बैक्टीरिया में पोषक तत्वों का अवशोषण और परिवहन

बैक्टीरिया में पोषक तत्वों का अवशोषण वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा कोशिकाएं झिल्ली की बाधा के विरुद्ध कोशिका आवरण के पार आयनों, शर्करा, अमीनो एसिड और अन्य विलेय को स्थानांतरित करती हैं। चूंकि कोशिकाद्रव्य झिल्ली ध्रुवीय और आवेशित अणुओं के लिए काफी हद तक अभेद्य होती है, बैक्टीरिया अपनी आवश्यक पोषक तत्वों को केंद्रित करने के लिए विशिष्ट परिवहन प्रणालियों—जिसमें चैनल, द्वितीयक ट्रांसपोर्टर, एटीपी-संचालित पंप और समूह-स्थानांतरण प्रणालियां शामिल हैं—पर निर्भर करते हैं।

Definition

बैक्टीरिया में जैविक परिवहन झिल्ली प्रोटीन द्वारा मध्यस्थता से कोशिका आवरण के पार विलेय का संचलन है; इसमें निष्क्रिय प्रसार, सुगम प्रसार, एटीपी या आयन प्रवणता द्वारा सक्रिय परिवहन, और समूह स्थानांतरण शामिल है, जो अवशोषण के दौरान सब्सट्रेट को रासायनिक रूप से संशोधित करता है।

Scope

यह विषय बैक्टीरिया परिवहन के मुख्य वर्गों को शामिल करता है: निष्क्रिय और सुगम प्रसार, प्राथमिक सक्रिय परिवहन (जैसे एबीसी ट्रांसपोर्टर), आयन प्रवणता द्वारा संचालित द्वितीयक सक्रिय परिवहन, और फॉस्फो-ट्रांसफरेज प्रणाली द्वारा समूह स्थानांतरण, साथ ही ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया में बाहरी-झिल्ली पारगम्यता की भूमिका। यह सूक्ष्मजीव शरीर विज्ञान में एक संदर्भ विषय है और कोई नैदानिक निर्देश प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• बैक्टीरिया एक अभेद्य झिल्ली के पार पोषक तत्वों को कैसे स्थानांतरित करते हैं?
• सक्रिय परिवहन को निष्क्रिय और सुगम प्रसार से क्या अलग करता है?
• फॉस्फो-ट्रांसफरेज प्रणाली अवशोषण को फॉस्फोराइलेशन से कैसे जोड़ती है?
• ग्राम-नकारात्मक बाहरी झिल्ली कोशिका में प्रवेश करने वाली चीजों को कैसे सीमित और चयनित करती है?

Key concepts

• निष्क्रिय और सुगम प्रसार
• प्राथमिक सक्रिय परिवहन और एबीसी ट्रांसपोर्टर
• द्वितीयक सक्रिय परिवहन (सिमपोर्ट और एंटीपोर्ट)
• प्रोटॉन प्रेरक बल एक प्रेरक शक्ति के रूप में
• समूह स्थानांतरण और फॉस्फो-ट्रांसफरेज प्रणाली (पीटीएस)
• बाहरी-झिल्ली पोरिन और चयनात्मक पारगम्यता
• सिडेरोफोर-मध्यस्थ लौह अधिग्रहण

Mechanisms

छोटे अनावेशित अणु प्रसार द्वारा झिल्ली को पार कर सकते हैं, लेकिन अधिकांश पोषक तत्वों को समर्पित ट्रांसपोर्टरों की आवश्यकता होती है। एबीसी प्रणालियों जैसे प्राथमिक सक्रिय ट्रांसपोर्टर एटीपी को हाइड्रोलाइज करके विलेय को प्रवणता के विरुद्ध पंप करते हैं, जबकि द्वितीयक ट्रांसपोर्टर विलेय के संचलन को प्रोटॉन प्रेरक बल या अन्य आयन प्रवणता से जोड़ते हैं (मैडिगन एट अल., 2018; व्हाइट एट अल., 2017)। समूह स्थानांतरण में, फॉस्फो-ट्रांसफरेज प्रणाली शर्करा को प्रवेश करते ही फॉस्फोराइलेट करती है, उन्हें एक साथ फंसाती और सक्रिय करती है, और वही प्रणाली चयापचय विनियमन में भाग लेती है (ड्यूशर एट अल., 2006)। ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया में बाहरी झिल्ली एक अतिरिक्त बाधा बनाती है जिसके पोरिन और पारगम्यता गुण निर्धारित करते हैं कि कौन से अणु आंतरिक झिल्ली तक पहुंचते हैं (निकैडो और वारा, 1985)।

Clinical relevance

परिवहन प्रणालियां निर्धारित करती हैं कि अणु, जिनमें कुछ जीवाणुरोधी एजेंट भी शामिल हैं, जीवाणु कोशिका में कैसे प्रवेश करते हैं या उससे बाहर निकलते हैं, और बाहरी-झिल्ली पारगम्यता ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया के आंतरिक प्रतिरोध में एक कारक है। लौह-अधिग्रहण परिवहन भी इस बात के लिए प्रासंगिक है कि बैक्टीरिया मेजबान से दुर्लभ पोषक तत्वों को कैसे प्राप्त करते हैं। यह विषय समझने के लिए परिवहन सिद्धांतों का वर्णन करता है और उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

History

बैक्टीरिया परिवहन की समझ बीसवीं सदी के अध्ययनों के माध्यम से आगे बढ़ी कि कोशिकाएं पोषक तत्वों को कैसे केंद्रित करती हैं, जिसमें फॉस्फो-ट्रांसफरेज प्रणाली की खोज एक ऐसे मार्ग के रूप में शामिल है जो शर्करा के अवशोषण को फॉस्फोराइलेशन से जोड़ता है, जिसे बाद में चयापचय विनियमन के लिए केंद्रीय दिखाया गया (ड्यूशर एट अल., 2006)। ग्राम-नकारात्मक आवरण पर काम ने स्पष्ट किया कि बाहरी झिल्ली और उसके पोरिन पारगम्यता और चयनात्मकता को कैसे नियंत्रित करते हैं (निकैडो और वारा, 1985), जिससे परिवहन को यह निर्धारित करने वाला एक प्रमुख कारक स्थापित किया गया कि बैक्टीरिया क्या उपयोग कर सकते हैं और कोशिका तक क्या पहुंच सकता है।

Key figures

• Hiroshi Nikaido
• Josef Deutscher
• Pieter Postma

Seminal works

• deutscher-2006
• nikaido-1985

Frequently asked questions

बैक्टीरिया को साधारण प्रसार के बजाय परिवहन प्रणालियों की आवश्यकता क्यों होती है?

कोशिकाद्रव्य झिल्ली अधिकांश ध्रुवीय और आवेशित विलेय के लिए अभेद्य होती है, और पोषक तत्व अक्सर कम सांद्रता में मौजूद होते हैं, इसलिए बैक्टीरिया अपनी आवश्यक अणुओं को चुनिंदा रूप से अंदर लाने और केंद्रित करने के लिए विशिष्ट ट्रांसपोर्टरों का उपयोग करते हैं।

फॉस्फो-ट्रांसफरेज प्रणाली क्या है?

फॉस्फो-ट्रांसफरेज प्रणाली एक समूह-स्थानांतरण मार्ग है जो कुछ शर्करा को फॉस्फोराइलेट करते हुए आयात करता है, जिससे शर्करा प्रवेश करते ही रासायनिक रूप से संशोधित हो जाती है; इसकी बैक्टीरिया कार्बोहाइड्रेट चयापचय को विनियमित करने में भी व्यापक भूमिकाएँ होती हैं।