कोशिका झिल्ली तलीय संरचना है जिससे कोशिका का निर्माण होता है। यह सभी जीवों में मौजूद है। इसके अद्वितीय गुण कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि सुनिश्चित करते हैं।

झिल्ली के प्रकार

कोशिका झिल्ली तीन प्रकार की होती है:

• घर के बाहर;
• परमाणु;
• ऑर्गेनेल झिल्ली।

बाहरी साइटोप्लाज्मिक झिल्ली कोशिका की सीमाएँ बनाती है। इसे पौधों, कवक और जीवाणुओं में पाई जाने वाली कोशिका भित्ति या झिल्ली से भ्रमित नहीं होना चाहिए।

कोशिका भित्ति और कोशिका झिल्ली के बीच का अंतर बहुत अधिक मोटाई और विनिमय पर सुरक्षात्मक कार्य की प्रबलता में है। झिल्ली कोशिका भित्ति के नीचे स्थित होती है।

नाभिकीय झिल्ली नाभिक की सामग्री को कोशिका द्रव्य से अलग करती है।

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कोशिकांगों में वे होते हैं जिनकी आकृति एक या दो झिल्लियों से बनती है:

• माइटोकॉन्ड्रिया;
• प्लास्टिड;
• रिक्तिकाएं;
• गॉल्गी कॉम्प्लेक्स;
• लाइसोसोम;
• एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (ईआर)।

झिल्ली संरचना

आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, द्रव मोज़ेक मॉडल का उपयोग करके कोशिका झिल्ली की संरचना का वर्णन किया गया है। झिल्ली का आधार लिपिड परत है - एक समतल बनाने वाले लिपिड अणुओं के दो स्तर। प्रोटीन अणु बिलीपिड परत के दोनों ओर स्थित होते हैं। कुछ प्रोटीन बाइलिपिड परत में डूबे रहते हैं, कुछ इससे गुजरते हैं।

चावल। 1. कोशिका झिल्ली।

पशु कोशिकाओं में झिल्ली की सतह पर कार्बोहाइड्रेट का एक जटिल होता है। माइक्रोस्कोप के तहत कोशिका का अध्ययन करते समय, यह देखा गया कि झिल्ली निरंतर गति में है और संरचना में विषम है।

झिल्ली रूपात्मक और कार्यात्मक दोनों अर्थों में एक मोज़ेक है, क्योंकि इसके विभिन्न भागों में अलग-अलग पदार्थ होते हैं और अलग-अलग शारीरिक गुण होते हैं।

गुण और कार्य

कोई भी सीमा संरचना सुरक्षात्मक और विनिमय कार्य करती है। यह सभी प्रकार की झिल्ली पर लागू होता है।

इन कार्यों के कार्यान्वयन को इस तरह के गुणों द्वारा सुगम बनाया गया है:

• प्लास्टिक;
• ठीक होने की उच्च क्षमता;
• अर्धपारगम्यता।

अर्ध-पारगम्यता की संपत्ति इस तथ्य में निहित है कि कुछ पदार्थ झिल्ली से नहीं गुजरते हैं, जबकि अन्य स्वतंत्र रूप से पारित होते हैं। इस प्रकार झिल्ली का नियंत्रण कार्य किया जाता है।

इसके अलावा, बाहरी झिल्ली कई बहिर्वाह और एक चिपकने वाले की रिहाई के कारण कोशिकाओं के बीच संचार प्रदान करती है जो अंतरकोशिकीय स्थान को भरती है।

झिल्ली के पार पदार्थों का परिवहन

पदार्थ बाहरी झिल्ली से निम्न प्रकार से गुजरते हैं:

• एंजाइमों की मदद से छिद्रों के माध्यम से;
• सीधे झिल्ली के माध्यम से;
• पिनोसाइटोसिस;
• फागोसाइटोसिस।

पहले दो तरीके आयनों और छोटे अणुओं का परिवहन करते हैं। बड़े अणु कोशिका में पिनोसाइटोसिस (तरल अवस्था में) और फागोसाइटोसिस (ठोस रूप में) द्वारा प्रवेश करते हैं।

चावल। 2. पिनो- और फागोसाइटोसिस की योजना।

झिल्ली भोजन के कण के चारों ओर लपेटती है और इसे पाचन रिक्तिका में बंद कर देती है।

पानी और आयन निष्क्रिय परिवहन द्वारा, ऊर्जा व्यय के बिना सेल में प्रवेश करते हैं। ऊर्जा संसाधनों के व्यय के साथ बड़े अणु सक्रिय परिवहन द्वारा चलते हैं।

इंट्रासेल्युलर परिवहन

सेल वॉल्यूम के 30% से 50% तक एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम का कब्जा होता है। यह गुहाओं और चैनलों की एक प्रकार की प्रणाली है जो कोशिका के सभी हिस्सों को जोड़ती है और पदार्थों के एक आदेशित इंट्रासेल्युलर परिवहन प्रदान करती है।

चावल। 3. ईपीएस ड्राइंग।

इस प्रकार, कोशिका झिल्ली का एक महत्वपूर्ण द्रव्यमान ईपीएस में केंद्रित होता है।

हमने क्या सीखा?

हमने पाया कि जीव विज्ञान में कोशिका झिल्ली क्या है। यह वह संरचना है जिस पर सभी जीवित कोशिकाएँ निर्मित होती हैं। कोशिका में इसका महत्व इसमें निहित है: कोशिका और नाभिक में पदार्थों के चयनात्मक प्रवेश को सुनिश्चित करते हुए, जीवों, नाभिक और कोशिका के स्थान का परिसीमन करना। झिल्ली में लिपिड और प्रोटीन अणु होते हैं।

विषय प्रश्नोत्तरी

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सार्वभौमिक जैविक झिल्ली 6 माइक्रोन की कुल मोटाई के साथ फॉस्फोलिपिड अणुओं की एक दोहरी परत द्वारा गठित। इस मामले में, फॉस्फोलिपिड अणुओं की हाइड्रोफोबिक पूंछ एक दूसरे की ओर अंदर की ओर मुड़ जाती है, और ध्रुवीय हाइड्रोफिलिक सिर झिल्ली से बाहर की ओर, पानी की ओर मुड़ जाते हैं। लिपिड झिल्ली के मुख्य भौतिक-रासायनिक गुण प्रदान करते हैं, विशेष रूप से, उनके द्रवताशरीर के तापमान पर। इस लिपिड डबल परत में प्रोटीन एम्बेडेड होते हैं।

वे उप-विभाजित हैं अभिन्न(संपूर्ण लिपिड बाईलेयर में व्याप्त), अर्ध-अभिन्न(लिपिड बाईलेयर के आधे तक प्रवेश करें), या सतह (लिपिड बाइलेयर की आंतरिक या बाहरी सतह पर स्थित)।

इसी समय, प्रोटीन अणु मोज़ाइक रूप से लिपिड बाईलेयर में स्थित होते हैं और झिल्लियों की तरलता के कारण हिमखंडों की तरह "लिपिड समुद्र" में "तैर" सकते हैं। उनके कार्य के अनुसार, ये प्रोटीन हो सकते हैं संरचनात्मक(झिल्ली की एक निश्चित संरचना बनाए रखें), रिसेप्टर(जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों के लिए रिसेप्टर्स बनाने के लिए), यातायात(झिल्ली के माध्यम से पदार्थों का परिवहन करना) और एंजाइमी(कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करें)। यह वर्तमान में सबसे अधिक मान्यता प्राप्त है द्रव मोज़ेक मॉडलबायोलॉजिकल मेम्ब्रेन का प्रस्ताव 1972 में सिंगर और निकोलसन ने दिया था।

झिल्ली कोशिका में एक परिसीमन कार्य करते हैं। वे सेल को डिब्बों, डिब्बों में विभाजित करते हैं जिसमें प्रक्रियाएं और रासायनिक प्रतिक्रियाएं एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकती हैं। उदाहरण के लिए, लाइसोसोम के आक्रामक हाइड्रोलाइटिक एंजाइम, जो अधिकांश कार्बनिक अणुओं को तोड़ने में सक्षम होते हैं, एक झिल्ली द्वारा शेष साइटोप्लाज्म से अलग हो जाते हैं। इसके नष्ट होने की स्थिति में स्व-पाचन और कोशिका मृत्यु होती है।

एक सामान्य संरचनात्मक योजना होने के कारण, विभिन्न जैविक कोशिका झिल्ली उनकी रासायनिक संरचना, संगठन और गुणों में भिन्न होती है, जो उनके द्वारा बनाई गई संरचनाओं के कार्यों पर निर्भर करती है।

प्लाज्मा झिल्ली, संरचना, कार्य।

साइटोलेम्मा जैविक झिल्ली है जो कोशिका के बाहर से घिरी होती है। यह सबसे मोटी (10 एनएम) और जटिल रूप से संगठित कोशिका झिल्ली है। यह एक सार्वभौमिक जैविक झिल्ली पर आधारित है, जो बाहर से ढकी हुई है glycocalyx, और अंदर से, कोशिका द्रव्य की ओर से, सबमेम्ब्रेन परत(चित्र.2-1बी)। glycocalyx(3-4 एनएम मोटी) जटिल प्रोटीन के बाहरी, कार्बोहाइड्रेट वर्गों द्वारा दर्शाया जाता है - ग्लाइकोप्रोटीन और ग्लाइकोलिपिड जो झिल्ली बनाते हैं। ये कार्बोहाइड्रेट श्रृंखलाएं रिसेप्टर्स की भूमिका निभाती हैं जो यह सुनिश्चित करती हैं कि कोशिका पड़ोसी कोशिकाओं और अंतरकोशिकीय पदार्थ को पहचानती है और उनके साथ बातचीत करती है। इस परत में सतह और अर्ध-अभिन्न प्रोटीन भी शामिल हैं, जिनमें से कार्यात्मक साइट सुप्रामेम्ब्रेन ज़ोन (उदाहरण के लिए, इम्युनोग्लोबुलिन) में स्थित हैं। ग्लाइकोकैलिक्स में हिस्टोकोम्पैटिबिलिटी रिसेप्टर्स, कई हार्मोन के रिसेप्टर्स और न्यूरोट्रांसमीटर शामिल हैं।

सबमम्ब्रेन, कॉर्टिकल लेयरसूक्ष्मनलिकाएं, माइक्रोफाइब्रिल्स और सिकुड़ा हुआ माइक्रोफिलामेंट्स द्वारा निर्मित, जो कोशिका के साइटोस्केलेटन का हिस्सा हैं। सबमम्ब्रेन परत कोशिका के आकार को बनाए रखती है, इसकी लोच बनाती है, और कोशिका की सतह में परिवर्तन प्रदान करती है। इसके कारण, कोशिका एंडो- और एक्सोसाइटोसिस, स्राव और गति में भाग लेती है।

साइटोलेम्मा पूर्ति करता है गुच्छा कार्यों:

1) परिसीमन (साइटोलेम्मा अलग करता है, पर्यावरण से कोशिका का परिसीमन करता है और बाहरी वातावरण के साथ इसका संबंध सुनिश्चित करता है);

2) अन्य कोशिकाओं के इस सेल द्वारा मान्यता और उनसे लगाव;

3) अंतरकोशिकीय पदार्थ की कोशिका द्वारा मान्यता और उसके तत्वों (फाइबर, तहखाने की झिल्ली) से लगाव;

4) पदार्थों और कणों का साइटोप्लाज्म में और बाहर परिवहन;

5) इसकी सतह पर उनके लिए विशिष्ट रिसेप्टर्स की उपस्थिति के कारण सिग्नलिंग अणुओं (हार्मोन, मध्यस्थ, साइटोकिन्स) के साथ बातचीत;

1. साइटोस्केलेटन के सिकुड़ा तत्वों के साथ साइटोलेम्मा के कनेक्शन के कारण कोशिका गति (स्यूडोपोडिया का गठन) प्रदान करता है।

साइटोलेम्मा में असंख्य होते हैं रिसेप्टर्स, जिसके माध्यम से जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ ( लिगेंड्स, सिग्नल अणु, पहले संदेशवाहक: हार्मोन, मध्यस्थ, वृद्धि कारक) कोशिका पर कार्य करते हैं। रिसेप्टर्स आनुवंशिक रूप से निर्धारित मैक्रोमोलेक्यूलर सेंसर (प्रोटीन, ग्लाइको- और लिपोप्रोटीन) होते हैं जो साइटोलेमा में निर्मित होते हैं या कोशिका के अंदर स्थित होते हैं और रासायनिक या भौतिक प्रकृति के विशिष्ट संकेतों की धारणा में विशिष्ट होते हैं। जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ, रिसेप्टर के साथ बातचीत करते समय, सेल में जैव रासायनिक परिवर्तनों का एक झरना पैदा करते हैं, जबकि एक विशिष्ट शारीरिक प्रतिक्रिया (सेल फ़ंक्शन में परिवर्तन) में परिवर्तित हो जाते हैं।

सभी रिसेप्टर्स की एक सामान्य संरचनात्मक योजना होती है और इसमें तीन भाग होते हैं: 1) सुपरमम्ब्रेन, जो एक पदार्थ (लिगैंड) के साथ बातचीत करता है; 2) इंट्रामेम्ब्रेन, सिग्नल ट्रांसफर करना; और 3) इंट्रासेल्युलर, साइटोप्लाज्म में डूबा हुआ।

अंतरकोशिकीय संपर्कों के प्रकार।

साइटोलेम्मा विशेष संरचनाओं के निर्माण में भी शामिल है - इंटरसेलुलर कनेक्शन, संपर्क, जो आसन्न कोशिकाओं के बीच घनिष्ठ संपर्क प्रदान करते हैं। अंतर करना सरलऔर जटिलअंतरकोशिकीय संबंध। पर सरलइंटरसेलुलर जंक्शनों पर, कोशिकाओं के साइटोलेमा 15-20 एनएम की दूरी पर एक दूसरे के पास पहुंचते हैं और उनके ग्लाइकोकैलिक्स के अणु एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं (चित्र 2-3)। कभी-कभी एक कोशिका के साइटोलेमा का फलाव पड़ोसी कोशिका के अवसाद में प्रवेश करता है, जिससे दाँतेदार और उंगली जैसे कनेक्शन (कनेक्शन "लॉक की तरह") बनते हैं।

जटिलइंटरसेलुलर कनेक्शन कई प्रकार के होते हैं: ताला लगाना, बन्धनऔर संचार(चित्र। 2-3)। सेवा तालायौगिकों में शामिल हैं तंग संपर्कया अवरुद्ध क्षेत्र. इसी समय, पड़ोसी कोशिकाओं के ग्लाइकोकैलिक्स के अभिन्न प्रोटीन अपने शीर्ष भागों में पड़ोसी उपकला कोशिकाओं की परिधि के साथ एक प्रकार का जाल नेटवर्क बनाते हैं। इसके कारण, बाह्य वातावरण से सीमांकित, अंतरकोशिकीय अंतराल बंद हो जाते हैं (चित्र 2-3)।

चावल। 2-3। विभिन्न प्रकार के अंतरकोशिकीय कनेक्शन।

1. साधारण कनेक्शन।
2. तंग कनेक्शन।
3. चिपकने वाला बैंड।
4. डिस्मोसोम।
5. हेमीडेस्मोसोम।
6. स्लॉटेड (संचार) कनेक्शन।
7. माइक्रोविली।

(यू। आई। अफानासेव, एन। ए। यूरिना के अनुसार)।

सेवा जोड़ने, एंकरिंग यौगिकों में शामिल हैं गोंद बेल्टऔर डेसमोसोम चिपकने वाला बैंडएकल-परत उपकला की कोशिकाओं के शीर्ष भागों के आसपास स्थित है। इस क्षेत्र में, पड़ोसी कोशिकाओं के अभिन्न ग्लाइकोकैलिक्स ग्लाइकोप्रोटीन एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं, और एक्टिन माइक्रोफिलामेंट्स के बंडलों सहित सबमम्ब्रेन प्रोटीन, साइटोप्लाज्म से उनके पास पहुंचते हैं। डेसमोसोम (आसंजन पैच)- युग्मित संरचनाएं आकार में लगभग 0.5 µm. उनमें, पड़ोसी कोशिकाओं के साइटोलेम्मा के ग्लाइकोप्रोटीन बारीकी से परस्पर क्रिया करते हैं, और इन क्षेत्रों में कोशिकाओं की ओर से, कोशिका साइटोस्केलेटन के मध्यवर्ती तंतुओं के बंडलों को साइटोलेम्मा (चित्र 2-3) में बुना जाता है।

सेवा संचार कनेक्शनउद्घृत करना गैप जंक्शन (गठबंधन) और सिनेप्स. नेक्सस 0.5-3 माइक्रोन का आकार है। उनमें, पड़ोसी कोशिकाओं के साइटोलेमास 2-3 एनएम तक अभिसरण करते हैं और कई आयन चैनल होते हैं। उनके माध्यम से, आयन एक कोशिका से दूसरी कोशिका में जा सकते हैं, उत्तेजना संचारित कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, मायोकार्डियल कोशिकाओं के बीच। synapsesतंत्रिका ऊतक की विशेषता और तंत्रिका कोशिकाओं के साथ-साथ तंत्रिका और प्रभावकारी कोशिकाओं (मांसपेशियों, ग्रंथियों) के बीच पाए जाते हैं। उनके पास एक सिनैप्टिक फांक है, जहां, जब एक तंत्रिका आवेग सिनैप्स के प्रीसानेप्टिक भाग से गुजरता है, तो एक न्यूरोट्रांसमीटर जारी किया जाता है जो एक तंत्रिका आवेग को दूसरे सेल तक पहुंचाता है (अधिक विवरण के लिए, अध्याय "तंत्रिका ऊतक" देखें)।

कोशिका झिल्ली

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

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

कार्यों

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

बायोमेम्ब्रेन की संरचना और संरचना

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

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

मेम्ब्रेन ऑर्गेनेल

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

चयनात्मक पारगम्यता

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

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

यह सभी देखें

साहित्य

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• ब्रूस अल्बर्ट्स, एट अल।

पृथ्वी पर सभी जीवित जीव कोशिकाओं से बने होते हैं, और प्रत्येक कोशिका एक सुरक्षात्मक खोल से घिरी होती है - एक झिल्ली। हालांकि, झिल्ली के कार्य जीवों की रक्षा करने और एक कोशिका को दूसरे से अलग करने तक सीमित नहीं हैं। कोशिका झिल्ली एक जटिल तंत्र है जो सीधे प्रजनन, पुनर्जनन, पोषण, श्वसन और कई अन्य महत्वपूर्ण कोशिका कार्यों में शामिल होता है।

"कोशिका झिल्ली" शब्द का प्रयोग लगभग सौ वर्षों से किया जा रहा है। लैटिन से अनुवाद में "झिल्ली" शब्द का अर्थ "फिल्म" है। लेकिन एक कोशिका झिल्ली के मामले में, एक निश्चित तरीके से परस्पर जुड़ी दो फिल्मों के संयोजन की बात करना अधिक सही होगा, इसके अलावा, इन फिल्मों के विभिन्न पक्षों में अलग-अलग गुण होते हैं।

कोशिका झिल्ली (साइटोलेम्मा, प्लास्मलेम्मा) एक तीन-परत लिपोप्रोटीन (वसा-प्रोटीन) खोल है जो प्रत्येक कोशिका को पड़ोसी कोशिकाओं और पर्यावरण से अलग करता है, और कोशिकाओं और पर्यावरण के बीच एक नियंत्रित विनिमय करता है।

इस परिभाषा में निर्णायक महत्व यह नहीं है कि कोशिका झिल्ली एक कोशिका को दूसरे से अलग करती है, बल्कि यह कि यह अन्य कोशिकाओं और पर्यावरण के साथ अपनी बातचीत सुनिश्चित करती है। झिल्ली कोशिका की एक बहुत सक्रिय, लगातार काम करने वाली संरचना है, जिस पर प्रकृति द्वारा कई कार्य सौंपे जाते हैं। हमारे लेख से, आप कोशिका झिल्ली की संरचना, संरचना, गुणों और कार्यों के बारे में सब कुछ जानेंगे, साथ ही कोशिका झिल्ली के कामकाज में गड़बड़ी से मानव स्वास्थ्य को होने वाले खतरे के बारे में भी जानेंगे।

कोशिका झिल्ली अनुसंधान का इतिहास

1925 में, दो जर्मन वैज्ञानिक, गॉर्टर और ग्रेंडेल, मानव लाल रक्त कोशिकाओं, एरिथ्रोसाइट्स पर एक जटिल प्रयोग करने में सक्षम थे। आसमाटिक शॉक का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने तथाकथित "छाया" प्राप्त की - लाल रक्त कोशिकाओं के खाली गोले, फिर उन्हें एक ढेर में ढेर कर दिया और सतह क्षेत्र को मापा। अगला कदम कोशिका झिल्ली में लिपिड की मात्रा की गणना करना था। एसीटोन की मदद से, वैज्ञानिकों ने लिपिड को "छाया" से अलग किया और निर्धारित किया कि वे एक डबल निरंतर परत के लिए पर्याप्त थे।

हालाँकि, प्रयोग के दौरान, दो स्थूल त्रुटियाँ हुईं:

एसीटोन का उपयोग सभी लिपिड को झिल्ली से अलग करने की अनुमति नहीं देता है;

"छाया" के सतह क्षेत्र की गणना सूखे वजन से की गई थी, जो कि गलत भी है।

चूंकि पहली त्रुटि ने गणना में एक माइनस दिया, और दूसरे ने एक प्लस दिया, समग्र परिणाम आश्चर्यजनक रूप से सटीक निकला, और जर्मन वैज्ञानिकों ने वैज्ञानिक दुनिया में सबसे महत्वपूर्ण खोज की - कोशिका झिल्ली के लिपिड बाईलेयर।

1935 में, शोधकर्ताओं की एक और जोड़ी, डेनियल और डॉसन, बिलीपिड फिल्मों पर लंबे प्रयोगों के बाद, इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि प्रोटीन कोशिका झिल्ली में मौजूद होते हैं। यह समझाने का कोई और तरीका नहीं था कि इन फिल्मों में इतना उच्च सतह तनाव क्यों है। वैज्ञानिकों ने जनता के सामने एक सैंडविच के समान एक कोशिका झिल्ली का एक योजनाबद्ध मॉडल प्रस्तुत किया है, जहां ब्रेड के स्लाइस की भूमिका सजातीय लिपिड-प्रोटीन परतों द्वारा निभाई जाती है, और उनके बीच तेल के बजाय खालीपन होता है।

1950 में, पहले इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप का उपयोग करते हुए, डेनियल-डॉसन सिद्धांत की आंशिक रूप से पुष्टि की गई थी - कोशिका झिल्ली के माइक्रोग्राफ पर लिपिड और प्रोटीन हेड वाली दो परतें स्पष्ट रूप से दिखाई देती थीं, और उनके बीच केवल लिपिड की पूंछ से भरा एक पारदर्शी स्थान था। और प्रोटीन।

1960 में, इन आंकड़ों द्वारा निर्देशित, अमेरिकी माइक्रोबायोलॉजिस्ट जे। रॉबर्टसन ने कोशिका झिल्ली की तीन-परत संरचना के बारे में एक सिद्धांत विकसित किया, जिसे लंबे समय तक एकमात्र सच माना जाता था। हालाँकि, जैसे-जैसे विज्ञान विकसित हुआ, इन परतों की एकरूपता के बारे में अधिक से अधिक संदेह पैदा हुए। ऊष्मप्रवैगिकी के दृष्टिकोण से, ऐसी संरचना अत्यंत प्रतिकूल है - कोशिकाओं के लिए पूरे "सैंडविच" के माध्यम से पदार्थों को अंदर और बाहर ले जाना बहुत मुश्किल होगा। इसके अलावा, यह सिद्ध हो चुका है कि विभिन्न ऊतकों की कोशिका झिल्ली में अलग-अलग मोटाई और लगाव की विधि होती है, जो अंगों के विभिन्न कार्यों के कारण होती है।

1972 में, सूक्ष्म जीवविज्ञानी एस.डी. गायक और जी.एल. निकोलसन रॉबर्टसन के सिद्धांत की सभी विसंगतियों को कोशिका झिल्ली के एक नए, द्रव-मोज़ेक मॉडल की मदद से समझाने में सक्षम थे। वैज्ञानिकों ने पाया है कि झिल्ली विषमांगी, असममित, द्रव से भरी होती है और इसकी कोशिकाएं निरंतर गति में रहती हैं। और इसे बनाने वाले प्रोटीन की एक अलग संरचना और उद्देश्य होता है, इसके अलावा, वे झिल्ली की बिलीपिड परत के सापेक्ष अलग-अलग स्थित होते हैं।

कोशिका झिल्ली में तीन प्रकार के प्रोटीन होते हैं:

परिधीय - फिल्म की सतह से जुड़ी;

अर्ध-अभिन्न- आंशिक रूप से बिलीपिड परत में घुसना;

इंटीग्रल - पूरी तरह से झिल्ली में घुसना।

परिधीय प्रोटीन इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन के माध्यम से झिल्ली लिपिड के सिर से जुड़े होते हैं, और वे कभी भी एक सतत परत नहीं बनाते हैं, जैसा कि पहले माना जाता था। और अर्ध-अभिन्न और अभिन्न प्रोटीन कोशिका में ऑक्सीजन और पोषक तत्वों को परिवहन के साथ-साथ क्षय को दूर करने के लिए काम करते हैं इसके उत्पादों और कई महत्वपूर्ण विशेषताओं के लिए, जिनके बारे में आप बाद में जानेंगे।

कोशिका झिल्ली निम्नलिखित कार्य करती है:

बैरियर - विभिन्न प्रकार के अणुओं के लिए झिल्ली की पारगम्यता समान नहीं होती है। कोशिका झिल्ली को बायपास करने के लिए, अणु का एक निश्चित आकार, रासायनिक गुण और विद्युत आवेश होना चाहिए। हानिकारक या अनुपयुक्त अणु, कोशिका झिल्ली के अवरोध कार्य के कारण, कोशिका में प्रवेश नहीं कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, पेरोक्साइड प्रतिक्रिया की मदद से, झिल्ली साइटोप्लाज्म को पेरोक्साइड से बचाती है जो इसके लिए खतरनाक हैं;

परिवहन - एक निष्क्रिय, सक्रिय, विनियमित और चयनात्मक विनिमय झिल्ली से होकर गुजरता है। निष्क्रिय चयापचय वसा में घुलनशील पदार्थों और बहुत छोटे अणुओं से युक्त गैसों के लिए उपयुक्त है। ऐसे पदार्थ बिना ऊर्जा व्यय के, स्वतंत्र रूप से, प्रसार द्वारा कोशिका में और बाहर प्रवेश करते हैं। कोशिका झिल्ली का सक्रिय परिवहन कार्य आवश्यक होने पर सक्रिय होता है, लेकिन परिवहन के लिए मुश्किल पदार्थों को कोशिका में या बाहर ले जाने की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, बड़े आणविक आकार वाले, या हाइड्रोफोबिसिटी के कारण बिलीपिड परत को पार करने में असमर्थ। फिर प्रोटीन पंप काम करना शुरू करते हैं, जिसमें एटीपीस भी शामिल है, जो सेल में पोटेशियम आयनों के अवशोषण और उसमें से सोडियम आयनों को बाहर निकालने के लिए जिम्मेदार है। स्राव और किण्वन कार्यों के लिए विनियमित परिवहन आवश्यक है, जैसे कि जब कोशिकाएं हार्मोन या गैस्ट्रिक जूस का उत्पादन और स्राव करती हैं। ये सभी पदार्थ कोशिकाओं को विशेष चैनलों के माध्यम से और एक निश्चित मात्रा में छोड़ते हैं। और चयनात्मक परिवहन कार्य बहुत ही अभिन्न प्रोटीन से जुड़ा होता है जो झिल्ली में प्रवेश करता है और कड़ाई से परिभाषित प्रकार के अणुओं के प्रवेश और निकास के लिए एक चैनल के रूप में कार्य करता है;

मैट्रिक्स - कोशिका झिल्ली एक दूसरे (नाभिक, माइटोकॉन्ड्रिया, क्लोरोप्लास्ट) के सापेक्ष जीवों के स्थान को निर्धारित और ठीक करती है और उनके बीच बातचीत को नियंत्रित करती है;

यांत्रिक - एक कोशिका को दूसरे से प्रतिबंधित करना सुनिश्चित करता है, और साथ ही, एक सजातीय ऊतक में कोशिकाओं का सही कनेक्शन और अंगों के विरूपण के प्रतिरोध को सुनिश्चित करता है;

सुरक्षात्मक - पौधों और जानवरों दोनों में, कोशिका झिल्ली एक सुरक्षात्मक फ्रेम के निर्माण के लिए आधार के रूप में कार्य करती है। एक उदाहरण कठोर लकड़ी, घने छिलके, कांटेदार कांटे हैं। जानवरों की दुनिया में, कोशिका झिल्ली के सुरक्षात्मक कार्य के भी कई उदाहरण हैं - कछुआ खोल, चिटिनस खोल, खुर और सींग;

ऊर्जा - कोशिका झिल्ली प्रोटीन की भागीदारी के बिना प्रकाश संश्लेषण और सेलुलर श्वसन की प्रक्रिया असंभव होगी, क्योंकि प्रोटीन चैनलों की मदद से कोशिकाएं ऊर्जा का आदान-प्रदान करती हैं;

रिसेप्टर - कोशिका झिल्ली में एम्बेडेड प्रोटीन का एक और महत्वपूर्ण कार्य हो सकता है। वे रिसेप्टर्स के रूप में कार्य करते हैं जिसके माध्यम से कोशिका हार्मोन और न्यूरोट्रांसमीटर से संकेत प्राप्त करती है। और यह, बदले में, तंत्रिका आवेगों के संचालन और हार्मोनल प्रक्रियाओं के सामान्य पाठ्यक्रम के लिए आवश्यक है;

एंजाइमेटिक - कोशिका झिल्ली के कुछ प्रोटीनों में निहित एक और महत्वपूर्ण कार्य। उदाहरण के लिए, आंतों के उपकला में, ऐसे प्रोटीन की मदद से पाचन एंजाइमों को संश्लेषित किया जाता है;

बायोपोटेंशियल- कोशिका के अंदर पोटेशियम आयनों की सांद्रता बाहर की तुलना में बहुत अधिक होती है, और इसके विपरीत, सोडियम आयनों की सांद्रता अंदर से अधिक होती है। यह संभावित अंतर की व्याख्या करता है: कोशिका के अंदर आवेश ऋणात्मक होता है, इसके बाहर धनात्मक होता है, जो पदार्थों को कोशिका में और किसी भी तीन प्रकार के चयापचय में बाहर जाने में योगदान देता है - फागोसाइटोसिस, पिनोसाइटोसिस और एक्सोसाइटोसिस;

अंकन - कोशिका झिल्लियों की सतह पर तथाकथित "लेबल" होते हैं - ग्लाइकोप्रोटीन से युक्त एंटीजन (उनसे जुड़ी शाखित ओलिगोसेकेराइड साइड चेन वाले प्रोटीन)। चूंकि साइड चेन में कई प्रकार के कॉन्फ़िगरेशन हो सकते हैं, प्रत्येक प्रकार के सेल को अपना अनूठा लेबल प्राप्त होता है जो शरीर में अन्य कोशिकाओं को "दृष्टि से" पहचानने और उन्हें सही ढंग से प्रतिक्रिया देने की अनुमति देता है। इसीलिए, उदाहरण के लिए, मानव प्रतिरक्षा कोशिकाएं, मैक्रोफेज, एक विदेशी को आसानी से पहचान लेती हैं जो शरीर (संक्रमण, वायरस) में प्रवेश कर चुका है और इसे नष्ट करने का प्रयास करता है। रोगग्रस्त, उत्परिवर्तित और पुरानी कोशिकाओं के साथ भी ऐसा ही होता है - उनकी कोशिका झिल्ली पर लेबल बदल जाता है और शरीर उनसे छुटकारा पाता है।

सेलुलर एक्सचेंज झिल्ली में होता है, और तीन मुख्य प्रकार की प्रतिक्रियाओं के माध्यम से किया जा सकता है:

फागोसाइटोसिस एक सेलुलर प्रक्रिया है जिसमें झिल्ली में एम्बेडेड फागोसाइटिक कोशिकाएं पोषक तत्वों के ठोस कणों को पकड़ती हैं और पचाती हैं। मानव शरीर में, फागोसाइटोसिस दो प्रकार की कोशिकाओं की झिल्लियों द्वारा किया जाता है: ग्रैन्यूलोसाइट्स (दानेदार ल्यूकोसाइट्स) और मैक्रोफेज (प्रतिरक्षा हत्यारा कोशिकाएं);

पिनोसाइटोसिस कोशिका झिल्ली की सतह द्वारा इसके संपर्क में आने वाले तरल अणुओं को पकड़ने की प्रक्रिया है। पिनोसाइटोसिस के प्रकार से पोषण के लिए, कोशिका अपनी झिल्ली पर एंटीना के रूप में पतली भुलक्कड़ प्रकोपों ​​​​को बढ़ाती है, जो कि तरल की एक बूंद को घेर लेती है, और एक बुलबुला प्राप्त होता है। सबसे पहले, यह पुटिका झिल्ली की सतह के ऊपर फैलती है, और फिर इसे "निगल" दिया जाता है - यह कोशिका के अंदर छिप जाती है, और इसकी दीवारें कोशिका झिल्ली की आंतरिक सतह के साथ विलीन हो जाती हैं। पिनोसाइटोसिस लगभग सभी जीवित कोशिकाओं में होता है;

एक्सोसाइटोसिस एक रिवर्स प्रक्रिया है जिसमें कोशिका के अंदर एक स्रावी कार्यात्मक तरल पदार्थ (एंजाइम, हार्मोन) के साथ पुटिकाएं बनती हैं, और इसे किसी तरह कोशिका से पर्यावरण में हटा दिया जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, बुलबुला पहले कोशिका झिल्ली की आंतरिक सतह के साथ विलीन हो जाता है, फिर बाहर की ओर उभरता है, फटता है, सामग्री को बाहर निकालता है और फिर से झिल्ली की सतह के साथ विलीन हो जाता है, इस बार बाहर से। एक्सोसाइटोसिस होता है, उदाहरण के लिए, आंतों के उपकला और अधिवृक्क प्रांतस्था की कोशिकाओं में।

कोशिका झिल्ली में लिपिड के तीन वर्ग होते हैं:

फास्फोलिपिड्स;

ग्लाइकोलिपिड्स;

कोलेस्ट्रॉल।

फॉस्फोलिपिड्स (वसा और फास्फोरस का एक संयोजन) और ग्लाइकोलिपिड्स (वसा और कार्बोहाइड्रेट का एक संयोजन), बदले में, एक हाइड्रोफिलिक सिर से मिलकर बनता है, जिसमें से दो लंबी हाइड्रोफोबिक पूंछ का विस्तार होता है। लेकिन कोलेस्ट्रॉल कभी-कभी इन दो पूंछों के बीच की जगह घेर लेता है और उन्हें मुड़ने नहीं देता है, जिससे कुछ कोशिकाओं की झिल्ली कठोर हो जाती है। इसके अलावा, कोलेस्ट्रॉल अणु कोशिका झिल्ली की संरचना को सुव्यवस्थित करते हैं और ध्रुवीय अणुओं के एक कोशिका से दूसरे में संक्रमण को रोकते हैं।

लेकिन सबसे महत्वपूर्ण घटक, जैसा कि कोशिका झिल्ली के कार्यों पर पिछले अनुभाग से देखा जा सकता है, प्रोटीन हैं। उनकी संरचना, उद्देश्य और स्थान बहुत विविध हैं, लेकिन कुछ ऐसा है जो उन सभी को एकजुट करता है: कुंडलाकार लिपिड हमेशा कोशिका झिल्ली के प्रोटीन के आसपास स्थित होते हैं। ये विशेष वसा हैं जो स्पष्ट रूप से संरचित, स्थिर हैं, उनकी संरचना में अधिक संतृप्त फैटी एसिड होते हैं, और "प्रायोजित" प्रोटीन के साथ झिल्ली से मुक्त होते हैं। यह प्रोटीन के लिए एक प्रकार का व्यक्तिगत सुरक्षा कवच है, जिसके बिना वे काम नहीं कर सकते।

कोशिका झिल्ली की संरचना त्रिस्तरीय होती है। एक अपेक्षाकृत सजातीय तरल बाइलिपिड परत बीच में होती है, और प्रोटीन इसे दोनों तरफ एक प्रकार के मोज़ेक के साथ कवर करते हैं, आंशिक रूप से मोटाई में घुसते हैं। यानी यह सोचना गलत होगा कि कोशिका झिल्ली की बाहरी प्रोटीन परतें निरंतर होती हैं। प्रोटीन, उनके जटिल कार्यों के अलावा, झिल्ली में कोशिकाओं के अंदर से गुजरने और उन पदार्थों को बाहर निकालने के लिए आवश्यक होते हैं जो वसा परत में प्रवेश करने में सक्षम नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए, पोटेशियम और सोडियम आयन। उनके लिए, विशेष प्रोटीन संरचनाएं प्रदान की जाती हैं - आयन चैनल, जिनके बारे में हम नीचे और अधिक विस्तार से चर्चा करेंगे।

यदि आप माइक्रोस्कोप के माध्यम से कोशिका झिल्ली को देखते हैं, तो आप सबसे छोटे गोलाकार अणुओं द्वारा बनाई गई लिपिड की एक परत देख सकते हैं, जिसके साथ समुद्र की तरह, विभिन्न आकार की बड़ी प्रोटीन कोशिकाएं तैरती हैं। ठीक वही झिल्ली प्रत्येक कोशिका के आंतरिक स्थान को उन डिब्बों में विभाजित करती है जिनमें नाभिक, क्लोरोप्लास्ट और माइटोकॉन्ड्रिया आराम से स्थित होते हैं। यदि कोशिका के अंदर कोई अलग "कमरे" नहीं होते, तो अंग एक साथ चिपक जाते और अपने कार्यों को सही ढंग से नहीं कर पाते।

एक कोशिका झिल्ली द्वारा संरचित और सीमांकित ऑर्गेनेल का एक समूह है, जो ऊर्जा, चयापचय, सूचनात्मक और प्रजनन प्रक्रियाओं के एक जटिल में शामिल होता है जो जीव की महत्वपूर्ण गतिविधि को सुनिश्चित करता है।

जैसा कि इस परिभाषा से देखा जा सकता है, झिल्ली किसी भी कोशिका का सबसे महत्वपूर्ण कार्यात्मक घटक है। इसका महत्व उतना ही महान है जितना कि नाभिक, माइटोकॉन्ड्रिया और अन्य कोशिका अंग। और झिल्ली के अद्वितीय गुण इसकी संरचना के कारण हैं: इसमें दो फिल्में एक विशेष तरीके से एक साथ चिपकी हुई हैं। झिल्ली में फॉस्फोलिपिड्स के अणु हाइड्रोफिलिक सिर बाहर की ओर और हाइड्रोफोबिक पूंछ अंदर की ओर स्थित होते हैं। इसलिए, फिल्म का एक पक्ष पानी से गीला होता है, जबकि दूसरा नहीं होता है। तो, ये फिल्में एक दूसरे से गैर-वेटेबल पक्षों के साथ अंदर की ओर जुड़ी हुई हैं, जो प्रोटीन अणुओं से घिरी एक बिलीपिड परत बनाती हैं। यह कोशिका झिल्ली की "सैंडविच" संरचना है।

कोशिका झिल्ली के आयन चैनल

आइए आयन चैनलों के संचालन के सिद्धांत पर अधिक विस्तार से विचार करें। उन्हें किस लिए चाहिए? तथ्य यह है कि केवल वसा में घुलनशील पदार्थ ही लिपिड झिल्ली के माध्यम से स्वतंत्र रूप से प्रवेश कर सकते हैं - ये गैसें, अल्कोहल और वसा स्वयं हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, लाल रक्त कोशिकाओं में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड का निरंतर आदान-प्रदान होता है, और इसके लिए हमारे शरीर को किसी भी अतिरिक्त चाल का सहारा नहीं लेना पड़ता है। लेकिन क्या होगा जब कोशिका झिल्ली के माध्यम से जलीय घोल, जैसे सोडियम और पोटेशियम लवण को परिवहन करना आवश्यक हो जाता है?

बिलीपिड परत में ऐसे पदार्थों के लिए मार्ग प्रशस्त करना असंभव होगा, क्योंकि छेद तुरंत कस कर एक साथ वापस चिपक जाते हैं, यह किसी भी वसा ऊतक की संरचना है। लेकिन प्रकृति ने, हमेशा की तरह, स्थिति से बाहर निकलने का रास्ता खोज लिया और विशेष प्रोटीन परिवहन संरचनाएं बनाईं।

प्रवाहकीय प्रोटीन दो प्रकार के होते हैं:

ट्रांसपोर्टर अर्ध-अभिन्न प्रोटीन पंप हैं;

Channeloformers अभिन्न प्रोटीन हैं।

पहले प्रकार के प्रोटीन आंशिक रूप से कोशिका झिल्ली की बाइलिपिड परत में डूबे रहते हैं, और अपने सिर से बाहर देखते हैं, और वांछित पदार्थ की उपस्थिति में, वे एक पंप की तरह व्यवहार करना शुरू करते हैं: वे अणु को आकर्षित करते हैं और इसे चूसते हैं। कोशिका। और दूसरे प्रकार के प्रोटीन, अभिन्न, एक लम्बी आकृति होती है और कोशिका झिल्ली की बिलीपिड परत के लंबवत स्थित होती है, जो इसे और इसके माध्यम से भेदती है। उनके माध्यम से, सुरंगों के माध्यम से, पदार्थ जो वसा से गुजरने में असमर्थ हैं, कोशिका में और बाहर चले जाते हैं। यह आयन चैनलों के माध्यम से होता है कि पोटेशियम आयन कोशिका में प्रवेश करते हैं और उसमें जमा होते हैं, जबकि सोडियम आयन, इसके विपरीत, बाहर लाए जाते हैं। विद्युत क्षमता में अंतर होता है, जो हमारे शरीर की सभी कोशिकाओं के समुचित कार्य के लिए आवश्यक है।

कोशिका झिल्ली की संरचना और कार्यों के बारे में सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्ष

सिद्धांत हमेशा दिलचस्प और आशाजनक लगता है अगर इसे व्यवहार में उपयोगी रूप से लागू किया जा सकता है। मानव शरीर की कोशिका झिल्लियों की संरचना और कार्यों की खोज ने वैज्ञानिकों को सामान्य रूप से विज्ञान में और विशेष रूप से चिकित्सा में एक वास्तविक सफलता हासिल करने की अनुमति दी। यह कोई संयोग नहीं है कि हम आयन चैनलों पर इतने विस्तार से रहते हैं, क्योंकि यह यहाँ है जो हमारे समय के सबसे महत्वपूर्ण प्रश्नों में से एक का उत्तर है: लोग ऑन्कोलॉजी से तेजी से बीमार क्यों होते हैं?

कैंसर हर साल दुनिया भर में लगभग 17 मिलियन लोगों के जीवन का दावा करता है और सभी मौतों का चौथा प्रमुख कारण है। डब्ल्यूएचओ के अनुसार, कैंसर के मामले लगातार बढ़ रहे हैं और 2020 के अंत तक यह 25 मिलियन प्रति वर्ष तक पहुंच सकता है।

कैंसर की वास्तविक महामारी की व्याख्या क्या है, और कोशिका झिल्लियों के कार्य का इससे क्या लेना-देना है? आप कहेंगे: इसका कारण खराब पर्यावरणीय स्थिति, कुपोषण, बुरी आदतें और गंभीर आनुवंशिकता है। और, ज़ाहिर है, आप सही होंगे, लेकिन अगर हम समस्या के बारे में अधिक विस्तार से बात करते हैं, तो इसका कारण मानव शरीर का अम्लीकरण है। ऊपर सूचीबद्ध नकारात्मक कारक कोशिका झिल्लियों के विघटन का कारण बनते हैं, श्वास और पोषण को रोकते हैं।

जहां एक प्लस होना चाहिए, एक माइनस बनता है, और सेल सामान्य रूप से कार्य नहीं कर सकता है। लेकिन कैंसर कोशिकाओं को ऑक्सीजन या क्षारीय वातावरण की आवश्यकता नहीं होती है - वे अवायवीय प्रकार के पोषण का उपयोग करने में सक्षम होते हैं। इसलिए, ऑक्सीजन भुखमरी और ऑफ-स्केल पीएच स्तर की स्थितियों में, स्वस्थ कोशिकाएं उत्परिवर्तित होती हैं, जो पर्यावरण के अनुकूल होना चाहती हैं, और कैंसर कोशिकाएं बन जाती हैं। इस तरह व्यक्ति को कैंसर हो जाता है। इससे बचने के लिए आपको बस रोजाना पर्याप्त मात्रा में साफ पानी पीने की जरूरत है और खाने में कार्सिनोजेन्स का त्याग करना चाहिए। लेकिन, एक नियम के रूप में, लोग हानिकारक उत्पादों और उच्च गुणवत्ता वाले पानी की आवश्यकता से अच्छी तरह वाकिफ हैं, और कुछ भी नहीं करते हैं - उन्हें उम्मीद है कि परेशानी उन्हें दूर कर देगी।

विभिन्न कोशिकाओं की कोशिका झिल्ली की संरचना और कार्यों की विशेषताओं को जानने के बाद, डॉक्टर इस जानकारी का उपयोग शरीर पर लक्षित, लक्षित चिकित्सीय प्रभाव प्रदान करने के लिए कर सकते हैं। हमारे शरीर में प्रवेश करने वाली कई आधुनिक दवाएं सही "लक्ष्य" की तलाश में हैं, जो आयन चैनल, एंजाइम, रिसेप्टर्स और कोशिका झिल्ली के बायोमार्कर हो सकते हैं। उपचार की यह विधि आपको न्यूनतम दुष्प्रभावों के साथ बेहतर परिणाम प्राप्त करने की अनुमति देती है।

नवीनतम पीढ़ी के एंटीबायोटिक्स, जब रक्त में छोड़े जाते हैं, तो सभी कोशिकाओं को एक पंक्ति में नहीं मारते हैं, लेकिन इसकी कोशिका झिल्ली में मार्करों पर ध्यान केंद्रित करते हुए, रोगज़नक़ की कोशिकाओं को ठीक से देखें। नवीनतम एंटी-माइग्रेन दवाएं, ट्रिप्टान, केवल मस्तिष्क में सूजन वाले जहाजों को संकुचित करती हैं, हृदय और परिधीय संचार प्रणाली पर लगभग कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। और वे अपने सेल झिल्ली के प्रोटीन द्वारा आवश्यक जहाजों को ठीक से पहचानते हैं। ऐसे कई उदाहरण हैं, इसलिए हम विश्वास के साथ कह सकते हैं कि कोशिका झिल्ली की संरचना और कार्यों के बारे में ज्ञान आधुनिक चिकित्सा विज्ञान के विकास का आधार है, और हर साल लाखों लोगों की जान बचाता है।

शिक्षा:मास्को चिकित्सा संस्थान। I. M. Sechenov, विशेषता - 1991 में "चिकित्सा", 1993 में "व्यावसायिक रोग", 1996 में "चिकित्सा"।

9.5.1. झिल्ली के मुख्य कार्यों में से एक पदार्थों के परिवहन में भागीदारी है। यह प्रक्रिया तीन मुख्य तंत्रों द्वारा प्रदान की जाती है: सरल प्रसार, सुगम प्रसार और सक्रिय परिवहन (चित्र 9.10)। इन तंत्रों की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं और प्रत्येक मामले में परिवहन किए गए पदार्थों के उदाहरण याद रखें।

चित्र 9.10.झिल्ली में अणुओं के परिवहन के तंत्र

सरल विस्तार- विशेष तंत्र की भागीदारी के बिना झिल्ली के माध्यम से पदार्थों का स्थानांतरण। परिवहन ऊर्जा की खपत के बिना एक एकाग्रता ढाल के साथ होता है। छोटे जैव-अणुओं - H2O, CO2, O2, यूरिया, हाइड्रोफोबिक कम आणविक भार वाले पदार्थों को सरल प्रसार द्वारा ले जाया जाता है। साधारण विसरण की दर सान्द्रता प्रवणता के समानुपाती होती है।

सुविधा विसरण- प्रोटीन चैनलों या विशेष वाहक प्रोटीन का उपयोग करके झिल्ली में पदार्थों का स्थानांतरण। यह ऊर्जा की खपत के बिना एकाग्रता ढाल के साथ किया जाता है। मोनोसेकेराइड, अमीनो एसिड, न्यूक्लियोटाइड, ग्लिसरॉल, कुछ आयनों का परिवहन किया जाता है। संतृप्ति कैनेटीक्स विशेषता है - स्थानांतरित पदार्थ की एक निश्चित (संतृप्त) एकाग्रता पर, सभी वाहक अणु स्थानांतरण में भाग लेते हैं और परिवहन गति सीमा मूल्य तक पहुंच जाती है।

सक्रिय ट्रांसपोर्ट- विशेष वाहक प्रोटीन की भागीदारी की भी आवश्यकता होती है, लेकिन स्थानांतरण एक एकाग्रता ढाल के खिलाफ होता है और इसलिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इस तंत्र की मदद से, Na+, K+, Ca2+, Mg2+ आयनों को कोशिका झिल्ली के माध्यम से और प्रोटॉन को माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के माध्यम से ले जाया जाता है। पदार्थों के सक्रिय परिवहन को संतृप्ति कैनेटीक्स की विशेषता है।

9.5.2. एक परिवहन प्रणाली का एक उदाहरण जो सक्रिय आयन परिवहन करता है, Na+,K+ -एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (Na+,K+ -ATPase या Na+,K+ -pump) है। यह प्रोटीन प्लाज्मा झिल्ली की मोटाई में स्थित होता है और एटीपी हाइड्रोलिसिस की प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करने में सक्षम होता है। 1 एटीपी अणु के हाइड्रोलिसिस के दौरान जारी ऊर्जा का उपयोग कोशिका से 3 Na + आयनों को बाह्य अंतरिक्ष में और 2 K + आयनों को विपरीत दिशा में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है (चित्र 9.11)। Na + , K + -ATPase की क्रिया के परिणामस्वरूप, कोशिका के साइटोसोल और बाह्य तरल पदार्थ के बीच एक एकाग्रता अंतर पैदा होता है। चूंकि आयनों का परिवहन गैर-समतुल्य है, इसलिए विद्युत क्षमता में अंतर उत्पन्न होता है। इस प्रकार, एक विद्युत रासायनिक क्षमता उत्पन्न होती है, जो विद्युत क्षमता में अंतर की ऊर्जा और झिल्ली के दोनों किनारों पर पदार्थों की सांद्रता में अंतर की ऊर्जा का योग है।

चित्र 9.11.ना+, के+-पंप की योजना।

9.5.3. कणों और मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों की झिल्लियों के माध्यम से स्थानांतरण

वाहक द्वारा किए गए कार्बनिक पदार्थों और आयनों के परिवहन के साथ, कोशिका में एक बहुत ही विशेष तंत्र है जिसे बायोमेम्ब्रेन के आकार को बदलकर सेल से मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों को अवशोषित करने और निकालने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ऐसी क्रियाविधि कहलाती है वेसिकुलर ट्रांसपोर्ट.

चित्र 9.12.वेसिकुलर परिवहन के प्रकार: 1 - एंडोसाइटोसिस; 2 - एक्सोसाइटोसिस।

मैक्रोमोलेक्यूल्स के स्थानांतरण के दौरान, एक झिल्ली से घिरे पुटिकाओं (पुटिकाओं) का क्रमिक गठन और संलयन होता है। परिवहन की दिशा और हस्तांतरित पदार्थों की प्रकृति के अनुसार, निम्नलिखित प्रकार के वेसिकुलर परिवहन प्रतिष्ठित हैं:

एंडोसाइटोसिस(चित्र 9.12, 1) - कोशिका में पदार्थों का स्थानांतरण। परिणामी पुटिकाओं के आकार के आधार पर, निम्न हैं:

ए) पिनोसाइटोसिस - छोटे बुलबुले (व्यास में 150 एनएम) का उपयोग करके तरल और भंग मैक्रोमोलेक्यूल्स (प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड, न्यूक्लिक एसिड) का अवशोषण;

बी) phagocytosis - बड़े कणों का अवशोषण, जैसे कि सूक्ष्मजीव या सेल मलबे। इस मामले में, बड़े पुटिकाएं बनती हैं, जिन्हें 250 एनएम से अधिक के व्यास के साथ फागोसोम कहा जाता है।

पिनोसाइटोसिस अधिकांश यूकेरियोटिक कोशिकाओं की विशेषता है, जबकि बड़े कण विशेष कोशिकाओं - ल्यूकोसाइट्स और मैक्रोफेज द्वारा अवशोषित होते हैं। एंडोसाइटोसिस के पहले चरण में, पदार्थ या कण झिल्ली की सतह पर सोख लिए जाते हैं; यह प्रक्रिया ऊर्जा की खपत के बिना होती है। अगले चरण में, अधिशोषित पदार्थ वाली झिल्ली कोशिका द्रव्य में गहरी हो जाती है; प्लाज्मा झिल्ली के परिणामी स्थानीय आक्रमण कोशिका की सतह से जुड़े होते हैं, पुटिकाओं का निर्माण करते हैं, जो तब कोशिका में चले जाते हैं। यह प्रक्रिया माइक्रोफिलामेंट्स की एक प्रणाली से जुड़ी हुई है और ऊर्जा पर निर्भर है। कोशिका में प्रवेश करने वाले पुटिका और फागोसोम लाइसोसोम के साथ विलीन हो सकते हैं। लाइसोसोम में निहित एंजाइम पुटिकाओं और फागोसोम में निहित पदार्थों को कम आणविक भार उत्पादों (एमिनो एसिड, मोनोसैकराइड्स, न्यूक्लियोटाइड्स) में तोड़ते हैं, जिन्हें साइटोसोल में ले जाया जाता है, जहां उनका उपयोग सेल द्वारा किया जा सकता है।

एक्सोसाइटोसिस(चित्र 9.12, 2) - कोशिका से कणों और बड़े यौगिकों का स्थानांतरण। यह प्रक्रिया, एंडोसाइटोसिस की तरह, ऊर्जा के अवशोषण के साथ आगे बढ़ती है। एक्सोसाइटोसिस के मुख्य प्रकार हैं:

ए) स्राव - पानी में घुलनशील यौगिकों की कोशिका से हटाना जो शरीर की अन्य कोशिकाओं का उपयोग या प्रभावित करते हैं। यह गैर-विशिष्ट कोशिकाओं और अंतःस्रावी ग्रंथियों की कोशिकाओं द्वारा किया जा सकता है, जठरांत्र संबंधी मार्ग के म्यूकोसा, शरीर की विशिष्ट आवश्यकताओं के आधार पर उनके द्वारा उत्पादित पदार्थों (हार्मोन, न्यूरोट्रांसमीटर, प्रोएंजाइम) के स्राव के लिए अनुकूलित किया जाता है। .

स्रावित प्रोटीन रफ एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की झिल्लियों से जुड़े राइबोसोम पर संश्लेषित होते हैं। फिर इन प्रोटीनों को गोल्गी तंत्र में ले जाया जाता है, जहां उन्हें संशोधित, केंद्रित, सॉर्ट किया जाता है, और फिर पुटिकाओं में पैक किया जाता है, जो साइटोसोल में साफ हो जाते हैं और बाद में प्लाज्मा झिल्ली के साथ फ्यूज हो जाते हैं ताकि पुटिकाओं की सामग्री कोशिका के बाहर हो।

मैक्रोमोलेक्यूल्स के विपरीत, छोटे स्रावित कणों, जैसे कि प्रोटॉन, को सुगम प्रसार और सक्रिय परिवहन तंत्र का उपयोग करके कोशिका से बाहर ले जाया जाता है।

बी) मलत्याग - उन पदार्थों की कोशिका से हटाना जिनका उपयोग नहीं किया जा सकता (उदाहरण के लिए, एरिथ्रोपोएसिस के दौरान रेटिकुलोसाइट्स से एक जालीदार पदार्थ को हटाना, जो कि ऑर्गेनेल का एक समग्र अवशेष है)। उत्सर्जन का तंत्र, जाहिरा तौर पर, इस तथ्य में शामिल है कि पहले उत्सर्जित कण साइटोप्लाज्मिक पुटिका में होते हैं, जो तब प्लाज्मा झिल्ली में विलीन हो जाते हैं।