लिपिड BILAYER: विशेषताओं, संरचना, कार्य - जीवविज्ञान - 2025

लिपिड दोहरी परत एक पतली, bimolecular, लामिना amphipathic लिपिड की झिल्ली, कि है, वे एक हाइड्रोफोबिक भाग और एक अन्य हाइड्रोफिलिक भाग शामिल है। यह आयनों के लिए बहुत कम पारगम्यता है, साथ ही पानी में घुलनशील अधिकांश अणुओं के लिए, हालांकि यह पानी के लिए बहुत ही पारगम्य है।

जलीय घोलों में, फॉस्फोग्लिसराइड्स जैसे ध्रुवीय लिपिड, विभिन्न प्रकार के समुच्चय बनाने के लिए सहयोगी होते हैं, जिन्हें मिसेल, लिपिड मोनोलयर्स और बाइलेयर कहा जाता है। इन संरचनाओं में, ध्रुवीय लिपिड के सिर, जो हाइड्रोफिलिक होते हैं, बाहरी रूप से पानी के संपर्क में होने के लिए निर्देशित होते हैं, जबकि पूंछ (हाइड्रोफोबिक) सभी विपरीत छोर पर व्यवस्थित होते हैं।

एक लिपिड बाईलेयर के माध्यम से एक छिद्र के किनारे पर संभव लिपिड की व्यवस्था का आरेख। से लिया गया और संपादित किया गया: MDougM।

जीवित प्राणियों के कोशिका झिल्ली में मुख्य रूप से फॉस्फोलिपिड्स और ग्लाइकोलिपिड्स होते हैं, जो एक लिपिड बिलीयर बनाते हैं। यह बाइलियर एक पारगम्यता अवरोध का गठन करता है जो सेल के लवण और इलेक्ट्रोलाइट्स की आंतरिक सामग्री को विनियमित करने की अनुमति देता है। इसे प्राप्त करने के लिए, उनके पास आयन पंप नामक संरचनाएं हैं।

कोशिका झिल्लियों के लिए लिपिड बाईलेयर मॉडल का प्रस्ताव करने वाले पहले वैज्ञानिक थे डॉ। एवर्ट गार्टर और एफ। ग्रेंडेल (1925), लेडेन विश्वविद्यालय, हॉलैंड से, एक मॉडल जिसे 1950 में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपिक अध्ययन द्वारा पुष्टि की गई थी।

लिपिड bilayers के कई वर्तमान और संभावित उपयोग हैं, लेकिन आज तक, दवाइयों में कैंसर के रोगियों के लिए प्रशासन में सबसे सफल व्यावसायिक रूप से कृत्रिम पुटिकाओं (लिपोसोम्स) का उपयोग किया गया है।

विशेषताएँ

लिपिड bilayers बहुत पतली और नाजुक लामेलर संरचनाएं हैं जो कुछ जैविक रूप से महत्वपूर्ण विशेषताओं को प्रस्तुत करती हैं जैसे:

भेद्यता

लिपिड बाईलेयर की मुख्य विशेषताओं में से एक इसकी चयनात्मक पारगम्यता है। वास्तव में, ये झिल्ली आयनों और अधिकांश ध्रुवीय अणुओं के लिए बहुत अभेद्य हैं, क्योंकि पानी एक महत्वपूर्ण अपवाद है, क्योंकि यह आसानी से झिल्ली से गुजर सकता है।

इस चयनात्मक पारगम्यता का एक उदाहरण सोडियम और पोटेशियम है, जिनके आयन पानी की तुलना में एक लाख गुना अधिक धीमी झिल्ली को पार करते हैं। दूसरी ओर, एक हेक्टोसाइक्लिक कार्बनिक यौगिक, इंडोल, ट्रिप्टोफैन की तुलना में एक हजार गुना अधिक गति से पार करता है, जो संरचनात्मक रूप से इसी तरह का एक और अणु है।

झिल्ली की दोहरी प्रकृति को जानने से पहले ही, वैज्ञानिक चार्ल्स ओवर्टन ने बताया (1901) कि छोटे अणुओं के पारगम्यता गुणांक का संबंध सीधे तौर पर घुलनशीलता से होता है जो वे कार्बनिक सॉल्वैंट्स और पानी में मौजूद होते हैं।

विषमता

झिल्ली बनाने वाली प्रत्येक परत संरचनात्मक और कार्यात्मक रूप से दूसरे से अलग होती है। इस विषमता का एक कार्यात्मक उदाहरण सोडियम-पोटेशियम पंप है। यह पंप उच्च जीवों की कोशिकाओं के विशाल बहुमत के प्लाज्मा झिल्ली में मौजूद है।

Na ⁺ - K ⁺ पंप इस तरह से उन्मुख होता है कि यह K ⁺ आयनों को प्रस्तुत करते हुए कोशिका के आंतरिक भाग से Na ⁺ को निष्कासित करता है । इसके अतिरिक्त, इस परिवहन माध्यम को अपने सक्रियण के लिए एटीपी के रूप में ऊर्जा की आवश्यकता होती है और इसका उपयोग केवल तभी किया जा सकता है जब यह सेल के अंदर हो।

प्रत्येक परत के घटक भी भिन्न होते हैं, झिल्ली प्रोटीन संश्लेषित होते हैं और बिलीयर में असममित रूप से सम्मिलित होते हैं, लिपिड की तरह, लेकिन बाद वाले, प्रोटीन के विपरीत, अपवाद के साथ एक पूर्ण विषमता पेश नहीं करते हैं। ग्लाइकोलिपिड्स का।

एरिथ्रोसाइट्स के मामले में, उदाहरण के लिए, स्फिंगोमाइलीलाइन और फॉस्फेटिडिलकोलाइन झिल्ली की बाहरी परत में स्थित होते हैं, जबकि फॉस्फेटाइडेलेथोलैमाइन और फॉस्फेटिडाइलसरीन को आंतरिक रूप से तैनात किया जाता है। कोलेस्ट्रॉल एक घटक है, हालांकि, दोनों परतों का।

फॉस्फोलिपिड के वितरण में विषमता के कारणों में से एक यह है कि इनमें से अधिकांश घटक कोशिका के भीतर संश्लेषित होते हैं और इसलिए शुरू में आंतरिक परत में शामिल होते हैं, और वहां से उनमें से कुछ बाहरी परत के साथ चले जाएंगे फ्लिप्सेस नामक एंजाइम की मदद।

प्रवाह

लिपिड bilayers कठोर संरचनाएं नहीं हैं, बल्कि वे तरल और गतिशील संरचनाएं हैं, जहां लिपिड और कई प्रोटीन बाद में लगातार बढ़ रहे हैं।

लिपिड बाद में औसतन 2 माइक्रोन प्रति सेकंड की दर से झिल्ली में फैलते हैं। दूसरी ओर, बाईलेयर में प्रोटीन का पार्श्व विस्थापन, प्रोटीन के प्रकार के आधार पर भिन्न हो सकता है; जबकि कुछ लिपिड के रूप में तेजी से कर रहे हैं, दूसरों व्यावहारिक रूप से स्थिर रहते हैं।

दूसरी ओर अनुप्रस्थ प्रसार, जिसे फ्लिप-फ्लॉप भी कहा जाता है, लिपिड के लिए बहुत धीमा है, और प्रोटीन में कभी नहीं देखा गया है।

दूसरी ओर, झिल्ली की तरलता लिपिड के फैटी एसिड के सापेक्ष आदेश के आधार पर भिन्न हो सकती है। जब सभी फैटी एसिड का आदेश दिया जाता है, तो बाइलर कठोर अवस्था में होता है, जबकि द्रव अवस्था में वे अपेक्षाकृत विकारग्रस्त होते हैं।

तापमान में बदलाव के कारण ये परिवर्तन हो सकते हैं; ठोस अवस्था से द्रव अवस्था में संक्रमण तब होता है जब तापमान पिघलने के तापमान के रूप में जाना जाता है, जो फैटी एसिड श्रृंखला की लंबाई पर निर्भर करता है, साथ ही उनके असंतोष की डिग्री से अधिक होता है।

झिल्ली के घटक लिपिड विभिन्न प्रकृति के होते हैं और इसलिए, अलग-अलग पिघलने वाले तापमान हो सकते हैं। इसके कारण, अलग-अलग तापमान पर ठोस और द्रव चरण एक ही बाइलर में सहवास कर सकते हैं।

अन्य सुविधाओं

लिपिड bilayers, सहसंयोजक बातचीत और आकर्षक वैन डेर वाल्स बलों के लिए धन्यवाद, व्यापक होने की प्रवृत्ति है, साथ ही साथ खुद को बंद करने की भी है ताकि कोई भी उजागर अंत न हो। आत्म-मरम्मत की इसकी क्षमता भी विशेषता है, क्योंकि निरंतरता की कमी इसकी संरचना के लिए ऊर्जावान रूप से अनुकूल नहीं है।

संरचना

लिपिड बाईलेयर की संरचना की व्याख्या करने के लिए विभिन्न मॉडल हैं:

डेवसन और डेनियल मॉडल

यह 1935 में प्रस्तावित किया गया था, और यह रखता है कि झिल्ली में एक निरंतर हाइड्रोकार्बन चरण होता है, जो झिल्ली को बनाने वाले लिपिड द्वारा योगदान देता है।

डेवसन और डेनियल सेल झिल्ली मॉडल। से लिया और संपादित किया गया: मिगुएलफेरिग।

इकाई झिल्ली मॉडल

जेडी रॉबर्टसन द्वारा सही, यह परिकल्पना डेवसन और डेनियल मॉडल का संशोधन है। उन्होंने कहा कि इकाई झिल्ली मिश्रित ध्रुवीय लिपिड की दोहरी परत से बना है।

ये लिपिड हाइड्रोकार्बन जंजीरों के साथ उन्मुख थे, जिससे हाइड्रोकार्बन की एक सतत परत बनती है, जबकि हाइड्रोफिलिक सिर विपरीत दिशा में इंगित करते हैं।

इसके अतिरिक्त, इस एकात्मक झिल्ली को एक विस्तारित तरीके से व्यवस्थित प्रोटीन अणुओं की एक परत द्वारा दोनों तरफ से कवर किया गया था।

ग्लोबुलर मॉडल

इसे सबयूनिट मॉडल के रूप में भी जाना जाता है। इस मॉडल के अनुसार, झिल्ली का गठन 4.0 और 9.0 एनएम के बीच दोहराव वाले लिपोप्रोटीन सबयूनिट्स की एक मोज़ेक द्वारा किया जाएगा।

द्रव मोज़ेक पैटर्न

यह 1972 में एसजे सिंगर और जीएल निकोलसन द्वारा प्रस्तावित किया गया था और यह सबसे स्वीकृत मॉडल है। इसके अनुसार, झिल्ली के फॉस्फोलिपिड्स को डबल परतों में व्यवस्थित किया जाता है, जिससे तरल क्रिस्टल का एक मैट्रिक्स बनता है।

इस मॉडल के अनुसार, व्यक्तिगत लिपिड अणु बाद में स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकते हैं, जो लचीलापन, तरलता, विद्युत प्रतिरोध और चयनात्मक पारगम्यता की व्याख्या करेगा जो ये झिल्ली मौजूद हैं।

मॉडल के अनुसार प्रोटीन जो बिलीयर का हिस्सा है, उसे गोलाकार होना चाहिए। इसके अतिरिक्त, कुछ प्रोटीन को आंशिक रूप से बाईलेयर में एम्बेड किया जाएगा, जबकि अन्य इसमें पूरी तरह से एम्बेडेड होंगे।

बाईलेयर में गोलाकार प्रोटीन के प्रवेश की डिग्री को उनके अमीनो एसिड अनुक्रम द्वारा परिभाषित किया जाएगा, साथ ही इन अमीनो एसिड की सतह पर नॉनपोलर आर समूहों की उपस्थिति से।

रचना

प्राकृतिक बाईलेयर मुख्य रूप से फॉस्फोलिपिड से बने होते हैं। ये ग्लिसरॉल से प्राप्त यौगिक हैं जो एक हाइड्रोफिलिक सिर और दो हाइड्रोफोबिक पूंछ वाले होते हैं।

जब फॉस्फोलिपिड पानी के संपर्क में आते हैं तो वे विभिन्न तरीकों से व्यवस्थित हो सकते हैं। सबसे स्थिर रूप एक बिलीयर के रूप में होता है जिसमें पूंछ अंदर की ओर होती है और सिर बिलीयर के बाहर की ओर होता है।

ग्लाइकोलिपिड्स भी लिपिड bilayer का हिस्सा हैं। ये यौगिक, जैसा कि उनके नाम से संकेत मिलता है, शुक्राणुओं से जुड़े लिपिड हैं, जिन्हें स्पिंगोसिन नामक यौगिक से जानवरों के मामले में प्राप्त किया जाता है।

झिल्ली का एक अन्य महत्वपूर्ण घटक कोलेस्ट्रॉल है, एक अकारण लिपिड है। यह बिलीयर की आंतरिक और बाहरी दोनों परतों में मौजूद है। यह ऑर्गेनेल की झिल्ली की तुलना में प्लाज्मा झिल्ली में अधिक प्रचुर मात्रा में है।

मेम्ब्रेन भी कई तरह के प्रोटीन से जुड़े होते हैं, जो दो प्रकार के हो सकते हैं, एक्सट्रिंसिक या इंट्रिन्सिक। एक्सट्रिंसिक या पेरिफेरल प्रोटीन, झिल्ली से बहुत हद तक बंधे होते हैं और इन्हें आसानी से अलग किया जा सकता है।

आंतरिक या अभिन्न प्रोटीन दृढ़ता से बाइलर से जुड़े होते हैं और आसानी से इससे अलग नहीं होते हैं। वे लगभग 70% झिल्ली प्रोटीन का प्रतिनिधित्व करते हैं। उनमें से कुछ सेल के बाहर संकेतों और उनके आंतरिक में संचरण के लिए रिसेप्टर्स के रूप में कार्य करते हैं।

अन्य प्रोटीन दो अलग-अलग bilayers के संलयन के साथ जुड़े हुए हैं। उनमें से वे हैं जो निषेचन के दौरान डिंब के साथ शुक्राणु के मिलन की अनुमति देते हैं; वे भी जो वायरस को मेजबान कोशिकाओं में प्रवेश करने की अनुमति देते हैं।

इसके अतिरिक्त, आयन पंप अभिन्न प्रोटीन होते हैं जो बिलीयर को पार करते हैं जो एक ढाल के खिलाफ लिपिड बिलीयर के माध्यम से कोशिका के बाहरी और कोशिका के बीच आयनों के आदान-प्रदान की अनुमति देते हैं।

विशेषताएं

लिपिड बाईलेयर का मुख्य जैविक कार्य विभिन्न रचनाओं के साथ जलीय डिब्बों का पृथक्करण है, जैसे कि कोशिकीय प्रोटोप्लाज्म को उसके वातावरण से अलग करना। डिब्बों के बीच इस भौतिक परिसीमन के बिना, जैसा कि हम जानते हैं कि यह असंभव होगा।

यह कार्य इतना महत्वपूर्ण है कि व्यावहारिक रूप से सभी जीवित प्राणियों में एक झिल्ली होती है जो एक लिपिड बाईलेयर से बनी होती है। अपवाद को आर्किया की कुछ प्रजातियों द्वारा दर्शाया गया है, जिसमें झिल्ली एक लिपिड मोनोलेयर है।

लिपिड bilayers आंतरिकता संबंधी तंत्रिका आवेग के संचरण में भाग लेते हैं। न्यूरॉन्स शारीरिक रूप से एक-दूसरे से जुड़े हुए नहीं होते हैं, लेकिन एक छोटी जगह से अलग हो जाते हैं जिसे एक सिंक कहा जाता है। न्यूरोट्रांसमीटर लोड किए गए पुटिका इस आंतरिक भाग को भरने के लिए हस्तक्षेप करते हैं।

बाइलियर का एक अन्य कार्य एक संरचनात्मक आधार के रूप में सेवा करना या कंकाल का समर्थन करना है, जिसमें कुछ परिवहन प्रणालियों के साथ-साथ कुछ एंजाइमों को दृढ़ता से संलग्न किया गया है।

लिपिड बिलीयर के साथ ऑर्गेनेल

प्रोकैरियोट्स में, लिपिड बाईलेयर केवल कोशिका झिल्ली में मौजूद होता है, जबकि यूकेरियोट्स में विभिन्न अंग या अंग होते हैं जिनमें एक या दो लिपिड बिलयर्स हो सकते हैं।

दो लिपिड bilayers के साथ -Oganganelles

कोर

सेल्युलर ऑर्गेनेल यूकेरियोटिक कोशिकाओं में मौजूद हैं और क्रोमोसोम में आयोजित अधिकांश आनुवंशिक सामग्री से युक्त हैं।

परमाणु झिल्ली दो लिपिड bilayers से बना होता है जिसे एक स्थान से अलग किया जाता है जिसे perinuclear कहा जाता है। दोनों परतों को बाहरी और आंतरिक परमाणु झिल्ली कहा जाता है और उनकी प्रोटीन संरचना द्वारा विभेदित किया जाता है।

माइटोकॉन्ड्रिया

सेलुलर श्वसन के प्रभारी ऑर्गेनेल, एक प्रक्रिया जिसके द्वारा सेलुलर गतिविधि के लिए आवश्यक ऊर्जा की आपूर्ति की जाती है। इसमें एक दोहरी झिल्ली होती है, बाहरी चिकनी और भीतरी मुड़ी हुई, जिससे लेमिनर या उंगली जैसी चाक बनती है।

इस तरह के सिलवटों का कार्य आंतरिक सतह क्षेत्र को बढ़ाना है, जो कि ऐसी जगह है जहां चयापचय प्रतिक्रियाएं होती हैं।

माइटोकॉन्ड्रिया। से लिया और संपादित किया गया: LadyofHats।

क्लोरोप्लास्ट

ऊँचे पौधों और अन्य फोटोओटोट्रॉफ़िक यूकेरियोटिक जीवों में मौजूद ऑर्गेनेल। इसमें दो संकेंद्रित लिपिड बिलयर्स हैं जो एक इंटरमैंब्रनर स्पेस द्वारा अलग किए गए हैं। बाहरी परत भीतरी परत की तुलना में अधिक छिद्रपूर्ण होती है, जो प्रोटीन कहलाती है, की उपस्थिति के कारण।

एक लिपिड bilayer के साथ -Oganganelles

इस आलेख में प्लाज्मा झिल्ली के अलावा, जिस पर बड़े पैमाने पर चर्चा की गई है, अन्य जीवों, जैसे कि एंडोप्लाज़मिक रेटिकुलम, गोल्गी उपकरण और लाइसोसोम में एक ही लिपिड बिलीयर है।

एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (ईआर)

राइबोसोम के साथ जुड़ा हुआ साइटोप्लाज्मिक झिल्ली कॉम्प्लेक्स (रफ ईआर) या नहीं (स्मूथ ईआर), और जो लिपिड्स और फॉस्फोलिपिड्स (चिकनी ईआर) या पेप्टाइड्स और प्रोटीन (रफ ईआर) के संश्लेषण में भाग लेता है, उनके साथ जुड़े राइबोसोम के लिए धन्यवाद दीवारों।

गोलगी उपकरण

प्रोटीन पदार्थों के भंडारण, संशोधन और पैकेजिंग में शामिल चिकनी दीवारों वाली झिल्ली का एक जटिल।

लाइसोसोम

वेसिकुलर ऑर्गेनेल जिसमें एंजाइम होते हैं जो विदेशी सामग्रियों के क्षरण में शामिल होते हैं। वे अनावश्यक सेलुलर घटकों और यहां तक ​​कि क्षतिग्रस्त या मृत कोशिकाओं को भी नीचा दिखाते हैं।

अनुप्रयोग

लिपिड bilayers का मुख्य अनुप्रयोग चिकित्सा के क्षेत्र में है। लिपोसोम लिपिड bilayers द्वारा सीमांकित vesicular संरचनाएं हैं। वे कृत्रिम रूप से जलीय फॉस्फोग्लिसराइड निलंबन के सोनिक दोलन द्वारा निर्मित होते हैं।

यदि आयनों या अणुओं को जलीय निलंबन में शामिल किया जाता है, तो इनमें से कुछ तत्व लिपोसोम के भीतर समाहित हो जाएंगे। इन सिद्धांतों के आधार पर, ड्रग्स को लिपोसोम के भीतर समाधान में समझाया गया है।

दवा युक्त लिपोसोम्स को रोगी में इंजेक्ट किया जाता है। एक बार अंदर वे रक्त प्रणाली के माध्यम से यात्रा करते हैं, जब तक कि वे लक्ष्य स्थान तक नहीं पहुंच जाते। गंतव्य के स्थान पर वे अपनी सामग्री को तोड़ते और छोड़ते हैं।

रोग निदान के लिए बायोसेंसर के रूप में लिपिड bilayers का उपयोग भी परीक्षण किया गया है; साथ ही जैविक हथियारों के संभावित पता लगाने के लिए। अंत में, यह दवा पारगम्यता के लिए सफलतापूर्वक परीक्षण किया गया है।

संदर्भ

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