माइटोकॉन्ड्रिया: परिभाषा, संरचना और कार्य (आरेख के साथ)

जीवित जीवों की यूकेरियोटिक कोशिकाएं जीवित रहने, बढ़ने, प्रजनन करने और बीमारी से लड़ने के लिए लगातार बड़ी संख्या में रासायनिक प्रतिक्रियाएं करती हैं।

इन सभी प्रक्रियाओं को सेलुलर स्तर पर ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इनमें से किसी भी गतिविधि में संलग्न प्रत्येक कोशिका को माइटोकॉन्ड्रिया से अपनी ऊर्जा मिलती है, छोटे अंग जो कोशिकाओं के पावरहाउस के रूप में कार्य करते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया का एकवचन माइटोकॉन्ड्रिया है।

मनुष्यों में, लाल रक्त कणिकाओं जैसी कोशिकाओं में ये छोटे अंग नहीं होते हैं, लेकिन अधिकांश अन्य कोशिकाओं में बड़ी संख्या में माइटोकॉन्ड्रिया होते हैं। उदाहरण के लिए, मांसपेशियों की कोशिकाओं में उनकी ऊर्जा आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सैकड़ों या हजारों भी हो सकते हैं।

लगभग हर जीवित चीज जो चलती है, बढ़ती है या सोचती है, उसकी पृष्ठभूमि में माइटोकॉन्ड्रिया होता है, जो आवश्यक रासायनिक ऊर्जा का उत्पादन करता है।

माइटोकॉन्ड्रिया एक दोहरी झिल्ली से घिरे झिल्ली-बद्ध अंग हैं।

उनके पास एक चिकनी बाहरी झिल्ली होती है जो ऑर्गेनेल को घेरती है और एक मुड़ी हुई आंतरिक झिल्ली होती है। आंतरिक झिल्ली के सिलवटों को क्राइस्ट कहा जाता है, जिनमें से एकवचन क्राइस्टा होता है, और सिलवटों में माइटोकॉन्ड्रियल ऊर्जा बनाने वाली प्रतिक्रियाएं होती हैं।

आंतरिक झिल्ली में एक द्रव होता है जिसे मैट्रिक्स कहा जाता है जबकि दो झिल्लियों के बीच स्थित इंटरमेम्ब्रेन स्पेस भी द्रव से भरा होता है।

इस अपेक्षाकृत सरल कोशिका संरचना के कारण, माइटोकॉन्ड्रिया में केवल दो अलग-अलग ऑपरेटिंग वॉल्यूम होते हैं: आंतरिक झिल्ली के अंदर मैट्रिक्स और इंटरमेम्ब्रेन स्पेस। वे ऊर्जा उत्पादन के लिए दो खंडों के बीच स्थानान्तरण पर भरोसा करते हैं।

दक्षता बढ़ाने और ऊर्जा निर्माण क्षमता को अधिकतम करने के लिए, आंतरिक झिल्ली की तह मैट्रिक्स में गहराई से प्रवेश करती है।

नतीजतन, आंतरिक झिल्ली का एक बड़ा सतह क्षेत्र होता है, और मैट्रिक्स का कोई भी हिस्सा आंतरिक झिल्ली की तह से दूर नहीं होता है। सिलवटों और बड़े सतह क्षेत्र माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन में मदद करते हैं, आंतरिक झिल्ली में मैट्रिक्स और इंटरमेम्ब्रेन स्पेस के बीच स्थानांतरण की संभावित दर को बढ़ाते हैं।

जबकि एकल कोशिकाएं मूल रूप से माइटोकॉन्ड्रिया या अन्य झिल्ली-बाध्य जीवों के बिना विकसित हुईं, जटिल बहुकोशिकीय स्तनधारियों जैसे जीवों और गर्म रक्त वाले जानवरों को माइटोकॉन्ड्रियल के आधार पर सेलुलर श्वसन से अपनी ऊर्जा मिलती है समारोह।

उच्च-ऊर्जा कार्यों जैसे कि हृदय की मांसपेशियों या पक्षी के पंखों में माइटोकॉन्ड्रिया की उच्च सांद्रता होती है जो आवश्यक ऊर्जा की आपूर्ति करती है।

अपने एटीपी संश्लेषण कार्य के माध्यम से, मांसपेशियों और अन्य कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया गर्म रक्त वाले जानवरों को स्थिर तापमान पर रखने के लिए शरीर की गर्मी पैदा करते हैं। यह माइटोकॉन्ड्रिया की केंद्रित ऊर्जा उत्पादन क्षमता है जो उच्च ऊर्जा गतिविधियों और उच्च जानवरों में गर्मी के उत्पादन को संभव बनाती है।

माइटोकॉन्ड्रिया में ऊर्जा-उत्पादन चक्र साइट्रिक एसिड या क्रेब्स चक्र के साथ एक इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला पर निर्भर करता है।
क्रेब्स साइकिल के बारे में और पढ़ें।

एटीपी बनाने के लिए ग्लूकोज जैसे कार्बोहाइड्रेट को तोड़ने की प्रक्रिया को अपचय कहा जाता है। ग्लूकोज ऑक्सीकरण से इलेक्ट्रॉनों को एक रासायनिक प्रतिक्रिया श्रृंखला के साथ पारित किया जाता है जिसमें साइट्रिक एसिड चक्र शामिल होता है।

कमी-ऑक्सीकरण, या रेडॉक्स से ऊर्जा, प्रतिक्रियाओं का उपयोग मैट्रिक्स से प्रोटॉन को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है जहां प्रतिक्रियाएं हो रही हैं। माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन श्रृंखला में अंतिम प्रतिक्रिया वह होती है जिसमें सेलुलर श्वसन से ऑक्सीजन पानी बनाने के लिए कमी से गुजरती है। प्रतिक्रियाओं के अंतिम उत्पाद पानी और एटीपी हैं।

माइटोकॉन्ड्रियल ऊर्जा उत्पादन के लिए जिम्मेदार प्रमुख एंजाइम निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट हैं (एनएडीपी), निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एनएडी), एडेनोसिन डिफॉस्फेट (एडीपी) और फ्लेविन एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड (एफएडी)।

वे आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में मैट्रिक्स में हाइड्रोजन अणुओं से प्रोटॉन को स्थानांतरित करने में मदद करने के लिए मिलकर काम करते हैं। यह मैट्रिक्स में लौटने वाले प्रोटॉन के साथ झिल्ली में एक रासायनिक और विद्युत क्षमता बनाता है एंजाइम एटीपी सिंथेज़ के माध्यम से, जिसके परिणामस्वरूप फॉस्फोराइलेशन और एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट का उत्पादन होता है (एटीपी)।
एटीपी की संरचना और कार्य के बारे में पढ़ें।

एटीपी संश्लेषण और एटीपी अणु कोशिकाओं में ऊर्जा के प्रमुख वाहक हैं और कोशिकाओं द्वारा जीवित जीवों के लिए आवश्यक रसायनों के उत्पादन के लिए उपयोग किया जा सकता है।

•••विज्ञान

ऊर्जा उत्पादक होने के अलावा, माइटोकॉन्ड्रिया कैल्शियम की रिहाई के माध्यम से सेल-टू-सेल सिग्नलिंग में मदद कर सकता है।

माइटोकॉन्ड्रिया में मैट्रिक्स में कैल्शियम को स्टोर करने की क्षमता होती है और कुछ एंजाइम या हार्मोन मौजूद होने पर इसे छोड़ सकते हैं। नतीजतन, ऐसे ट्रिगरिंग रसायनों का उत्पादन करने वाली कोशिकाओं को माइटोकॉन्ड्रिया द्वारा रिलीज से कैल्शियम बढ़ने का संकेत मिल सकता है।

कुल मिलाकर, माइटोकॉन्ड्रिया जीवित कोशिकाओं का एक महत्वपूर्ण घटक है, जो सेल इंटरैक्शन में मदद करता है, जटिल रसायनों का वितरण करता है और एटीपी का उत्पादन करता है जो सभी जीवन के लिए ऊर्जा आधार बनाता है।

माइटोकॉन्ड्रियल डबल झिल्ली में आंतरिक और बाहरी झिल्ली और दो झिल्ली के लिए अलग-अलग कार्य होते हैं और विभिन्न पदार्थों से बने होते हैं।

बाहरी माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली इंटरमेम्ब्रेन स्पेस के तरल पदार्थ को घेर लेती है, लेकिन इसे उन रसायनों को अनुमति देनी होती है जिन्हें माइटोकॉन्ड्रिया को इसके माध्यम से गुजरने की आवश्यकता होती है। माइटोकॉन्ड्रिया द्वारा उत्पादित ऊर्जा-भंडारण अणुओं को ऑर्गेनेल को छोड़ने और बाकी सेल को ऊर्जा देने में सक्षम होना चाहिए।

इस तरह के स्थानान्तरण की अनुमति देने के लिए, बाहरी झिल्ली फॉस्फोलिपिड्स और प्रोटीन संरचनाओं से बनी होती है जिन्हें कहा जाता है पोरिन्स जो झिल्ली की सतह में छोटे छिद्र या छिद्र छोड़ते हैं।

इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में तरल पदार्थ होता है जिसकी संरचना साइटोसोल के समान होती है जो आसपास की कोशिका के तरल पदार्थ को बनाती है।

छोटे अणु, आयन, पोषक तत्व और एटीपी संश्लेषण द्वारा उत्पादित ऊर्जा-वाहक एटीपी अणु कर सकते हैं इंटरमेम्ब्रेन स्पेस के तरल पदार्थ के बीच बाहरी झिल्ली और संक्रमण में प्रवेश करें और साइटोसोल ..

आंतरिक झिल्ली में एंजाइम, प्रोटीन और वसा के साथ एक जटिल संरचना होती है जो केवल पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन को झिल्ली से मुक्त रूप से गुजरने देती है।

बड़े प्रोटीन सहित अन्य अणु झिल्ली में प्रवेश कर सकते हैं, लेकिन केवल विशेष परिवहन प्रोटीन के माध्यम से जो उनके मार्ग को सीमित करते हैं। क्राइस्ट फोल्ड के परिणामस्वरूप आंतरिक झिल्ली का बड़ा सतह क्षेत्र, इन सभी जटिल प्रोटीन और रासायनिक संरचनाओं के लिए जगह प्रदान करता है।

उनकी बड़ी संख्या उच्च स्तर की रासायनिक गतिविधि और ऊर्जा के कुशल उत्पादन की अनुमति देती है।

वह प्रक्रिया जिसके द्वारा आंतरिक झिल्ली में रासायनिक स्थानान्तरण के माध्यम से ऊर्जा उत्पन्न होती है, कहलाती है ऑक्सीडेटिव फाृॉस्फॉरिलेशन.

इस प्रक्रिया के दौरान, माइटोकॉन्ड्रिया में कार्बोहाइड्रेट का ऑक्सीकरण मैट्रिक्स से आंतरिक झिल्ली में प्रोटॉन को इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में पंप करता है। प्रोटॉन में असंतुलन के कारण प्रोटॉन एक एंजाइम कॉम्प्लेक्स के माध्यम से आंतरिक झिल्ली में वापस मैट्रिक्स में फैल जाते हैं जो एटीपी का एक अग्रदूत रूप है और इसे एटीपी सिंथेज़ कहा जाता है।

बदले में एटीपी सिंथेज़ के माध्यम से प्रोटॉन का प्रवाह एटीपी संश्लेषण का आधार है और यह एटीपी अणुओं का उत्पादन करता है, कोशिकाओं में मुख्य ऊर्जा-भंडारण तंत्र।

आंतरिक झिल्ली के अंदर चिपचिपा द्रव मैट्रिक्स कहलाता है।

यह माइटोकॉन्ड्रिया के मुख्य ऊर्जा-उत्पादक कार्यों को पूरा करने के लिए आंतरिक झिल्ली के साथ संपर्क करता है। इसमें एंजाइम और रसायन होते हैं जो ग्लूकोज और फैटी एसिड से एटीपी का उत्पादन करने के लिए क्रेब्स चक्र में भाग लेते हैं।

मैट्रिक्स वह जगह है जहां सर्कुलर डीएनए से बना माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम पाया जाता है और जहां राइबोसोम स्थित होते हैं। राइबोसोम और डीएनए की उपस्थिति का मतलब है कि माइटोकॉन्ड्रिया अपने स्वयं के प्रोटीन का उत्पादन कर सकते हैं और कोशिका विभाजन पर भरोसा किए बिना अपने स्वयं के डीएनए का उपयोग करके पुन: उत्पन्न कर सकते हैं।

यदि माइटोकॉन्ड्रिया अपने आप में छोटी, पूर्ण कोशिकाएँ प्रतीत होती हैं, तो ऐसा इसलिए है क्योंकि वे संभवतः एक बिंदु पर अलग कोशिकाएँ थीं जब एकल कोशिकाएँ अभी भी विकसित हो रही थीं।

माइटोकॉन्ड्रियन जैसे बैक्टीरिया परजीवी के रूप में बड़ी कोशिकाओं में प्रवेश कर गए और उन्हें रहने दिया गया क्योंकि व्यवस्था पारस्परिक रूप से लाभकारी थी।

बैक्टीरिया एक सुरक्षित वातावरण में प्रजनन करने में सक्षम थे और बड़ी कोशिका को ऊर्जा की आपूर्ति करते थे। सैकड़ों लाखों वर्षों में, बैक्टीरिया बहुकोशिकीय जीवों में एकीकृत हो गए और आज के माइटोकॉन्ड्रिया में विकसित हुए।

क्योंकि वे आज पशु कोशिकाओं में पाए जाते हैं, वे प्रारंभिक मानव विकास का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं।

चूंकि माइटोकॉन्ड्रिया माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम के आधार पर स्वतंत्र रूप से गुणा करते हैं और सेल में भाग नहीं लेते हैं विभाजन, नई कोशिकाएं केवल माइटोकॉन्ड्रिया को विरासत में लेती हैं जो कोशिका के साइटोसोल के उनके हिस्से में होती हैं विभाजित करता है।

यह कार्य मनुष्यों सहित उच्च जीवों के प्रजनन के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि भ्रूण एक निषेचित अंडे से विकसित होते हैं।

मां की अंडा कोशिका बड़ी होती है और इसके साइटोसोल में बहुत सारे माइटोकॉन्ड्रिया होते हैं जबकि पिता से निषेचित शुक्राणु कोशिका में शायद ही कोई होता है। नतीजतन, बच्चे अपने माइटोकॉन्ड्रिया और अपने माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए को अपनी मां से विरासत में लेते हैं।

मैट्रिक्स में उनके एटीपी संश्लेषण कार्य के माध्यम से और दोहरी झिल्ली में सेलुलर श्वसन के माध्यम से, माइटोकॉन्ड्रिया और माइटोकॉन्ड्रियल फ़ंक्शन पशु कोशिकाओं का एक प्रमुख घटक हैं और जीवन को अस्तित्व में बनाने में मदद करते हैं संभव के।

झिल्ली-बद्ध जीवों के साथ कोशिका संरचना ने मानव विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है और माइटोकॉन्ड्रिया ने एक आवश्यक योगदान दिया है।