अध्याय 5: कार्यरत कोशिका

मुख्य विषय

• कोशिका के कार्य
• कोशिका झिल्ली की संरचना और कार्य
• कोशिकाओं द्वारा ऊर्जा उत्पन्न करना
• कोशिका में एन्जाइम की भूमिका

कोशिका झिल्ली की संरचना और कार्य

फ्लूइड मोज़ेक मॉडल

• झिल्ली की संरचना का वर्णन करता है
• तरल फॉस्फोलिपिड द्विपरत में निलंबित विविध प्रोटीन अणु
• चयनात्मक पारगम्यता: केवल कुछ चीजों को ही अंदर-बाहर जाने की अनुमति

झिल्ली प्रोटीन के कार्य

• प्रसरण: छोटे गैर ध्रुवीय अणु (उदा., O2, CO2) स्वतंत्र रूप से प्रवेश करते हैं
• परिवहन प्रोटीन: विशिष्ट आयनों/अणुओं को अंदर-बाहर जाने देते हैं
• एन्जाइम्स: कुछ झिल्ली प्रोटीन लगातार प्रतिक्रियाओं को संचालित करते हैं
• संलग्नक प्रोटीन: बाह्यकला मैट्रिक्स और साइटोस्केलेटन से संलग्न होते हैं
• रिसेप्टर प्रोटीन: अन्य अणुओं को सक्रिय करके संकेत रिले करते हैं
• जंक्शन प्रोटीन: आसन्न कोशिकाओं को संलग्न करने के लिए अंतःकोशिकीय जंक्शन बनाते हैं
• ग्लाइकोप्रोटीन: ID टैग के रूप में कार्य करते हैं

फॉस्फोलिपिड्स

• हाइड्रोफोबिक टेल्स और हाइड्रोफिलिक हेड्स के कारण झिल्लियों में स्वयं ठीक हो जाते हैं
• पानी से भरे बुलबुले बनाते हैं

प्रसरण और परासरण

प्रसरण

• कणों की प्रवृत्ति एक स्थान में समान रूप से फैलने की होती है
• निष्क्रिय परिवहन: ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती
• उच्च से निम्न संकेन्द्रण तक चलते हैं जब तक की संतुलन प्राप्त न हो

परासरण

• चयनात्मक रूप से पारगम्य झिल्ली के पार पानी का प्रसरण
• पानी अपने संकेन्द्रण ग्रेडिएंट के नीचे की ओर बढ़ता है

टोनिसिटी

• अतिसंवेदनशील घोल: कोशिकाएं पानी खो देती हैं और सिकुड़ जाती हैं
• अल्पसंबंधी घोल: कोशिकाएं पानी प्राप्त करती हैं और फूल जाती हैं
• समानसंगी घोल: पानी का कोई शुद्ध संचलन नहीं

व्यावहारिक उदाहरण

• परासरण संतुलन: समझाता है कि खारे पानी का पीना निर्जलीकरण का कारण क्यों बनता है
• एनिमेशन: बेहतर समझ के लिए (कैनवस पर उपलब्ध)

सक्रिय और निष्क्रिय परिवहन

निष्क्रिय परिवहन

• ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती
• प्राथमिकत: प्रसरण: परिवहन प्रोटीन का उपयोग करता है, जैसे एक्वापोरिन

सक्रिय परिवहन

• ऊर्जा (ATP) की आवश्यकता होती है
• अपने संकेन्द्रण ग्रेडिएंट के विरुद्ध घोल को चलाता है
• उदा., कैल्शियम का परिवहन

सक्रिय परिवहन के चरण

1. घोल परिवहन प्रोटीन से बंधता है
2. ATP ऊर्जा प्रदान करता है जो प्रोटीन के आकार को बदलता है
3. घोल झिल्ली के पार परिवहनित होता है, प्रोटीन अपने मूल आकार में लौट आता है

एंडोसाइटोसिस और एक्सोसाइटोसिस

• एक्सोसाइटोसिस: भारी अणु जैसे प्रोटीन का निर्यात
• एंडोसाइटोसिस: बड़े अणुओं का आयात
  • फागोसाइटोसिस: कणों का निगलना
  • रिसेप्टर-मध्यस्थित एंडोसाइटोसिस: विशिष्ट अणु का बंधन

कोशिका में ऊर्जा

ऊर्जा के प्रकार

• गतिक ऊर्जा: गति की ऊर्जा
• स्थितिज ऊर्जा: संग्रहीत ऊर्जा

ऊष्मागतिकी के नियम

1. पहला नियम: ऊर्जा को न तो बनाया जा सकता है और न ही नष्ट किया जा सकता है, केवल परिवर्तित किया जा सकता है
2. दूसरा नियम: ऊर्जा रूपांतरण अव्यवस्था (एन्ट्रौपी) बढ़ाते हैं

कोशिकीय श्वसन

• ग्लूकोज और ऑक्सीजन को ATP में परिवर्तित करता है, गर्मी छोड़ते हुए और अपशिष्ट (CO2 और पानी) उत्पन्न करते हुए
• उष्माक्षेपी (ऊर्जा छोड़ती है) बनाम ऊष्माक्षेपी (ऊर्जा की आवश्यकता होती है) प्रतिक्रियाएं

ATP (एडिनोसिन ट्राइफॉस्फेट)

• कोशिकीय कार्य को शक्ति प्रदान करता है
• ATP चक्र: ATP संश्लेषण ऊर्जा की आवश्यकता होती है, ATP हाइड्रोलिसिस ऊर्जा छोड़ता है

एन्जाइम्स का कार्य

उत्प्रेरक की भूमिका

• प्रतिक्रियाओं के लिए सक्रियण ऊर्जा को कम करता है बिना उपभोग हुए

एन्जाइम-आधारभूत संक्रिया

• आधारभूत सक्रिय साइट से बंधता है, उत्पादों का निर्माण करते हुए

एन्जाइम अवरोधन

• प्रतिस्पर्धात्मक अवरोधक: सक्रिय साइट से आधारभूत को रोकता है
• गैर-प्रतिस्पर्धात्मक अवरोधक: कही और बंधता है, एन्जाइम के आकार को बदलता है
• प्रतिक्रिया अवरोधन: चयापचय को नियंत्रित करता है

व्यावहारिक अनुप्रयोग

• कई दवाएं, कीटनाशक और विष एन्जाइम अवरोधक के रूप में कार्य करते हैं

सारांश

• झिल्ली की संरचना/कार्य, ऊर्जा उत्पन्न करने, निष्क्रिय/सक्रिय परिवहन, और एन्जाइम्स पर केंद्रित
• बेहतर समझ के लिए संबंधित एनीमेशन कीनवस पर समीक्षा करने की सिफारिश की जाती है
• बेहतर तैयारी के लिए अभ्यास स्लाइड्स को पूरा करें