चयापचय प्रक्रियाओं का उल्लंघन और पर्यावरण के साथ बातचीत। जैविक विकास में कोशिका और पर्यावरण के बीच संबंध स्थापित होता है

कोशिका में प्रवेश करने वाले या उसके द्वारा बाहर छोड़े गए पदार्थों का आदान-प्रदान, साथ ही सूक्ष्म और स्थूल वातावरण के साथ विभिन्न संकेतों का आदान-प्रदान, कोशिका की बाहरी झिल्ली के माध्यम से होता है। जैसा कि ज्ञात है, कोशिका झिल्ली एक लिपिड बाईलेयर है जिसमें विभिन्न प्रोटीन अणु अंतर्निहित होते हैं जो विशेष रिसेप्टर्स, आयन चैनल, उपकरणों के रूप में कार्य करते हैं जो विभिन्न रसायनों, अंतरकोशिकीय संपर्कों आदि को सक्रिय रूप से परिवहन या हटाते हैं। स्वस्थ यूकेरियोटिक कोशिकाओं में, फॉस्फोलिपिड वितरित होते हैं झिल्ली असममित रूप से: बाहरी सतह में स्फिंगोमाइलिन और फॉस्फेटिडिलकोलाइन होते हैं, आंतरिक सतह - फॉस्फेटिडिलसेरिन और फॉस्फेटिडाइलथेनॉलमाइन से बनी होती है। ऐसी विषमता बनाए रखने के लिए ऊर्जा व्यय की आवश्यकता होती है। इसलिए, कोशिका क्षति, संक्रमण या ऊर्जा भुखमरी की स्थिति में, झिल्ली की बाहरी सतह फॉस्फोलिपिड्स से समृद्ध होती है जो इसके लिए असामान्य हैं, जो इसी प्रतिक्रिया के साथ कोशिका क्षति के बारे में अन्य कोशिकाओं और एंजाइमों के लिए एक संकेत बन जाती है। सबसे महत्वपूर्ण भूमिका फॉस्फोलिपेज़ ए2 के घुलनशील रूप द्वारा निभाई जाती है, जो एराकिडोनिक एसिड को तोड़ता है और उपर्युक्त फॉस्फोलिपिड्स से लाइसोफॉर्म बनाता है। एराकिडोनिक एसिड ईकोसैनोइड जैसे सूजन मध्यस्थों के निर्माण के लिए सीमित लिंक है, और सुरक्षात्मक अणु - पेंट्राक्सिन (सी-रिएक्टिव प्रोटीन (सीआरपी), अमाइलॉइड प्रोटीन के अग्रदूत) - झिल्ली में लाइसोफॉर्म से जुड़े होते हैं, इसके बाद पूरक सक्रिय होता है शास्त्रीय मार्ग और कोशिका विनाश के साथ प्रणाली।

झिल्ली की संरचना कोशिका के आंतरिक वातावरण की विशेषताओं, बाहरी वातावरण से इसके अंतर को संरक्षित करने में मदद करती है। यह कोशिका झिल्ली की चयनात्मक पारगम्यता और उसमें सक्रिय परिवहन तंत्र के अस्तित्व द्वारा सुनिश्चित किया जाता है। प्रत्यक्ष क्षति के परिणामस्वरूप उनका विघटन, उदाहरण के लिए, टेट्रोडोटॉक्सिन, ओबैन, टेट्राएथिलमोनियम द्वारा, या संबंधित "पंप" को अपर्याप्त ऊर्जा आपूर्ति के मामले में सेल की इलेक्ट्रोलाइट संरचना में व्यवधान होता है, इसके चयापचय में परिवर्तन होता है, व्यवधान होता है विशिष्ट कार्यों का - संकुचन, उत्तेजना आवेगों का संचालन, आदि। मनुष्यों में सेलुलर आयन चैनलों (कैल्शियम, सोडियम, पोटेशियम और क्लोराइड) की गड़बड़ी भी आनुवंशिक रूप से इन चैनलों की संरचना के लिए जिम्मेदार जीन के उत्परिवर्तन द्वारा निर्धारित की जा सकती है। तथाकथित चैनलोपैथी तंत्रिका, मांसपेशियों और पाचन तंत्र के वंशानुगत रोगों का कारण बनती है। कोशिका में पानी के अत्यधिक प्रवेश से इसका टूटना हो सकता है - साइटोलिसिस - पूरक के सक्रिय होने पर झिल्ली के छिद्र के कारण या साइटोटॉक्सिक लिम्फोसाइटों और प्राकृतिक हत्यारा कोशिकाओं के हमले के कारण।

कोशिका झिल्ली में कई रिसेप्टर्स निर्मित होते हैं - संरचनाएं, जो संबंधित विशिष्ट सिग्नलिंग अणुओं (लिगैंड्स) के साथ मिलकर कोशिका के अंदर एक सिग्नल संचारित करती हैं। यह विभिन्न नियामक कैस्केड के माध्यम से होता है जिसमें एंजाइमेटिक रूप से सक्रिय अणु होते हैं जो क्रमिक रूप से सक्रिय होते हैं और अंततः विभिन्न सेलुलर कार्यक्रमों के कार्यान्वयन में योगदान करते हैं, जैसे कि विकास और प्रसार, भेदभाव, गतिशीलता, उम्र बढ़ने और कोशिका मृत्यु। विनियामक कैस्केड काफी संख्या में हैं, लेकिन उनकी संख्या अभी तक पूरी तरह से निर्धारित नहीं की गई है। रिसेप्टर्स और उनसे जुड़े नियामक कैस्केड की प्रणाली भी कोशिका के अंदर मौजूद होती है; वे सेल की कार्यात्मक स्थिति, इसके विकास के चरण और अन्य रिसेप्टर्स से सिग्नल की एक साथ कार्रवाई के आधार पर आगे के सिग्नल पथ के एकाग्रता, वितरण और चयन के बिंदुओं के साथ एक विशिष्ट नियामक नेटवर्क बनाते हैं। इसका परिणाम सिग्नल का अवरोध या सुदृढ़ीकरण हो सकता है, इसे एक अलग नियामक मार्ग पर निर्देशित किया जा सकता है। नियामक कैस्केड के माध्यम से रिसेप्टर तंत्र और सिग्नल ट्रांसडक्शन मार्ग दोनों, उदाहरण के लिए नाभिक, एक आनुवंशिक दोष के परिणामस्वरूप बाधित हो सकते हैं जो जीव स्तर पर जन्मजात दोष के रूप में या एक विशिष्ट कोशिका प्रकार में दैहिक उत्परिवर्तन के कारण होता है। ये तंत्र संक्रामक एजेंटों, विषाक्त पदार्थों से क्षतिग्रस्त हो सकते हैं और उम्र बढ़ने की प्रक्रिया के दौरान भी बदल सकते हैं। इसका अंतिम चरण कोशिका के कार्यों, उसके प्रसार और विभेदन की प्रक्रियाओं में व्यवधान हो सकता है।

कोशिकाओं की सतह पर ऐसे अणु भी होते हैं जो अंतरकोशिकीय संपर्क की प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इनमें कोशिका आसंजन प्रोटीन, हिस्टोकम्पैटिबिलिटी एंटीजन, ऊतक-विशिष्ट, विभेदक एंटीजन आदि शामिल हो सकते हैं। इन अणुओं की संरचना में परिवर्तन से अंतरकोशिकीय अंतःक्रिया में व्यवधान होता है और ऐसी कोशिकाओं के उन्मूलन के लिए उपयुक्त तंत्र के सक्रियण का कारण बन सकता है, क्योंकि वे एक उत्पन्न करते हैं। संक्रमण के भंडार के रूप में, विशेष रूप से वायरल, या ट्यूमर के विकास के संभावित आरंभकर्ताओं के रूप में शरीर की अखंडता के लिए कुछ खतरा।

सेल की ऊर्जा आपूर्ति का उल्लंघन

कोशिका में ऊर्जा का स्रोत भोजन है, जिसके टूटने के बाद ऊर्जा अंतिम पदार्थों में मुक्त हो जाती है। ऊर्जा उत्पादन का मुख्य स्थान माइटोकॉन्ड्रिया है, जिसमें श्वसन श्रृंखला के एंजाइमों की सहायता से पदार्थों का ऑक्सीकरण होता है। ऑक्सीकरण ऊर्जा का मुख्य आपूर्तिकर्ता है, क्योंकि ग्लाइकोलाइसिस के परिणामस्वरूप, ऑक्सीकरण की तुलना में ऑक्सीकरण सब्सट्रेट (ग्लूकोज) की समान मात्रा से 5% से अधिक ऊर्जा जारी नहीं होती है। ऑक्सीकरण के दौरान निकलने वाली ऊर्जा का लगभग 60% उच्च-ऊर्जा फॉस्फेट (एटीपी, क्रिएटिन फॉस्फेट) में ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन द्वारा जमा होता है, बाकी गर्मी के रूप में नष्ट हो जाता है। इसके बाद, पंप संचालन, संश्लेषण, विभाजन, गति, स्राव आदि जैसी प्रक्रियाओं के लिए कोशिका द्वारा उच्च-ऊर्जा फॉस्फेट का उपयोग किया जाता है। तीन तंत्र हैं, जिनके क्षतिग्रस्त होने से कोशिका की ऊर्जा आपूर्ति में व्यवधान हो सकता है: पहला है ऊर्जा चयापचय एंजाइमों के संश्लेषण का तंत्र, दूसरा ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण का तंत्र है, तीसरा ऊर्जा उपयोग का तंत्र है।

माइटोकॉन्ड्रियल श्वसन श्रृंखला में इलेक्ट्रॉन परिवहन में व्यवधान या प्रोटॉन क्षमता के नुकसान के साथ एडीपी ऑक्सीकरण और फॉस्फोराइलेशन का विघटन, एटीपी उत्पादन के लिए प्रेरक शक्ति, ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन को इस तरह से कमजोर कर देती है कि अधिकांश ऊर्जा गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है और उच्च-ऊर्जा यौगिकों की संख्या घट जाती है। एड्रेनालाईन के प्रभाव में ऑक्सीकरण और फॉस्फोराइलेशन के अनयुग्मन का उपयोग होमोथर्मिक जीवों की कोशिकाओं द्वारा गर्मी के उत्पादन को बढ़ाने के लिए किया जाता है, जबकि ठंडक के दौरान शरीर के तापमान को स्थिर बनाए रखा जाता है या बुखार के दौरान इसे बढ़ाया जाता है। थायरोटॉक्सिकोसिस में माइटोकॉन्ड्रियल संरचना और ऊर्जा चयापचय में महत्वपूर्ण परिवर्तन देखे जाते हैं। ये परिवर्तन शुरू में प्रतिवर्ती होते हैं, लेकिन एक निश्चित बिंदु के बाद वे अपरिवर्तनीय हो जाते हैं: माइटोकॉन्ड्रिया टुकड़े हो जाते हैं, विघटित हो जाते हैं या सूज जाते हैं, क्रिस्टा खो देते हैं, रिक्तिका में बदल जाते हैं, और अंततः हाइलिन, फेरिटिन, कैल्शियम, लिपोफसिन जैसे पदार्थ जमा हो जाते हैं। स्कर्वी के रोगियों में, माइटोकॉन्ड्रिया आपस में जुड़कर चोंड्रियोस्फेयर बनाते हैं, संभवतः पेरोक्साइड यौगिकों द्वारा झिल्ली क्षति के कारण। माइटोकॉन्ड्रिया को महत्वपूर्ण क्षति एक सामान्य कोशिका के घातक कोशिका में परिवर्तन के दौरान आयनीकृत विकिरण के प्रभाव में होती है।

माइटोकॉन्ड्रिया कैल्शियम आयनों का एक शक्तिशाली डिपो है, जहां इसकी सांद्रता साइटोप्लाज्म की तुलना में कई गुना अधिक होती है। जब माइटोकॉन्ड्रिया क्षतिग्रस्त हो जाते हैं, तो कैल्शियम साइटोप्लाज्म में प्रवेश कर जाता है, जिससे इंट्रासेल्युलर संरचनाओं को नुकसान होने और संबंधित कोशिका के कार्यों में व्यवधान के साथ प्रोटीनेस सक्रिय हो जाता है, उदाहरण के लिए, कैल्शियम संकुचन या यहां तक ​​कि न्यूरॉन्स में "कैल्शियम मृत्यु"। माइटोकॉन्ड्रिया की कार्यात्मक क्षमता में व्यवधान के परिणामस्वरूप, मुक्त कण पेरोक्साइड यौगिकों का निर्माण तेजी से बढ़ जाता है, जिनमें बहुत अधिक प्रतिक्रिया होती है और इसलिए कोशिका के महत्वपूर्ण घटकों - न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन और लिपिड को नुकसान होता है। यह घटना तथाकथित ऑक्सीडेटिव तनाव के दौरान देखी जाती है और कोशिका के अस्तित्व पर नकारात्मक परिणाम डाल सकती है। इस प्रकार, माइटोकॉन्ड्रिया की बाहरी झिल्ली को नुकसान इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में निहित पदार्थों के साइटोप्लाज्म में रिलीज के साथ होता है, मुख्य रूप से साइटोक्रोम सी और कुछ अन्य जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ, जो श्रृंखला प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर करते हैं जो क्रमादेशित कोशिका मृत्यु का कारण बनते हैं - एपोप्टोसिस। माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए को नुकसान पहुंचाकर, मुक्त कट्टरपंथी प्रतिक्रियाएं कुछ श्वसन श्रृंखला एंजाइमों के निर्माण के लिए आवश्यक आनुवंशिक जानकारी को विकृत कर देती हैं, जो विशेष रूप से माइटोकॉन्ड्रिया में उत्पन्न होती हैं। इससे ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं में और भी अधिक व्यवधान होता है। सामान्य तौर पर, माइटोकॉन्ड्रिया का अपना आनुवंशिक तंत्र, नाभिक के आनुवंशिक तंत्र की तुलना में, हानिकारक प्रभावों से कम सुरक्षित होता है जो इसमें एन्कोड की गई आनुवंशिक जानकारी को बदल सकता है। नतीजतन, माइटोकॉन्ड्रिया की शिथिलता जीवन भर होती है, उदाहरण के लिए, उम्र बढ़ने की प्रक्रिया के दौरान, कोशिका के घातक परिवर्तन के दौरान, साथ ही अंडे में माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए के उत्परिवर्तन से जुड़े वंशानुगत माइटोकॉन्ड्रियल रोगों की पृष्ठभूमि के खिलाफ। वर्तमान में, 50 से अधिक माइटोकॉन्ड्रियल उत्परिवर्तन का वर्णन किया गया है जो तंत्रिका और मांसपेशी प्रणालियों के वंशानुगत अपक्षयी रोगों का कारण बनते हैं। वे विशेष रूप से मां से बच्चे में संचरित होते हैं, क्योंकि शुक्राणु के माइटोकॉन्ड्रिया युग्मनज का हिस्सा नहीं होते हैं और तदनुसार, नए जीव का हिस्सा नहीं होते हैं।

आनुवंशिक जानकारी के संरक्षण और प्रसारण का उल्लंघन

कोशिका केन्द्रक में अधिकांश आनुवंशिक जानकारी होती है और इस तरह यह इसकी सामान्य कार्यप्रणाली सुनिश्चित करती है। चयनात्मक जीन अभिव्यक्ति के माध्यम से, यह इंटरफ़ेज़ के दौरान कोशिका गतिविधि का समन्वय करता है, आनुवंशिक जानकारी संग्रहीत करता है, और कोशिका विभाजन के दौरान आनुवंशिक सामग्री को पुन: बनाता और प्रसारित करता है। डीएनए प्रतिकृति और आरएनए प्रतिलेखन नाभिक में होता है। विभिन्न रोगजनक कारक, जैसे पराबैंगनी और आयनकारी विकिरण, मुक्त कण ऑक्सीकरण, रसायन, वायरस, डीएनए को नुकसान पहुंचा सकते हैं। यह अनुमान लगाया गया है कि गर्म रक्त वाले जानवर की प्रत्येक कोशिका को 1 दिन लगता है। 10,000 से अधिक आधार खो देता है। यहां हमें विभाजन के दौरान नकल करते समय उल्लंघनों को जोड़ना चाहिए। यदि ये क्षतियाँ बनी रहीं, तो कोशिका जीवित नहीं रह पाएगी। सुरक्षा शक्तिशाली मरम्मत प्रणालियों के अस्तित्व में निहित है, जैसे कि पराबैंगनी एंडोन्यूक्लिज़, मरम्मत प्रतिकृति और पुनर्संयोजन मरम्मत प्रणाली, जो डीएनए क्षति की भरपाई करती हैं। मरम्मत प्रणालियों में आनुवंशिक दोष डीएनए को नुकसान पहुंचाने वाले कारकों के प्रति बढ़ती संवेदनशीलता के कारण होने वाली बीमारियों के विकास का कारण बनते हैं। यह ज़ेरोडर्मा पिगमेंटोसम है, साथ ही कुछ त्वरित उम्र बढ़ने वाले सिंड्रोम भी हैं, जिनमें घातक ट्यूमर विकसित होने की प्रवृत्ति बढ़ जाती है।

डीएनए प्रतिकृति, मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) के प्रतिलेखन और न्यूक्लिक एसिड से प्रोटीन की संरचना में आनुवंशिक जानकारी के अनुवाद की प्रक्रियाओं को विनियमित करने की प्रणाली काफी जटिल और बहु-स्तरीय है। 3000 से अधिक की कुल संख्या के साथ प्रतिलेखन कारकों की कार्रवाई को ट्रिगर करने वाले नियामक कैस्केड के अलावा, जो कुछ जीनों को सक्रिय करते हैं, छोटे आरएनए अणुओं (आरएनए; आरएनएआई में हस्तक्षेप) द्वारा मध्यस्थता वाली एक बहु-स्तरीय नियामक प्रणाली भी है। मानव जीनोम, जिसमें लगभग 3 बिलियन प्यूरीन और पाइरीमिडीन आधार होते हैं, में प्रोटीन संश्लेषण के लिए जिम्मेदार संरचनात्मक जीन का केवल 2% होता है। बाकी नियामक आरएनए का संश्लेषण प्रदान करते हैं, जो प्रतिलेखन कारकों के साथ-साथ गुणसूत्रों में डीएनए स्तर पर संरचनात्मक जीन के काम को सक्रिय या अवरुद्ध करते हैं या पॉलीपेप्टाइड अणु के निर्माण के दौरान मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) के अनुवाद की प्रक्रियाओं को प्रभावित करते हैं। साइटोप्लाज्म. आनुवंशिक जानकारी का उल्लंघन संरचनात्मक जीन और डीएनए के नियामक भाग दोनों के स्तर पर विभिन्न वंशानुगत रोगों के रूप में संबंधित अभिव्यक्तियों के साथ हो सकता है।

हाल ही में, किसी जीव के व्यक्तिगत विकास के दौरान होने वाली आनुवंशिक सामग्री में होने वाले परिवर्तनों की ओर बहुत अधिक ध्यान आकर्षित किया गया है और जो उनके मिथाइलेशन, एसिटिलेशन और फॉस्फोराइलेशन के कारण डीएनए और क्रोमोसोम के कुछ वर्गों के अवरोध या सक्रियण से जुड़े होते हैं। ये परिवर्तन लंबे समय तक बने रहते हैं, कभी-कभी भ्रूणजनन से लेकर बुढ़ापे तक जीव के पूरे जीवन भर, और एपिजेनोमिक आनुवंशिकता कहलाते हैं।

परिवर्तित आनुवंशिक जानकारी वाली कोशिकाओं के प्रसार को उन प्रणालियों (कारकों) द्वारा भी रोका जाता है जो माइटोटिक चक्र को नियंत्रित करते हैं। वे साइक्लिन-निर्भर प्रोटीन किनेसेस और उनके उत्प्रेरक सबयूनिट्स - साइक्लिन - के साथ बातचीत करते हैं और कोशिका को पूर्ण माइटोटिक चक्र से गुजरने से रोकते हैं, डीएनए की मरम्मत पूरी होने तक प्रीसिंथेटिक और सिंथेटिक चरणों (जी 1/एस ब्लॉक) के बीच की सीमा पर विभाजन को रोकते हैं। और यदि यह असंभव है, तो वे क्रमादेशित मृत्यु कोशिकाएँ आरंभ करते हैं। इन कारकों में p53 जीन शामिल है, जिसके उत्परिवर्तन के कारण रूपांतरित कोशिकाओं के प्रसार पर नियंत्रण खत्म हो जाता है; यह लगभग 50% मानव कैंसर में देखा जाता है। माइटोटिक चक्र की दूसरी जांच चौकी G2/M सीमा पर है। यहां, माइटोसिस या अर्धसूत्रीविभाजन में बेटी कोशिकाओं के बीच गुणसूत्र सामग्री का सही वितरण तंत्र के एक सेट का उपयोग करके नियंत्रित किया जाता है जो सेल स्पिंडल, केंद्र और सेंट्रोमियर (कीनेटोकोर्स) को नियंत्रित करता है। इन तंत्रों की अप्रभावीता से गुणसूत्रों या उनके भागों के वितरण में व्यवधान होता है, जो बेटी कोशिकाओं (एन्यूप्लोइडी) में से किसी एक में किसी गुणसूत्र की अनुपस्थिति, एक अतिरिक्त गुणसूत्र (पॉलीप्लोइडी) की उपस्थिति, एक के पृथक्करण से प्रकट होता है। एक गुणसूत्र का भाग (विलोपन) और उसका दूसरे गुणसूत्र में स्थानांतरण (स्थानांतरण)। ऐसी प्रक्रियाएं अक्सर घातक रूप से विकृत और रूपांतरित कोशिकाओं के प्रसार के दौरान देखी जाती हैं। यदि यह रोगाणु कोशिकाओं के साथ अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान होता है, तो इससे या तो भ्रूण के विकास के प्रारंभिक चरण में भ्रूण की मृत्यु हो जाती है, या क्रोमोसोमल बीमारी वाले जीव का जन्म होता है।

ट्यूमर के विकास के दौरान अनियंत्रित कोशिका प्रसार जीन में उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप होता है जो कोशिका प्रसार को नियंत्रित करते हैं और ओंकोजीन कहलाते हैं। वर्तमान में ज्ञात 70 से अधिक ऑन्कोजीन में से अधिकांश कोशिका वृद्धि विनियमन के घटकों से संबंधित हैं, कुछ प्रतिलेखन कारकों द्वारा दर्शाए जाते हैं जो जीन गतिविधि को नियंत्रित करते हैं, साथ ही ऐसे कारक जो कोशिका विभाजन और वृद्धि को रोकते हैं। प्रसार करने वाली कोशिकाओं के अत्यधिक विस्तार (प्रसार) को सीमित करने वाला एक अन्य कारक गुणसूत्रों - टेलोमेरेस के सिरों का छोटा होना है, जो पूरी तरह से स्थैतिक संपर्क के परिणामस्वरूप पूरी तरह से दोहराने में सक्षम नहीं हैं, इसलिए, प्रत्येक कोशिका विभाजन के बाद, टेलोमेरेस को छोटा कर दिया जाता है। आधारों का एक निश्चित भाग। इस प्रकार, एक निश्चित संख्या में विभाजन (आमतौर पर जीव के प्रकार और उसकी उम्र के आधार पर 20 से 100 तक) के बाद एक वयस्क जीव की कोशिकाओं का प्रसार टेलोमेयर की लंबाई को समाप्त कर देता है और आगे गुणसूत्र प्रतिकृति रुक ​​जाती है। यह घटना शुक्राणु उपकला, एंटरोसाइट्स और भ्रूण कोशिकाओं में एंजाइम टेलोमेरेज़ की उपस्थिति के कारण नहीं होती है, जो प्रत्येक विभाजन के बाद टेलोमेर की लंबाई को बहाल करता है। वयस्क जीवों की अधिकांश कोशिकाओं में, टेलोमेरेज़ अवरुद्ध होता है, लेकिन, दुर्भाग्य से, यह ट्यूमर कोशिकाओं में सक्रिय होता है।

नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच संबंध और दोनों दिशाओं में पदार्थों का परिवहन परमाणु झिल्ली में छिद्रों के माध्यम से ऊर्जा की खपत करने वाली विशेष परिवहन प्रणालियों की भागीदारी के साथ किया जाता है। इस प्रकार, ऊर्जा और प्लास्टिक पदार्थ, सिग्नलिंग अणु (प्रतिलेखन कारक) को नाभिक तक पहुंचाया जाता है। रिवर्स प्रवाह एमआरएनए के साइटोप्लाज्म अणुओं में ले जाता है और कोशिका में प्रोटीन संश्लेषण के लिए आवश्यक राइबोसोम, आरएनए (टीआरएनए) को स्थानांतरित करता है। पदार्थों के परिवहन का यही मार्ग विषाणुओं में भी अंतर्निहित है, विशेष रूप से एचआईवी जैसे विषाणुओं में। वे अपनी आनुवंशिक सामग्री को मेजबान कोशिका के केंद्रक में स्थानांतरित करते हैं, इसके बाद इसे मेजबान जीनोम में शामिल करते हैं और नए वायरल कणों के प्रोटीन के आगे संश्लेषण के लिए नवगठित वायरल आरएनए को साइटोप्लाज्म में स्थानांतरित करते हैं।

संश्लेषण प्रक्रियाओं का उल्लंघन

प्रोटीन संश्लेषण प्रक्रियाएं एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के कुंडों में होती हैं, जो परमाणु झिल्ली में छिद्रों से निकटता से जुड़ी होती हैं, जिसके माध्यम से राइबोसोम, टीआरएनए और एमआरएनए एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम में प्रवेश करते हैं। यहां, पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं का संश्लेषण किया जाता है, जो बाद में एग्रानुलर एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम और लैमेलर कॉम्प्लेक्स (गोल्गी कॉम्प्लेक्स) में अपना अंतिम रूप प्राप्त करते हैं, जहां वे पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन से गुजरते हैं और कार्बोहाइड्रेट और लिपिड अणुओं के साथ संयोजन करते हैं। नवगठित प्रोटीन अणु संश्लेषण स्थल पर नहीं रहते, बल्कि एक जटिल विनियमित प्रक्रिया के माध्यम से बने रहते हैं जिसे कहा जाता है प्रोटीनकिनेसिस, सक्रिय रूप से कोशिका के उस अलग हिस्से में स्थानांतरित हो जाते हैं जहां वे अपना इच्छित कार्य करेंगे। इस मामले में, एक बहुत ही महत्वपूर्ण कदम स्थानांतरित अणु को उसके अंतर्निहित कार्य को करने में सक्षम उचित स्थानिक विन्यास में संरचना करना है। यह संरचना विशेष एंजाइमों की मदद से या विशेष प्रोटीन अणुओं - चैपरोन के मैट्रिक्स पर होती है, जो बाहरी प्रभाव के कारण नवगठित या परिवर्तित प्रोटीन अणु को सही त्रि-आयामी संरचना प्राप्त करने में मदद करती है। कोशिका पर प्रतिकूल प्रभाव की स्थिति में, जब प्रोटीन अणुओं की संरचना में व्यवधान की संभावना होती है (उदाहरण के लिए, शरीर के तापमान में वृद्धि, एक संक्रामक प्रक्रिया, नशा के साथ), कोशिका में चैपरोन की सांद्रता बढ़ जाती है तेजी से. इसलिए, ऐसे अणुओं को भी कहा जाता है तनाव प्रोटीन, या हीट शॉक प्रोटीन. प्रोटीन अणु की संरचना के उल्लंघन से रासायनिक रूप से निष्क्रिय समूहों का निर्माण होता है, जो अमाइलॉइडोसिस, अल्जाइमर रोग आदि के दौरान कोशिका में या उसके बाहर जमा हो जाते हैं। कभी-कभी एक पूर्व-संरचित समान अणु एक मैट्रिक्स के रूप में काम कर सकता है, और इसमें मामले में, यदि प्राथमिक संरचना गलत तरीके से होती है, तो बाद के सभी अणु भी दोषपूर्ण होंगे। यह स्थिति तथाकथित प्रियन रोगों (भेड़ में स्क्रैपी, पागल गायों, कुरु, मनुष्यों में क्रुत्ज़फेल्ड-जैकब रोग) में होती है, जब तंत्रिका कोशिका के झिल्ली प्रोटीन में से एक में दोष कोशिका के अंदर अक्रिय द्रव्यमान के संचय का कारण बनता है। और इसके महत्वपूर्ण कार्यों में व्यवधान।

कोशिका में संश्लेषण प्रक्रियाओं का विघटन इसके विभिन्न चरणों में हो सकता है: नाभिक में आरएनए प्रतिलेखन, राइबोसोम में पॉलीपेप्टाइड्स का अनुवाद, पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन, बेज अणु का हाइपरमेथिलेशन और ग्लाइकोसिलेशन, कोशिका में प्रोटीन का परिवहन और वितरण और उनका निष्कासन। बाहर की ओर. इस मामले में, कोई राइबोसोम की संख्या में वृद्धि या कमी, पॉलीराइबोसोम का टूटना, दानेदार एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के कुंडों का विस्तार, राइबोसोम की हानि और पुटिकाओं और रिक्तिका के गठन का निरीक्षण कर सकता है। इस प्रकार, जब पीले ग्रीब द्वारा जहर दिया जाता है, तो आरएनए पोलीमरेज़ एंजाइम क्षतिग्रस्त हो जाता है, जो प्रतिलेखन को बाधित करता है। डिप्थीरिया विष, बढ़ाव कारक को निष्क्रिय करके, अनुवाद प्रक्रियाओं को बाधित करता है, जिससे मायोकार्डियल क्षति होती है। कुछ विशिष्ट प्रोटीन अणुओं के संश्लेषण में व्यवधान का कारण संक्रामक एजेंट हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, हर्पीस वायरस एमएचसी एंटीजन अणुओं के संश्लेषण और अभिव्यक्ति को रोकते हैं, जो उन्हें आंशिक रूप से प्रतिरक्षा नियंत्रण से बचने की अनुमति देता है; प्लेग बेसिली - तीव्र सूजन के मध्यस्थों का संश्लेषण। असामान्य प्रोटीन की उपस्थिति उनके आगे टूटने को रोक सकती है और अक्रिय या यहां तक ​​कि विषाक्त पदार्थों के संचय का कारण बन सकती है। यह, कुछ हद तक, क्षय प्रक्रियाओं के विघटन से सुगम हो सकता है।

क्षय प्रक्रियाओं का विघटन

कोशिका में प्रोटीन के संश्लेषण के साथ-साथ उसका टूटना भी लगातार होता रहता है। सामान्य परिस्थितियों में, इसका महत्वपूर्ण विनियामक और रचनात्मक महत्व है, उदाहरण के लिए, एंजाइमों, प्रोटीन हार्मोन और माइटोटिक चक्र प्रोटीन के निष्क्रिय रूपों के सक्रियण के दौरान। सामान्य कोशिका वृद्धि और विकास के लिए प्रोटीन और ऑर्गेनेल के संश्लेषण और क्षरण के बीच एक सूक्ष्म नियंत्रित संतुलन की आवश्यकता होती है। हालाँकि, प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया में, संश्लेषण उपकरण के संचालन में त्रुटियों, प्रोटीन अणु की असामान्य संरचना और रासायनिक और जीवाणु एजेंटों द्वारा इसकी क्षति के कारण, काफी बड़ी संख्या में दोषपूर्ण अणु लगातार बनते रहते हैं। कुछ अनुमानों के अनुसार, उनका हिस्सा सभी संश्लेषित प्रोटीन का लगभग एक तिहाई है।

स्तनधारी कोशिकाओं में कई मुख्य होते हैं प्रोटीन विनाश के तरीके:लाइसोसोमल प्रोटीज़ (पेंटाइड हाइड्रॉलेज़), कैल्शियम-निर्भर प्रोटीनेज़ (एंडोपेप्टिडेज़) और प्रोटीसोम प्रणाली के माध्यम से। इसके अलावा, कैसपेज़ जैसे विशिष्ट प्रोटीनेस भी होते हैं। मुख्य अंग जिसमें यूकेरियोटिक कोशिकाओं में पदार्थों का क्षरण होता है वह लाइसोसोम है, जिसमें कई हाइड्रोलाइटिक एंजाइम होते हैं। लाइसोसोम और फागोलिसोसोम में एंडोसाइटोसिस और विभिन्न प्रकार की ऑटोफैगी की प्रक्रियाओं के कारण, दोषपूर्ण प्रोटीन अणु और संपूर्ण अंग नष्ट हो जाते हैं: क्षतिग्रस्त माइटोकॉन्ड्रिया, प्लाज्मा झिल्ली के खंड, कुछ बाह्य प्रोटीन और स्रावी कणिकाओं की सामग्री।

प्रोटीन क्षरण के लिए एक महत्वपूर्ण तंत्र प्रोटीसोम है, जो साइटोसोल, न्यूक्लियस, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम और कोशिका झिल्ली पर स्थानीयकृत जटिल संरचना की एक बहु-उत्प्रेरक प्रोटीनेज़ संरचना है। यह एंजाइम प्रणाली क्षतिग्रस्त प्रोटीन के साथ-साथ स्वस्थ प्रोटीन को तोड़ने के लिए जिम्मेदार है जिन्हें सामान्य कोशिका कार्य के लिए हटाया जाना चाहिए। इस मामले में, नष्ट किए जाने वाले प्रोटीन को प्रारंभिक रूप से एक विशिष्ट पॉलीपेप्टाइड, यूबिकिटिन के साथ जोड़ा जाता है। हालाँकि, गैर-सर्वव्यापी प्रोटीन को प्रोटीसोम में आंशिक रूप से नष्ट भी किया जा सकता है। प्रोटीसोम्स में प्रोटीन अणुओं का छोटे पॉलीपेप्टाइड्स (प्रसंस्करण) में टूटना और बाद में टाइप I एमएचसी अणुओं के साथ उनकी प्रस्तुति शरीर में एंटीजेनिक होमियोस्टेसिस के प्रतिरक्षा नियंत्रण में एक महत्वपूर्ण कड़ी है। जब प्रोटीसोम फ़ंक्शन कमजोर हो जाता है, क्षतिग्रस्त हो जाता है और अनावश्यक प्रोटीन जमा हो जाता है, जो कोशिका उम्र बढ़ने के साथ होता है। साइक्लिन-निर्भर प्रोटीन के क्षरण के उल्लंघन से कोशिका विभाजन में व्यवधान होता है, स्रावी प्रोटीन का क्षरण होता है - सिस्टोफिब्रोसिस का विकास होता है। इसके विपरीत, प्रोटीसोम फ़ंक्शन में वृद्धि शरीर की कमी (एड्स, कैंसर) के साथ होती है।

प्रोटीन क्षरण के आनुवंशिक रूप से निर्धारित विकारों के साथ, जीव व्यवहार्य नहीं होता है और भ्रूणजनन के प्रारंभिक चरण में ही मर जाता है। यदि वसा या कार्बोहाइड्रेट का टूटना बाधित हो जाता है, तो भंडारण रोग (थिसॉरिज़्मोसिस) उत्पन्न हो जाते हैं। इस मामले में, कुछ पदार्थों या उनके अधूरे टूटने के उत्पादों - लिपिड, पॉलीसेकेराइड - की अत्यधिक मात्रा कोशिका के अंदर जमा हो जाती है, जो कोशिका के कार्य को काफी नुकसान पहुंचाती है। अधिकतर यह यकृत उपकला कोशिकाओं (हेपेटोसाइट्स), न्यूरॉन्स, फ़ाइब्रोब्लास्ट और मैक्रोफैगोसाइट्स में देखा जाता है।

पदार्थों के टूटने की प्रक्रियाओं में अर्जित विकार रोग प्रक्रियाओं (उदाहरण के लिए, प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट और वर्णक अध: पतन) के परिणामस्वरूप उत्पन्न हो सकते हैं और असामान्य पदार्थों के निर्माण के साथ होते हैं। लाइसोसोमल प्रोटियोलिसिस प्रणाली में गड़बड़ी के कारण उपवास के दौरान अनुकूलन में कमी आती है या तनाव बढ़ता है, और कुछ अंतःस्रावी विकारों की घटना होती है - इंसुलिन, थायरोग्लोबुलिन, साइटोकिन्स और उनके रिसेप्टर्स के स्तर में कमी आती है। बिगड़ा हुआ प्रोटीन क्षरण घाव भरने की दर को धीमा कर देता है, एथेरोस्क्लेरोसिस के विकास का कारण बनता है, और प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को प्रभावित करता है। हाइपोक्सिया के साथ, इंट्रासेल्युलर पीएच में परिवर्तन, विकिरण की चोट, झिल्ली लिपिड के बढ़े हुए पेरोक्सीडेशन की विशेषता, साथ ही लाइसोसोमोट्रोपिक पदार्थों के प्रभाव में - बैक्टीरियल एंडोटॉक्सिन, विषाक्त कवक (स्पोरोफ्यूसरिन) के मेटाबोलाइट्स, सिलिकॉन ऑक्साइड क्रिस्टल - लाइसोसोम झिल्ली की स्थिरता परिवर्तन, सक्रिय लाइसोसोमल एंजाइम साइटोप्लाज्म में छोड़े जाते हैं, जो कोशिका संरचनाओं के विनाश और उसकी मृत्यु का कारण बनता है।

जीव विज्ञान में एकीकृत राज्य परीक्षा से कार्य 5 के लिए सिद्धांत

सेल संरचना। किसी कोशिका के अंगों और अंगों की संरचना और कार्यों के बीच संबंध इसकी अखंडता का आधार है

सेल संरचना

प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक कोशिकाओं की संरचना

कोशिकाओं के मुख्य संरचनात्मक घटक प्लाज्मा झिल्ली, साइटोप्लाज्म और वंशानुगत उपकरण हैं। संगठन की विशेषताओं के आधार पर, दो मुख्य प्रकार की कोशिकाएँ प्रतिष्ठित हैं: प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक। प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं और यूकेरियोटिक कोशिकाओं के बीच मुख्य अंतर उनके वंशानुगत तंत्र का संगठन है: प्रोकैरियोट्स में यह सीधे साइटोप्लाज्म में स्थित होता है (साइटोप्लाज्म के इस क्षेत्र को कहा जाता है) न्यूक्लियॉइड) और झिल्ली संरचनाओं द्वारा इससे अलग नहीं किया जाता है, जबकि यूकेरियोट्स में अधिकांश डीएनए नाभिक में केंद्रित होता है, जो एक दोहरी झिल्ली से घिरा होता है। इसके अलावा, न्यूक्लियॉइड में स्थित प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं की आनुवंशिक जानकारी एक गोलाकार डीएनए अणु में लिखी जाती है, जबकि यूकेरियोट्स में डीएनए अणु खुले होते हैं।

यूकेरियोट्स के विपरीत, प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में भी कम संख्या में ऑर्गेनेल होते हैं, जबकि यूकेरियोटिक कोशिकाओं को इन संरचनाओं की एक महत्वपूर्ण विविधता की विशेषता होती है।

जैविक झिल्लियों की संरचना एवं कार्य

बायोमेम्ब्रेन की संरचना.यूकेरियोटिक कोशिकाओं की कोशिका-बद्ध झिल्लियों और झिल्लियों में एक सामान्य रासायनिक संरचना और संरचना होती है। इनमें लिपिड, प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट शामिल हैं। झिल्ली लिपिड मुख्य रूप से फॉस्फोलिपिड और कोलेस्ट्रॉल द्वारा दर्शाए जाते हैं। अधिकांश झिल्ली प्रोटीन जटिल प्रोटीन होते हैं, जैसे ग्लाइकोप्रोटीन। कार्बोहाइड्रेट झिल्ली में स्वतंत्र रूप से नहीं होते हैं; वे प्रोटीन और लिपिड से जुड़े होते हैं। झिल्लियों की मोटाई 7-10 एनएम है।

झिल्ली संरचना के वर्तमान में आम तौर पर स्वीकृत द्रव मोज़ेक मॉडल के अनुसार, लिपिड एक दोहरी परत बनाते हैं, या लिपिड बिलेयर, जिसमें लिपिड अणुओं के हाइड्रोफिलिक "सिर" बाहर की ओर होते हैं, और हाइड्रोफोबिक "पूंछ" झिल्ली के अंदर छिपे होते हैं। ये "पूंछें", अपनी हाइड्रोफोबिसिटी के कारण, कोशिका और उसके पर्यावरण के आंतरिक वातावरण के जलीय चरणों को अलग करना सुनिश्चित करती हैं। प्रोटीन विभिन्न प्रकार की अंतःक्रियाओं के माध्यम से लिपिड से जुड़े होते हैं। कुछ प्रोटीन झिल्ली की सतह पर स्थित होते हैं। ऐसे प्रोटीन कहलाते हैं परिधीय, या सतही. अन्य प्रोटीन आंशिक रूप से या पूरी तरह से झिल्ली में डूबे हुए हैं - ये हैं अभिन्न,या जलमग्न प्रोटीन. झिल्ली प्रोटीन संरचनात्मक, परिवहन, उत्प्रेरक, रिसेप्टर और अन्य कार्य करते हैं।

झिल्ली क्रिस्टल की तरह नहीं होते हैं; उनके घटक लगातार गति में रहते हैं, जिसके परिणामस्वरूप लिपिड अणुओं के बीच अंतराल दिखाई देते हैं - छिद्र जिसके माध्यम से विभिन्न पदार्थ कोशिका में प्रवेश कर सकते हैं या छोड़ सकते हैं।

जैविक झिल्लियाँ कोशिका में अपने स्थान, रासायनिक संरचना और कार्यों में भिन्न होती हैं। झिल्ली के मुख्य प्रकार प्लाज्मा और आंतरिक हैं। प्लाज्मा झिल्लीइसमें लगभग 45% लिपिड (ग्लाइकोलिपिड्स सहित), 50% प्रोटीन और 5% कार्बोहाइड्रेट होते हैं। कार्बोहाइड्रेट की श्रृंखलाएं, जो जटिल प्रोटीन-ग्लाइकोप्रोटीन और जटिल लिपिड-ग्लाइकोलिपिड्स का हिस्सा हैं, झिल्ली की सतह के ऊपर उभरी हुई हैं। प्लाज़्मालेम्मा ग्लाइकोप्रोटीन अत्यंत विशिष्ट हैं। उदाहरण के लिए, इनका उपयोग शुक्राणु और अंडाणु सहित कोशिकाओं की पारस्परिक पहचान के लिए किया जाता है।

जंतु कोशिकाओं की सतह पर कार्बोहाइड्रेट शृंखलाएँ एक पतली सतह परत बनाती हैं - ग्लाइकोकैलिक्स।यह लगभग सभी पशु कोशिकाओं में पाया जाता है, लेकिन इसकी अभिव्यक्ति की डिग्री भिन्न होती है (10-50 µm)। ग्लाइकोकैलिक्स कोशिका और बाहरी वातावरण के बीच सीधा संचार प्रदान करता है, जहां बाह्य कोशिकीय पाचन होता है; रिसेप्टर्स ग्लाइकोकैलिक्स में स्थित होते हैं। प्लाज़्मालेम्मा के अलावा, बैक्टीरिया, पौधों और कवक की कोशिकाएँ भी कोशिका झिल्ली से घिरी होती हैं।

आंतरिक झिल्लीयूकेरियोटिक कोशिकाएं कोशिका के विभिन्न हिस्सों का परिसीमन करती हैं, जिससे अजीबोगरीब "डिब्बे" बनते हैं - डिब्बों, जो विभिन्न चयापचय और ऊर्जा प्रक्रियाओं के पृथक्करण को बढ़ावा देता है। वे रासायनिक संरचना और कार्यों में भिन्न हो सकते हैं, लेकिन उनकी सामान्य संरचनात्मक योजना समान रहती है।

झिल्ली कार्य:

1. सीमित करना।विचार यह है कि वे कोशिका के आंतरिक स्थान को बाहरी वातावरण से अलग करते हैं। झिल्ली अर्ध-पारगम्य है, अर्थात, केवल वे पदार्थ जिनकी कोशिका को आवश्यकता होती है, वे स्वतंत्र रूप से इसके माध्यम से गुजर सकते हैं, और आवश्यक पदार्थों के परिवहन के लिए तंत्र हैं।
2. रिसेप्टर.यह मुख्य रूप से पर्यावरणीय संकेतों की धारणा और इस जानकारी को सेल में स्थानांतरित करने से जुड़ा है। इस कार्य के लिए विशेष रिसेप्टर प्रोटीन जिम्मेदार होते हैं। झिल्ली प्रोटीन "मित्र या शत्रु" सिद्धांत के अनुसार सेलुलर पहचान के साथ-साथ अंतरकोशिकीय कनेक्शन के निर्माण के लिए भी जिम्मेदार हैं, जिनमें से सबसे अधिक अध्ययन तंत्रिका कोशिकाओं के सिनैप्स हैं।
3. उत्प्रेरक।झिल्लियों पर कई एंजाइम कॉम्प्लेक्स स्थित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उन पर गहन सिंथेटिक प्रक्रियाएं होती हैं।
4. ऊर्जा परिवर्तन.ऊर्जा के निर्माण, एटीपी के रूप में इसके भंडारण और खपत से जुड़ा है।
5. विभागीकरण।झिल्ली कोशिका के अंदर की जगह को भी सीमित करती है, जिससे प्रतिक्रिया की शुरुआती सामग्री और एंजाइम अलग हो जाते हैं जो संबंधित प्रतिक्रियाओं को अंजाम दे सकते हैं।
6. अंतरकोशिकीय संपर्कों का निर्माण।इस तथ्य के बावजूद कि झिल्ली की मोटाई इतनी छोटी है कि इसे नग्न आंखों से अलग नहीं किया जा सकता है, एक तरफ, यह आयनों और अणुओं, विशेष रूप से पानी में घुलनशील लोगों के लिए काफी विश्वसनीय बाधा के रूप में कार्य करता है, और दूसरी ओर , कोशिका के अंदर और बाहर उनके परिवहन को सुनिश्चित करता है।
7. परिवहन।

झिल्ली परिवहन.इस तथ्य के कारण कि कोशिकाएँ, प्राथमिक जैविक प्रणालियों के रूप में, खुली प्रणालियाँ हैं, चयापचय और ऊर्जा सुनिश्चित करने, होमोस्टैसिस, विकास, चिड़चिड़ापन और अन्य प्रक्रियाओं को बनाए रखने के लिए, झिल्ली के माध्यम से पदार्थों का स्थानांतरण - झिल्ली परिवहन - आवश्यक है। वर्तमान में, कोशिका झिल्ली के पार पदार्थों के परिवहन को सक्रिय, निष्क्रिय, एंडो- और एक्सोसाइटोसिस में विभाजित किया गया है।

नकारात्मक परिवहन- यह एक प्रकार का परिवहन है जो उच्च से निम्न सांद्रता तक ऊर्जा की खपत के बिना होता है। लिपिड में घुलनशील छोटे गैर-ध्रुवीय अणु (O 2, CO 2) आसानी से कोशिका में प्रवेश कर जाते हैं सरल विस्तार. लिपिड में अघुलनशील, आवेशित छोटे कणों सहित, वाहक प्रोटीन द्वारा उठाए जाते हैं या विशेष चैनलों (ग्लूकोज, अमीनो एसिड, के +, पीओ 4 3-) से गुजरते हैं। इस प्रकार के निष्क्रिय परिवहन को कहा जाता है सुविधा विसरण. पानी लिपिड चरण में छिद्रों के माध्यम से, साथ ही प्रोटीन से युक्त विशेष चैनलों के माध्यम से कोशिका में प्रवेश करता है। झिल्ली के माध्यम से जल का परिवहन कहलाता है परासरण द्वारा.

कोशिका के जीवन में परासरण अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यदि इसे कोशिका विलयन की तुलना में लवण की अधिक सांद्रता वाले घोल में रखा जाए, तो कोशिका से पानी निकलना शुरू हो जाएगा और जीवित सामग्री की मात्रा कम होने लगेगी। जंतु कोशिकाओं में, संपूर्ण कोशिका सिकुड़ जाती है, और पौधों की कोशिकाओं में, कोशिका द्रव्य कोशिका भित्ति से पीछे रह जाता है, जिसे कहा जाता है प्लास्मोलिसिस. जब किसी कोशिका को साइटोप्लाज्म से कम सांद्रित घोल में रखा जाता है, तो जल का परिवहन विपरीत दिशा में होता है - कोशिका में। हालाँकि, साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की विस्तारशीलता की सीमाएं हैं, और एक पशु कोशिका अंततः टूट जाती है, जबकि एक पौधे की कोशिका अपनी मजबूत कोशिका दीवार के कारण ऐसा होने नहीं देती है। किसी कोशिका के संपूर्ण आंतरिक स्थान को कोशिकीय सामग्री से भरने की घटना को कहा जाता है डेप्लाज्मोलिसिस. दवाएं तैयार करते समय, विशेष रूप से अंतःशिरा प्रशासन के लिए, नमक की इंट्रासेल्युलर एकाग्रता को ध्यान में रखा जाना चाहिए, क्योंकि इससे रक्त कोशिकाओं को नुकसान हो सकता है (इसके लिए, 0.9% सोडियम क्लोराइड की एकाग्रता के साथ खारा समाधान का उपयोग किया जाता है)। कोशिकाओं और ऊतकों, साथ ही जानवरों और पौधों के अंगों की खेती करते समय यह कम महत्वपूर्ण नहीं है।

सक्रिय ट्रांसपोर्टकिसी पदार्थ की कम सांद्रता से उच्च सांद्रता तक एटीपी ऊर्जा के व्यय के साथ आगे बढ़ता है। यह विशेष पंप प्रोटीन का उपयोग करके किया जाता है। प्रोटीन झिल्ली के माध्यम से K +, Na +, Ca 2+ और अन्य आयनों को पंप करते हैं, जो आवश्यक कार्बनिक पदार्थों के परिवहन के साथ-साथ तंत्रिका आवेगों आदि के उद्भव को बढ़ावा देता है।

एन्डोसाइटोसिस- यह कोशिका द्वारा पदार्थों के अवशोषण की एक सक्रिय प्रक्रिया है, जिसमें झिल्ली अंतःक्षेपण बनाती है और फिर झिल्ली पुटिकाओं का निर्माण करती है - phagosomes, जिसमें अवशोषित वस्तुएँ होती हैं। फिर प्राथमिक लाइसोसोम फागोसोम के साथ विलीन हो जाता है और बनता है द्वितीयक लाइसोसोम, या phagolysosome, या पाचन रसधानी. पुटिका की सामग्री को लाइसोसोम एंजाइमों द्वारा पचाया जाता है, और टूटने वाले उत्पादों को कोशिका द्वारा अवशोषित और आत्मसात किया जाता है। एक्सोसाइटोसिस द्वारा कोशिका से अपचित अवशेषों को हटा दिया जाता है। एंडोसाइटोसिस के दो मुख्य प्रकार हैं: फागोसाइटोसिस और पिनोसाइटोसिस।

phagocytosisकोशिका की सतह द्वारा कब्जा करने और कोशिका द्वारा ठोस कणों के अवशोषण की प्रक्रिया है, और पिनोसाइटोसिस- तरल पदार्थ. फागोसाइटोसिस मुख्य रूप से पशु कोशिकाओं (एककोशिकीय जानवर, मानव ल्यूकोसाइट्स) में होता है, यह उन्हें पोषण प्रदान करता है और अक्सर शरीर की रक्षा करता है। पिनोसाइटोसिस द्वारा, प्रोटीन, एंटीजन-एंटीबॉडी कॉम्प्लेक्स प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं आदि के दौरान अवशोषित होते हैं। हालांकि, कई वायरस पिनोसाइटोसिस या फागोसाइटोसिस द्वारा भी कोशिका में प्रवेश करते हैं। पौधों और कवक कोशिकाओं में, फागोसाइटोसिस व्यावहारिक रूप से असंभव है, क्योंकि वे टिकाऊ कोशिका झिल्ली से घिरे होते हैं।

एक्सोसाइटोसिस- एन्डोसाइटोसिस के विपरीत एक प्रक्रिया। इस प्रकार, अपचित भोजन के अवशेष पाचन रसधानियों से निकल जाते हैं, और कोशिका तथा संपूर्ण शरीर के जीवन के लिए आवश्यक पदार्थ बाहर निकल जाते हैं। उदाहरण के लिए, तंत्रिका आवेगों का संचरण आवेग भेजने वाले न्यूरॉन द्वारा रासायनिक दूतों की रिहाई के कारण होता है - मध्यस्थों, और पादप कोशिकाओं में कोशिका झिल्ली के सहायक कार्बोहाइड्रेट इसी प्रकार स्रावित होते हैं।

पादप कोशिकाओं, कवक और जीवाणुओं की कोशिका भित्तियाँ।झिल्ली के बाहर, कोशिका एक मजबूत ढांचे का स्राव कर सकती है - कोशिका झिल्ली,या कोशिका भित्ति।

पौधों में कोशिका भित्ति का आधार होता है सेल्यूलोज, 50-100 अणुओं के बंडलों में पैक किया गया। उनके बीच का स्थान पानी और अन्य कार्बोहाइड्रेट से भरा होता है। पादप कोशिका भित्ति नलिकाओं से व्याप्त होती है - plasmodesmata, जिसके माध्यम से एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की झिल्ली गुजरती है। प्लाज़मोडेस्माटा कोशिकाओं के बीच पदार्थों का परिवहन करता है। हालाँकि, पानी जैसे पदार्थों का परिवहन कोशिका की दीवारों के साथ भी हो सकता है। समय के साथ, टैनिन या वसा जैसे पदार्थों सहित विभिन्न पदार्थ पौधों की कोशिका भित्ति में जमा हो जाते हैं, जिससे कोशिका भित्ति का लिग्निफिकेशन या सबराइजेशन हो जाता है, पानी का विस्थापन होता है और सेलुलर सामग्री की मृत्यु हो जाती है। पड़ोसी पौधों की कोशिकाओं की कोशिका दीवारों के बीच जेली जैसे स्पेसर होते हैं - मध्य प्लेटें जो उन्हें एक साथ रखती हैं और पौधे के शरीर को समग्र रूप से मजबूत करती हैं। ये फल पकने की प्रक्रिया के दौरान तथा पत्तियाँ गिरने पर ही नष्ट हो जाते हैं।

कवक कोशिकाओं की कोशिका भित्तियाँ बनती हैं काइटिन- नाइट्रोजन युक्त कार्बोहाइड्रेट। वे काफी मजबूत होते हैं और कोशिका के बाहरी कंकाल होते हैं, लेकिन फिर भी, पौधों की तरह, वे फागोसाइटोसिस को रोकते हैं।

बैक्टीरिया में, कोशिका भित्ति में पेप्टाइड अंशों के साथ कार्बोहाइड्रेट होते हैं - मुरीनहालाँकि, इसकी सामग्री बैक्टीरिया के विभिन्न समूहों के बीच काफी भिन्न होती है। अन्य पॉलीसेकेराइड भी कोशिका दीवार के शीर्ष पर स्रावित हो सकते हैं, जिससे एक श्लेष्म कैप्सूल बनता है जो बैक्टीरिया को बाहरी प्रभावों से बचाता है।

झिल्ली कोशिका के आकार को निर्धारित करती है, एक यांत्रिक समर्थन के रूप में कार्य करती है, एक सुरक्षात्मक कार्य करती है, कोशिका के आसमाटिक गुण प्रदान करती है, जीवित सामग्री के खिंचाव को सीमित करती है और कोशिका के टूटने को रोकती है, जो पानी के प्रवेश के कारण बढ़ जाती है। . इसके अलावा, पानी और उसमें घुले पदार्थ साइटोप्लाज्म में प्रवेश करने से पहले या, इसके विपरीत, इसे छोड़ते समय कोशिका की दीवार पर काबू पा लेते हैं, जबकि पानी साइटोप्लाज्म की तुलना में कोशिका की दीवारों के माध्यम से तेजी से पहुँचाया जाता है।

कोशिका द्रव्य

कोशिका द्रव्य- यह कोशिका की आंतरिक सामग्री है। सभी कोशिका अंग, केन्द्रक और विभिन्न अपशिष्ट उत्पाद इसमें डूबे हुए हैं।

साइटोप्लाज्म कोशिका के सभी भागों को एक-दूसरे से जोड़ता है, और इसमें कई चयापचय प्रतिक्रियाएं होती हैं। साइटोप्लाज्म को पर्यावरण से अलग किया जाता है और झिल्लियों द्वारा डिब्बों में विभाजित किया जाता है, यानी कोशिकाओं में एक झिल्ली संरचना होती है। यह दो अवस्थाओं में हो सकता है - सोल और जेल। प- यह साइटोप्लाज्म की एक अर्ध-तरल, जेली जैसी अवस्था है, जिसमें महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं सबसे अधिक तीव्रता से आगे बढ़ती हैं, और जेल- एक सघन, जिलेटिनस अवस्था जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं की घटना और पदार्थों के परिवहन में बाधा डालती है।

कोशिकाद्रव्य का कोशिकांग रहित तरल भाग कहलाता है hyaloplasm. हाइलोप्लाज्म, या साइटोसोल, एक कोलाइडल समाधान है जिसमें काफी बड़े कणों का एक प्रकार का निलंबन होता है, उदाहरण के लिए प्रोटीन, जो पानी के अणुओं के द्विध्रुवों से घिरा होता है। इस निलंबन का अवक्षेपण इस तथ्य के कारण नहीं होता है कि उनका आवेश समान है और वे एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं।

organoids

organoids- ये कोशिका के स्थायी घटक हैं जो विशिष्ट कार्य करते हैं।

उनकी संरचनात्मक विशेषताओं के आधार पर, उन्हें झिल्लीदार और गैर-झिल्ली में विभाजित किया गया है। झिल्लीबदले में, ऑर्गेनेल को एकल-झिल्ली (एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, गोल्गी कॉम्प्लेक्स और लाइसोसोम) या डबल-झिल्ली (माइटोकॉन्ड्रिया, प्लास्टिड और न्यूक्लियस) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। गैर झिल्लीअंगक राइबोसोम, सूक्ष्मनलिकाएं, माइक्रोफिलामेंट्स और कोशिका केंद्र हैं। सूचीबद्ध जीवों में से, केवल राइबोसोम प्रोकैरियोट्स में निहित हैं।

नाभिक की संरचना एवं कार्य. मुख्य- कोशिका के केंद्र में या उसकी परिधि पर स्थित एक बड़ा दोहरी झिल्ली वाला अंग। नाभिक का आयाम 3-35 माइक्रोन तक हो सकता है। नाभिक का आकार प्रायः गोलाकार या दीर्घवृत्ताकार होता है, लेकिन छड़ के आकार का, धुरी के आकार का, बीन के आकार का, लोबदार और यहां तक ​​कि खंडित नाभिक भी होता है। कुछ शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि केन्द्रक का आकार कोशिका के आकार से ही मेल खाता है।

अधिकांश कोशिकाओं में एक केन्द्रक होता है, लेकिन, उदाहरण के लिए, यकृत और हृदय की कोशिकाओं में उनमें से दो हो सकते हैं, और कई न्यूरॉन्स में - 15 तक। कंकाल की मांसपेशी फाइबर में आमतौर पर कई नाभिक होते हैं, लेकिन वे कोशिकाएं नहीं होती हैं शब्द के पूर्ण अर्थ में, क्योंकि वे कई कोशिकाओं के संलयन के परिणामस्वरूप बनते हैं।

कोर घिरा हुआ है परमाणु लिफाफा, और इसका आंतरिक स्थान भर गया है परमाणु रस, या न्यूक्लियोप्लाज्म (कार्योप्लाज्म), जिसमें वे डूबे हुए हैं क्रोमेटिनऔर न्यूक्लियस. केन्द्रक वंशानुगत जानकारी को संग्रहीत और प्रसारित करने के साथ-साथ कोशिका के जीवन को नियंत्रित करने जैसे महत्वपूर्ण कार्य करता है।

वंशानुगत जानकारी के संचरण में नाभिक की भूमिका हरे शैवाल एसिटाबुलरिया के प्रयोगों में स्पष्ट रूप से सिद्ध हुई थी। एक विशाल कोशिका में, 5 सेमी की लंबाई तक पहुँचने पर, एक टोपी, एक डंठल और एक प्रकंद प्रतिष्ठित होते हैं। इसके अलावा, इसमें प्रकंद में स्थित केवल एक केंद्रक होता है। 1930 के दशक में, आई. हेमरलिंग ने हरे रंग वाली एसिटाबुलरिया की एक प्रजाति के केंद्रक को भूरे रंग वाली दूसरी प्रजाति के प्रकंद में प्रत्यारोपित किया, जिसमें से केंद्रक को हटा दिया गया था। कुछ समय बाद, प्रत्यारोपित केन्द्रक वाले पौधे में केन्द्रक दाता शैवाल की तरह एक नई टोपी विकसित हो गई। उसी समय, टोपी या डंठल, जो प्रकंद से अलग हो गया और जिसमें केंद्रक नहीं था, कुछ समय बाद मर गया।

परमाणु लिफाफादो झिल्लियों से निर्मित - बाहरी और भीतरी, जिनके बीच में जगह होती है। इंटरमेम्ब्रेन स्पेस खुरदुरे एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की गुहा के साथ संचार करता है, और नाभिक की बाहरी झिल्ली राइबोसोम ले जा सकती है। परमाणु आवरण विशेष प्रोटीन से युक्त अनेक छिद्रों से व्याप्त होता है। पदार्थों का परिवहन छिद्रों के माध्यम से होता है: आवश्यक प्रोटीन (एंजाइम सहित), आयन, न्यूक्लियोटाइड और अन्य पदार्थ नाभिक में प्रवेश करते हैं, और आरएनए अणु, खर्च किए गए प्रोटीन और राइबोसोम के सबयूनिट इसे छोड़ देते हैं। इस प्रकार, परमाणु आवरण के कार्य नाभिक की सामग्री को साइटोप्लाज्म से अलग करना, साथ ही नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच चयापचय का विनियमन करना है।

न्यूक्लियोप्लाज्मनाभिक की सामग्री को कहा जाता है, जिसमें क्रोमैटिन और न्यूक्लियोलस डूबे होते हैं। यह एक कोलाइडल घोल है, जो रासायनिक रूप से साइटोप्लाज्म की याद दिलाता है। न्यूक्लियोप्लाज्म के एंजाइम अमीनो एसिड, न्यूक्लियोटाइड, प्रोटीन आदि के आदान-प्रदान को उत्प्रेरित करते हैं। न्यूक्लियोप्लाज्म परमाणु छिद्रों के माध्यम से हाइलोप्लाज्म से जुड़ा होता है। न्यूक्लियोप्लाज्म का कार्य, हाइलोप्लाज्म की तरह, न्यूक्लियस के सभी संरचनात्मक घटकों के अंतर्संबंध को सुनिश्चित करना और कई एंजाइमी प्रतिक्रियाओं को पूरा करना है।

क्रोमेटिनन्यूक्लियोप्लाज्म में डूबे पतले तंतुओं और कणिकाओं के संग्रह को कहा जाता है। इसका पता केवल धुंधला होने से ही लगाया जा सकता है, क्योंकि क्रोमेटिन और न्यूक्लियोप्लाज्म के अपवर्तक सूचकांक लगभग समान होते हैं। क्रोमैटिन का फिलामेंटस घटक कहलाता है यूक्रोमैटिन, और दानेदार - हेट्रोक्रोमैटिन. यूक्रोमैटिन कमजोर रूप से संकुचित होता है, क्योंकि इससे वंशानुगत जानकारी पढ़ी जाती है, जबकि अधिक सर्पिलीकृत हेटरोक्रोमैटिन आनुवंशिक रूप से निष्क्रिय होता है।

क्रोमैटिन एक गैर-विभाजित नाभिक में गुणसूत्रों का एक संरचनात्मक संशोधन है। इस प्रकार, गुणसूत्र लगातार नाभिक में मौजूद रहते हैं; केवल उनकी स्थिति उस कार्य के आधार पर बदलती है जो नाभिक इस समय करता है।

क्रोमैटिन की संरचना में मुख्य रूप से न्यूक्लियोप्रोटीन प्रोटीन (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोप्रोटीन और राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन), साथ ही एंजाइम शामिल हैं, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण न्यूक्लिक एसिड और कुछ अन्य पदार्थों के संश्लेषण से जुड़े हैं।

क्रोमैटिन के कार्य, सबसे पहले, किसी दिए गए जीव के लिए विशिष्ट न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण में होते हैं, जो विशिष्ट प्रोटीन के संश्लेषण को निर्देशित करते हैं, और दूसरे, मातृ कोशिका से बेटी कोशिकाओं में वंशानुगत गुणों के हस्तांतरण में, जिसके लिए उद्देश्य विभाजन प्रक्रिया के दौरान क्रोमेटिन धागों को क्रोमोसोम में पैक किया जाता है।

न्यूक्लियस- एक गोलाकार पिंड, जो माइक्रोस्कोप के नीचे स्पष्ट रूप से दिखाई देता है, जिसका व्यास 1-3 माइक्रोन होता है। यह क्रोमैटिन के वर्गों पर बनता है जिसमें आरआरएनए और राइबोसोमल प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी एन्कोड की जाती है। केन्द्रक में अक्सर केवल एक ही केन्द्रक होता है, लेकिन उन कोशिकाओं में जहां गहन महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं होती हैं, वहां दो या दो से अधिक केन्द्रक हो सकते हैं। न्यूक्लियोली का कार्य आरआरएनए का संश्लेषण और साइटोप्लाज्म से आने वाले प्रोटीन के साथ आरआरएनए को जोड़कर राइबोसोमल सबयूनिट का संयोजन है।

माइटोकॉन्ड्रिया- गोल, अंडाकार या छड़ के आकार के डबल-झिल्ली अंगक, हालांकि सर्पिल आकार वाले भी पाए जाते हैं (शुक्राणु में)। माइटोकॉन्ड्रिया का व्यास 1 µm तक और लंबाई 7 µm तक होती है। माइटोकॉन्ड्रिया के अंदर का स्थान मैट्रिक्स से भरा होता है। आव्यूह- यह माइटोकॉन्ड्रिया का मुख्य पदार्थ है। एक गोलाकार डीएनए अणु और राइबोसोम इसमें डूबे हुए हैं। माइटोकॉन्ड्रिया की बाहरी झिल्ली कई पदार्थों के लिए चिकनी और अभेद्य होती है। भीतरी झिल्ली में उभार होते हैं - क्रिस्टास, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के घटित होने के लिए झिल्लियों के सतह क्षेत्र को बढ़ाना। झिल्ली की सतह पर कई प्रोटीन कॉम्प्लेक्स होते हैं जो तथाकथित श्वसन श्रृंखला बनाते हैं, साथ ही मशरूम के आकार के एटीपी सिंथेटेज़ एंजाइम भी होते हैं। श्वसन की एरोबिक अवस्था माइटोकॉन्ड्रिया में होती है, जिसके दौरान एटीपी का संश्लेषण होता है।

प्लास्टिड- बड़े दोहरे झिल्ली वाले अंग, जो केवल पादप कोशिकाओं की विशेषता हैं। प्लास्टिड्स का आंतरिक स्थान भरा होता है स्ट्रोमा, या आव्यूह. स्ट्रोमा में झिल्ली पुटिकाओं की अधिक या कम विकसित प्रणाली होती है - थायलाकोइड्स, जो ढेरों में एकत्रित होते हैं - अनाज, साथ ही इसका अपना गोलाकार डीएनए अणु और राइबोसोम। प्लास्टिड के चार मुख्य प्रकार हैं: क्लोरोप्लास्ट, क्रोमोप्लास्ट, ल्यूकोप्लास्ट और प्रोप्लास्टिड।

क्लोरोप्लास्ट- ये 3-10 माइक्रोन व्यास वाले हरे प्लास्टिड हैं, जो माइक्रोस्कोप के नीचे स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं। वे केवल पौधों के हरे भागों - पत्तियों, युवा तनों, फूलों और फलों में पाए जाते हैं। क्लोरोप्लास्ट आम तौर पर आकार में अंडाकार या दीर्घवृत्ताकार होते हैं, लेकिन कप के आकार के, सर्पिल के आकार के, या लोब वाले भी हो सकते हैं। एक कोशिका में क्लोरोप्लास्ट की संख्या औसतन 10 से 100 टुकड़ों तक होती है। हालाँकि, उदाहरण के लिए, कुछ शैवाल में यह एक हो सकता है, महत्वपूर्ण आयाम और एक जटिल आकार हो सकता है - तब इसे कहा जाता है क्रोमैटोफोर. अन्य मामलों में, क्लोरोप्लास्ट की संख्या कई सौ तक पहुंच सकती है, जबकि उनके आकार छोटे होते हैं। क्लोरोप्लास्ट का रंग प्रकाश संश्लेषण के मुख्य वर्णक के कारण होता है - क्लोरोफिल, हालाँकि उनमें अतिरिक्त रंगद्रव्य भी होते हैं - कैरोटीनॉयड. कैरोटीनॉयड केवल पतझड़ में ध्यान देने योग्य होते हैं, जब पुरानी पत्तियों में क्लोरोफिल टूट जाता है। क्लोरोप्लास्ट का मुख्य कार्य प्रकाश संश्लेषण है। प्रकाश संश्लेषण की हल्की प्रतिक्रियाएं थायलाकोइड झिल्ली पर होती हैं, जिस पर क्लोरोफिल अणु जुड़े होते हैं, और अंधेरे प्रतिक्रियाएं स्ट्रोमा में होती हैं, जहां कई एंजाइम होते हैं।

क्रोमोप्लास्ट- ये कैरोटीनॉयड वर्णक युक्त पीले, नारंगी और लाल प्लास्टिड हैं। क्रोमोप्लास्ट का आकार भी काफी भिन्न हो सकता है: वे ट्यूबलर, गोलाकार, क्रिस्टलीय आदि हो सकते हैं। क्रोमोप्लास्ट पौधों के फूलों और फलों को रंग देते हैं, परागणकों और बीज और फलों के वितरकों को आकर्षित करते हैं।

ल्यूकोप्लास्ट- ये सफेद या रंगहीन प्लास्टिड होते हैं, जिनका आकार अधिकतर गोल या अंडाकार होता है। वे पौधों के गैर-प्रकाश संश्लेषक भागों में आम हैं, उदाहरण के लिए पत्तियों की त्वचा, आलू के कंद आदि में। वे पोषक तत्वों को संग्रहित करते हैं, अक्सर स्टार्च, लेकिन कुछ पौधों में यह प्रोटीन या तेल हो सकते हैं।

प्लास्टिड्स का निर्माण पौधों की कोशिकाओं में प्रोप्लास्टिड्स से होता है, जो पहले से ही शैक्षिक ऊतक की कोशिकाओं में मौजूद होते हैं और छोटे दोहरे झिल्ली वाले शरीर होते हैं। विकास के शुरुआती चरणों में, विभिन्न प्रकार के प्लास्टिड एक-दूसरे में परिवर्तित होने में सक्षम होते हैं: प्रकाश के संपर्क में आने पर, आलू के कंद के ल्यूकोप्लास्ट और गाजर की जड़ के क्रोमोप्लास्ट हरे हो जाते हैं।

प्लास्टिड और माइटोकॉन्ड्रिया को कोशिका के अर्ध-स्वायत्त अंग कहा जाता है, क्योंकि उनके पास अपने स्वयं के डीएनए अणु और राइबोसोम होते हैं, प्रोटीन संश्लेषण करते हैं और कोशिका विभाजन से स्वतंत्र रूप से विभाजित होते हैं। इन विशेषताओं को एककोशिकीय प्रोकैरियोटिक जीवों से उनकी उत्पत्ति द्वारा समझाया गया है। हालाँकि, माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड्स की "स्वतंत्रता" सीमित है, क्योंकि उनके डीएनए में मुक्त अस्तित्व के लिए बहुत कम जीन होते हैं, जबकि बाकी जानकारी नाभिक के गुणसूत्रों में एन्कोड की जाती है, जो इसे इन ऑर्गेनेल को नियंत्रित करने की अनुमति देती है।

एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (ईआर), या एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (ईआर), एक एकल-झिल्ली अंग है, जो साइटोप्लाज्म की 30% सामग्री तक व्याप्त झिल्ली गुहाओं और नलिकाओं का एक नेटवर्क है। ईपीएस नलिकाओं का व्यास लगभग 25-30 एनएम है। ईपीएस दो प्रकार के होते हैं - खुरदरा और चिकना। रफ एक्सपीएसराइबोसोम ले जाता है, जहां प्रोटीन संश्लेषण होता है। चिकना एक्सपीएसराइबोसोम की कमी है. इसका कार्य लिपिड और कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण, साथ ही विषाक्त पदार्थों का परिवहन, भंडारण और निराकरण है। यह विशेष रूप से उन कोशिकाओं में विकसित होता है जहां गहन चयापचय प्रक्रियाएं होती हैं, उदाहरण के लिए यकृत कोशिकाओं - हेपेटोसाइट्स - और कंकाल मांसपेशी फाइबर में। ईआर में संश्लेषित पदार्थों को गोल्गी तंत्र में ले जाया जाता है। कोशिका झिल्लियों का संयोजन भी ईआर में होता है, लेकिन उनका निर्माण गोल्गी तंत्र में पूरा होता है।

गॉल्जीकाय,या गॉल्गी कॉम्प्लेक्स, एक एकल-झिल्ली अंग है जो उनसे अलग किए गए फ्लैट सिस्टर्न, नलिकाओं और पुटिकाओं की एक प्रणाली द्वारा निर्मित होता है। गोल्गी तंत्र की संरचनात्मक इकाई है तानाशाही- टैंकों का एक ढेर, जिसके एक ध्रुव पर ईपीएस से पदार्थ आते हैं, और विपरीत ध्रुव से, कुछ परिवर्तनों से गुजरते हुए, उन्हें पुटिकाओं में पैक किया जाता है और कोशिका के अन्य भागों में भेजा जाता है। टैंकों का व्यास लगभग 2 माइक्रोन है, और छोटे बुलबुले का व्यास लगभग 20-30 माइक्रोन है। गोल्गी कॉम्प्लेक्स के मुख्य कार्य कुछ पदार्थों का संश्लेषण और ईआर से आने वाले प्रोटीन, लिपिड और कार्बोहाइड्रेट का संशोधन (परिवर्तन), झिल्ली का अंतिम गठन, साथ ही पूरे सेल में पदार्थों का परिवहन, इसकी संरचनाओं का नवीनीकरण है। और लाइसोसोम का निर्माण। गोल्गी उपकरण को इसका नाम इतालवी वैज्ञानिक कैमिलो गोल्गी के सम्मान में मिला, जिन्होंने सबसे पहले इस अंग की खोज की थी (1898)।

लाइसोसोम- 1 माइक्रोन व्यास तक के छोटे एकल-झिल्ली अंग, जिनमें इंट्रासेल्युलर पाचन में शामिल हाइड्रोलाइटिक एंजाइम होते हैं। लाइसोसोम की झिल्ली इन एंजाइमों के लिए खराब रूप से पारगम्य होती है, इसलिए लाइसोसोम अपना कार्य बहुत सटीक और लक्षित तरीके से करते हैं। इस प्रकार, वे फागोसाइटोसिस की प्रक्रिया में सक्रिय भाग लेते हैं, पाचन रसधानियों का निर्माण करते हैं, और भुखमरी या कोशिका के कुछ हिस्सों को नुकसान होने की स्थिति में, वे दूसरों को प्रभावित किए बिना उन्हें पचाते हैं। कोशिका मृत्यु प्रक्रियाओं में लाइसोसोम की भूमिका की हाल ही में खोज की गई है।

रिक्तिकापौधों और जानवरों की कोशिकाओं के कोशिकाद्रव्य में एक गुहा होती है, जो एक झिल्ली से घिरी होती है और तरल से भरी होती है। प्रोटोजोआ कोशिकाओं में पाचन एवं संकुचनशील रिक्तिकाएँ पाई जाती हैं। पूर्व फागोसाइटोसिस की प्रक्रिया में भाग लेते हैं, क्योंकि वे पोषक तत्वों को तोड़ते हैं। उत्तरार्द्ध ऑस्मोरग्यूलेशन के कारण जल-नमक संतुलन के रखरखाव को सुनिश्चित करता है। बहुकोशिकीय जंतुओं में मुख्य रूप से पाचक रसधानियाँ पाई जाती हैं।

पौधों की कोशिकाओं में रिक्तिकाएँ हमेशा मौजूद रहती हैं, वे एक विशेष झिल्ली से घिरी होती हैं और कोशिका रस से भरी होती हैं। रिक्तिका के आसपास की झिल्ली रासायनिक संरचना, संरचना और कार्यों में प्लाज्मा झिल्ली के समान होती है। सेल एसएपीखनिज लवण, कार्बनिक अम्ल, कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, ग्लाइकोसाइड, एल्कलॉइड आदि सहित विभिन्न अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थों का एक जलीय घोल है। रिक्तिका कोशिका की मात्रा का 90% तक कब्जा कर सकती है और नाभिक को परिधि तक धकेल सकती है। कोशिका का यह भाग भंडारण, उत्सर्जन, आसमाटिक, सुरक्षात्मक, लाइसोसोमल और अन्य कार्य करता है, क्योंकि यह पोषक तत्वों और अपशिष्ट उत्पादों को जमा करता है, पानी की आपूर्ति सुनिश्चित करता है और कोशिका के आकार और मात्रा को बनाए रखता है, और इसमें टूटने के लिए एंजाइम भी होते हैं। अनेक कोशिका घटक. इसके अलावा, रिक्तिकाओं के जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ कई जानवरों को इन पौधों को खाने से रोक सकते हैं। कई पौधों में रसधानियों की सूजन के कारण कोशिका वृद्धि दीर्घीकरण द्वारा होती है।

कुछ कवक और बैक्टीरिया की कोशिकाओं में भी रिक्तिकाएँ मौजूद होती हैं, लेकिन कवक में वे केवल ऑस्मोरग्यूलेशन का कार्य करती हैं, जबकि साइनोबैक्टीरिया में वे उछाल बनाए रखती हैं और हवा से नाइट्रोजन को आत्मसात करने की प्रक्रिया में भाग लेती हैं।

राइबोसोम- 15-20 माइक्रोन के व्यास वाले छोटे गैर-झिल्ली अंग, जिसमें दो सबयूनिट होते हैं - बड़े और छोटे। यूकेरियोटिक राइबोसोमल सबयूनिट्स को न्यूक्लियोलस में इकट्ठा किया जाता है और फिर साइटोप्लाज्म में ले जाया जाता है। प्रोकैरियोट्स, माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड्स में राइबोसोम यूकेरियोट्स में राइबोसोम की तुलना में आकार में छोटे होते हैं। राइबोसोमल सबयूनिट में आरआरएनए और प्रोटीन शामिल हैं।

एक कोशिका में राइबोसोम की संख्या कई दसियों लाख तक पहुंच सकती है: साइटोप्लाज्म, माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड में वे एक स्वतंत्र अवस्था में होते हैं, और किसी न किसी ईआर पर - एक बाध्य अवस्था में होते हैं। वे प्रोटीन संश्लेषण में भाग लेते हैं, विशेष रूप से, वे अनुवाद की प्रक्रिया को अंजाम देते हैं - एक एमआरएनए अणु पर एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का जैवसंश्लेषण। मुक्त राइबोसोम हाइलोप्लाज्म, माइटोकॉन्ड्रिया, प्लास्टिड और अपने स्वयं के राइबोसोमल प्रोटीन को संश्लेषित करते हैं, जबकि रफ ईआर से जुड़े राइबोसोम कोशिकाओं, झिल्ली संयोजन और लाइसोसोम और रिक्तिका के निर्माण के लिए प्रोटीन का अनुवाद करते हैं।

राइबोसोम को हाइलोप्लाज्म में अकेले पाया जा सकता है या एक एमआरएनए पर कई पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के एक साथ संश्लेषण के दौरान समूहों में इकट्ठा किया जा सकता है। राइबोसोम के ऐसे समूहों को कहा जाता है पॉलीराइबोसोम, या पॉलीसोम.

सूक्ष्मनलिकाएं- ये बेलनाकार खोखले गैर-झिल्ली अंग हैं जो कोशिका के संपूर्ण कोशिका द्रव्य में प्रवेश करते हैं। उनका व्यास लगभग 25 एनएम है, दीवार की मोटाई 6-8 एनएम है। इनका निर्माण असंख्य प्रोटीन अणुओं से होता है ट्यूबुलिन,जो पहले मोतियों जैसे 13 धागे बनाते हैं और फिर एक सूक्ष्मनलिका में एकत्रित होते हैं। सूक्ष्मनलिकाएं एक साइटोप्लाज्मिक रेटिकुलम बनाती हैं, जो कोशिका को आकार और आयतन देती है, प्लाज्मा झिल्ली को कोशिका के अन्य भागों से जोड़ती है, पूरे कोशिका में पदार्थों के परिवहन को सुनिश्चित करती है, कोशिका और अंतःकोशिकीय घटकों की गति में भाग लेती है, साथ ही साथ आनुवंशिक सामग्री का विभाजन. वे कोशिका केंद्र और गति के अंगों का हिस्सा हैं - फ्लैगेल्ला और सिलिया।

माइक्रोफिलामेंट्स,या सूक्ष्म धागे, गैर-झिल्ली अंगक भी हैं, हालांकि, उनका एक फिलामेंटस आकार होता है और वे ट्यूबुलिन द्वारा नहीं, बल्कि बनते हैं एक्टिन. वे झिल्ली परिवहन, अंतरकोशिकीय पहचान, कोशिका कोशिकाद्रव्य के विभाजन और उसके संचलन की प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं। मांसपेशियों की कोशिकाओं में, मायोसिन फिलामेंट्स के साथ एक्टिन माइक्रोफिलामेंट्स की परस्पर क्रिया संकुचन में मध्यस्थता करती है।

सूक्ष्मनलिकाएं और सूक्ष्मतंतु कोशिका के आंतरिक कंकाल का निर्माण करते हैं - cytoskeleton. यह तंतुओं का एक जटिल नेटवर्क है जो प्लाज्मा झिल्ली को यांत्रिक सहायता प्रदान करता है, कोशिका का आकार, कोशिकांगों का स्थान और कोशिका विभाजन के दौरान उनकी गति निर्धारित करता है।

कोशिका केंद्र- केन्द्रक के पास पशु कोशिकाओं में स्थित एक गैर-झिल्ली अंगक; यह पादप कोशिकाओं में अनुपस्थित होता है। इसकी लंबाई लगभग 0.2-0.3 माइक्रोन है, और इसका व्यास 0.1-0.15 माइक्रोन है। कोशिका केंद्र दो से बनता है सेंट्रीओल्स, परस्पर लंबवत विमानों में झूठ बोलना, और दीप्तिमान क्षेत्रसूक्ष्मनलिकाएं से. प्रत्येक सेंट्रीओल सूक्ष्मनलिकाएं के नौ समूहों से बनता है, जो तीन, यानी त्रिक के समूहों में एकत्रित होते हैं। सेलुलर केंद्र सूक्ष्मनलिका संयोजन, कोशिका की वंशानुगत सामग्री के विभाजन के साथ-साथ फ्लैगेल्ला और सिलिया के निर्माण की प्रक्रियाओं में भाग लेता है।

आंदोलन के अंग. कशाभिकाऔर सिलियावे प्लाज़्मालेम्मा से आच्छादित कोशिका वृद्धि हैं। इन अंगों का आधार परिधि के साथ स्थित नौ जोड़े सूक्ष्मनलिकाएं और केंद्र में दो मुक्त सूक्ष्मनलिकाएं से बना है। सूक्ष्मनलिकाएं विभिन्न प्रोटीनों द्वारा आपस में जुड़ी होती हैं, जो अक्ष - दोलन से उनके समन्वित विचलन को सुनिश्चित करती हैं। दोलन ऊर्जा पर निर्भर होते हैं, अर्थात इस प्रक्रिया पर उच्च-ऊर्जा एटीपी बांड की ऊर्जा खर्च होती है। खोई हुई कशाभिका और सिलिया की बहाली एक कार्य है बेसल निकाय, या किनेटोसोम्सउनके आधार पर स्थित है.

सिलिया की लंबाई लगभग 10-15 एनएम है, और फ्लैगेल्ला की लंबाई 20-50 µm है। फ्लैगेल्ला और सिलिया के कड़ाई से निर्देशित आंदोलनों के कारण, न केवल एककोशिकीय जानवरों, शुक्राणु आदि की आवाजाही होती है, बल्कि श्वसन पथ की सफाई और फैलोपियन ट्यूब के माध्यम से अंडे की आवाजाही भी होती है, क्योंकि ये सभी भाग मानव शरीर रोमक उपकला से पंक्तिबद्ध होता है।

समावेशन

समावेशन- ये कोशिका के गैर-स्थायी घटक हैं जो उसके जीवन के दौरान बनते हैं और गायब हो जाते हैं। इनमें दोनों आरक्षित पदार्थ शामिल हैं, उदाहरण के लिए, पौधों की कोशिकाओं में स्टार्च या प्रोटीन के कण, जानवरों और कवक की कोशिकाओं में ग्लाइकोजन कणिकाएं, बैक्टीरिया में वॉलुटिन, सभी प्रकार की कोशिकाओं में वसा की बूंदें, और अपशिष्ट उत्पाद, विशेष रूप से, खाद्य अवशेष फागोसाइटोसिस के परिणामस्वरूप अपचित, तथाकथित अवशिष्ट शरीर का निर्माण होता है।

किसी कोशिका के अंगों और अंगों की संरचना और कार्यों के बीच संबंध इसकी अखंडता का आधार है

कोशिका का प्रत्येक भाग, एक ओर, एक विशिष्ट संरचना और कार्यों के साथ एक अलग संरचना है, और दूसरी ओर, एक अधिक जटिल प्रणाली का एक घटक है जिसे कोशिका कहा जाता है। यूकेरियोटिक कोशिका की अधिकांश वंशानुगत जानकारी नाभिक में केंद्रित होती है, लेकिन नाभिक स्वयं इसके कार्यान्वयन को सुनिश्चित करने में सक्षम नहीं होता है, क्योंकि इसके लिए कम से कम साइटोप्लाज्म की आवश्यकता होती है, जो मुख्य पदार्थ के रूप में कार्य करता है, और राइबोसोम, जिस पर यह संश्लेषण होता है . अधिकांश राइबोसोम दानेदार एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम पर स्थित होते हैं, जहां से प्रोटीन को अक्सर गोल्गी कॉम्प्लेक्स में ले जाया जाता है, और फिर, संशोधन के बाद, कोशिका के उन हिस्सों में ले जाया जाता है जिनके लिए उनका उद्देश्य होता है, या उत्सर्जित होते हैं। प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट की झिल्ली पैकेजिंग को ऑर्गेनेल और साइटोप्लाज्मिक झिल्ली की झिल्लियों में एम्बेड किया जा सकता है, जिससे उनका निरंतर नवीनीकरण सुनिश्चित होता है। लाइसोसोम और रिक्तिकाएँ, जो महत्वपूर्ण कार्य करते हैं, गोल्गी कॉम्प्लेक्स से भी अलग हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, लाइसोसोम के बिना, कोशिकाएं जल्दी ही अपशिष्ट अणुओं और संरचनाओं के लिए एक प्रकार की डंपिंग ग्राउंड में बदल जाएंगी।

इन सभी प्रक्रियाओं के घटित होने के लिए माइटोकॉन्ड्रिया और पौधों में क्लोरोप्लास्ट द्वारा उत्पादित ऊर्जा की आवश्यकता होती है। और यद्यपि ये अंग अपेक्षाकृत स्वायत्त हैं, क्योंकि उनके पास अपने स्वयं के डीएनए अणु हैं, उनके कुछ प्रोटीन अभी भी परमाणु जीनोम द्वारा एन्कोड किए गए हैं और साइटोप्लाज्म में संश्लेषित हैं।

इस प्रकार, कोशिका अपने घटक घटकों की एक अटूट एकता है, जिनमें से प्रत्येक अपना विशिष्ट कार्य करता है।

चयापचय और ऊर्जा रूपांतरण जीवित जीवों के गुण हैं। ऊर्जा और प्लास्टिक चयापचय, उनका संबंध। ऊर्जा चयापचय के चरण. किण्वन और श्वसन. प्रकाश संश्लेषण, इसका महत्व, ब्रह्मांडीय भूमिका। प्रकाश संश्लेषण के चरण. प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश और अँधेरी प्रतिक्रियाएँ, उनका संबंध। रसायनसंश्लेषण। पृथ्वी पर रसायन संश्लेषक जीवाणुओं की भूमिका

चयापचय और ऊर्जा रूपांतरण - जीवित जीवों के गुण

एक कोशिका की तुलना एक लघु रासायनिक कारखाने से की जा सकती है जिसमें सैकड़ों और हजारों रासायनिक प्रतिक्रियाएँ होती हैं।

उपापचय- जैविक प्रणालियों के संरक्षण और आत्म-प्रजनन के उद्देश्य से रासायनिक परिवर्तनों का एक सेट।

इसमें पोषण और श्वसन, इंट्रासेल्युलर चयापचय, या के दौरान शरीर में पदार्थों का सेवन शामिल है उपापचय, साथ ही अंतिम चयापचय उत्पादों का अलगाव।

चयापचय एक प्रकार की ऊर्जा को दूसरे प्रकार में परिवर्तित करने की प्रक्रियाओं से अटूट रूप से जुड़ा हुआ है। उदाहरण के लिए, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान, प्रकाश ऊर्जा जटिल कार्बनिक अणुओं के रासायनिक बंधों की ऊर्जा के रूप में संग्रहीत होती है, और श्वसन की प्रक्रिया के दौरान इसे जारी किया जाता है और नए अणुओं के संश्लेषण, यांत्रिक और आसमाटिक कार्यों पर खर्च किया जाता है। गर्मी आदि के रूप में नष्ट हो जाता है।

जीवित जीवों में रासायनिक प्रतिक्रियाओं की घटना प्रोटीन प्रकृति के जैविक उत्प्रेरकों के कारण सुनिश्चित होती है - एंजाइमों, या एंजाइमों. अन्य उत्प्रेरकों की तरह, एंजाइम कोशिका में रासायनिक प्रतिक्रियाओं की घटना को दसियों और सैकड़ों-हजारों गुना तक तेज कर देते हैं, और कभी-कभी उन्हें संभव भी बनाते हैं, लेकिन प्रतिक्रिया के अंतिम उत्पाद की प्रकृति या गुणों को नहीं बदलते हैं और करते हैं खुद को नहीं बदलते. एंजाइम सरल और जटिल प्रोटीन दोनों हो सकते हैं, जिनमें प्रोटीन भाग के अलावा, गैर-प्रोटीन भाग भी शामिल होता है - सहकारक (कोएंजाइम). एंजाइमों के उदाहरण हैं लार एमाइलेज, जो लंबे समय तक चबाने के दौरान पॉलीसेकेराइड को तोड़ता है, और पेप्सिन, जो पेट में प्रोटीन के पाचन को सुनिश्चित करता है।

एंजाइम गैर-प्रोटीन उत्प्रेरकों से उनकी क्रिया की उच्च विशिष्टता में भिन्न होते हैं, उनकी मदद से प्रतिक्रिया दर में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, साथ ही प्रतिक्रिया की स्थितियों या उनके साथ विभिन्न पदार्थों की बातचीत को बदलकर क्रिया को विनियमित करने की क्षमता होती है। इसके अलावा, जिन स्थितियों के तहत एंजाइमेटिक कटैलिसीस होता है वे उन स्थितियों से काफी भिन्न होते हैं जिनके तहत गैर-एंजाइमी कटैलिसीस होता है: मानव शरीर में एंजाइमों के कामकाज के लिए इष्टतम तापमान $37°C$ है, दबाव वायुमंडलीय के करीब होना चाहिए, और पर्यावरण का $pH$ काफी हद तक झिझक सकता है। इस प्रकार, एमाइलेज को क्षारीय वातावरण की आवश्यकता होती है, और पेप्सिन को अम्लीय वातावरण की आवश्यकता होती है।

एंजाइमों की क्रिया का तंत्र उन पदार्थों (सब्सट्रेट) की सक्रियण ऊर्जा को कम करना है जो मध्यवर्ती एंजाइम-सब्सट्रेट परिसरों के गठन के कारण प्रतिक्रिया में प्रवेश करते हैं।

ऊर्जा और प्लास्टिक चयापचय, उनका संबंध

चयापचय में कोशिका में एक साथ होने वाली दो प्रक्रियाएं शामिल होती हैं: प्लास्टिक और ऊर्जा चयापचय।

प्लास्टिक चयापचय (उपचय, आत्मसात्करण)संश्लेषण प्रतिक्रियाओं का एक सेट है जिसमें एटीपी ऊर्जा का व्यय शामिल होता है। प्लास्टिक चयापचय की प्रक्रिया में कोशिका के लिए आवश्यक कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण होता है। प्लास्टिक विनिमय प्रतिक्रियाओं के उदाहरण प्रकाश संश्लेषण, प्रोटीन जैवसंश्लेषण और डीएनए प्रतिकृति (स्व-दोहराव) हैं।

ऊर्जा चयापचय (अपचय, प्रसार)प्रतिक्रियाओं का एक समूह है जो जटिल पदार्थों को सरल पदार्थों में तोड़ देता है। ऊर्जा चयापचय के परिणामस्वरूप, ऊर्जा एटीपी के रूप में जारी और संग्रहीत होती है। ऊर्जा चयापचय की सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाएँ श्वसन और किण्वन हैं।

प्लास्टिक और ऊर्जा विनिमय एक-दूसरे से जुड़े हुए हैं, क्योंकि प्लास्टिक विनिमय की प्रक्रिया में कार्बनिक पदार्थ संश्लेषित होते हैं और इसके लिए एटीपी ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और ऊर्जा विनिमय की प्रक्रिया में कार्बनिक पदार्थ टूट जाते हैं और ऊर्जा निकलती है, जिसे बाद में संश्लेषण प्रक्रियाओं पर खर्च किया जाएगा। .

जीव पोषण की प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा प्राप्त करते हैं और इसे मुक्त कर मुख्य रूप से श्वसन की प्रक्रिया के दौरान सुलभ रूप में परिवर्तित करते हैं। पोषण की विधि के अनुसार सभी जीवों को स्वपोषी और विषमपोषी में विभाजित किया गया है। स्वपोषकअकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थों को स्वतंत्र रूप से संश्लेषित करने में सक्षम, और विषमपोषणजोंविशेष रूप से तैयार जैविक पदार्थों का उपयोग करें।

ऊर्जा चयापचय के चरण

ऊर्जा चयापचय प्रतिक्रियाओं की जटिलता के बावजूद, इसे पारंपरिक रूप से तीन चरणों में विभाजित किया गया है: प्रारंभिक, अवायवीय (ऑक्सीजन मुक्त) और एरोबिक (ऑक्सीजन)।

पर प्रारंभिक चरणपॉलीसेकेराइड, लिपिड, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड के अणु सरल अणुओं में टूट जाते हैं, उदाहरण के लिए, ग्लूकोज, ग्लिसरॉल और फैटी एसिड, अमीनो एसिड, न्यूक्लियोटाइड, आदि। यह चरण सीधे कोशिकाओं में या आंतों में हो सकता है, जहां से टूट जाता है नीचे के पदार्थ रक्तप्रवाह के माध्यम से पहुंचाए जाते हैं।

अवायवीय अवस्थाऊर्जा चयापचय के साथ-साथ कार्बनिक यौगिकों के मोनोमर्स का और भी सरल मध्यवर्ती उत्पादों में टूटना होता है, उदाहरण के लिए, पाइरुविक एसिड, या पाइरूवेट। इसमें ऑक्सीजन की उपस्थिति की आवश्यकता नहीं होती है, और दलदलों की कीचड़ या मानव आंतों में रहने वाले कई जीवों के लिए, यह ऊर्जा प्राप्त करने का एकमात्र तरीका है। ऊर्जा चयापचय का अवायवीय चरण साइटोप्लाज्म में होता है।

विभिन्न पदार्थ ऑक्सीजन-मुक्त विखंडन से गुजर सकते हैं, लेकिन अक्सर प्रतिक्रियाओं का सब्सट्रेट ग्लूकोज होता है। इसके ऑक्सीजन मुक्त विभाजन की प्रक्रिया कहलाती है ग्लाइकोलाइसिस. ग्लाइकोलाइसिस के दौरान, एक ग्लूकोज अणु चार हाइड्रोजन परमाणु खो देता है, यानी, यह ऑक्सीकरण होता है, और पाइरुविक एसिड के दो अणु, एटीपी के दो अणु और कम हाइड्रोजन वाहक $NADH + H^(+)$ के दो अणु बनते हैं:

$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP + 2NAD → 2C_3H_4O_3 + 2ATP + 2NADH + H^(+) + 2H_2O$.

एडीपी से एटीपी का निर्माण पूर्व-फॉस्फोराइलेटेड चीनी से फॉस्फेट आयन के सीधे स्थानांतरण के कारण होता है और इसे कहा जाता है सब्सट्रेट फास्फारिलीकरण.

एरोबिक चरणऊर्जा विनिमय केवल ऑक्सीजन की उपस्थिति में हो सकता है, जबकि ऑक्सीजन मुक्त दरार के दौरान बनने वाले मध्यवर्ती यौगिक अंतिम उत्पादों (कार्बन डाइऑक्साइड और पानी) में ऑक्सीकृत हो जाते हैं और कार्बनिक यौगिकों के रासायनिक बंधों में संग्रहीत अधिकांश ऊर्जा निकल जाती है। यह 36 एटीपी अणुओं के उच्च-ऊर्जा बांड की ऊर्जा में बदल जाता है। इस चरण को भी कहा जाता है ऊतक श्वसन. ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, मध्यवर्ती यौगिक अन्य कार्बनिक पदार्थों में परिवर्तित हो जाते हैं, इस प्रक्रिया को कहा जाता है किण्वन.

साँस

कोशिकीय श्वसन की क्रियाविधि को योजनाबद्ध रूप से चित्र में दर्शाया गया है।

माइटोकॉन्ड्रिया में एरोबिक श्वसन होता है, जिसमें पाइरुविक एसिड पहले एक कार्बन परमाणु खोता है, जिसके साथ $NADH + H^(+)$ के एक कम करने वाले समकक्ष और एसिटाइल कोएंजाइम ए (एसिटाइल-सीओए) के एक अणु का संश्लेषण होता है:

$C_3H_4O_3 + NAD + H~CoA → CH_3CO~CoA + NADH + H^(+) + CO_2$।

माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में एसिटाइल-सीओए रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला में शामिल है, जिसकी समग्रता को कहा जाता है क्रेब्स चक्र (ट्राईकार्बोक्सिलिक एसिड चक्र, साइट्रिक एसिड चक्र). इन परिवर्तनों के दौरान, दो एटीपी अणु बनते हैं, एसिटाइल-सीओए पूरी तरह से कार्बन डाइऑक्साइड में ऑक्सीकृत हो जाता है, और इसके हाइड्रोजन आयन और इलेक्ट्रॉन हाइड्रोजन वाहक $NADH + H^(+)$ और $FADH_2$ में जुड़ जाते हैं। वाहक हाइड्रोजन प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों को माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्लियों तक पहुंचाते हैं, जिससे क्राइस्टे बनते हैं। वाहक प्रोटीन की मदद से, हाइड्रोजन प्रोटॉन को इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में पंप किया जाता है, और इलेक्ट्रॉनों को माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली पर स्थित एंजाइमों की तथाकथित श्वसन श्रृंखला के माध्यम से प्रेषित किया जाता है और ऑक्सीजन परमाणुओं पर छोड़ा जाता है:

$O_2+2e^(-)→O_2^-$.

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कुछ श्वसन श्रृंखला प्रोटीन में लौह और सल्फर होते हैं।

इंटरमेम्ब्रेन स्पेस से, हाइड्रोजन प्रोटॉन को विशेष एंजाइम - एटीपी सिंथेस की मदद से माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में वापस ले जाया जाता है, और इस मामले में जारी ऊर्जा प्रत्येक ग्लूकोज अणु से 34 एटीपी अणुओं के संश्लेषण पर खर्च की जाती है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है ऑक्सीडेटिव फाृॉस्फॉरिलेशन. माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में, हाइड्रोजन प्रोटॉन ऑक्सीजन रेडिकल्स के साथ प्रतिक्रिया करके पानी बनाते हैं:

$4H^(+)+O_2^-→2H_2O$.

ऑक्सीजन श्वसन की प्रतिक्रियाओं के सेट को निम्नानुसार व्यक्त किया जा सकता है:

$2C_3H_4O_3 + 6O_2 + 36H_3PO_4 + 36ADP → 6CO_2 + 38H_2O + 36ATP.$

समग्र श्वास समीकरण इस प्रकार दिखता है:

$C_6H_(12)O_6 + 6O_2 + 38H_3PO_4 + 38ADP → 6CO_2 + 40H_2O + 38ATP.$

किण्वन

ऑक्सीजन की अनुपस्थिति या इसकी कमी से किण्वन होता है। किण्वन श्वसन की तुलना में ऊर्जा प्राप्त करने की एक विकासात्मक रूप से प्रारंभिक विधि है, लेकिन यह ऊर्जावान रूप से कम फायदेमंद है क्योंकि किण्वन से कार्बनिक पदार्थ उत्पन्न होते हैं जो अभी भी ऊर्जा में समृद्ध हैं। किण्वन के कई मुख्य प्रकार हैं: लैक्टिक एसिड, अल्कोहलिक, एसिटिक एसिड, आदि। इस प्रकार, किण्वन के दौरान ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में कंकाल की मांसपेशियों में, पाइरुविक एसिड लैक्टिक एसिड में कम हो जाता है, जबकि पहले से बने कम करने वाले समकक्षों का उपभोग किया जाता है, और केवल दो एटीपी अणु रहते हैं:

$2C_3H_4O_3 + 2NADH + H^(+) → 2C_3H_6O_3 + 2NAD$।

खमीर की सहायता से किण्वन के दौरान, ऑक्सीजन की उपस्थिति में पाइरुविक एसिड एथिल अल्कोहल और कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) में परिवर्तित हो जाता है:

$C_3H_4O_3 + NADH + H^(+) → C_2H_5OH + CO_2 + NAD^(+)$।

किण्वन के दौरान सूक्ष्मजीवों की सहायता से पाइरुविक एसिड से एसिटिक, ब्यूटिरिक, फॉर्मिक एसिड आदि भी बनाए जा सकते हैं।

ऊर्जा चयापचय के परिणामस्वरूप प्राप्त एटीपी, कोशिका में विभिन्न प्रकार के कार्यों के लिए खर्च किया जाता है: रासायनिक, आसमाटिक, विद्युत, यांत्रिक और नियामक। रासायनिक कार्य में प्रोटीन, लिपिड, कार्बोहाइड्रेट, न्यूक्लिक एसिड और अन्य महत्वपूर्ण यौगिकों का जैवसंश्लेषण शामिल होता है। आसमाटिक कार्य में कोशिका द्वारा अवशोषण और उसमें से उन पदार्थों को हटाने की प्रक्रिया शामिल होती है जो कोशिका की तुलना में बाह्य अंतरिक्ष में अधिक सांद्रता में होते हैं। विद्युत कार्य का आसमाटिक कार्य से गहरा संबंध है, क्योंकि यह झिल्लियों के माध्यम से आवेशित कणों की गति के परिणामस्वरूप होता है कि एक झिल्ली आवेश बनता है और उत्तेजना और चालकता के गुण प्राप्त होते हैं। यांत्रिक कार्य में कोशिका के अंदर पदार्थों और संरचनाओं के साथ-साथ संपूर्ण कोशिका की गति शामिल होती है। विनियामक कार्य में सेल में प्रक्रियाओं के समन्वय के उद्देश्य से सभी प्रक्रियाएं शामिल हैं।

प्रकाश संश्लेषण, इसका महत्व, ब्रह्मांडीय भूमिका

प्रकाश संश्लेषणक्लोरोफिल की भागीदारी के साथ प्रकाश ऊर्जा को कार्बनिक यौगिकों के रासायनिक बंधों की ऊर्जा में परिवर्तित करने की प्रक्रिया है।

प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप प्रतिवर्ष लगभग 150 बिलियन टन कार्बनिक पदार्थ और लगभग 200 बिलियन टन ऑक्सीजन का उत्पादन होता है। यह प्रक्रिया जीवमंडल में कार्बन चक्र को सुनिश्चित करती है, कार्बन डाइऑक्साइड को जमा होने से रोकती है और इस तरह ग्रीनहाउस प्रभाव और पृथ्वी के अत्यधिक गर्म होने को रोकती है। प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप बनने वाले कार्बनिक पदार्थ अन्य जीवों द्वारा पूरी तरह से उपभोग नहीं किए जाते हैं; लाखों वर्षों के दौरान उनमें से एक महत्वपूर्ण हिस्से ने खनिजों (कठोर और भूरा कोयला, तेल) के भंडार का निर्माण किया है। हाल ही में, रेपसीड तेल ("बायोडीजल") और पौधों के अवशेषों से प्राप्त अल्कोहल का उपयोग भी ईंधन के रूप में किया जाने लगा है। ओजोन विद्युत निर्वहन के प्रभाव में ऑक्सीजन से बनता है, जो एक ओजोन स्क्रीन बनाता है जो पृथ्वी पर सभी जीवन को पराबैंगनी किरणों के विनाशकारी प्रभाव से बचाता है।

हमारे हमवतन, उत्कृष्ट पादप शरीर विज्ञानी के.ए. तिमिरयाज़ेव (1843-1920) ने प्रकाश संश्लेषण की भूमिका को "ब्रह्मांडीय" कहा, क्योंकि यह पृथ्वी को सूर्य (अंतरिक्ष) से ​​जोड़ता है, जिससे ग्रह पर ऊर्जा का प्रवाह होता है।

प्रकाश संश्लेषण के चरण. प्रकाश संश्लेषण की प्रकाश और अँधेरी प्रतिक्रियाएँ, उनका संबंध

1905 में, अंग्रेजी पादप शरीर विज्ञानी एफ. ब्लैकमैन ने पाया कि प्रकाश संश्लेषण की दर अनिश्चित काल तक नहीं बढ़ सकती; कुछ कारक इसे सीमित करते हैं। इसके आधार पर, उन्होंने परिकल्पना की कि प्रकाश संश्लेषण के दो चरण हैं: रोशनीऔर अँधेरा. कम प्रकाश तीव्रता पर, प्रकाश प्रतिक्रियाओं की दर प्रकाश की तीव्रता में वृद्धि के अनुपात में बढ़ जाती है, और, इसके अलावा, ये प्रतिक्रियाएं तापमान पर निर्भर नहीं होती हैं, क्योंकि उन्हें होने के लिए एंजाइम की आवश्यकता नहीं होती है। थायलाकोइड झिल्लियों पर हल्की प्रतिक्रियाएँ होती हैं।

इसके विपरीत, अंधेरे प्रतिक्रियाओं की दर बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है, हालांकि, $ 30 डिग्री सेल्सियस की तापमान सीमा तक पहुंचने पर, यह वृद्धि रुक ​​जाती है, जो स्ट्रोमा में होने वाले इन परिवर्तनों की एंजाइमेटिक प्रकृति को इंगित करती है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रकाश का भी अंधेरे प्रतिक्रियाओं पर एक निश्चित प्रभाव पड़ता है, इस तथ्य के बावजूद कि उन्हें अंधेरे प्रतिक्रियाएं कहा जाता है।

प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण थायलाकोइड झिल्ली पर होता है जिसमें कई प्रकार के प्रोटीन कॉम्प्लेक्स होते हैं, जिनमें से मुख्य फोटोसिस्टम I और II, साथ ही एटीपी सिंथेज़ हैं। फोटोसिस्टम में पिगमेंट कॉम्प्लेक्स शामिल होते हैं, जिनमें क्लोरोफिल के अलावा कैरोटीनॉयड भी होते हैं। कैरोटीनॉयड स्पेक्ट्रम के उन क्षेत्रों में प्रकाश ग्रहण करते हैं जहां क्लोरोफिल नहीं होता है, और उच्च तीव्रता वाले प्रकाश द्वारा क्लोरोफिल को नष्ट होने से भी बचाते हैं।

वर्णक परिसरों के अलावा, फोटोसिस्टम में कई इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता प्रोटीन भी शामिल होते हैं, जो क्लोरोफिल अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को क्रमिक रूप से एक दूसरे में स्थानांतरित करते हैं। इन प्रोटीनों का क्रम कहलाता है क्लोरोप्लास्ट की इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला।

फोटोसिस्टम II के साथ प्रोटीन का एक विशेष कॉम्प्लेक्स भी जुड़ा होता है, जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान ऑक्सीजन की रिहाई सुनिश्चित करता है। इस ऑक्सीजन-विमोचन परिसर में मैंगनीज और क्लोरीन आयन होते हैं।

में प्रकाश चरणप्रकाश क्वांटा, या फोटॉन, थायलाकोइड झिल्ली पर स्थित क्लोरोफिल अणुओं पर गिरते हुए, उन्हें उच्च इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की विशेषता वाली उत्तेजित अवस्था में स्थानांतरित करते हैं। इस मामले में, फोटोसिस्टम I के क्लोरोफिल से उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों को मध्यस्थों की एक श्रृंखला के माध्यम से हाइड्रोजन वाहक एनएडीपी में स्थानांतरित किया जाता है, जो हमेशा जलीय घोल में मौजूद हाइड्रोजन प्रोटॉन को जोड़ता है:

$NADP + 2e^(-) + 2H^(+) → NADPH + H^(+)$.

कम किए गए $NADPH + H^(+)$ का उपयोग बाद में डार्क स्टेज में किया जाएगा। फोटोसिस्टम II के क्लोरोफिल से इलेक्ट्रॉनों को भी इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के साथ स्थानांतरित किया जाता है, लेकिन वे फोटोसिस्टम I के क्लोरोफिल के "इलेक्ट्रॉन छिद्रों" को भरते हैं। फोटोसिस्टम II के क्लोरोफिल में इलेक्ट्रॉनों की कमी को पानी के अणुओं को दूर करके पूरा किया जाता है, जो ऊपर वर्णित ऑक्सीजन-रिलीज़िंग कॉम्प्लेक्स की भागीदारी के साथ होता है। जल के अणुओं के विघटन के परिणामस्वरूप, जिसे कहा जाता है photolysis, हाइड्रोजन प्रोटॉन बनते हैं और आणविक ऑक्सीजन निकलते हैं, जो प्रकाश संश्लेषण का उप-उत्पाद है:

$H_2O → 2H^(+) + 2e^(-) + (1)/(2)O_2$.

एक कोशिका में आनुवंशिक जानकारी. जीन, आनुवंशिक कोड और उसके गुण। जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं की मैट्रिक्स प्रकृति। प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड का जैवसंश्लेषण

एक कोशिका में आनुवंशिक जानकारी

अपनी तरह का प्रजनन जीवित चीजों के मूलभूत गुणों में से एक है। इस घटना के लिए धन्यवाद, न केवल जीवों के बीच, बल्कि व्यक्तिगत कोशिकाओं के साथ-साथ उनके अंग (माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड) के बीच भी समानता है। इस समानता का भौतिक आधार डीएनए न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में एन्क्रिप्टेड आनुवंशिक जानकारी का स्थानांतरण है, जो डीएनए प्रतिकृति (स्व-दोहराव) की प्रक्रियाओं के माध्यम से किया जाता है। कोशिकाओं और जीवों की सभी विशेषताओं और गुणों को प्रोटीन के कारण महसूस किया जाता है, जिसकी संरचना मुख्य रूप से डीएनए न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम से निर्धारित होती है। इसलिए, न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन का जैवसंश्लेषण चयापचय प्रक्रियाओं में सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। वंशानुगत जानकारी की संरचनात्मक इकाई जीन है।

जीन, आनुवंशिक कोड और उसके गुण

किसी कोशिका में वंशानुगत जानकारी अखंड नहीं होती है, यह अलग-अलग "शब्दों" - जीन में विभाजित होती है।

जीनआनुवंशिक जानकारी की एक प्राथमिक इकाई है।

"मानव जीनोम" कार्यक्रम पर काम, जो कई देशों में एक साथ किया गया और इस सदी की शुरुआत में पूरा हुआ, ने हमें यह समझ दी कि एक व्यक्ति में केवल 25-30 हजार जीन होते हैं, लेकिन हमारे अधिकांश डीएनए से जानकारी मिलती है कभी नहीं पढ़ा जाता है, क्योंकि इसमें बड़ी संख्या में अर्थहीन खंड, दोहराव और जीन एन्कोडिंग लक्षण शामिल हैं जो मनुष्यों (पूंछ, शरीर के बाल, आदि) के लिए अर्थ खो चुके हैं। इसके अलावा, वंशानुगत बीमारियों के विकास के लिए जिम्मेदार कई जीनों के साथ-साथ दवा लक्ष्य जीनों को भी समझ लिया गया है। हालाँकि, इस कार्यक्रम के कार्यान्वयन के दौरान प्राप्त परिणामों का व्यावहारिक अनुप्रयोग तब तक के लिए स्थगित कर दिया गया है जब तक कि अधिक लोगों के जीनोम को समझ नहीं लिया जाता और यह स्पष्ट नहीं हो जाता कि वे कैसे भिन्न हैं।

जीन जो प्रोटीन, राइबोसोमल या ट्रांसफर आरएनए की प्राथमिक संरचना को एनकोड करते हैं, कहलाते हैं संरचनात्मक, और जीन जो संरचनात्मक जीन से जानकारी पढ़ने की सक्रियता या दमन प्रदान करते हैं - नियामक. हालाँकि, संरचनात्मक जीन में भी नियामक क्षेत्र होते हैं।

जीवों की वंशानुगत जानकारी न्यूक्लियोटाइड के कुछ संयोजनों और उनके अनुक्रम के रूप में डीएनए में एन्क्रिप्ट की जाती है - जेनेटिक कोड. इसके गुण हैं: त्रिगुणता, विशिष्टता, सार्वभौमिकता, अतिरेक और गैर-अतिव्यापीता। इसके अलावा, आनुवंशिक कोड में कोई विराम चिह्न नहीं हैं।

प्रत्येक अमीनो एसिड तीन न्यूक्लियोटाइड्स द्वारा डीएनए में एन्कोड किया गया है - त्रिक,उदाहरण के लिए, मेथियोनीन को टीएसी ट्रिपलेट द्वारा एन्कोड किया गया है, यानी कोड ट्रिपलेट है। दूसरी ओर, प्रत्येक त्रिक केवल एक अमीनो एसिड को एनकोड करता है, जो इसकी विशिष्टता या अस्पष्टता है। आनुवंशिक कोड सभी जीवित जीवों के लिए सार्वभौमिक है, अर्थात, मानव प्रोटीन के बारे में वंशानुगत जानकारी बैक्टीरिया द्वारा पढ़ी जा सकती है और इसके विपरीत। यह जैविक जगत की उत्पत्ति की एकता को इंगित करता है। हालाँकि, तीन न्यूक्लियोटाइड के 64 संयोजन केवल 20 अमीनो एसिड के अनुरूप होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक अमीनो एसिड को 2-6 ट्रिपलेट्स द्वारा एन्कोड किया जा सकता है, अर्थात, आनुवंशिक कोड अनावश्यक या पतित होता है। तीन त्रिक में संगत अमीनो एसिड नहीं होते हैं, उन्हें कहा जाता है कोडन बंद करो, क्योंकि वे पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के संश्लेषण के अंत का संकेत देते हैं।

डीएनए त्रिक में आधारों का क्रम और उनके द्वारा एन्कोड किए गए अमीनो एसिड

*पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के संश्लेषण के अंत का संकेत देते हुए, कोडन को रोकें।

अमीनो एसिड नामों के संक्षिप्त रूप:

अला - अलैनिन

आर्ग - आर्जिनिन

Asn - शतावरी

एस्प - एसपारटिक अम्ल

वैल - वेलिन

उसका - हिस्टिडाइन

ग्लाइ - ग्लाइसिन

ग्लेन - ग्लूटामाइन

ग्लू - ग्लूटामिक एसिड

इले - आइसोल्यूसीन

ल्यू - ल्यूसीन

लिज़ - लाइसिन

मेथ - मेथियोनीन

प्रो - प्रोलिन

सेर - सेरिन

टायर - टायरोसिन

ट्रे - थ्रेओनीन

तीन - ट्रिप्टोफैन

फेन - फेनिलएलनिन

सीस - सिस्टीन

यदि आप आनुवंशिक जानकारी को ट्रिपलेट में पहले न्यूक्लियोटाइड से नहीं, बल्कि दूसरे से पढ़ना शुरू करते हैं, तो न केवल रीडिंग फ्रेम शिफ्ट हो जाएगा, बल्कि इस तरह से संश्लेषित प्रोटीन न केवल न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में, बल्कि इसमें भी पूरी तरह से अलग होगा। संरचना और गुण. त्रिक के बीच कोई विराम चिह्न नहीं है, इसलिए रीडिंग फ्रेम को स्थानांतरित करने में कोई बाधा नहीं है, जो उत्परिवर्तन की घटना और रखरखाव के लिए जगह खोलता है।

जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं की मैट्रिक्स प्रकृति

जीवाणु कोशिकाएं हर 20-30 मिनट में दोगुनी होने में सक्षम होती हैं, और यूकेरियोटिक कोशिकाएं - हर दिन और इससे भी अधिक बार, जिसके लिए डीएनए प्रतिकृति की उच्च गति और सटीकता की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, प्रत्येक कोशिका में कई प्रोटीनों, विशेष रूप से एंजाइमों की सैकड़ों और हजारों प्रतियां होती हैं, इसलिए, उनके उत्पादन की "टुकड़े-टुकड़े" विधि उनके प्रजनन के लिए अस्वीकार्य है। एक अधिक प्रगतिशील तरीका स्टैम्पिंग है, जो आपको उत्पाद की कई सटीक प्रतियां प्राप्त करने और इसकी लागत को कम करने की अनुमति देता है। मुद्रांकन के लिए एक मैट्रिक्स की आवश्यकता होती है जिससे छाप बनाई जाती है।

कोशिकाओं में, टेम्पलेट संश्लेषण का सिद्धांत यह है कि प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के नए अणुओं को समान न्यूक्लिक एसिड (डीएनए या आरएनए) के पहले से मौजूद अणुओं की संरचना में एम्बेडेड प्रोग्राम के अनुसार संश्लेषित किया जाता है।

प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड का जैवसंश्लेषण

डी एन ए की नकल।डीएनए एक डबल-स्ट्रैंडेड बायोपॉलिमर है, जिसके मोनोमर्स न्यूक्लियोटाइड हैं। यदि डीएनए जैवसंश्लेषण फोटोकॉपी के सिद्धांत पर हुआ, तो वंशानुगत जानकारी में कई विकृतियां और त्रुटियां अनिवार्य रूप से उत्पन्न होंगी, जो अंततः नए जीवों की मृत्यु का कारण बनेंगी। इसलिए, डीएनए दोहरीकरण की प्रक्रिया अलग ढंग से होती है, अर्ध-रूढ़िवादी तरीके से: डीएनए अणु खुलता है, और पूरकता के सिद्धांत के अनुसार प्रत्येक श्रृंखला पर एक नई श्रृंखला संश्लेषित होती है। डीएनए अणु के स्व-प्रजनन की प्रक्रिया, वंशानुगत जानकारी की सटीक प्रतिलिपि सुनिश्चित करना और पीढ़ी से पीढ़ी तक इसके संचरण को कहा जाता है प्रतिकृति(अक्षांश से. प्रतिकृति- दोहराव)। प्रतिकृति के परिणामस्वरूप, मातृ डीएनए अणु की दो बिल्कुल सटीक प्रतियां बनती हैं, जिनमें से प्रत्येक में मातृ डीएनए अणु की एक प्रति होती है।

प्रतिकृति प्रक्रिया वास्तव में बेहद जटिल है, क्योंकि इसमें कई प्रोटीन शामिल होते हैं। उनमें से कुछ डीएनए के दोहरे हेलिक्स को खोलते हैं, अन्य पूरक श्रृंखलाओं के न्यूक्लियोटाइड के बीच हाइड्रोजन बंधन को तोड़ते हैं, अन्य (उदाहरण के लिए, एंजाइम डीएनए पोलीमरेज़) पूरकता के सिद्धांत के आधार पर नए न्यूक्लियोटाइड का चयन करते हैं, आदि। दो डीएनए अणु एक के रूप में बनते हैं प्रतिकृति का परिणाम नवगठित संतति कोशिकाओं के विभाजन के दौरान दो भागों में विभक्त हो जाता है।

प्रतिकृति प्रक्रिया में त्रुटियां बहुत कम होती हैं, लेकिन यदि वे होती हैं, तो वे डीएनए पोलीमरेज़ और विशेष मरम्मत एंजाइम दोनों द्वारा बहुत जल्दी समाप्त हो जाती हैं, क्योंकि न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में कोई भी त्रुटि प्रोटीन की संरचना और कार्यों में अपरिवर्तनीय परिवर्तन का कारण बन सकती है। और, अंततः, एक नई कोशिका या यहां तक ​​कि एक व्यक्ति की व्यवहार्यता पर प्रतिकूल प्रभाव डालते हैं।

प्रोटीन जैवसंश्लेषण.जैसा कि 19वीं सदी के उत्कृष्ट दार्शनिक एफ. एंगेल्स ने लाक्षणिक रूप से कहा है: "जीवन प्रोटीन निकायों के अस्तित्व का एक रूप है।" प्रोटीन अणुओं की संरचना और गुण उनकी प्राथमिक संरचना, यानी डीएनए में एन्कोड किए गए अमीनो एसिड के अनुक्रम से निर्धारित होते हैं। न केवल पॉलीपेप्टाइड का अस्तित्व, बल्कि समग्र रूप से कोशिका का कामकाज भी इस जानकारी के पुनरुत्पादन की सटीकता पर निर्भर करता है, इसलिए प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया बहुत महत्वपूर्ण है। यह कोशिका में सबसे जटिल संश्लेषण प्रक्रिया प्रतीत होती है, क्योंकि इसमें तीन सौ विभिन्न एंजाइम और अन्य मैक्रोमोलेक्यूल्स शामिल होते हैं। इसके अलावा, यह तेज़ गति से बहती है, जिसके लिए और भी अधिक सटीकता की आवश्यकता होती है।

प्रोटीन जैवसंश्लेषण में दो मुख्य चरण होते हैं: प्रतिलेखन और अनुवाद।

प्रतिलिपि(अक्षांश से. TRANSCRIPTION- पुनर्लेखन) डीएनए मैट्रिक्स पर एमआरएनए अणुओं का जैवसंश्लेषण है।

चूंकि डीएनए अणु में दो एंटीपैरलल श्रृंखलाएं होती हैं, दोनों श्रृंखलाओं से जानकारी पढ़ने से पूरी तरह से अलग एमआरएनए का निर्माण होता है, इसलिए उनका जैवसंश्लेषण केवल एक श्रृंखला पर संभव होता है, जिसे दूसरे के विपरीत, कोडिंग या कोडोजेनिक कहा जाता है। गैर-कोडिंग, या गैर-कोडोजेनिक। पुनर्लेखन प्रक्रिया एक विशेष एंजाइम, आरएनए पोलीमरेज़ द्वारा सुनिश्चित की जाती है, जो पूरकता के सिद्धांत के अनुसार आरएनए न्यूक्लियोटाइड का चयन करता है। यह प्रक्रिया नाभिक और ऑर्गेनेल दोनों में हो सकती है जिनका अपना डीएनए होता है - माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड।

प्रतिलेखन के दौरान संश्लेषित एमआरएनए अणु अनुवाद के लिए तैयारी की एक जटिल प्रक्रिया से गुजरते हैं (माइटोकॉन्ड्रियल और प्लास्टिड एमआरएनए ऑर्गेनेल के अंदर रह सकते हैं, जहां प्रोटीन जैवसंश्लेषण का दूसरा चरण होता है)। एमआरएनए परिपक्वता की प्रक्रिया के दौरान, पहले तीन न्यूक्लियोटाइड (एयूजी) और एडेनिल न्यूक्लियोटाइड की एक पूंछ इससे जुड़ी होती है, जिसकी लंबाई यह निर्धारित करती है कि किसी दिए गए अणु पर प्रोटीन की कितनी प्रतियां संश्लेषित की जा सकती हैं। तभी परिपक्व एमआरएनए परमाणु छिद्रों के माध्यम से नाभिक छोड़ते हैं।

समानांतर में, अमीनो एसिड सक्रियण की प्रक्रिया साइटोप्लाज्म में होती है, जिसके दौरान अमीनो एसिड संबंधित मुक्त टीआरएनए से जुड़ जाता है। यह प्रक्रिया एक विशेष एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होती है और इसके लिए एटीपी की आवश्यकता होती है।

प्रसारण(अक्षांश से. प्रसारण- स्थानांतरण) एक एमआरएनए मैट्रिक्स पर एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का जैवसंश्लेषण है, जिसके दौरान आनुवंशिक जानकारी को पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के अमीनो एसिड अनुक्रम में अनुवादित किया जाता है।

प्रोटीन संश्लेषण का दूसरा चरण अक्सर साइटोप्लाज्म में होता है, उदाहरण के लिए रफ ईआर पर। इसकी घटना के लिए, राइबोसोम की उपस्थिति, टीआरएनए की सक्रियता, जिसके दौरान वे संबंधित अमीनो एसिड जोड़ते हैं, एमजी2+ आयनों की उपस्थिति, साथ ही इष्टतम पर्यावरणीय स्थिति (तापमान, पीएच, दबाव, आदि) आवश्यक हैं।

प्रसारण शुरू करने के लिए ( दीक्षा) एक छोटा राइबोसोमल सबयूनिट संश्लेषण के लिए तैयार एमआरएनए अणु से जुड़ा होता है, और फिर, पहले कोडन (एयूजी) की पूरकता के सिद्धांत के अनुसार, अमीनो एसिड मेथियोनीन ले जाने वाला एक टीआरएनए चुना जाता है। इसके बाद ही बड़ी राइबोसोमल सबयूनिट जुड़ती है। इकट्ठे राइबोसोम के भीतर दो एमआरएनए कोडन होते हैं, जिनमें से पहला पहले से ही व्याप्त है। एक दूसरा टीआरएनए, जिसमें एक अमीनो एसिड भी होता है, उसे निकटवर्ती कोडन में जोड़ा जाता है, जिसके बाद एंजाइमों की मदद से अमीनो एसिड अवशेषों के बीच एक पेप्टाइड बंधन बनता है। राइबोसोम एमआरएनए के एक कोडन को स्थानांतरित करता है; अमीनो एसिड से मुक्त हुआ पहला टीआरएनए अगले अमीनो एसिड के बाद साइटोप्लाज्म में लौट आता है, और भविष्य की पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का एक टुकड़ा शेष टीआरएनए पर लटक जाता है। अगला टीआरएनए नए कोडन से जुड़ा होता है जो खुद को राइबोसोम के भीतर पाता है, प्रक्रिया दोहराई जाती है और चरण दर चरण पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला लंबी होती जाती है, यानी। बढ़ाव.

प्रोटीन संश्लेषण का अंत ( समापन) एमआरएनए अणु में एक विशिष्ट न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम का सामना होते ही होता है जो अमीनो एसिड (स्टॉप कोडन) के लिए कोड नहीं करता है। इसके बाद, राइबोसोम, एमआरएनए और पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को अलग कर दिया जाता है, और नव संश्लेषित प्रोटीन उचित संरचना प्राप्त कर लेता है और कोशिका के उस हिस्से में ले जाया जाता है जहां यह अपना कार्य करेगा।

अनुवाद एक बहुत ही ऊर्जा-गहन प्रक्रिया है, क्योंकि एक एटीपी अणु की ऊर्जा एक अमीनो एसिड को टीआरएनए से जोड़ने के लिए खर्च की जाती है, और कई अन्य का उपयोग एमआरएनए अणु के साथ राइबोसोम को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है।

कुछ प्रोटीन अणुओं के संश्लेषण को तेज करने के लिए, कई राइबोसोम को एक एमआरएनए अणु से क्रमिक रूप से जोड़ा जा सकता है, जो एक एकल संरचना बनाते हैं - पॉलीसोम.

कोशिका किसी जीवित वस्तु की आनुवंशिक इकाई है। गुणसूत्र, उनकी संरचना (आकार और आकार) और कार्य। गुणसूत्रों की संख्या और उनकी प्रजाति स्थिरता। दैहिक और रोगाणु कोशिकाएं। कोशिका जीवन चक्र: इंटरफ़ेज़ और माइटोसिस। माइटोसिस दैहिक कोशिकाओं का विभाजन है। अर्धसूत्रीविभाजन. माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन के चरण। पौधों और जानवरों में रोगाणु कोशिकाओं का विकास। कोशिका विभाजन जीवों की वृद्धि, विकास और प्रजनन का आधार है। अर्धसूत्रीविभाजन और माइटोसिस की भूमिका

कोशिका किसी जीवित वस्तु की आनुवंशिक इकाई है।

इस तथ्य के बावजूद कि न्यूक्लिक एसिड आनुवंशिक जानकारी के वाहक हैं, कोशिका के बाहर इस जानकारी का कार्यान्वयन असंभव है, जो वायरस के उदाहरण से आसानी से साबित होता है। ये जीव, जिनमें अक्सर केवल डीएनए या आरएनए होता है, स्वतंत्र रूप से प्रजनन नहीं कर सकते; ऐसा करने के लिए, उन्हें कोशिका के वंशानुगत तंत्र का उपयोग करना होगा। वे कोशिका की सहायता के बिना कोशिका में प्रवेश भी नहीं कर सकते, सिवाय झिल्ली परिवहन तंत्र के उपयोग के या कोशिका क्षति के। अधिकांश वायरस अस्थिर होते हैं; वे खुली हवा के संपर्क में आने के कुछ ही घंटों के बाद मर जाते हैं। नतीजतन, एक कोशिका एक जीवित चीज़ की आनुवंशिक इकाई है, जिसमें वंशानुगत जानकारी को संरक्षित करने, बदलने और लागू करने के साथ-साथ वंशजों तक इसके संचरण के लिए घटकों का न्यूनतम सेट होता है।

यूकेरियोटिक कोशिका की अधिकांश आनुवंशिक जानकारी केन्द्रक में स्थित होती है। इसके संगठन की ख़ासियत यह है कि, प्रोकैरियोटिक कोशिका के डीएनए के विपरीत, यूकेरियोट्स के डीएनए अणु बंद नहीं होते हैं और प्रोटीन - गुणसूत्रों के साथ जटिल परिसरों का निर्माण करते हैं।

गुणसूत्र, उनकी संरचना (आकार और आकार) और कार्य

क्रोमोसाम(ग्रीक से क्रोमियम- रंग, रंग और सोम- शरीर) कोशिका केंद्रक की संरचना है, जिसमें जीन होते हैं और जीव की विशेषताओं और गुणों के बारे में कुछ वंशानुगत जानकारी होती है।

कभी-कभी प्रोकैरियोट्स के गोलाकार डीएनए अणुओं को क्रोमोसोम भी कहा जाता है। गुणसूत्र स्व-दोहराव में सक्षम होते हैं; उनमें संरचनात्मक और कार्यात्मक व्यक्तित्व होता है और वे इसे पीढ़ियों तक बनाए रखते हैं। प्रत्येक कोशिका शरीर की सभी वंशानुगत जानकारी रखती है, लेकिन इसका केवल एक छोटा सा हिस्सा ही काम करता है।

गुणसूत्र का आधार प्रोटीन से भरा एक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु है। यूकेरियोट्स में, हिस्टोन और गैर-हिस्टोन प्रोटीन डीएनए के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जबकि प्रोकैरियोट्स में, हिस्टोन प्रोटीन अनुपस्थित होते हैं।

कोशिका विभाजन के दौरान गुणसूत्रों को एक प्रकाश सूक्ष्मदर्शी के नीचे सबसे अच्छी तरह से देखा जाता है, जब, संघनन के परिणामस्वरूप, वे एक प्राथमिक संकुचन द्वारा अलग किए गए छड़ के आकार के पिंडों का रूप धारण कर लेते हैं - गुणसूत्रबिंदु — कंधों पर. एक गुणसूत्र पर भी हो सकता है द्वितीयक संकुचन, जो कुछ मामलों में तथाकथित को अलग करता है उपग्रह. गुणसूत्रों के सिरे कहलाते हैं टेलोमेयर. टेलोमेरेस गुणसूत्रों के सिरों को एक साथ चिपकने से रोकते हैं और एक गैर-विभाजित कोशिका में परमाणु झिल्ली से उनका जुड़ाव सुनिश्चित करते हैं। विभाजन की शुरुआत में, गुणसूत्र दोगुने हो जाते हैं और दो पुत्री गुणसूत्रों से मिलकर बने होते हैं - क्रोमैटिड, सेंट्रोमियर पर बांधा गया।

उनके आकार के अनुसार, गुणसूत्रों को समान-बाहु, असमान-बाहु और छड़ी के आकार में विभाजित किया जाता है। गुणसूत्रों का आकार काफी भिन्न होता है, लेकिन औसत गुणसूत्र का आयाम 5 $×$ 1.4 माइक्रोन होता है।

कुछ मामलों में, कई डीएनए दोहराव के परिणामस्वरूप, गुणसूत्रों में सैकड़ों और हजारों क्रोमैटिड होते हैं: ऐसे विशाल गुणसूत्र कहलाते हैं पॉलीटीन. वे ड्रोसोफिला लार्वा की लार ग्रंथियों के साथ-साथ राउंडवॉर्म की पाचन ग्रंथियों में भी पाए जाते हैं।

गुणसूत्रों की संख्या और उनकी प्रजाति स्थिरता। दैहिक और रोगाणु कोशिकाएं

सेलुलर सिद्धांत के अनुसार, कोशिका किसी जीव की संरचना, महत्वपूर्ण गतिविधि और विकास की एक इकाई है। इस प्रकार, जीवित चीजों के विकास, प्रजनन और विकास जैसे महत्वपूर्ण कार्य सेलुलर स्तर पर प्रदान किए जाते हैं। बहुकोशिकीय जीवों की कोशिकाओं को दैहिक और प्रजनन कोशिकाओं में विभाजित किया जा सकता है।

शारीरिक कोशाणू- ये सभी शरीर की कोशिकाएँ हैं जो माइटोटिक विभाजन के परिणामस्वरूप बनती हैं।

गुणसूत्रों के अध्ययन से यह स्थापित करना संभव हो गया है कि प्रत्येक जैविक प्रजाति के शरीर की दैहिक कोशिकाओं में गुणसूत्रों की एक स्थिर संख्या होती है। उदाहरण के लिए, एक व्यक्ति में इनकी संख्या 46 होती है। दैहिक कोशिकाओं के गुणसूत्रों के समूह को कहा जाता है द्विगुणित(2एन), या डबल।

सेक्स कोशिकाएं, या युग्मक, यौन प्रजनन के लिए उपयोग की जाने वाली विशेष कोशिकाएँ हैं।

युग्मकों में हमेशा दैहिक कोशिकाओं (मनुष्यों में - 23) की तुलना में आधे गुणसूत्र होते हैं, इसलिए रोगाणु कोशिकाओं के गुणसूत्रों के सेट को कहा जाता है अगुणित(एन), या एकल। इसका गठन अर्धसूत्रीविभाजन से जुड़ा है।

दैहिक कोशिकाओं में डीएनए की मात्रा 2c, और यौन कोशिकाओं में - 1c निर्दिष्ट है। दैहिक कोशिकाओं का आनुवंशिक सूत्र 2n2c और यौन कोशिकाओं का आनुवंशिक सूत्र 1n1c लिखा जाता है।

कुछ दैहिक कोशिकाओं के नाभिक में, गुणसूत्रों की संख्या दैहिक कोशिकाओं में उनकी संख्या से भिन्न हो सकती है। यदि यह अंतर एक, दो, तीन आदि अगुणित समुच्चयों से अधिक हो तो ऐसी कोशिकाएँ कहलाती हैं बहुगुणित(त्रि-, टेट्रा-, पेंटाप्लोइड, क्रमशः)। ऐसी कोशिकाओं में, चयापचय प्रक्रियाएं आमतौर पर बहुत गहनता से आगे बढ़ती हैं।

गुणसूत्रों की संख्या अपने आप में एक प्रजाति-विशिष्ट विशेषता नहीं है, क्योंकि विभिन्न जीवों में गुणसूत्रों की समान संख्या हो सकती है, लेकिन संबंधित जीवों की संख्या भिन्न हो सकती है। उदाहरण के लिए, मलेरिया प्लास्मोडियम और हॉर्स राउंडवॉर्म प्रत्येक में दो गुणसूत्र होते हैं, जबकि मनुष्यों और चिंपैंजी में क्रमशः 46 और 48 होते हैं।

मानव गुणसूत्रों को दो समूहों में विभाजित किया गया है: ऑटोसोम और सेक्स क्रोमोसोम (हेटरोक्रोमोसोम)। ऑटोसोममानव दैहिक कोशिकाओं में 22 जोड़े होते हैं, वे पुरुषों और महिलाओं के लिए समान होते हैं, और लिंग गुणसूत्रकेवल एक जोड़ा, लेकिन यही वह है जो व्यक्ति के लिंग का निर्धारण करता है। सेक्स क्रोमोसोम दो प्रकार के होते हैं - एक्स और वाई। महिलाओं के शरीर की कोशिकाओं में दो एक्स क्रोमोसोम होते हैं, और पुरुषों में - एक्स और वाई।

कुपोषण- यह किसी जीव के गुणसूत्र सेट (गुणसूत्रों की संख्या, उनका आकार और आकार) की विशेषताओं का एक सेट है।

कैरियोटाइप के सशर्त रिकॉर्ड में गुणसूत्रों की कुल संख्या, लिंग गुणसूत्र और गुणसूत्रों के सेट में संभावित विचलन शामिल होते हैं। उदाहरण के लिए, एक सामान्य पुरुष का कैरियोटाइप 46, XY लिखा जाता है, और एक सामान्य महिला का कैरियोटाइप 46, XX लिखा जाता है।

कोशिका जीवन चक्र: इंटरफ़ेज़ और माइटोसिस

कोशिकाएँ हर बार नये सिरे से उत्पन्न नहीं होती हैं, इनका निर्माण मातृ कोशिकाओं के विभाजन के फलस्वरूप ही होता है। विभाजन के बाद, बेटी कोशिकाओं को ऑर्गेनेल बनाने और उचित संरचना प्राप्त करने के लिए कुछ समय की आवश्यकता होती है जो एक विशिष्ट कार्य के प्रदर्शन को सुनिश्चित करेगी। समय की इस अवधि को कहा जाता है परिपक्वता.

किसी कोशिका के विभाजन के परिणामस्वरूप प्रकट होने से लेकर उसके विभाजन या मृत्यु तक की समयावधि को कहा जाता है एक कोशिका का जीवन चक्र.

यूकेरियोटिक कोशिकाओं में, जीवन चक्र को दो मुख्य चरणों में विभाजित किया गया है: इंटरफ़ेज़ और माइटोसिस।

interphase- यह जीवन चक्र में समय की एक अवधि है जिसके दौरान कोशिका विभाजित नहीं होती है और सामान्य रूप से कार्य करती है। इंटरफ़ेज़ को तीन अवधियों में विभाजित किया गया है: जी 1 -, एस- और जी 2 -अवधि।

जी 1-अवधि(प्रीसिंथेटिक, पोस्टमाइटोटिक) कोशिका वृद्धि और विकास की अवधि है जिसके दौरान नवगठित कोशिका के पूर्ण जीवन समर्थन के लिए आवश्यक आरएनए, प्रोटीन और अन्य पदार्थों का सक्रिय संश्लेषण होता है। इस अवधि के अंत में, कोशिका अपने डीएनए की नकल बनाने की तैयारी शुरू कर सकती है।

में एस-अवधि(सिंथेटिक) डीएनए प्रतिकृति की प्रक्रिया स्वयं होती है। गुणसूत्र का एकमात्र हिस्सा जो प्रतिकृति से नहीं गुजरता है वह सेंट्रोमियर है, इसलिए परिणामी डीएनए अणु पूरी तरह से अलग नहीं होते हैं, लेकिन इसमें एक साथ रहते हैं, और विभाजन की शुरुआत में गुणसूत्र एक एक्स-आकार का दिखता है। डीएनए दोहरीकरण के बाद कोशिका का आनुवंशिक सूत्र 2n4c होता है। इसके अलावा एस-अवधि में, कोशिका केंद्र के सेंट्रीओल्स दोगुने हो जाते हैं।

जी 2 -अवधि(पोस्टसिंथेटिक, प्रीमाइटोटिक) कोशिका विभाजन की प्रक्रिया के लिए आवश्यक आरएनए, प्रोटीन और एटीपी के गहन संश्लेषण के साथ-साथ सेंट्रीओल्स, माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड के पृथक्करण की विशेषता है। इंटरफ़ेज़ के अंत तक, क्रोमैटिन और न्यूक्लियोलस स्पष्ट रूप से अलग-अलग रहते हैं, परमाणु आवरण की अखंडता बाधित नहीं होती है, और ऑर्गेनेल नहीं बदलते हैं।

शरीर की कुछ कोशिकाएँ जीवन भर अपना कार्य करने में सक्षम होती हैं (हमारे मस्तिष्क की न्यूरॉन्स, हृदय की मांसपेशी कोशिकाएँ), जबकि अन्य थोड़े समय के लिए मौजूद रहती हैं, जिसके बाद वे मर जाती हैं (आंतों की उपकला कोशिकाएँ, एपिडर्मल कोशिकाएँ) त्वचा)। नतीजतन, शरीर को लगातार कोशिका विभाजन और नई कोशिकाओं के निर्माण की प्रक्रियाओं से गुजरना पड़ता है जो मृत कोशिकाओं की जगह ले लेंगी। विभाजित करने में सक्षम कोशिकाएँ कहलाती हैं तना. मानव शरीर में वे लाल अस्थि मज्जा, त्वचा की बाह्य त्वचा की गहरी परतों और अन्य स्थानों में पाए जाते हैं। इन कोशिकाओं का उपयोग करके, आप एक नया अंग विकसित कर सकते हैं, कायाकल्प प्राप्त कर सकते हैं, और शरीर का क्लोन भी बना सकते हैं। स्टेम कोशिकाओं के उपयोग की संभावनाएं बिल्कुल स्पष्ट हैं, लेकिन इस समस्या के नैतिक और नैतिक पहलुओं पर अभी भी चर्चा की जा रही है, क्योंकि ज्यादातर मामलों में गर्भपात के दौरान मारे गए मानव भ्रूण से प्राप्त भ्रूण स्टेम कोशिकाओं का उपयोग किया जाता है।

पौधों और जानवरों की कोशिकाओं में अंतरावस्था की अवधि औसतन 10-20 घंटे होती है, जबकि माइटोसिस में लगभग 1-2 घंटे लगते हैं।

बहुकोशिकीय जीवों में क्रमिक विभाजन के दौरान, बेटी कोशिकाएँ तेजी से विविध हो जाती हैं क्योंकि वे जीन की बढ़ती संख्या से जानकारी पढ़ती हैं।

कुछ कोशिकाएं समय के साथ विभाजित होना बंद कर देती हैं और मर जाती हैं, जो कुछ कार्यों के पूरा होने के कारण हो सकता है, जैसे कि एपिडर्मल त्वचा कोशिकाओं और रक्त कोशिकाओं के मामले में, या विशेष रूप से रोगजनकों में पर्यावरणीय कारकों द्वारा इन कोशिकाओं को नुकसान होने के कारण। आनुवंशिक रूप से क्रमादेशित कोशिका मृत्यु कहलाती है apoptosis, जबकि आकस्मिक मृत्यु - गल जाना.

माइटोसिस दैहिक कोशिकाओं का विभाजन है। माइटोसिस के चरण

पिंजरे का बँटवारा- दैहिक कोशिकाओं के अप्रत्यक्ष विभाजन की एक विधि।

माइटोसिस के दौरान, कोशिका क्रमिक चरणों की एक श्रृंखला से गुजरती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक बेटी कोशिका को मातृ कोशिका के समान गुणसूत्रों का एक ही सेट प्राप्त होता है।

माइटोसिस को चार मुख्य चरणों में विभाजित किया गया है: प्रोफ़ेज़, मेटाफ़ेज़, एनाफ़ेज़ और टेलोफ़ेज़। प्रोफेज़- माइटोसिस का सबसे लंबा चरण, जिसके दौरान क्रोमैटिन संघनित होता है, जिसके परिणामस्वरूप दो क्रोमैटिड (बेटी क्रोमोसोम) से युक्त एक्स-आकार के क्रोमोसोम दिखाई देने लगते हैं। इस मामले में, न्यूक्लियोलस गायब हो जाता है, सेंट्रीओल्स कोशिका के ध्रुवों की ओर मुड़ जाते हैं, और सूक्ष्मनलिकाएं से एक अक्रोमैटिन स्पिंडल (विभाजन स्पिंडल) बनना शुरू हो जाता है। प्रोफ़ेज़ के अंत में, परमाणु झिल्ली अलग-अलग पुटिकाओं में विघटित हो जाती है।

में मेटाफ़ेज़गुणसूत्र अपने सेंट्रोमियर के साथ कोशिका के भूमध्य रेखा के साथ पंक्तिबद्ध होते हैं, जिससे पूरी तरह से गठित धुरी के सूक्ष्मनलिकाएं जुड़ी होती हैं। विभाजन के इस चरण में, गुणसूत्र सबसे अधिक संकुचित होते हैं और उनका एक विशिष्ट आकार होता है, जिससे कैरियोटाइप का अध्ययन करना संभव हो जाता है।

में एनाफ़ेज़तीव्र डीएनए प्रतिकृति सेंट्रोमियर पर होती है, जिसके परिणामस्वरूप गुणसूत्र विभाजित हो जाते हैं और क्रोमैटिड सूक्ष्मनलिकाएं द्वारा खिंचकर कोशिका के ध्रुवों की ओर विचरण करते हैं। क्रोमैटिड्स का वितरण बिल्कुल बराबर होना चाहिए, क्योंकि यह वह प्रक्रिया है जो शरीर की कोशिकाओं में गुणसूत्रों की निरंतर संख्या के रखरखाव को सुनिश्चित करती है।

मंच पर टेलोफ़ेज़बेटी गुणसूत्र ध्रुवों पर इकट्ठा होते हैं, पुटिकाओं से उनके चारों ओर डेस्पिरल, परमाणु झिल्ली बनते हैं, और नवगठित नाभिक में न्यूक्लियोली दिखाई देते हैं।

केन्द्रक विभाजन के बाद साइटोप्लाज्मिक विभाजन होता है - साइटोकाइनेसिस,जिसके दौरान मातृ कोशिका के सभी अंगों का कमोबेश एकसमान वितरण होता है।

इस प्रकार, माइटोसिस के परिणामस्वरूप, एक मातृ कोशिका से दो पुत्री कोशिकाएँ बनती हैं, जिनमें से प्रत्येक मातृ कोशिका (2n2c) की आनुवंशिक प्रति होती है।

बीमार, क्षतिग्रस्त, उम्र बढ़ने वाली कोशिकाओं और शरीर के विशेष ऊतकों में, थोड़ी अलग विभाजन प्रक्रिया हो सकती है - अमिटोसिस। अमितोसिसयूकेरियोटिक कोशिकाओं का प्रत्यक्ष विभाजन कहा जाता है, जिसमें आनुवंशिक रूप से समतुल्य कोशिकाओं का निर्माण नहीं होता है, क्योंकि सेलुलर घटक असमान रूप से वितरित होते हैं। यह पौधों में भ्रूणपोष में और जानवरों में - यकृत, उपास्थि और आंख के कॉर्निया में पाया जाता है।

अर्धसूत्रीविभाजन. अर्धसूत्रीविभाजन के चरण

अर्धसूत्रीविभाजनप्राथमिक रोगाणु कोशिकाओं (2n2c) के अप्रत्यक्ष विभाजन की एक विधि है, जिसके परिणामस्वरूप अगुणित कोशिकाओं (1n1c) का निर्माण होता है, जो अक्सर रोगाणु कोशिकाएं होती हैं।

माइटोसिस के विपरीत, अर्धसूत्रीविभाजन में दो क्रमिक कोशिका विभाजन होते हैं, जिनमें से प्रत्येक इंटरफ़ेज़ से पहले होता है। अर्धसूत्रीविभाजन के प्रथम विभाजन को अर्धसूत्रीविभाजन (अर्धसूत्रीविभाजन I) कहा जाता है न्यूनकारी, चूँकि इस मामले में गुणसूत्रों की संख्या आधी हो जाती है, और दूसरा विभाजन (अर्धसूत्रीविभाजन II) - संतुलन संबंधी, क्योंकि इसकी प्रक्रिया में गुणसूत्रों की संख्या संरक्षित रहती है।

इंटरफ़ेज़ Iमाइटोसिस के इंटरफ़ेज़ की तरह आगे बढ़ता है। अर्धसूत्रीविभाजन Iचार चरणों में विभाजित है: प्रोफ़ेज़ I, मेटाफ़ेज़ I, एनाफ़ेज़ I और टेलोफ़ेज़ I. बी प्रोफ़ेज़ Iदो महत्वपूर्ण प्रक्रियाएँ होती हैं: संयुग्मन और क्रॉसिंग ओवर। विकार- यह पूरी लंबाई के साथ समजात (युग्मित) गुणसूत्रों के संलयन की प्रक्रिया है। संयुग्मन के दौरान बनने वाले गुणसूत्रों के जोड़े मेटाफ़ेज़ I के अंत तक संरक्षित रहते हैं।

बदलते हुए- समजात गुणसूत्रों के समजातीय क्षेत्रों का पारस्परिक आदान-प्रदान। क्रॉसिंग ओवर के परिणामस्वरूप, दोनों माता-पिता से शरीर को प्राप्त गुणसूत्र जीन के नए संयोजन प्राप्त करते हैं, जो आनुवंशिक रूप से विविध संतानों की उपस्थिति का कारण बनता है। प्रोफ़ेज़ I के अंत में, जैसा कि माइटोसिस के प्रोफ़ेज़ में होता है, न्यूक्लियोलस गायब हो जाता है, सेंट्रीओल्स कोशिका के ध्रुवों की ओर मुड़ जाते हैं, और परमाणु झिल्ली विघटित हो जाती है।

में मेटाफ़ेज़ Iगुणसूत्रों के जोड़े कोशिका के भूमध्य रेखा के साथ संरेखित होते हैं, और स्पिंडल सूक्ष्मनलिकाएं उनके सेंट्रोमियर से जुड़ी होती हैं।

में पश्च चरण Iदो क्रोमैटिडों से युक्त संपूर्ण समजातीय गुणसूत्र ध्रुवों की ओर विसरित होते हैं।

में टेलोफ़ेज़ Iकोशिका के ध्रुवों पर गुणसूत्रों के समूहों के चारों ओर केन्द्रक झिल्लियाँ बनती हैं और केन्द्रक बनते हैं।

साइटोकाइनेसिस Iसंतति कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म का पृथक्करण सुनिश्चित करता है।

अर्धसूत्रीविभाजन I के परिणामस्वरूप बनने वाली बेटी कोशिकाएं (1n2c) आनुवंशिक रूप से विषम होती हैं, क्योंकि उनके गुणसूत्र, कोशिका ध्रुवों पर बेतरतीब ढंग से फैले हुए होते हैं, जिनमें अलग-अलग जीन होते हैं।

माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन की तुलनात्मक विशेषताएं

संकेत	पिंजरे का बँटवारा	अर्धसूत्रीविभाजन
कौन सी कोशिकाएँ विभाजित होने लगती हैं?	दैहिक (2एन)	प्राथमिक जनन कोशिकाएँ (2n)
प्रभागों की संख्या	1	2
विभाजन के दौरान कितनी और किस प्रकार की कोशिकाएँ बनती हैं?	2 दैहिक (2एन)	4 यौन (एन)
interphase		कोशिका को विभाजन, डीएनए दोहरीकरण के लिए तैयार करना	बहुत संक्षेप में, डीएनए दोहरीकरण नहीं होता है
के चरण		अर्धसूत्रीविभाजन I	अर्धसूत्रीविभाजन II
प्रोफेज़		क्रोमोसोम संघनन, न्यूक्लियोलस का गायब होना, परमाणु झिल्ली का विघटन, संयुग्मन और क्रॉसिंग ओवर हो सकता है	गुणसूत्र संघनन, केन्द्रक का गायब होना, केन्द्रक झिल्ली का विघटन
मेटाफ़ेज़		गुणसूत्रों के जोड़े भूमध्य रेखा के साथ स्थित होते हैं, एक धुरी का निर्माण होता है	गुणसूत्र भूमध्य रेखा के साथ पंक्तिबद्ध हो जाते हैं, एक धुरी का निर्माण होता है
एनाफ़ेज़		दो क्रोमैटिड्स से समजात गुणसूत्र ध्रुवों की ओर बढ़ते हैं	क्रोमैटिड ध्रुवों की ओर बढ़ते हैं
टीलोफ़ेज़		क्रोमोसोम्स डिस्पाइरल, नई परमाणु झिल्लियाँ और न्यूक्लियोली बनते हैं	क्रोमोसोम्स डिस्पाइरल, नई परमाणु झिल्लियाँ और न्यूक्लियोली बनते हैं

इंटरफेज़ IIबहुत छोटा, क्योंकि इसमें डीएनए दोहरीकरण नहीं होता है, यानी कोई एस-अवधि नहीं होती है।

अर्धसूत्रीविभाजन IIइसे भी चार चरणों में विभाजित किया गया है: प्रोफ़ेज़ II, मेटाफ़ेज़ II, एनाफ़ेज़ II और टेलोफ़ेज़ II। में प्रोफ़ेज़ IIसंयुग्मन और क्रॉसिंग ओवर के अपवाद के साथ, वही प्रक्रियाएँ प्रोफ़ेज़ I में होती हैं।

में मेटाफ़ेज़ IIगुणसूत्र कोशिका के भूमध्य रेखा के साथ स्थित होते हैं।

में पश्च चरण IIक्रोमोसोम सेंट्रोमियर पर विभाजित होते हैं और क्रोमैटिड ध्रुवों की ओर खिंचते हैं।

में टेलोफ़ेज़ IIसंतति गुणसूत्रों के समूहों के चारों ओर केन्द्रक झिल्लियाँ और केन्द्रिकाएँ बनती हैं।

बाद साइटोकाइनेसिस IIसभी चार बेटी कोशिकाओं का आनुवंशिक सूत्र 1n1c है, लेकिन उन सभी में जीन का एक अलग सेट होता है, जो बेटी कोशिकाओं में मातृ और पितृ जीवों के गुणसूत्रों के क्रॉसिंग और यादृच्छिक संयोजन का परिणाम है।

पौधों और जानवरों में रोगाणु कोशिकाओं का विकास

युग्मकजनन(ग्रीक से युग्मक- पत्नी, युग्मक- पति और उत्पत्ति- उत्पत्ति, उद्भव) परिपक्व जनन कोशिकाओं के निर्माण की प्रक्रिया है।

चूंकि यौन प्रजनन के लिए अक्सर दो व्यक्तियों की आवश्यकता होती है - एक महिला और एक पुरुष, जो अलग-अलग यौन कोशिकाओं - अंडे और शुक्राणु का उत्पादन करते हैं, तो इन युग्मकों के निर्माण की प्रक्रिया अलग-अलग होनी चाहिए।

प्रक्रिया की प्रकृति काफी हद तक इस बात पर निर्भर करती है कि यह पौधे या पशु कोशिका में होती है, क्योंकि पौधों में युग्मक के निर्माण के दौरान केवल माइटोसिस होता है, और जानवरों में माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन दोनों होते हैं।

पौधों में जनन कोशिकाओं का विकास.एंजियोस्पर्म में, नर और मादा प्रजनन कोशिकाओं का निर्माण फूल के विभिन्न भागों - क्रमशः पुंकेसर और स्त्रीकेसर में होता है।

पुरुष प्रजनन कोशिकाओं के निर्माण से पहले - माइक्रोगामेटोजेनेसिस(ग्रीक से माइक्रो- छोटा) - होता है माइक्रोस्पोरोजेनेसिस, अर्थात्, पुंकेसर के परागकोषों में सूक्ष्मबीजाणुओं का निर्माण। यह प्रक्रिया मातृ कोशिका के अर्धसूत्रीविभाजन से जुड़ी होती है, जिसके परिणामस्वरूप चार अगुणित माइक्रोस्पोर बनते हैं। माइक्रोगामेटोजेनेसिस माइक्रोस्पोर के माइटोटिक विभाजन से जुड़ा हुआ है, जो दो कोशिकाओं से एक नर गैमेटोफाइट देता है - एक बड़ा वनस्पतिक(साइफ़ोनोजेनिक) और उथला उत्पादक. विभाजन के बाद, नर गैमेटोफाइट घने झिल्लियों से ढक जाता है और परागकण बनाता है। कुछ मामलों में, पराग के परिपक्व होने की प्रक्रिया के दौरान भी, और कभी-कभी केवल स्त्रीकेसर के वर्तिकाग्र में स्थानांतरित होने के बाद, जनन कोशिका दो स्थिर नर जनन कोशिकाओं को बनाने के लिए समसूत्री रूप से विभाजित होती है - शुक्राणु. परागण के बाद, वनस्पति कोशिका से एक पराग नली बनती है, जिसके माध्यम से शुक्राणु निषेचन के लिए स्त्रीकेसर के अंडाशय में प्रवेश करते हैं।

पौधों में मादा जनन कोशिकाओं का विकास कहलाता है मेगामेटोजेनेसिस(ग्रीक से मेगास- बड़ा)। यह स्त्रीकेसर के अंडाशय में होता है, जो पहले होता है मेगास्पोरोजेनेसिसजिसके परिणामस्वरूप अर्धसूत्रीविभाजन के माध्यम से बीजांडकाय में स्थित गुरुबीजाणु की मातृ कोशिका से चार गुरुबीजाणु बनते हैं। मेगास्पोर्स में से एक माइटोटिक रूप से तीन बार विभाजित होता है, जिससे मादा गैमेटोफाइट मिलती है - आठ नाभिक वाली एक भ्रूण थैली। बेटी कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म के बाद के पृथक्करण के साथ, परिणामी कोशिकाओं में से एक अंडा बन जाता है, जिसके किनारों पर तथाकथित सहक्रियाशील झूठ बोलते हैं, भ्रूण थैली के विपरीत छोर पर तीन एंटीपोड बनते हैं, और केंद्र में , दो अगुणित नाभिकों के संलयन के परिणामस्वरूप, एक द्विगुणित केंद्रीय कोशिका का निर्माण होता है।

पशुओं में जनन कोशिकाओं का विकास.जानवरों में जनन कोशिकाओं के निर्माण की दो प्रक्रियाएँ होती हैं - शुक्राणुजनन और अंडजनन।

शुक्राणुजनन(ग्रीक से शुक्राणु, शुक्राणु- बीज और उत्पत्ति- उत्पत्ति, घटना) परिपक्व पुरुष जनन कोशिकाओं - शुक्राणु के निर्माण की प्रक्रिया है। मनुष्यों में, यह वृषण या अंडकोष में होता है, और इसे चार अवधियों में विभाजित किया जाता है: प्रजनन, वृद्धि, परिपक्वता और गठन।

में प्रजनन के मौसमप्राइमर्डियल जर्म कोशिकाएं समसूत्री रूप से विभाजित होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप द्विगुणित का निर्माण होता है शुक्राणुजन. में विकास अवधिस्पर्मेटोगोनिया साइटोप्लाज्म में पोषक तत्वों को जमा करता है, आकार में वृद्धि करता है और बदल जाता है प्राथमिक शुक्राणुनाशक, या प्रथम क्रम के शुक्राणुकोशिकाएँ. इसके बाद ही वे अर्धसूत्रीविभाजन में प्रवेश करते हैं ( परिपक्वता अवधि), जिसके परिणामस्वरूप पहले दो बनते हैं द्वितीयक शुक्राणुनाशक, या दूसरा क्रम शुक्राणुकोशिका, और फिर - चार अगुणित कोशिकाएं जिनमें अभी भी काफी बड़ी मात्रा में साइटोप्लाज्म है - शुक्राणुनाशक. में गठन की अवधिवे अपना लगभग सारा साइटोप्लाज्म खो देते हैं और एक फ्लैगेलम बनाते हैं, जो शुक्राणु में बदल जाता है।

शुक्राणु, या जीवंत, - सिर, गर्दन और पूंछ वाली बहुत छोटी मोबाइल पुरुष प्रजनन कोशिकाएं।

में सिर, कोर के अलावा, है अग्रपिण्डक- एक संशोधित गोल्गी कॉम्प्लेक्स जो निषेचन के दौरान अंडे की झिल्लियों के विघटन को सुनिश्चित करता है। में गर्भाशय ग्रीवाकोशिका केंद्र के केन्द्रक और आधार हैं चोटीसूक्ष्मनलिकाएं बनाते हैं जो सीधे शुक्राणु की गति का समर्थन करते हैं। इसमें माइटोकॉन्ड्रिया भी होता है, जो शुक्राणु को गति के लिए एटीपी ऊर्जा प्रदान करता है।

अंडजनन(ग्रीक से संयुक्त राष्ट्र- अंडा और उत्पत्ति- उत्पत्ति, घटना) परिपक्व मादा जनन कोशिकाओं - अंडों के निर्माण की प्रक्रिया है। मनुष्यों में, यह अंडाशय में होता है और इसमें तीन अवधियाँ होती हैं: प्रजनन, वृद्धि और परिपक्वता। प्रजनन और वृद्धि की अवधि, शुक्राणुजनन के समान, अंतर्गर्भाशयी विकास के दौरान होती है। इस मामले में, माइटोसिस के परिणामस्वरूप प्राथमिक रोगाणु कोशिकाओं से द्विगुणित कोशिकाएं बनती हैं। ऊगोनिया, जो फिर द्विगुणित प्राथमिक में बदल जाता है oocytes, या प्रथम क्रम oocytes. अर्धसूत्रीविभाजन और उसके बाद होने वाला साइटोकाइनेसिस परिपक्वता अवधि, मातृ कोशिका के साइटोप्लाज्म के असमान विभाजन की विशेषता है, जिसके परिणामस्वरूप, पहले एक प्राप्त होता है द्वितीयक अंडाणु, या दूसरा क्रम oocyte, और पहला ध्रुवीय पिंड, और फिर द्वितीयक अंडाणु से - अंडा, जो पोषक तत्वों की पूरी आपूर्ति को बरकरार रखता है, और दूसरा ध्रुवीय शरीर, जबकि पहला ध्रुवीय शरीर दो में विभाजित होता है। ध्रुवीय पिंड अतिरिक्त आनुवंशिक सामग्री ग्रहण करते हैं।

मनुष्यों में अंडे का उत्पादन 28-29 दिनों के अंतराल पर होता है। अंडों के परिपक्व होने और निकलने से जुड़े चक्र को मासिक धर्म कहा जाता है।

अंडा- एक बड़ी महिला प्रजनन कोशिका जिसमें न केवल गुणसूत्रों का एक अगुणित सेट होता है, बल्कि भ्रूण के बाद के विकास के लिए पोषक तत्वों की एक महत्वपूर्ण आपूर्ति भी होती है।

स्तनधारियों में अंडाणु चार झिल्लियों से ढका होता है, जिससे विभिन्न कारकों से क्षति की संभावना कम हो जाती है। मनुष्यों में अंडे का व्यास 150-200 माइक्रोन तक पहुंच जाता है, जबकि शुतुरमुर्ग में यह कई सेंटीमीटर हो सकता है।

कोशिका विभाजन जीवों की वृद्धि, विकास और प्रजनन का आधार है। माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन की भूमिका

यदि एककोशिकीय जीवों में कोशिका विभाजन से व्यक्तियों की संख्या में वृद्धि होती है, यानी प्रजनन होता है, तो बहुकोशिकीय जीवों में इस प्रक्रिया के अलग-अलग अर्थ हो सकते हैं। इस प्रकार, युग्मनज से शुरू होकर भ्रूण कोशिकाओं का विभाजन, वृद्धि और विकास की परस्पर जुड़ी प्रक्रियाओं का जैविक आधार है। ऐसे ही बदलाव इंसानों में किशोरावस्था के दौरान देखने को मिलते हैं, जब न सिर्फ कोशिकाओं की संख्या बढ़ती है, बल्कि शरीर में गुणात्मक परिवर्तन भी होता है। बहुकोशिकीय जीवों का प्रजनन भी कोशिका विभाजन पर आधारित होता है, उदाहरण के लिए, अलैंगिक प्रजनन में, इस प्रक्रिया के लिए धन्यवाद, जीव का एक पूरा हिस्सा बहाल हो जाता है, और यौन प्रजनन में, युग्मकजनन की प्रक्रिया में, यौन कोशिकाएं बनती हैं, जो बाद में एक नए जीव को जन्म देते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यूकेरियोटिक कोशिका के विभाजन की मुख्य विधियाँ - माइटोसिस और अर्धसूत्रीविभाजन - जीवों के जीवन चक्र में अलग-अलग अर्थ रखती हैं।

माइटोसिस के परिणामस्वरूप, बेटी कोशिकाओं के बीच वंशानुगत सामग्री का एक समान वितरण होता है - मां की सटीक प्रतियां। माइटोसिस के बिना, एकल कोशिका, जाइगोट से विकसित होने वाले बहुकोशिकीय जीवों का अस्तित्व और विकास असंभव होगा, क्योंकि ऐसे जीवों की सभी कोशिकाओं में समान आनुवंशिक जानकारी होनी चाहिए।

विभाजन की प्रक्रिया के दौरान, बेटी कोशिकाएं संरचना और कार्यों में अधिक से अधिक विविध हो जाती हैं, जो अंतरकोशिकीय संपर्क के कारण उनमें जीन के अधिक से अधिक नए समूहों की सक्रियता से जुड़ी होती है। इस प्रकार, जीव के विकास के लिए माइटोसिस आवश्यक है।

कोशिका विभाजन की यह विधि अलैंगिक प्रजनन और क्षतिग्रस्त ऊतकों, साथ ही अंगों के पुनर्जनन (पुनर्स्थापना) की प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक है।

अर्धसूत्रीविभाजन, बदले में, यौन प्रजनन के दौरान कैरियोटाइप की स्थिरता सुनिश्चित करता है, क्योंकि यह यौन प्रजनन से पहले गुणसूत्रों के सेट को आधा कर देता है, जिसे बाद में निषेचन के परिणामस्वरूप बहाल किया जाता है। इसके अलावा, अर्धसूत्रीविभाजन बेटी कोशिकाओं में गुणसूत्रों के क्रॉसिंग और यादृच्छिक संयोजन के कारण पैतृक जीन के नए संयोजनों के उद्भव की ओर जाता है। इसके लिए धन्यवाद, संतान आनुवंशिक रूप से विविध हो जाती है, जो प्राकृतिक चयन के लिए सामग्री प्रदान करती है और विकास का भौतिक आधार है। गुणसूत्रों की संख्या, आकार और आकार में परिवर्तन, एक ओर, जीव के विकास में विभिन्न विचलन और यहां तक ​​​​कि उसकी मृत्यु का कारण बन सकता है, और दूसरी ओर, यह व्यक्तियों की उपस्थिति का कारण बन सकता है। पर्यावरण के प्रति अधिक अनुकूलित।

इस प्रकार, कोशिका जीवों की वृद्धि, विकास और प्रजनन की इकाई है।

कक्ष

उपकला ऊतक।

कपड़ों के प्रकार.

कोशिका की संरचना और गुण.

व्याख्यान संख्या 2.

1. कोशिका की संरचना एवं मूल गुण।

2. कपड़ों की अवधारणा. कपड़ों के प्रकार.

3. उपकला ऊतक की संरचना और कार्य।

4. उपकला के प्रकार.

लक्ष्य: कोशिकाओं की संरचना और गुणों, ऊतकों के प्रकार को जानना। उपकला के वर्गीकरण और शरीर में इसके स्थान का प्रतिनिधित्व करें। अन्य ऊतकों से रूपात्मक विशेषताओं द्वारा उपकला ऊतक को अलग करने में सक्षम हो।

1. कोशिका एक प्राथमिक जीवित प्रणाली है, जो सभी जानवरों और पौधों की संरचना, विकास और जीवन गतिविधि का आधार है। कोशिका का विज्ञान कोशिका विज्ञान है (ग्रीक साइटोस - कोशिका, लोगो - विज्ञान)। प्राणीविज्ञानी टी. श्वान ने पहली बार 1839 में कोशिका सिद्धांत तैयार किया: कोशिका सभी जीवित जीवों की संरचना की मूल इकाई का प्रतिनिधित्व करती है, जानवरों और पौधों की कोशिकाएं संरचना में समान होती हैं, कोशिका के बाहर कोई जीवन नहीं होता है। कोशिकाएं स्वतंत्र जीवों (प्रोटोजोआ, बैक्टीरिया) के रूप में मौजूद हैं, और बहुकोशिकीय जीवों के हिस्से के रूप में, जिनमें रोगाणु कोशिकाएं होती हैं जो प्रजनन के लिए काम करती हैं, और शारीरिक कोशिकाएं (दैहिक), संरचना और कार्य में भिन्न होती हैं (तंत्रिका, हड्डी, स्रावी, आदि)। ) मानव कोशिकाओं का आकार 7 माइक्रोन (लिम्फोसाइट्स) से 200-500 माइक्रोन (मादा अंडा, चिकनी मायोसाइट्स) तक होता है। किसी भी कोशिका में प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट, न्यूक्लिक एसिड, एटीपी, खनिज लवण और पानी होता है। अकार्बनिक पदार्थों में से, कोशिका में सबसे अधिक पानी (70-80%) होता है, कार्बनिक पदार्थों में - प्रोटीन (10-20%)। कोशिका के मुख्य भाग हैं: नाभिक, साइटोप्लाज्म, कोशिका झिल्ली (साइटोलेम्मा) ).

न्यूक्लियस साइटोप्लाज्म साइटोलेम्मा

न्यूक्लियोप्लाज्म - हाइलोप्लाज्म

1-2 न्यूक्लियोली - अंगक

क्रोमैटिन (एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम)।

केटॉल्ज़ी कॉम्प्लेक्स

कोशिका केंद्र

माइटोकॉन्ड्रिया

लाइसोसोम

विशेष प्रयोजन)

समावेशन.

कोशिका केन्द्रक साइटोप्लाज्म में स्थित होता है और केन्द्रक द्वारा इससे सीमांकित होता है

खोल - न्यूक्लियोलेम्मा। यह एक ऐसे स्थान के रूप में कार्य करता है जहां जीन केंद्रित होते हैं,

जिसका मुख्य रासायनिक पदार्थ DNA है। केन्द्रक कोशिका की निर्माण प्रक्रियाओं और उसके सभी महत्वपूर्ण कार्यों को नियंत्रित करता है। न्यूक्लियोप्लाज्म विभिन्न परमाणु संरचनाओं की परस्पर क्रिया सुनिश्चित करता है, न्यूक्लियोली सेलुलर प्रोटीन और कुछ एंजाइमों के संश्लेषण में शामिल होते हैं, क्रोमैटिन में जीन के साथ गुणसूत्र होते हैं - आनुवंशिकता के वाहक।

हायलोप्लाज्म (ग्रीक हायलोस - ग्लास) साइटोप्लाज्म का मुख्य प्लाज्मा है,

कोशिका का वास्तविक आंतरिक वातावरण है। यह सभी सेलुलर अल्ट्रास्ट्रक्चर (नाभिक, ऑर्गेनेल, समावेशन) को एकजुट करता है और एक दूसरे के साथ उनकी रासायनिक बातचीत सुनिश्चित करता है।

ऑर्गेनेल (ऑर्गेनेल) साइटोप्लाज्म की स्थायी अल्ट्रास्ट्रक्चर हैं जो कोशिका में कुछ कार्य करते हैं। इसमे शामिल है:

1) एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम - कोशिका झिल्ली से जुड़ी दोहरी झिल्लियों द्वारा निर्मित शाखित चैनलों और गुहाओं की एक प्रणाली। नहरों की दीवारों पर छोटे-छोटे पिंड होते हैं - राइबोसोम, जो प्रोटीन संश्लेषण के केंद्र होते हैं;

2) के. गोल्गी कॉम्प्लेक्स, या आंतरिक जालीदार उपकरण, में जाल होते हैं और इसमें विभिन्न आकार (लैटिन वैक्यूम - खाली) के रिक्तिकाएं होती हैं, जो कोशिकाओं के उत्सर्जन कार्य और लाइसोसोम के निर्माण में भाग लेती हैं;

3) कोशिका केंद्र - साइटोसेंटर में एक गोलाकार घना शरीर होता है - सेंट्रोस्फीयर, जिसके अंदर 2 घने शरीर होते हैं - सेंट्रीओल्स, एक जम्पर द्वारा परस्पर जुड़े हुए। नाभिक के करीब स्थित, यह कोशिका विभाजन में भाग लेता है, जिससे बेटी कोशिकाओं के बीच गुणसूत्रों का समान वितरण सुनिश्चित होता है;

4) माइटोकॉन्ड्रिया (ग्रीक मिटोस - धागा, चोंड्रो - अनाज) में अनाज, छड़, धागे की उपस्थिति होती है। वे एटीपी का संश्लेषण करते हैं।

5) लाइसोसोम - एंजाइमों से भरे पुटिकाएं जो विनियमन करते हैं

कोशिका में चयापचय प्रक्रियाएं और पाचन (फागोसाइटिक) गतिविधि होती है।

6) विशेष प्रयोजनों के लिए अंगक: मायोफिब्रिल्स, न्यूरोफाइब्रिल्स, टोनोफिब्रिल्स, सिलिया, विली, फ्लैगेला, जो एक विशिष्ट कोशिका कार्य करते हैं।

साइटोप्लाज्मिक समावेशन रूप में अस्थिर संरचनाएं हैं

प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट, रंगद्रव्य युक्त कणिकाएं, बूंदें और रिक्तिकाएं।

कोशिका झिल्ली, साइटोलेम्मा या प्लास्मोलेम्मा, कोशिका की सतह को ढकती है और इसे पर्यावरण से अलग करती है। यह अर्ध-पारगम्य है और कोशिका के अंदर और बाहर पदार्थों के प्रवाह को नियंत्रित करता है।

कोशिकाओं के बीच अंतरकोशिकीय पदार्थ पाया जाता है। कुछ ऊतकों में यह तरल होता है (उदाहरण के लिए, रक्त में), जबकि अन्य में इसमें एक अनाकार (संरचना रहित) पदार्थ होता है।

किसी भी जीवित कोशिका में निम्नलिखित मूल गुण होते हैं:

1) चयापचय, या चयापचय (मुख्य जीवन संपत्ति),

2) संवेदनशीलता (चिड़चिड़ापन);

3) पुनरुत्पादन की क्षमता (स्व-प्रजनन);

4) बढ़ने की क्षमता, यानी सेलुलर संरचनाओं और स्वयं कोशिका का आकार और आयतन बढ़ाना;

5) विकसित करने की क्षमता, अर्थात्। कोशिका द्वारा विशिष्ट कार्यों का अधिग्रहण;

6) स्राव, अर्थात्। विभिन्न पदार्थों की रिहाई;

7) गति (ल्यूकोसाइट्स, हिस्टियोसाइट्स, शुक्राणु)

8) फागोसाइटोसिस (ल्यूकोसाइट्स, मैक्रोफेज, आदि)।

2. ऊतक मूल), संरचना और कार्य में समान कोशिकाओं की एक प्रणाली है। ऊतकों की संरचना में ऊतक द्रव और कोशिका अपशिष्ट उत्पाद भी शामिल होते हैं। ऊतकों के अध्ययन को ऊतक विज्ञान कहा जाता है (ग्रीक हिस्टोस - ऊतक, लोगो - शिक्षण, विज्ञान)। संरचना, कार्य और विकास की विशेषताओं के अनुसार, निम्नलिखित प्रकार के ऊतकों को प्रतिष्ठित किया जाता है:

1) उपकला, या पूर्णांक;

2) संयोजी (आंतरिक वातावरण के ऊतक);

3) मांसल;

4) घबराया हुआ.

मानव शरीर में एक विशेष स्थान पर रक्त और लसीका का कब्जा होता है - तरल ऊतक जो श्वसन, ट्रॉफिक और सुरक्षात्मक कार्य करता है।

शरीर में, सभी ऊतक रूपात्मक रूप से एक-दूसरे से निकटता से संबंधित होते हैं

और कार्यात्मक. रूपात्मक संबंध इस तथ्य के कारण है कि भिन्न

ये ऊतक उन्हीं अंगों का हिस्सा हैं। कार्यात्मक संबंध

यह इस तथ्य में प्रकट होता है कि विभिन्न ऊतकों की गतिविधि जो बनती है

अधिकारी सहमत हुए।

जीवन की प्रक्रिया में ऊतकों के सेलुलर और गैर-सेलुलर तत्व

गतिविधियाँ ख़त्म हो जाती हैं और मर जाती हैं (शारीरिक अध:पतन)

और बहाल हो जाते हैं (शारीरिक पुनर्जनन)। यदि क्षतिग्रस्त हो

ऊतकों को भी बहाल किया जाता है (पुनर्प्राप्ति पुनर्जनन)।

हालाँकि, यह प्रक्रिया सभी ऊतकों के लिए समान तरीके से नहीं होती है। उपकला

नाया, संयोजी, चिकनी मांसपेशी ऊतक और रक्त कोशिकाएं पुनर्जीवित होती हैं

वे अच्छा काम करते हैं. धारीदार मांसपेशी ऊतक बहाल हो जाता है

केवल कुछ शर्तों के तहत. तंत्रिका ऊतक में बहाल

केवल तंत्रिका तंतु. वयस्क शरीर में तंत्रिका कोशिकाओं का विभाजन

व्यक्ति की पहचान नहीं हो पाई है.

3. उपकला ऊतक (एपिथेलियम) वह ऊतक है जो त्वचा की सतह, आंख के कॉर्निया, साथ ही शरीर की सभी गुहाओं, पाचन, श्वसन और खोखले अंगों की आंतरिक सतह को कवर करता है। जेनिटोरिनरी सिस्टम, और शरीर की अधिकांश ग्रंथियों का हिस्सा है। इस संबंध में, पूर्णांक और ग्रंथि संबंधी उपकला के बीच अंतर किया जाता है।

पूर्णांक उपकला, एक सीमा ऊतक होने के नाते, कार्य करती है:

1) सुरक्षात्मक कार्य, अंतर्निहित ऊतकों को विभिन्न बाहरी प्रभावों से बचाना: रासायनिक, यांत्रिक, संक्रामक।

2) पर्यावरण के साथ शरीर का चयापचय, फेफड़ों में गैस विनिमय, छोटी आंत में अवशोषण और चयापचय उत्पादों (मेटाबोलाइट्स) की रिहाई के कार्य करना;

3) सीरस गुहाओं में आंतरिक अंगों की गतिशीलता के लिए स्थितियां बनाना: हृदय, फेफड़े, आंत, आदि।

ग्रंथि संबंधी उपकला एक स्रावी कार्य करती है, अर्थात यह विशिष्ट उत्पादों - स्रावों का निर्माण और स्राव करती है जो शरीर में होने वाली प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाते हैं।

आकृति विज्ञान की दृष्टि से, उपकला ऊतक शरीर के अन्य ऊतकों से निम्नलिखित तरीकों से भिन्न होता है:

1) यह हमेशा एक सीमा स्थिति रखता है, क्योंकि यह शरीर के बाहरी और आंतरिक वातावरण की सीमा पर स्थित है;

2) यह कोशिकाओं की परतों का प्रतिनिधित्व करता है - उपकला कोशिकाएं, जिनमें विभिन्न प्रकार के उपकला में अलग-अलग आकार और संरचनाएं होती हैं;

3) उपकला कोशिकाओं और कोशिकाओं के बीच कोई अंतरकोशिकीय पदार्थ नहीं होता है

विभिन्न संपर्कों के माध्यम से एक दूसरे से जुड़े हुए हैं।

4) उपकला कोशिकाएं बेसमेंट झिल्ली (लगभग 1 µm मोटी एक प्लेट, जो इसे अंतर्निहित संयोजी ऊतक से अलग करती है) पर स्थित होती हैं। बेसमेंट झिल्ली में एक अनाकार पदार्थ और फाइब्रिलर संरचनाएं होती हैं;

5) उपकला कोशिकाओं में ध्रुवता होती है, अर्थात। कोशिकाओं के बेसल और शीर्ष भाग की संरचनाएं अलग-अलग होती हैं;''

6) उपकला में रक्त वाहिकाएं नहीं होती हैं, इसलिए कोशिका पोषण होता है

अंतर्निहित ऊतकों से बेसमेंट झिल्ली के माध्यम से पोषक तत्वों के प्रसार द्वारा किया गया;"

7) टोनोफाइब्रिल्स की उपस्थिति - फिलामेंटस संरचनाएं जो उपकला कोशिकाओं को ताकत देती हैं।

4. उपकला के कई वर्गीकरण हैं, जो विभिन्न विशेषताओं पर आधारित हैं: उत्पत्ति, संरचना, कार्य। इनमें से, सबसे व्यापक रूपात्मक वर्गीकरण है, जो बेसमेंट झिल्ली के साथ कोशिकाओं के संबंध और बेसमेंट झिल्ली पर उनके आकार को ध्यान में रखता है। उपकला परत का मुक्त शीर्ष भाग (लैटिन एपेक्स - शीर्ष)। यह वर्गीकरण उपकला की संरचना को दर्शाता है, जो उसके कार्य पर निर्भर करता है।

एकल-परत स्क्वैमस एपिथेलियम को शरीर में एंडोथेलियम और मेसोथेलियम द्वारा दर्शाया जाता है। एन्डोथेलियम रक्त वाहिकाओं, लसीका वाहिकाओं और हृदय के कक्षों को रेखाबद्ध करता है। मेसोथेलियम पेरिटोनियल गुहा, फुस्फुस और पेरीकार्डियम की सीरस झिल्लियों को कवर करता है। सिंगल-लेयर क्यूबिक एपिथेलियम वृक्क नलिकाओं, कई ग्रंथियों और छोटी ब्रांकाई की नलिकाओं का हिस्सा है। सिंगल-लेयर प्रिज़मैटिक एपिथेलियम में पेट, छोटी और बड़ी आंतों, गर्भाशय, फैलोपियन ट्यूब, पित्ताशय, कई यकृत नलिकाओं, अग्न्याशय, भागों की श्लेष्मा झिल्ली होती है।

वृक्क नलिका। उन अंगों में जहां अवशोषण प्रक्रियाएं होती हैं, उपकला कोशिकाओं में बड़ी संख्या में माइक्रोविली से युक्त एक अवशोषण सीमा होती है। सिंगल-लेयर मल्टीरो सिलिअटेड एपिथेलियम वायुमार्ग को रेखाबद्ध करता है: नाक गुहा, नासोफरीनक्स, स्वरयंत्र, श्वासनली, ब्रांकाई, आदि।

स्तरीकृत स्क्वैमस गैर-केराटिनाइजिंग एपिथेलियम आंख के कॉर्निया के बाहरी हिस्से और मौखिक गुहा और अन्नप्रणाली के श्लेष्म झिल्ली को कवर करता है। स्तरीकृत स्क्वैमस केराटिनाइजिंग एपिथेलियम कॉर्निया की सतह परत बनाता है और इसे एपिडर्मिस कहा जाता है। संक्रमणकालीन उपकला मूत्र जल निकासी अंगों की विशिष्ट है: वृक्क श्रोणि, मूत्रवाहिनी, मूत्राशय, जिनकी दीवारें मूत्र से भर जाने पर महत्वपूर्ण खिंचाव के अधीन होती हैं।

बहिःस्रावी ग्रंथियाँ अपने स्राव को आंतरिक अंगों की गुहाओं में या शरीर की सतह पर स्रावित करती हैं। इनमें आमतौर पर उत्सर्जन नलिकाएं होती हैं। अंतःस्रावी ग्रंथियों में नलिकाएं नहीं होती हैं और वे रक्त या लसीका में स्राव (हार्मोन) का स्राव करती हैं।

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भौतिक-रासायनिक दृष्टिकोण से पर्यावरण के साथ जीव का संबंध एक खुली प्रणाली है, यानी एक ऐसी प्रणाली जहां जैव रासायनिक प्रक्रियाएं चल रही हैं। प्रारंभिक पदार्थ पर्यावरण से आते हैं, और जो पदार्थ लगातार बनते रहते हैं वे भी बाहर ले जाये जाते हैं। शरीर में बहुदिशात्मक प्रतिक्रियाओं के उत्पादों की गति और एकाग्रता के बीच संतुलन सशर्त, काल्पनिक है, क्योंकि पदार्थों का सेवन और निष्कासन बंद नहीं होता है। पर्यावरण के साथ निरंतर संबंध हमें एक जीवित जीव को एक खुली प्रणाली के रूप में मानने की अनुमति देता है।

सभी जीवित कोशिकाओं के लिए ऊर्जा का स्रोत सूर्य है। पादप कोशिकाएँ क्लोरोफिल की मदद से सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा ग्रहण करती हैं, और इसका उपयोग प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान आत्मसात प्रतिक्रियाओं के लिए करती हैं। जानवरों, कवक और बैक्टीरिया की कोशिकाएं, सांसारिक पौधों द्वारा संश्लेषित कार्बनिक पदार्थों के टूटने के दौरान, अप्रत्यक्ष रूप से सौर ऊर्जा का उपयोग करती हैं।

कोशिकीय श्वसन के दौरान कोशिका के कुछ पोषक तत्व टूट जाते हैं, जिससे विभिन्न प्रकार की कोशिकीय गतिविधियों के लिए आवश्यक ऊर्जा की आपूर्ति होती है। यह प्रक्रिया माइटोकॉन्ड्रिया नामक अंगकों में होती है। माइटोकॉन्ड्रिया में दो झिल्लियाँ होती हैं: बाहरी एक, कोशिकांग को साइटोप्लाज्म से अलग करती है, और भीतरी एक, जो कई तह बनाती है। श्वसन का मुख्य उत्पाद एटीपी है। यह माइटोकॉन्ड्रिया को छोड़ देता है और साइटोप्लाज्म और कोशिका झिल्ली में कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है। यदि कोशिकीय श्वसन के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, तो श्वसन को एरोबिक श्वसन कहा जाता है, लेकिन यदि प्रतिक्रियाएं ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होती हैं, तो हम अवायवीय श्वसन कहते हैं।

किसी कोशिका में किए जाने वाले किसी भी प्रकार के कार्य के लिए, ऊर्जा का उपयोग केवल एक ही रूप में किया जाता है - एटीपी के फॉस्फेट बांड से ऊर्जा के रूप में। एटीपी एक आसानी से गतिशील यौगिक है। एटीपी का निर्माण माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली पर होता है। कार्बोहाइड्रेट, वसा और अन्य कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण की ऊर्जा के कारण श्वसन के दौरान सभी कोशिकाओं में एटीपी का संश्लेषण होता है। हरे पौधों की कोशिकाओं में, एटीपी की मुख्य मात्रा सौर ऊर्जा के कारण क्लोरोप्लास्ट में संश्लेषित होती है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान, वे माइटोकॉन्ड्रिया की तुलना में कई गुना अधिक एटीपी का उत्पादन करते हैं। फॉस्फोरस-ऑक्सीजन बांड के टूटने और ऊर्जा की रिहाई के साथ एटीपी विघटित हो जाता है। यह एटीपी के हाइड्रोलिसिस के दौरान एंजाइम एटीपीस की कार्रवाई के तहत होता है - फॉस्फोरिक एसिड अणु के उन्मूलन के साथ पानी जोड़ना। परिणामस्वरूप, एटीपी एडीपी में परिवर्तित हो जाता है, और यदि फॉस्फोरिक एसिड के दो अणु अलग हो जाते हैं, तो एएमपी में बदल जाता है। एसिड के प्रत्येक ग्राम-अणु के उन्मूलन की प्रतिक्रिया 40 kJ की रिहाई के साथ होती है। यह एक बहुत बड़ा ऊर्जा उत्पादन है, यही कारण है कि एटीपी के फॉस्फोरस-ऑक्सीजन बांड को आमतौर पर मैक्रोर्जिस्टिक (उच्च-ऊर्जा) कहा जाता है।

प्लास्टिक विनिमय प्रतिक्रियाओं में एटीपी का उपयोग एटीपी हाइड्रोलिसिस के साथ जोड़कर किया जाता है। एटीपी अणु से हाइड्रोलिसिस के दौरान निकलने वाले फॉस्फोरस समूह को जोड़कर, यानी फॉस्फोराइलेशन द्वारा विभिन्न पदार्थों के अणुओं को ऊर्जा से चार्ज किया जाता है।

फॉस्फेट डेरिवेटिव की ख़ासियत यह है कि वे कोशिका को नहीं छोड़ सकते हैं, हालांकि उनके "डिस्चार्ज" रूप झिल्ली से स्वतंत्र रूप से गुजरते हैं। इसके कारण, फॉस्फोराइलेटेड अणु कोशिका में तब तक बने रहते हैं जब तक कि उनका उचित प्रतिक्रियाओं में उपयोग नहीं किया जाता है।

एडीपी को एटीपी में परिवर्तित करने की विपरीत प्रक्रिया एडीपी में फॉस्फोरिक एसिड अणु जोड़ने, पानी छोड़ने और बड़ी मात्रा में ऊर्जा को अवशोषित करने से होती है।

इस प्रकार, एटीपी कोशिका गतिविधि के लिए ऊर्जा का एक सार्वभौमिक और प्रत्यक्ष स्रोत है। यह ऊर्जा का एक एकल सेलुलर पूल बनाता है और इसे कोशिका के एक क्षेत्र से दूसरे क्षेत्र में पुनर्वितरित और परिवहन करना संभव बनाता है।

फॉस्फेट समूह का स्थानांतरण रासायनिक प्रतिक्रियाओं जैसे मोनोमर्स से मैक्रोमोलेक्यूल्स की असेंबली में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, पहले फॉस्फोराइलेटेड होने के बाद ही अमीनो एसिड को पेप्टाइड्स में जोड़ा जा सकता है। संकुचन या गति की यांत्रिक प्रक्रियाओं, एक सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध एक विघटित पदार्थ का परिवहन और अन्य प्रक्रियाओं में एटीपी में संग्रहीत ऊर्जा की खपत शामिल होती है।

ऊर्जा चयापचय की प्रक्रिया को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है। साइटोप्लाज्म में उच्च-आणविक कार्बनिक पदार्थ एंजाइमेटिक रूप से, हाइड्रोलिसिस द्वारा, सरल पदार्थों में परिवर्तित हो जाते हैं, जिनसे वे बनते हैं: प्रोटीन - अमीनो एसिड में, पॉली- और डिसैकराइड - मोनोसेकेराइड (+ ग्लूकोज) में, वसा ग्लिसरॉल और फैटी एसिड में। कोई ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं नहीं होती हैं, थोड़ी ऊर्जा निकलती है, जिसका उपयोग नहीं किया जाता है और थर्मल रूप में चला जाता है। अधिकांश कोशिकाएँ पहले कार्बोहाइड्रेट का उपयोग करती हैं। पॉलीसेकेराइड (पौधों में स्टार्च और जानवरों में ग्लाइकोजन) ग्लूकोज में हाइड्रोलाइज्ड होते हैं। ग्लूकोज ऑक्सीकरण तीन चरणों में होता है: ग्लाइकोलाइसिस, ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन (क्रेब्स चक्र - साइट्रिक एसिड चक्र) और ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन (श्वसन श्रृंखला)। ग्लाइकोलाइसिस, जिसके परिणामस्वरूप ग्लूकोज का एक अणु एटीपी के दो अणुओं की रिहाई के साथ पाइरुविक एसिड के दो अणुओं में विभाजित हो जाता है, साइटोप्लाज्म में होता है। ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, पाइरुविक एसिड या तो इथेनॉल (किण्वन) या लैक्टिक एसिड (एनारोबिक श्वसन) में परिवर्तित हो जाता है।

जब पशु कोशिकाओं में ग्लाइकोलाइसिस होता है, तो ग्लूकोज का छह-कार्बन अणु लैक्टिक एसिड के दो अणुओं में टूट जाता है। यह प्रक्रिया बहु-चरणीय है. यह 13 एंजाइमों द्वारा क्रमिक रूप से संचालित होता है। अल्कोहलिक किण्वन के दौरान, ग्लूकोज अणु से इथेनॉल के दो अणु और CO2 के दो अणु बनते हैं।

ग्लाइकोलाइसिस अवायवीय और एरोबिक श्वसन के लिए सामान्य चरण है; अन्य दो केवल एरोबिक स्थितियों के तहत होते हैं। ऑक्सीजन मुक्त ऑक्सीकरण की प्रक्रिया, जिसमें चयापचयों की ऊर्जा का केवल एक हिस्सा जारी और उपयोग किया जाता है, अवायवीय जीवों के लिए अंतिम है। ऑक्सीजन की उपस्थिति में, पाइरुविक एसिड माइटोकॉन्ड्रिया में चला जाता है, जहां, कई अनुक्रमिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप, यह एरोबिक रूप से एच2ओ और सीओ2 में पूरी तरह से ऑक्सीकृत हो जाता है और साथ ही एडीपी से एटीपी में फॉस्फोराइलेशन होता है। इस मामले में, दो एटीपी अणु ग्लाइकोलाइसिस द्वारा, दो क्रेब्स चक्र द्वारा और 34 श्वसन श्रृंखला द्वारा निर्मित होते हैं। एक ग्लूकोज अणु के H2O और CO2 में पूर्ण ऑक्सीकरण के लिए शुद्ध उपज 38 अणु है।

इस प्रकार, एरोबिक जीवों में, कार्बनिक पदार्थों का अंतिम अपघटन उन्हें वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ सरल अकार्बनिक पदार्थों में ऑक्सीकरण करके किया जाता है: CO2 और H2O। यह प्रक्रिया माइटोकॉन्ड्रिया के क्राइस्टे पर होती है। इस मामले में, मुक्त ऊर्जा की अधिकतम मात्रा जारी होती है, जिसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा एटीपी अणुओं में आरक्षित होता है। यह देखना आसान है कि एरोबिक ऑक्सीकरण कोशिका को अधिकतम सीमा तक मुक्त ऊर्जा प्रदान करता है।

अपचय के परिणामस्वरूप, ऊर्जा से भरपूर एटीपी अणु कोशिका में जमा हो जाते हैं, और CO2 और अतिरिक्त पानी बाहरी वातावरण में छोड़ दिया जाता है।

श्वसन के लिए आवश्यक चीनी अणुओं को कोशिका में संग्रहित किया जा सकता है। अतिरिक्त लिपिड या तो टूट जाते हैं, जिसके बाद उनके टूटने के उत्पाद श्वसन के लिए सब्सट्रेट के रूप में माइटोकॉन्ड्रिया में प्रवेश करते हैं, या वसा की बूंदों के रूप में साइटोप्लाज्म में भंडार के रूप में जमा होते हैं। प्रोटीन कोशिका में प्रवेश करने वाले अमीनो एसिड से निर्मित होते हैं। प्रोटीन संश्लेषण राइबोसोम नामक अंगकों में होता है। प्रत्येक राइबोसोम में दो उपकण होते हैं - बड़े और छोटे: दोनों उपकणों में प्रोटीन अणु और आरएनए अणु शामिल होते हैं।

राइबोसोम अक्सर सिस्टर्न और वेसिकल्स से युक्त एक विशेष झिल्ली प्रणाली से जुड़े होते हैं - तथाकथित एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (ईआर); उन कोशिकाओं में जो बहुत अधिक प्रोटीन का उत्पादन करती हैं, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम अक्सर बहुत अच्छी तरह से विकसित होता है और राइबोसोम से ढका होता है। कुछ एंजाइम केवल तभी प्रभावी होते हैं जब वे किसी झिल्ली से जुड़े होते हैं। लिपिड संश्लेषण में शामिल अधिकांश एंजाइम यहीं स्थित हैं। इस प्रकार, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम एक प्रकार की कोशिका कार्यक्षेत्र की तरह है।

इसके अलावा, ईआर साइटोप्लाज्म को अलग-अलग डिब्बों में विभाजित करता है, यानी, यह साइटोप्लाज्म में एक साथ होने वाली विभिन्न रासायनिक प्रक्रियाओं को अलग करता है, और इससे यह संभावना कम हो जाती है कि ये प्रक्रियाएं एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप करेंगी।

किसी दिए गए सेल द्वारा उत्पादित उत्पाद अक्सर सेल के बाहर उपयोग किए जाते हैं। ऐसे मामलों में, राइबोसोम पर संश्लेषित प्रोटीन एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की झिल्लियों से होकर गुजरते हैं और उनके चारों ओर बनने वाली झिल्ली पुटिकाओं में पैक हो जाते हैं, जो फिर ईआर से अलग हो जाते हैं। ये पुटिकाएँ, चपटी और एक-दूसरे के ऊपर खड़ी, पैनकेक की तरह, एक विशिष्ट संरचना बनाती हैं जिसे गोल्गी कॉम्प्लेक्स या गोल्गी तंत्र कहा जाता है। गोल्गी तंत्र में रहने के दौरान, प्रोटीन में कुछ परिवर्तन होते हैं। जब उनके कोशिका छोड़ने का समय आता है, तो झिल्ली पुटिकाएं कोशिका झिल्ली में विलीन हो जाती हैं और खाली हो जाती हैं, जिससे उनकी सामग्री बाहर निकल जाती है, यानी एक्सोसाइटोसिस द्वारा स्राव होता है।

गोल्गी तंत्र लाइसोसोम का भी उत्पादन करता है - झिल्ली थैली जिसमें पाचन एंजाइम होते हैं। यह पता लगाना कि कोई कोशिका कुछ प्रोटीन कैसे बनाती है, पैकेज करती है और निर्यात करती है, और यह कैसे "जानती है" कि उसे कौन से प्रोटीन अपने पास रखना चाहिए, आधुनिक कोशिका विज्ञान की सबसे आकर्षक शाखाओं में से एक है।

किसी भी कोशिका की झिल्लियाँ लगातार गतिशील और परिवर्तित होती रहती हैं। ईआर झिल्ली पूरे कोशिका में धीरे-धीरे चलती है। इन झिल्लियों के अलग-अलग खंड अलग हो जाते हैं और पुटिकाओं का निर्माण करते हैं, जो अस्थायी रूप से गोल्गी तंत्र का हिस्सा बन जाते हैं, और फिर, एक्सोसाइटोसिस की प्रक्रिया के माध्यम से, कोशिका झिल्ली के साथ विलय हो जाते हैं।

बाद में, झिल्ली सामग्री को साइटोप्लाज्म में वापस कर दिया जाता है, जहां इसका फिर से उपयोग किया जाता है।