सक्रिय परिवहन: प्राथमिक और माध्यमिक का अवलोकन

सक्रिय परिवहन को काम करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और इसी तरह एक कोशिका अणुओं को स्थानांतरित करती है। कोशिकाओं के अंदर और बाहर सामग्री का परिवहन समग्र कार्य के लिए आवश्यक है।

सक्रिय परिवहन और निष्क्रिय परिवहन कोशिकाओं द्वारा पदार्थों को स्थानांतरित करने के दो मुख्य तरीके हैं। सक्रिय परिवहन के विपरीत, निष्क्रिय परिवहन के लिए किसी ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है। निष्क्रिय परिवहन आसान और सस्ता तरीका है; हालांकि, अधिकांश कोशिकाओं को जीवित रहने के लिए सक्रिय परिवहन पर निर्भर रहना पड़ता है।

कोशिकाओं को अक्सर सक्रिय परिवहन का उपयोग करना पड़ता है क्योंकि कोई अन्य विकल्प नहीं होता है। कभी-कभी, प्रसार कोशिकाओं के लिए काम नहीं करता है। सक्रिय परिवहन ऊर्जा का उपयोग करता है जैसे एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट (एटीपी) अणुओं को उनकी सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध ले जाने के लिए। आमतौर पर, इस प्रक्रिया में एक प्रोटीन वाहक शामिल होता है जो अणुओं को कोशिका के आंतरिक भाग में स्थानांतरित करके स्थानांतरण में मदद करता है।

उदाहरण के लिए, एक सेल चीनी के अणुओं को अंदर ले जाना चाह सकता है, लेकिन एकाग्रता ढाल निष्क्रिय परिवहन की अनुमति नहीं दे सकता है। यदि कोशिका के अंदर चीनी की कम सांद्रता और कोशिका के बाहर उच्च सांद्रता होती है, तो सक्रिय परिवहन अणुओं को ढाल के विरुद्ध ले जा सकता है।

सक्रिय परिवहन के लिए कोशिकाएं ऊर्जा के एक बड़े हिस्से का उपयोग करती हैं। वास्तव में, कुछ जीवों में, उत्पन्न एटीपी का अधिकांश हिस्सा सक्रिय परिवहन की ओर जाता है और कोशिकाओं के अंदर अणुओं के कुछ स्तरों को बनाए रखता है।

इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट्स में अलग-अलग चार्ज और रासायनिक सांद्रता होती है। वे एक झिल्ली के पार मौजूद होते हैं क्योंकि कुछ परमाणुओं और अणुओं में विद्युत आवेश होते हैं। इसका मतलब है कि वहाँ एक है विद्युत संभावित अंतर या झिल्ली क्षमता.

कभी-कभी, सेल को अधिक यौगिकों को लाने और विद्युत रासायनिक ढाल के खिलाफ जाने की आवश्यकता होती है। इसके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है लेकिन बेहतर समग्र सेल फ़ंक्शन में भुगतान करता है। कुछ प्रक्रियाओं के लिए इसकी आवश्यकता होती है, जैसे कि कोशिकाओं में सोडियम और पोटेशियम ग्रेडिएंट्स का रखरखाव। कोशिकाओं में आमतौर पर कम सोडियम और अधिक पोटेशियम होता है, इसलिए सोडियम कोशिका में प्रवेश करता है जबकि पोटेशियम निकल जाता है।

सक्रिय परिवहन सेल को उनके सामान्य एकाग्रता ढ़ाल के विरुद्ध स्थानांतरित करने देता है।

प्राथमिक सक्रिय परिवहन गति के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में एटीपी का उपयोग करता है। यह प्लाज्मा झिल्ली में आयनों को स्थानांतरित करता है, जो एक चार्ज अंतर पैदा करता है। अक्सर, एक अणु कोशिका में प्रवेश करता है क्योंकि एक अन्य प्रकार का अणु कोशिका को छोड़ देता है। यह कोशिका की झिल्ली में सांद्रता और आवेश दोनों में अंतर पैदा करता है।

सोडियम-पोटेशियम पंप कई कोशिकाओं का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। पोटेशियम को अंदर ले जाने के दौरान पंप सोडियम को सेल से बाहर निकालता है। एटीपी का हाइड्रोलिसिस प्रक्रिया के दौरान कोशिका को वह ऊर्जा देता है जिसकी उसे आवश्यकता होती है। सोडियम-पोटेशियम पंप एक पी-टाइप पंप है जो तीन सोडियम आयनों को बाहर की ओर ले जाता है और दो पोटेशियम आयनों को अंदर लाता है।

सोडियम-पोटेशियम पंप एटीपी और तीन सोडियम आयनों को बांधता है। फिर, पंप पर फास्फारिलीकरण होता है ताकि यह अपना आकार बदल सके। यह सोडियम को सेल छोड़ने की अनुमति देता है, और पोटेशियम आयनों को उठाया जाता है। अगला, फॉस्फोराइलेशन उलट जाता है, जो फिर से पंप के आकार को बदल देता है, इसलिए पोटेशियम कोशिका में प्रवेश करता है। यह पंप समग्र तंत्रिका कार्य के लिए महत्वपूर्ण है और जीव को लाभ पहुंचाता है।

विभिन्न प्रकार के प्राथमिक सक्रिय ट्रांसपोर्टर हैं। पी-टाइप एटीपीस, जैसे सोडियम-पोटेशियम पंप, यूकेरियोट्स, बैक्टीरिया और आर्किया में मौजूद है।

आप प्रोटॉन पंप, सोडियम-पोटेशियम पंप और कैल्शियम पंप जैसे आयन पंपों में पी-टाइप एटीपीस देख सकते हैं। एफ-टाइप एटीपीस में मौजूद है माइटोकॉन्ड्रिया, क्लोरोप्लास्ट और बैक्टीरिया। वी-टाइप एटीपीस यूकेरियोट्स में मौजूद है, और एबीसी ट्रांसपोर्टर (एबीसी का अर्थ है "एटीपी-बाइंडिंग कैसेट") दोनों में मौजूद है प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स.

द्वितीयक सक्रिय परिवहन पदार्थों के परिवहन के लिए इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट का उपयोग करता है a. की मदद से कोट्रांसपोर्टर. यह ले जाने वाले पदार्थों को कोट्रांसपोर्टर के लिए अपने ग्रेडिएंट्स को ऊपर ले जाने की अनुमति देता है, जबकि मुख्य सब्सट्रेट अपने ग्रेडिएंट को नीचे ले जाता है।

अनिवार्य रूप से, द्वितीयक सक्रिय परिवहन प्राथमिक सक्रिय परिवहन द्वारा निर्मित विद्युत रासायनिक प्रवणताओं से ऊर्जा का उपयोग करता है। यह कोशिका को ग्लूकोज जैसे अन्य अणुओं को अंदर ले जाने की अनुमति देता है। समग्र सेल फ़ंक्शन के लिए माध्यमिक सक्रिय परिवहन महत्वपूर्ण है।

हालांकि, द्वितीयक सक्रिय परिवहन भी माइटोकॉन्ड्रिया में हाइड्रोजन आयन ढाल के माध्यम से एटीपी जैसी ऊर्जा बना सकता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन आयनों में जमा होने वाली ऊर्जा का उपयोग तब किया जा सकता है जब आयन चैनल प्रोटीन एटीपी सिंथेज़ से गुजरते हैं। यह सेल को ADP को ATP में बदलने की अनुमति देता है।

वाहक प्रोटीन या पंप सक्रिय परिवहन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा हैं। वे सेल में परिवहन सामग्री में मदद करते हैं।

तीन प्रमुख प्रकार के वाहक प्रोटीन हैं: यूनिपोर्टर्स, हमदर्द तथा एंटीपोर्टर्स.

यूनिपोर्टर्स केवल एक प्रकार के आयन या अणु को ले जाते हैं, लेकिन सिम्पॉर्टर दो आयनों या अणुओं को एक ही दिशा में ले जा सकते हैं। एंटीपोर्टर्स दो आयनों या अणुओं को अलग-अलग दिशाओं में ले जा सकते हैं।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि वाहक प्रोटीन सक्रिय और निष्क्रिय परिवहन में दिखाई देते हैं। कुछ को काम करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है। हालांकि, सक्रिय परिवहन में उपयोग किए जाने वाले वाहक प्रोटीन को कार्य करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। एटीपी उन्हें आकार परिवर्तन करने की अनुमति देता है। एंटीपोर्टर कैरियर प्रोटीन का एक उदाहरण Na+-K+ATPase है, जो सेल में पोटेशियम और सोडियम आयनों को स्थानांतरित कर सकता है।

एंडोसाइटोसिस तथा एक्सोसाइटोसिस सेल में सक्रिय परिवहन के उदाहरण भी हैं। वे पुटिकाओं के माध्यम से कोशिकाओं में और बाहर थोक परिवहन आंदोलन की अनुमति देते हैं, इसलिए कोशिकाएं बड़े अणुओं को स्थानांतरित कर सकती हैं। कभी-कभी कोशिकाओं को एक बड़े प्रोटीन या किसी अन्य पदार्थ की आवश्यकता होती है जो प्लाज्मा झिल्ली या परिवहन चैनल।

इनके लिए बड़े अणुओंएंडोसाइटोसिस और एक्सोसाइटोसिस सबसे अच्छे विकल्प हैं। चूंकि वे सक्रिय परिवहन का उपयोग करते हैं, इसलिए दोनों को काम करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। ये प्रक्रियाएं मनुष्यों के लिए महत्वपूर्ण हैं क्योंकि तंत्रिका कार्य और प्रतिरक्षा प्रणाली के कार्य में उनकी भूमिका होती है।

एंडोसाइटोसिस के दौरान, कोशिका अपने प्लाज्मा झिल्ली के बाहर एक बड़े अणु का उपभोग करती है। कोशिका अपनी झिल्ली का उपयोग अणु को घेरने और उसे मोड़कर खाने के लिए करती है। यह एक पुटिका बनाता है, जो एक झिल्ली से घिरी एक थैली होती है, जिसमें अणु होता है। फिर, पुटिका प्लाज्मा झिल्ली से बाहर आती है और अणु को कोशिका के आंतरिक भाग में ले जाती है।

बड़े अणुओं का उपभोग करने के अलावा, कोशिका अन्य कोशिकाओं या उनके भागों को भी खा सकती है। एंडोसाइटोसिस के दो मुख्य प्रकार हैं: phagocytosis तथा पिनोसाइटोसिस. फागोसाइटोसिस यह है कि एक कोशिका एक बड़े अणु को कैसे खाती है। पिनोसाइटोसिस यह है कि एक कोशिका बाह्य तरल पदार्थ जैसे तरल पदार्थ कैसे पीती है।

कुछ कोशिकाएं अपने परिवेश से छोटे पोषक तत्वों को लेने के लिए लगातार पिनोसाइटोसिस का उपयोग करती हैं। कोशिकाएं पोषक तत्वों को एक बार अंदर रखने के बाद छोटे पुटिकाओं में रख सकती हैं।

फ़ैगोसाइट वे कोशिकाएं हैं जो चीजों का उपभोग करने के लिए फागोसाइटोसिस का उपयोग करती हैं। मानव शरीर में फागोसाइट्स के कुछ उदाहरण हैं सफेद रक्त कोशिकाएं, जैसे कि न्यूट्रोफिल तथा मोनोसाइट्स. न्यूट्रोफिल फागोसाइटोसिस के माध्यम से आक्रमण करने वाले बैक्टीरिया का मुकाबला करते हैं और बैक्टीरिया को बैक्टीरिया को घेरने, इसका सेवन करने और इस तरह इसे नष्ट करने से रोकने में मदद करते हैं।

मोनोसाइट्स न्यूट्रोफिल से बड़े होते हैं। हालांकि, वे बैक्टीरिया या मृत कोशिकाओं का उपभोग करने के लिए फागोसाइटोसिस का भी उपयोग करते हैं।

आपके फेफड़ों में फागोसाइट्स भी होते हैं जिन्हें कहा जाता है मैक्रोफेज. जब आप धूल को अंदर लेते हैं, तो उसमें से कुछ आपके फेफड़ों तक पहुंच जाती है और वायुकोशों में चली जाती है, एल्वियोली. फिर, मैक्रोफेज धूल पर हमला कर सकते हैं और उसे घेर सकते हैं। वे आपके फेफड़ों को स्वस्थ रखने के लिए अनिवार्य रूप से धूल को निगल जाते हैं। यद्यपि मानव शरीर में एक मजबूत रक्षा प्रणाली है, यह कभी-कभी अच्छी तरह से काम नहीं करता है।

उदाहरण के लिए, सिलिका कणों को निगलने वाले मैक्रोफेज मर सकते हैं और जहरीले पदार्थों का उत्सर्जन कर सकते हैं। इससे निशान ऊतक बन सकते हैं।

अमीबा एकल-कोशिका वाले होते हैं और खाने के लिए फागोसाइटोसिस पर निर्भर होते हैं। वे पोषक तत्वों की तलाश करते हैं और उन्हें घेर लेते हैं; फिर, वे भोजन को निगल लेते हैं और भोजन रिक्तिका बनाते हैं। अगला, भोजन रिक्तिका पोषक तत्वों को तोड़ने के लिए अमीबा के अंदर एक लाइसोसोम में शामिल हो जाता है। लाइसोसोम इसमें एंजाइम होते हैं जो प्रक्रिया में मदद करते हैं।

रिसेप्टर - मध्यस्थता ऐंडोकाएटोसिस कोशिकाओं को विशिष्ट प्रकार के अणुओं का उपभोग करने की अनुमति देता है जिनकी उन्हें आवश्यकता होती है। रिसेप्टर प्रोटीन इन अणुओं को बांधकर इस प्रक्रिया में मदद करें ताकि कोशिका एक पुटिका बना सके। यह विशिष्ट अणुओं को कोशिका में प्रवेश करने की अनुमति देता है।

आमतौर पर, रिसेप्टर-मध्यस्थ एंडोसाइटोसिस कोशिका के पक्ष में काम करता है और इसे महत्वपूर्ण अणुओं को पकड़ने की अनुमति देता है जिनकी उसे आवश्यकता होती है। हालांकि, वायरस कोशिका में प्रवेश करने और उसे संक्रमित करने की प्रक्रिया का फायदा उठा सकते हैं। एक वायरस के एक सेल से जुड़ने के बाद, उसे सेल के अंदर जाने का रास्ता खोजना पड़ता है। वायरस इसे रिसेप्टर प्रोटीन से बांधकर और पुटिकाओं में अंदर जाकर पूरा करते हैं।

एक्सोसाइटोसिस के दौरान, कोशिका के अंदर पुटिकाएं प्लाज्मा झिल्ली से जुड़ती हैं और अपनी सामग्री को छोड़ती हैं; सामग्री सेल के बाहर फैल जाती है। यह तब हो सकता है जब कोई कोशिका किसी अणु को हिलना या हटाना चाहती है। प्रोटीन एक सामान्य अणु है जिसे कोशिकाएं इस तरह स्थानांतरित करना चाहती हैं। अनिवार्य रूप से, एक्सोसाइटोसिस एंडोसाइटोसिस के विपरीत है।

प्रक्रिया एक पुटिका से शुरू होती है जो प्लाज्मा झिल्ली से जुड़ती है। इसके बाद, पुटिका खुलती है और अणुओं को अंदर छोड़ती है। इसकी सामग्री बाह्य अंतरिक्ष में प्रवेश करती है ताकि अन्य कोशिकाएं उनका उपयोग कर सकें या उन्हें नष्ट कर सकें।

कोशिकाएं कई प्रक्रियाओं के लिए एक्सोसाइटोसिस का उपयोग करती हैं, जैसे प्रोटीन या एंजाइम स्रावित करना। वे इसका उपयोग इसके लिए भी कर सकते हैं एंटीबॉडी या पेप्टाइड हार्मोन। कुछ कोशिकाएं न्यूरोट्रांसमीटर और प्लाज्मा झिल्ली प्रोटीन को स्थानांतरित करने के लिए एक्सोसाइटोसिस का भी उपयोग करती हैं।

एक्सोसाइटोसिस दो प्रकार के होते हैं: कैल्शियम पर निर्भर एक्सोसाइटोसिस तथा कैल्शियम-स्वतंत्र एक्सोसाइटोसिस. जैसा कि आप नाम से अनुमान लगा सकते हैं, कैल्शियम कैल्शियम पर निर्भर एक्सोसाइटोसिस को प्रभावित करता है। कैल्शियम-स्वतंत्र एक्सोसाइटोसिस में, कैल्शियम महत्वपूर्ण नहीं है।

कई जीव एक ऑर्गेनेल का उपयोग करते हैं जिसे कहा जाता है गॉल्गी कॉम्प्लेक्स या गोलगी उपकरण कोशिकाओं से निर्यात किए जाने वाले पुटिकाओं को बनाने के लिए। गोल्गी कॉम्प्लेक्स प्रोटीन और लिपिड दोनों को संशोधित और संसाधित कर सकता है। यह उन्हें स्रावी पुटिकाओं में पैक करता है जो परिसर को छोड़ देते हैं।

में विनियमित एक्सोसाइटोसिस, सेल की जरूरत है बाह्य संकेत सामग्री को बाहर ले जाने के लिए। यह आमतौर पर विशिष्ट प्रकार की कोशिकाओं जैसे स्रावी कोशिकाओं के लिए आरक्षित होता है। वे न्यूरोट्रांसमीटर या अन्य अणु बना सकते हैं जिनकी जीव को निश्चित समय पर निश्चित मात्रा में आवश्यकता होती है।

जीव को इन पदार्थों की निरंतर आवश्यकता नहीं हो सकती है, इसलिए उनके स्राव को विनियमित करना आवश्यक है। सामान्य तौर पर, स्रावी पुटिका लंबे समय तक प्लाज्मा झिल्ली से नहीं चिपकती है। वे अणुओं को वितरित करते हैं और स्वयं को हटा देते हैं।

इसका एक उदाहरण एक न्यूरॉन है जो स्रावित करता है न्यूरोट्रांसमीटर. प्रक्रिया आपके शरीर में एक न्यूरॉन कोशिका से शुरू होती है जो न्यूरोट्रांसमीटर से भरा एक पुटिका बनाती है। फिर, ये पुटिकाएं कोशिका के प्लाज्मा झिल्ली तक जाती हैं और प्रतीक्षा करती हैं।

इसके बाद, उन्हें एक संकेत प्राप्त होता है, जिसमें कैल्शियम आयन शामिल होते हैं, और पुटिकाएं प्री-सिनैप्टिक झिल्ली में जाती हैं। कैल्शियम आयनों का दूसरा संकेत पुटिकाओं को झिल्ली से जुड़ने और इसके साथ फ्यूज होने के लिए कहता है। यह न्यूरोट्रांसमीटर जारी करने की अनुमति देता है।

कोशिकाओं के लिए सक्रिय परिवहन एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है। प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स दोनों इसका उपयोग अणुओं को अपनी कोशिकाओं में और बाहर ले जाने के लिए कर सकते हैं। सक्रिय परिवहन में काम करने के लिए एटीपी की तरह ऊर्जा होनी चाहिए, और कभी-कभी यह एकमात्र तरीका है जिससे एक सेल कार्य कर सकता है।

कोशिकाएं सक्रिय परिवहन पर भरोसा करती हैं क्योंकि प्रसार उन्हें वह नहीं मिल सकता है जो वे चाहते हैं। सक्रिय परिवहन अणुओं को उनकी सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध ले जा सकता है, इसलिए कोशिकाएं चीनी या प्रोटीन जैसे पोषक तत्वों को पकड़ सकती हैं। इन प्रक्रियाओं के दौरान प्रोटीन वाहक एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।