कौन से पदार्थ साइटोप्लाज्मिक झिल्ली का निर्माण करते हैं? कोशिकाद्रव्य की झिल्ली

बुनियाद प्लाज्मा झिल्ली, कोशिकाओं में अन्य झिल्लियों (उदाहरण के लिए, माइटोकॉन्ड्रिया, प्लास्टिड, आदि) की तरह, लिपिड की एक परत से बनी होती है जिसमें अणुओं की दो पंक्तियाँ होती हैं (चित्र 1)। चूँकि लिपिड अणु ध्रुवीय होते हैं (एक ध्रुव हाइड्रोफिलिक होता है, यानी, पानी से आकर्षित होता है, और दूसरा हाइड्रोफोबिक होता है, यानी, पानी से विकर्षित होता है), वे एक निश्चित क्रम में व्यवस्थित होते हैं। एक परत के अणुओं के हाइड्रोफिलिक सिरे जलीय वातावरण की ओर निर्देशित होते हैं - कोशिका के साइटोप्लाज्म में, और दूसरी परत - कोशिका से बाहर की ओर - अंतरकोशिकीय पदार्थ (बहुकोशिकीय जीवों में) या जलीय वातावरण (एककोशिकीय जीवों में) की ओर निर्देशित होती है। ).

चावल। 1. द्रव के अनुसार कोशिका झिल्ली की संरचना-मोज़ेक मॉडल. प्रोटीन और ग्लाइकोप्रोटीन दोहरे रूप में विसर्जित होते हैंलिपिड अणुओं की परत उनके हाइड्रोफिलिक का सामना करती हैसिरे (वृत्त) बाहर की ओर, और हाइड्रोफोबिक (लहराती रेखाएँ) -झिल्ली में गहराई तक

वे परिधीय प्रोटीन स्रावित करते हैं (वे केवल स्थित होते हैं झिल्ली की आंतरिक या बाहरी सतह के साथ), अभिन्न ny (वे मजबूती से झिल्ली में बने होते हैं, उसमें डूबे होते हैं, राज्य के आधार पर अपनी स्थिति बदलने में सक्षम होते हैं कोशिकाएं)। झिल्ली प्रोटीन के कार्य: रिसेप्टर, संरचनात्मक(कोशिका के आकार को बनाए रखें), एंजाइमेटिक, चिपकने वाला, एंटीजेनिक, परिवहन।

प्रोटीन अणु लिपिड की द्विआण्विक परत में मोज़ेक रूप से अंतर्निहित होते हैं। पशु कोशिका के बाहर, पॉलीसेकेराइड अणु प्लाज़्मालेम्मा के लिपिड और प्रोटीन अणुओं से जुड़े होते हैं, जिससे ग्लाइकोलिपिड्स और ग्लाइकोप्रोटीन बनते हैं।

यह समुच्चय ग्लाइकोकैलिक्स परत बनाता है। प्लाज्मा झिल्ली का रिसेप्टर कार्य इसके साथ जुड़ा हुआ है (नीचे देखें); यह कोशिका द्वारा उपयोग किए जाने वाले विभिन्न पदार्थों को भी जमा कर सकता है। इसके अलावा, ग्लाइकोकैलिक्स प्लाज़्मालेम्मा की यांत्रिक स्थिरता को बढ़ाता है।

पौधों और कवक की कोशिकाओं में भी एक कोशिका भित्ति होती है जो सहायक और सुरक्षात्मक भूमिका निभाती है। पौधों में यह सेलूलोज़ से बना होता है, और कवक में यह काइटिन से बना होता है।

प्राथमिक झिल्ली की संरचना तरल-मोज़ेक है: वसा एक तरल-क्रिस्टलीय फ्रेम बनाते हैं, और प्रोटीन इसमें मोज़ेक रूप से निर्मित होते हैं और अपनी स्थिति बदल सकते हैं।

झिल्ली का सबसे महत्वपूर्ण कार्य: कंपार्टमेंटेशन को बढ़ावा देता है - के तहतकिसी कोशिका की सामग्री को अलग-अलग कोशिकाओं में विभाजित करना जो उनकी रासायनिक या एंजाइमेटिक संरचना के विवरण में भिन्न होती हैं। यह किसी भी यूकेरियोटिक कोशिका की आंतरिक सामग्री की उच्च सुव्यवस्था प्राप्त करता है। कम्पार्टमेंट को बढ़ावा मिलता है कोशिका में होने वाली प्रक्रियाओं का स्थानिक पृथक्करणके. एक अलग डिब्बे (कोशिका) को कुछ झिल्ली अंग (उदाहरण के लिए, एक लाइसोसोम) या उसके हिस्से द्वारा दर्शाया जाता है (क्रिस्टे आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली द्वारा सीमांकित)।

अन्य सुविधाओं:

1) बाधा (कोशिका की आंतरिक सामग्री की सीमा);

2) संरचनात्मक (के साथ मिलकर कोशिकाओं को एक निश्चित आकार देना)।निष्पादित कार्यों के साथ जिम्मेदारी);

3) सुरक्षात्मक (चयनात्मक पारगम्यता, रिसेप्शन के कारणऔर झिल्ली प्रतिजनता);

4) विनियामक (विभिन्न पदार्थों के लिए चयनात्मक पारगम्यता का विनियमन (प्रसार या परासरण के नियमों के अनुसार ऊर्जा खपत के बिना निष्क्रिय परिवहन और पिनोसाइटोसिस, एंडो- और एक्सोसाइटोसिस, सोडियम-पोटेशियम पंप, फागोसाइटोसिस द्वारा ऊर्जा खपत के साथ सक्रिय परिवहन))। फागोसाइटोसिस द्वारा, संपूर्ण कोशिकाएं या बड़े कण शामिल हो जाते हैं (उदाहरण के लिए, बैक्टीरिया की सुरक्षात्मक रक्त कोशिकाओं द्वारा अमीबा या फागोसाइटोसिस में पोषण के बारे में सोचें)। पिनोसाइटोसिस के दौरान, तरल पदार्थ के छोटे कण या बूंदें अवशोषित हो जाती हैं। दोनों प्रक्रियाओं में सामान्य बात यह है कि अवशोषित पदार्थ रिक्तिका बनाने के लिए एक बाहरी बाहरी झिल्ली से घिरे होते हैं, जो फिर कोशिका के साइटोप्लाज्म में गहराई तक चला जाता है। एक्सोसाइटोसिस फागोसाइटोसिस और पिनोसाइटोसिस (चित्र 13) की दिशा के विपरीत एक प्रक्रिया है (सक्रिय परिवहन भी)। इसकी मदद से प्रोटोजोआ में बचे हुए अपच भोजन या स्रावी कोशिका में बने जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों को हटाया जा सकता है।

5) चिपकने वाला कार्य (सभी कोशिकाएँ विशिष्ट संपर्कों (तंग और ढीले) के माध्यम से एक दूसरे से जुड़ी हुई हैं);

6) रिसेप्टर (परिधीय झिल्ली प्रोटीन के काम के कारण)। ऐसे गैर-विशिष्ट रिसेप्टर्स हैं जो कई उत्तेजनाओं को समझते हैं (उदाहरण के लिए, ठंड और गर्मी थर्मोरेसेप्टर्स), और विशिष्ट रिसेप्टर्स हैं जो केवल एक उत्तेजना को समझते हैं (आंख की प्रकाश-बोध प्रणाली के रिसेप्टर्स);

7) इलेक्ट्रोजेनिक (पोटेशियम और सोडियम आयनों के पुनर्वितरण के कारण कोशिका की सतह की विद्युत क्षमता में परिवर्तन (तंत्रिका कोशिकाओं की झिल्ली क्षमता 90 एमवी है));

8) एंटीजेनिक: झिल्ली के ग्लाइकोप्रोटीन और पॉलीसेकेराइड से जुड़ा हुआ। प्रत्येक कोशिका की सतह पर प्रोटीन अणु होते हैं जो केवल इस प्रकार की कोशिका के लिए विशिष्ट होते हैं। इनकी मदद से प्रतिरक्षा प्रणाली अपनी और विदेशी कोशिकाओं के बीच अंतर करने में सक्षम होती है। कोशिका और पर्यावरण के बीच चयापचय अलग-अलग तरीकों से होता है - निष्क्रिय और सक्रिय।

साइटोप्लाज्मिक कोशिका झिल्ली में तीन परतें होती हैं:

बाह्य – प्रोटीन;

मध्य - लिपिड की द्विआण्विक परत;

आंतरिक - प्रोटीन.

झिल्ली की मोटाई 7.5-10 एनएम है। लिपिड की द्विआण्विक परत झिल्ली का मैट्रिक्स है। दोनों परतों के लिपिड अणु उनमें डूबे प्रोटीन अणुओं के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। 60 से 75% झिल्लीदार लिपिड फॉस्फोलिपिड होते हैं, 15-30% कोलेस्ट्रॉल होते हैं। प्रोटीन का प्रतिनिधित्व मुख्य रूप से ग्लाइकोप्रोटीन द्वारा किया जाता है। अंतर करना अभिन्न प्रोटीन, संपूर्ण झिल्ली में व्याप्त, और परिधीयबाहरी या भीतरी सतह पर स्थित है।

अभिन्न प्रोटीनआयन चैनल बनाते हैं जो बाह्य और अंतःकोशिकीय द्रव के बीच कुछ आयनों के आदान-प्रदान को सुनिश्चित करते हैं। वे एंजाइम भी हैं जो झिल्ली के पार आयनों के प्रति-क्रमिक परिवहन को अंजाम देते हैं।

परिधीय प्रोटीनझिल्ली की बाहरी सतह पर केमोरिसेप्टर होते हैं जो विभिन्न शारीरिक रूप से सक्रिय पदार्थों के साथ बातचीत कर सकते हैं।

झिल्ली कार्य:

1. ऊतक की संरचनात्मक इकाई के रूप में कोशिका की अखंडता सुनिश्चित करता है।

साइटोप्लाज्म और बाह्यकोशिकीय द्रव के बीच आयनों का आदान-प्रदान करता है।

कोशिका के अंदर और बाहर आयनों और अन्य पदार्थों का सक्रिय परिवहन प्रदान करता है।

रासायनिक और विद्युत संकेतों के रूप में कोशिका में आने वाली जानकारी की धारणा और प्रसंस्करण करता है।

कोशिका उत्तेजना के तंत्र। बायोइलेक्ट्रिक घटना में अनुसंधान का इतिहास।

शरीर में प्रसारित अधिकांश जानकारी विद्युत संकेतों (उदाहरण के लिए, तंत्रिका आवेग) का रूप लेती है। पशु विद्युत की उपस्थिति सबसे पहले 1786 में प्राकृतिक वैज्ञानिक (फिजियोलॉजिस्ट) एल. गैलवानी द्वारा स्थापित की गई थी। वायुमंडलीय बिजली का अध्ययन करने के लिए, उन्होंने तांबे के हुक पर मेंढक के पैरों की न्यूरोमस्कुलर तैयारी को निलंबित कर दिया। जब ये पंजे बालकनी की लोहे की रेलिंग से छू गए तो मांसपेशियों में संकुचन हुआ. इससे न्यूरोमस्कुलर दवा की तंत्रिका पर किसी प्रकार की बिजली की क्रिया का संकेत मिला। गैलवानी का मानना ​​था कि ऐसा जीवित ऊतकों में बिजली की उपस्थिति के कारण था। हालाँकि, ए वोल्टा ने स्थापित किया कि बिजली का स्रोत दो असमान धातुओं - तांबा और लोहे के संपर्क का स्थान है। फिजियोलॉजी में गैलवानी का पहला शास्त्रीय प्रयोगतांबे और लोहे से बने द्विधातु चिमटी के साथ न्यूरोमस्कुलर तैयारी की तंत्रिका को छूना माना जाता है। यह साबित करने के लिए कि वह सही था, गैलवानी ने उत्पादन किया दूसरा अनुभव. उन्होंने न्यूरोमस्कुलर तैयारी को संक्रमित करने वाली तंत्रिका के सिरे को उसकी मांसपेशी के कट पर फेंक दिया। परिणामस्वरूप, यह कम हो गया। हालाँकि, इस अनुभव ने गैलवानी के समकालीनों को आश्वस्त नहीं किया। इसलिए, एक अन्य इतालवी, माटेयुसी ने निम्नलिखित प्रयोग किया। उन्होंने एक मेंढक न्यूरोमस्कुलर तैयारी की तंत्रिका को दूसरे की मांसपेशी पर आरोपित किया, जो एक परेशान धारा के प्रभाव में सिकुड़ गई। नतीजा यह हुआ कि पहली दवा भी सिकुड़ने लगी। इसने एक मांसपेशी से दूसरी मांसपेशी में विद्युत (क्रिया क्षमता) के स्थानांतरण का संकेत दिया। मांसपेशियों के क्षतिग्रस्त और क्षतिग्रस्त क्षेत्रों के बीच संभावित अंतर की उपस्थिति पहली बार 19वीं शताब्दी में माटेउसी द्वारा एक स्ट्रिंग गैल्वेनोमीटर (एमीटर) का उपयोग करके सटीक रूप से स्थापित की गई थी। इसके अलावा, कट पर एक नकारात्मक चार्ज था, और मांसपेशियों की सतह पर एक नकारात्मक चार्ज था। सकारात्मक आरोप।

कोशिका द्रव्य को कोशिका भित्ति से अलग करने वाली साइटोप्लाज्मिक झिल्ली को प्लाज़्मालेम्मा (प्लाज्मा झिल्ली) कहा जाता है, और रिक्तिका से अलग करने वाली झिल्ली को टोनोप्लास्ट (प्राथमिक झिल्ली) कहा जाता है।

वर्तमान में, वे झिल्ली के तरल मोज़ेक मॉडल (चित्र 1.9) का उपयोग करते हैं, जिसके अनुसार झिल्ली में हाइड्रोफिलिक सिर और परत के अंदर की ओर 2 हाइड्रोफोबिक पूंछ के साथ लिपिड अणुओं (फॉस्फोलिपिड्स) की एक द्विपरत होती है। लिपिड के अलावा, झिल्लियों में प्रोटीन भी होता है।

बिलीपिड परत में 3 प्रकार के झिल्ली प्रोटीन "तैरते" होते हैं: अभिन्न प्रोटीन जो बाईलेयर की पूरी मोटाई में प्रवेश करते हैं; अर्ध-अभिन्न, बाइलेयर में अपूर्ण रूप से प्रवेश करना; परिधीय, झिल्ली के बाहरी या भीतरी तरफ से अन्य झिल्ली प्रोटीन से जुड़ा होता है। झिल्ली प्रोटीन विभिन्न कार्य करते हैं: उनमें से कुछ एंजाइम होते हैं, अन्य झिल्ली में विशिष्ट अणुओं के वाहक के रूप में कार्य करते हैं या हाइड्रोफिलिक छिद्र बनाते हैं जिसके माध्यम से ध्रुवीय अणु गुजर सकते हैं।

कोशिका झिल्ली के मुख्य गुणों में से एक उनकी अर्ध-पारगम्यता है: वे पानी को गुजरने देती हैं, लेकिन उसमें घुले पदार्थों को गुजरने नहीं देती हैं, यानी उनमें चयनात्मक पारगम्यता होती है।

चावल। 1.9. जैविक झिल्ली की संरचना की योजना:

ए - बाह्यकोशिकीय स्थान; बी - साइटोप्लाज्म; 1 - लिपिड की द्विआण्विक परत; 2 - परिधीय प्रोटीन; 3 - अभिन्न प्रोटीन का हाइड्रोफिलिक क्षेत्र; 4 - अभिन्न प्रोटीन का हाइड्रोफोबिक क्षेत्र; 5 - कार्बोहाइड्रेट श्रृंखला

झिल्लियों के आर-पार परिवहन

ऊर्जा व्यय के आधार पर, झिल्ली के माध्यम से पदार्थों और आयनों के परिवहन को निष्क्रिय में विभाजित किया जाता है, जिसके लिए ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है, और सक्रिय, ऊर्जा खपत से जुड़ा होता है। निष्क्रिय परिवहन में प्रसार, सुगम प्रसार और परासरण जैसी प्रक्रियाएं शामिल हैं।

प्रसारएक सांद्रता प्रवणता (उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से निचले सांद्रता वाले क्षेत्र तक) के साथ लिपिड बाईलेयर के माध्यम से अणुओं के प्रवेश की प्रक्रिया है। अणु जितना छोटा और अधिक गैरध्रुवीय होता है, उतनी ही तेजी से यह झिल्ली के माध्यम से फैलता है।

सुगम प्रसार के साथ, कुछ परिवहन प्रोटीन झिल्ली के माध्यम से किसी पदार्थ के पारित होने में मदद करते हैं। इस प्रकार, विभिन्न ध्रुवीय अणु, जैसे शर्करा, अमीनो एसिड, न्यूक्लियोटाइड, आदि कोशिका में प्रवेश करते हैं।

असमसअर्ध-पारगम्य झिल्लियों के माध्यम से पानी का प्रसार होता है। ऑस्मोसिस उच्च जल क्षमता वाले घोल से कम पानी क्षमता वाले घोल की ओर पानी की गति का कारण बनता है।

सक्रिय ट्रांसपोर्ट- यह ऊर्जा लागत के साथ एक झिल्ली के माध्यम से अणुओं और आयनों का स्थानांतरण है। सक्रिय परिवहन सांद्रण प्रवणता और विद्युत रासायनिक प्रवणता के विरुद्ध जाता है और एटीपी की ऊर्जा का उपयोग करता है। पदार्थों के सक्रिय परिवहन का तंत्र पौधों और कवक में प्रोटॉन पंप (H+ और K+) के काम पर आधारित है, जो कोशिका के अंदर K+ की उच्च सांद्रता और H+ की कम सांद्रता बनाए रखता है (जानवरों में Na+ और K+)। इस पंप को संचालित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा एटीपी के रूप में आपूर्ति की जाती है, जो सेलुलर श्वसन के दौरान संश्लेषित होती है।

एक अन्य प्रकार का सक्रिय परिवहन ज्ञात है - एंडो- और एक्सोसाइटोसिस। ये 2 सक्रिय प्रक्रियाएं हैं जिनके द्वारा विभिन्न अणुओं को झिल्ली के पार कोशिका में ले जाया जाता है ( एंडोसाइटोसिस) या इससे ( एक्सोसाइटोसिस).

एन्डोसाइटोसिस के दौरान, पदार्थ प्लाज्मा झिल्ली के इनवेजिनेशन (इनवेजिनेशन) के परिणामस्वरूप कोशिका में प्रवेश करते हैं। परिणामी पुटिकाओं, या रिक्तिकाओं को उनमें मौजूद पदार्थों के साथ साइटोप्लाज्म में ले जाया जाता है। बड़े कणों, जैसे सूक्ष्मजीवों या कोशिका मलबे के अवशोषण को फागोसाइटोसिस कहा जाता है। इस स्थिति में, बड़े बुलबुले बनते हैं जिन्हें रिक्तिकाएँ कहते हैं। छोटे-छोटे बुलबुलों की सहायता से द्रवों (निलंबन, कोलॉइडी विलयन) अथवा विलेय का अवशोषण कहलाता है पिनोसाइटोसिस

एन्डोसाइटोसिस की विपरीत प्रक्रिया को एक्सोसाइटोसिस कहा जाता है। कई पदार्थ कोशिका से विशेष पुटिकाओं या रसधानियों में निकल जाते हैं। इसका एक उदाहरण स्रावी कोशिकाओं से उनके तरल स्राव को निकालना है; एक अन्य उदाहरण कोशिका भित्ति के निर्माण में डिक्टियोसोम वेसिकल्स की भागीदारी है।

प्रोटोप्लास्ट डेरिवेटिव

रिक्तिका

रिक्तिका- यह एक जलाशय है जो एक ही झिल्ली - टोनोप्लास्ट से घिरा है। रिक्तिका में कोशिका रस होता है - खनिज लवण, शर्करा, रंगद्रव्य, कार्बनिक अम्ल, एंजाइम जैसे विभिन्न पदार्थों का एक केंद्रित समाधान। परिपक्व कोशिकाओं में, रिक्तिकाएँ एक, केंद्रीय कोशिका में विलीन हो जाती हैं।

रिक्तिकाएं विभिन्न पदार्थों को संग्रहित करती हैं, जिनमें चयापचय संबंधी अंतिम उत्पाद भी शामिल हैं। कोशिका के आसमाटिक गुण रिक्तिका की सामग्री पर दृढ़ता से निर्भर करते हैं।

इस तथ्य के कारण कि रिक्तिकाओं में लवण और अन्य पदार्थों के मजबूत समाधान होते हैं, पौधों की कोशिकाएं लगातार पानी को आसमाटिक रूप से अवशोषित करती हैं और कोशिका दीवार पर हाइड्रोस्टेटिक दबाव बनाती हैं, जिसे टर्गर दबाव कहा जाता है। स्फीति दबाव का विरोध कोशिका दीवार से कोशिका में निर्देशित समान दबाव द्वारा किया जाता है। अधिकांश पादप कोशिकाएँ हाइपोटोनिक वातावरण में मौजूद होती हैं। लेकिन अगर ऐसी कोशिका को हाइपरटोनिक घोल में रखा जाए, तो परासरण के नियमों (झिल्ली के दोनों तरफ पानी की क्षमता को बराबर करने के लिए) के अनुसार पानी कोशिका को छोड़ना शुरू कर देगा। रिक्तिका का आयतन सिकुड़ जाएगा, प्रोटोप्लास्ट पर इसका दबाव कम हो जाएगा और झिल्ली कोशिका भित्ति से दूर जाने लगेगी। कोशिका भित्ति से प्रोटोप्लास्ट के अलग होने की घटना को प्लास्मोलिसिस कहा जाता है। प्राकृतिक परिस्थितियों में, कोशिकाओं में स्फीति की ऐसी हानि से पौधे मुरझा जायेंगे, पत्तियाँ और तने गिर जायेंगे। हालाँकि, यह प्रक्रिया प्रतिवर्ती है: यदि किसी कोशिका को पानी में रखा जाता है (उदाहरण के लिए, किसी पौधे को पानी देते समय), तो एक घटना घटित होती है जो प्लास्मोलिसिस के विपरीत होती है - डेप्लास्मोलिसिस (चित्र 1.10 देखें)।

चावल। 1.10. प्लास्मोलिसिस योजना:

ए - स्फीति की स्थिति में कोशिका (एक आइसोटोनिक समाधान में); बी - प्लास्मोलिसिस की शुरुआत (कोशिका को 6% KNO3 समाधान में रखा गया); बी - पूर्ण प्लास्मोलिसिस (सेल को 10% KNO3 समाधान में रखा गया है); 1 - क्लोरोप्लास्ट; 2 - कोर; 3 - कोशिका भित्ति; 4 - प्रोटोप्लास्ट; 5 - केंद्रीय रिक्तिका

समावेशन

सेलुलर समावेशन भंडारण और उत्सर्जन पदार्थ हैं।

आरक्षित पदार्थ (अस्थायी रूप से चयापचय से बाहर रखे गए) और उनके साथ अपशिष्ट (उत्सर्जक पदार्थ) को अक्सर कोशिका के एर्गैस्टिक पदार्थ कहा जाता है। भंडारण पदार्थों में भंडारण प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट शामिल हैं। ये पदार्थ बढ़ते मौसम के दौरान बीजों, फलों, भूमिगत पौधों के अंगों और तने के मूल भाग में जमा हो जाते हैं।

अतिरिक्त पदार्थ

सरल प्रोटीन - प्रोटीन से संबंधित भंडारण प्रोटीन, अक्सर बीजों में जमा होते हैं। रिक्तिकाओं में अवक्षेपित प्रोटीन गोल या अण्डाकार कण बनाते हैं जिन्हें एलेरोन कहा जाता है। यदि एलेरोन अनाज में कोई स्पष्ट आंतरिक संरचना नहीं होती है और वे अनाकार प्रोटीन से बने होते हैं, तो उन्हें सरल कहा जाता है। यदि एल्यूरोन अनाज में क्रिस्टल जैसी संरचना (क्रिस्टलॉइड) और अनाकार प्रोटीन के बीच चमकदार, रंगहीन गोल आकार के शरीर (ग्लोबॉइड) पाए जाते हैं, तो ऐसे एल्यूरोन अनाज को जटिल कहा जाता है (चित्र 1.11 देखें)। एलेरोन अनाज का अनाकार प्रोटीन एक सजातीय, अपारदर्शी, पीले रंग का प्रोटीन है जो पानी में फूल जाता है। क्रिस्टलोइड्स में क्रिस्टल का विशिष्ट रम्बोहेड्रल आकार होता है, लेकिन सच्चे क्रिस्टल के विपरीत, उनका घटक प्रोटीन पानी में फूल जाता है। ग्लोबॉइड्स में कैल्शियम-मैग्नीशियम नमक होता है, इसमें फॉस्फोरस होता है, पानी में अघुलनशील होता है और प्रोटीन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है।

चावल। 1.11. जटिल एलेरोन अनाज:

1 - खोल में छिद्र; 2 - ग्लोबोइड्स; 3 - अनाकार प्रोटीन द्रव्यमान; 4 - एम्फोरा प्रोटीन द्रव्यमान में डूबे क्रिस्टलोइड्स

भंडारण लिपिडआमतौर पर बूंदों के रूप में हाइलोप्लाज्म में स्थित होते हैं और लगभग सभी पौधों की कोशिकाओं में पाए जाते हैं। अधिकांश पौधों में यह मुख्य प्रकार का आरक्षित पोषक तत्व है: बीज और फल इनमें सबसे समृद्ध होते हैं। वसा (लिपिड) सर्वाधिक कैलोरीयुक्त आरक्षित पदार्थ हैं। वसा जैसे पदार्थों के लिए अभिकर्मक सूडान III है, जो उन्हें नारंगी रंग देता है।

कार्बोहाइड्रेटप्रत्येक कोशिका की संरचना में पानी में घुलनशील शर्करा (ग्लूकोज, फ्रुक्टोज, सुक्रोज) और पानी में अघुलनशील पॉलीसेकेराइड (सेलूलोज़, स्टार्च) के रूप में शामिल होते हैं। कोशिका में, कार्बोहाइड्रेट चयापचय प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा स्रोत की भूमिका निभाते हैं। शर्करा, जब कोशिका के अन्य जैविक पदार्थों के साथ बंधती है, तो ग्लाइकोसाइड बनाती है, और प्रोटीन के साथ पॉलीसेकेराइड ग्लाइकोप्रोटीन बनाती है। कोशिका भित्ति पॉलीसेकेराइड और रिक्तिका के कोशिका रस में शर्करा की विविध संरचना के कारण, पौधों की कोशिका में कार्बोहाइड्रेट की संरचना पशु कोशिकाओं की तुलना में बहुत अधिक विविध होती है।

मुख्य और सबसे आम भंडारण कार्बोहाइड्रेट पॉलीसेकेराइड स्टार्च है। प्राथमिक आत्मसात स्टार्च क्लोरोप्लास्ट में बनता है। रात में, जब प्रकाश संश्लेषण बंद हो जाता है, स्टार्च को शर्करा में हाइड्रोलाइज किया जाता है और भंडारण ऊतकों - कंद, बल्ब, प्रकंद में ले जाया जाता है। वहां, विशेष प्रकार के ल्यूकोप्लास्ट - एमाइलोप्लास्ट - में कुछ शर्करा द्वितीयक स्टार्च के दानों के रूप में जमा होती है। स्टार्च के दानों की विशेषता लेयरिंग है, जिसे दिन के दौरान स्टार्च की असमान आपूर्ति के कारण विभिन्न जल सामग्री द्वारा समझाया गया है। अंधेरी परतों में प्रकाश की तुलना में अधिक पानी होता है। एमाइलोप्लास्ट के केंद्र में स्टार्च गठन के एक केंद्र वाले अनाज को सरल संकेंद्रित कहा जाता है; यदि केंद्र विस्थापित हो जाता है, तो इसे सरल विलक्षण कहा जाता है। कई स्टार्च बनाने वाले केंद्रों वाला अनाज जटिल होता है। अर्ध-मिश्रित अनाजों में, कई स्टार्च बनाने वाले केंद्रों के आसपास नई परतें जमा हो जाती हैं, और फिर आम परतें बनती हैं और स्टार्च बनाने वाले केंद्रों को ढक देती हैं (चित्र 1.12 देखें)। स्टार्च के लिए अभिकर्मक एक आयोडीन घोल है, जो नीला रंग देता है।

चावल। 1.12. आलू स्टार्च अनाज (ए):

1 - साधारण अनाज; 2 - अर्ध-जटिल; 3 - जटिल; गेहूं (बी), जई (सी)

उत्सर्जी पदार्थ (द्वितीयक चयापचय उत्पाद)

सेलुलर समावेशन में उत्सर्जन पदार्थ भी शामिल हैं, उदाहरण के लिए कैल्शियम ऑक्सालेट क्रिस्टल ( एकल क्रिस्टल, रैफिड्स -सुई के आकार के क्रिस्टल, ड्रूस - क्रिस्टल अंतर्वृद्धि, क्रिस्टलीय रेत - कई छोटे क्रिस्टल का संचय) (चित्र 1.13 देखें)। आमतौर पर, क्रिस्टल कैल्शियम कार्बोनेट या सिलिका से बने होते हैं ( सिस्टोलिथ्स; अंजीर देखें. 1.14). सिस्टोलिथ कोशिका भित्ति पर जमा होते हैं, अंगूर के गुच्छों के रूप में कोशिका में उभरे हुए होते हैं, और विशिष्ट होते हैं, उदाहरण के लिए, बिछुआ परिवार के प्रतिनिधियों और फ़िकस पत्तियों के।

जानवरों के विपरीत, जो मूत्र के माध्यम से अतिरिक्त लवण उत्सर्जित करते हैं, पौधों में उत्सर्जन अंग विकसित नहीं होते हैं। इसलिए, यह माना जाता है कि कैल्शियम ऑक्सालेट क्रिस्टल प्रोटोप्लास्ट चयापचय का अंतिम उत्पाद है, जो चयापचय से अतिरिक्त कैल्शियम को हटाने के लिए एक उपकरण के रूप में बनता है। एक नियम के रूप में, ये क्रिस्टल उन अंगों में जमा होते हैं जिन्हें पौधा समय-समय पर छोड़ देता है (पत्तियां, छाल)।

चावल। 1.13. कोशिकाओं में कैल्शियम ऑक्सालेट क्रिस्टल के रूप:

1, 2 - रैफिडा (अधीरता; 1 - साइड व्यू, 2 - क्रॉस सेक्शन); 3 - ड्रूज़ (काँटेदार नाशपाती); 4 - क्रिस्टलीय रेत (आलू); 5 - सिंगल क्रिस्टल (वेनिला)

चावल। 1.14. सिस्टोलिथ (फाइकस पत्ती के क्रॉस सेक्शन पर):

1 - पत्ती की त्वचा; 2 - सिस्टोलाइटिस

ईथर के तेलपत्तियों (पुदीना, लैवेंडर, ऋषि), फूल (गुलाब के कूल्हे), फल (खट्टे फल) और पौधे के बीज (डिल, ऐनीज़) में जमा होते हैं। आवश्यक तेल चयापचय में भाग नहीं लेते हैं, लेकिन उनका व्यापक रूप से इत्र (गुलाब, चमेली का तेल), खाद्य उद्योग (सौंफ, डिल तेल), दवा (पुदीना, नीलगिरी तेल) में उपयोग किया जाता है। आवश्यक तेलों के संचय के लिए भंडार ग्रंथियां (पुदीना), लाइसिजेनिक कंटेनर (खट्टे फल), ग्रंथि संबंधी बाल (जेरेनियम) हो सकते हैं।

रेजिन- ये सामान्य जीवन के दौरान या ऊतक विनाश के परिणामस्वरूप बनने वाले जटिल यौगिक हैं। वे चयापचय के उप-उत्पाद के रूप में, अक्सर आवश्यक तेलों के साथ, राल नलिकाओं को अस्तर करने वाली उपकला कोशिकाओं द्वारा गठित होते हैं। वे कोशिका रस, साइटोप्लाज्म में बूंदों के रूप में या कंटेनरों में जमा हो सकते हैं। वे पानी में अघुलनशील होते हैं, सूक्ष्मजीवों के लिए अभेद्य होते हैं और अपने एंटीसेप्टिक गुणों के कारण पौधों की रोग प्रतिरोधक क्षमता को बढ़ाते हैं। रेजिन का उपयोग दवा के साथ-साथ पेंट, वार्निश और चिकनाई वाले तेलों के निर्माण में भी किया जाता है। आधुनिक उद्योग में इनका स्थान कृत्रिम सामग्रियों ने ले लिया है।

कोशिका भित्ति

कोशिका के चारों ओर की कठोर कोशिका भित्ति एक मैट्रिक्स में एम्बेडेड सेल्यूलोज माइक्रोफाइब्रिल्स से बनी होती है जिसमें हेमिकेलुलोज और पेक्टिन पदार्थ होते हैं। कोशिका भित्ति कोशिका को यांत्रिक सहायता प्रदान करती है, प्रोटोप्लास्ट की रक्षा करती है और कोशिका के आकार को बनाए रखती है। इस मामले में, कोशिका भित्ति खिंचने में सक्षम होती है। प्रोटोप्लास्ट की महत्वपूर्ण गतिविधि का उत्पाद होने के कारण, दीवार केवल इसके संपर्क में ही बढ़ सकती है। पानी और खनिज लवण कोशिका भित्ति से होकर गुजरते हैं, लेकिन यह उच्च-आणविक पदार्थों के लिए पूरी तरह या आंशिक रूप से अभेद्य है। जब प्रोटोप्लास्ट मर जाता है, तो दीवार पानी के संचालन का कार्य करना जारी रख सकती है। कोशिका भित्ति की उपस्थिति, अन्य सभी विशेषताओं से अधिक, पौधों की कोशिकाओं को पशु कोशिकाओं से अलग करती है। कोशिका भित्ति की संरचना काफी हद तक सेलूलोज़ द्वारा निर्धारित होती है। सेलूलोज़ का मोनोमर ग्लूकोज है। सेल्युलोज अणुओं के बंडल मिसेल बनाते हैं, जो मिलकर बड़े बंडलों - माइक्रोफाइब्रिल्स में बदल जाते हैं। सेलूलोज़ के लिए अभिकर्मक क्लोरीन-जिंक-आयोडीन (Cl-Zn-I) है, जो नीला-बैंगनी रंग देता है।

कोशिका भित्ति का सेलूलोज़ ढाँचा गैर-सेल्यूलोसिक मैट्रिक्स अणुओं से भरा होता है। मैट्रिक्स में हेमिकेलुलोज नामक पॉलीसेकेराइड होते हैं; पेक्टिन पदार्थ (पेक्टिन), हेमिकेलुलोज़ और ग्लाइकोप्रोटीन के बहुत करीब। पेक्टिक पदार्थ, पड़ोसी कोशिकाओं के बीच विलीन होकर, एक मध्य प्लेट बनाते हैं, जो पड़ोसी कोशिकाओं की प्राथमिक झिल्लियों के बीच स्थित होती है। जब बीच की प्लेट घुल जाती है या नष्ट हो जाती है (जो पके हुए फलों के गूदे में होती है), मैक्रेशन होता है (लैटिन मैकेराटियो से - नरम होना)। कई अधिक पके फलों (तरबूज, खरबूजा, आड़ू) में प्राकृतिक मैक्रेशन देखा जा सकता है। कृत्रिम मैक्रेशन (जब ऊतक को क्षार या एसिड के साथ इलाज किया जाता है) का उपयोग विभिन्न शारीरिक और ऊतकीय तैयारी तैयार करने के लिए किया जाता है।

जीवन की प्रक्रिया में कोशिका भित्ति विभिन्न संशोधनों से गुजर सकती है - लिग्निफिकेशन, सबराइजेशन, म्यूसिलेज, क्यूटिनाइजेशन, मिनरलाइजेशन (तालिका l.4 देखें)।

तालिका 1.4.

सम्बंधित जानकारी।

कोशिका द्रव्य- कोशिका का एक अनिवार्य हिस्सा, प्लाज्मा झिल्ली और नाभिक के बीच संलग्न; हाइलोप्लाज्म (साइटोप्लाज्म का मुख्य पदार्थ), ऑर्गेनेल (साइटोप्लाज्म के स्थायी घटक) और समावेशन (साइटोप्लाज्म के अस्थायी घटक) में विभाजित किया गया है। साइटोप्लाज्म की रासायनिक संरचना: आधार पानी (साइटोप्लाज्म के कुल द्रव्यमान का 60-90%), विभिन्न कार्बनिक और अकार्बनिक यौगिक हैं। साइटोप्लाज्म में क्षारीय प्रतिक्रिया होती है। यूकेरियोटिक कोशिका के कोशिका द्रव्य की एक विशिष्ट विशेषता निरंतर गति है ( चक्रवात). इसका पता मुख्य रूप से क्लोरोप्लास्ट जैसे कोशिकांगों की गति से लगाया जाता है। यदि साइटोप्लाज्म की गति रुक ​​जाती है, तो कोशिका मर जाती है, क्योंकि निरंतर गति में रहकर ही यह अपना कार्य कर सकती है।

हायलोप्लाज्मा ( साइटोसोल) एक रंगहीन, चिपचिपा, गाढ़ा और पारदर्शी कोलाइडल घोल है। इसमें यह है कि सभी चयापचय प्रक्रियाएं होती हैं, यह नाभिक और सभी अंगों का अंतर्संबंध सुनिश्चित करता है। हाइलोप्लाज्म में तरल भाग या बड़े अणुओं की प्रबलता के आधार पर, हाइलोप्लाज्म के दो रूप प्रतिष्ठित हैं: प- अधिक तरल हाइलोप्लाज्म और जेल- गाढ़ा हाइलोप्लाज्म। उनके बीच पारस्परिक संक्रमण संभव है: जेल एक सोल में बदल जाता है और इसके विपरीत।

साइटोप्लाज्म के कार्य:

1. सभी कोशिका घटकों को एक ही प्रणाली में संयोजित करना,
2. कई जैव रासायनिक और शारीरिक प्रक्रियाओं के पारित होने के लिए पर्यावरण,
3. जीवों के अस्तित्व और कामकाज के लिए वातावरण।

कोशिका की झिल्लियाँ

कोशिका की झिल्लियाँयूकेरियोटिक कोशिकाओं को सीमित करें। प्रत्येक कोशिका झिल्ली में, कम से कम दो परतों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है। आंतरिक परत साइटोप्लाज्म से सटी होती है और इसका प्रतिनिधित्व करती है प्लाज्मा झिल्ली(समानार्थी शब्द - प्लाज़्मालेम्मा, कोशिका झिल्ली, साइटोप्लाज्मिक झिल्ली), जिसके ऊपर बाहरी परत बनी होती है। जंतु कोशिका में यह पतला होता है और कहलाता है glycocalyx(ग्लाइकोप्रोटीन, ग्लाइकोलिपिड्स, लिपोप्रोटीन द्वारा निर्मित), पौधे की कोशिका में - मोटी, कहलाती है कोशिका भित्ति(सेलूलोज़ द्वारा निर्मित)।

सभी जैविक झिल्लियों में सामान्य संरचनात्मक विशेषताएं और गुण होते हैं। यह वर्तमान में आम तौर पर स्वीकृत है झिल्ली संरचना का द्रव मोज़ेक मॉडल. झिल्ली का आधार एक लिपिड बाईलेयर है जो मुख्य रूप से फॉस्फोलिपिड्स द्वारा निर्मित होता है। फॉस्फोलिपिड ट्राइग्लिसराइड्स हैं जिनमें एक फैटी एसिड अवशेष को फॉस्फोरिक एसिड अवशेष द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है; फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों वाले अणु के अनुभाग को हाइड्रोफिलिक हेड कहा जाता है, फैटी एसिड अवशेषों वाले अनुभागों को हाइड्रोफोबिक टेल्स कहा जाता है। झिल्ली में, फॉस्फोलिपिड्स को कड़ाई से क्रमबद्ध तरीके से व्यवस्थित किया जाता है: अणुओं की हाइड्रोफोबिक पूंछ एक-दूसरे का सामना करती हैं, और हाइड्रोफिलिक सिर बाहर की ओर, पानी की ओर होते हैं।

लिपिड के अलावा, झिल्ली में प्रोटीन (औसतन ≈ 60%) होता है। वे झिल्ली के अधिकांश विशिष्ट कार्यों (कुछ अणुओं का परिवहन, प्रतिक्रियाओं का उत्प्रेरण, पर्यावरण से संकेत प्राप्त करना और परिवर्तित करना आदि) निर्धारित करते हैं। वहाँ हैं: 1) परिधीय प्रोटीन(लिपिड बाईलेयर की बाहरी या भीतरी सतह पर स्थित), 2) अर्ध-अभिन्न प्रोटीन(अलग-अलग गहराई तक लिपिड बाईलेयर में डूबा हुआ), 3) अभिन्न, या ट्रांसमेम्ब्रेन, प्रोटीन(कोशिका के बाहरी और आंतरिक वातावरण दोनों से संपर्क करते हुए, झिल्ली को छेदें)। इंटीग्रल प्रोटीन को कुछ मामलों में चैनल-फॉर्मिंग या चैनल प्रोटीन कहा जाता है, क्योंकि उन्हें हाइड्रोफिलिक चैनल माना जा सकता है जिसके माध्यम से ध्रुवीय अणु कोशिका में गुजरते हैं (झिल्ली का लिपिड घटक उन्हें अंदर नहीं जाने देता)।

ए - हाइड्रोफिलिक फॉस्फोलिपिड सिर; बी - हाइड्रोफोबिक फॉस्फोलिपिड पूंछ; 1 - प्रोटीन ई और एफ के हाइड्रोफोबिक क्षेत्र; 2 - प्रोटीन एफ के हाइड्रोफिलिक क्षेत्र; 3 - ग्लाइकोलिपिड अणु में लिपिड से जुड़ी शाखित ऑलिगोसेकेराइड श्रृंखला (ग्लाइकोलिपिड ग्लाइकोप्रोटीन की तुलना में कम आम हैं); 4 - ग्लाइकोप्रोटीन अणु में प्रोटीन से जुड़ी शाखित ऑलिगोसेकेराइड श्रृंखला; 5 - हाइड्रोफिलिक चैनल (एक छिद्र के रूप में कार्य करता है जिसके माध्यम से आयन और कुछ ध्रुवीय अणु गुजर सकते हैं)।

झिल्ली में कार्बोहाइड्रेट (10% तक) हो सकते हैं। झिल्लियों के कार्बोहाइड्रेट घटक को प्रोटीन अणुओं (ग्लाइकोप्रोटीन) या लिपिड (ग्लाइकोलिपिड्स) से जुड़े ऑलिगोसेकेराइड या पॉलीसेकेराइड श्रृंखलाओं द्वारा दर्शाया जाता है। कार्बोहाइड्रेट मुख्यतः झिल्ली की बाहरी सतह पर स्थित होते हैं। कार्बोहाइड्रेट झिल्ली के रिसेप्टर कार्य प्रदान करते हैं। पशु कोशिकाओं में, ग्लाइकोप्रोटीन एक सुप्रा-झिल्ली कॉम्प्लेक्स, ग्लाइकोकैलिक्स बनाते हैं, जो कई दसियों नैनोमीटर मोटा होता है। इसमें कई कोशिका रिसेप्टर्स होते हैं और इसकी मदद से कोशिका आसंजन होता है।

प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और लिपिड के अणु गतिशील होते हैं, जो झिल्ली के तल में गति करने में सक्षम होते हैं। प्लाज्मा झिल्ली की मोटाई लगभग 7.5 एनएम है।

झिल्लियों के कार्य

झिल्ली निम्नलिखित कार्य करती है:

1. बाहरी वातावरण से सेलुलर सामग्री को अलग करना,
2. कोशिका और पर्यावरण के बीच चयापचय का विनियमन,
3. कोशिका को डिब्बों ("डिब्बों") में विभाजित करना,
4. "एंजाइमी कन्वेयर" के स्थानीयकरण का स्थान,
5. बहुकोशिकीय जीवों के ऊतकों में कोशिकाओं के बीच संचार सुनिश्चित करना (आसंजन),
6. संकेत पहचान.

सबसे महत्वपूर्ण झिल्ली गुण- चयनात्मक पारगम्यता, यानी झिल्ली कुछ पदार्थों या अणुओं के लिए अत्यधिक पारगम्य होती है और दूसरों के लिए खराब पारगम्य (या पूरी तरह से अभेद्य) होती है। यह गुण झिल्लियों के नियामक कार्य को रेखांकित करता है, जो कोशिका और बाहरी वातावरण के बीच पदार्थों के आदान-प्रदान को सुनिश्चित करता है। कोशिका झिल्ली से पदार्थों के गुजरने की प्रक्रिया कहलाती है पदार्थों का परिवहन. वहाँ हैं: 1) नकारात्मक परिवहन- ऊर्जा की खपत के बिना पदार्थों को पारित करने की प्रक्रिया; 2) सक्रिय ट्रांसपोर्ट- पदार्थों के पारित होने की प्रक्रिया जो ऊर्जा के व्यय के साथ होती है।

पर नकारात्मक परिवहनपदार्थ उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से निचले क्षेत्र की ओर बढ़ते हैं, अर्थात। एकाग्रता ढाल के साथ. किसी भी घोल में विलायक और विलेय के अणु होते हैं। विलेय अणुओं की गति की प्रक्रिया को विसरण कहा जाता है, और विलायक अणुओं की गति को परासरण कहा जाता है। यदि अणु आवेशित है तो उसका परिवहन विद्युतीय प्रवणता से भी प्रभावित होता है। इसलिए, लोग अक्सर एक इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट के बारे में बात करते हैं, जो दोनों ग्रेडिएंट को एक साथ जोड़ता है। परिवहन की गति ढाल के परिमाण पर निर्भर करती है।

निम्नलिखित प्रकार के निष्क्रिय परिवहन को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: 1) सरल विस्तार- लिपिड बाईलेयर (ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड) के माध्यम से सीधे पदार्थों का परिवहन; 2) झिल्ली चैनलों के माध्यम से प्रसार— चैनल बनाने वाले प्रोटीन (Na +, K +, Ca 2+, Cl -) के माध्यम से परिवहन; 3) सुविधा विसरण- विशेष परिवहन प्रोटीन का उपयोग करके पदार्थों का परिवहन, जिनमें से प्रत्येक कुछ अणुओं या संबंधित अणुओं के समूहों (ग्लूकोज, अमीनो एसिड, न्यूक्लियोटाइड) की गति के लिए जिम्मेदार है; 4) असमस- पानी के अणुओं का परिवहन (सभी जैविक प्रणालियों में विलायक पानी है)।

ज़रूरत सक्रिय ट्रांसपोर्टतब होता है जब एक विद्युत रासायनिक प्रवणता के विरुद्ध एक झिल्ली के पार अणुओं के परिवहन को सुनिश्चित करना आवश्यक होता है। यह परिवहन विशेष वाहक प्रोटीन द्वारा किया जाता है, जिसकी गतिविधि के लिए ऊर्जा व्यय की आवश्यकता होती है। ऊर्जा स्रोत एटीपी अणु हैं। सक्रिय परिवहन में शामिल हैं: 1) Na + /K + पंप (सोडियम-पोटेशियम पंप), 2) एंडोसाइटोसिस, 3) एक्सोसाइटोसिस।

Na + /K + पंप का संचालन. सामान्य कामकाज के लिए, कोशिका को साइटोप्लाज्म और बाहरी वातावरण में K + और Na + आयनों का एक निश्चित अनुपात बनाए रखना चाहिए। कोशिका के अंदर K+ की सांद्रता उसके बाहर की तुलना में काफी अधिक होनी चाहिए, और Na+ - इसके विपरीत। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि Na + और K + झिल्ली छिद्रों के माध्यम से स्वतंत्र रूप से फैल सकते हैं। Na + /K + पंप इन आयनों की सांद्रता के समीकरण का प्रतिकार करता है और सक्रिय रूप से Na + को कोशिका से बाहर और K + को कोशिका में पंप करता है। Na + /K + पंप एक ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन है जो गठनात्मक परिवर्तन करने में सक्षम है, जिसके परिणामस्वरूप यह K + और Na + दोनों को जोड़ सकता है। Na + /K + पंप चक्र को निम्नलिखित चरणों में विभाजित किया जा सकता है: 1) झिल्ली के अंदर से Na + का समावेश, 2) पंप प्रोटीन का फॉस्फोराइलेशन, 3) बाह्य कोशिकीय स्थान में Na + का विमोचन, 4) झिल्ली के बाहर से K+ को जोड़ना, 5) पंप प्रोटीन का डिफॉस्फोराइलेशन, 6) इंट्रासेल्युलर स्पेस में K+ को छोड़ना। कोशिका के कामकाज के लिए आवश्यक सारी ऊर्जा का लगभग एक तिहाई सोडियम-पोटेशियम पंप के संचालन पर खर्च होता है। ऑपरेशन के एक चक्र में, पंप सेल से 3Na+ पंप करता है और 2K+ पंप करता है।

एन्डोसाइटोसिस- कोशिका द्वारा बड़े कणों और मैक्रोमोलेक्यूल्स के अवशोषण की प्रक्रिया। एन्डोसाइटोसिस दो प्रकार के होते हैं: 1) phagocytosis- बड़े कणों (कोशिकाओं, कोशिकाओं के भाग, मैक्रोमोलेक्यूल्स) को पकड़ना और अवशोषित करना और 2) पिनोसाइटोसिस- तरल पदार्थ (समाधान, कोलाइडल समाधान, निलंबन) का कब्जा और अवशोषण। फागोसाइटोसिस की घटना की खोज आई.आई. द्वारा की गई थी। 1882 में मेचनिकोव। एंडोसाइटोसिस के दौरान, प्लाज्मा झिल्ली एक इनवेजिनेशन बनाती है, इसके किनारे विलीन हो जाते हैं, और एक झिल्ली द्वारा साइटोप्लाज्म से सीमांकित संरचनाएं साइटोप्लाज्म में चिपक जाती हैं। कई प्रोटोजोआ और कुछ ल्यूकोसाइट्स फागोसाइटोसिस में सक्षम हैं। पिनोसाइटोसिस आंतों के उपकला कोशिकाओं और रक्त केशिकाओं के एंडोथेलियम में देखा जाता है।

एक्सोसाइटोसिस- एन्डोसाइटोसिस के विपरीत एक प्रक्रिया: कोशिका से विभिन्न पदार्थों को निकालना। एक्सोसाइटोसिस के दौरान, पुटिका झिल्ली बाहरी साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के साथ विलीन हो जाती है, पुटिका की सामग्री कोशिका के बाहर हटा दी जाती है, और इसकी झिल्ली बाहरी साइटोप्लाज्मिक झिल्ली में शामिल हो जाती है। इस प्रकार, अंतःस्रावी ग्रंथियों की कोशिकाओं से हार्मोन हटा दिए जाते हैं; प्रोटोजोआ में, बिना पचे भोजन के अवशेष हटा दिए जाते हैं।

जाओ व्याख्यान संख्या 5"कोशिका सिद्धांत। सेलुलर संगठन के प्रकार"

जाओ व्याख्यान संख्या 7"यूकेरियोटिक कोशिका: अंगकों की संरचना और कार्य"

साइटोप्लाज्मिक झिल्ली या प्लाज़्मालेम्मा(लैटिन झिल्ली - त्वचा, फिल्म) - सबसे पतली फिल्म ( 7– 10 एनएम), जो पर्यावरण से कोशिका की आंतरिक सामग्री का परिसीमन करता है, केवल एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप से दिखाई देता है।

द्वारा रासायनिक संगठनप्लाज़्मालेम्मा एक लिपोप्रोटीन कॉम्प्लेक्स - अणुओं का प्रतिनिधित्व करता है लिपिडऔर प्रोटीन.

यह फॉस्फोलिपिड्स से युक्त लिपिड बाईलेयर पर आधारित है; इसके अलावा, ग्लाइकोलिपिड्स और कोलेस्ट्रॉल झिल्ली में मौजूद होते हैं। इन सभी में उभयचर होने का गुण है, अर्थात। उनमें हाइड्रोफिलिक ("पानी से प्यार") और हाइड्रोफोबिक ("पानी से डरने वाला") सिरे होते हैं। लिपिड अणुओं (फॉस्फेट समूह) के हाइड्रोफिलिक ध्रुवीय "सिर" झिल्ली के बाहर की ओर होते हैं, और हाइड्रोफोबिक गैर-ध्रुवीय "पूंछ" (फैटी एसिड अवशेष) एक-दूसरे के सामने होते हैं, जो एक द्विध्रुवी लिपिड परत बनाता है। लिपिड अणु गतिशील होते हैं और अपने मोनोलेयर के भीतर या, शायद ही कभी, एक मोनोलेयर से दूसरे में जा सकते हैं। लिपिड मोनोलेयर असममित होते हैं, यानी, वे लिपिड संरचना में भिन्न होते हैं, जो एक ही कोशिका के भीतर भी झिल्ली को विशिष्टता प्रदान करते हैं। लिपिड बाईलेयर तरल या ठोस क्रिस्टल अवस्था में हो सकता है।

प्लाज़्मालेम्मा का दूसरा आवश्यक घटक प्रोटीन है। कई झिल्ली प्रोटीन झिल्ली के तल में घूमने या अपनी धुरी के चारों ओर घूमने में सक्षम होते हैं, लेकिन लिपिड बाइलेयर के एक तरफ से दूसरी तरफ नहीं जा सकते।

लिपिड झिल्ली की मुख्य संरचनात्मक विशेषताएं प्रदान करते हैं, और प्रोटीन इसके कार्य प्रदान करते हैं।

झिल्ली प्रोटीन के कार्य अलग-अलग होते हैं: झिल्ली की संरचना को बनाए रखना, पर्यावरण से संकेत प्राप्त करना और परिवर्तित करना, कुछ पदार्थों का परिवहन करना, झिल्ली पर होने वाली प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करना।

साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की संरचना के कई मॉडल हैं।

①. सैंडविच मॉडल(गिलहरी– लिपिड– प्रोटीन)

में 1935अंग्रेजी वैज्ञानिक डैनेलीऔर डावसनप्रोटीन अणुओं (इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में काली परतें) की झिल्ली में परत-दर-परत व्यवस्था का विचार व्यक्त किया, जो बाहर की तरफ और लिपिड अणु (प्रकाश परत) अंदर की तरफ होते हैं। . काफी समय से सभी जैविक झिल्लियों की एकल तीन-परत संरचना का विचार था।

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करके झिल्ली के विस्तृत अध्ययन से पता चला कि प्रकाश परत वास्तव में फॉस्फोलिपिड्स की दो परतों द्वारा दर्शायी जाती है - यह बिलिपिड परत, और इसके पानी में घुलनशील खंड हैं हाइड्रोफिलिक सिरप्रोटीन परत की ओर निर्देशित, और अघुलनशील (फैटी एसिड अवशेष) - हाइड्रोफोबिक पूंछएक - दूसरे का सामना करना पड़ा।

②. तरल मोज़ेक मॉडल

में 1972.गायक और निकोल्सन एक झिल्ली मॉडल का वर्णन किया गया है जिसे व्यापक स्वीकृति मिली है। इस मॉडल के अनुसार, प्रोटीन अणु एक सतत परत नहीं बनाते हैं, बल्कि मोज़ेक के रूप में द्विध्रुवी लिपिड परत में अलग-अलग गहराई तक डूबे रहते हैं। प्रोटीन अणुओं के ग्लोब्यूल्स, हिमखंडों की तरह, "समुद्र" में डूबे हुए हैं

लिपिड: कुछ बिलिपिड परत की सतह पर स्थित होते हैं - परिधीय प्रोटीन, अन्य लोग इसमें आधे डूबे हुए हैं - अर्ध-अभिन्न प्रोटीन, तीसरा - अभिन्न प्रोटीन- हाइड्रोफिलिक छिद्रों का निर्माण करते हुए, इसे आर-पार घुसना। बिलीपिड परत की सतह पर स्थित परिधीय प्रोटीन, इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन द्वारा लिपिड अणुओं के प्रमुखों से जुड़े होते हैं। लेकिन वे कभी भी एक सतत परत नहीं बनाते हैं और वास्तव में, झिल्ली के प्रोटीन नहीं होते हैं, बल्कि इसे कोशिका के सतह तंत्र की सुप्रा-झिल्ली या उप-झिल्ली प्रणाली से जोड़ते हैं।

झिल्ली के संगठन में मुख्य भूमिका अभिन्न और अर्ध-अभिन्न (ट्रांसमेम्ब्रेन) प्रोटीन द्वारा निभाई जाती है, जिनकी एक गोलाकार संरचना होती है और हाइड्रोफिलिक-हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन द्वारा लिपिड चरण से जुड़े होते हैं। प्रोटीन अणु, लिपिड की तरह, एम्फ़िपैट्रिक होते हैं और उनके हाइड्रोफोबिक क्षेत्र बिलीपिड परत की हाइड्रोफोबिक पूंछ के साथ बातचीत करते हैं, और हाइड्रोफिलिक क्षेत्र जलीय वातावरण का सामना करते हैं और पानी के साथ हाइड्रोजन बांड बनाते हैं।

③. प्रोटीन-क्रिस्टलीय मॉडल(लिपोप्रोटीन मैट मॉडल)

झिल्लियाँ लिपिड और प्रोटीन अणुओं के आपस में जुड़ने से बनती हैं, जो हाइड्रोफिलिक के आधार पर एक दूसरे से जुड़ते हैं

हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन।

प्रोटीन अणु, पिन की तरह, लिपिड परत में प्रवेश करते हैं और झिल्ली के भीतर एक मचान के रूप में कार्य करते हैं। झिल्ली को वसा में घुलनशील पदार्थों से उपचारित करने के बाद, प्रोटीन ढांचे को संरक्षित किया जाता है, जो झिल्ली में प्रोटीन अणुओं के बीच संबंध को साबित करता है। जाहिरा तौर पर, यह मॉडल केवल कुछ झिल्लियों के कुछ विशेष क्षेत्रों में लागू किया जाता है, जहां एक कठोर संरचना और लिपिड और प्रोटीन के बीच करीबी स्थिर संबंधों की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, उस क्षेत्र में जहां एंजाइम स्थित है Na-K-ATPase).

सबसे सार्वभौमिक मॉडल जो थर्मोडायनामिक सिद्धांतों (हाइड्रोफिलिक-हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन के सिद्धांत), मॉर्फो-बायोकेमिकल और प्रयोगात्मक को पूरा करता है
एनटल-साइटोलॉजिकल डेटा एक द्रव-मोज़ेक मॉडल है। हालाँकि, सभी तीन झिल्ली मॉडल परस्पर अनन्य नहीं हैं और इस क्षेत्र की कार्यात्मक विशेषताओं के आधार पर एक ही झिल्ली के विभिन्न क्षेत्रों में पाए जा सकते हैं।

झिल्ली गुण

1. स्व-संयोजन क्षमता.विनाशकारी प्रभावों के बाद, झिल्ली अपनी संरचना को बहाल करने में सक्षम है, क्योंकि लिपिड अणु, उनके भौतिक रासायनिक गुणों के आधार पर, एक द्विध्रुवी परत में इकट्ठे होते हैं, जिसमें प्रोटीन अणु फिर एम्बेडेड होते हैं।

2. तरलता.झिल्ली एक कठोर संरचना नहीं है; इसकी संरचना में शामिल अधिकांश प्रोटीन और लिपिड झिल्ली के तल में गति कर सकते हैं; घूर्णी और दोलन संबंधी गतिविधियों के कारण उनमें लगातार उतार-चढ़ाव होता रहता है। यह झिल्ली पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं की उच्च दर निर्धारित करता है।

3. अर्ध पारगम्यता. जीवित कोशिकाओं की झिल्लियाँ पानी के अलावा, केवल कुछ अणुओं और घुले हुए पदार्थों के आयनों को ही गुजरने की अनुमति देती हैं। यह कोशिका की आयनिक और आणविक संरचना के रखरखाव को सुनिश्चित करता है।

4. झिल्ली का कोई मुक्त सिरा नहीं होता. यह सदैव बुलबुलों में बंद रहता है।

5. विषमता. प्रोटीन और लिपिड दोनों की बाहरी और भीतरी परतों की संरचना अलग-अलग होती है।

6. विचारों में भिन्नता. झिल्ली के बाहरी भाग पर धनात्मक आवेश होता है, और भीतरी भाग पर ऋणात्मक आवेश होता है।

झिल्ली के कार्य

1) रुकावट -प्लाज़्मालेम्मा बाहरी वातावरण से साइटोप्लाज्म और नाभिक का परिसीमन करता है। इसके अलावा, झिल्ली कोशिका की आंतरिक सामग्री को डिब्बों में विभाजित करती है, जिसमें अक्सर विपरीत जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं।

2) रिसेप्टर(संकेत) - प्रोटीन अणुओं के महत्वपूर्ण गुण - विकृतीकरण के कारण, झिल्ली पर्यावरण में विभिन्न परिवर्तनों का पता लगाने में सक्षम है। इस प्रकार, जब कोशिका झिल्ली विभिन्न पर्यावरणीय कारकों (भौतिक, रासायनिक, जैविक) के संपर्क में आती है, तो इसकी संरचना में शामिल प्रोटीन अपना स्थानिक विन्यास बदल देते हैं, जो कोशिका के लिए एक प्रकार के संकेत के रूप में कार्य करता है।

यह बाहरी वातावरण के साथ संचार, कोशिकाओं की पहचान और ऊतक निर्माण के दौरान उनका अभिविन्यास आदि सुनिश्चित करता है। यह कार्य विभिन्न नियामक प्रणालियों की गतिविधि और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के गठन से जुड़ा है।

3) अदला-बदली- झिल्ली में न केवल संरचनात्मक प्रोटीन होते हैं जो इसे बनाते हैं, बल्कि एंजाइमेटिक प्रोटीन भी होते हैं, जो जैविक उत्प्रेरक होते हैं। वे "उत्प्रेरक कन्वेयर" के रूप में झिल्ली पर स्थित होते हैं और चयापचय प्रतिक्रियाओं की तीव्रता और दिशा निर्धारित करते हैं।

4) परिवहन- पदार्थों के अणु जिनका व्यास 50 एनएम से अधिक नहीं है, उनमें प्रवेश कर सकते हैं निष्क्रिय और सक्रियझिल्ली संरचना में छिद्रों के माध्यम से परिवहन। बड़े पदार्थ कोशिका में प्रवेश करते हैं एंडोसाइटोसिस(झिल्ली पैकेजिंग में परिवहन), जिसके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसकी किस्में हैं फागो- और पिनोसाइटोसिस.

निष्क्रिय परिवहन - एक प्रकार का परिवहन जिसमें पदार्थों का स्थानांतरण एटीपी ऊर्जा के व्यय के बिना रासायनिक या विद्युत रासायनिक एकाग्रता के एक ढाल के साथ होता है। निष्क्रिय परिवहन दो प्रकार के होते हैं: सरल और सुगम प्रसार। प्रसार- उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र में आयनों या अणुओं का स्थानांतरण है, अर्थात। ढाल द्वारा.

सरल विस्तार- नमक आयन और पानी एक सांद्रण प्रवणता के साथ ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन या वसा में घुलनशील पदार्थों के माध्यम से प्रवेश करते हैं।

सुविधा विसरण- विशिष्ट वाहक प्रोटीन पदार्थ को बांधते हैं और इसे "पिंग-पोंग" सिद्धांत के अनुसार झिल्ली के पार ले जाते हैं। इस प्रकार, शर्करा और अमीनो एसिड झिल्ली से होकर गुजरते हैं। ऐसे परिवहन की गति साधारण प्रसार की तुलना में बहुत अधिक है। वाहक प्रोटीन के अलावा, कुछ एंटीबायोटिक्स सुगम प्रसार में भाग लेते हैं, उदाहरण के लिए, ग्रैमिटिडाइन और वैनोमाइसिन।

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

सक्रिय परिवहन एक प्रकार का परिवहन है जिसमें एटीपी ऊर्जा की खपत होती है; यह सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध जाती है। ATPase एंजाइम इसमें भाग लेते हैं। बाहरी कोशिका झिल्ली में ATPases होते हैं जो आयनों को एक सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध ले जाते हैं, इस घटना को आयन पंप कहा जाता है। एक उदाहरण सोडियम-पोटेशियम पंप है। आम तौर पर, कोशिका में पोटेशियम आयन और बाहरी वातावरण में सोडियम आयन अधिक होते हैं। इसलिए, सरल प्रसार के नियमों के अनुसार, पोटेशियम कोशिका को छोड़ देता है, और सोडियम कोशिका में प्रवाहित होता है। इसके विपरीत, सोडियम-पोटेशियम पंप एकाग्रता प्रवणता के विपरीत पोटेशियम आयनों को कोशिका में पंप करता है, और सोडियम आयनों को बाहरी वातावरण में ले जाता है। यह आपको कोशिका में आयनिक संरचना की स्थिरता और उसकी व्यवहार्यता बनाए रखने की अनुमति देता है। पशु कोशिका में, एटीपी का एक तिहाई हिस्सा सोडियम-पोटेशियम पंप को संचालित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

सक्रिय परिवहन का एक प्रकार झिल्ली-पैक परिवहन है - एंडोसाइटोसिस. बायोपॉलिमर के बड़े अणु झिल्ली में प्रवेश नहीं कर सकते; वे झिल्ली पैकेजिंग में कोशिका में प्रवेश करते हैं। फागोसाइटोसिस और पिनोसाइटोसिस हैं। phagocytosis- कोशिका द्वारा ठोस कणों को पकड़ना, पिनोसाइटोसिस- तरल कण. इन प्रक्रियाओं में चरण शामिल हैं:

1) झिल्ली रिसेप्टर्स द्वारा पदार्थ की पहचान; 2) पुटिका (पुटिका) के गठन के साथ झिल्ली का अंतर्ग्रहण (आक्रमण); 3) झिल्ली से पुटिका का अलग होना, प्राथमिक लाइसोसोम के साथ इसका संलयन और झिल्ली की अखंडता की बहाली; 4) कोशिका से अपचित पदार्थ का निकलना (एक्सोसाइटोसिस)।

एन्डोसाइटोसिस प्रोटोजोआ के पोषण की एक विधि है। स्तनधारियों और मनुष्यों में एंडोसाइटोसिस में सक्षम कोशिकाओं की एक रेटिकुलो-हिस्टियो-एंडोथेलियल प्रणाली होती है - ये यकृत में ल्यूकोसाइट्स, मैक्रोफेज, कुफ़्फ़र कोशिकाएं हैं।

कोशिकाओं के परासरणी गुण

असमस- कम सांद्रता वाले क्षेत्र से उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र में अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से पानी के प्रवेश की एक-तरफ़ा प्रक्रिया। ऑस्मोसिस आसमाटिक दबाव निर्धारित करता है।

डायलिसिस– विलेय का एकतरफ़ा प्रसार।

ऐसा विलयन जिसमें आसमाटिक दबाव कोशिकाओं के समान ही होता है, कहलाता है आइसोटोनिक.जब किसी सेल को आइसोटोनिक घोल में डुबोया जाता है, तो उसका आयतन नहीं बदलता है। आइसोटोनिक घोल कहा जाता है शारीरिकएक 0.9% सोडियम क्लोराइड समाधान है, जिसका व्यापक रूप से गंभीर निर्जलीकरण और रक्त प्लाज्मा के नुकसान के लिए दवा में उपयोग किया जाता है।

वह विलयन जिसका आसमाटिक दबाव कोशिकाओं की तुलना में अधिक होता है, कहलाता है उच्च रक्तचाप से ग्रस्त.

हाइपरटोनिक घोल में कोशिकाएं पानी खो देती हैं और सिकुड़ जाती हैं। हाइपरटोनिक समाधान चिकित्सा में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। हाइपरटोनिक घोल में भिगोई हुई धुंध पट्टी मवाद को अच्छी तरह से सोख लेती है।

वह विलयन जिसमें नमक की सांद्रता कोशिका की तुलना में कम होती है, कहलाता है हाइपोटोनिक. जब किसी कोशिका को ऐसे घोल में डुबोया जाता है, तो पानी उसमें तेजी से प्रवेश करता है। कोशिका सूज जाती है, उसका स्फीति बढ़ जाती है और वह ढह सकती है। hemolysis- हाइपोटोनिक घोल में रक्त कोशिकाओं का विनाश।

समग्र रूप से मानव शरीर में आसमाटिक दबाव उत्सर्जन अंगों की प्रणाली द्वारा नियंत्रित होता है।

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और देखें:

कोशिका झिल्लीइसे प्लाज़्मा (या साइटोप्लाज्मिक) झिल्ली और प्लाज़्मालेम्मा भी कहा जाता है। यह संरचना न केवल कोशिका की आंतरिक सामग्री को बाहरी वातावरण से अलग करती है, बल्कि अधिकांश सेलुलर ऑर्गेनेल और नाभिक का भी हिस्सा है, बदले में उन्हें हाइलोप्लाज्म (साइटोसोल) - साइटोप्लाज्म का चिपचिपा-तरल हिस्सा - से अलग करती है। आइए कॉल करने के लिए सहमत हों कोशिकाद्रव्य की झिल्लीवह जो कोशिका की सामग्री को बाहरी वातावरण से अलग करता है। शेष पद सभी झिल्लियों को दर्शाते हैं।

कोशिका झिल्ली की संरचना

सेलुलर (जैविक) झिल्ली की संरचना लिपिड (वसा) की दोहरी परत पर आधारित होती है। ऐसी परत का निर्माण उनके अणुओं की विशेषताओं से जुड़ा होता है। लिपिड पानी में घुलते नहीं हैं, बल्कि अपने तरीके से उसमें संघनित हो जाते हैं। एकल लिपिड अणु का एक हिस्सा ध्रुवीय सिर होता है (यह पानी की ओर आकर्षित होता है, यानी हाइड्रोफोबिक), और दूसरा लंबी गैर-ध्रुवीय पूंछ की एक जोड़ी है (अणु का यह हिस्सा पानी से विकर्षित होता है, यानी हाइड्रोफोबिक)। अणुओं की यह संरचना उन्हें अपनी पूंछों को पानी से "छिपाने" और अपने ध्रुवीय सिरों को पानी की ओर मोड़ने का कारण बनती है।

परिणामस्वरूप, एक लिपिड बाईलेयर का निर्माण होता है जिसमें गैर-ध्रुवीय पूंछ अंदर की ओर (एक-दूसरे का सामना करना पड़ता है) और ध्रुवीय सिर बाहर की ओर (बाहरी वातावरण और साइटोप्लाज्म की ओर) होते हैं। ऐसी झिल्ली की सतह हाइड्रोफोबिक होती है, लेकिन इसके अंदर हाइड्रोफोबिक होती है।

कोशिका झिल्लियों में, लिपिड के बीच फॉस्फोलिपिड प्रबल होते हैं (वे जटिल लिपिड से संबंधित होते हैं)। उनके सिर में फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होता है। फॉस्फोलिपिड्स के अलावा, ग्लाइकोलिपिड्स (लिपिड्स + कार्बोहाइड्रेट) और कोलेस्ट्रॉल (स्टेरोल्स से संबंधित) भी होते हैं। उत्तरार्द्ध झिल्ली को कठोरता प्रदान करता है, शेष लिपिड की पूंछ के बीच इसकी मोटाई में स्थित होता है (कोलेस्ट्रॉल पूरी तरह से हाइड्रोफोबिक है)।

इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन के कारण, कुछ प्रोटीन अणु आवेशित लिपिड शीर्षों से जुड़ जाते हैं, जो सतह झिल्ली प्रोटीन बन जाते हैं। अन्य प्रोटीन गैर-ध्रुवीय पूंछों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, आंशिक रूप से बाइलेयर में दबे होते हैं, या इसके माध्यम से प्रवेश करते हैं।

इस प्रकार, कोशिका झिल्ली में लिपिड, सतह (परिधीय), एम्बेडेड (अर्ध-अभिन्न) और प्रवेश करने वाले (अभिन्न) प्रोटीन की एक द्विपरत होती है। इसके अलावा, झिल्ली के बाहर कुछ प्रोटीन और लिपिड कार्बोहाइड्रेट श्रृंखलाओं से जुड़े होते हैं।

यह झिल्ली संरचना का द्रव मोज़ेक मॉडल XX सदी के 70 के दशक में सामने रखा गया था। पहले, संरचना का एक सैंडविच मॉडल माना जाता था, जिसके अनुसार लिपिड बाईलेयर अंदर स्थित होता है, और झिल्ली के अंदर और बाहर सतह प्रोटीन की निरंतर परतों से ढका होता है। हालाँकि, प्रायोगिक डेटा के संचय ने इस परिकल्पना का खंडन किया।

विभिन्न कोशिकाओं में झिल्लियों की मोटाई लगभग 8 एनएम होती है। झिल्ली (यहां तक ​​कि एक की अलग-अलग भुजाएं) विभिन्न प्रकार के लिपिड, प्रोटीन, एंजाइमेटिक गतिविधि आदि के प्रतिशत में एक-दूसरे से भिन्न होती हैं। कुछ झिल्ली अधिक तरल और अधिक पारगम्य होती हैं, अन्य अधिक घनी होती हैं।

लिपिड बाईलेयर के भौतिक रासायनिक गुणों के कारण कोशिका झिल्ली के टूटने का आसानी से विलय हो जाता है। झिल्ली के तल में, लिपिड और प्रोटीन (जब तक कि वे साइटोस्केलेटन द्वारा स्थिर न हों) गति करते हैं।

कोशिका झिल्ली के कार्य

कोशिका झिल्ली में डूबे अधिकांश प्रोटीन एक एंजाइमेटिक कार्य करते हैं (वे एंजाइम होते हैं)। अक्सर (विशेष रूप से सेल ऑर्गेनेल की झिल्लियों में) एंजाइम एक निश्चित क्रम में स्थित होते हैं ताकि एक एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया उत्पाद दूसरे, फिर तीसरे, आदि में चले जाएं। एक कन्वेयर बनता है जो सतह प्रोटीन को स्थिर करता है, क्योंकि वे नहीं करते हैं एंजाइमों को लिपिड बाईलेयर के साथ तैरने दें।

कोशिका झिल्ली पर्यावरण से परिसीमन (अवरोध) का कार्य करती है और साथ ही परिवहन का कार्य भी करती है। हम कह सकते हैं कि यही इसका सबसे महत्वपूर्ण उद्देश्य है। साइटोप्लाज्मिक झिल्ली, ताकत और चयनात्मक पारगम्यता के साथ, कोशिका की आंतरिक संरचना (इसकी होमियोस्टैसिस और अखंडता) की स्थिरता बनाए रखती है।

इस मामले में, पदार्थों का परिवहन विभिन्न तरीकों से होता है। सांद्रण प्रवणता के साथ परिवहन में उच्च सांद्रण वाले क्षेत्र से कम सांद्रण (प्रसार) वाले क्षेत्र में पदार्थों की आवाजाही शामिल होती है। उदाहरण के लिए, गैसें (सीओ 2, ओ 2) फैलती हैं।

सांद्रण प्रवणता के विपरीत भी परिवहन होता है, लेकिन ऊर्जा की खपत के साथ।

परिवहन निष्क्रिय और हल्का हो सकता है (जब इसे किसी प्रकार के वाहक द्वारा सहायता मिलती है)
को)। वसा में घुलनशील पदार्थों के लिए कोशिका झिल्ली में निष्क्रिय प्रसार संभव है।

इसमें विशेष प्रोटीन होते हैं जो झिल्लियों को शर्करा और अन्य पानी में घुलनशील पदार्थों के लिए पारगम्य बनाते हैं। ऐसे वाहक परिवहन किए गए अणुओं से जुड़ते हैं और उन्हें झिल्ली के माध्यम से खींचते हैं।

3. साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के कार्य और संरचना

इस प्रकार ग्लूकोज को लाल रक्त कोशिकाओं के अंदर पहुँचाया जाता है।

थ्रेडिंग प्रोटीन मिलकर झिल्ली में कुछ पदार्थों की आवाजाही के लिए एक छिद्र बनाते हैं। ऐसे वाहक चलते नहीं हैं, बल्कि झिल्ली में एक चैनल बनाते हैं और एंजाइमों की तरह ही काम करते हैं, एक विशिष्ट पदार्थ को बांधते हैं। स्थानांतरण प्रोटीन संरचना में परिवर्तन के कारण होता है, जिसके परिणामस्वरूप झिल्ली में चैनलों का निर्माण होता है। एक उदाहरण सोडियम-पोटेशियम पंप है।

यूकेरियोटिक कोशिका झिल्ली का परिवहन कार्य एंडोसाइटोसिस (और एक्सोसाइटोसिस) के माध्यम से भी साकार होता है।इन तंत्रों के लिए धन्यवाद, बायोपॉलिमर के बड़े अणु, यहां तक ​​कि पूरी कोशिकाएं, कोशिका में प्रवेश करती हैं (और उससे बाहर भी)। एंडो- और एक्सोसाइटोसिस सभी यूकेरियोटिक कोशिकाओं की विशेषता नहीं हैं (प्रोकैरियोट्स में यह बिल्कुल नहीं है)। इस प्रकार, एंडोसाइटोसिस प्रोटोजोआ और निचले अकशेरुकी जीवों में देखा जाता है; स्तनधारियों में, ल्यूकोसाइट्स और मैक्रोफेज हानिकारक पदार्थों और बैक्टीरिया को अवशोषित करते हैं, यानी एंडोसाइटोसिस शरीर के लिए एक सुरक्षात्मक कार्य करता है।

एन्डोसाइटोसिस को विभाजित किया गया है phagocytosis(साइटोप्लाज्म बड़े कणों को ढकता है) और पिनोसाइटोसिस(तरल की बूंदों को उसमें घुले पदार्थों के साथ पकड़ना)। इन प्रक्रियाओं का तंत्र लगभग समान है। कोशिकाओं की सतह पर अवशोषित पदार्थ एक झिल्ली से घिरे होते हैं। एक पुटिका (फैगोसाइटिक या पिनोसाइटिक) बनती है, जो फिर कोशिका में चली जाती है।

एक्सोसाइटोसिस साइटोप्लाज्मिक झिल्ली द्वारा कोशिका से पदार्थों (हार्मोन, पॉलीसेकेराइड, प्रोटीन, वसा, आदि) को हटाना है। ये पदार्थ झिल्ली पुटिकाओं में निहित होते हैं जो कोशिका झिल्ली में फिट होते हैं। दोनों झिल्लियाँ विलीन हो जाती हैं और सामग्री कोशिका के बाहर दिखाई देती है।

साइटोप्लाज्मिक झिल्ली एक रिसेप्टर कार्य करती है।ऐसा करने के लिए, इसके बाहरी हिस्से पर संरचनाएं स्थित होती हैं जो रासायनिक या भौतिक उत्तेजना को पहचान सकती हैं। प्लाज़्मालेम्मा में प्रवेश करने वाले कुछ प्रोटीन बाहर से पॉलीसेकेराइड श्रृंखलाओं (ग्लाइकोप्रोटीन बनाने) से जुड़े होते हैं। ये अजीबोगरीब आणविक रिसेप्टर्स हैं जो हार्मोन को पकड़ते हैं। जब कोई विशेष हार्मोन अपने रिसेप्टर से जुड़ता है, तो यह अपनी संरचना बदल देता है। यह बदले में सेलुलर प्रतिक्रिया तंत्र को ट्रिगर करता है। इस मामले में, चैनल खुल सकते हैं, और कुछ पदार्थ कोशिका में प्रवेश करना या बाहर निकलना शुरू कर सकते हैं।

हार्मोन इंसुलिन की क्रिया के आधार पर कोशिका झिल्ली के रिसेप्टर कार्य का अच्छी तरह से अध्ययन किया गया है। जब इंसुलिन अपने ग्लाइकोप्रोटीन रिसेप्टर से जुड़ता है, तो इस प्रोटीन का उत्प्रेरक इंट्रासेल्युलर हिस्सा (एडिनाइलेट साइक्लेज एंजाइम) सक्रिय हो जाता है। एंजाइम एटीपी से चक्रीय एएमपी को संश्लेषित करता है। पहले से ही यह सेलुलर चयापचय के विभिन्न एंजाइमों को सक्रिय या दबा देता है।

साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के रिसेप्टर फ़ंक्शन में एक ही प्रकार की पड़ोसी कोशिकाओं की पहचान भी शामिल है। ऐसी कोशिकाएँ विभिन्न अंतरकोशिकीय संपर्कों द्वारा एक दूसरे से जुड़ी होती हैं।

ऊतकों में, अंतरकोशिकीय संपर्कों की मदद से, कोशिकाएं विशेष रूप से संश्लेषित कम-आणविक पदार्थों का उपयोग करके एक दूसरे के साथ सूचनाओं का आदान-प्रदान कर सकती हैं। इस तरह की बातचीत का एक उदाहरण संपर्क निषेध है, जब कोशिकाएं यह जानकारी प्राप्त करने के बाद बढ़ना बंद कर देती हैं कि खाली स्थान पर कब्जा कर लिया गया है।

अंतरकोशिकीय संपर्क सरल हो सकते हैं (विभिन्न कोशिकाओं की झिल्लियाँ एक-दूसरे से सटी होती हैं), लॉकिंग (एक कोशिका की झिल्लियों का दूसरे में प्रवेश), डेसमोसोम (जब झिल्लियाँ अनुप्रस्थ तंतुओं के बंडलों से जुड़ी होती हैं जो साइटोप्लाज्म में प्रवेश करती हैं)। इसके अलावा, मध्यस्थों (मध्यस्थों) - सिनैप्स के कारण अंतरकोशिकीय संपर्कों का एक प्रकार है। उनमें, सिग्नल न केवल रासायनिक रूप से, बल्कि विद्युत रूप से भी प्रसारित होता है। सिनैप्स तंत्रिका कोशिकाओं के बीच, साथ ही तंत्रिका से मांसपेशी कोशिकाओं तक संकेत संचारित करते हैं।

कोशिका सिद्धांत

1665 में, आर. हुक ने माइक्रोस्कोप के नीचे लकड़ी के कॉर्क के एक हिस्से की जांच करते हुए खाली कोशिकाओं की खोज की, जिन्हें उन्होंने "कोशिकाएं" कहा। उन्होंने केवल पौधों की कोशिकाओं की झिल्लियाँ देखीं और लंबे समय तक झिल्ली को कोशिका का मुख्य संरचनात्मक घटक माना जाता था। 1825 में, जे. पुर्किने ने कोशिकाओं के प्रोटोप्लाज्म का वर्णन किया, और 1831 में, आर. ब्राउन ने नाभिक का वर्णन किया। 1837 में, एम. स्लेडेन इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि पौधों के जीव कोशिकाओं से बने होते हैं, और प्रत्येक कोशिका में एक केन्द्रक होता है।

1.1. इस समय तक संचित डेटा का उपयोग करते हुए, टी.

साइटोप्लाज्मिक झिल्ली, इसके कार्य और संरचना

श्वान ने 1839 में कोशिका सिद्धांत के मुख्य प्रावधान तैयार किये:

1) कोशिका पौधों और जानवरों की मूल संरचनात्मक इकाई है;

2) कोशिका निर्माण की प्रक्रिया जीवों की वृद्धि, विकास और विभेदन को निर्धारित करती है।

1858 में, पैथोलॉजिकल एनाटॉमी के संस्थापक, आर. विरचो ने कोशिका सिद्धांत को इस महत्वपूर्ण स्थिति के साथ पूरक किया कि एक कोशिका केवल अपने विभाजन के परिणामस्वरूप एक कोशिका (ओम्निस सेल्युला ई सेल्युला) से उत्पन्न हो सकती है। उन्होंने स्थापित किया कि सभी बीमारियाँ कोशिकाओं की संरचना और कार्य में परिवर्तन पर आधारित होती हैं।

1.2. आधुनिक कोशिका सिद्धांत में निम्नलिखित प्रावधान शामिल हैं:

1) कोशिका - जीवित जीवों की बुनियादी संरचनात्मक, कार्यात्मक और आनुवंशिक इकाई, किसी जीवित चीज़ की सबसे छोटी इकाई;

2) सभी एककोशिकीय और बहुकोशिकीय जीवों की कोशिकाएं संरचना, रासायनिक संरचना और महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं की सबसे महत्वपूर्ण अभिव्यक्तियों में समान हैं;

3) प्रत्येक नई कोशिका मूल (माँ) कोशिका के विभाजन के परिणामस्वरूप बनती है;

4) बहुकोशिकीय जीवों की कोशिकाएँ विशिष्ट होती हैं: वे विभिन्न कार्य करती हैं और ऊतक बनाती हैं;

5) कोशिका एक खुली प्रणाली है जिसके माध्यम से पदार्थ, ऊर्जा और सूचना का प्रवाह गुजरता है और रूपांतरित होता है

साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की संरचना और कार्य

कोशिका एक खुली, स्व-विनियमन प्रणाली है जिसके माध्यम से पदार्थ, ऊर्जा और सूचना का निरंतर प्रवाह होता है। ये धाराएँ स्वीकृत हैं विशेष उपकरणकोशिकाएँ, जिनमें शामिल हैं:

1) सुप्रा-झिल्ली घटक - ग्लाइकोकैलिक्स;

2) एक प्राथमिक जैविक झिल्ली या उनका परिसर;

3) हाइलोप्लाज्म का सबमब्रनस सपोर्ट-कॉन्ट्रैक्टाइल कॉम्प्लेक्स;

4) एनाबॉलिक और कैटोबोलिक सिस्टम।

इस उपकरण का मुख्य घटक एक प्राथमिक झिल्ली है।

कोशिका में विभिन्न प्रकार की झिल्लियाँ होती हैं, परन्तु उनकी संरचना का सिद्धांत एक ही होता है -

1972 में, एस. सिंगर और जी. निकोलसन ने प्राथमिक झिल्ली की संरचना का एक द्रव-मोज़ेक मॉडल प्रस्तावित किया। इस मॉडल के अनुसार, यह भी बिलिपिड परत पर आधारित है, लेकिन प्रोटीन इस परत के संबंध में अलग-अलग स्थित होते हैं। कुछ प्रोटीन अणु लिपिड परतों (परिधीय प्रोटीन) की सतह पर स्थित होते हैं, कुछ लिपिड (अर्ध-अभिन्न प्रोटीन) की एक परत में प्रवेश करते हैं, और कुछ लिपिड (अभिन्न प्रोटीन) की दोनों परतों में प्रवेश करते हैं। लिपिड परत तरल चरण ("लिपिड सागर") में है। झिल्लियों की बाहरी सतह पर एक रिसेप्टर तंत्र होता है - ग्लाइकोकैलिक्स, जो ग्लाइकोप्रोटीन के शाखित अणुओं द्वारा बनता है, जो कुछ पदार्थों और संरचनाओं को "पहचानता" है।

2.3. झिल्लियों के गुण: 1) प्लास्टिसिटी, 2) अर्ध-पारगम्यता, 3) स्वयं बंद होने की क्षमता।

2.4. झिल्लियों के कार्य: 1) संरचनात्मक - एक संरचनात्मक घटक के रूप में झिल्ली अधिकांश अंगों का हिस्सा है (ऑर्गेनेल की संरचना का झिल्ली सिद्धांत); 2) बाधा और नियामक - रासायनिक संरचना की स्थिरता बनाए रखता है और सभी चयापचय प्रक्रियाओं को नियंत्रित करता है (चयापचय प्रतिक्रियाएं झिल्ली पर होती हैं); 3) सुरक्षात्मक; 4) रिसेप्टर.