साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की एक प्रकृति होती है। जैविक झिल्ली

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साइटोप्लाज्मिक झिल्ली, बैक्टीरिया के प्रकार के आधार पर, कोशिका के शुष्क द्रव्यमान का 8-15% हिस्सा बनाती है। इसकी रासायनिक संरचना को प्रोटीन-लिपिड कॉम्प्लेक्स द्वारा दर्शाया जाता है, जिसमें प्रोटीन 50-75%, लिपिड 15-50% होते हैं। फॉस्फोलिपिड झिल्ली का मुख्य लिपिड घटक है। साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के प्रोटीन अंश को संरचनात्मक प्रोटीन द्वारा एंजाइमेटिक गतिविधि के साथ दर्शाया जाता है। साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की प्रोटीन संरचना विविध है। इस प्रकार, एस्चेरिचिया कोलाई बैक्टीरिया के साइटोप्लाज्मिक झिल्ली में लगभग 120 विभिन्न प्रोटीन होते हैं। इसके अलावा, झिल्ली में कार्बोहाइड्रेट की एक छोटी मात्रा पाई गई थी।

बैक्टीरिया की साइटोप्लाज्मिक झिल्ली आमतौर पर यूकेरियोटिक कोशिकाओं की झिल्लियों की रासायनिक संरचना के समान होती है, लेकिन बैक्टीरिया की झिल्ली प्रोटीन से भरपूर होती है, इसमें असामान्य फैटी एसिड होते हैं, और यह काफी हद तक स्टेरोल से मुक्त होते हैं।

यूकेरियोटिक झिल्ली के लिए विकसित द्रव-मोज़ेक मॉडल को बैक्टीरिया के साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की संरचना पर लागू किया जा सकता है। इस मॉडल के अनुसार, झिल्ली में लिपिड के एक बाइलेयर होते हैं। फॉस्फोलिपिड्स और ट्राइग्लिसराइड्स के हाइड्रोफोबिक "सिरों" को अंदर की ओर निर्देशित किया जाता है, और

हाइड्रोफिलिक "सिर" - बाहर। प्रोटीन अणु लिपिड बाईलेयर में अंतर्निहित होते हैं। लिपिड बाईलेयर के साथ बातचीत के स्थान और प्रकृति के अनुसार, साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के प्रोटीन को परिधीय और अभिन्न में विभाजित किया जाता है।

परिधीय प्रोटीन झिल्ली की सतह से बंधे होते हैं और विलायक की आयनिक शक्ति में परिवर्तन होने पर इसे आसानी से धोया जाता है। परिधीय प्रोटीन में NAD H2 डिहाइड्रोजनेज, साथ ही साथ ATPase कॉम्प्लेक्स में शामिल कुछ प्रोटीन आदि शामिल हैं।

ATPase कॉम्प्लेक्स एक निश्चित तरीके से स्थित प्रोटीन सबयूनिट्स का एक समूह है, जो साइटोप्लाज्म, पेरिप्लास्मिक स्पेस से संपर्क करता है और एक चैनल बनाता है जिसके माध्यम से प्रोटॉन चलते हैं।

इंटीग्रल प्रोटीन में प्रोटीन शामिल होते हैं जो आंशिक रूप से या पूरी तरह से झिल्ली की मोटाई में डूबे होते हैं, और कभी-कभी इसके माध्यम से प्रवेश करते हैं। लिपिड के साथ अभिन्न प्रोटीन का संबंध मुख्य रूप से हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन द्वारा निर्धारित किया जाता है।

ई. कोलाई बैक्टीरियल मेम्ब्रेन इंटीग्रल प्रोटीन में शामिल हैं, उदाहरण के लिए, साइटोक्रोम बी, आयरन-सल्फर प्रोटीन।

साइटोप्लाज्मिक झिल्ली कोशिका के लिए कई आवश्यक कार्य करती है:

कोशिका के साइटोप्लाज्म की आंतरिक स्थिरता बनाए रखना। यह साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की अनूठी संपत्ति के कारण प्राप्त किया जाता है - इसकी अर्ध-पारगम्यता। यह पानी और कम आणविक भार वाले पदार्थों के लिए पारगम्य है, लेकिन आयनित यौगिकों के लिए अभेद्य है।

ऐसे पदार्थों का कोशिका में और बाहर की ओर परिवहन विशेष परिवहन प्रणालियों द्वारा किया जाता है जो झिल्ली में स्थानीयकृत होते हैं। ऐसी परिवहन प्रणालियाँ सक्रिय परिवहन तंत्र और विशिष्ट परमीज़ एंजाइमों की एक प्रणाली के माध्यम से कार्य करती हैं;

कोशिका में पदार्थों का परिवहन और बाहर तक उनका निष्कासन;

साइटोप्लाज्मिक झिल्ली में, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला और ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण के एंजाइम स्थानीयकृत होते हैं;

साइटोप्लाज्मिक झिल्ली कोशिका भित्ति और कैप्सूल के संश्लेषण से जुड़ी होती है, क्योंकि इसमें अणुओं के लिए विशिष्ट वाहक मौजूद होते हैं जो उन्हें बनाते हैं;

फ्लैगेल्ला साइटोप्लाज्मिक झिल्ली में लंगर डाले हुए हैं। कशाभिका की ऊर्जा आपूर्ति साइटोप्लाज्मिक झिल्ली से जुड़ी होती है।

मेसोसोम साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के साइटोप्लाज्म में आक्रमण होते हैं। (लैमेलर (लैमेलर), वेसिकुलर (बुलबुले के आकार का) और ट्यूबलर (ट्यूबलर))

कुछ जीवाणुओं की कोशिकाओं में, मिश्रित प्रकार के मेसोसोम भी पाए जाते हैं: लैमेली, नलिकाएं और पुटिका से मिलकर। जटिल रूप से संगठित और अच्छी तरह से विकसित मेसोसोम ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया की विशेषता है। ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया में, वे बहुत कम आम हैं और अपेक्षाकृत सरल रूप से व्यवस्थित होते हैं। कोशिका में स्थान के आधार पर, मेसोसोम को प्रतिष्ठित किया जाता है, जो कोशिका विभाजन के क्षेत्र में बनते हैं और एक अनुप्रस्थ पट का निर्माण करते हैं; मेसोसोम जिससे न्यूक्लियॉइड जुड़ा होता है; मेसोसोम साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के परिधीय वर्गों के आक्रमण के परिणामस्वरूप बनते हैं।

जीवाणु की कोशिका भित्ति के नीचे साइटोप्लाज्मिक झिल्ली (CPM) होती है। यह कोशिका की सामग्री को कोशिका भित्ति से अलग करता है और किसी भी कोशिका की एक आवश्यक संरचना है।
बैक्टीरिया के सीपीएम की मोटाई आमतौर पर लगभग 6-8 एनएम होती है। यह कोशिका के शुष्क द्रव्यमान का 15% तक होता है। इसमें लिपिड (15-45%), प्रोटीन (45-60%) और थोड़ी मात्रा में कार्बोहाइड्रेट (लगभग 10%) होते हैं। लिपिड को फॉस्फोलिपिड द्वारा दर्शाया जाता है - झिल्ली के शुष्क द्रव्यमान का 30% तक। उनमें से, फॉस्फेटिडिलग्लिसरॉल और डिफॉस्फेटाइड यल ग्लिसराइड (कार्डियोलिपिन), यूकेरियोटिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली का एक आवश्यक घटक, प्रबल होता है। छोटी मात्रा में फॉस्फेटिडिलिनोसिटोल और फॉस्फेटिड वाईएल होते हैं-
इथेनॉलमाइन। फॉस्फोलिपिड्स के अलावा, झिल्ली में विभिन्न ग्लाइकोलिपिड्स, कैरोटीनॉयड और क्विनोन की थोड़ी मात्रा पाई गई। ग्लिसरॉल से प्राप्त लिपिड की संरचना में, झिल्ली के लिए असामान्य फैटी एसिड - 16-18 कार्बन परमाणुओं के साथ संतृप्त या मोनोअनसैचुरेटेड, साथ ही एसिड जो यूकेरियोटिक झिल्ली में नहीं पाए जाते हैं - 15-17 कार्बन परमाणुओं के साथ साइक्लोप्रोपेन और शाखित फैटी एसिड होते हैं। पहचान की। फैटी एसिड का सेट, साथ ही साथ झिल्ली लिपिड, प्रोकैरियोट्स के लिए प्रजाति-विशिष्ट है।
झिल्ली लिपिड छोटे ध्रुवीय अणु होते हैं जिनमें हाइड्रोफिलिक (सिर) और हाइड्रोफोबिक (पूंछ) समूह होते हैं। एक जलीय माध्यम में, वे अनायास एक बंद द्वि-आणविक परत बनाते हैं - एक द्विपरत। यह परत आयनों और ध्रुवीय यौगिकों के लिए एक महत्वपूर्ण अवरोध के रूप में कार्य करती है। एक द्वि-आणविक परत में व्यवस्थित, लिपिड झिल्ली का संरचनात्मक आधार बनाते हैं, यांत्रिक स्थिरता बनाए रखते हैं और इसे हाइड्रोफोबिसिटी देते हैं।
प्रोटीन झिल्ली के शुष्क भार के आधे से अधिक का निर्माण करते हैं। 20 से अधिक विभिन्न प्रकार हैं। लिपिड के साथ बंधन की ताकत और झिल्ली में स्थान के अंतर के आधार पर, प्रोटीन को अभिन्न और परिधीय में विभाजित किया जाता है। इंटीग्रल प्रोटीन झिल्ली के हाइड्रोफोबिक क्षेत्र में विसर्जित होते हैं, जहां वे लिपिड की हाइड्रोकार्बन श्रृंखलाओं के साथ कई बंधन बनाते हैं,
लिपोप्रोटीन कॉम्प्लेक्स बनाना। परिधीय प्रोटीन हाइड्रोफिलिक परत की सतह पर स्थानीयकृत होते हैं और अक्सर अभिन्न प्रोटीन (चित्र। 3.14) से जुड़ जाते हैं।

चित्र 3.14। साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की संरचना: 1 - लिपिड; 2 - ग्लाइकोप्रोटीन; 3 - परिधीय प्रोटीन; 4 - अभिन्न प्रोटीन

झिल्ली प्रोटीन को झिल्ली में उनके कार्यों के अनुसार दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: संरचनात्मक और गतिशील।
संरचनात्मक प्रोटीन के कार्य झिल्ली की संरचनात्मक अखंडता को बनाए रखने तक सीमित हैं। वे हाइड्रोफिलिक लिपिड परत की सतह पर स्थित होते हैं, जो आणविक पट्टी के रूप में कार्य करते हैं।
गतिशील प्रोटीन में प्रोटीन शामिल होते हैं जो सीधे झिल्ली पर होने वाली सभी प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं। उन्हें तीन वर्गों में विभाजित किया गया है: परिवहन, कोशिका में और बाहर यौगिकों के परिवहन में भाग लेना; उत्प्रेरक, झिल्ली पर होने वाली प्रतिक्रियाओं में एंजाइम के रूप में कार्य करना; रिसेप्टर प्रोटीन जो विशेष रूप से झिल्ली के बाहरी तरफ कुछ यौगिकों (विषाक्त पदार्थों, हार्मोन) को बांधते हैं।
झिल्ली में कार्बोहाइड्रेट मुक्त अवस्था में नहीं होते हैं, लेकिन ग्लाइकोप्रोटीन बनाने के लिए प्रोटीन और लिपिड से जुड़े होते हैं। वे जैसे हैं
एक नियम के रूप में, वे केवल झिल्ली की बाहरी सतह पर स्थानीयकृत होते हैं और पर्यावरणीय कारकों की पहचान के लिए रिसेप्टर्स के रूप में कार्य करते हैं।
बैक्टीरिया की साइटोप्लाज्मिक झिल्ली, अन्य सभी जैविक झिल्लियों की तरह, एक असममित लिक्विड क्रिस्टल संरचना है। विषमता प्रोटीन अणुओं की रासायनिक संरचना और झिल्ली के लिपिड बाईलेयर में उनके स्थान में अंतर के कारण होती है। कुछ प्रोटीन बिलीयर की सतह पर स्थित होते हैं, अन्य इसकी मोटाई में डूबे रहते हैं, और अन्य बाइलियर की भीतरी से बाहरी सतह तक जाते हैं। झिल्ली प्रोटीन का कड़ाई से परिभाषित अभिविन्यास, बदले में, इस तथ्य के कारण है कि वे संश्लेषित होते हैं और झिल्ली में असममित रूप से शामिल होते हैं। झिल्ली की बाहरी और भीतरी सतहें भी एंजाइमी गतिविधि में भिन्न होती हैं। स्थितियों (उदाहरण के लिए, तापमान) के आधार पर, सीपीएम विभिन्न चरणों में हो सकता है: तरलीकृत या क्रिस्टलीय। एक लिक्विड-क्रिस्टल चरण के दूसरे चरण में संक्रमण के दौरान, झिल्ली घटकों की गतिशीलता और इसके पैकिंग के घनत्व में परिवर्तन होता है, जो बदले में, इसकी कार्यात्मक गतिविधि का उल्लंघन करता है।
साइटोप्लाज्मिक झिल्ली का संरचनात्मक संगठन और कार्य। सीपीएम के कई कार्यों की प्रकृति और तंत्र की व्याख्या करने के लिए, 1972 में आर सिंगर और ए। निकोलसन द्वारा प्रस्तावित जैविक झिल्ली के संगठन का द्रव-मोज़ेक मॉडल सबसे उपयुक्त है। इस मॉडल के अनुसार, झिल्ली दो हैं- गोलाकार प्रोटीन और लिपिड के आयामी समाधान एक निश्चित तरीके से उन्मुख होते हैं। लिपिड एक बाइलेयर बनाते हैं जिसमें अणुओं के हाइड्रोफिलिक "सिर" बाहर की ओर मुड़ जाते हैं, और हाइड्रोफोबिक "पूंछ" पर्याप्त लचीलेपन के साथ, झिल्ली की मोटाई में डूब जाते हैं। झिल्ली लिपिड और कई प्रोटीन बिलीयर में स्वतंत्र रूप से चलते हैं, लेकिन केवल पार्श्व दिशा (पार्श्व प्रसार) में। अनुप्रस्थ दिशा में, यानी, झिल्ली की एक सतह से विपरीत तक, प्रोटीन नहीं चल सकता है, और लिपिड बेहद धीमी गति से चलते हैं (कई घंटों में 1 बार)। अनुप्रस्थ प्रसार की अनुपस्थिति या कम गतिविधि का कारण लिपिड का असममित वितरण प्रतीत होता है:

कुछ लिपिड बिलीयर के बाहरी भाग में अधिक होते हैं, अन्य - भीतरी भाग में। इसका परिणाम अनुप्रस्थ दिशा में द्विपरत का असमान इलेक्ट्रॉन घनत्व (चालकता) है।
सीपीएम एक लिक्विड-क्रिस्टल या लिक्विफाइड अवस्था में केवल कुछ निश्चित, तथाकथित . के तहत होता है
जैविक तापमान। तापमान में कमी (गलनांक से नीचे, टीएम) के साथ, लिपिड एक क्रिस्टलीय अवस्था में गुजरते हैं, झिल्ली के जमने तक चिपचिपाहट की डिग्री बढ़ जाती है। तापमान मान जिसके कारण झिल्ली सख्त हो जाती है, असंतृप्त की सामग्री द्वारा निर्धारित की जाती है और
शाखित फैटी एसिड। झिल्ली में उनमें से अधिक, तरल-क्रिस्टलीय अवस्था से क्रिस्टलीय अवस्था में लिपिड का संक्रमण तापमान उतना ही कम होता है।
प्रोकैरियोट्स में डबल बॉन्ड की संख्या और फैटी एसिड अणुओं की श्रृंखला की लंबाई को बदलकर झिल्ली की तरलता को विनियमित करने की क्षमता होती है। इस प्रकार, ई. कोलाई में, जब माध्यम का तापमान 42°C से 27°C तक कम हो जाता है, तो झिल्ली में संतृप्त और असंतृप्त वसीय अम्लों का अनुपात 1.6 से घटकर 1.0 हो जाता है, अर्थात असंतृप्त वसा अम्लों की मात्रा तक पहुँच जाती है। संतृप्त का स्तर। यह चिपचिपाहट में वृद्धि को रोकता है और यह सुनिश्चित करता है कि कोशिकाएं कम तापमान पर शारीरिक रूप से सक्रिय रहें।
सीएमपी प्रोकैरियोट्स में कई महत्वपूर्ण कार्य करता है। मूल रूप से, वे इसमें स्थानीयकृत प्रोटीन द्वारा निर्धारित होते हैं, जो चैनल, रिसेप्टर्स, ऊर्जा पुनर्योजी, एंजाइम, परिवहन कार्यों और अन्य के रूप में कार्य करते हैं। सीपीएम मुख्य आसमाटिक बाधा है, जो झिल्ली परिवहन तंत्र की उपस्थिति के कारण, सेल में चुनिंदा पदार्थों में प्रवेश करती है और इससे चयापचय उत्पादों को हटा देती है। सीपीएम की चयनात्मक पारगम्यता इसमें स्थानीयकृत सब्सट्रेट-विशिष्ट परमिट के कारण होती है, जो झिल्ली के माध्यम से विभिन्न कार्बनिक और खनिज पदार्थों को सक्रिय रूप से परिवहन करती है। सीपीएम में झिल्ली लिपिड और मैक्रोमोलेक्यूल्स के जैवसंश्लेषण के लिए एंजाइम होते हैं जो कोशिका की दीवार, बाहरी झिल्ली और कैप्सूल बनाते हैं। सीपीएम रेडॉक्स एंजाइमों के स्थानीयकरण का स्थल है जो

इलेक्ट्रॉन परिवहन, ऑक्सीडेटिव और प्रकाश संश्लेषक फास्फारिलीकरण, विद्युत रासायनिक ऊर्जा उत्पादन
ट्रांसमेम्ब्रेन पोटेंशिअल (A//+) और केमिकल (ATP)। सीपीएम
एन
ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया द्वारा स्रावित प्रोटीन के जैवसंश्लेषण और स्थानान्तरण में महत्वपूर्ण कार्य करता है। इन प्रोटीनों का जैवसंश्लेषण सीपीएम से जुड़े राइबोसोम पर किया जाता है। ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया में सीपीएम पर विशेष रिसेप्टर प्रोटीन होते हैं जो राइबोसोम के लगाव और प्रोटीन संश्लेषण की शुरुआत के बारे में बड़े राइबोसोमल सबयूनिट से संकेतों को "पहचानते हैं"। मेम्ब्रेन रिसेप्टर प्रोटीन राइबोसोम के बड़े सबयूनिट के साथ इंटरैक्ट करते हैं, जिससे एक राइबोसोम मेम्ब्रेन कॉम्प्लेक्स बनता है, जिस पर स्रावित प्रोटीन का संश्लेषण होता है। इस तरह, उदाहरण के लिए, ई कोलाई क्षारीय फॉस्फेट, बीएसी को संश्लेषित करता है। सबटिलिस - ए-एमाइलेज। सीपीएम इन प्रोटीनों को पेरिप्लास्मिक स्थान में स्थानांतरित करना भी सुनिश्चित करता है। कोशिका विभाजन, गुणसूत्र और प्लास्मिड प्रतिकृति के नियमन और नवगठित बेटी कोशिकाओं के बीच इन आनुवंशिक तत्वों के बाद के अलगाव में सीएमपी की भूमिका महान है।
सभी प्रोकैरियोट्स, साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के साथ, इसके डेरिवेटिव होते हैं - इंट्रासेल्युलर झिल्ली जो विशेष कार्य करते हैं। साइटोप्लाज्मिक झिल्ली सभी प्रकार के आक्रमणों (आक्रमण) को बनाने में सक्षम है। ये अंतर्ग्रहण इंट्रासेल्युलर झिल्ली का निर्माण करते हैं जो साइटोप्लाज्म में लंबाई, पैकेजिंग और स्थानीयकरण में भिन्न होते हैं। उन्हें जटिल गेंदों में एकत्र किया जा सकता है - लैमेलर, मधुकोश या ट्यूबलर संरचनाएं। कम जटिल झिल्ली विभिन्न लंबाई के साधारण लूप या नलिकाओं की तरह दिखती हैं। इंट्रासेल्युलर झिल्ली के संगठन की जटिलता के बावजूद, वे सभी साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के व्युत्पन्न हैं। उनकी सक्रिय सतह का आकार साइटोप्लाज्मिक झिल्ली से अधिक होता है। यह कोशिकाओं में इन संरचनाओं की उच्च कार्यात्मक गतिविधि का न्याय करने का आधार देता है।

नाइट्रोजन-फिक्सिंग और प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया, ब्रुसेला और नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया में एक विशेष रूप से समृद्ध इंट्रासेल्युलर झिल्ली तंत्र पाया गया था। प्रकाश संश्लेषक बैक्टीरिया (रोडोस्पिरिलम रूब्रम) में, झिल्ली बंद पुटिकाओं - पुटिकाओं की तरह दिखती हैं। उनका गठन साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के आक्रमण से शुरू होता है, जो तब एक नलिका बनाता है। ट्यूब पर संकुचन दिखाई देते हैं, इसे बुलबुले की एक श्रृंखला में विभाजित करते हैं। इन पुटिकाओं को क्रोमैटोफोर्स कहा जाता है। उनमें प्रकाश-अवशोषित वर्णक होते हैं - बैक्टीरियोक्लोरोफिल और कैरोटेनॉइड, इलेक्ट्रॉन परिवहन एंजाइम - यूबिकिनोन और साइटोक्रोम, फॉस्फोराइलेशन सिस्टम के घटक। कुछ प्रकाश संश्लेषक प्रोकैरियोट्स में, विशेष रूप से बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया और साइनोबैक्टीरिया में, प्रकाश संश्लेषक तंत्र को झिल्ली के ढेर द्वारा दर्शाया जाता है जिसमें एक चपटा आकार होता है और हरे पौधों के क्लोरोप्लास्ट ग्रेना के अनुरूप, थायलाकोइड्स (चित्र। 3.15) कहा जाता है।
वे प्रकाश संश्लेषण वर्णक, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के एंजाइम और फॉस्फोराइलेशन सिस्टम को केंद्रित करते हैं। सायनोबैक्टीरिया के थायलाकोइड्स की एक विशेषता साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के साथ संबंध की कमी है। यह प्रोकैरियोट्स का एकमात्र समूह है जिसमें एक विभेदित झिल्ली प्रणाली है।

नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया में, इंट्रासेल्युलर झिल्ली तंत्र में प्लेट्स, या लैमेली का रूप होता है, जिसमें फ्लैट वेसिकल्स होते हैं (चित्र। 3.16)।
इंट्रासेल्युलर झिल्लियों में से, मेसोसोम की संरचना सबसे जटिल होती है। वे सर्पिल रूप से मुड़े हुए, चपटे या गोलाकार ट्यूबलर निकाय होते हैं। अनुप्रस्थ पट के गठन के क्षेत्र में कोशिका विभाजन की अवधि के दौरान मेसोसोम बनते हैं। वे कोशिका भित्ति पदार्थों के संश्लेषण में गुणसूत्र प्रतिकृति और बेटी कोशिकाओं के बीच जीनोम के वितरण में भाग लेते हैं। भाग लेने के लिए
कोशिका विभाजन में मेसोसोम न्यूक्लियॉइड के डीएनए के साथ इसके संबंध को इंगित करता है। अच्छी तरह से विकसित मेसोसोम केवल ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया में पाए जाते हैं।
आज तक संचित जानकारी इंगित करती है कि बैक्टीरिया की झिल्ली संरचनाएं पर्याप्त रूप से विभेदित हैं और कोशिका में विभिन्न चयापचय प्रक्रियाओं के पाठ्यक्रम को सुनिश्चित करती हैं।

1. साइटोप्लाज्म और साइटोप्लाज्मिक समावेशन

साइटोप्लाज्म एक अर्ध-तरल कोलाइडल द्रव्यमान है, जिसमें 70-80% पानी होता है और कोशिका की आंतरिक गुहा को भरता है।
साइटोप्लाज्म में दो अंश होते हैं। उनमें से एक में संरचनात्मक तत्व होते हैं: राइबोसोम, एरोसोम,
कार्बोक्सीसोम, अतिरिक्त समावेशन, आनुवंशिक उपकरण, अन्य अंश में घुलनशील आरएनए, एंजाइमी प्रोटीन, वर्णक, खनिज, उत्पाद और चयापचय प्रतिक्रियाओं के सब्सट्रेट का एक जटिल मिश्रण होता है। इस अंश को साइटोसोल कहा जाता है।

विभिन्न कार्बनिक यौगिकों की उपस्थिति के कारण, जीवाणु कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में वृद्धि हुई चिपचिपाहट होती है। यह पानी की चिपचिपाहट का 800-8000 गुना (ग्लिसरीन की चिपचिपाहट के करीब) है। अंतराल चरण में या लघुगणक चरण के प्रारंभिक चरणों में युवा कोशिकाओं में कम साइटोप्लाज्मिक चिपचिपाहट होती है; उम्र बढ़ने में - चिपचिपाहट बढ़ जाती है, एक जेल जैसा दिखता है। साइटोप्लाज्म की चिपचिपाहट की डिग्री न केवल कोशिका की उम्र की विशेषता है, बल्कि इसकी शारीरिक गतिविधि भी है। पुरानी संस्कृतियों में साइटोप्लाज्म की चिपचिपाहट में वृद्धि उन कारकों में से एक है जो कोशिकाओं की शारीरिक गतिविधि में कमी का कारण बनते हैं। साइटोप्लाज्म वह माध्यम है जो सभी इंट्रासेल्युलर संरचनाओं को एक प्रणाली में जोड़ता है।
राइबोसोम। एक जीवाणु कोशिका के कोशिका द्रव्य में लगातार गोलाकार आकार की संरचनाएं होती हैं, आकार में 15-20 एनएम, आणविक भार 3106 के साथ।
राइबोसोम में 60-65% राइबोसोमल आरएनए और 35-40% प्रोटीन होता है। उत्तरार्द्ध आवश्यक अमीनो एसिड में समृद्ध हैं। अल्ट्रासेंट्रीफ्यूजेशन के दौरान, जीवाणु राइबोसोम लगभग 70 स्वेडबर्ग इकाइयों (एस) 7 की दर से बसते हैं, जिसके लिए उन्हें 708-राइबोसोम कहा जाता है। यूकेरियोट्स के साइटोप्लाज्मिक राइबोसोम बड़े होते हैं और उन्हें 80S राइबोसोम कहा जाता है (उनका अवसादन स्थिरांक 80S होता है)।
प्रत्येक राइबोसोम में दो सबयूनिट होते हैं: 30S और 50S, जो RNA अणुओं के आकार और उनमें मौजूद प्रोटीन की मात्रा में भिन्न होते हैं। बड़े सबयूनिट (50S) में दो rRNA अणु, 5S और 23S, और विभिन्न प्रोटीन के 35 अणु होते हैं। छोटे सबयूनिट (30S) में 16 rRNA का एक अणु और विभिन्न प्रकार के प्रोटीन के 21 अणु होते हैं। एक कोशिका में राइबोसोम की संख्या स्थिर नहीं होती - 5,000 से 90,000 तक। यह कोशिका की उम्र और बैक्टीरिया की खेती की स्थितियों से निर्धारित होती है। न्यूनतम राशि अंतराल चरण की शुरुआत में निहित है, और अधिकतम - संस्कृति विकास के घातीय चरण में। एस्चेरिचिया कोलाई में एक पूर्ण पोषक माध्यम पर सक्रिय वृद्धि की अवधि के दौरान, 1 सेकंड में 5-6 राइबोसोम संश्लेषित होते हैं। उनमें से अधिकांश जीवाणुओं के कोशिकाद्रव्य में स्वतंत्र अवस्था में होते हैं, और शेष -
एस \u003d 1 स्वेडबर्ग यूनिट \u003d 10 "13 सेमी (एस) फील्ड यूनिट।

मैसेंजर आरएनए के स्ट्रैंड्स द्वारा पॉलीसोम्स में एकजुट। पॉलीसोम में राइबोसोम की संख्या कई दसियों तक पहुंच सकती है। यह कोशिका की उच्च प्रोटीन-संश्लेषण गतिविधि को इंगित करता है, क्योंकि राइबोसोम प्रोटीन संश्लेषण की साइट हैं। उन्हें लाक्षणिक रूप से प्रोटीन के "कारखाने" कहा जाता है।
गैस रिक्तिकाएं (एयरोसोम)। ये संरचनाएं केवल कुछ पानी और मिट्टी के जीवाणुओं में निहित हैं। वे फोटोट्रॉफिक सल्फर बैक्टीरिया, रंगहीन फिलामेंटस बैक्टीरिया और जीनस रेनोबैक्टर के बैक्टीरिया में पाए जाते हैं। उनकी कोशिका में 40-60 तक होते हैं (चित्र। 3.17)। गैस रिक्तिकाएँ पतली से घिरी होती हैं


चावल। 3.17. एरोसोम के साथ रेनोबैक्टर वोकुलैटम सेल (आवर्धन x 70,000)

प्रोटीन झिल्ली। अंदर उनमें गैस के बुलबुले होते हैं, जिनकी संख्या स्थिर नहीं होती है। बुलबुले और एरोसोम में गैस की संरचना और दबाव समग्र रूप से पर्यावरण में घुली गैसों की मात्रा से निर्धारित होता है। एरोसोम या तो संकुचित अवस्था में होते हैं या गैस वातावरण से भरे होते हैं। उनकी स्थिति माध्यम के हाइड्रोस्टेटिक दबाव द्वारा नियंत्रित होती है। दबाव में तेज वृद्धि से एरोसोम का संपीड़न होता है और कोशिकाएं अपनी उछाल खो देती हैं।
एरोसोम सेल की उछाल को नियंत्रित करते हैं, जिससे इसे वातन, प्रकाश और पोषक तत्वों की अनुकूल परिस्थितियों में स्थानांतरित करना संभव हो जाता है। एक विशेष विशेषता गैस से भरे राज्य में उनका एक बार का ऑपरेशन है। हाइड्रोस्टेटिक दबाव की कार्रवाई के तहत संपीड़न के बाद, उन्हें गैस से नहीं भरा जाता है और

धीरे-धीरे नष्ट हो जाते हैं। कोशिका उन्हें केवल पुन: बनाकर पुन: उत्पन्न कर सकती है।
जब एरोसोम गैस से भरे होते हैं, तो बैक्टीरिया पानी की सतह पर बने रहते हैं, जब संपीड़ित होते हैं, तो वे इसकी मोटाई में डूब जाते हैं या जलाशय के तल में बस जाते हैं। आंदोलन की इस अजीबोगरीब विधि को मुख्य रूप से बैक्टीरिया में विकसित किया गया था जिसमें फ्लैगेला की कमी होती है, और इसके परिणामस्वरूप, सक्रिय रूप से स्थानांतरित करने की क्षमता होती है।
फाइकोबिलिसोम। ये इंट्रासेल्युलर संरचनाएं साइनोबैक्टीरिया की विशेषता हैं। वे 28-55 एनएम के व्यास के साथ दानों की तरह दिखते हैं, वे पानी में घुलनशील पिगमेंट के स्थानीयकरण की साइट हैं - फाइकोबिलिप्रोटीन, जो सायनोबैक्टीरिया के रंग को निर्धारित करते हैं और प्रकाश संश्लेषण में भाग लेते हैं।
क्लोरोसोम, या क्लोरोबियम वेसिकल्स, ऐसी संरचनाएं हैं जिनमें जीनस क्लोरोबियम के हरे बैक्टीरिया का प्रकाश संश्लेषक तंत्र स्थानीयकृत होता है। उनके पास एक लम्बी आकृति है, 100-150 एनएम लंबी, 50-70 एनएम चौड़ी, एकल-परत प्रोटीन झिल्ली से घिरी हुई है। क्लोरोसोम साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के नीचे एक घनी परत में स्थित होते हैं, लेकिन शारीरिक रूप से इससे अलग हो जाते हैं। हरे बैक्टीरिया के क्लोरोसोम में प्रकाश संश्लेषण वर्णक होते हैं - बैक्टीरियोक्लोरोफिल, जो प्रकाश क्वांटा को अवशोषित करते हैं और प्रकाश संश्लेषण के प्रतिक्रिया केंद्रों में ऊर्जा स्थानांतरित करते हैं।
कार्बोक्सीसोम। कुछ प्रकार के फोटोट्रोफिक (सायनोबैक्टीरिया, कुछ बैंगनी बैक्टीरिया) और केमोलिथोट्रोफिक (नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया) प्रोकैरियोट्स की कोशिकाओं में ऐसी संरचनाएं होती हैं जिनमें पॉलीहेड्रॉन का आकार होता है, आकार में 90-500 एनएम। वे जो कार्य करते हैं, उसके अनुसार उन्हें कार्बोक्सीसोम कहा जाता है। उनमें एंजाइम राइबुलोज डाइफॉस्फेट कार्बोक्सिलेज होता है, जो केल्विन चक्र में राइबुलोज डिफॉस्फेट के साथ कार्बन डाइऑक्साइड बंधन की प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है। स्वपोषी जीवाणुओं में, वे कार्बन डाइऑक्साइड स्थिरीकरण का स्थल होते हैं। कार्बोक्सीसोम एकल-परत प्रोटीन झिल्ली से घिरे होते हैं, जो एंजाइम को इंट्रासेल्युलर प्रोटीज के प्रभाव से बचाता है।
आरक्षित पोषक तत्व* वर्णित संरचनात्मक तत्वों के अलावा, बैक्टीरिया के साइटोप्लाज्म में समावेशन के रूप में विभिन्न आकार और आकार के कणिकाएं होती हैं। में उनकी उपस्थिति
कोशिका अस्थिर है और पोषक माध्यम की संरचना और संस्कृति की शारीरिक स्थिति से जुड़ी है। कई साइटोप्लाज्मिक समावेशन में ऐसे यौगिक होते हैं जो ऊर्जा के स्रोत और पोषक तत्वों के स्रोत के रूप में काम करते हैं। वे आम तौर पर ताजा, पोषक तत्वों से भरपूर मीडिया पर संस्कृतियों में बनते हैं, जब किसी कारण से कोशिका वृद्धि बाधित होती है, या सक्रिय विकास की अवधि के अंत के बाद। समावेशन की रासायनिक संरचना भिन्न होती है और विभिन्न प्रकार के जीवाणुओं के लिए समान नहीं होती है। वे पॉलीसेकेराइड, लिपिड, क्रिस्टल और अकार्बनिक पदार्थों के दाने हो सकते हैं।
पॉलीसेकेराइड्स में से, सबसे पहले स्टार्च, ग्लाइकोजन और एक स्टार्च जैसा पदार्थ, ग्रेनुलोज का उल्लेख किया जाना चाहिए। सबसे आम ग्लाइकोजन है। यह बेसिली, साल्मोनेला, एस्चेरिचिया कोलाई, सार्डिन आदि में पाया जाता है। क्लोस्ट्रीडियम जीनस के बीजाणु अवायवीय में, कोशिकाओं में छोटे ग्रैनुलोसा कणिकाएँ होती हैं। इन समावेशन का उपयोग सेल द्वारा ऊर्जा और कार्बन के स्रोतों के रूप में किया जाता है।
लिपिड बैक्टीरिया के कोशिका द्रव्य में छोटी बूंदों और दानों के रूप में जमा होते हैं। कई बैक्टीरिया में, लिपिड समावेशन को पॉली-पी-हाइड्रॉक्सीब्यूट्रिक एसिड द्वारा दर्शाया जाता है, जो अक्सर शुष्क जीवाणु बायोमास का 50% तक होता है। इस यौगिक में विशेष रूप से समृद्ध बैसिलस जीनस और फोटोट्रोफिक बैक्टीरिया के बैक्टीरिया हैं। पॉली-पी-हाइड्रॉक्सीब्यूट्रिक एसिड कार्बोहाइड्रेट से भरपूर मीडिया पर सूक्ष्मजीवों की वृद्धि के दौरान बड़ी मात्रा में संश्लेषित होता है। प्रत्येक पॉलीलैक्टाइड श्रृंखला में, पी-हाइड्रॉक्सी-ब्यूटिरिक एसिड अवशेष 60% तक खाते हैं, और इसलिए यह यौगिक बैक्टीरिया के लिए ऊर्जा का एक आदर्श "भंडार" है। कुछ सूक्ष्मजीव मोम और तटस्थ वसा (ट्राइग्लिसराइड्स) जमा करते हैं। तो, माइकोबैक्टीरिया और एक्टिनोमाइसेट्स में, मोम कभी-कभी शुष्क द्रव्यमान का 40% तक बनाते हैं, जीनस कैंडिडा, रोडोटोरुला की खमीर कोशिकाएं तटस्थ वसा में समृद्ध होती हैं, उनकी संख्या लगभग 60% तक पहुंच जाती है।
सूक्ष्मजीवों में सभी लिपिड समावेशन ऊर्जा और कार्बन के स्रोत के रूप में कार्य करते हैं।
कई जीवाणुओं की कोशिकाओं में, विशेष समावेशन अक्सर पाए जाते हैं, जिन्हें विलेय अनाज कहा जाता है। रासायनिक प्रकृति से, वॉलुटिन एक पॉलीफॉस्फेट है। वोल्टिन नाम

सल्फर बैक्टीरिया स्पिरिलम वोल्टन्स के प्रजाति के नाम से आता है, जिसमें इन समावेशन का वर्णन पहले किया गया था। वोल्यूटिन में मेटाक्रोमेसिया का गुण होता है, अर्थात। कुछ रंगों के मलिनकिरण का कारण बनता है। यदि बैक्टीरिया मेथिलीन ब्लू या टोल्यूडीन ब्लू से दागे जाते हैं, तो वोल्यूटिन ग्रेन बैंगनी या लाल-बैंगनी रंग का हो जाता है। इस संबंध में, शोधकर्ता डब्ल्यू। बाबेश और ई। अर्न्स्ट, जिन्होंने सबसे पहले इन समावेशन का वर्णन किया, ने उन्हें मेटाक्रोमैटिक अनाज कहा। Volutin के दाने गोलाकार होते हैं, आकार में 0.5 µm तक। वे सूक्ष्मजीवों के अच्छे पोषण की स्थितियों में बनते हैं, विशेष रूप से कार्बोहाइड्रेट से भरपूर मीडिया पर, और माध्यम में ग्लिसरॉल की उपस्थिति में भी। Volutin रोगजनक और सैप्रोफाइटिक बैक्टीरिया दोनों की कोशिकाओं में पाया जाता है, उदाहरण के लिए, स्पिरिला, एज़ोटोबैक्टर, डिप्थीरिया के प्रेरक एजेंट में।
Volutin का उपयोग कोशिका द्वारा मुख्य रूप से फॉस्फेट समूहों के स्रोत के रूप में और आंशिक रूप से ऊर्जा के लिए किया जाता है।
रंगहीन और बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया में, जब सल्फाइड कोशिका के अंदर ऑक्सीकृत हो जाते हैं, तो खनिज सल्फर बूंदों के रूप में जमा हो जाता है। हाइड्रोजन सल्फाइड H2S से भरपूर मीडिया में सल्फर जमा हो जाता है। जब वातावरण से सल्फाइड समाप्त हो जाते हैं, तो बैक्टीरिया इंट्रासेल्युलर सल्फर का उपयोग करते हैं। रंगहीन सल्फर बैक्टीरिया के लिए, यह एक ऊर्जा स्रोत के रूप में कार्य करता है; प्रकाश संश्लेषक बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया के लिए, यह एक इलेक्ट्रॉन दाता के रूप में कार्य करता है।
सायनोबैक्टीरिया में, आरक्षित पदार्थ सायनोफाइसीन है। अहंकार एक पॉलीपेप्टाइड है जो आर्गिनिन और एसपारटिक एसिड से बना है। वातावरण में इसकी कमी होने पर यह नाइट्रोजन के स्रोत के रूप में कार्य करता है। साइनोफाइसिन कणिकाओं का संचय संस्कृति विकास के स्थिर चरण में होता है और कोशिका के शुष्क द्रव्यमान का 8% तक हो सकता है।

किसी भी जीवित कोशिका को एक विशेष संरचना - साइटोप्लाज्मिक झिल्ली (सीपीएम) के पतले खोल द्वारा पर्यावरण से अलग किया जाता है। यूकेरियोट्स में कई इंट्रासेल्युलर झिल्ली होते हैं जो जीवों के स्थान को साइटोप्लाज्म से अलग करते हैं, जबकि अधिकांश प्रोकैरियोट्स के लिए सीएमपी एकमात्र कोशिका झिल्ली है। कुछ बैक्टीरिया और आर्किया में, यह साइटोप्लाज्म में प्रवेश कर सकता है, विभिन्न आकृतियों के बहिर्गमन और सिलवटों का निर्माण कर सकता है।

किसी भी कोशिका का CPM एक ही योजना के अनुसार निर्मित होता है और इसमें फॉस्फोलिपिड्स होते हैं (चित्र 3.5, एक)।बैक्टीरिया में, उनमें दो फैटी एसिड होते हैं, आमतौर पर श्रृंखला में 16-18 कार्बन परमाणुओं के साथ और संतृप्त या एक असंतृप्त बांड के साथ, एस्टर बॉन्ड द्वारा ग्लिसरॉल के दो हाइड्रॉक्सिल समूहों से जुड़ा होता है। बैक्टीरिया की फैटी एसिड संरचना पर्यावरण, विशेष रूप से तापमान में परिवर्तन के जवाब में भिन्न हो सकती है। तापमान में कमी के साथ, फॉस्फोलिपिड्स की संरचना में असंतृप्त फैटी एसिड की मात्रा बढ़ जाती है, जो झिल्ली की तरलता को काफी हद तक प्रभावित करती है। कुछ फैटी एसिड शाखित हो सकते हैं या उनमें साइक्लोप्रोपेन रिंग हो सकता है। ग्लिसरॉल का तीसरा OH समूह फॉस्फोरिक एसिड अवशेष और इसके माध्यम से शीर्ष समूह से जुड़ा होता है। फॉस्फोलिपिड्स के प्रमुख समूहों में विभिन्न प्रोकैरियोट्स (फॉस्फेटिडेलेथेनॉलमाइन, फॉस्फेटिडिलग्लिसरॉल, कार्डियोलिपिन, फॉस्फेटिडिलसेरिन, लेसिथिन, आदि) में विभिन्न रासायनिक प्रकृति हो सकती है, लेकिन वे यूकेरियोट्स की तुलना में सरल हैं। उदाहरण के लिए, एट ई कोलाईवे 75% फॉस्फेटिडाइलेथेनॉलमाइन, 20% फॉस्फेटिडिलग्लिसरॉल द्वारा दर्शाए जाते हैं, बाकी में कार्डियोलिपिन (डिफोस्फेटिडिलग्लिसरॉल), फॉस्फेटिडिलसेरिन और अन्य यौगिकों की ट्रेस मात्रा होती है। अन्य जीवाणुओं में अधिक जटिल प्रकार के झिल्लीदार लिपिड होते हैं। कुछ कोशिकाएं ग्लाइकोलिपिड बनाती हैं जैसे मोनोगैलेक्टोसिल डाइग्लिसराइड। आर्कियल झिल्ली के लिपिड यूकेरियोटिक और बैक्टीरिया वाले से भिन्न होते हैं। फैटी एसिड के बजाय, उनके पास एस्टर बॉन्ड के बजाय एक साधारण द्वारा ग्लिसरॉल से जुड़े उच्च आइसोप्रेनॉइड अल्कोहल होते हैं।

चावल। 3.5.

एक- फॉस्फोलिपिड; बी- द्विपरत झिल्ली

ओह ओह ओह ओह ओह

इस तरह के अणु झिल्ली के द्विपरत बनाते हैं, जहां हाइड्रोफोबिक भागों को अंदर की ओर मोड़ दिया जाता है, और हाइड्रोफिलिक भागों को बाहर की ओर, पर्यावरण में और साइटोप्लाज्म में बदल दिया जाता है (चित्र 3.5, बी)।कई प्रोटीन विसर्जित या बिलीयर में पार हो जाते हैं, जो झिल्ली के अंदर फैल सकते हैं, कभी-कभी जटिल परिसरों का निर्माण करते हैं। मेम्ब्रेन प्रोटीन में कई महत्वपूर्ण कार्य होते हैं, जिसमें चयापचय ऊर्जा का रूपांतरण और भंडारण, सभी पोषक तत्वों और चयापचय उत्पादों के अवशोषण और रिलीज का नियमन शामिल है। इसके अलावा, वे कई संकेतों को पहचानते हैं और प्रसारित करते हैं जो पर्यावरण में परिवर्तन को दर्शाते हैं और सेलुलर प्रतिक्रिया की ओर अग्रसर प्रतिक्रियाओं के संबंधित कैस्केड को ट्रिगर करते हैं। झिल्ली के इस संगठन को लिक्विड क्रिस्टल मॉडल द्वारा अच्छी तरह से समझाया गया है जिसमें झिल्ली प्रोटीन (चित्र। 3.6) के साथ एक मोज़ेक होता है।

चावल। 3.6.

अधिकांश जैविक झिल्ली 4 से 7 एनएम मोटी होती हैं। भारी धातुओं के साथ विपरीत होने पर एक संचरण इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में कोशिका झिल्ली स्पष्ट रूप से दिखाई देती है। इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ पर, वे तीन-परत संरचनाओं की तरह दिखते हैं: दो बाहरी अंधेरे परतें लिपिड के ध्रुवीय समूहों की स्थिति दिखाती हैं, और एक हल्की मध्य परत हाइड्रोफोबिक इंटीरियर (चित्र। 3.7) दिखाती है।

झिल्लियों का अध्ययन करने के लिए एक अन्य तकनीक तरल नाइट्रोजन के तापमान पर जमे हुए कोशिकाओं के चिप्स प्राप्त करना और भारी धातु स्पटरिंग का उपयोग करके परिणामी सतहों को विपरीत करना है।

(प्लैटिनम, सोना, चांदी)। परिणामी तैयारी एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में देखी जाती है। इस मामले में, कोई झिल्ली की सतह और उसमें शामिल मोज़ेक झिल्ली प्रोटीन को देख सकता है, जो झिल्ली के माध्यम से विस्तारित नहीं होते हैं, लेकिन विशेष हाइड्रोफोबिक एंकर क्षेत्रों द्वारा बाइलर के हाइड्रोफोबिक क्षेत्र से जुड़े होते हैं।

चावल। 3.7.

सीपीएम में चयनात्मक पारगम्यता का गुण होता है, जो कोशिका के अंदर और बाहर अधिकांश पदार्थों के मुक्त संचलन को रोकता है, और कोशिका वृद्धि और विभाजन, गति, और सतह और बाह्य प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट (एक्सोपॉलीसेकेराइड) के निर्यात में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। यदि कोशिका को साइटोप्लाज्म के अंदर की तुलना में उच्च या निम्न आसमाटिक दबाव वाले वातावरण में रखा जाता है, तो पानी कोशिका से बाहर निकल जाएगा या पानी उसमें प्रवेश करेगा। यह समाधान ग्रेडिएंट्स को बराबर करने के लिए पानी की संपत्ति को दर्शाता है। उसी समय, साइटोप्लाज्म सिकुड़ता या फैलता है (प्लास्मोलिसिस / डेप्लास्मोलिसिस की घटना)। हालांकि, अधिकांश जीवाणु कठोर कोशिका भित्ति की उपस्थिति के कारण ऐसे प्रयोगों में अपना आकार नहीं बदलते हैं।

सीपीएम पोषक तत्वों और मेटाबोलाइट्स के प्रवाह को नियंत्रित करता है। झिल्लीदार लिपिड द्वारा गठित एक हाइड्रोफोबिक परत की उपस्थिति इसके माध्यम से किसी भी ध्रुवीय अणुओं और मैक्रोमोलेक्यूल्स के पारित होने को रोकती है। यह गुण उन कोशिकाओं को अनुमति देता है जो ज्यादातर मामलों में तनु समाधानों में मौजूद होते हैं ताकि लाभकारी मैक्रोमोलेक्यूल्स और चयापचय अग्रदूतों को बनाए रखा जा सके। कोशिका झिल्ली को परिवहन कार्य करने के लिए भी डिज़ाइन किया गया है। आमतौर पर, प्रोकैरियोट्स में बड़ी संख्या में बहुत विशिष्ट परिवहन प्रणालियाँ होती हैं। परिवहन सेल के सामान्य बायोएनेरगेटिक्स का एक अभिन्न अंग है, जो पदार्थों के हस्तांतरण और सेल के लिए आवश्यक अन्य ग्रेडिएंट्स के निर्माण के लिए सीपीएम के माध्यम से विभिन्न आयनिक ग्रेडिएंट बनाता है और उनका उपयोग करता है। सीएमपी कोशिका गति, वृद्धि और विभाजन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। कई चयापचय प्रक्रियाएं प्रोकैरियोट्स की झिल्ली में केंद्रित होती हैं। झिल्ली प्रोटीन महत्वपूर्ण कार्य करते हैं: वे ऊर्जा के रूपांतरण और भंडारण में भाग लेते हैं, सभी पोषक तत्वों और चयापचय उत्पादों के अवशोषण और रिलीज को नियंत्रित करते हैं, पर्यावरण में परिवर्तनों के बारे में संकेतों को पहचानते हैं और संचारित करते हैं।

साइटोप्लाज्मिक कोशिका झिल्ली में तीन परतें होती हैं:

बाहरी - प्रोटीन;

मध्य - लिपिड की द्वि-आणविक परत;

आंतरिक - प्रोटीन।

झिल्ली की मोटाई 7.5-10 एनएम है। लिपिड की द्वि-आणविक परत झिल्ली का मैट्रिक्स है। इसकी दोनों परतों के लिपिड अणु उनमें डूबे प्रोटीन अणुओं के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। 60 से 75% झिल्ली लिपिड फॉस्फोलिपिड, 15-30% कोलेस्ट्रॉल होते हैं। प्रोटीन मुख्य रूप से ग्लाइकोप्रोटीन द्वारा दर्शाए जाते हैं। अंतर करना अभिन्न प्रोटीनपूरे झिल्ली में फैले हुए हैं, और परिधीयबाहरी या भीतरी सतह पर स्थित है।

अभिन्न प्रोटीनआयन चैनल बनाते हैं जो अतिरिक्त और इंट्रासेल्युलर तरल पदार्थ के बीच कुछ आयनों का आदान-प्रदान प्रदान करते हैं। वे एंजाइम भी हैं जो झिल्ली के पार आयनों के प्रतिगामी परिवहन को अंजाम देते हैं।

परिधीय प्रोटीनझिल्ली की बाहरी सतह पर केमोरिसेप्टर्स 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 बाह्य तरल पदार्थ के बीच आयनों का आदान-प्रदान करता है।

सेल 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 सूचनाओं की धारणा और प्रसंस्करण का उत्पादन करता है।

सेल उत्तेजना के तंत्र। बायोइलेक्ट्रिक घटना के अध्ययन का इतिहास।

मूल रूप से, शरीर में प्रेषित सूचना विद्युत संकेतों (उदाहरण के लिए, तंत्रिका आवेग) के रूप में होती है। पशु बिजली की उपस्थिति सबसे पहले प्रकृतिवादी (फिजियोलॉजिस्ट) एल. गलवानी ने 1786 में स्थापित की थी। वायुमंडलीय बिजली का अध्ययन करने के लिए, उन्होंने मेंढक के पैरों की न्यूरोमस्कुलर तैयारी को तांबे के हुक पर लटका दिया। जब ये पंजे बालकनी की लोहे की रेलिंग को छूते थे, तो मांसपेशियां सिकुड़ जाती थीं। इसने न्यूरोमस्कुलर तैयारी की तंत्रिका पर किसी प्रकार की बिजली की कार्रवाई का संकेत दिया। गलवानी ने माना कि यह जीवित ऊतकों में स्वयं बिजली की उपस्थिति के कारण था। हालांकि, ए वोल्टा ने पाया कि बिजली का स्रोत दो भिन्न धातुओं - तांबा और लोहा के संपर्क का स्थान है। शरीर क्रिया विज्ञान में गलवानी का पहला शास्त्रीय अनुभवयह तांबे और लोहे से बने द्विधात्वीय चिमटी के साथ न्यूरोमस्कुलर तैयारी की तंत्रिका को छूने के लिए माना जाता है। अपने मामले को साबित करने के लिए गलवानी ने पेश किया दूसरा अनुभव. उन्होंने अपनी मांसपेशी के कट के ऊपर तंत्रिका पेशीय तैयारी को संक्रमित करने वाली तंत्रिका के अंत को फेंक दिया। परिणाम एक संकुचन था। हालांकि, इस अनुभव ने गलवानी के समकालीनों को आश्वस्त नहीं किया। इसलिए, एक अन्य इतालवी मट्टूची ने निम्नलिखित प्रयोग किया। उन्होंने एक न्यूरोमस्कुलर मेंढक की तैयारी की तंत्रिका को दूसरे की पेशी पर आरोपित किया, जो एक चिड़चिड़ी धारा के प्रभाव में सिकुड़ गई। नतीजतन, पहली दवा भी घटने लगी। इसने एक पेशी से दूसरी पेशी में बिजली (क्रिया क्षमता) के हस्तांतरण का संकेत दिया। मांसपेशियों के क्षतिग्रस्त और बिना क्षतिग्रस्त हिस्सों के बीच संभावित अंतर की उपस्थिति को पहली बार 19वीं शताब्दी में माटेउची द्वारा एक स्ट्रिंग गैल्वेनोमीटर (एमीटर) का उपयोग करके सटीक रूप से स्थापित किया गया था। इसके अलावा, कट में एक नकारात्मक चार्ज था, और मांसपेशियों की सतह सकारात्मक थी।

कोशिका द्रव्य- प्लाज्मा झिल्ली और नाभिक के बीच संलग्न कोशिका का एक अनिवार्य हिस्सा; इसे 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 क्षारीय होता है। यूकेरियोटिक कोशिका के कोशिका द्रव्य की एक विशिष्ट विशेषता निरंतर गति है ( साइक्लोसिस) यह मुख्य रूप से क्लोरोप्लास्ट जैसे सेल ऑर्गेनेल के आंदोलन से पता चला है। यदि कोशिका द्रव्य की गति रुक ​​जाती है, तो कोशिका मर जाती है, क्योंकि केवल निरंतर गति में रहने के कारण ही यह अपने कार्य कर सकती है।

हायलोप्लाज्म ( साइटोसोल) एक रंगहीन, पतला, गाढ़ा और पारदर्शी कोलॉइडी विलयन है। यह इसमें है कि सभी चयापचय प्रक्रियाएं होती हैं, यह नाभिक और सभी जीवों का परस्पर संबंध प्रदान करती है। हाइलोप्लाज्म में तरल भाग या बड़े अणुओं की प्रबलता के आधार पर, हाइलोप्लाज्म के दो रूपों को प्रतिष्ठित किया जाता है: प- अधिक तरल हाइलोप्लाज्म और जेल- सघन हाइलोप्लाज्म। उनके बीच पारस्परिक संक्रमण संभव है: जेल एक सोल में बदल जाता है और इसके विपरीत।

साइटोप्लाज्म के कार्य:

1. एक प्रणाली में सेल के सभी घटकों का एकीकरण,
2. कई जैव रासायनिक और शारीरिक प्रक्रियाओं के पारित होने के लिए पर्यावरण,
3. जीवों के अस्तित्व और कामकाज के लिए पर्यावरण।

छत की भीतरी दीवार

छत की भीतरी दीवारयूकेरियोटिक 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 इसे द्वारा दर्शाया जाता है प्लाज्मा झिल्ली(पर्यायवाची - प्लास्मलेम्मा, कोशिका झिल्ली, साइटोप्लाज्मिक झिल्ली), जिसके ऊपर बाहरी परत बनती है। जन्तु कोशिका में यह पतली होती है और कहलाती है glycocalyx(ग्लाइकोप्रोटीन, ग्लाइकोलिपिड्स, लिपोप्रोटीन द्वारा निर्मित), एक पादप कोशिका में - मोटी, जिसे कहा जाता है कोशिका भित्ति(सेल्यूलोज द्वारा निर्मित)।

सभी जैविक झिल्लियों में सामान्य संरचनात्मक विशेषताएं और गुण होते हैं। वर्तमान में आम तौर पर स्वीकृत झिल्ली संरचना का द्रव मोज़ेक मॉडल. झिल्ली का आधार एक लिपिड बाईलेयर है, जो मुख्य रूप से फॉस्फोलिपिड्स द्वारा निर्मित होता है। फॉस्फोलिपिड ट्राइग्लिसराइड्स होते हैं जिसमें एक फैटी एसिड अवशेष को फॉस्फोरिक एसिड अवशेष से बदल दिया जाता है; अणु का वह भाग जिसमें फॉस्फोरिक एसिड के अवशेष स्थित होते हैं, हाइड्रोफिलिक हेड कहलाते हैं, जिन वर्गों में फैटी एसिड के अवशेष स्थित होते हैं उन्हें हाइड्रोफोबिक टेल कहा जाता है। झिल्ली में, फॉस्फोलिपिड को कड़ाई से व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित किया जाता है: अणुओं की हाइड्रोफोबिक पूंछ एक दूसरे का सामना करती है, और हाइड्रोफिलिक सिर पानी की ओर बाहर की ओर होते हैं।

लिपिड के अलावा, झिल्ली में प्रोटीन होता है (औसतन 60%)। वे झिल्ली के अधिकांश विशिष्ट कार्यों को निर्धारित करते हैं (कुछ अणुओं का परिवहन, प्रतिक्रियाओं का उत्प्रेरण, पर्यावरण से संकेत प्राप्त करना और परिवर्तित करना, आदि)। भेद: 1) परिधीय प्रोटीन(लिपिड बाईलेयर की बाहरी या भीतरी सतह पर स्थित), 2) अर्ध-अभिन्न प्रोटीन(लिपिड बाईलेयर में अलग-अलग गहराई तक डूबा हुआ), 3) इंटीग्रल या ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन(कोशिका के बाहरी और आंतरिक वातावरण दोनों के संपर्क में रहते हुए, झिल्ली के माध्यम से और उसके माध्यम से प्रवेश करें)। कुछ मामलों में इंटीग्रल प्रोटीन को चैनल-फॉर्मिंग या चैनल 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 इसके माध्यम से नहीं जाने देगा)।

ए - फॉस्फोलिपिड का हाइड्रोफिलिक सिर; सी, फॉस्फोलिपिड की हाइड्रोफोबिक पूंछ; 1 - प्रोटीन ई और एफ के हाइड्रोफोबिक क्षेत्र; 2, प्रोटीन एफ के हाइड्रोफिलिक क्षेत्र; 3 - एक ग्लाइकोलिपिड अणु में एक लिपिड से जुड़ी एक शाखित ओलिगोसेकेराइड श्रृंखला (ग्लाइकोलिपिड्स ग्लाइकोप्रोटीन से कम आम हैं); 4 - ग्लाइकोप्रोटीन अणु में प्रोटीन से जुड़ी शाखित ओलिगोसेकेराइड 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। झिल्ली के कार्बोहाइड्रेट घटक को प्रोटीन अणुओं (ग्लाइकोप्रोटीन) या लिपिड (ग्लाइकोलिपिड्स) से जुड़े ओलिगोसेकेराइड या पॉलीसेकेराइड श्रृंखलाओं द्वारा दर्शाया जाता है। मूल रूप से, कार्बोहाइड्रेट झिल्ली की बाहरी सतह पर स्थित होते हैं। कार्बोहाइड्रेट झिल्ली के रिसेप्टर कार्य प्रदान करते हैं। पशु कोशिकाओं में, ग्लाइकोप्रोटीन एक एपिमेम्ब्रेन कॉम्प्लेक्स बनाते हैं, ग्लाइकोकैलिक्स, कई दसियों नैनोमीटर मोटा होता है। इसमें कई सेल रिसेप्टर्स स्थित होते हैं, इसकी मदद से सेल 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 ।

झिल्ली 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. सेल का विभाजन डिब्बों में ("डिब्बों"),
4. "एंजाइमी कन्वेयर" का स्थान,
5. बहुकोशिकीय जीवों (आसंजन) के ऊतकों में कोशिकाओं के बीच संचार प्रदान करना,
6. संकेत पहचान।

सबसे महत्वपूर्ण झिल्ली संपत्ति- चयनात्मक पारगम्यता, अर्थात्। झिल्ली कुछ पदार्थों या अणुओं के लिए अत्यधिक पारगम्य हैं और दूसरों के लिए खराब पारगम्य (या पूरी तरह से अभेद्य) हैं। यह संपत्ति झिल्ली के नियामक कार्य को रेखांकित करती है, जो कोशिका और बाहरी वातावरण के बीच पदार्थों के आदान-प्रदान को सुनिश्चित करती है। वह प्रक्रिया जिसके द्वारा पदार्थ कोशिका झिल्ली से गुजरते हैं, कहलाती है पदार्थों का परिवहन. भेद: 1) नकारात्मक परिवहन- ऊर्जा के बिना जाने वाले पदार्थों को पारित करने की प्रक्रिया; 2) सक्रिय ट्रांसपोर्ट- पदार्थों को पारित करने की प्रक्रिया, ऊर्जा की लागत के साथ जा रही है।

पर नकारात्मक परिवहनपदार्थ उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र में चले जाते हैं, अर्थात। एकाग्रता ढाल के साथ। किसी भी विलयन में विलायक और विलेय के अणु होते हैं। विलेय के अणुओं की गति की प्रक्रिया को विसरण कहते हैं, विलायक के अणुओं की गति को परासरण कहते हैं। यदि अणु आवेशित होता है, तो उसका परिवहन विद्युत प्रवणता से प्रभावित होता है। इसलिए, अक्सर एक इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट की बात की जाती है, जो दोनों ग्रेडिएंट को एक साथ मिलाता है। परिवहन की गति ढाल के परिमाण पर निर्भर करती है।

निम्न 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) के आंदोलन के लिए जिम्मेदार है; चार) असमस- पानी के अणुओं का परिवहन (सभी जैविक प्रणालियों में, पानी विलायक है)।

जरुरत सक्रिय ट्रांसपोर्टतब होता है जब इलेक्ट्रोकेमिकल ढाल के खिलाफ झिल्ली के माध्यम से अणुओं के हस्तांतरण 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 है। सक्रिय परिवहन में शामिल हैं: 1) Na + /K + -पंप (सोडियम-पोटेशियम पंप), 2) एंडोसाइटोसिस, 3) एक्सोसाइटोसिस।

काम ना + / के + -पंप. सामान्य कामकाज के लिए, कोशिका को साइटोप्लाज्म और बाहरी वातावरण में K + और Na + आयनों का एक निश्चित अनुपात बनाए रखना चाहिए। सेल के अंदर K + की सांद्रता इसके बाहर की तुलना में काफी अधिक होनी चाहिए, और Na + - इसके विपरीत। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि Na + और K + झिल्ली के छिद्रों के माध्यम से स्वतंत्र रूप से फैल सकते हैं। Na+/K+ पंप इन आयन सांद्रता के बराबर होने का प्रतिकार करता है और सेल से Na+ और K+ को सेल में सक्रिय रूप से पंप करता है। Na + /K + -pump एक ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन है जो गठनात्मक परिवर्तनों में सक्षम है, ताकि यह K + और Na + दोनों को जोड़ सके। Na + /K + -pump के संचालन के चक्र को निम्नलिखित चरणों में विभाजित किया जा सकता है: 1) झिल्ली के अंदर से Na + का लगाव, 2) पंप प्रोटीन का फॉस्फोराइलेशन, 3) बाह्यकोशिकीय में Na + का विमोचन अंतरिक्ष, 4) झिल्ली के बाहर से K + का लगाव , 5) पंप प्रोटीन का डीफॉस्फोराइलेशन, 6) इंट्रासेल्युलर स्पेस में K + की रिहाई। सोडियम-पोटेशियम पंप कोशिका के जीवन के लिए आवश्यक सभी ऊर्जा का लगभग एक तिहाई खपत करता है। ऑपरेशन के एक चक्र के दौरान, पंप सेल से 3Na + पंप करता है और 2K + में पंप करता है।

एंडोसाइटोसिस- बड़े कणों और मैक्रोमोलेक्यूल्स की कोशिका द्वारा अवशोषण की प्रक्रिया। एंडोसाइटोसिस दो प्रकार के होते हैं: 1) phagocytosis- बड़े कणों (कोशिकाओं, कोशिका भागों, मैक्रोमोलेक्यूल्स) और 2) का कब्जा और अवशोषण पिनोसाइटोसिस- तरल पदार्थ (समाधान, कोलाइडल समाधान, निलंबन) का कब्जा और अवशोषण। फागोसाइटोसिस की घटना की खोज आई.आई. 1882 में मेचनिकोव। एंडोसाइटोसिस के दौरान, प्लाज्मा झिल्ली एक आक्रमण बनाता है, इसके किनारों का विलय होता है, और एक झिल्ली द्वारा साइटोप्लाज्म से सीमांकित संरचनाएं साइटोप्लाज्म में लगी होती हैं। कई प्रोटोजोआ और कुछ ल्यूकोसाइट्स फागोसाइटोसिस में सक्षम हैं। रक्त केशिकाओं के एंडोथेलियम में, आंत की उपकला कोशिकाओं में पिनोसाइटोसिस मनाया जाता है।

एक्सोसाइटोसिस- एंडोसाइटोसिस की रिवर्स प्रक्रिया: कोशिका से विभिन्न पदार्थों को हटाना। एक्सोसाइटोसिस के दौरान, पुटिका झिल्ली बाहरी साइटोप्लाज्मिक झिल्ली के साथ फ़्यूज़ हो जाती है, पुटिका की सामग्री कोशिका के बाहर हटा दी जाती है, और इसकी झिल्ली बाहरी साइटोप्लाज्मिक झिल्ली में शामिल होती है। इस प्रकार, अंतःस्रावी ग्रंथियों की कोशिकाओं से हार्मोन उत्सर्जित होते हैं, और प्रोटोजोआ में अपाच्य भोजन रहता है।

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के लिए जाओ व्याख्यान संख्या 7"यूकेरियोटिक कोशिका: जीवों की संरचना और कार्य"