कोशिका झिल्ली: परिभाषा, कार्य, संरचना और तथ्य

कोशिका झिल्ली - जिसे प्लाज्मा झिल्ली या साइटोप्लाज्मिक झिल्ली भी कहा जाता है - जीव विज्ञान की दुनिया में सबसे आकर्षक और सुरुचिपूर्ण निर्माणों में से एक है। कोशिका को पृथ्वी पर सभी जीवित चीजों की मूलभूत इकाई या "बिल्डिंग ब्लॉक" माना जाता है; आपके अपने शरीर में उनमें से खरबों हैं, और विभिन्न अंगों और ऊतकों में विभिन्न कोशिकाओं में है विभिन्न संरचनाएं जो इन से मिलकर बने ऊतकों के कार्यों के साथ उत्कृष्ट रूप से सहसंबद्ध हैं कोशिकाएं।

जबकि कोशिकाओं के केंद्रक अक्सर सबसे अधिक ध्यान आकर्षित करते हैं क्योंकि उनमें अनुवांशिक सामग्री होती है जो आगे बढ़ने के लिए आवश्यक होती है जीव की बाद की पीढ़ियों के लिए सूचना, कोशिका झिल्ली कोशिका का शाब्दिक द्वारपाल और संरक्षक है सामग्री। केवल एक कंटेनर या बाधा से दूर, हालांकि, झिल्ली कुशल और अथक परिवहन के माध्यम से सेलुलर संतुलन, या आंतरिक संतुलन बनाए रखने के लिए विकसित हुई है। तंत्र जो झिल्ली को एक प्रकार के सूक्ष्म रीति-रिवाजों को आधिकारिक बनाते हैं, कोशिका के वास्तविक समय के अनुसार आयनों और अणुओं के प्रवेश और निकास को अनुमति और अस्वीकार करते हैं जरूरत है।

सभी जीवों में किसी न किसी प्रकार की कोशिका झिल्ली होती है। इसमें प्रोकैरियोट्स शामिल हैं, जो ज्यादातर बैक्टीरिया हैं और माना जाता है कि वे पृथ्वी पर सबसे पुरानी जीवित प्रजातियों में से कुछ का प्रतिनिधित्व करते हैं, साथ ही यूकेरियोट्स, जिसमें जानवर और पौधे शामिल हैं। प्रोकैरियोटिक बैक्टीरिया और यूकेरियोटिक पौधों दोनों में अतिरिक्त सुरक्षा के लिए कोशिका झिल्ली के बाहर एक कोशिका भित्ति होती है; पौधों में, इस दीवार में छिद्र होते हैं, और वे विशेष रूप से चयनात्मक नहीं होते हैं कि क्या गुजर सकता है और क्या नहीं। इसके अलावा, यूकेरियोट्स में ऑर्गेनेल होते हैं, जैसे कि नाभिक और माइटोकॉन्ड्रिया, झिल्ली से घिरे होते हैं जैसे कि पूरी कोशिका के आसपास। प्रोकैरियोट्स में नाभिक भी नहीं होते हैं; उनकी आनुवंशिक सामग्री छितरी हुई है, हालांकि कुछ हद तक कसकर, पूरे कोशिका द्रव्य में।

काफी आणविक सबूत बताते हैं कि यूकेरियोटिक कोशिकाएं प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं से निकली हैं, उनके विकास में किसी बिंदु पर कोशिका की दीवार खो जाती है। यद्यपि इसने व्यक्तिगत कोशिकाओं को अपमान के प्रति अधिक संवेदनशील बना दिया, इसने उन्हें और अधिक जटिल बनने और प्रक्रिया में ज्यामितीय रूप से विस्तार करने की अनुमति दी। वास्तव में, यूकेरियोटिक कोशिकाएं प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं की तुलना में दस गुना बड़ी हो सकती हैं, एक खोज ने इस तथ्य से और अधिक आश्चर्यजनक बना दिया कि एक एकल कोशिका परिभाषा के अनुसार एक प्रोकैरियोटिक जीव की संपूर्णता है। (कुछ यूकेरियोट्स एकल-कोशिका वाले भी होते हैं।)

कोशिका झिल्ली में एक डबल-स्तरित संरचना होती है (जिसे कभी-कभी "द्रव मोज़ेक मॉडल" कहा जाता है) मुख्य रूप से फॉस्फोलिपिड्स से बना होता है। इनमें से एक परत कोशिका के आंतरिक भाग या साइटोप्लाज्म की ओर होती है, जबकि दूसरी बाहरी वातावरण की ओर होती है। बाहरी और आवक-सामना करने वाले पक्षों को "हाइड्रोफिलिक" माना जाता है, या पानी वाले वातावरण से आकर्षित होते हैं; आंतरिक भाग "हाइड्रोफोबिक" है, या पानी के वातावरण से विकर्षित है। अलगाव में, कोशिका झिल्ली शरीर के तापमान पर तरल होती है, लेकिन ठंडे तापमान पर, वे जेल जैसी स्थिरता लेती हैं।

बाईलेयर में लिपिड कोशिका झिल्ली के कुल द्रव्यमान का लगभग आधा होता है। कोलेस्ट्रॉल पशु कोशिकाओं में लिपिड का लगभग पांचवां हिस्सा बनाता है, लेकिन पौधों की कोशिकाओं में नहीं, क्योंकि कोलेस्ट्रॉल पौधों में कहीं भी नहीं पाया जाता है। झिल्ली के शेष भाग का अधिकांश भाग प्रोटीन द्वारा विविध प्रकार के कार्यों के लिए जिम्मेदार होता है। चूंकि अधिकांश प्रोटीन ध्रुवीय अणु होते हैं, झिल्ली की तरह ही, उनका हाइड्रोफिलिक अंत कोशिका के बाहरी भाग की ओर होता है, और उनका हाइड्रोफोबिक सिरा बाइलर के आंतरिक भाग की ओर इशारा करता है।

इनमें से कुछ प्रोटीनों में कार्बोहाइड्रेट श्रृंखलाएं जुड़ी होती हैं, जो उन्हें ग्लाइकोप्रोटीन बनाती हैं। कई झिल्ली प्रोटीन बिलीयर में पदार्थों के चयनात्मक परिवहन में शामिल होते हैं, जो वे या तो झिल्ली के आर-पार प्रोटीन चैनल बनाकर या झिल्ली के आर-पार उन्हें भौतिक रूप से बंद करके कर सकते हैं। अन्य प्रोटीन कोशिका की सतहों पर रिसेप्टर्स के रूप में कार्य करते हैं, रासायनिक संकेतों को ले जाने वाले अणुओं के लिए बाध्यकारी साइट प्रदान करते हैं; ये प्रोटीन तब इस जानकारी को कोशिका के आंतरिक भाग तक पहुँचाते हैं। अभी भी अन्य झिल्ली प्रोटीन एंजाइम के रूप में कार्य करते हैं जो विशेष रूप से प्लाज्मा झिल्ली के लिए प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं।

कोशिका झिल्ली का महत्वपूर्ण पहलू यह नहीं है कि यह "जलरोधक" है या सामान्य रूप से पदार्थों के लिए अभेद्य है; यदि यह या तो होता, तो कोशिका मर जाती। कोशिका झिल्ली के मुख्य कार्य को समझने की कुंजी यह है कि वह है चयन करके प्रवेश्य. एक सादृश्य: जिस तरह पृथ्वी पर अधिकांश राष्ट्र लोगों को यात्रा करने से पूरी तरह से मना नहीं करते हैं देश की अंतरराष्ट्रीय सीमाओं, दुनिया भर के देशों में किसी को भी जाने देने की आदत नहीं है और हर कोई प्रवेश करता है। कोशिका झिल्ली वह करने का प्रयास करती है जो इन देशों की सरकारें बहुत छोटे पैमाने पर करती हैं: वांछनीय संस्थाओं को सेल में प्रवेश करने दें ऐसी संस्थाओं में प्रवेश पर रोक लगाते हुए "परीक्षित" होने के बाद जो आंतरिक या कोशिका के लिए विषाक्त या विनाशकारी साबित होने की संभावना है पूरा का पूरा।

कुल मिलाकर, झिल्ली एक औपचारिक सीमा के रूप में कार्य करती है, जो कोशिका के विभिन्न भागों को एक समान रखती है जिस तरह से एक खेत के चारों ओर एक बाड़ पशुओं को घूमने और आपस में मिलाने की अनुमति देते हुए भी एक साथ रखती है। यदि आपको अनुमान लगाना है कि किस प्रकार के अणुओं को सबसे आसानी से प्रवेश करने और बाहर निकलने की अनुमति है, तो आप कह सकते हैं क्रमशः "ईंधन के स्रोत" और "चयापचय अपशिष्ट", यह देखते हुए कि यह अनिवार्य रूप से समग्र रूप से शरीर है कर। और आप सही होंगे। बहुत छोटे अणु, जैसे गैसीय ऑक्सीजन (O .)₂), गैसीय कार्बन डाइऑक्साइड (CO .)₂), और पानी (H .)₂ओ), झिल्ली के पार स्वतंत्र रूप से गुजर सकता है, लेकिन बड़े अणुओं, जैसे कि अमीनो एसिड और शर्करा के मार्ग को कसकर नियंत्रित किया जाता है।

अणु जो लगभग सार्वभौमिक रूप से "फॉस्फोलिपिड्स" कहलाते हैं, जो कोशिका झिल्ली के द्विपरत को बनाते हैं, उन्हें अधिक उचित रूप से कहा जाता है "ग्लिसरोफॉस्फोलिपिड्स।" इनमें एक ग्लिसरॉल अणु होता है, जो एक तीन-कार्बन अल्कोहल होता है, जो एक तरफ दो लंबे फैटी एसिड से जुड़ा होता है और एक दूसरे पर फॉस्फेट समूह। यह अणु को एक लंबा, बेलनाकार आकार देता है जो एक विस्तृत शीट का एक हिस्सा होने के काम के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है, जो कि झिल्ली बाईलेयर की एक परत क्रॉस-सेक्शन पर जैसा दिखता है।

ग्लिसरोफॉस्फोलिपिड का फॉस्फेट भाग हाइड्रोफिलिक है। विशिष्ट प्रकार का फॉस्फेट समूह अणु से अणु में भिन्न होता है; उदाहरण के लिए, यह फॉस्फेटिडिलकोलाइन हो सकता है, जिसमें नाइट्रोजन युक्त घटक शामिल होता है। यह हाइड्रोफिलिक है क्योंकि इसमें पानी की तरह ही चार्ज का असमान वितरण होता है (यानी, ध्रुवीय होता है), इसलिए दोनों निकट सूक्ष्म तिमाहियों में "मिलते हैं"।
झिल्ली के आंतरिक भाग पर मौजूद फैटी एसिड की संरचना में कहीं भी आवेश का असमान वितरण नहीं होता है, इसलिए वे गैर-ध्रुवीय होते हैं और इसलिए हाइड्रोफोबिक होते हैं।

फॉस्फोलिपिड्स के विद्युत रासायनिक गुणों के कारण, फॉस्फोलिपिड बाइलेयर व्यवस्था को बनाने या बनाए रखने के लिए ऊर्जा के इनपुट की आवश्यकता नहीं होती है। वास्तव में, पानी में रखे फॉस्फोलिपिड्स स्वचालित रूप से बिलीयर कॉन्फ़िगरेशन को उसी तरह ग्रहण करते हैं जैसे तरल पदार्थ "अपने स्तर की तलाश करते हैं।"

चूंकि कोशिका झिल्ली चयनात्मक रूप से पारगम्य होती है, इसलिए इसे विभिन्न प्रकार के पदार्थों को प्राप्त करने का एक साधन प्रदान करना चाहिए, कुछ बड़े और कुछ छोटे, एक तरफ से दूसरी तरफ। उन तरीकों के बारे में सोचें जिनसे आप नदी या पानी के शरीर को पार कर सकते हैं। आप एक फेरी ले सकते हैं; आप बस एक हल्की हवा में बह सकते हैं, या आपको स्थिर नदी या समुद्र की धाराओं द्वारा ले जाया जा सकता है। और हो सकता है कि आप पहली बार में केवल खुद को पानी के शरीर को पार करते हुए पाएँ क्योंकि वहाँ बहुत अधिक a अपने पक्ष में लोगों की एकाग्रता और दूसरे पर बहुत कम एकाग्रता, समता की आवश्यकता को प्रस्तुत करना चीजें बाहर।

इनमें से प्रत्येक परिदृश्य कोशिका झिल्ली से गुजरने वाले अणुओं के अधिक तरीकों में से एक के साथ कुछ संबंध रखता है। इन तरीकों में शामिल हैं:

सरल विस्तार: इस प्रक्रिया में, अणु कोशिका में या बाहर जाने के लिए बस दोहरी झिल्ली से बहते हैं। यहाँ कुंजी यह है कि अधिकांश स्थितियों में अणु एक सांद्रण प्रवणता को नीचे ले जाएंगे, जिसका अर्थ है कि वे स्वाभाविक रूप से उच्च सांद्रता वाले क्षेत्रों से कम सांद्रता वाले क्षेत्रों में चले जाते हैं। यदि आप एक स्विमिंग पूल के बीच में पेंट की एक कैन डालना चाहते हैं, तो पेंट अणुओं की बाहरी गति सरल प्रसार के एक रूप का प्रतिनिधित्व करेगी। अणु जो इस तरह से कोशिका झिल्ली को पार कर सकते हैं, जैसा कि आप अनुमान लगा सकते हैं, छोटे अणु हैं जैसे O₂ और सह₂.

परासरण: ऑस्मोसिस को "चूसने वाला दबाव" के रूप में वर्णित किया जा सकता है जो पानी की गति का कारण बनता है जब पानी में भंग कणों की गति असंभव होती है। यह तब होता है जब एक झिल्ली पानी की अनुमति देती है, लेकिन भंग कणों ("विलेय") को इसके माध्यम से गुजरने की अनुमति नहीं देती है। ड्राइविंग बल फिर से एक एकाग्रता ढाल है, क्योंकि संपूर्ण स्थानीय वातावरण एक संतुलन स्थिति "चाहता है" जिसमें प्रति यूनिट पानी में विलेय की मात्रा समान होती है। यदि जल-पारगम्य, विलेय-अभेद्य झिल्ली के एक तरफ दूसरे की तुलना में अधिक विलेय कण हैं, तो पानी उच्च विलेय सांद्रता वाले क्षेत्र में प्रवाहित होगा। अर्थात्, यदि कण गति करके जल में अपनी सांद्रता नहीं बदल सकते हैं, तो जल स्वयं कमोबेश उसी कार्य को पूरा करने के लिए गति करेगा।

सुविधा विसरण: फिर से, इस प्रकार के झिल्ली परिवहन में कणों को उच्च सांद्रता वाले क्षेत्रों से कम सांद्रता वाले क्षेत्रों में ले जाया जाता है। साधारण विसरण के मामले के विपरीत, हालांकि, अणु कोशिका के माध्यम से अंदर या बाहर चले जाते हैं विशेष प्रोटीन चैनल, ग्लिसरॉफॉस्फोलिपिड के बीच रिक्त स्थान के माध्यम से बहने के बजाय अणु। अगर आपने कभी देखा है कि क्या होता है जब कोई चीज किसी नदी में बहती हुई अचानक खुद को रास्ते में पाती है चट्टानों के बीच, आप जानते हैं कि वस्तु (शायद एक आंतरिक ट्यूब पर एक दोस्त!) इस में काफी गति से चलती है मार्ग; तो यह प्रोटीन चैनलों के साथ है। यह ध्रुवीय या विद्युत आवेश वाले अणुओं के साथ सबसे आम है।

सक्रिय ट्रांसपोर्ट: पहले चर्चा की गई झिल्ली परिवहन के प्रकारों में एक एकाग्रता ढाल के नीचे आंदोलन शामिल है। कभी-कभी, हालांकि, जैसे नावों को ऊपर की ओर बढ़ना चाहिए और कारों को पहाड़ियों पर चढ़ना पड़ता है, पदार्थ सबसे अधिक एकाग्रता ढाल के खिलाफ चलते हैं - एक ऊर्जावान रूप से प्रतिकूल स्थिति। नतीजतन, प्रक्रिया को एक बाहरी स्रोत द्वारा संचालित किया जाना है, और इस मामले में वह स्रोत एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) है, जो सूक्ष्म जैविक लेनदेन के लिए व्यापक ईंधन है। इस प्रक्रिया में, तीन फॉस्फेट समूहों में से एक को एटीपी से हटा दिया जाता है ताकि एडीनोसिन डिपोस्फेट (एडीपी) और एक मुक्त फॉस्फेट बनाया जा सके, और फॉस्फेट-फॉस्फेट बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस द्वारा मुक्त ऊर्जा का उपयोग अणुओं को ढाल और पूरे में "पंप" करने के लिए किया जाता है झिल्ली।

सक्रिय परिवहन अप्रत्यक्ष या द्वितीयक फैशन में भी हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक झिल्ली पंप सोडियम को अपनी सांद्रता प्रवणता के पार झिल्ली के एक तरफ से दूसरी ओर, कोशिका के बाहर ले जा सकता है। जब सोडियम आयन वापस दूसरी दिशा में विसरित होता है, तो वह अपने साथ एक ग्लूकोज अणु ले जा सकता है अणु की अपनी सांद्रता प्रवणता (ग्लूकोज सांद्रता आमतौर पर कोशिकाओं के अंदर की तुलना में अधिक होती है बाहर)। चूंकि ग्लूकोज की गति इसकी सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध है, यह सक्रिय परिवहन है, लेकिन क्योंकि कोई एटीपी सीधे शामिल नहीं है, यह इसका एक उदाहरण है माध्यमिक सक्रिय ट्रांसपोर्ट।