माइटोकॉन्ड्रिया को कोशिका का पावरहाउस क्यों कहा जाता है?

क्योंकि वे ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण के माध्यम से कोशिका के अधिकांश एटीपी का उत्पादन करते हैं, पोषक तत्वों के ऑक्सीकरण को उस अणु के संश्लेषण से जोड़ते हैं जिसका उपयोग कोशिकाएं अपने काम को शक्ति देने के लिए करती हैं।

जैव-ऊर्जा विज्ञान क्या है?

जैव-ऊर्जा विज्ञान इस बात का अध्ययन है कि जीवित प्रणालियाँ ऊर्जा को कैसे परिवर्तित करती हैं - माइटोकॉन्ड्रिया में, ईंधन ऑक्सीकरण की ऊर्जा को प्रोटॉन ढाल के रूप में कैसे ग्रहण किया जाता है और एटीपी में परिवर्तित किया जाता है।

माइटोकॉन्ड्रियल कार्य और जैव-ऊर्जा विज्ञान

माइटोकॉन्ड्रिया झिल्ली-बद्ध कोशिकांग हैं जहाँ कोशिका की अधिकांश प्रयोग करने योग्य रासायनिक ऊर्जा उत्पन्न होती है। यह क्षेत्र सर्वेक्षण करता है कि माइटोकॉन्ड्रिया पोषक तत्वों में संग्रहीत ऊर्जा को एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (ATP) में कैसे परिवर्तित करते हैं, उनकी संरचना उस रूपांतरण का कैसे समर्थन करती है, और वही मशीनरी गर्मी उत्पादन, कैल्शियम प्रबंधन और प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के उत्पादन में कैसे भाग लेती है। जैव-ऊर्जा विज्ञान इन ऊर्जा परिवर्तनों का मात्रात्मक अध्ययन है।

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Definition

माइटोकॉन्ड्रियल जैव-ऊर्जा विज्ञान इस बात का अध्ययन है कि माइटोकॉन्ड्रिया ऊर्जा को कैसे ग्रहण करते हैं, संग्रहीत करते हैं और छोड़ते हैं - मुख्य रूप से ईंधन के ऑक्सीकरण, श्वसन श्रृंखला के साथ इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण, एक ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटॉन ढाल की स्थापना, और उस ढाल से जुड़े एटीपी के संश्लेषण के माध्यम से।

Scope

यह क्षेत्र माइटोकॉन्ड्रियल वास्तुकला और डिब्बों, श्वसन इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला, श्वसन के एटीपी संश्लेषण के साथ रसायन-परासरणी युग्मन, माइटोकॉन्ड्रियल अनकपलिंग और थर्मोजेनेसिस, और कैल्शियम सिग्नलिंग और प्रतिक्रियाशील-ऑक्सीजन-प्रजाति उत्पादन में माइटोकॉन्ड्रियल भूमिकाओं को शामिल करता है। यह इन्हें नैदानिक मार्गदर्शन के बजाय संदर्भ जैव रसायन और कोशिका शरीर विज्ञान के रूप में मानता है।

Sub-topics

Core questions

माइटोकॉन्ड्रिया कम किए गए सहकारकों में ऊर्जा को एटीपी में कैसे परिवर्तित करते हैं?
माइटोकॉन्ड्रियल संरचना ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण को कैसे सक्षम करती है?
इलेक्ट्रॉन प्रवाह प्रोटॉन पंपिंग और एटीपी संश्लेषण से कैसे जुड़ा है?
प्रोटॉन ढाल को एटीपी के बजाय गर्मी उत्पन्न करने के लिए कैसे नष्ट किया जा सकता है?
माइटोकॉन्ड्रिया कैल्शियम संकेतों को कैसे समझते और आकार देते हैं और प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों का उत्पादन कैसे करते हैं?

Key concepts

ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण
प्रोटॉन-मोटिव बल
आंतरिक और बाहरी माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली
क्रिस्टी
एटीपी सिंथेज़
माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स
माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए

Key theories

रसायन-परासरणी परिकल्पना: पीटर मिशेल ने प्रस्तावित किया कि श्वसन इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण की ऊर्जा आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली के पार एक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रोटॉन ढाल के रूप में संरक्षित होती है, और यह प्रोटॉन-मोटिव बल, न कि एक रासायनिक उच्च-ऊर्जा मध्यवर्ती, एटीपी संश्लेषण को प्रेरित करता है।

Mechanisms

ईंधन ऑक्सीकरण (NADH और FADH2) द्वारा उत्पन्न कम किए गए सहकारक आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में श्वसन श्रृंखला को इलेक्ट्रॉन दान करते हैं। जैसे ही इलेक्ट्रॉन ऑक्सीजन की ओर बढ़ते हैं, प्रोटॉन मैट्रिक्स से इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में पंप किए जाते हैं, जिससे एक इलेक्ट्रोकेमिकल ढाल (प्रोटॉन-मोटिव बल) स्थापित होता है। एटीपी सिंथेज़ के माध्यम से वापस बहने वाले प्रोटॉन एडीपी के एटीपी में फास्फोरिलीकरण को प्रेरित करते हैं, एक युग्मन जिसे रसायन-परासरणी परिकल्पना द्वारा समझाया गया है। वही ढाल इसके बजाय गर्मी के रूप में नष्ट हो सकता है, और माइटोकॉन्ड्रिया अतिरिक्त रूप से साइटोसोलिक कैल्शियम को बफर करते हैं और श्वसन के उप-उत्पादों के रूप में प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों का उत्पादन करते हैं।

Clinical relevance

चूंकि माइटोकॉन्ड्रिया अधिकांश कोशिकीय एटीपी की आपूर्ति करते हैं, इसलिए उनका कार्य उच्च ऊर्जा मांग वाले ऊतकों के लिए केंद्रीय है, और माइटोकॉन्ड्रियल ऊर्जा विज्ञान की गड़बड़ी का कई रोग प्रक्रियाओं में अध्ययन किया जाता है। यह क्षेत्र अंतर्निहित जैव रसायन और शरीर विज्ञान का वर्णन करता है और किसी भी व्यक्ति के निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

माइटोकॉन्ड्रिया का वर्णन उन्नीसवीं शताब्दी के अंत में सूक्ष्मदर्शीय रूप से किया गया था, और श्वसन और एटीपी संश्लेषण में उनकी भूमिका बीसवीं शताब्दी के मध्य तक स्थापित की गई थी। पीटर मिशेल की 1961 की रसायन-परासरणी परिकल्पना ने यह समझाकर क्षेत्र को फिर से परिभाषित किया कि श्वसन एक प्रोटॉन ढाल के माध्यम से एटीपी संश्लेषण से कैसे जुड़ा है, एक प्रस्ताव जिसे बाद में व्यापक रूप से स्वीकार किया गया और समीक्षा की गई क्योंकि ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण अपने आधुनिक आणविक युग में प्रवेश कर गया।

Key figures

Peter Mitchell
Jennifer Nunnari
Rosario Rizzuto

Seminal works

mitchell-1961
saraste-1999
nunnari-2012

Frequently asked questions

माइटोकॉन्ड्रिया को कोशिका का पावरहाउस क्यों कहा जाता है?: क्योंकि वे ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण के माध्यम से कोशिका के अधिकांश एटीपी का उत्पादन करते हैं, पोषक तत्वों के ऑक्सीकरण को उस अणु के संश्लेषण से जोड़ते हैं जिसका उपयोग कोशिकाएं अपने काम को शक्ति देने के लिए करती हैं।
जैव-ऊर्जा विज्ञान क्या है?: जैव-ऊर्जा विज्ञान इस बात का अध्ययन है कि जीवित प्रणालियाँ ऊर्जा को कैसे परिवर्तित करती हैं - माइटोकॉन्ड्रिया में, ईंधन ऑक्सीकरण की ऊर्जा को प्रोटॉन ढाल के रूप में कैसे ग्रहण किया जाता है और एटीपी में परिवर्तित किया जाता है।