कोशिका में सूक्ष्मनलिकाएं के मुख्य कार्य क्या हैं?

सूक्ष्मनलिकाएं ठीक उसी तरह हैं जैसे वे ध्वनि करती हैं: यूकेरियोटिक कोशिकाओं के अंदर पाए जाने वाले सूक्ष्म खोखले ट्यूब और कुछ प्रोकैरियोटिक बैक्टीरिया कोशिकाएं जो कोशिका के लिए संरचना और मोटर कार्य प्रदान करती हैं। जीव विज्ञान के छात्र अपने अध्ययन के दौरान सीखते हैं कि केवल दो प्रकार की कोशिकाएँ होती हैं: प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक।

प्रोकैरियोटिक कोशिकाएं लिनियन टैक्सोनॉमी सिस्टम के तहत आर्किया और बैक्टीरिया डोमेन में पाए जाने वाले एकल-कोशिका वाले जीवों का निर्माण करती हैं, एक जैविक सभी जीवन की वर्गीकरण प्रणाली, जबकि यूकेरियोटिक कोशिकाएं यूकेरिया डोमेन के अंतर्गत आती हैं, जो प्रोटिस्ट, पौधे, पशु और कवक की देखरेख करती हैं। राज्य मोनेरा साम्राज्य बैक्टीरिया को संदर्भित करता है। सूक्ष्मनलिकाएं कोशिका के भीतर कई कार्यों में योगदान करती हैं, जो सभी सेलुलर जीवन के लिए महत्वपूर्ण हैं।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)

सूक्ष्मनलिकाएं छोटी, खोखली, मनके जैसी ट्यूबलर संरचनाएं होती हैं जो कोशिकाओं को अपना आकार बनाए रखने में मदद करती हैं। माइक्रोफिलामेंट्स और इंटरमीडिएट फिलामेंट्स के साथ, वे कोशिका के साइटोस्केलेटन का निर्माण करते हैं, साथ ही सेल के लिए विभिन्न प्रकार के मोटर कार्यों में भाग लेते हैं।

कोशिका के साइटोस्केलेटन के हिस्से के रूप में, सूक्ष्मनलिकाएं इसमें योगदान करती हैं:

• कोशिकाओं और कोशिकीय झिल्लियों को आकार देना।
• कोशिका गति, जिसमें मांसपेशियों की कोशिकाओं में संकुचन और बहुत कुछ शामिल है।
• सूक्ष्मनलिका "रोडवेज" या "कन्वेयर बेल्ट" के माध्यम से सेल के भीतर विशिष्ट ऑर्गेनेल का परिवहन।
• मिटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन: कोशिका विभाजन के दौरान गुणसूत्रों की गति और माइटोटिक धुरी का निर्माण।
  

सूक्ष्मनलिकाएं छोटे, खोखले, मनके जैसे पाइप या ट्यूब होते हैं जिनकी दीवारें 13 प्रोटोफिलामेंट्स के घेरे में बनी होती हैं जिनमें ट्यूबुलिन और गोलाकार प्रोटीन के पॉलिमर होते हैं। सूक्ष्मनलिकाएं मनके चीनी फिंगर ट्रैप के लघु संस्करणों से मिलती जुलती हैं। सूक्ष्मनलिकाएं अपनी चौड़ाई से 1,000 गुना लंबी हो सकती हैं। डिमर्स के संयोजन द्वारा निर्मित - एक एकल अणु, या दो समान अणु अल्फा और बीटा ट्यूबुलिन के साथ जुड़ते हैं - सूक्ष्मनलिकाएं पौधे और पशु कोशिकाओं दोनों में मौजूद होती हैं।

पादप कोशिकाओं में, सूक्ष्मनलिकाएं कोशिका के भीतर कई स्थानों पर बनती हैं, लेकिन पशु कोशिकाओं में, सूक्ष्मनलिकाएं सेंट्रोसोम से शुरू होता है, कोशिका के नाभिक के पास एक अंग जो कोशिका में भी भाग लेता है विभाजन। माइनस एंड माइक्रोट्यूब्यूल के संलग्न छोर का प्रतिनिधित्व करता है जबकि इसके विपरीत प्लस एंड है। सूक्ष्मनलिकाएं ट्यूबुलिन डिमर के पोलीमराइजेशन के माध्यम से प्लस छोर पर बढ़ती हैं, और सूक्ष्मनलिकाएं उनके रिलीज के साथ सिकुड़ती हैं।

सूक्ष्मनलिकाएं कोशिका को संपीड़न का विरोध करने में मदद करने के लिए संरचना प्रदान करती हैं और एक ऐसा राजमार्ग प्रदान करती हैं जिसमें पुटिकाएं (सैक जैसी संरचनाएं जो प्रोटीन और अन्य कार्गो का परिवहन करती हैं) कोशिका के पार जाती हैं। विभाजन के दौरान सूक्ष्मनलिकाएं प्रतिकृति गुणसूत्रों को एक कोशिका के विपरीत सिरों पर भी अलग करती हैं। ये संरचनाएं अकेले या सेल के अन्य तत्वों के साथ मिलकर अधिक जटिल संरचनाएं जैसे सेंट्रीओल्स, सिलिया या फ्लैगेला बनाने के लिए काम कर सकती हैं।

केवल 25 नैनोमीटर के व्यास के साथ, सूक्ष्मनलिकाएं अक्सर उतनी ही तेजी से विघटित और सुधार करती हैं जितनी कि सेल को उनकी आवश्यकता होती है। ट्यूबिलिन का आधा जीवन केवल एक दिन के बारे में है, लेकिन एक सूक्ष्मनलिका केवल 10 मिनट के लिए मौजूद हो सकती है क्योंकि वे अस्थिरता की निरंतर स्थिति में हैं। इस प्रकार की अस्थिरता को गतिशील अस्थिरता कहा जाता है, और सूक्ष्मनलिकाएं कोशिका की जरूरतों के जवाब में इकट्ठा और अलग हो सकती हैं।

साइटोस्केलेटन बनाने वाले घटकों में तीन अलग-अलग प्रकार के प्रोटीन से बने तत्व शामिल हैं - माइक्रोफिलामेंट्स, इंटरमीडिएट फिलामेंट्स और माइक्रोट्यूबुल्स। इन प्रोटीन संरचनाओं में सबसे संकीर्ण में माइक्रोफिलामेंट्स शामिल हैं, जो अक्सर मायोसिन से जुड़े होते हैं, एक धागा जैसा प्रोटीन गठन, जो संयुक्त होने पर होता है प्रोटीन एक्टिन के साथ (लंबे, पतले फाइबर जिन्हें "पतला" फिलामेंट भी कहा जाता है), मांसपेशियों की कोशिकाओं को सिकोड़ने और कठोरता और आकार प्रदान करने में मदद करता है सेल।

माइक्रोफिलामेंट्स, 4 से 7 एनएम के औसत व्यास के साथ छोटी छड़ जैसी संरचनाएं, साइटोस्केलेटन में किए जाने वाले कार्य के अलावा सेलुलर आंदोलन में भी योगदान करती हैं। मध्यवर्ती तंतु, औसतन १० एनएम व्यास, सेल ऑर्गेनेल और नाभिक को सुरक्षित करके टाई-डाउन की तरह कार्य करते हैं। वे कोशिका को तनाव झेलने में भी मदद करते हैं।

सूक्ष्मनलिकाएं पूरी तरह से स्थिर दिखाई दे सकती हैं, लेकिन वे निरंतर प्रवाह में हैं। किसी एक क्षण में, सूक्ष्मनलिकाएं के समूह घुलने की प्रक्रिया में हो सकते हैं, जबकि अन्य बढ़ने की प्रक्रिया में हो सकते हैं। जैसे-जैसे सूक्ष्मनलिका बढ़ती है, हेटेरोडिमर्स (एक प्रोटीन जिसमें दो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं) सूक्ष्मनलिका के अंत तक कैप प्रदान करते हैं, जो फिर से उपयोग के लिए सिकुड़ने पर बंद हो जाते हैं। सूक्ष्मनलिकाएं की गतिशील अस्थिरता को एक वास्तविक संतुलन के विपरीत एक स्थिर स्थिति माना जाता है क्योंकि उनके पास आंतरिक अस्थिरता होती है - रूप में और बाहर चलती है।

कोशिका विभाजन न केवल जीवन को पुन: उत्पन्न करने के लिए महत्वपूर्ण है, बल्कि पुरानी से नई कोशिकाओं को बनाने के लिए भी महत्वपूर्ण है। सूक्ष्मनलिकाएं माइटोटिक स्पिंडल के निर्माण में योगदान देकर कोशिका विभाजन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, जो एनाफेज के दौरान दोहराए गए गुणसूत्रों के प्रवास में एक भूमिका निभाता है। एक "मैक्रोमोलेक्यूलर मशीन" के रूप में, दो बेटी कोशिकाओं को बनाते समय माइटोटिक स्पिंडल प्रतिकृति गुणसूत्रों को विपरीत पक्षों से अलग करता है।

सूक्ष्मनलिकाएं की ध्रुवता, संलग्न अंत एक ऋणात्मक होने के साथ और अस्थायी अंत एक सकारात्मक होने के कारण, यह द्विध्रुवीय धुरी समूह और उद्देश्य के लिए एक महत्वपूर्ण और गतिशील तत्व बनाता है। सूक्ष्मनलिका संरचनाओं से बने धुरी के दो ध्रुव, दोहराए गए गुणसूत्रों को मज़बूती से अलग करने और अलग करने में मदद करते हैं।

सूक्ष्मनलिकाएं कोशिका के उन हिस्सों में भी योगदान करती हैं जो इसे स्थानांतरित करने में मदद करते हैं और सिलिया, सेंट्रीओल्स और फ्लैगेला के संरचनात्मक तत्व हैं। उदाहरण के लिए, पुरुष शुक्राणु कोशिका की एक लंबी पूंछ होती है जो इसे अपने वांछित गंतव्य, मादा डिंब तक पहुंचने में मदद करती है। एक फ्लैगेलम कहा जाता है (बहुवचन फ्लैगेला है), वह लंबी, धागे जैसी पूंछ कोशिका की गति को शक्ति देने के लिए प्लाज्मा झिल्ली के बाहरी हिस्से से फैली हुई है। अधिकांश कोशिकाएं - उन कोशिकाओं में जिनमें वे होती हैं - आम तौर पर एक से दो फ्लैगेला होती हैं। जब कोशिका पर सिलिया होती है, तो उनमें से कई कोशिका के बाहरी प्लाज्मा झिल्ली की पूरी सतह पर फैल जाती हैं।

कोशिकाओं पर सिलिया, जो एक महिला जीव की फैलोपियन ट्यूब को लाइन करती है, उदाहरण के लिए, डिंब को गर्भाशय की यात्रा पर शुक्राणु कोशिका के साथ उसके घातक मिलन में ले जाने में मदद करती है। यूकेरियोटिक कोशिकाओं के कशाभिका और सिलिया संरचनात्मक रूप से प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में पाए जाने वाले समान नहीं होते हैं। सूक्ष्मनलिकाएं के साथ उसी के साथ निर्मित, जीवविज्ञानी सूक्ष्मनलिका व्यवस्था को "9 + 2 सरणी" कहते हैं क्योंकि a फ्लैगेलम या सिलियम में एक अंगूठी में नौ सूक्ष्मनलिका जोड़े होते हैं जो एक सूक्ष्मनलिका जोड़ी को संलग्न करते हैं केंद्र।

सूक्ष्मनलिका के कार्यों के लिए कोशिका के भीतर एंजाइम और अन्य रासायनिक गतिविधियों के लिए ट्यूबुलिन प्रोटीन, एंकरिंग स्थानों और समन्वय केंद्रों की आवश्यकता होती है। सिलिया और फ्लैगेला में, ट्यूबिलिन सूक्ष्मनलिका की केंद्रीय संरचना में योगदान देता है, जिसमें डायनेइन आर्म्स, नेक्सिन लिंक्स और रेडियल स्पोक्स जैसी अन्य संरचनाओं का योगदान शामिल है। ये तत्व सूक्ष्मनलिकाएं के बीच संचार की अनुमति देते हैं, उन्हें एक साथ इस तरह से पकड़ते हैं कि मांसपेशियों के संकुचन के दौरान एक्टिन और मायोसिन फिलामेंट्स कैसे चलते हैं।

भले ही सिलिया और फ्लैगेलम दोनों में सूक्ष्मनलिकाएं संरचनाएं होती हैं, लेकिन उनके चलने के तरीके अलग-अलग होते हैं। एक सिंगल फ्लैगेलम सेल को उसी तरह से आगे बढ़ाता है जैसे मछली की पूंछ एक मछली को आगे की ओर, एक तरफ से कोड़ा जैसी गति में आगे बढ़ाती है। फ्लैगेला की एक जोड़ी कोशिका को आगे बढ़ाने के लिए अपने आंदोलनों को सिंक्रनाइज़ कर सकती है, जैसे तैराक के हाथ स्तन स्ट्रोक तैरते समय कैसे काम करते हैं।

सिलिया, कशाभिका से बहुत छोटी, कोशिका की बाहरी झिल्ली को ढकती है। कोशिका द्रव्य कोशिका को उस दिशा में ले जाने के लिए एक समन्वित फैशन में जाने के लिए सिलिया को संकेत देता है जिस दिशा में उसे जाने की जरूरत है। एक मार्चिंग बैंड की तरह, उनकी सामंजस्यपूर्ण हरकतें समय-समय पर एक ही ढोलकिया की ओर बढ़ती हैं। व्यक्तिगत रूप से, एक सिलियम या फ्लैगेलम की गति एक एकल ओअर की तरह काम करती है, जो सेल को उस दिशा में ले जाने के लिए एक शक्तिशाली स्ट्रोक में माध्यम से गुजरती है जिसे उसे जाने की आवश्यकता होती है।

यह गतिविधि प्रति सेकंड दर्जनों स्ट्रोक पर हो सकती है, और एक स्ट्रोक में हजारों सिलिया का समन्वय शामिल हो सकता है। एक माइक्रोस्कोप के तहत, आप देख सकते हैं कि सिलिअट्स कितनी तेजी से दिशाओं को बदलकर अपने वातावरण में बाधाओं का जवाब देते हैं। जीवविज्ञानी अभी भी अध्ययन करते हैं कि वे इतनी जल्दी कैसे प्रतिक्रिया करते हैं और अभी तक संचार तंत्र की खोज नहीं कर पाए हैं जिसके द्वारा कोशिका के आंतरिक भाग सिलिया और फ्लैगेला को बताते हैं कि कैसे, कब और कहाँ जाना है।

कोशिका के माध्यम से माइटोकॉन्ड्रिया, ऑर्गेनेल और पुटिकाओं को स्थानांतरित करने के लिए सूक्ष्मनलिकाएं कोशिका के भीतर परिवहन प्रणाली के रूप में कार्य करती हैं। कुछ शोधकर्ता उस तरीके का उल्लेख करते हैं जिसमें यह प्रक्रिया कन्वेयर बेल्ट के समान सूक्ष्मनलिकाएं की तुलना करके काम करती है, जबकि अन्य शोधकर्ता उन्हें एक ट्रैक सिस्टम के रूप में संदर्भित करते हैं जिसके द्वारा माइटोकॉन्ड्रिया, ऑर्गेनेल और वेसिकल्स के माध्यम से आगे बढ़ते हैं सेल।

कोशिका में ऊर्जा कारखानों के रूप में, माइटोकॉन्ड्रिया संरचनाएं या छोटे अंग होते हैं जिनमें श्वसन और ऊर्जा उत्पादन होता है - दोनों जैव रासायनिक प्रक्रियाएं। ऑर्गेनेल में कोशिका के भीतर कई छोटी, लेकिन विशेष संरचनाएं होती हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना कार्य होता है। पुटिकाएं छोटी थैली जैसी संरचनाएं होती हैं जिनमें तरल पदार्थ या हवा जैसे अन्य पदार्थ हो सकते हैं। वेसिकल्स प्लाज्मा झिल्ली से बनते हैं, एक लिपिड बाईलेयर से घिरे एक गोले जैसी थैली बनाने के लिए बंद हो जाते हैं।

सूक्ष्मनलिकाएं का मनका जैसा निर्माण सेल के भीतर वेसिकल्स, ऑर्गेनेल और अन्य तत्वों को उन स्थानों पर ले जाने के लिए एक कन्वेयर बेल्ट, ट्रैक या राजमार्ग के रूप में कार्य करता है जहां उन्हें जाने की आवश्यकता होती है। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में सूक्ष्मनलिकाएं मोटर्स में शामिल हैं kinesins, जो सूक्ष्मनलिका के धनात्मक छोर तक जाते हैं - अंत जो बढ़ता है - तथा डायनेन्स जो विपरीत या ऋणात्मक छोर पर चले जाते हैं जहां सूक्ष्मनलिकाएं प्लाज्मा झिल्ली से जुड़ जाती हैं।

"मोटर" प्रोटीन के रूप में, किनेसिन सूक्ष्मनलिका के साथ ऑर्गेनेल, माइटोकॉन्ड्रिया और पुटिकाओं को स्थानांतरित करते हैं सेल की ऊर्जा मुद्रा के हाइड्रोलिसिस की शक्ति के माध्यम से फिलामेंट्स, एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट या एटीपी। अन्य मोटर प्रोटीन, डायनेन, एटीपी में संग्रहीत रासायनिक ऊर्जा को परिवर्तित करके इन संरचनाओं को विपरीत दिशा में सूक्ष्मनलिका तंतुओं के साथ सेल के माइनस एंड की ओर ले जाता है। kinesins और dyneins दोनों कोशिका विभाजन के दौरान उपयोग की जाने वाली प्रोटीन मोटर हैं।

हाल के अध्ययनों से पता चलता है कि जब डायनेन प्रोटीन सूक्ष्मनलिका के माइनस साइड के अंत तक चलते हैं, तो वे गिरने के बजाय वहीं जमा हो जाते हैं। वे इस अवधि के दौरान एक और सूक्ष्मनलिका से जुड़ने की आशा करते हैं, जिसे कुछ वैज्ञानिक "एस्टर" कहते हैं, जिसे वैज्ञानिकों ने सोचा था एकाधिक सूक्ष्मनलिकाएं को एक में रूपांतरित करके माइटोटिक स्पिंडल के निर्माण में एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया हो विन्यास।

माइटोटिक स्पिंडल एक "फुटबॉल के आकार की" आणविक संरचना है जो दो बेटी कोशिकाओं को बनाने के लिए कोशिका के विभाजन से ठीक पहले गुणसूत्रों को विपरीत छोर तक खींचती है।

सेलुलर जीवन का अध्ययन बाद के भाग में पहले सूक्ष्मदर्शी के आविष्कार के बाद से चल रहा है १६वीं शताब्दी में, लेकिन यह पिछले कुछ दशकों में ही हुआ है कि सेलुलर में प्रगति हुई है जीव विज्ञान। उदाहरण के लिए, शोधकर्ताओं ने केवल 1985 में एक वीडियो-वर्धित प्रकाश माइक्रोस्कोप के उपयोग के साथ मोटर प्रोटीन kinesin-1 की खोज की।

उस समय तक, मोटर प्रोटीन शोधकर्ताओं के लिए अज्ञात रहस्यमय अणुओं के एक वर्ग के रूप में मौजूद थे। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी विकास आगे बढ़ता है, और अध्ययन जारी रहता है, शोधकर्ताओं को सेल में गहराई तक जाने की उम्मीद है सब कुछ पता लगाने के लिए जो वे संभवतः सीख सकते हैं कि सेल की आंतरिक कार्यप्रणाली कैसे संचालित होती है निर्बाध रूप से।