निष्क्रिय प्रसार में प्लाज्मा झिल्ली की पारगम्यता डिग्री

निष्क्रिय प्रसार में प्लाज्मा झिल्ली की पारगम्यता डिग्री!

एक कोशिका के झिल्ली छोटे आयनों और अणुओं से गुजरते हैं। आयनों या अणुओं का मार्ग निष्क्रिय प्रसार के रूप में हो सकता है, या सक्रिय परिवहन ऊर्जा के व्यय को विकसित कर सकता है। निष्क्रिय प्रसार में, झिल्ली को उनकी पारगम्यता की डिग्री के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है।

1. अभेद्य :

इस तरह की एक झिल्ली इसके माध्यम से कुछ भी नहीं गुजरने देती है। ट्राउट जैसे कुछ unfertilizd मछली के अंडे, केवल गैसों के लिए पारगम्य हैं; ड्यूटेरियम के साथ लेबल किया गया पानी अंडे में प्रवेश नहीं करता है।

2.अनुकूलनीय :

कोशिकाओं की कोई कोशिका झिल्ली इस श्रेणी से संबंधित नहीं होती है ऐसे झिल्ली पानी और कुछ चुने हुए आयनों और एसएमए अणु से गुजरने की अनुमति देते हैं, लेकिन अन्य आयनों के साथ-साथ छोटे और बड़े अणुओं को भी रोकते हैं।

3. चयनात्मक पारगम्य :

कोशिकाओं के अधिकांश झिल्ली इसी श्रेणी के हैं। इस तरह की झिल्लियां पानी और कुछ चुनिंदा आयनों और छोटे अणुओं को गुजरने देती हैं, लेकिन अन्य आयनों के साथ-साथ छोटे और बड़े अणुओं को भी रोकती हैं।

4. डायलिजिंग झिल्ली :

एंडोथेलियल कोशिकाएं और केशिकाओं और नेफ्रॉन के उनके तहखाने झिल्ली एक डायलाइज़र के रूप में कार्य कर सकते हैं। इस तरह हाइड्रोस्टेटिक दबाव झिल्ली के पार पानी के अणुओं और क्रिस्टलो को उनके सांद्रता ग्रेडिएंट को नीचे ले जाता है, जबकि कोलाइड्स के मार्ग को प्रतिबंधित करता है।

सेल के साइटोप्लाज्म में प्लाज्मा झिल्ली में पदार्थों का परिवहन निम्नलिखित तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है:

ऑस्मोसिस:

ऑस्मोसिस एक विशेष प्रकार का प्रसार है जिसमें उच्च क्षमता (शुद्ध विलायक) के एक क्षेत्र से कम क्षमता (अधिक केंद्रित समाधान) के क्षेत्र से पानी या अन्य सॉल्वेंट अणुओं की गति को शामिल किया जाता है।

इसके माध्यम से कोशिका में पानी के प्रवेश को एंडोस्मोसिस कहा जाता है; रिवर्स प्रक्रिया जिसमें पानी कोशिका छोड़ता है उसे एक्सोस्मोसिस कहा जाता है। एक आसमाटिक दबाव साइटोप्लाज्म में मौजूद लवण द्वारा बनाए रखा जाता है। कोशिका हमेशा गैसों, पोषक तत्वों आदि के भौतिक विनिमय के लिए एक तरल या द्रव माध्यम में रहती है। इस द्रव को आमतौर पर अतिरिक्त कोशिकीय द्रव (ECF) द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है। प्रोटोजोअन और अन्य निचले जीवों में यह पानी है। एकाग्रता के आधार पर, ईसीएफ हो सकता है।

(i) आइसोटोनिक विलयन :

यदि ईसीएफ की एकाग्रता जिसमें सेल मौजूद है, सेल के इंट्रासेल्युलर तरल पदार्थ के समान है, इसे आइसोटोनिक समाधान के रूप में जाना जाता है। कोशिका का आकार सामान्य रहता है।

(ii) हाइपोटोनिक विलयन :

यदि ईसीएफ की एकाग्रता इंट्रासेल्युलर तरल पदार्थ की तुलना में कम केंद्रित है, तो इसे हाइपोटोनिक समाधान के रूप में जाना जाता है। इस तरह के एक समाधान में सेल एंडोस्मोसिस द्वारा पानी तक पहुंचने के कारण कोशिका में सूजन हो जाती है।

(iii) हाइपरटोनिक समाधान :

यदि ईसीएफ की सांद्रता सेल के इंट्रासेल्युलर तरल पदार्थ से अधिक है, तो समाधान को हाइपरटोनिक समाधान कहा जाता है। ऐसे मामले में एक्सोस्मोसिस द्वारा कोशिका से पानी फैलता है। परिणामस्वरूप कोशिका प्लास्मोलिसिस से गुजरती है।

नकारात्मक परिवहन:

निष्क्रिय परिवहन पानी का सीधा प्रसार है, विभिन्न पदार्थों के अणु या अणु प्लाज्मा झिल्ली से उच्च सांद्रता के क्षेत्र से कम सांद्रता की ओर बढ़ते हैं। अणु का परिवहन एकाग्रता ढाल के साथ होता है ताकि विसरण के लिए किसी ऊर्जा की आवश्यकता न हो।

सरल प्रसार :

सबूतों की एक बड़ी संख्या के अनुसार कई पदार्थ प्लाज्मा झिल्ली के माध्यम से मुक्त प्रसार की दर से चलते हैं जो लिपिड में उनकी घुलनशीलता के सीधे आनुपातिक है। पानी के अणु इस नियम के लिए एक उल्लेखनीय अपवाद हैं, क्योंकि वे स्वतंत्र रूप से झिल्ली के माध्यम से नियमित रूप से और तेजी से फैलते हैं।

प्लाज्मा झिल्ली में दो प्रकार के छिद्र होते हैं:

(i) ठीक जलीय चैनल :

ये एक प्रोटीन के माध्यम से या गुच्छेदार अभिन्न प्रोटीन के बीच मौजूद होते हैं। ये छिद्र प्रकृति में 10nm व्यास और स्थायी होते हैं। ये पूरे लिपिड बाइलियर के माध्यम से विस्तारित होते हैं। ये छिद्र छिद्रों के खुलने का कार्य करते हैं। कुछ छिद्रों को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, जबकि अन्य नकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं।

(ii) सांख्यिकीय छिद्र :

ये छिद्र अस्थिर होते हैं। वे दिखाई देते हैं और गायब हो जाते हैं। ये अत्यधिक तरल पदार्थ लिपिड बाईलेयर में अंतराल के रूप में बनते हैं। झिल्ली फॉस्फोलिपिड्स के यादृच्छिक थर्मल आंदोलन के कारण ये बनते हैं। पदार्थ आसानी से इन छिद्रों से गुजरते हैं यदि वे लिपिड {ओवर्टन) में घुलनशील होते हैं। यही कारण है कि कम और उच्च आणविक भार दोनों के हाइड्रोफोबिक पदार्थ प्लाज्मा झिल्ली से गुजर सकते हैं।

झिल्ली में अणुओं के प्रसार की सापेक्ष दर अणुओं के आकार पर निर्भर करती है; झिल्ली भर में एकाग्रता ढाल; और लिपिड या अणु की हाइड्रोफोबिक प्रकृति में घुलनशीलता। Collander और Barlund संयंत्र की कोशिकाओं के साथ अपने शास्त्रीय प्रयोगों में, Chara ने दिखाया कि जिस दर पर सब्सट्रेट में प्रवेश होता है वह लिपिड में उनकी घुलनशीलता और अणुओं के आकार पर निर्भर करता है।

झिल्ली के पार अणुओं की पारगम्यता (P) आपके एक सूत्र का प्रतिनिधित्व करती है:

पी = केडी / टी

जहां कश्मीर विभाजन गुणांक है; डी डिफ्यूजन गुणांक है (आणविक भार पर निर्भर करता है), और टी झिल्ली की मोटाई है। कोशिका झिल्ली में विभाजन गुणांक जैतून के तेल और पानी के समान है। विभाजन गुणांक को विलेय को एक तेल के पानी के मिश्रण और चरणों के अलग होने तक उनके इंतजार से मापा जा सकता है।

आंशिक गुणांक (K) तेल में विलेय की सांद्रता है, जिसे जलीय चरण में विलेय की सांद्रता से विभाजित किया जाता है। प्रसार गुणांक (डी) का निर्धारण आप रेडियोधर्मी विलेय का उपयोग करके और विभिन्न बाहरी सांद्रता में साइटोप्लाज्म में प्रवेश की उनकी दर को मापने के द्वारा किया जा सकता है।

सुविधा विसरण:

एक झिल्ली के पार पदार्थ का प्रसार हमेशा एक तरफ उच्च सांद्रता के क्षेत्र से होता है, दूसरी तरफ कम सांद्रता के क्षेत्र में होता है। लेकिन यह हमेशा ऐसा नहीं होता है क्योंकि कई उदाहरणों को उजागर किया गया है जहां एक प्रोटीन, पर्मेज़ प्लाज्मा झिल्ली के भीतर मौजूद होता है जो प्रसार प्रक्रिया को सुविधाजनक बनाता है। इस तंत्र को सुगम प्रसार कहा जाता है। यह प्रक्रिया शर्करा और अमीनो एसिड के आंदोलन में सबसे आम है।

झिल्ली में पर्मेस की उपस्थिति झिल्ली के माध्यम से एक मार्ग प्रदान करती है जो लिपिड परत का एक विकल्प है। झिल्ली की बाहरी सतह पर विलेय का बंधन, पर्मे में एक परिवर्तनकारी परिवर्तन को ट्रिगर करेगा, जो कि विलेय को झिल्ली की आंतरिक सतह से उजागर करेगा, जहां से वह सांद्रता प्रवणता में साइटोप्लाज्म में फैल सकता है।

सुविधा प्रसार के लक्षण हैं:

(i) झिल्ली में अणुओं के परिवहन की दर साधारण प्रसार की अपेक्षा कहीं अधिक है

(ii) परमिट बहुत विशिष्ट हैं और प्रत्येक केवल एक विशिष्ट आयन या अणु या निकट संबंधी अणुओं के समूह को स्थानांतरित करता है।

(iii) सांद्रण प्रवणता में वृद्धि के साथ परिवहन की दर में इसी वृद्धि होती है।

एंजाइमों के मामले में, अनुमति देता है कि प्रसार सुविधा संतृप्त प्रकार केनेट्स दिखाती है। यदि कोई पदार्थ (एस) शुरू में प्लाज्मा झिल्ली के बाहर मौजूद है, तो इसके परिवहन को निम्नलिखित समीकरणों द्वारा दर्शाया जा सकता है:

S (आउट) + Permease Km = S-permease complex Vmax

यहाँ S सब्सट्रेट है, किमी सब्सट्रेट के लिए स्थिर है और परमिट पर Vmax परिवहन की अधिकतम दर है। यदि, बाहर S की सांद्रता C है, तो परिवहन की दर की गणना इस प्रकार की जा सकती है:

V = Vmax / 1 + C / किमी

सक्रिय ट्रांसपोर्ट:

झिल्ली के पार आयनों का प्रसार और भी मुश्किल है क्योंकि यह न केवल एकाग्रता ढाल पर निर्भर करता है, बल्कि सिस्टम में मौजूद विद्युत ढाल पर भी निर्भर करता है। क्योंकि सक्रिय परिवहन एक प्रक्रिया है जो एक एकाग्रता ढाल के खिलाफ काम करती है, यह टीम के लिए आश्चर्य की बात नहीं है कि इसके लिए ऊर्जा के व्यय की आवश्यकता होती है।

इस प्रक्रिया में कोशिका झिल्ली के भीतर वाहक अणुओं का उपयोग शामिल है। ये वाहक अणु स्पष्ट रूप से आंतरिक और बाहरी कोशिका झिल्ली सतहों के बीच आगे और पीछे शटल करते हैं और या तो किसी विशेष आयन को विनियमित करते हैं। इस प्रक्रिया के लिए आवश्यक ऊर्जा एडीनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) से प्राप्त की जाती है, जो मुख्य रूप से माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन द्वारा निर्मित होती है।

नीचे दी गई तालिका 2.1 से, यह स्पष्ट है कि एक सेल के भीतर गैर-विवर्तनिक आयनों की एक बड़ी एकाग्रता है और झिल्ली के पार एक विद्युत ढाल स्थापित है।

तालिका 2.1

स्नायु में आयनिक एकाग्रता और स्थिर क्षमता दिखाना

डोनान (1911) ने भविष्यवाणी की, यदि एक गैर-विवर्तनिक नकारात्मक आवेश वाले सेल को Cl ^{- के} समाधान में रखा जाता है, तो K ⁺ को सेल सांद्रता और विद्युत ढाल में संचालित किया जाएगा। दूसरी ओर सी आयन, एकाग्रता ढाल द्वारा संचालित किया जाएगा, लेकिन विद्युत ढाल द्वारा फिर से चलाया जाएगा। डोनन के अनुसार, संतुलन सांद्रता बिल्कुल पारस्परिक होगा।

(K ⁺ in) / (K ⁺ आउट) = (CI ^- आउट) / (CI ^- इन)

एकाग्रता ढाल और विश्राम झिल्ली क्षमता के बीच संबंध नर्नस्ट समीकरण द्वारा दिया गया है।

ई = आरटी इन सी ₁ / सी ₂

जहाँ E को मिलीवोल्ट्स में दिया जाता है, R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है और T पूर्ण तापमान है। से (i) और (ii) KC1 के लिए डोनान संतुलन को व्यक्त किया जा सकता है

ई = आरटी इन (के ⁺ इन) / (के ⁺ आउट) = आरटी इन (सी १ ^- आउट) / सी १ ^- इन)

आयन या सोडियम पंप का सक्रिय परिवहन:

विलेय जो कोशिकाओं में सबसे अधिक सक्रिय रूप से पंप किया जाता है, वे पोटेशियम (K ⁺ ) आयन होते हैं, इस आवक परिवहन के लिए ड्राइविंग बल झिल्ली के पार एक सोडियम (Na ⁺ ) प्रवणता माना जाता है, जिसे Na आयन के सक्रिय परिवहन द्वारा बनाया गया है। सेल।

झिल्ली के बाहर (Na ⁺ ) आयनों की सांद्रता अधिक हो जाती है जहां आंतरिक एकाग्रता कम हो जाती है। एनएपी आयनों को पंप करने के लिए आवश्यक ऊर्जा, एटीपी द्वारा प्रदान की जाती है। Mg ⁺⁺ सक्रिय ATPase की उपस्थिति में, ATP अणु हाइड्रोलाइज्ड होता है और माना जाता है कि ATPase झिल्ली के भीतर स्थित होता है।

ना ⁺ - पंप की खोज हॉडकिन और कीन्स (1955) द्वारा की गई थी और स्को (1957) द्वारा इन विट्रो में एटीपी हाइड्रोलिसिस से जुड़ा था। पशु कोशिकाओं के लिए Na ⁺ पंप के दो अलग-अलग तंत्रों का वर्णन किया गया है। य़े हैं:

(i) सोडियम - पोटेशियम विनिमय पंप:

ऐसे Na ⁺ पंप में Na ⁺ आयनों की बाहरी पंपिंग को ions के आवक परिवहन से जोड़ा जाता है। चूंकि Na ⁺ और K ⁺ का अनिवार्य रूप से आदान-प्रदान किया जाता है, Na ⁺ का बाह्य आवेश हमेशा K ⁺ की आवक गति के साथ होता है। ऐसा पंप तंत्रिका कोशिकाओं और मांसपेशियों की कोशिकाओं में होता है।

(ii) इलेक्ट्रोजेनिक ना ⁺ पंप:

इस पंप में K ⁺ आयनों को बाहर की ओर ले जाने और वार्ड के बाहर जाने वाले Na ⁺ आयनों का कोई अनिवार्य आदान-प्रदान नहीं होता है। इस पंप में ना ⁺ आयनों के बाहर निकलने पर K ⁺ की एक प्रविष्टि से क्षतिपूर्ति नहीं होने पर विद्युत रासायनिक क्षमता उत्पन्न हो सकती है।

K ⁺ आयनों की एक उच्च इंट्रासेल्युलर सांद्रता, Na और K ⁺ की बाहरी एकाग्रता की परवाह किए बिना, एरोबिक कोशिकाओं द्वारा आवश्यक है। उच्च K ⁺ एकाग्रता पक्ष है कोशिका प्रोटीन संश्लेषण और ग्लाइकोलाइसिस के लिए आवश्यक है। सेल के उच्च K ⁺ संकेंद्रण को ना ⁺ जैसे कुछ उद्धरणों के नुकसान से संतुलित किया जाना चाहिए, अन्यथा अत्यधिक सूजन के कारण उच्च आंतरिक आसमाटिक दबाव की स्थिति पैदा करके कोशिका फट सकती है।

कोशिकाओं में ग्लूकोज का सक्रिय परिवहन एक इलेक्ट्रोजेनिक Na ⁺ पंप की कार्रवाई का एक और परिणाम है। सेल से Na ⁺ का बाहर निकलना Na ⁺ की कम आंतरिक और उच्च बाह्य सांद्रता का एक ढाल उत्पन्न करता है। शुगर एक्टिव ट्रांसपोर्ट को ऐसी परिस्थितियों में पूरा किया जाता है जिसमें ना ⁺ एकाग्रता के बाहर एक उपयुक्त ढाल बनाने के लिए पर्याप्त मात्रा में रखा जाता है जिसकी ऊर्जा शर्करा के बाहर बहुत पतला से सेल में चयापचयों को चलाती है। शर्करा के संचय को Na ⁺ एक्सट्रूज़न के लिए संकलित किया जाता है और विशिष्ट वाहक प्रोटीन द्वारा भी सहायता प्रदान की जाती है।

मेम्ब्रेन में अनुवाद :

वाहक प्रोटीन 6 से 10 एनएम की झिल्ली मोटाई में हाइड्रोफिलिक अणुओं की सहायता करते हैं। मेटाबोलाइट्स 6 एनएम से काफी कम हैं, इसलिए यह जानना महत्वपूर्ण है कि इन अणुओं को इस अपेक्षाकृत बड़ी दूरी पर वाहकों द्वारा कैसे स्थानांतरित किया जाता है। कई विकल्प प्रस्तावित किए गए हैं, लेकिन दो अन्य संभावनाओं की तुलना में अधिक गहन अध्ययन कर रहे हैं।

एक वैकल्पिक परिकल्पना यह बताती है कि वाहक हाइड्रोफिलिक अणु के साथ बांधता है और फिर पूरे परिवहन प्रोटीन झिल्ली में घूमता है और इसके बाध्य मेटाबोलाइट को दूसरी तरफ पहुंचाता है। दूसरा विकल्प यह प्रस्तावित करता है कि वाहक झिल्ली के भीतर जगह में तय किया गया है, और वाहक अणु एक परिवर्तनकारी परिवर्तन से गुजरता है जो झिल्ली के पार बाध्यकारी साइट का अनुवाद करता है और इसके साथ ही बाध्य मेटाबोलाइट भी उसी समय होता है।

एक बार जब मेटाबोलाइट को ट्रांसलोकेशन किया जाता है तो बंधन स्थल को मुक्त कर दिया जाता है और इसके मूल विरूपण को बहाल कर दिया जाता है, जो एक अन्य परिवहन घटना में एक और हाइड्रोफिलिक अणु को बांधने के लिए तैयार होता है। इस दूसरे विकल्प को निश्चित ताकना तंत्र के रूप में संदर्भित किया गया है। पहला विकल्प वाहक तंत्र के रूप में जाना जाता है।