केन्द्रक और साइटोप्लाज्म (चित्र 1)।

प्लाज्मा झिल्लीकोशिका और उसकी सामग्री को पर्यावरण से अलग करता है। चित्र 2 में आप देखते हैं: झिल्ली लिपिड की दो परतों से बनती है, और प्रोटीन अणुझिल्ली की मोटाई में घुसना।

प्लाज्मा झिल्ली का मुख्य कार्य परिवहन. यह कोशिका में पोषक तत्वों के प्रवाह और इससे चयापचय उत्पादों को हटाने को सुनिश्चित करता है।

झिल्ली का एक महत्वपूर्ण गुण है चयनात्मक पारगम्यता, या अर्ध-पारगम्यता, कोशिका को पर्यावरण के साथ बातचीत करने की अनुमति देती है: केवल कुछ पदार्थ ही इसमें प्रवेश करते हैं और इससे निकाले जाते हैं। पानी और कुछ अन्य पदार्थों के छोटे अणु विसरण द्वारा, आंशिक रूप से झिल्ली में छिद्रों के माध्यम से कोशिका में प्रवेश करते हैं।

साइटोप्लाज्म में, पादप कोशिका की रसधानियों के कोशिका रस में शर्करा घुली रहती है, कार्बनिक अम्ल, नमक। इसके अलावा, कोशिका में उनकी सांद्रता इसकी तुलना में काफी अधिक होती है पर्यावरण. कोशिका में इन पदार्थों की सांद्रता जितनी अधिक होती है, वह उतना ही अधिक पानी सोखती है। यह ज्ञात है कि कोशिका द्वारा लगातार पानी का सेवन किया जाता है, जिसके कारण कोशिका रस की सांद्रता बढ़ जाती है और पानी फिर से कोशिका में प्रवेश कर जाता है।

कोशिका में बड़े अणुओं (ग्लूकोज, अमीनो एसिड) का प्रवेश झिल्ली परिवहन प्रोटीन द्वारा सुनिश्चित किया जाता है, जो परिवहन किए गए पदार्थों के अणुओं के साथ मिलकर उन्हें झिल्ली के पार ले जाता है। इस प्रक्रिया में एंजाइम शामिल होते हैं जो एटीपी को तोड़ते हैं।

चित्र 1. यूकेरियोटिक कोशिका की संरचना का सामान्यीकृत आरेख।
(छवि को बड़ा करने के लिए चित्र पर क्लिक करें)

चित्र 2. प्लाज्मा झिल्ली की संरचना।
1 - भेदी प्रोटीन, 2 - जलमग्न प्रोटीन, 3 - बाह्य प्रोटीन

चित्र 3. पिनोसाइटोसिस और फागोसाइटोसिस का आरेख।

यहां तक ​​कि प्रोटीन और पॉलीसेकेराइड के बड़े अणु भी फागोसाइटोसिस (ग्रीक से) द्वारा कोशिका में प्रवेश करते हैं। फागोस- भक्षण और किटोस- वाहिका, कोशिका), और तरल की बूंदें - पिनोसाइटोसिस द्वारा (ग्रीक से)। Pinot- मैं पीता हूं और किटोस) (चित्र तीन)।

पौधों की कोशिकाओं के विपरीत, पशु कोशिकाएं एक नरम और लचीले "कोट" से घिरी होती हैं, जो मुख्य रूप से पॉलीसेकेराइड अणुओं द्वारा बनाई जाती हैं, जो कुछ झिल्ली प्रोटीन और लिपिड से जुड़कर कोशिका को बाहर से घेरती हैं। पॉलीसेकेराइड की संरचना विभिन्न ऊतकों के लिए विशिष्ट होती है, जिसके कारण कोशिकाएं एक-दूसरे को "पहचानती" हैं और एक-दूसरे से जुड़ती हैं।

पादप कोशिकाओं में ऐसा कोई "कोट" नहीं होता है। उनके ऊपर एक छिद्रयुक्त प्लाज़्मा झिल्ली होती है। कोशिका झिल्ली, मुख्य रूप से सेलूलोज़ से युक्त। छिद्रों के माध्यम से, साइटोप्लाज्म के धागे कोशिका से कोशिका तक फैलते हैं, कोशिकाओं को एक दूसरे से जोड़ते हैं। इस प्रकार कोशिकाओं के बीच संचार होता है और शरीर की अखंडता प्राप्त होती है।

पौधों में कोशिका झिल्ली एक मजबूत कंकाल की भूमिका निभाती है और कोशिका को क्षति से बचाती है।

अधिकांश जीवाणुओं और सभी कवकों में केवल एक कोशिका भित्ति होती है रासायनिक संरचनाउसका दूसरा. कवक में इसमें चिटिन जैसा पदार्थ होता है।

कवक, पौधों और जानवरों की कोशिकाओं की संरचना एक समान होती है। कोशिका के तीन मुख्य भाग होते हैं: केन्द्रक, कोशिकाद्रव्य और प्लाज्मा झिल्ली। प्लाज्मा झिल्ली लिपिड और प्रोटीन से बनी होती है। यह कोशिका में पदार्थों के प्रवेश और कोशिका से उनकी रिहाई को सुनिश्चित करता है। पौधों, कवक और अधिकांश जीवाणुओं की कोशिकाओं में प्लाज्मा झिल्ली के ऊपर एक कोशिका झिल्ली होती है। वह प्रदर्शन करती है सुरक्षात्मक कार्यऔर एक कंकाल की भूमिका निभाता है। पौधों में, कोशिका भित्ति सेलूलोज़ से बनी होती है, और कवक में, यह चिटिन जैसे पदार्थ से बनी होती है। पशु कोशिकाएं पॉलीसेकेराइड से ढकी होती हैं जो एक ही ऊतक की कोशिकाओं के बीच संपर्क प्रदान करती हैं।

क्या आप जानते हैं कोशिका का मुख्य भाग कौन सा है? कोशिका द्रव्य. इसमें पानी, अमीनो एसिड, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, एटीपी, आयन होते हैं कार्बनिक पदार्थ. साइटोप्लाज्म में कोशिका के केन्द्रक और अंगक होते हैं। इसमें पदार्थ कोशिका के एक भाग से दूसरे भाग में जाते हैं। साइटोप्लाज्म सभी अंगों की परस्पर क्रिया सुनिश्चित करता है। यहां रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं।

संपूर्ण साइटोप्लाज्म पतली प्रोटीन सूक्ष्मनलिकाएं से व्याप्त होता है जो बनती हैं कोशिका साइटोस्केलेटन, जिसकी बदौलत यह सुरक्षित रहता है स्थायी रूप. कोशिका साइटोस्केलेटन लचीला होता है, क्योंकि सूक्ष्मनलिकाएं अपनी स्थिति बदलने, एक छोर से आगे बढ़ने और दूसरे छोर से छोटी होने में सक्षम होती हैं। विभिन्न पदार्थ कोशिका में प्रवेश करते हैं। पिंजरे में उनके साथ क्या होता है?

लाइसोसोम में - छोटे गोल झिल्ली पुटिकाओं (चित्र 1 देखें) में जटिल कार्बनिक पदार्थों के अणु हाइड्रोलाइटिक एंजाइमों की मदद से सरल अणुओं में टूट जाते हैं। उदाहरण के लिए, प्रोटीन अमीनो एसिड में, पॉलीसेकेराइड मोनोसेकेराइड में, वसा ग्लाइसीरिन और फैटी एसिड में टूट जाते हैं। इस कार्य के लिए, लाइसोसोम को अक्सर कोशिका का "पाचन केंद्र" कहा जाता है।

यदि लाइसोसोम की झिल्ली नष्ट हो जाए तो उनमें मौजूद एंजाइम कोशिका को ही पचा सकते हैं। इसलिए, लाइसोसोम को कभी-कभी "कोशिका हत्या हथियार" भी कहा जाता है।

लाइसोसोम में बनने वाले अमीनो एसिड, मोनोसैकेराइड के छोटे अणुओं का एंजाइमैटिक ऑक्सीकरण, वसायुक्त अम्लऔर अल्कोहल से लेकर कार्बन, एसिड गैस और पानी तक साइटोप्लाज्म में शुरू होता है और अन्य ऑर्गेनेल में समाप्त होता है - माइटोकॉन्ड्रिया. माइटोकॉन्ड्रिया छड़ के आकार के, धागे जैसे या गोलाकार अंग होते हैं, जो दो झिल्लियों द्वारा साइटोप्लाज्म से सीमांकित होते हैं (चित्र 4)। बाहरी झिल्ली चिकनी होती है, और भीतरी परत सिलवटें बनाती है - क्रिस्टास, जो इसकी सतह को बढ़ा देता है। आंतरिक झिल्ली में एंजाइम होते हैं जो कार्बनिक पदार्थों के कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकरण में भाग लेते हैं। इससे ऊर्जा निकलती है जो कोशिका द्वारा एटीपी अणुओं में संग्रहित होती है। इसीलिए माइटोकॉन्ड्रिया को "कहा जाता है" बिजली की स्टेशनों"कोशिकाएँ.

कोशिका में कार्बनिक पदार्थ न केवल ऑक्सीकृत होते हैं, बल्कि संश्लेषित भी होते हैं। लिपिड और कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम - ईपीएस (छवि 5), और प्रोटीन - राइबोसोम पर किया जाता है। ईपीएस क्या है? यह नलिकाओं और कुंडों की एक प्रणाली है, जिनकी दीवारें एक झिल्ली द्वारा निर्मित होती हैं। वे संपूर्ण कोशिकाद्रव्य में व्याप्त हैं। पदार्थ ईआर चैनलों के माध्यम से कोशिका के विभिन्न भागों में चले जाते हैं।

चिकनी और खुरदरी ईपीएस है। चिकनी ईआर की सतह पर, कार्बोहाइड्रेट और लिपिड एंजाइमों की भागीदारी से संश्लेषित होते हैं। ईआर का खुरदरापन उस पर स्थित छोटे गोल पिंडों द्वारा दिया जाता है - राइबोसोम(चित्र 1 देखें), जो प्रोटीन संश्लेषण में शामिल हैं।

कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण भी होता है प्लास्टिड, जो केवल पादप कोशिकाओं में पाए जाते हैं।

चावल। 4. माइटोकॉन्ड्रिया की संरचना की योजना।
1.- बाहरी झिल्ली; 2.- भीतरी झिल्ली; 3.- भीतरी झिल्ली की तहें - क्राइस्टे।

चावल। 5. रफ ईपीएस की संरचना की योजना।

चावल। 6. क्लोरोप्लास्ट की संरचना का आरेख।
1.- बाहरी झिल्ली; 2.- भीतरी झिल्ली; 3.- क्लोरोप्लास्ट की आंतरिक सामग्री; 4.- भीतरी झिल्ली की तहें, "स्टैक" में एकत्रित होकर ग्रैना बनाती हैं।

रंगहीन प्लास्टिड में - ल्यूकोप्लास्ट(ग्रीक से ल्यूकोस- सफेद और प्लास्टोस- निर्मित) स्टार्च जमा हो जाता है। आलू के कंद ल्यूकोप्लास्ट से भरपूर होते हैं। फलों और फूलों को पीला, नारंगी और लाल रंग दिया जाता है। क्रोमोप्लास्ट(ग्रीक से क्रोमियम- रंग और प्लास्टोस). वे प्रकाश संश्लेषण में शामिल वर्णक का संश्लेषण करते हैं - कैरोटीनॉयड. पौधे के जीवन में, यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्लोरोप्लास्ट(ग्रीक से क्लोरोस- हरा-भरा और प्लास्टोस) - हरा प्लास्टिड्स। चित्र 6 में आप देख सकते हैं कि क्लोरोप्लास्ट दो झिल्लियों से ढके होते हैं: एक बाहरी और एक भीतरी। भीतरी झिल्ली सिलवटें बनाती है; सिलवटों के बीच ढेर में बुलबुले व्यवस्थित होते हैं - अनाज. ग्रेना में क्लोरोफिल अणु होते हैं, जो प्रकाश संश्लेषण में शामिल होते हैं। प्रत्येक क्लोरोप्लास्ट में लगभग 50 दाने एक बिसात के पैटर्न में व्यवस्थित होते हैं। यह व्यवस्था प्रत्येक चेहरे की अधिकतम रोशनी सुनिश्चित करती है।

साइटोप्लाज्म में, प्रोटीन, लिपिड और कार्बोहाइड्रेट अनाज, क्रिस्टल और बूंदों के रूप में जमा हो सकते हैं। इन समावेश- अतिरिक्त पोषक तत्व, जिनका आवश्यकतानुसार कोशिका द्वारा उपभोग किया जाता है।

पादप कोशिकाओं में, कुछ आरक्षित पोषक तत्व, साथ ही टूटने वाले उत्पाद, रिक्तिका के कोशिका रस में जमा हो जाते हैं (चित्र 1 देखें)। वे एक पादप कोशिका के आयतन का 90% तक जिम्मेदार हो सकते हैं। पशु कोशिकाओं में अस्थायी रिक्तिकाएँ होती हैं जो उनकी मात्रा का 5% से अधिक नहीं घेरती हैं।

चावल। 7. गोल्गी कॉम्प्लेक्स की संरचना की योजना।

चित्र 7 में आप एक झिल्ली से घिरी गुहाओं की एक प्रणाली देखते हैं। यह गॉल्गी कॉम्प्लेक्स, जो कोशिका में विभिन्न कार्य करता है: पदार्थों के संचय और परिवहन, कोशिका से उनके निष्कासन, लाइसोसोम और कोशिका झिल्ली के निर्माण में भाग लेता है। उदाहरण के लिए, सेल्युलोज अणु गोल्गी कॉम्प्लेक्स की गुहा में प्रवेश करते हैं, जो पुटिकाओं का उपयोग करके कोशिका की सतह पर चले जाते हैं और कोशिका झिल्ली में शामिल हो जाते हैं।

अधिकांश कोशिकाएँ विभाजन द्वारा प्रजनन करती हैं। इस प्रक्रिया में भाग लेना कोशिका केंद्र . इसमें घने साइटोप्लाज्म से घिरे दो सेंट्रीओल्स होते हैं (चित्र 1 देखें)। विभाजन की शुरुआत में सेंट्रीओल्स कोशिका के ध्रुवों की ओर बढ़ते हैं। उनसे प्रोटीन धागे निकलते हैं, जो गुणसूत्रों से जुड़ते हैं और दो बेटी कोशिकाओं के बीच उनका समान वितरण सुनिश्चित करते हैं।

सभी कोशिका अंग आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़े हुए हैं। उदाहरण के लिए, प्रोटीन अणुओं को राइबोसोम में संश्लेषित किया जाता है, उन्हें ईआर चैनलों के माध्यम से कोशिका के विभिन्न भागों में ले जाया जाता है, और लाइसोसोम में प्रोटीन नष्ट हो जाते हैं। नए संश्लेषित अणुओं का उपयोग कोशिका संरचनाओं के निर्माण या साइटोप्लाज्म और रिक्तिका में आरक्षित पोषक तत्वों के रूप में संचय करने के लिए किया जाता है।

कोशिका कोशिका द्रव्य से भरी होती है। साइटोप्लाज्म में नाभिक और विभिन्न अंग होते हैं: लाइसोसोम, माइटोकॉन्ड्रिया, प्लास्टिड, रिक्तिकाएं, ईआर, कोशिका केंद्र, गोल्गी कॉम्प्लेक्स। वे अपनी संरचना और कार्यों में भिन्न हैं। साइटोप्लाज्म के सभी अंग एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे कोशिका का सामान्य कामकाज सुनिश्चित होता है।

तालिका 1. कोशिका संरचना

कवक, पौधों और जानवरों की कोशिकाओं की जीवन गतिविधि और विभाजन में सबसे महत्वपूर्ण भूमिका केंद्रक और उसमें स्थित गुणसूत्रों की होती है। इन जीवों की अधिकांश कोशिकाओं में एक ही केन्द्रक होता है, लेकिन बहुकेन्द्रक कोशिकाएँ भी होती हैं, जैसे मांसपेशी कोशिकाएँ। केन्द्रक कोशिका द्रव्य में स्थित होता है और इसका आकार गोल या अंडाकार होता है। यह दो झिल्लियों से युक्त एक आवरण से ढका होता है। नाभिकीय आवरण में छिद्र होते हैं जिनके माध्यम से नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच पदार्थों का आदान-प्रदान होता है। केन्द्रक केन्द्रक रस से भरा होता है, जिसमें केन्द्रक एवं गुणसूत्र स्थित होते हैं।

उपकेन्द्रक- ये राइबोसोम के "उत्पादन के लिए कार्यशालाएँ" हैं, जो नाभिक में उत्पादित राइबोसोमल आरएनए और साइटोप्लाज्म में संश्लेषित प्रोटीन से बनते हैं।

नाभिक का मुख्य कार्य - वंशानुगत जानकारी का भंडारण और संचरण - से जुड़ा है गुणसूत्रों. प्रत्येक प्रकार के जीव में गुणसूत्रों का अपना सेट होता है: एक निश्चित संख्या, आकार और आकार।

यौन कोशिकाओं को छोड़कर शरीर की सभी कोशिकाएँ कहलाती हैं दैहिक(ग्रीक से सोम- शरीर)। एक ही प्रजाति के जीव की कोशिकाओं में गुणसूत्रों का एक ही सेट होता है। उदाहरण के लिए, मनुष्यों में, शरीर की प्रत्येक कोशिका में 46 गुणसूत्र होते हैं, फल मक्खी ड्रोसोफिला में - 8 गुणसूत्र होते हैं।

दैहिक कोशिकाओं में, एक नियम के रूप में, गुणसूत्रों का दोहरा सेट होता है। यह कहा जाता है द्विगुणितऔर 2 से दर्शाया जाता है एन. तो, एक व्यक्ति में 23 जोड़े गुणसूत्र होते हैं, यानी 2 एन= 46. सेक्स कोशिकाओं में आधे से अधिक गुणसूत्र होते हैं। क्या यह एकल है, या अगुणित, किट। व्यक्ति के पास 1 एन = 23.

सभी गुणसूत्रों में शारीरिक कोशाणूजनन कोशिकाओं में गुणसूत्रों के विपरीत, युग्मित होते हैं। एक जोड़ी बनाने वाले गुणसूत्र एक दूसरे के समान होते हैं। युग्मित गुणसूत्र कहलाते हैं मुताबिक़. गुणसूत्र जो संबंधित हैं अलग-अलग जोड़ेऔर आकार और आकृति में भिन्न-भिन्न होते हैं, कहलाते हैं गैर मुताबिक़(चित्र 8)।

कुछ प्रजातियों में गुणसूत्रों की संख्या समान हो सकती है। उदाहरण के लिए, लाल तिपतिया घास और मटर में 2 होते हैं एन= 14. हालाँकि, उनके गुणसूत्र डीएनए अणुओं के आकार, आकार और न्यूक्लियोटाइड संरचना में भिन्न होते हैं।

चावल। 8. ड्रोसोफिला कोशिकाओं में गुणसूत्रों का सेट।

चावल। 9. गुणसूत्र संरचना.

वंशानुगत जानकारी के संचरण में गुणसूत्रों की भूमिका को समझने के लिए उनकी संरचना और रासायनिक संरचना से परिचित होना आवश्यक है।

गैर-विभाजित कोशिका के गुणसूत्र लंबे पतले धागों की तरह दिखते हैं। कोशिका विभाजन से पहले, प्रत्येक गुणसूत्र में दो समान सूत्र होते हैं - क्रोमैटिड, जो कमर की कमर के बीच जुड़े हुए हैं - (चित्र 9)।

क्रोमोसोम डीएनए और प्रोटीन से बने होते हैं। चूंकि डीएनए की न्यूक्लियोटाइड संरचना अलग-अलग होती है अलग - अलग प्रकार, प्रत्येक प्रजाति के लिए गुणसूत्र संरचना अद्वितीय है।

जीवाणु कोशिकाओं को छोड़कर प्रत्येक कोशिका में एक केन्द्रक होता है जिसमें केन्द्रक और गुणसूत्र स्थित होते हैं। प्रत्येक प्रजाति को गुणसूत्रों के एक निश्चित सेट की विशेषता होती है: संख्या, आकार और आकार। अधिकांश जीवों की दैहिक कोशिकाओं में गुणसूत्रों का सेट द्विगुणित होता है, यौन कोशिकाओं में यह अगुणित होता है। युग्मित गुणसूत्रों को समजातीय कहा जाता है। क्रोमोसोम डीएनए और प्रोटीन से बने होते हैं। डीएनए अणु कोशिका से कोशिका और जीव से जीव तक वंशानुगत जानकारी के भंडारण और संचरण को सुनिश्चित करते हैं।

इन विषयों पर काम करने के बाद, आपको इसमें सक्षम होना चाहिए:

1. बताएं कि किन मामलों में प्रकाश माइक्रोस्कोप (संरचना) या ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग किया जाना चाहिए।
2. कोशिका झिल्ली की संरचना का वर्णन करें और झिल्ली की संरचना तथा कोशिका और उसके पर्यावरण के बीच पदार्थों के आदान-प्रदान की क्षमता के बीच संबंध की व्याख्या करें।
3. प्रक्रियाओं को परिभाषित करें: प्रसार, सुगम प्रसार, सक्रिय परिवहन, एंडोसाइटोसिस, एक्सोसाइटोसिस और ऑस्मोसिस। इन प्रक्रियाओं के बीच अंतर बताएं।
4. संरचनाओं के कार्यों को नाम दें और इंगित करें कि वे किस कोशिका (पौधे, जानवर या प्रोकैरियोटिक) में स्थित हैं: नाभिक, परमाणु झिल्ली, न्यूक्लियोप्लाज्म, गुणसूत्र, प्लाज्मा झिल्ली, राइबोसोम, माइटोकॉन्ड्रियन, कोशिका दीवार, क्लोरोप्लास्ट, रिक्तिका, लाइसोसोम, अन्तः प्रदव्ययी जलिकाचिकना (कृषिनुमा) और खुरदरा (दानेदार), कोशिका केंद्र, गॉल्जी उपकरण, सिलियम, फ्लैगेलम, मेसोसोमा, पिली या फिम्ब्रिया।
5. कम से कम तीन चिन्हों के नाम बताइए जिनसे आप अंतर कर सकते हैं पौधा कोशाणुएक जानवर से.
6. प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक कोशिकाओं के बीच सबसे महत्वपूर्ण अंतरों की सूची बनाएं।

इवानोवा टी.वी., कलिनोवा जी.एस., मायगकोवा ए.एन. " सामान्य जीवविज्ञान"। मॉस्को, "एनलाइटनमेंट", 2000

• विषय 1. "प्लाज्मा झिल्ली।" §1, §8 पृ. 5;20
• विषय 2. "पिंजरा।" §8-10 पृष्ठ 20-30
• विषय 3. "प्रोकैरियोटिक कोशिका। वायरस।" §11 पृ. 31-34

कोशिका और बाह्यकोशिकीय स्थान की सीमा पर स्थित जैविक झिल्ली, साथ ही कोशिका के झिल्ली अंग (माइटोकॉन्ड्रिया, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, गोल्गी कॉम्प्लेक्स, लाइसोसोम, पेरोक्सिसोम, न्यूक्लियस, झिल्ली पुटिका) और साइटोसोल की सीमा पर स्थित हैं। न केवल संपूर्ण कोशिका के कामकाज के लिए, बल्कि उसके अंगों के लिए भी महत्वपूर्ण है। कोशिका झिल्लियों में मौलिक रूप से समान आणविक संगठन होता है। इस अध्याय में, जैविक झिल्लियों की जांच मुख्य रूप से प्लाज़्मा झिल्ली (प्लास्मोलेम्मा) के उदाहरण का उपयोग करके की जाती है, जो कोशिका को बाह्य वातावरण से अलग करती है।

प्लाज्मा झिल्ली

किसी भी जैविक झिल्ली (चित्र 2-1) में फॉस्फोलिपिड (~50%) और प्रोटीन (40% तक) होते हैं। कम मात्रा में, झिल्ली में अन्य लिपिड, कोलेस्ट्रॉल और कार्बोहाइड्रेट होते हैं।

फॉस्फोलिपिड्स।फॉस्फोलिपिड अणु में एक ध्रुवीय (हाइड्रोफिलिक) भाग (सिर) और एक एपोलर (हाइड्रोफोबिक) डबल हाइड्रोकार्बन पूंछ होती है। जलीय चरण में, फॉस्फोलिपिड अणु स्वचालित रूप से पूंछ से पूंछ तक एकत्र होते हैं, जिससे एक दोहरी परत (द्विपरत) के रूप में जैविक झिल्ली (छवि 2-1 और 2-2) का ढांचा बनता है। इस प्रकार, झिल्ली में, फॉस्फोलिपिड्स (फैटी एसिड) की पूंछों को बाइलेयर में निर्देशित किया जाता है, और फॉस्फेट समूहों वाले सिरों को बाहर की ओर निर्देशित किया जाता है।

गिलहरीजैविक झिल्लियों को अभिन्न (ट्रांसमेम्ब्रेन सहित) और परिधीय (चित्र 2-1, 2-2 देखें) में विभाजित किया गया है।

अभिन्न झिल्ली प्रोटीन (गोलाकार) लिपिड बाईलेयर में सन्निहित है। उनके हाइड्रोफिलिक अमीनो एसिड परस्पर हैं

चावल। 2-1. जैविक झिल्ली इसमें फॉस्फोलिपिड्स की एक दोहरी परत होती है, जिसके हाइड्रोफिलिक हिस्से (सिर) झिल्ली की सतह की ओर निर्देशित होते हैं, और हाइड्रोफोबिक हिस्से (पूंछें जो झिल्ली को बाइलेयर के रूप में स्थिर करती हैं) झिल्ली में निर्देशित होती हैं। और - अभिन्न प्रोटीन झिल्ली में डूबे रहते हैं। टी - ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन झिल्ली की पूरी मोटाई में प्रवेश करते हैं। Π - परिधीय प्रोटीन या तो झिल्ली की बाहरी या भीतरी सतह पर स्थित होते हैं।

फॉस्फोलिपिड्स के फॉस्फेट समूहों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, और हाइड्रोफोबिक अमीनो एसिड फैटी एसिड श्रृंखलाओं के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। इंटीग्रल मेम्ब्रेन प्रोटीन शामिल हैं आसंजन प्रोटीन,कुछ रिसेप्टर प्रोटीन(झिल्ली रिसेप्टर्स)। ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन- एक प्रोटीन अणु जो झिल्ली की पूरी मोटाई से होकर गुजरता है और बाहरी और आंतरिक दोनों सतहों पर निकलता है। ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन शामिल हैं छिद्र, आयन चैनल, ट्रांसपोर्टर, पंप,कुछ रिसेप्टर प्रोटीन.

हाइड्रोफिलिक क्षेत्र

चावल। 2-2. प्लाज्मा झिल्ली। पाठ में स्पष्टीकरण.

♦ छिद्रऔर चैनल- ट्रांसमेम्ब्रेन मार्ग जिसके साथ पानी, आयन और मेटाबोलाइट अणु साइटोसोल और इंटरसेलुलर स्पेस (और विपरीत दिशा में) के बीच चलते हैं।

♦ वैक्टरविशिष्ट अणुओं की ट्रांसमेम्ब्रेन गति करना (आयनों या अन्य प्रकार के अणुओं के स्थानांतरण के साथ संयोजन सहित)।

♦ पंप्सएटीपी हाइड्रोलिसिस द्वारा जारी ऊर्जा का उपयोग करके आयनों को उनकी सांद्रता और ऊर्जा ग्रेडिएंट (इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट) के विरुद्ध ले जाना।

परिधीय झिल्ली प्रोटीन (फाइब्रिलर और गोलाकार) कोशिका झिल्ली (बाहरी या आंतरिक) की सतहों में से एक पर स्थित होते हैं और गैर-सहसंयोजक रूप से अभिन्न झिल्ली प्रोटीन से जुड़े होते हैं।

♦ झिल्ली की बाहरी सतह से जुड़े परिधीय झिल्ली प्रोटीन के उदाहरण हैं - रिसेप्टर प्रोटीनऔर आसंजन प्रोटीन.

♦ झिल्ली की आंतरिक सतह से जुड़े परिधीय झिल्ली प्रोटीन के उदाहरण हैं - साइटोस्केलेटन प्रोटीन, दूसरा मैसेंजर सिस्टम प्रोटीन, एंजाइमऔर अन्य प्रोटीन.

कार्बोहाइड्रेट(मुख्य रूप से ऑलिगोसेकेराइड्स) झिल्ली के ग्लाइकोप्रोटीन और ग्लाइकोलिपिड्स का हिस्सा होते हैं, जो इसके द्रव्यमान का 2-10% होते हैं (चित्र 2-2 देखें)। कोशिका सतह कार्बोहाइड्रेट के साथ परस्पर क्रिया करें व्याख्यानओलिगोसैकेराइड शृंखलाएँ उभरी हुई होती हैं बाहरी सतहकोशिका झिल्ली और सतह झिल्ली का निर्माण करती है - ग्लाइकोकैलिक्स।

झिल्ली पारगम्यता

झिल्ली बाईलेयर दो जलीय चरणों को अलग करती है। इस प्रकार, प्लाज्मा झिल्ली साइटोसोल से अंतरकोशिकीय (अंतरालीय) द्रव को अलग करती है, और लाइसोसोम, पेरोक्सिसोम, माइटोकॉन्ड्रिया और अन्य झिल्लीदार इंट्रासेल्युलर ऑर्गेनेल की झिल्ली अपनी सामग्री को साइटोसोल से अलग करती है। जैविक झिल्ली- अर्ध-पारगम्य अवरोध.

अर्धपारगम्य झिल्ली। एक जैविक झिल्ली को अर्ध-पारगम्य के रूप में परिभाषित किया गया है, अर्थात। एक अवरोध जो पानी के लिए अभेद्य है, लेकिन उसमें घुले पदार्थों (आयनों और अणुओं) के लिए पारगम्य है।

अर्ध-पारगम्य ऊतक संरचनाएँ।अर्ध-पारगम्य ऊतक संरचनाओं में रक्त केशिकाओं की दीवार और विभिन्न बाधाएं भी शामिल हैं (उदाहरण के लिए, गुर्दे की कोशिकाओं का निस्पंदन अवरोध, फेफड़े के श्वसन भाग का एरोहेमेटिक अवरोध, रक्त-मस्तिष्क अवरोध और कई अन्य, हालांकि ऐसी बाधाएं , जैविक झिल्लियों (प्लास्मोलेम्मा) के अलावा, गैर-झिल्ली घटक भी शामिल हैं। ऐसे ऊतक संरचनाओं की पारगम्यता पर अध्याय 4 में "ट्रांससेलुलर पारगम्यता" खंड में चर्चा की गई है।

अंतरकोशिकीय द्रव और साइटोसोल के भौतिक-रासायनिक पैरामीटर काफी भिन्न हैं (तालिका 2-1 देखें), जैसे कि प्रत्येक झिल्ली इंट्रासेल्युलर ऑर्गेनेल और साइटोसोल के पैरामीटर हैं। जैविक झिल्ली की बाहरी और आंतरिक सतहें ध्रुवीय और हाइड्रोफिलिक होती हैं, लेकिन झिल्ली का गैर-ध्रुवीय कोर हाइड्रोफोबिक होता है। इसलिए, गैर-ध्रुवीय पदार्थ लिपिड बाईलेयर में प्रवेश कर सकते हैं। साथ ही, यह जैविक झिल्ली के मूल की हाइड्रोफोबिक प्रकृति है जो झिल्ली के माध्यम से ध्रुवीय पदार्थों के सीधे प्रवेश की मौलिक असंभवता को निर्धारित करती है।

गैर-ध्रुवीय पदार्थ(उदाहरण के लिए, पानी में अघुलनशील कोलेस्ट्रॉल और उसके व्युत्पन्न) स्वतंत्र रूप से घुसनाजैविक झिल्लियों के माध्यम से. विशेष रूप से, यही कारण है कि स्टेरॉयड हार्मोन रिसेप्टर्स कोशिका के अंदर स्थित होते हैं।

ध्रुवीय पदार्थ(उदाहरण के लिए, Na +, K +, Cl -, Ca 2 + आयन; विभिन्न छोटे लेकिन ध्रुवीय मेटाबोलाइट्स, साथ ही शर्करा, न्यूक्लियोटाइड, प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड मैक्रोमोलेक्यूल्स) स्वयं घुसना मतजैविक झिल्लियों के माध्यम से. इसीलिए ध्रुवीय अणुओं के रिसेप्टर्स (उदाहरण के लिए, पेप्टाइड हार्मोन) प्लाज्मा झिल्ली में एम्बेडेड होते हैं, और अन्य सेलुलर डिब्बों में हार्मोनल सिग्नल का संचरण दूसरे दूतों द्वारा किया जाता है।

चयनात्मक पारगम्यता - विशिष्ट रसायनों के संबंध में जैविक झिल्ली की पारगम्यता सेलुलर होमोस्टैसिस, कोशिका में आयनों, पानी, मेटाबोलाइट्स और मैक्रोमोलेक्यूल्स की इष्टतम सामग्री को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है। किसी जैविक झिल्ली में विशिष्ट पदार्थों की गति को ट्रांसमेम्ब्रेन ट्रांसपोर्ट (ट्रांसमेम्ब्रेन ट्रांसपोर्ट) कहा जाता है।

ट्रांसमेम्ब्रेन परिवहन

चयनात्मक पारगम्यता निष्क्रिय परिवहन, सुगम प्रसार और सक्रिय परिवहन का उपयोग करके की जाती है।

नकारात्मक परिवहन

निष्क्रिय परिवहन (निष्क्रिय प्रसार) - एक सांद्रता प्रवणता (रासायनिक क्षमता में अंतर) या एक विद्युत रासायनिक प्रवणता (आवेशित पदार्थों - इलेक्ट्रोलाइट्स का परिवहन) के साथ दोनों दिशाओं में छोटे गैर-ध्रुवीय और ध्रुवीय अणुओं की गति ऊर्जा व्यय के बिना होती है और विशेषता है कम विशिष्टता द्वारा. सरल प्रसार का वर्णन फ़िक के नियम द्वारा किया गया है। निष्क्रिय परिवहन का एक उदाहरण श्वसन के दौरान गैसों का निष्क्रिय (सरल) प्रसार है।

कम और अधिक घनत्व के बीच में एक घुले हुए पदार्थ का जमाव।गैसों के प्रसार में निर्धारण कारक उनका आंशिक दबाव है (उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन का आंशिक दबाव - पीओ 2 और कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव - पीसीओ 2)। दूसरे शब्दों में, सरल प्रसार के साथ, लिपिड बाईलेयर के माध्यम से एक अपरिवर्तित पदार्थ (उदाहरण के लिए, गैस, स्टेरॉयड हार्मोन, एनेस्थेटिक्स) का प्रवाह झिल्ली के दोनों किनारों पर इस पदार्थ की एकाग्रता में अंतर के सीधे आनुपातिक होता है (चित्र)। 2-3).

विद्युतरासायनिक प्रवणता(Δμ x). आवेशित विलेय विद्युतीय संभाव्यताकोशिका के बाहर (Ψ C) और कोशिका के अंदर (Ψ B)। दूसरे शब्दों में, Δμ χ पदार्थ की सांद्रता प्रवणता (रासायनिक संभावित अंतर) और झिल्ली के दोनों किनारों पर विद्युत क्षमता (विद्युत संभावित अंतर) दोनों के योगदान को ध्यान में रखता है।

Φ इस प्रकार, इलेक्ट्रोलाइट्स के निष्क्रिय परिवहन के पीछे प्रेरक शक्ति इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट है - जैविक झिल्ली के दोनों किनारों पर इलेक्ट्रोकेमिकल क्षमता (Δμx) में अंतर।

सुविधा विसरण

पदार्थों के सुगम प्रसार के लिए (चित्र 2-3 देखें), झिल्ली (छिद्र, वाहक, चैनल) में निर्मित प्रोटीन घटकों की आवश्यकता होती है। ये सभी घटक अभिन्न हैं

चावल। 2-3. प्लाज्मा झिल्ली में प्रसार द्वारा निष्क्रिय परिवहन। ए - सरल और सुगम प्रसार दोनों में पदार्थ के परिवहन की दिशा प्लाज़्मालेम्मा के दोनों किनारों पर पदार्थ की एकाग्रता ढाल के साथ होती है। बी - ट्रांसपोर्ट कैनेटीक्स। कोटि के अनुदिश - विसरित पदार्थ की मात्रा, कोटि के अनुदिश - समय। सरल प्रसार के लिए प्रत्यक्ष ऊर्जा व्यय की आवश्यकता नहीं होती है, यह एक असंतृप्त प्रक्रिया है, और इसकी गति रैखिक रूप से पदार्थ की एकाग्रता ढाल पर निर्भर करती है।

(ट्रांसमेम्ब्रेन) प्रोटीन। सुगम प्रसार गैर-ध्रुवीय पदार्थों के लिए एक सांद्रता प्रवणता के साथ या ध्रुवीय पदार्थों के लिए एक विद्युत रासायनिक प्रवणता के साथ होता है।

छिद्र।परिभाषा के अनुसार, पानी से भरा हुआ रोमछिद्र सदैव खुला रहता है(चित्र 2-4)। छिद्र विभिन्न प्रोटीन (पोरिन, पेरफोरिन, एक्वापोरिन, कनेक्सिन, आदि) द्वारा बनते हैं। कुछ मामलों में, कई अलग-अलग प्रोटीनों से मिलकर विशाल कॉम्प्लेक्स (जैसे परमाणु छिद्र) बनते हैं।

वैक्टर(ट्रांसपोर्टर) जैविक झिल्लियों के माध्यम से कई अलग-अलग आयनों (Na +, Cl -, H +, HCO 3 -, आदि) और कार्बनिक पदार्थों (ग्लूकोज, अमीनो एसिड, क्रिएटिन, नॉरपेनेफ्रिन, फोलेट, लैक्टेट, पाइरूवेट, आदि) का परिवहन करते हैं। कन्वेयर विशिष्ट:प्रत्येक विशिष्ट पुनः-

चावल। 2-4. यह प्लाज़्मालेम्मा का समय है .

छिद्र नाड़ी हमेशा खुली रहती है, इसलिए रासायनिक पदार्थ X अपनी सांद्रता प्रवणता के साथ या (यदि पदार्थ X आवेशित है) विद्युत रासायनिक प्रवणता के साथ झिल्ली से होकर गुजरता है। में इस मामले मेंपदार्थ X बाह्यकोशिकीय स्थान से साइटोसोल में चला जाता है।

वाहक, एक नियम के रूप में और मुख्य रूप से, लिपिड बाईलेयर के माध्यम से एक पदार्थ ले जाता है। यूनिडायरेक्शनल (यूनिपोर्ट), संयुक्त (सिम्पपोर्ट) और मल्टीडायरेक्शनल (एंटीपोर्ट) ट्रांसपोर्ट (चित्र 2-5) हैं।

वाहक जो ऊर्जा लागत के दृष्टिकोण से संयुक्त (सिम्पपोर्ट) और मल्टीडायरेक्शनल (एंटीपोर्ट) ट्रांसमेम्ब्रेन परिवहन दोनों करते हैं, इस तरह से कार्य करते हैं कि एक पदार्थ (आमतौर पर Na+) के स्थानांतरण के दौरान जमा हुई ऊर्जा परिवहन पर खर्च होती है। किसी अन्य पदार्थ का. इस प्रकार के ट्रांसमेम्ब्रेन परिवहन को द्वितीयक सक्रिय परिवहन कहा जाता है (नीचे देखें)। आयन चैनलइसमें परस्पर जुड़े प्रोटीन एसई होते हैं जो झिल्ली में एक हाइड्रोफिलिक छिद्र बनाते हैं (चित्र 2-6)। आयन एक विद्युत रासायनिक प्रवणता के साथ एक खुले छिद्र के माध्यम से फैलते हैं। आयन चैनलों के गुण (विशिष्टता और संचालन सहित) एक विशेष पॉलीपेप्टाइड के अमीनो एसिड अनुक्रम और इसके साथ होने वाले गठनात्मक परिवर्तनों दोनों द्वारा निर्धारित होते हैं। अलग-अलग हिस्सों मेंचैनल के अभिन्न प्रोटीन में पॉलीपेप्टाइड्स। विशिष्टता.आयन चैनल विशिष्ट धनायनों और आयनों के संबंध में विशिष्ट (चयनात्मक) होते हैं [उदाहरण के लिए, Na+ (सोडियम चैनल), K+ (पोटेशियम) के लिए

चावल। 2-5. विभिन्न अणुओं के ट्रांसमेम्ब्रेन परिवहन के वेरिएंट का मॉडल .

चावल। 2-6. पोटेशियम चैनल मॉडल. अभिन्न प्रोटीन (चित्र में प्रोटीन के टुकड़े संख्याओं के साथ चिह्नित हैं) लिपिड बाईलेयर की पूरी मोटाई में प्रवेश करता है, जिससे पानी से भरा एक चैनल छिद्र बनता है (चित्र में, चैनल में तीन पोटेशियम आयन दिखाई देते हैं, उनमें से निचला भाग स्थित है) छिद्र गुहा में)।

चैनल), सीए 2+ (कैल्शियम चैनल), सीएल - (क्लोराइड चैनल) और

वगैरह।]।

Φ प्रवाहकत्त्वप्रति इकाई समय में चैनल से गुजरने वाले आयनों की संख्या से निर्धारित होता है। किसी चैनल का संचालन इस बात पर निर्भर करता है कि चैनल खुला है या बंद है।

Φ द्वार।चैनल या तो खुला या बंद हो सकता है (चित्र 2-7)। इसलिए, चैनल मॉडल एक ऐसे उपकरण की उपस्थिति प्रदान करता है जो चैनल को खोलता और बंद करता है - एक गेट तंत्र, या चैनल गेट (खुले और बंद गेट के अनुरूप)।

Φ कार्यात्मक घटक.गेट के अलावा, आयन चैनल मॉडल एक सेंसर, एक चयनात्मक फिल्टर और एक खुले चैनल छिद्र जैसे कार्यात्मक घटकों के अस्तित्व के लिए प्रदान करता है।

चावल। 2-7. आयन चैनल गेटिंग तंत्र का मॉडल . A. चैनल का गेट बंद है, X आयन झिल्ली से नहीं गुजर सकता। बी. चैनल गेट खुला है, एक्स आयन चैनल छिद्र के माध्यम से झिल्ली से गुजरते हैं।

♦ सेंसर.प्रत्येक चैनल में विभिन्न प्रकार के संकेतों के लिए एक (कभी-कभी अधिक) सेंसर होते हैं: झिल्ली क्षमता (एमपी) में परिवर्तन, दूसरे संदेशवाहक (झिल्ली के साइटोप्लाज्मिक पक्ष से), विभिन्न लिगैंड (झिल्ली के बाह्य कोशिकीय पक्ष से)। ये सिग्नल चैनल की खुली और बंद अवस्थाओं के बीच संक्रमण को नियंत्रित करते हैं।

■ चैनल वर्गीकरण विभिन्न संकेतों के प्रति संवेदनशीलता के अनुसार। इस सुविधा के आधार पर, चैनलों को वोल्टेज-निर्भर, मैकेनोसेंसिटिव, रिसेप्टर-निर्भर, जी-प्रोटीन-निर्भर, सीए 2 +-निर्भर में विभाजित किया गया है।

♦ चयनात्मक फ़िल्टरयह निर्धारित करता है कि किस प्रकार के आयन (आयन या धनायन) या विशिष्ट आयन (उदाहरण के लिए, Na +, K +, Ca 2 +, Cl -) की चैनल छिद्र तक पहुंच है।

♦ यह एक खुले चैनल का समय है।इंटीग्रल चैनल प्रोटीन द्वारा चैनल की खुली अवस्था के अनुरूप संरचना प्राप्त करने के बाद, एक ट्रांसमेम्ब्रेन छिद्र बनता है, जिसके भीतर आयन चलते हैं।

Φ चैनल बताता है.गेट, सेंसर, चयनात्मक फिल्टर और छिद्र की उपस्थिति के कारण, आयन चैनल आराम, सक्रियण और निष्क्रियता की स्थिति में हो सकते हैं।

♦ विश्राम की अवस्था- चैनल बंद है, लेकिन रासायनिक, यांत्रिक या विद्युत उत्तेजनाओं के जवाब में खुलने के लिए तैयार है।

♦ सक्रियण अवस्था- चैनल खुला है और आयनों को गुजरने की अनुमति देता है।

♦ निष्क्रियता अवस्था- चैनल बंद है और सक्रियण में सक्षम नहीं है। उत्तेजना के जवाब में चैनल खुलने के तुरंत बाद निष्क्रियता होती है और कई से कई सौ मिलीसेकंड (चैनल के प्रकार के आधार पर) तक रहती है।

Φ उदाहरण।सबसे आम चैनल Na+, K+, Ca 2+, Cl -, HCO - 3 के लिए हैं।

♦ सोडियम चैनललगभग किसी भी कोशिका में मौजूद होते हैं। चूंकि Na+ (Δμ?a) के लिए ट्रांसमेम्ब्रेन इलेक्ट्रोकेमिकल संभावित अंतर नकारात्मक,जब Na + चैनल खुला होता है, तो सोडियम आयन अंतरकोशिकीय स्थान से साइटोसोल में चले जाते हैं (चित्र 2-8 में बाईं ओर)।

चावल। 2-8. Na+-, K+ -पंप . प्लाज्मा झिल्ली में निर्मित Na+-, K+-ATPase का मॉडल। Na+-, K+-पंप एक अभिन्न झिल्ली प्रोटीन है जिसमें चार एसई (दो उत्प्रेरक सबयूनिट α और दो ग्लाइकोप्रोटीन β चैनल बनाते हैं) शामिल हैं। Na+-, K+-पंप इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट (μx) के विरुद्ध धनायनों का परिवहन करता है - K+ के बदले में कोशिका से Na+ का परिवहन करता है (एक एटीपी अणु के हाइड्रोलिसिस के दौरान, तीन Na+ आयन कोशिका से बाहर पंप किए जाते हैं और दो K+ आयन होते हैं) इसमें पंप किया गया)। पंप के बायीं और दायीं ओर, तीर उनके अंतर Δμ x के कारण सेल (Na+) में और सेल (K+, Cl - और पानी) के बाहर आयनों और पानी के ट्रांसमेम्ब्रेन प्रवाह की दिशा दिखाते हैं। एडीपी - एडेनोसिन डिफॉस्फेट, एफएन - अकार्बनिक फॉस्फेट।

■ विद्युत रूप से उत्तेजित संरचनाओं (उदाहरण के लिए, कंकाल एमवी, कार्डियोमायोसाइट्स, एसएमसी, न्यूरॉन्स) में, सोडियम चैनल एपी उत्पन्न करते हैं, अधिक सटीक रूप से झिल्ली विध्रुवण का प्रारंभिक चरण। संभावित रूप से उत्तेजनीय सोडियम चैनल हेटेरोडिमर हैं; उनमें एक बड़ा α-सबयूनिट (Mr लगभग 260 kDa) और कई β-सबयूनिट (Mr 32-38 kDa) होते हैं। ट्रांसमेम्ब्रेन α-CE चैनल के गुणों को निर्धारित करता है।

■ नेफ्रॉन नलिकाओं और आंत में, Na+ चैनल उपकला कोशिकाओं के शीर्ष पर केंद्रित होते हैं, इसलिए Na+ लुमेन से इन कोशिकाओं में प्रवेश करता है और फिर रक्त में प्रवेश करता है, जिससे गुर्दे में सोडियम पुनः अवशोषण और जठरांत्र संबंधी मार्ग में सोडियम अवशोषण होता है।

♦ पोटेशियम चैनल(चित्र 2-6 देखें) - अभिन्न झिल्ली प्रोटीन, ये चैनल सभी कोशिकाओं के प्लाज़्मालेम्मा में पाए जाते हैं। K+ (Δμ κ) के लिए ट्रांसमेम्ब्रेन इलेक्ट्रोकेमिकल संभावित अंतर शून्य के करीब है (या थोड़ा सकारात्मक)इसलिए, जब K+ चैनल खुला होता है, तो पोटेशियम आयन साइटोसोल से बाह्यकोशिकीय स्थान (कोशिका से पोटेशियम का "रिसाव", चित्र 2-8 में दाईं ओर) में चले जाते हैं। कार्यके+ चैनल - आराम करने वाले एमपी (झिल्ली की आंतरिक सतह पर नकारात्मक) का रखरखाव, कोशिका की मात्रा का विनियमन, एपी के पूरा होने में भागीदारी, तंत्रिका और मांसपेशी संरचनाओं की विद्युत उत्तेजना का मॉड्यूलेशन, आइलेट्स के β-कोशिकाओं से इंसुलिन स्राव लैंगरहैंस.

♦ कैल्शियम चैनल- प्रोटीन कॉम्प्लेक्स, जिसमें कई एसई (α ρ α 2, β, γ, δ) शामिल हैं। चूंकि Ca 2 + (Δμ ca) के लिए ट्रांसमेम्ब्रेन इलेक्ट्रोकेमिकल संभावित अंतर महत्वपूर्ण है नकारात्मक,फिर, जब Ca^ चैनल खुला होता है, कैल्शियम आयन इंट्रासेल्युलर झिल्ली "कैल्शियम डिपो" और इंटरसेलुलर स्पेस से साइटोसोल में चले जाते हैं। जब चैनल सक्रिय होते हैं, तो झिल्ली विध्रुवण होता है, साथ ही उनके रिसेप्टर्स के साथ लिगेंड की बातचीत भी होती है। सीए 2+ चैनलों को वोल्टेज-गेटेड और रिसेप्टर-गेटेड (उदाहरण के लिए, एड्रीनर्जिक) चैनलों में विभाजित किया गया है।

♦ आयन चैनल.कई कोशिकाएँ होती हैं अलग - अलग प्रकारआयन-चयनात्मक चैनल जिसके माध्यम से सीएल - और, कुछ हद तक, एचसीओ - 3 का निष्क्रिय परिवहन होता है। चूंकि सीएल - (Δμ α) के लिए ट्रांसमेम्ब्रेन इलेक्ट्रोकेमिकल संभावित अंतर मध्यम है नकारात्मक,जब आयन चैनल खुला होता है, तो क्लोरीन आयन साइटोसोल से अंतरकोशिकीय स्थान में फैल जाते हैं (चित्र 2-8 में दाईं ओर)।

सक्रिय ट्रांसपोर्ट

सक्रिय परिवहन - ऊर्जा पर निर्भर ट्रांसमेम्ब्रेन विद्युत रासायनिक प्रवणता के विरुद्ध परिवहन।प्राथमिक और द्वितीयक सक्रिय परिवहन हैं। प्राथमिक सक्रिय परिवहन किया जाता है पंप(विभिन्न एटीपीसेज़), माध्यमिक - समर्थक(संयुक्त यूनिडायरेक्शनल परिवहन) और एंटीपोर्टर्स(आने वाला बहुदिशात्मक यातायात)।

प्राथमिक सक्रिय परिवहननिम्नलिखित पंप प्रदान करें: सोडियम-, पोटेशियम ATPases, प्रोटॉन और पोटेशियम ATPases, Ca 2+ -ट्रांसपोर्टिंग ATPases, माइटोकॉन्ड्रियल ATPases, लाइसोसोमल प्रोटॉन पंप, आदि।

Φ सोडियम-, पोटैशियम ATPase(चित्र 2-8 देखें) मुख्य धनायनों (Na+, K+) के ट्रांसमेम्ब्रेन प्रवाह को नियंत्रित करता है और अप्रत्यक्ष रूप से - पानी (जो एक स्थिर कोशिका आयतन बनाए रखता है), कई के संबंधित ट्रांसमेम्ब्रेन परिवहन (सिम्पपोर्ट और एंटीपोर्ट) प्रदान करता है। कार्बनिक और अकार्बनिक अणु, आराम करने वाले एमएफ के निर्माण और तंत्रिका और मांसपेशी तत्वों के पीडी की पीढ़ी में भाग लेते हैं।

Φ प्रोटोनऔर पोटेशियम ATPase(एच+-, के+-पंप)। इस एंजाइम की मदद से, गैस्ट्रिक म्यूकोसा की ग्रंथियों की पार्श्विका कोशिकाएं हाइड्रोक्लोरिक एसिड (एक एटीपी अणु के हाइड्रोलिसिस के दौरान दो इंट्रासेल्युलर एच + आयनों के लिए दो बाह्य कोशिकीय के + आयनों का इलेक्ट्रॉनिक रूप से तटस्थ आदान-प्रदान) के निर्माण में भाग लेती हैं।

Φ सीए 2+-एटीपीसेज़ का परिवहन(Ca 2 + -ATPase) प्रोटॉन के बदले में कैल्शियम आयनों को साइटोप्लाज्म से बाहर पंप करेंएक महत्वपूर्ण इलेक्ट्रोकेमिकल Ca 2+ ग्रेडिएंट के विरुद्ध।

Φ माइटोकॉन्ड्रियल एटीपीसटाइप एफ (एफ 0 एफ:) - माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली का एटीपी सिंथेज़ - एटीपी संश्लेषण के अंतिम चरण को उत्प्रेरित करता है। माइटोकॉन्ड्रियल क्राइस्टे में एटीपी सिंथेज़ होता है, जो क्रेब्स चक्र में ऑक्सीकरण और एडीपी से एटीपी का फॉस्फोराइलेशन जोड़ता है। एटीपी को एटीपी-संश्लेषण परिसर (तथाकथित केमियोस्मोटिक युग्मन) में एक चैनल के माध्यम से मैट्रिक्स में प्रोटॉन के रिवर्स प्रवाह द्वारा संश्लेषित किया जाता है।

Φ लाइसोसोमल प्रोटॉन पंप[H+-ATPases प्रकार V (वेसिकुलर से)], लाइसोसोम (गोल्गी कॉम्प्लेक्स और स्रावी पुटिकाओं) को घेरने वाली झिल्लियों में एम्बेडेड होता है, H+ को साइटोसोल से इन झिल्ली-बाउंड ऑर्गेनेल तक पहुंचाता है। परिणामस्वरूप, उनका पीएच मान कम हो जाता है, जो इन संरचनाओं के कार्यों को अनुकूलित करता है।

माध्यमिक सक्रिय परिवहन.सक्रिय माध्यमिक परिवहन के दो ज्ञात रूप हैं - संयुक्त (आयात)और काउंटर (एंटीपोर्ट)(चित्र 2-5 देखें)।

Φ परिवहनअभिन्न झिल्ली प्रोटीन का संचालन करें। पदार्थ X का उसके विद्युत रसायन के विरुद्ध स्थानांतरण

अधिकांश मामलों में डाइएंट (μx) सोडियम आयनों के प्रसार प्रवणता के साथ अंतरकोशिकीय स्थान से साइटोसोल में प्रवेश के कारण होता है (यानी, ΔμNa के कारण), और कुछ मामलों में अंतरकोशिकीय स्थान से साइटोसोल में प्रवेश के कारण होता है प्रसार प्रवणता प्रोटॉन के साथ (अर्थात ΔμH के कारण। परिणामस्वरूप, दोनों आयन (Na+ या H+) और पदार्थ X (उदाहरण के लिए, ग्लूकोज, अमीनो एसिड, अकार्बनिक आयन, पोटेशियम और क्लोरीन आयन) आगे बढ़ते हैं अंतरकोशिकीय पदार्थसाइटोसोल में. Φ एंटीपोर्ट(काउंटर या एक्सचेंज ट्रांसपोर्ट) आम तौर पर आयनों के बदले में आयनों और धनायन के बदले में धनायन को स्थानांतरित करता है। प्रेरक शक्तिएक्सचेंजर का निर्माण कोशिका में Na+ के प्रवेश के कारण होता है।

इंट्रासेल्युलर आयन होमियोस्टैसिस को बनाए रखना

जैविक झिल्लियों की चयनात्मक पारगम्यता, निष्क्रिय परिवहन का उपयोग करके की जाती है, प्रसार और सक्रिय परिवहन की सुविधा प्रदान करती है, जिसका उद्देश्य आयनिक होमोस्टैसिस, और अन्य आयनों के मापदंडों को बनाए रखना है, जो कोशिकाओं के कामकाज के लिए महत्वपूर्ण हैं, साथ ही पीएच () और पानी (तालिका) 2-1) और कई अन्य रासायनिक यौगिक।

समस्थितिऔर इसमें इन धनायनों के एक असममित और महत्वपूर्ण ट्रांसमेम्ब्रेन ग्रेडिएंट का रखरखाव शामिल है, कोशिका झिल्ली के विद्युत ध्रुवीकरण को सुनिश्चित करता है, साथ ही विभिन्न रसायनों के ट्रांसमेम्ब्रेन परिवहन के लिए ऊर्जा का संचय भी करता है।

Φ महत्वपूर्ण और असममित ट्रांसमेम्ब्रेन ग्रेडिएंट।

और इन धनायनों की एक महत्वपूर्ण और असममित ट्रांसमेम्ब्रेन ग्रेडिएंट की विशेषता है: बाह्यकोशिकीय साइटोसोल की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक है, जबकि इंट्रासेल्युलर एक बाह्यकोशिकीय की तुलना में लगभग 30 गुना अधिक है। इस ग्रेडिएंट का रखरखाव लगभग पूरी तरह से Na+-, K+-ATPase द्वारा सुनिश्चित किया जाता है (चित्र 2-8 देखें)।

Φ झिल्ली ध्रुवीकरण. Na+-, K+-पंप इलेक्ट्रोजेनिक है: इसका कार्य झिल्ली क्षमता (एमपी) को बनाए रखने में मदद करता है, अर्थात। झिल्ली की बाहरी (बाह्यकोशिकीय) सतह पर एक धनात्मक आवेश और झिल्ली की आंतरिक (अंतःकोशिकीय) सतह पर एक ऋणात्मक आवेश होता है। झिल्ली की आंतरिक सतह पर मापा गया चार्ज मान (V m) लगभग है। -60 एमवी.

Φ ट्रांसमेम्ब्रेन इलेक्ट्रोकेमिकल Na+ ग्रेडिएंट,कोशिका में निर्देशित, साइटोसोल में Na+ के निष्क्रिय प्रवेश को बढ़ावा देता है और - सबसे महत्वपूर्ण बात! - ऊर्जा का संचय. यह वह ऊर्जा है जिसका उपयोग कोशिकाएं कई समस्याओं को हल करने के लिए करती हैं। महत्वपूर्ण कार्य- द्वितीयक सक्रिय परिवहन और ट्रांससेलुलर स्थानांतरण सुनिश्चित करना, और उत्तेजक कोशिकाओं में - क्रिया क्षमता (एपी) का उत्पादन।

♦ ट्रांससेल्यूलर स्थानांतरण.में उपकला कोशिकाएं, विभिन्न नलिकाओं और गुहाओं की दीवार का निर्माण (उदाहरण के लिए, नेफ्रॉन नलिकाएं, छोटी आंत, सीरस गुहाएं, आदि), Na+ चैनल उपकला की शीर्ष सतह पर स्थित होते हैं, और Na+ और K+ पंप कोशिकाओं की बेसल सतह के प्लाज़्मालेम्मा में निर्मित होते हैं। Na+ चैनलों और?+ पंपों की यह असममित व्यवस्था अनुमति देती है पंप करोकोशिका के माध्यम से सोडियम आयन, अर्थात्। नलिकाओं और गुहाओं के लुमेन से आंतरिक पर्यावरणशरीर।

♦ संभावित कार्रवाई(पीडी). विद्युत रूप से उत्तेजित सेलुलर तत्वों (न्यूरॉन्स, कार्डियोमायोसाइट्स, कंकाल एमवी, एसएमसी) में, वोल्टेज-गेटेड Na + चैनलों के माध्यम से साइटोसोल में निष्क्रिय प्रवेश एपी की पीढ़ी के लिए महत्वपूर्ण है (अधिक विवरण के लिए, अध्याय 5 देखें)।

होमियोस्टैसिस।चूँकि साइटोसोलिक Ca 2+ एक दूसरे (इंट्रासेल्युलर) संदेशवाहक के रूप में कार्य करता है जो कई कार्यों को नियंत्रित करता है कोशिका के साइटोसोल में एक अवस्था में होता है

आराम न्यूनतम है (<100 нМ, или 10 -7 M). В то же время внеклеточная около 1 мМ (10 -3 M). Таким образом, разни- ца трансмембранного электрохимического градиента для Ca 2+ (Δμ^) гигантская - 4 порядка величины μ Ca ! Другими словами, между цитозолем и внеклеточной средой (а также между цитозолем и внутриклеточными депо кальция, в первую очередь цистернами эндоплазматической сети) существует весьма значительный трансмембранный градиент Ca 2+ . Именно поэтому поступление Ca 2+ в цитозоль происходит практически мгновенно: в виде «выброса» Ca 2 + из кальциевых депо или «вброса» Ca 2 + из межклеточного пространства. Поддержание столь низкой в цитозоле обеспечивают Са 2 +-АТФазы, Na+-Ca 2 +-обменники и Ca 2 +-буферные внутриклеточные системы (митохондрии и Ca 2 +-связывающие белки).

होमियोस्टैसिस। सभी कोशिकाओं में, कोशिका के बाहर साइटोसोल लगभग 10 गुना कम होता है। यह स्थिति आयन चैनलों (सीएल - निष्क्रिय रूप से साइटोसोल में प्रवेश करती है), Na-/K-/Cl-कोट्रांसपोर्टर और सीएल-एचसीओ^-एक्सचेंजर (सीएल - कोशिका में प्रवेश करती है), साथ ही K-/Cl-कोट्रांसपोर्टर द्वारा समर्थित है। (के+ आउटपुट और सीएल - सेल से)।

पीएच. pH बनाए रखने के लिए, [HCO-3] और PCO 2 भी आवश्यक हैं। बाह्यकोशिकीय पीएच 7.4 है ([एचसीओ-3] लगभग 24 एमएम और पीसीओ 2 लगभग 40 मिमी एचजी के साथ)। उसी समय, इंट्रासेल्युलर पीएच मान 7.2 है (अम्लीय पक्ष में स्थानांतरित हो गया है, जबकि झिल्ली के दोनों किनारों पर समान है, और [एचसीओ - 3] का परिकलित मान लगभग 16 एमएम होना चाहिए, जबकि वास्तव में यह है 10 मिमी)। नतीजतन, सेल में ऐसे सिस्टम होने चाहिए जो इससे H+ जारी करें या HCO-3 को कैप्चर करें। ऐसी प्रणालियों में Na + - ^ एक्सचेंजर, Na + -Cl - -HCO - 3 एक्सचेंजर और Na + -HCO - 3 - कोट्रांसपोर्टर शामिल हैं। ये सभी परिवहन प्रणालियाँ पीएच में परिवर्तन के प्रति संवेदनशील हैं: जब साइटोसोल अम्लीय हो जाता है तो वे सक्रिय हो जाते हैं और जब इंट्रासेल्युलर पीएच क्षारीय पक्ष में स्थानांतरित हो जाता है तो अवरुद्ध हो जाते हैं।

जल परिवहन और सेल वॉल्यूम रखरखाव

परिभाषा के अनुसार, एक अर्धपारगम्य झिल्ली (जो एक जैविक झिल्ली होती है) पानी के लिए अभेद्य होती है। इसके अलावा, ट्रांसमेम्ब्रेन जल परिवहन हमेशा निष्क्रिय होता है

एक प्रक्रिया (सरल जल प्रसार एक्वापोरिन चैनलों के माध्यम से होता है, लेकिन सक्रिय जल परिवहन के लिए कोई विशेष पंप नहीं मिला है), अन्य ट्रांसपोर्टरों और पंपों के हिस्से के रूप में ट्रांसमेम्ब्रेन छिद्रों और चैनलों के माध्यम से किया जाता है। फिर भी, सेलुलर डिब्बों, साइटोसोल और सेल ऑर्गेनेल के बीच, कोशिका और अंतरालीय तरल पदार्थ के बीच पानी का वितरण और जैविक झिल्ली के माध्यम से इसका परिवहन सेल होमोस्टैसिस (उनकी मात्रा के विनियमन सहित) के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। जैविक झिल्लियों के माध्यम से जल का प्रवाह(परासरण) झिल्ली के दोनों किनारों पर आसमाटिक और हाइड्रोस्टेटिक दबाव के बीच अंतर निर्धारित करता है।

असमस- पानी में घुले पदार्थों की कम सांद्रता वाले डिब्बे से उच्च सांद्रता वाले डिब्बे में अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से पानी का प्रवाह। दूसरे शब्दों में, पानी वहां से बहता है जहां इसकी रासायनिक क्षमता (Δμ a) अधिक होती है, जहां इसकी रासायनिक क्षमता कम होती है, क्योंकि पानी में घुले पदार्थों की उपस्थिति पानी की रासायनिक क्षमता को कम कर देती है।

परासरणी दवाब(चित्र 2-9) को एक घोल के दबाव के रूप में परिभाषित किया गया है जो अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से पानी के साथ पतला होना बंद कर देता है। संख्यात्मक रूप से, संतुलन पर आसमाटिक दबाव (पानी अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से प्रवेश करना बंद कर देता है) हाइड्रोस्टैटिक दबाव के बराबर होता है।

आसमाटिक गुणांक(Φ). शारीरिक सांद्रता में इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए Φ मान आमतौर पर 1 से कम होता है और जैसे-जैसे समाधान पतला होता है, Φ 1 के करीब पहुंचता है।

ऑस्मोलैलिटी।शब्द "ऑस्मोलैलिटी" और "ऑस्मोलैलिटी" गैर-प्रणालीगत इकाइयाँ हैं। ओस्मोल(ओएसएम) ग्राम में एक विलेय का आणविक द्रव्यमान है, जिसे उन आयनों या कणों की संख्या से विभाजित किया जाता है जिनमें यह घोल में वियोजित होता है। परासरणीयता(ऑस्मोटिक सांद्रण) घोल की सांद्रता की डिग्री है, जिसे ऑस्मोल्स में व्यक्त किया जाता है, और समाधान की परासरणीयता(F ic) को ऑस्मोल प्रति लीटर में व्यक्त किया जाता है।

समाधानों की परासरणता.ऑस्मोलैलिटी के आधार पर, समाधान आइसोस्मोटिक, हाइपर- और हाइपो-ऑस्मोटिक हो सकते हैं (कभी-कभी पूरी तरह से सही शब्द "टॉनिक" का उपयोग नहीं किया जाता है, जो सबसे सरल मामले के लिए मान्य है - इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए)। समाधानों की परासरणता का आकलन (या साइबर-

चावल। 2-9. परासरणी दवाब . एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली डिब्बों ए (समाधान) और बी (पानी) को अलग करती है। घोल का आसमाटिक दबाव डिब्बे ए में मापा जाता है। डिब्बे ए में घोल हाइड्रोस्टेटिक दबाव के अधीन है। जब आसमाटिक और हाइड्रोस्टैटिक दबाव बराबर होते हैं, तो संतुलन स्थापित होता है (पानी अर्ध-पारगम्य झिल्ली में प्रवेश नहीं करता है)। आसमाटिक दबाव (π) का वर्णन वैन्ट हॉफ समीकरण द्वारा किया जाता है।

साइटोसोल और अंतरालीय द्रव) केवल तभी समझ में आता है जब दो समाधानों की तुलना की जाती है (उदाहरण के लिए, ए एंड बी, साइटोसोल और अंतरालीय द्रव, जलसेक समाधान और रक्त)। विशेष रूप से, दो समाधानों की परासरणीयता की परवाह किए बिना, उनके बीच पानी का आसमाटिक संचलन तब तक होता है जब तक कि एक संतुलन स्थिति तक नहीं पहुंच जाता। इस परासरणता को कहा जाता है प्रभावी परासरणता(इलेक्ट्रोलाइट समाधान के लिए टॉनिकिटी)।

आइसोस्मोटिक समाधान ए: समाधान ए और बी का आसमाटिक दबाव जो उसी।

हाइपोस्मोटिक समाधान ए: कमसमाधान बी का आसमाटिक दबाव हाइपरऑस्मोटिक समाधान ए:समाधान ए का आसमाटिक दबाव अधिकसमाधान बी का आसमाटिक दबाव

जल परिवहन की गतिशीलताझिल्ली के माध्यम से रैखिक, असंतृप्त है और परिवहन की प्रेरक शक्तियों (Δμ पानी, योग) के योग का एक कार्य है, अर्थात् झिल्ली के दोनों किनारों पर रासायनिक क्षमता में अंतर (Δμ पानी ए) और हाइड्रोस्टेटिक दबाव में अंतर (Δμ पानी का दबाव) झिल्ली के दोनों ओर।

कोशिकाओं की आसमाटिक सूजन और आसमाटिक सिकुड़न।कोशिकाओं की स्थिति जब इलेक्ट्रोलाइट समाधान की परासरणता में परिवर्तन होता है जिसमें कोशिकाएं निलंबित होती हैं, चित्र में चर्चा की गई है। 2-10.

चावल। 2-10. NaCl समाधान में निलंबित एरिथ्रोसाइट्स की स्थिति . एब्सिस्सा NaCl (mM) की सांद्रता (C) है, कोटि कोशिका आयतन (V) है। 154 एमएम (308 एमएम आसमाटिक रूप से सक्रिय कण) की NaCl सांद्रता पर, कोशिकाओं की मात्रा रक्त प्लाज्मा (NaCl, C0, V0, लाल रक्त कोशिकाओं के लिए आइसोटोनिक का एक समाधान) के समान है। जैसे ही NaCl की सांद्रता बढ़ती है (हाइपरटोनिक NaCl समाधान), पानी लाल रक्त कोशिकाओं को छोड़ देता है और वे सिकुड़ जाते हैं। जब NaCl की सांद्रता कम हो जाती है (हाइपोटोनिक NaCl समाधान), तो पानी लाल रक्त कोशिकाओं में प्रवेश करता है और वे सूज जाते हैं। जब समाधान हाइपोटोनिक होता है, तो आइसोटोनिक समाधान के मूल्य से लगभग 1.4 गुना अधिक होता है, झिल्ली विनाश (लिसिस) होता है।

कोशिका आयतन का विनियमन. चित्र में. 2-10 सबसे सरल मामला माना जाता है - NaCl समाधान में लाल रक्त कोशिकाओं का निलंबन। इस मॉडल प्रयोग में कृत्रिम परिवेशीयनिम्नलिखित परिणाम प्राप्त हुए: यदि NaCl समाधान का आसमाटिक दबाव बढ़ती है,तब पानी परासरण द्वारा कोशिकाओं को छोड़ देता है, और कोशिकाएँ सिकुड़ जाती हैं; यदि NaCl समाधान का आसमाटिक दबाव घट जाती है,पानी कोशिकाओं में प्रवेश करता है और कोशिकाएं सूज जाती हैं। लेकिन स्थिति विवो मेंअधिक मुश्किल। विशेष रूप से, कोशिकाएँ एकल इलेक्ट्रोलाइट (NaCl) के घोल में नहीं, बल्कि वास्तविक वातावरण में होती हैं

विभिन्न भौतिक और रासायनिक विशेषताओं वाले कई आयन और अणु। इस प्रकार, कोशिकाओं की प्लाज्मा झिल्ली कई बाह्य और अंतःकोशिकीय पदार्थों (उदाहरण के लिए, प्रोटीन) के लिए अभेद्य है; इसके अलावा, ऊपर विचार किए गए मामले में, झिल्ली के आवेश को ध्यान में नहीं रखा गया। निष्कर्ष।नीचे हम एक अर्धपारगम्य झिल्ली (कोशिकाओं और बाह्य कोशिकीय पदार्थ के बीच सहित) द्वारा अलग किए गए डिब्बों के बीच जल वितरण के विनियमन पर डेटा का सारांश देते हैं।

चूँकि कोशिका में नकारात्मक रूप से आवेशित प्रोटीन होते हैं जो झिल्ली से नहीं गुजरते हैं, डोनन बल कोशिका में सूजन का कारण बनते हैं।

कोशिका कार्बनिक विलेय जमा करके बाह्यकोशिकीय हाइपरऑस्मोलैलिटी पर प्रतिक्रिया करती है।

टॉनिकिटी ग्रेडिएंट (प्रभावी ऑस्मोलैलिटी) झिल्ली में पानी के आसमाटिक प्रवाह को सुनिश्चित करता है।

आइसोटोनिक सेलाइन और नमक-मुक्त समाधान (5% ग्लूकोज) के साथ-साथ NaCI (आइसोटोनिक सेलाइन के बराबर) के प्रशासन से अंतरकोशिकीय द्रव की मात्रा बढ़ जाती है, लेकिन कोशिका की मात्रा और बाह्य कोशिकीय ऑस्मोलैलिटी पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है। नीचे दिए गए उदाहरणों में, सभी गणनाएँ निम्नलिखित प्रारंभिक मूल्यों पर आधारित हैं: शरीर का कुल पानी - 42 लीटर (70 किलोग्राम वजन वाले व्यक्ति के शरीर का 60%), इंट्रासेल्युलर पानी - 25 लीटर (कुल पानी का 60%), बाह्य कोशिकीय पानी - 17 लीटर (कुल पानी का 40%)। बाह्यकोशिकीय द्रव और अंतःकोशिकीय जल की परासरणीयता 290 mOsm है।

Φ आइसोटोनिक खारा समाधान.आइसोटोनिक सेलाइन (0.9% NaCI) के मिश्रण से अंतरालीय द्रव की मात्रा बढ़ जाती है लेकिन यह अंतःकोशिकीय द्रव की मात्रा को प्रभावित नहीं करता है।

Φ आइसोटोनिक नमक-मुक्त समाधान। 1.5 लीटर पानी लेने या आइसोटोनिक नमक रहित घोल (5% ग्लूकोज) लेने से अंतरकोशिकीय और अंतःकोशिकीय द्रव दोनों की मात्रा बढ़ जाती है।

Φ सोडियम क्लोराइड।शरीर में NaCI (आइसोटोनिक सेलाइन के समतुल्य) के प्रवेश से अंतरकोशिकीय जल की मात्रा बढ़ जाती है, लेकिन अंतःकोशिकीय जल की मात्रा कम हो जाती है।

झिल्ली इलेक्ट्रोजेनेसिस

सभी कोशिकाओं के प्लाज़्मालेम्मा के दोनों किनारों पर आयनों की अलग-अलग सांद्रता (तालिका 2-1 देखें) विद्युत क्षमता में एक ट्रांसमेम्ब्रेन अंतर की ओर ले जाती है - Δμ - झिल्ली क्षमता (एमपी, या वी एम)।

झिल्ली क्षमता

आराम कर रहे सांसद- आराम के समय झिल्ली की आंतरिक और बाहरी सतहों के बीच विद्युत क्षमता में अंतर, यानी। विद्युत या रासायनिक उत्तेजना (संकेत) के अभाव में। विश्राम अवस्था में, कोशिका झिल्ली की आंतरिक सतह के ध्रुवीकरण का मान ऋणात्मक होता है, इसलिए विश्राम अवस्था में एमएफ का मान भी ऋणात्मक होता है।

एमपी मूल्यकोशिकाओं के प्रकार और उनके आकार पर काफी हद तक निर्भर करता है। इस प्रकार, तंत्रिका कोशिकाओं और कार्डियोमायोसाइट्स के प्लाज़्मालेम्मा का आराम एमपी -60 से -90 एमवी तक भिन्न होता है, कंकाल एमवी का प्लाज़्मालेम्मा - -90 एमवी, एसएमसी - लगभग -55 एमवी, और एरिथ्रोसाइट्स - लगभग -10 एमवी। एमपी के परिमाण में परिवर्तन को विशेष शब्दों में वर्णित किया गया है: hyperpolarization(एमपी मूल्य में वृद्धि), विध्रुवण(एमपी मूल्य में कमी), पुनर्ध्रुवीकरण(विध्रुवण के बाद एमपी मान में वृद्धि)।

मप्र की प्रकृतिट्रांसमेम्ब्रेन आयन ग्रेडिएंट्स द्वारा निर्धारित (आयन चैनलों की स्थिति, ट्रांसपोर्टरों की गतिविधि के कारण सीधे और पंपों की गतिविधि के कारण अप्रत्यक्ष रूप से, मुख्य रूप से Na + -/K + -ATPase) और झिल्ली चालकता।

ट्रांसमेम्ब्रेन आयन धारा. झिल्ली के माध्यम से बहने वाली धारा (I) की ताकत झिल्ली के दोनों किनारों पर आयनों की सांद्रता, एमपी और प्रत्येक आयन के लिए झिल्ली की पारगम्यता पर निर्भर करती है।

यदि झिल्ली K+, Na+, Cl - और अन्य आयनों के लिए पारगम्य है, तो उनकी कुल आयनिक धारा प्रत्येक आयन की आयनिक धारा का योग है:

I कुल = I K + + I Na+ + + आई सीआई- + आई एक्स + + आई एक्स1 +... +मैं Xn.

संभावित कार्रवाई (पीडी) की चर्चा अध्याय 5 में की गई है।

परिवहन झिल्ली पुटिकाएँ

कोशिका की परिवहन प्रक्रियाएँ न केवल अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से होती हैं, बल्कि परिवहन झिल्ली पुटिकाओं की मदद से भी होती हैं जो प्लाज़्मालेम्मा से अलग हो जाती हैं या इसके साथ विलीन हो जाती हैं, साथ ही विभिन्न इंट्रासेल्युलर झिल्लियों से अलग हो जाती हैं और उनके साथ विलीन हो जाती हैं (चित्र 2)। -11)। ऐसे झिल्ली पुटिकाओं की मदद से, कोशिका बाह्य वातावरण (एंडोसाइटोसिस) से पानी, आयनों, अणुओं और कणों को अवशोषित करती है, स्रावी उत्पादों (एक्सोसाइटोसिस) को छोड़ती है और कोशिका के भीतर ऑर्गेनेल के बीच परिवहन करती है। ये सभी प्रक्रियाएं उस असाधारण सहजता पर आधारित हैं, जिसके साथ, जलीय चरण में, झिल्लियों की फॉस्फोलिपिड बाइलेयर ऐसे पुटिकाओं (लिपोसोम्स, जिन्हें सामूहिक रूप से एंडोसोम्स कहा जाता है) को साइटोसोल में छोड़ती है और साइटोसोल में प्रवाहित होती है।

चावल। 2-11. एंडोसाइटोसिस (ए) और एक्सोसाइटोसिस (बी) . एन्डोसाइटोसिस के दौरान, प्लाज्मा झिल्ली का एक भाग आक्रमण करता है और बंद हो जाता है। अवशोषित कणों से युक्त एक एन्डोसाइटिक वेसिकल बनता है। एक्सोसाइटोसिस के दौरान, परिवहन या स्रावी पुटिकाओं की झिल्ली प्लाज्मा झिल्ली के साथ विलीन हो जाती है और पुटिकाओं की सामग्री को बाह्य कोशिकीय स्थान में छोड़ दिया जाता है। झिल्ली संलयन में विशेष प्रोटीन शामिल होते हैं।

उनके साथ। कई मामलों में, झिल्ली प्रोटीन की पहचान की गई है जो फॉस्फोलिपिड बाइलेयर्स के संलयन को बढ़ावा देते हैं।

एन्डोसाइटोसिस(इंडो- आंतरिक, अंदर + ग्रीक। kytos- सेल + ग्रीक ओएसिस- अवस्था, प्रक्रिया) - पदार्थों, कणों और सूक्ष्मजीवों की कोशिका द्वारा अवशोषण (आंतरिकीकरण) (चित्र 2-11, ए)। एंडोसाइटोसिस के प्रकार पिनोसाइटोसिस, रिसेप्टर-मध्यस्थता एंडोसाइटोसिस और फागोसाइटोसिस हैं।

Φ पिनोसाइटोसिस(ग्रीक पिनो- पेय + ग्रीक kytos- सेल + ग्रीक ओएसिस- अवस्था, प्रक्रिया) - छोटे बुलबुले के निर्माण के साथ तरल और घुले हुए पदार्थों के अवशोषण की प्रक्रिया। पिनोसाइटोटिक वेसिकल्स प्लाज़्मा झिल्ली के विशेष क्षेत्रों में बनते हैं - बॉर्डर वाले गड्ढे (चित्र 2-12)।

Φ रिसेप्टर - मध्यस्थता ऐंडोकाएटोसिस(चित्र 2-12 देखें) बाह्यकोशिकीय द्रव से विशिष्ट मैक्रोमोलेक्यूल्स के अवशोषण की विशेषता है। प्रक्रिया प्रगति: लिगैंड और झिल्ली रिसेप्टर का बंधन - कॉम्प्लेक्स की एकाग्रता Ligand रिसेप्टरसीमाबद्ध गड्ढे की सतह पर - एक सीमाबद्ध पुटिका के अंदर एक कोशिका में विसर्जन। इसी तरह, कोशिका ट्रांसफरिन, एलडीएल के साथ कोलेस्ट्रॉल और कई अन्य अणुओं को अवशोषित करती है।

Φ phagocytosis(ग्रीक फ़ैगिन- खाओ, खाओ + ग्रीक। kytos- सेल + ग्रीक ओएसिस- अवस्था, प्रक्रिया) - अवशोषण

चावल। 2-12. रिसेप्टर - मध्यस्थता ऐंडोकाएटोसिस . कई बाह्यकोशिकीय मैक्रोमोलेक्यूल्स (ट्रांसफ़रिन, एलडीएल, वायरल कण, आदि) प्लाज़्मालेम्मा में अपने रिसेप्टर्स से जुड़ते हैं। क्लैथ्रिन-बॉर्डर वाले गड्ढे बनते हैं, और फिर लिगैंड-रिसेप्टर कॉम्प्लेक्स वाले बॉर्डर वाले वेसिकल्स बनते हैं। क्लैथ्रिन से निकलने के बाद सीमाबद्ध पुटिकाएं एंडोसोम हैं। एंडोसोम के अंदर, लिगैंड रिसेप्टर से अलग हो जाता है।

बड़े कण (उदाहरण के लिए, सूक्ष्मजीव या कोशिका अवशेष)। फागोसाइटोसिस (चित्र 2-13) विशेष कोशिकाओं - फागोसाइट्स (मैक्रोफेज, न्यूट्रोफिल ल्यूकोसाइट्स) द्वारा किया जाता है। फागोसाइटोसिस के दौरान बड़े एन्डोसाइटिक पुटिकाएं बनती हैं - phagosomes.फागोसोम लाइसोसोम के साथ मिलकर बनते हैं phagolysosomes.फागोसाइटोसिस फागोसाइट्स के प्लाज़्मालेम्मा में रिसेप्टर्स पर कार्य करने वाले संकेतों से प्रेरित होता है। इसी तरह के संकेत एंटीबॉडी (घटक सी3बी के पूरक) द्वारा भी प्रदान किए जाते हैं, जो फागोसाइटोज्ड कण को ​​ऑप्सोनाइज करते हैं (ऐसे फागोसाइटोसिस को प्रतिरक्षा के रूप में जाना जाता है)। एक्सोसाइटोसिस(एक्सो- बाहरी, बाहर + ग्रीक। kytos- सेल + ग्रीक ओएसिस- अवस्था, प्रक्रिया), या स्राव, एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें इंट्रासेल्युलर स्रावी पुटिकाएं (उदाहरण के लिए, सिनैप्टिक) और स्रावी पुटिकाएं और कणिकाएं प्लाज़्मालेम्मा के साथ विलीन हो जाती हैं, और उनकी सामग्री कोशिका से निकल जाती है (चित्र 2-11, बी देखें) ). स्राव प्रक्रिया सहज और नियंत्रित हो सकती है।

चावल। 2-13. phagocytosis . आईजीजी अणुओं से लेपित एक जीवाणु को मैक्रोफेज या न्यूट्रोफिल द्वारा प्रभावी ढंग से फागोसाइटोज किया जाता है। आईजीजी के फैब टुकड़े जीवाणु की सतह पर एंटीजेनिक निर्धारकों से जुड़ते हैं, जिसके बाद वही आईजीजी अणु, अपने एफसी टुकड़ों के साथ, फागोसाइट के प्लाज्मा झिल्ली में स्थित एफसी टुकड़े रिसेप्टर्स के साथ बातचीत करते हैं और फागोसाइटोसिस को सक्रिय करते हैं।

अध्याय का सारांश

प्लाज्मा झिल्ली में फॉस्फोलिपिड्स की दो परतों के बीच स्थित प्रोटीन होते हैं। इंटीग्रल प्रोटीन लिपिड बाइलेयर की मोटाई में डूबे होते हैं या झिल्ली में प्रवेश करते हैं। परिधीय प्रोटीन कोशिकाओं की बाहरी सतह से जुड़े होते हैं।

झिल्ली के माध्यम से विलेय पदार्थों की निष्क्रिय गति उनकी ढाल से निर्धारित होती है और उस समय संतुलन तक पहुंचती है जब विघटित कणों की गति बंद हो जाती है।

सरल प्रसार लिपिड बाइलेयर के बीच प्रसार द्वारा प्लाज्मा झिल्ली के पार वसा में घुलनशील पदार्थों का मार्ग है।

सुगम प्रसार झिल्ली में निर्मित अभिन्न प्रोटीन द्वारा निर्मित हाइड्रोफिलिक मार्गों के माध्यम से पानी में घुलनशील पदार्थों और आयनों का मार्ग है। छोटे आयनों का मार्ग विशिष्ट आयन चैनल प्रोटीन द्वारा मध्यस्थ होता है।

सक्रिय परिवहन विघटित कणों को उनकी सांद्रता प्रवणताओं के विरुद्ध स्थानांतरित करने के लिए चयापचय ऊर्जा का उपयोग है।

प्लाज्मा झिल्लियों में पानी का तेजी से प्रवाह चैनल प्रोटीन, तथाकथित एक्वापोरिन के माध्यम से होता है। जल संचलन एक निष्क्रिय प्रक्रिया है, जो आसमाटिक दबाव में अंतर से सक्रिय होती है।

कोशिकाएँ घुले हुए कणों को अंदर या बाहर ले जाकर, क्रमशः पानी के प्रवेश या बाहर निकलने के लिए एक आसमाटिक खिंचाव पैदा करके अपनी मात्रा को नियंत्रित करती हैं।

आराम करने वाली झिल्ली क्षमता लगातार खुले चैनलों के माध्यम से आयनों की निष्क्रिय गति से निर्धारित होती है। उदाहरण के लिए, एक मांसपेशी कोशिका में, सोडियम आयनों के लिए झिल्ली की पारगम्यता पोटेशियम आयनों की तुलना में कम होती है, और आराम करने वाली झिल्ली क्षमता कोशिका से पोटेशियम आयनों के निष्क्रिय रिलीज द्वारा बनाई जाती है।

परिवहन झिल्ली पुटिकाएं कोशिका के भीतर प्रोटीन और लिपिड के परिवहन का मुख्य साधन हैं।

झिल्लियों के सबसे महत्वपूर्ण कार्य: झिल्लियाँ अंतरकोशिकीय वातावरण की संरचना को नियंत्रित करती हैं, सूचना के अंतरकोशिकीय और अंतराकोशिकीय संचरण को प्रदान और सुविधाजनक बनाती हैं, और अंतरकोशिकीय संपर्कों के माध्यम से ऊतकों के निर्माण को सुनिश्चित करती हैं।