माइटोकॉन्ड्रिया

 

Mitochondria-माइटोकांड्रिया या सूत्रकणिका डबल मेम्ब्रेन, सेमी-ऑटोनोमॉस (double membranous, semiautonomous cell organelles) सेल ओर्गानेल्स है, और कुछ को छोड़कर (such as mature RBC) सभी यूकेरियोट्स सेल में पाई जाती है।

ऐतिहासिक पहलू

Historical view-माइटोकॉन्ड्रिया एरोबिक यूकेरियोट्स के कोशिका अंग हैं जो एरोबिक श्वसन की (site of aerobic respiration) साइट है।

माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीडेटिव डीकार्बाक्सिलेशन, फॉस्फोराइलेशन और एरोबिक श्वसन का क्रेब्स चक्र (oxidative decarboxylation, phosphorylation and aerobic Respiration) होता है।

इसलिए कोशिका के शक्ति गृह (power hose of the cell)कहलाते हैं, क्योंकि वे वायुजीवी श्वसन में ऊर्जा मुक्त करने के प्रमुख केंद्र हैं।

Mitochondria in english

माइटोकॉन्डिया को पहली बार कोल्लिकर (kollicker) ने 1880 में देखा था।

बेंडा (Benda-1897) ने माइटोकॉन्ड्रिया का वर्तमान नाम दिया (Greek word- mitos-thread, chondrion-grain)

माइटोकॉन्ड्रिया को जेनस ग्रीन डाई के साथ स्टेन या कलर किया जा सकता है और प्रकाश माइक्रोस्कोप की मदद से आसानी से पहचाना जा सकता है। अल्ट्रास्ट्रक्चर का अध्ययन केवल इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत किया जा सकता है।

प्रोकैरियोट्स और एनारोबिक यूकेरियोट्स (prokaryotes & Anaerobic eukaryotes) में माइटोकॉन्ड्रिया अनुपस्थित होती हैं।

स्तनधारियों की परिपक्व लाल रक्त कोशिकाओं (आरबीसी/एरिथ्रोसाइट-mature RBC/erythrocytes) में माइटोकॉन्ड्रिया  नहीं पाई जाती हैं।

माइटोकॉन्ड्रिया की संख्या

Number of mitochondia-माइटोकॉन्ड्रिया की संख्या अलग अलग सेल में भिन्न होती है। माइटोकॉन्ड्रिया संख्या सेलुलर गतिविधियों (metabolic activity of cell) पर निर्भर करती है।

निष्क्रिय बीजों (non germinating seed) की कोशिकाओं में बहुत कम माइटोकॉन्ड्रिया होते हैं, जबकि अंकुरित बीजों (germinating seed) में कई माइटोकॉन्ड्रिया होते हैं।

सामान्य तौर पर पौधों की कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रिया की संख्या कम पायी जाती है, जबकि जंतुओं की सेल में माइटोकांड्रिया की संख्या ज़्यादा पायी जाती है।

सेल में स्थिति

Position of mitochondria in cell-कोशिका में माइटोकॉन्ड्रिया की स्थिति ऊर्जा और अमीनो एसिड की आवश्यकता पर निर्भर करती है।

अविशिष्ट कोशिकाओं (in unspecialized cell) में माइटोकॉन्ड्रिया बेतरतीब ढंग से पूरे कोशिका द्रव्य (distributed in cytoplasm) में वितरित होते हैं।

अवशोषक और सीक्रेटरी (peripheral position absorptive & secretory in secretory cell) कोशिकाओं में, वे परिधीय कोशिका द्रव्य में स्थित होते हैं।

मांसपेशियों के तंतुओं में वे सिकुड़ते तत्वों (contractile filaments) के बीच लाइट बैंड के क्षेत्रों में पंक्तियों (in rows) में होते हैं।

सेल डिवीज़न के दौरान, अधिक माइटोकॉन्ड्रिया स्पिंडल फैब्रिस के चारों (around the spindle fibres) तरफ़ जमा हो जाती हैं ।

फ्लाजिला और सेलिआ (base of cilia & flagella) के आधार पर माइटोकॉन्ड्रिया अधिक  संख्या में होते हैं, ताकि, उन्हें मूवमेंट के लिए ऊर्जा प्रदान की जा सके।

आकृति और माप

shape & size-माइटोकॉन्ड्रिया का आकार बाह्यरेखा में बेलनाकार (slender in outline) होता है।

आकार-1.0 – 4.1 माइक्रोमीटर लंबाई और व्यास  (diameter in micrometer) 0.2 – 1.0 माइक्रोमीटर (औसत 0.5) है

रासायनिक संरचना

chemical composition-विभिन्न अनुपात में निम्नलिखित कार्बनिक जैव अणु (biochemical) मौजूद हैं-

प्रोटीन और एंजाइम (protein & enzymes) 60-70%

लिपिड (lipid) 25 – 35%

आरएनए  (RNA) 5 – 7%

इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप संरचना

electron microscopic structure-माइटोकॉन्ड्रिया में दो झिल्ली या दो कक्ष (two membranes or compartments) होते हैं, बाहरी और आंतरिक। ये दो झिल्लियां माइटोकॉन्ड्रिया का एनवेलप (envelop) बनाती हैं।

प्रत्येक झिल्ली की मोटाई 60-75 एंगस्ट्रॉम होती है।

बाहरी झिल्ली की संरचना (outer membrane)

बाहरी झिल्ली चिकनी होती है। यह कई चयापचयों के लिए पारगम्य है।

यह पोरिन नामक प्रोटीन चैनलों की उपस्थिति के कारण होता है या जो सूक्ष्म छिद्रों का निर्माण करते हैं। लिपिड संश्लेषण से जुड़े कुछ एंजाइम झिल्ली में स्थित होते हैं

आंतरिक झिल्ली की संरचना

inner membrane-यह केवल कुछ केमिकल्स के लिए पारगम्य (permeable) है।

इसमें कार्डियोलिपिन (चार फैटी एसिड युक्त-cardiolipin) नामक डबल फॉस्फोलिपिड अधिक होते हैं, जो झिल्ली को आयनों के लिए impermeable बनाता है।

आंतरिक झिल्ली को अंगुली की तरह मैट्रिक्स की तरफ की तरफ अंदर की ओर मुड़ा हुआ होता है, जिसे क्रिस्टी कहते हैं।

क्रिस्टी आंतरिक झिल्ली के सतह क्षेत्र को बढ़ाने के लिए हैं।

आंतरिक झिल्ली में श्वसन श्रृंखला एंजाइम या ईटीएस (इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली) के घटक होते हैं।

 F0 – F1 कण या ऑक्सीसोम

F0-F1 particle/Oxysomes-आंतरिक झिल्ली के साथ-साथ क्रिस्टी में छोटे पेपर पिन जैसी संरचनाएं होती हैं, जिन्हें प्राथमिक कण (elementary particle) या F0 – F1 कण या ऑक्सीसोम (या ऑक्सीसोम) नाम दिया जाता है।

एक माइटोकॉन्ड्रिया में 1 x 104 – 1 x 105 प्राथमिक कण होते हैं।

प्रत्येक F0 – F1 कणों में एक हेड, एक स्टॉक और एक आधार (head,stalk and base) होता है। आधार (F0 सबयूनिट्स) लगभग 11 एनएम लंबा और 1.5 एनएम (nm-nano meter) मोटाई का है।

स्टॉक 5 एनएम लंबा और 3.5 एनएम चौड़ा है। हेड (F1 सबयूनिट) का व्यास 8.5 एनएम है।

F0 – F1 कण ATP-ase के रूप में कार्य करते हैं। इसलिए ये ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन के दौरान एटीपी संश्लेषण (site of ATP synthesis) की साइट हैं।

इलेक्ट्रॉन परिवहन के एंजाइम प्राथमिक कणों के संपर्क में आंतरिक झिल्ली में स्थित होते हैं।

एडहेसन साइट

कहीं-कहीं बाहरी और भीतरी माइटोकॉन्ड्रियल झिल्लियां संपर्क में आ जाती हैं। उन्हें एडहेसन साइट (adhesive site) कहा जाता है।

एडहेसन साइट माइटोकॉन्ड्रियन के विशेष पारगमन (special transport site) क्षेत्र हैं जो बाहर से अंदर और इसके विपरीत सामग्री के हस्तांतरण के लिए होते हैं।

बाहरी कक्ष (पेरिमिटोकॉन्ड्रियल स्पेस)

यह माइटोकॉन्ड्रियल एनवेलप के बाहरी और आंतरिक झिल्ली के बीच मौजूद होता है। आमतौर पर, यह 60 – 100 एंगस्ट्रॉम (60-100 angstrom) चौड़ा होता है।

यह क्रिस्टी के रिक्त स्थान में फैली हुई है। कक्ष में एक द्रव होता है जिसमें कुछ एंजाइम होते हैं।

आंतरिक कक्ष

inner chamber-यह माइटोकॉन्ड्रियन का fluidy part बनाता है। आंतरिक कक्ष में एक अर्ध-द्रव मैट्रिक्स (matrix) होता है।

मैट्रिक्स में निम्नलिखित केमिकल्स पाए जाते हैं-

प्रोटीन कण (protein particle)

70 एस-राइबोसोम (70-s ribosomes) जो प्रोकैरियोटिक राइबोसोम के समान होते हैं

आरएनए (टी-आरएनए t-RNA)

डीएनए (माइटोकॉन्ड्रियल या एमटी-डीएनए) -एक सिंगल सर्कुलर डबल स्ट्रैंडेड (single, circular, double stranded DNA)।

क्रेब्स या टीसीए चक्र के एंजाइम (सक्सेनेट डिहाइड्रोजनेज को छोड़कर जिसमें झिल्ली आधारित स्थान होता है)।

अमीनो एसिड और फैटी एसिड मेटाबोलिज्म के एंजाइम

माइटोकॉन्ड्रिया की स्वायत्तता-सेमीऑटोनॉमस सेल ऑर्गेनेल

निम्नलिखित कारणों से माइटोकॉन्ड्रिया को अर्ध-स्वायत्त कोशिका अंग माना जाता है-

• माइटोकॉन्ड्रिया का अपना डीएनए होता है जो स्वतंत्र रूप से रेप्लिकेट कर सकता है।
• माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए अपने स्वयं के एम-आरएनए, टी-आरएनए और आर-आरएनए का उत्पादन करता है।
• माइटोकॉन्ड्रियल के पास अपने स्वयं के राइबोसोम (70 एस प्रकार) होते हैं।
• माइटोकॉन्ड्रिया अपने स्वयं के कुछ संरचनात्मक प्रोटीनों के साथ-साथ एंजाइमों का संश्लेषण करते हैं।
• हालाँकि अधिकांश माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन या एंजाइम सेल के नुक्लिएर डीएनए के निर्देशों के तहत संश्लेषित होते हैं।
• माइटोकॉन्ड्रिया अपने मेटाबोलिक रिएक्शंस के लिए आवश्यक कुछ एंजाइमों का संश्लेषण करते हैं।
• नए माइटोकॉन्ड्रिया पहले से मौजूद माइटोकॉन्ड्रिया के विभाजन / बाइनरी विखंडन (binary fission) द्वारा विकसित होते हैं।
• हालांकि, माइटोकॉन्ड्रिया पूरी तरह से स्वायत्त नहीं हैं।
• उनकी संरचना और कार्यप्रणाली दोनों आंशिक रूप से कोशिका के केंद्रक और कोशिका द्रव्य से सामग्री की उपलब्धता द्वारा नियंत्रित होती हैं।
• माइटोकॉन्ड्रिया को सहजीवन (Co-existence) माना जाता है (मार्गुलिस, 1971 और एंडोसिम्बियन सिद्धांत-Endosymbiont theory)  के अनुसार माइटोकॉन्ड्रिया, यूकेरियोटिक कोशिकाओं के साथ विकास के काफी पहले से जुड़ी हुई थीं।

माइटोकॉन्ड्रिया के कार्य

Functions of Mitochondria-

• माइटोकॉन्ड्रिया साइट एरोबिक श्वसन है जिसमें श्वसन सब्सट्रेट पूरी तरह से कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकृत हो जाते हैं।
• इस प्रक्रिया में मुक्त होने वाली ऊर्जा को प्रारंभ में एटीपी के रूप में संग्रहित किया जाता है।
• एटीपी का उपयोग कोशिका की विभिन्न ऊर्जा की आवश्यकता वाली प्रक्रियाओं जैसे पेशी संकुचन, तंत्रिका आवेग चालन, जैवसंश्लेषण, झिल्ली परिवहन, कोशिका विभाजन, गति आदि में किया जाता है।
• एटीपी के निर्माण के कारण माइटोकॉन्ड्रिया को कोशिका का पावर हाउस कहा जाता है।
• माइटोकॉन्ड्रिया कई जैव रसायनों  (various biochemicals) जैसे क्लोरोफिल, साइटोक्रोम, पाइरीमिडीन, स्टेरॉयड, एल्कलॉइड आदि, के संश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण करते हैं।
• माइटोकॉन्ड्रिया के आंतरिक कक्ष के मैट्रिक्स में फैटी एसिड के संश्लेषण (enzyme for fatty acid synthesis) के लिए एंजाइम मौजूद होते हैं।

• कई अमीनो एसिड का संश्लेषण (many amino acid synthesize) माइटोकॉन्ड्रिया में होता है।
• पहले गठित अमीनो एसिड ग्लूटामिक एसिड और एसपारटिक एसिड (glutamic and aspartic acid) हैं।
• माइटोकॉन्ड्रिया आवश्यकता पड़ने पर (can store and release calcium ions) कैल्शियम को स्टोर और रिलीज कर सकता है।
• ज़्यादातर जीवों में माइटोकांड्रिया मैटरनल इनहेरिटेंस (maternal inheritance) से आती है, जैसे की ह्यूमन में ये ओवम (present in ovum) से नई जनरेशन में पहुँचती है ।
• माइटोकॉन्ड्रिया फोटोरेस्पिरेटरी मार्ग (Photorespiratory pathway or C2 cycle) में क्लोरोप्लास्ट और पेरॉक्सिसोम (chloroplast & peroxisomes) के दौरान भी शामिल होते हैं, जो C3 पौधों में वेस्टफुल प्रोसेस है।

अंत में

आज की पोस्ट में हमने माइटोकांड्रिया के बारे में समझा साथ ही यह भी देखा कि माइटोकांड्रिया कितनी ज़रूरी सेल ऑरगॅनेल्स है।

उम्मीद है यह पोस्ट आपको पसंद आया होगा। आपकी तरफ से किसी भी प्रकार की राय और सुझाव का स्वागत रहेगा।

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