केमियोस्मोसिस और एटीपी संश्लेषण
कोशिकाएँ ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटॉन ग्रेडिएंट में ऊर्जा कैसे संग्रहीत करती हैं और इसका उपयोग एटीपी बनाने वाले एक रोटरी एंजाइम को चलाने के लिए कैसे करती हैं, जो जैविक ऊर्जा की केंद्रीय मुद्रा है।
Definition
केमियोस्मोसिस एक झिल्ली के पार एक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रोटॉन ग्रेडिएंट का उपयोग है ताकि ऊर्जा-मुक्त करने वाले इलेक्ट्रॉन परिवहन को एटीपी सिंथेज़ द्वारा एटीपी संश्लेषण से जोड़ा जा सके।
Scope
यह विषय ऊर्जा रूपांतरण के केमियोस्मोोटिक तंत्र को शामिल करता है: कैसे इलेक्ट्रॉन परिवहन एक झिल्ली के पार एक प्रोटॉन-मोटिव बल का निर्माण करता है, वह ग्रेडिएंट मुक्त ऊर्जा को कैसे संग्रहीत करता है, और एटीपी सिंथेज़ यांत्रिक घूर्णन के माध्यम से एटीपी को संश्लेषित करने के लिए प्रोटॉन के वापसी प्रवाह का उपयोग कैसे करता है। यह ऊर्जावान और भौतिक तंत्र का वर्णन करता है, व्यापक थर्मोडायनामिक ढाँचे और चयापचय विवरण को पड़ोसी विषयों के लिए छोड़ देता है।
Core questions
- इलेक्ट्रॉन परिवहन से ऊर्जा प्रोटॉन ग्रेडिएंट के रूप में कैसे संग्रहीत होती है?
- प्रोटॉन-मोटिव बल क्या है, और इसमें कितनी मुक्त ऊर्जा होती है?
- एटीपी सिंथेज़ प्रोटॉन प्रवाह को रासायनिक बंधन ऊर्जा में कैसे परिवर्तित करता है?
- एक रोटरी तंत्र इन प्रक्रियाओं को जोड़ने के लिए क्यों उपयुक्त है?
Key theories
- केमियोस्मोोटिक परिकल्पना
- मिशेल ने प्रस्तावित किया कि इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रोटॉन को एक झिल्ली के पार पंप करता है और परिणामी इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट, न कि एक रासायनिक मध्यवर्ती, श्वसन को फास्फोरिलीकरण से जोड़ता है।
- रोटरी मैकेनोकेमिकल युग्मन
- एटीपी सिंथेज़ एक आणविक रोटरी मोटर के रूप में व्यवहार करता है जिसमें झिल्ली-अंतर्निहित हिस्से के माध्यम से प्रोटॉन प्रवाह एक शाफ्ट को घुमाता है जो उत्प्रेरक सिर में एटीपी को संश्लेषित करने वाले संरचनात्मक परिवर्तनों को यांत्रिक रूप से चलाता है।
Mechanisms
इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखलाएं रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की मुक्त ऊर्जा का उपयोग प्रोटॉन को एक झिल्ली के पार पंप करने के लिए करती हैं, जिससे एक प्रोटॉन-मोटिव बल बनता है जो एकाग्रता अंतर और एक झिल्ली वोल्टेज को जोड़ता है। यह ग्रेडिएंट मुक्त ऊर्जा का एक भंडार है। एटीपी सिंथेज़ एक नियंत्रित वापसी मार्ग प्रदान करता है: ग्रेडिएंट के नीचे से इसके झिल्ली क्षेत्र के माध्यम से बहने वाले प्रोटॉन एक केंद्रीय रोटर को घुमाते हैं, और घूर्णन उत्प्रेरक उप-इकाइयों में अनुक्रमिक संरचनात्मक परिवर्तनों को चलाता है जो सब्सट्रेट्स को बांधते हैं और एटीपी जारी करते हैं। यह तंत्र प्रतिवर्ती है, इसलिए एंजाइम एटीपी को हाइड्रोलाइज करके प्रोटॉन को पंप भी कर सकता है।
Clinical relevance
केमियोस्मोोटिक ऊर्जा रूपांतरण माइटोकॉन्ड्रियल कार्य के लिए केंद्रीय है, और इसका विघटन चयापचय और माइटोकॉन्ड्रियल विकारों का आधार है और कुछ एजेंटों द्वारा लक्षित है; यहाँ की बायोफिज़िक्स नैदानिक मार्गदर्शन के बजाय शैक्षिक पृष्ठभूमि है।
History
मिशेल की 1961 की केमियोस्मोोटिक परिकल्पना, जो शुरू में विवादास्पद थी, ने एक रासायनिक युग्मन मध्यवर्ती की खोज को विस्थापित कर दिया; बोयर के बाइंडिंग-चेंज तंत्र और वॉकर की एटीपी सिंथेज़ की संरचना ने बाद में रोटरी एंजाइम का खुलासा किया जो इसे साकार करता है।
Key figures
- Peter Mitchell
- Paul Boyer
- John Walker
Related topics
Seminal works
- mitchell1961
- nelson2014
Frequently asked questions
- प्रोटॉन-मोटिव बल क्या है?
- यह एक झिल्ली के पार एक प्रोटॉन ग्रेडिएंट में संग्रहीत मुक्त ऊर्जा है, जो प्रोटॉन एकाग्रता में अंतर और झिल्ली वोल्टेज को जोड़ती है; कोशिकाएं इसका उपयोग एटीपी संश्लेषण और परिवहन को शक्ति देने के लिए करती हैं।
- क्या एटीपी सिंथेज़ वास्तव में एक रोटरी मोटर है?
- हाँ; इसके झिल्ली वाले हिस्से के माध्यम से प्रोटॉन प्रवाह एक आंतरिक रोटर को घुमाता है, और वह घूर्णन यांत्रिक रूप से उन संरचनात्मक परिवर्तनों को चलाता है जो एटीपी को संश्लेषित करते हैं, जिसे सीधे देखा गया है।