যদিও একটি কৃত্রিম লিপিড ঝিল্লি কার্যত আয়নগুলির জন্য অভেদ্য, জৈবিক ঝিল্লিতে থাকে " আয়ন চ্যানেল", যার মাধ্যমে পৃথক আয়নগুলি বেছে বেছে ঝিল্লিতে প্রবেশ করে (দেখুন)। ঝিল্লি ব্যাপ্তিযোগ্যতা এবং পোলারিটি নির্ভর করে তাড়িত গ্রেডিয়েন্ট, অর্থাৎ, ঝিল্লির উভয় পাশে আয়নগুলির ঘনত্ব থেকে ( ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্ট) এবং থেকে পার্থক্যঝিল্লির ভিতরের এবং বাইরের দিকের মধ্যে বৈদ্যুতিক সম্ভাবনা ( ঝিল্লি সম্ভাব্য).
কোষের বিশ্রামের অবস্থায়, ঝিল্লি সম্ভাবনা ( বিশ্রামের সম্ভাবনা, cm.) রেঞ্জ −0.05 থেকে −0.09 V, অর্থাৎ, এ ভিতরেরক্তরস ঝিল্লি নেতিবাচক চার্জের আধিক্য দ্বারা প্রভাবিত হয়। বিশ্রামের সম্ভাবনা প্রাথমিকভাবে Na + এবং K + cations, সেইসাথে জৈব অ্যানয়ন এবং Cl - আয়ন (1) দ্বারা সরবরাহ করা হয়। কোষের বাইরে এবং ভিতরে ঘনত্ব এবং এই আয়নগুলির ব্যাপ্তিযোগ্যতা সহগগুলি টেবিলে দেওয়া হয়েছে (2)।
বাহ্যিক পরিবেশ এবং কোষের অভ্যন্তরীণ আয়তনের মধ্যে আয়নগুলির বন্টন বর্ণনা করা হয়েছে Nernst সমীকরণ(3), যেখানে ΔΨ G হল ট্রান্সমেমব্রেন পটেনশিয়াল (ভোল্টে, V), অর্থাৎ, ঝিল্লি জুড়ে আয়ন পরিবহনের অনুপস্থিতিতে ঝিল্লির দুই পাশের বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার পার্থক্য ( ভারসাম্য সম্ভাবনা) 25°C এ মনোভ্যালেন্ট আয়নগুলির জন্য, RT/Fn ফ্যাক্টর 0.026 V এর সমান। একই সময়ে, টেবিল (2) থেকে এটি অনুসরণ করে যে K + আয়নগুলির জন্য ΔΨ G প্রায় −0.09 V এর সমান, অর্থাৎ একটি মান একই ক্রম এবং বিশ্রাম সম্ভাব্য. Na + আয়নগুলির জন্য, বিপরীতে, ΔΨ G ≈ +0.07 V, অর্থাৎ বিশ্রামের সম্ভাবনার চেয়ে বেশি। অতএব, Na + চ্যানেল খুললে Na + আয়ন কোষে প্রবেশ করে। Na + এবং K + আয়নগুলির ঘনত্বের অসমতা ক্রমাগত বজায় রাখা হয় Na + /K + -ATPaseযখন ATP খাওয়া হয় (দেখুন)।
2012-2019। ভিজ্যুয়াল বায়োকেমিস্ট্রি। আণবিক জীববিজ্ঞান। ভিটামিন এবং তাদের কার্যাবলী।
একটি ভিজ্যুয়াল আকারে রেফারেন্স প্রকাশনা - রঙের চিত্রের আকারে - সমস্ত জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়া বর্ণনা করে। জৈব রাসায়নিকভাবে গুরুত্বপূর্ণ রাসায়নিক যৌগ, তাদের গঠন এবং বৈশিষ্ট্য, তাদের অংশগ্রহণের সাথে প্রধান প্রক্রিয়া, সেইসাথে প্রক্রিয়া এবং জৈব রসায়ন বিবেচনা করা হয় সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়াজীবন্ত প্রকৃতিতে। রাসায়নিক, জৈবিক এবং ছাত্রদের এবং শিক্ষকদের জন্য মেডিকেল বিশ্ববিদ্যালয়, বায়োকেমিস্ট, জীববিজ্ঞানী, ডাক্তার, সেইসাথে জীবন প্রক্রিয়ায় আগ্রহী সবাই।
তাড়িত গ্রেডিয়েন্ট, বা ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাব্য গ্রেডিয়েন্ট- ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্ট এবং ঝিল্লি সম্ভাবনার সংমিশ্রণ, যা ঝিল্লির মাধ্যমে আয়নগুলির চলাচলের দিক নির্ধারণ করে। দুটি উপাদান নিয়ে গঠিত: একটি রাসায়নিক গ্রেডিয়েন্ট (ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্ট), বা ঝিল্লির উভয় পাশে দ্রাবক ঘনত্বের পার্থক্য এবং একটি বৈদ্যুতিক গ্রেডিয়েন্ট (মেমব্রেন সম্ভাব্য), বা ঝিল্লির বিপরীত দিকে অবস্থিত চার্জের পার্থক্য। প্রবেশযোগ্য ঝিল্লির বিপরীত দিকে আয়নগুলির অসম ঘনত্বের কারণে গ্রেডিয়েন্টটি ঘটে। আয়নগুলি ঝিল্লি জুড়ে সরল প্রসারণের মাধ্যমে উচ্চ ঘনত্বের এলাকা থেকে নিম্ন ঘনত্বের এলাকায় চলে যায়। আয়নগুলি একটি বৈদ্যুতিক চার্জও বহন করে, যা গঠন করে বৈদ্যুতিক সম্ভাব্যঝিল্লির উপর (ঝিল্লি-সম্ভাব্য)। যদি ঝিল্লির উভয় দিকে চার্জের একটি অসম বন্টন থাকে, তবে বৈদ্যুতিক সম্ভাব্যতার পার্থক্য একটি বল তৈরি করে যা আয়নিক বিচ্ছুরণের দিকে নিয়ে যায় যতক্ষণ না উভয় দিকের চার্জ ভারসাম্যপূর্ণ হয়।
1 / 3
✪ ঝিল্লি সম্ভাবনা - অংশ 1
✪ ইন ডা ক্লাব - মেমব্রেনস অ্যান্ড ট্রান্সপোর্ট: ক্র্যাশ কোর্স বায়োলজি #5
✪ নিউরোনাল সিন্যাপ্স (রাসায়নিক) | হিউম্যান অ্যানাটমি এবং ফিজিওলজি | স্বাস্থ্য ও ঔষধ | খান একাডেমি
আমি একটি ছোট ঘর আঁকব। এটি একটি সাধারণ কোষ হবে এবং এটি পটাসিয়ামে পূর্ণ। আমরা জানি যে কোষগুলি নিজেদের ভিতরে এটি সংরক্ষণ করতে পছন্দ করে। প্রচুর পটাসিয়াম। এর ঘনত্ব প্রতি লিটারে প্রায় 150 মিলিমোল হতে দিন। প্রচুর পরিমাণে পটাসিয়াম। আসুন এটি বন্ধনীতে রাখি কারণ বন্ধনীগুলি ঘনত্বের প্রতিনিধিত্ব করে। বাহ্যিকভাবে কিছু পটাসিয়ামও রয়েছে। এখানে ঘনত্ব হবে প্রতি লিটারে প্রায় 5 মিলিমোল। আমি আপনাকে দেখাব কিভাবে ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্ট প্রতিষ্ঠিত হবে। এটা নিজে থেকে হয় না. এর জন্য প্রচুর শক্তির প্রয়োজন হয়। দুটি পটাসিয়াম আয়ন কোষে পাম্প করা হয় এবং একই সময়ে তিনটি সোডিয়াম আয়ন কোষ থেকে বেরিয়ে যায়। এভাবেই পটাসিয়াম আয়ন প্রাথমিকভাবে ভিতরে প্রবেশ করে। এখন যেহেতু তারা ভিতরে আছে, তারা কি নিজেরাই সেখানে থাকবে? অবশ্যই না। তারা ঋণাত্মক চার্জ সহ অ্যানয়ন, ছোট অণু বা পরমাণু খুঁজে পায় এবং তাদের কাছাকাছি বসতি স্থাপন করে। এভাবে মোট চার্জ নিরপেক্ষ হয়ে যায়। প্রতিটি ক্যাটানের নিজস্ব আয়ন আছে। এবং সাধারণত এই অ্যানয়নগুলি হল প্রোটিন, কিছু ধরণের কাঠামো যার একটি নেতিবাচক পার্শ্ব চেইন রয়েছে। এটি ক্লোরাইড হতে পারে, বা, উদাহরণস্বরূপ, ফসফেট। কিছু। এই anions যে কোন কাজ করবে. আমি আরো কিছু anions আঁকা হবে. সুতরাং এখানে দুটি পটাসিয়াম আয়ন রয়েছে যা কোষের ভিতরে প্রবেশ করেছে, এখন এটি এমন দেখাচ্ছে। যদি সবকিছু ভাল এবং স্থির হয়, তাহলে তারা দেখতে এইরকম। এবং প্রকৃতপক্ষে, সম্পূর্ণরূপে ন্যায্য হতে, এখানে পটাসিয়াম আয়নগুলির সাথে পাওয়া যায় এমন ছোট অ্যানয়নও রয়েছে। কোষে ছোট ছোট ছিদ্র রয়েছে যার মধ্য দিয়ে পটাসিয়াম বেরিয়ে যেতে পারে। দেখা যাক এটি কেমন হবে এবং এখানে যা ঘটছে তা কীভাবে প্রভাবিত করবে। তাই আমরা এই ছোট চ্যানেল আছে. শুধুমাত্র পটাসিয়াম তাদের মধ্য দিয়ে যেতে পারে। অর্থাৎ, এই চ্যানেলগুলি পটাসিয়ামের জন্য খুব নির্দিষ্ট। অন্য কিছুই তাদের মধ্য দিয়ে যেতে পারে না। অ্যানিয়ন বা প্রোটিনও নয়। পটাসিয়াম আয়নগুলি এই চ্যানেলগুলি এবং যুক্তি খুঁজছে বলে মনে হচ্ছে: "বাহ, কত আকর্ষণীয়! এখানে অনেক পটাসিয়াম আছে! আমাদের বাইরে যেতে হবে।" এবং এই সমস্ত পটাসিয়াম আয়নগুলি কেবল কোষ ছেড়ে যায়। তারা বাইরে যায়। এবং ফলস্বরূপ, একটি আকর্ষণীয় ঘটনা ঘটে। তাদের অধিকাংশই বাইরের দিকে চলে গেছে। কিন্তু ইতিমধ্যে বাইরে বেশ কিছু পটাসিয়াম আয়ন রয়েছে। আমি বলেছিলাম যে এখানে এই সামান্য আয়ন ছিল এবং এটি তাত্ত্বিকভাবে প্রবেশ করতে পারে। তিনি চাইলে এই কক্ষে প্রবেশ করতে পারেন। কিন্তু বাস্তবতা হল যে সামগ্রিকভাবে, আপনার ভিতরের চেয়ে বাইরের দিকে বেশি নড়াচড়া রয়েছে। এখন আমি এই পথটি মুছে ফেলছি কারণ আমি আপনাকে মনে রাখতে চাই যে আমাদের কাছে আরও পটাসিয়াম আয়ন রয়েছে যা ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্টের কারণে বেরিয়ে আসতে চায়। এটি প্রথম পর্যায়। আমাকে এটা লিখতে দিন. ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্টের কারণে পটাসিয়াম বাইরের দিকে চলে যায়। পটাসিয়াম বাইরের দিকে যেতে শুরু করে। খাঁচা ছেড়ে দেয়। তখন কি? এক্ষেত্রে নেতিবাচক - যা ঘটে এই কারণে যে পটাসিয়াম একটি অ্যানিয়ন রেখে গেছে। এই সম্ভাবনা পটাসিয়াম ফিরে প্রবাহ উদ্দীপিত. একটি শক্তি, ঘনত্ব, পটাসিয়াম আয়নকে বাইরে ঠেলে দেয়, আরেকটি শক্তি, মেমব্রেন পটেনশিয়াল, যা পটাসিয়াম দ্বারা সৃষ্ট হয়, এটিকে ফিরে আসতে বাধ্য করে। আমি কিছু জায়গা খালি করব। এখন আমি আপনাকে কিছু আকর্ষণীয় দেখাব। আসুন দুটি বক্ররেখা তৈরি করি। আমি এই স্লাইডে কিছু মিস না করার চেষ্টা করব। আমি এখানে সবকিছু আঁকব এবং তারপর এটির একটি ছোট অংশ দৃশ্যমান হবে। আমরা দুটি বক্ররেখা তৈরি করি। তাদের মধ্যে একটি ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্টের জন্য হবে, এবং অন্যটি ঝিল্লি সম্ভাবনার জন্য হবে। এগুলি বাইরের পটাসিয়াম আয়ন হবে। আপনি যদি সময়ের সাথে তাদের অনুসরণ করেন - এই সময় - আপনি এরকম কিছু পাবেন। পটাসিয়াম আয়ন বেরিয়ে আসে এবং একটি নির্দিষ্ট বিন্দুতে ভারসাম্য পৌঁছায়। এই অক্ষে সময়ের সাথে একই কাজ করা যাক। এটি আমাদের ঝিল্লি সম্ভাবনা হবে. আমরা শূন্য সময় বিন্দুতে শুরু করি এবং একটি নেতিবাচক ফলাফল পাই। ঋণাত্মক চার্জ বড় থেকে বড় হবে। আমরা ঝিল্লি সম্ভাবনার শূন্য বিন্দু থেকে শুরু করি, এবং এটি সেই বিন্দুতে যেখানে পটাসিয়াম আয়নগুলি প্রবাহিত হতে শুরু করে যে নিম্নলিখিতটি ঘটে। সাধারণ পরিভাষায়, সবকিছু খুব অনুরূপ, তবে এটি ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্টের পরিবর্তনের সাথে সমান্তরালভাবে ঘটে। এবং যখন এই দুটি মান একে অপরকে সমান করে, যখন পটাসিয়াম আয়নের সংখ্যা বেরিয়ে আসা পটাসিয়াম আয়নের সংখ্যার সমান হয়, তখন আপনি এই মালভূমিটি পাবেন। এবং দেখা যাচ্ছে যে চার্জ মাইনাস 92 মিলিভোল্ট। এই মুহুর্তে, যেখানে পটাসিয়াম আয়নগুলির মোট চলাচলের ক্ষেত্রে কার্যত কোন পার্থক্য নেই, ভারসাম্য পরিলক্ষিত হয়। এমনকি এটির নিজস্ব নাম রয়েছে - "পটাসিয়ামের ভারসাম্য সম্ভাবনা"। যখন মানটি মাইনাস 92-এ পৌঁছায় - এবং এটি আয়নের প্রকারের উপর নির্ভর করে পৃথক হয় - যখন পটাসিয়ামের জন্য বিয়োগ 92-এ পৌঁছানো হয়, তখন একটি সম্ভাব্য ভারসাম্য তৈরি হয়। আমি লিখি যে পটাসিয়ামের চার্জ মাইনাস 92। এটি তখনই ঘটে যখন কোষটি শুধুমাত্র একটি উপাদানে প্রবেশযোগ্য হয়, উদাহরণস্বরূপ, পটাসিয়াম আয়ন। এবং এখনও একটি প্রশ্ন উঠতে পারে। আপনি হয়তো ভাবছেন, "ঠিক আছে, এক সেকেন্ড অপেক্ষা করুন! যদি পটাসিয়াম আয়নগুলি বাইরের দিকে সরে যায় - যা তারা করে - তাহলে কি আমাদের একটি নির্দিষ্ট বিন্দুতে কম ঘনত্ব থাকবে না কারণ পটাসিয়াম ইতিমধ্যেই এখান থেকে চলে গেছে, এবং পটাসিয়াম বাইরের দিকে সরে যাওয়ার দ্বারা এখানে উচ্চ ঘনত্ব অর্জন করা হয়েছে?" টেকনিক্যালি এটা। এখানে, বাইরে, আরও পটাসিয়াম আয়ন রয়েছে। এবং আমি উল্লেখ করিনি যে ভলিউমও পরিবর্তিত হয়। এখানে একটি উচ্চ ঘনত্ব প্রাপ্ত করা হয়। এবং কোষের ক্ষেত্রেও একই কথা প্রযোজ্য। টেকনিক্যালি কম ঘনত্ব আছে। কিন্তু আমি আসলে মান পরিবর্তন করিনি। আর এর কারণ হল। এই মান দেখুন, এই পতঙ্গ. এবং এটি একটি বিশাল সংখ্যা, আপনি কি একমত নন? 6.02 গুণ 10 থেকে বিয়োগ 23 এর শক্তি মোটেই ছোট সংখ্যা নয়। এবং যদি আপনি এটিকে 5 দ্বারা গুণ করেন, আপনি আনুমানিক পাবেন - আমাকে দ্রুত গণনা করতে দিন যা আমরা পেয়েছি। 6 গুণ 5 হল 30। এবং এখানে মিলিমোল আছে। 10 থেকে 20 মোল পর্যন্ত। এটি একটি বিশাল পরিমাণ পটাসিয়াম আয়ন মাত্র। এবং একটি নেতিবাচক চার্জ তৈরি করতে, আপনার তাদের খুব কম প্রয়োজন। অর্থাৎ, আয়নগুলির নড়াচড়ার কারণে সৃষ্ট পরিবর্তনগুলি 10 থেকে 20 তম শক্তির তুলনায় নগণ্য হবে। এই কারণে ঘনত্বের পরিবর্তনগুলি বিবেচনায় নেওয়া হয় না।
বৈদ্যুতিক রাসায়নিক সম্ভাবনা ইলেক্ট্রোঅ্যানালিটিক্যাল রসায়নে ব্যবহৃত হয় এবং শিল্পে এটি ব্যাটারি এবং জ্বালানী কোষ তৈরিতে ব্যবহৃত হয়। এটি সম্ভাব্য শক্তির অনেকগুলি বিনিময়যোগ্য রূপগুলির মধ্যে একটি যেখানে শক্তি সঞ্চয় করা যেতে পারে।
জৈবিক প্রক্রিয়াগুলিতে, আয়নগুলি একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গ্রেডিয়েন্ট দ্বারা নির্ধারিত, প্রসারণ বা সক্রিয় পরিবহনের মাধ্যমে ঝিল্লির মধ্য দিয়ে যায়। মাইটোকন্ড্রিয়া এবং ক্লোরোপ্লাস্টে, প্রোটন গ্রেডিয়েন্টগুলি তৈরি করতে ব্যবহৃত হয় কেমিওসমোটিক সম্ভাবনা, যা নামেও পরিচিত প্রোটন-মোটিভ বল Δpবা ΔμH+. এই সম্ভাব্য-শক্তিটি ফটোফসফোরিলেশনের মাধ্যমে এটিপি সংশ্লেষণ করতে ব্যবহৃত হয়। মিচেলের কেমিওসমোটিক তত্ত্ব অনুসারে, প্রোটন মোটিভ ফোর্স শ্বসন এবং অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশনের যুগল প্রক্রিয়ার একটি সাধারণ পণ্য। এটি দুটি কারণ নিয়ে গঠিত: রাসায়নিক (বা অসমোটিক) - মাইটোকন্ড্রিয়াল ম্যাট্রিক্স এবং ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে H + আয়নের ঘনত্বের পার্থক্য এবং বৈদ্যুতিক - ঝিল্লির বিপরীত দিকে অবস্থিত বৈদ্যুতিক চার্জের পার্থক্যের কারণে। H + আয়নগুলির ঘনত্বের পার্থক্য, pH ইউনিটে পরিমাপ করা হয়, ΔpH নির্দেশিত হয়। বৈদ্যুতিক সম্ভাব্য পার্থক্য Δψ প্রতীক দ্বারা নির্দেশিত হয়। অতএব, সমীকরণটি ফর্ম নেয়:
Δ μ H + = Δ ψ + Δ p H (\displaystyle \Delta \mu _(H^(+))=\Delta \psi +\Delta pH) ,
Δ p H = p H A − p H B (\displaystyle \Delta pH=pH_(A)-pH_(B))
ঝিল্লির A (+) পাশে এবং B (-) পাশে H + আয়ন (রাসায়নিক গ্রেডিয়েন্ট) এর ঘনত্বের পার্থক্য।
ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গ্রেডিয়েন্ট জলবিদ্যুৎ বাঁধের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হওয়ার সময় চাপের জলের অনুরূপ। মেমব্রেন ট্রান্সপোর্ট প্রোটিন, যেমন সোডিয়াম-পটাসিয়াম ATPase, টারবাইনের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ যা জলের সম্ভাব্য শক্তিকে অন্যান্য ধরণের ভৌত বা রাসায়নিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে, এবং ঝিল্লির মধ্য দিয়ে যাওয়া আয়নগুলি জলের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ যা জলের নীচে পড়ে। বাঁধ এছাড়াও, বাঁধের উজানে অবস্থিত একটি হ্রদে জল পাম্প করতে শক্তি ব্যবহার করা যেতে পারে। একইভাবে, কোষে রাসায়নিক-শক্তি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
"ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পটেনশিয়াল" শব্দটি সাধারণত এমন ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয় যেখানে একটি রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটতে হবে, উদাহরণস্বরূপ, একটি ইলেকট্রন স্থানান্তরের সাথে বৈদ্যুতিক ব্যাটারি. ব্যাটারিতে, আয়নগুলির গতিবিধি থেকে উদ্ভূত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাব্যতা ইলেক্ট্রোডগুলির প্রতিক্রিয়া শক্তির ভারসাম্য বজায় রাখে। ব্যাটারি বিক্রিয়ায় যে সর্বোচ্চ ভোল্টেজ উৎপন্ন হতে পারে তাকে সেই বিক্রিয়ার স্ট্যান্ডার্ড ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল-সম্ভাব্য বলা হয়। উচ্চ-শক্তির যৌগগুলির সাথে, রাসায়নিক শক্তি জৈবিক ঝিল্লিতে সংরক্ষণ করা যেতে পারে যা ক্যাপাসিটরের মতো কাজ করে, যা চার্জযুক্ত আয়নগুলির জন্য একটি অন্তরক স্তর হিসাবে কাজ করে।
কোষের ঝিল্লি জুড়ে আয়ন চলাচলের মাধ্যমে ট্রান্সমেমব্রেন বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার প্রজন্ম স্নায়ু পরিবাহী, পেশী সংকোচন, হরমোন নিঃসরণ এবং সংবেদনশীল প্রতিক্রিয়ার মতো জৈবিক প্রক্রিয়ার জন্ম দেয়। এটি বিশ্বাস করা হয় যে একটি সাধারণ প্রাণী কোষের ঝিল্লিতে -50 mV থেকে -70 mV এর ট্রান্সমেমব্রেন বৈদ্যুতিক সম্ভাবনা রয়েছে।
ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গ্রেডিয়েন্টগুলি মাইটোকন্ড্রিয়ায় অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশনের প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট স্থাপনে ভূমিকা পালন করে। সেলুলার শ্বাস-প্রশ্বাসের চূড়ান্ত পর্যায় হল ইলেকট্রন পরিবহন চেইন। অভ্যন্তরীণ মাইটোকন্ড্রিয়াল মেমব্রেনে (ক্রিস্টে) চারটি এমবেডেড কমপ্লেক্স ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন গঠন করে। যাইহোক, শুধুমাত্র কমপ্লেক্স I, III এবং IV হল প্রোটন পাম্প এবং ম্যাট্রিক্স থেকে প্রোটনকে ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে পাম্প করে। মোট দশটি প্রোটন পাওয়া যায়, যা ম্যাট্রিক্স থেকে ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে চলে যায়, যা 200 mV-এর বেশি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাবনা তৈরি করে। এটি ATP সিন্থেসের মাধ্যমে প্রোটনের প্রবাহকে ম্যাট্রিক্সে ফিরিয়ে আনে, যা ADP অণুতে অজৈব ফসফেট যোগ করে ATP সংশ্লেষিত করে। সুতরাং, একটি প্রোটন ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করা মাইটোকন্ড্রিয়ায় শক্তি সংশ্লেষণের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। ইলেকট্রন পরিবহন চেইনের সাধারণ সমীকরণ হল:
N A D H + 11 H + (m a t r i x) + 1 / 2 O 2 ⟶ N A D + + 10 H + (I M S) + H 2 O (\displaystyle NADH+11H^(+)(ম্যাট্রিক্স)+1/2\ O_(2) \longrightarrow NAD^(+)+10H^(+)(IMS)+H_(2)O) .
উদ্ভিদে সালোকসংশ্লেষণের ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইন শ্বাসযন্ত্রের ইলেক্ট্রন পরিবহন চেইনের অনুরূপভাবে কাজ করে, যেখানে প্রোটনগুলিকে ক্লোরোপ্লাস্ট লুমেনে (থাইলাকয়েড লুমেন) পাম্প করা হয় এবং ফলস্বরূপ গ্রেডিয়েন্টটি ATP সংশ্লেষণের জন্য এনজাইম ATP সিন্থেসের মাধ্যমে ব্যবহৃত হয়। একটি প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট অ-চক্রীয় বা চক্রীয় ফটোফসফোরিলেশন দ্বারা উত্পন্ন হতে পারে। নন-সাইক্লিক ফটোফসফোরিলেশন, ফটোসিস্টেম II (PSII) এবং সাইটোক্রোম b6f কমপ্লেক্সে অংশগ্রহণকারী প্রোটিন সরাসরি প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করতে সক্ষম। PSII দ্বারা শোষিত চারটি ফোটনের প্রতিটির জন্য, আটটি প্রোটন রয়েছে যা স্ট্রোমা থেকে লুমেনে (থাইলাকয়েড লুমেন) পাম্প করা হয়। ফটোফসফোরিলেশনের জন্য সাধারণ সমীকরণটি নিম্নরূপ:
2 H 2 O + 6 H + (s t r o m a) + 2 N A D P + ⟶ O 2 + 8 H + (l u m e n) + 2 N A D P H (\displaystyle 2H_(2)O+6H^(+)(stroma)+2NADP^(+ )\longrightarrow O_(2)+8H^(+)(লুমেন)+2NADPH) .
অন্যান্য বেশ কিছু ট্রান্সপোর্টার এবং আয়ন চ্যানেল প্রোটন ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গ্রেডিয়েন্ট তৈরিতে ভূমিকা পালন করে। তাদের মধ্যে একটি হল TPK 3 -পটাসিয়াম আয়ন চ্যানেল, Ca 2+ আয়ন দ্বারা সক্রিয়। এটি কে + আয়নগুলিকে লুমেন থেকে স্ট্রোমাতে নিয়ে যায়, যা স্ট্রোমার মধ্যে একটি পিএইচ গ্রেডিয়েন্ট (ঘনত্ব-গ্রেডিয়েন্ট) স্থাপন করতে সাহায্য করে। অন্যদিকে, বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ K + অ্যান্টিপোর্টার (KEA 3) K + আয়নগুলিকে লুমেনে এবং H + স্ট্রোমায় পরিবহন করে, আয়নের ভারসাম্য বজায় রাখে এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বিরক্ত না করে।
যেহেতু আয়নগুলি একটি চার্জ বহন করে, তাই তারা সহজতর প্রসারণের মাধ্যমে ঝিল্লির মধ্য দিয়ে যেতে পারে না। সক্রিয় বা নিষ্ক্রিয় পরিবহনের মাধ্যমে ঝিল্লি জুড়ে আয়ন স্থানান্তর দুটি উপায়ে সম্ভব। সক্রিয় আয়ন পরিবহনের একটি উদাহরণ হল Na+-K+-ATPase-এর কাজ। এটি ADP এবং অজৈব ফসফেট Fn-এ ATP হাইড্রোলাইসিসের প্রতিক্রিয়াকে অনুঘটক করে। একটি ATP অণুর হাইড্রোলাইসিস শক্তি নির্গত করে, যা এনজাইমের গঠন পরিবর্তন করে যাতে তিনটি Na + আয়ন পরিবাহিত হয় এবং দুটি K + আয়ন কোষে পরিবাহিত হয়। ফলস্বরূপ, কোষের বিষয়বস্তু আশেপাশের পরিবেশের চেয়ে বেশি নেতিবাচকভাবে চার্জিত হয় এবং একটি বৈদ্যুতিক সম্ভাবনা (EMF) V m ≈ -60 mV তৈরি হয়। প্যাসিভ ট্রান্সপোর্টের একটি উদাহরণ হল আয়ন-চ্যানেলগুলির মাধ্যমে আয়নগুলির প্রবাহ (Na + , K + , Ca 2+ এবং Cl - এর জন্য চ্যানেলগুলি) একটি ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্ট বরাবর, উচ্চ ঘনত্বের এলাকা থেকে নিম্ন ঘনত্বের এলাকায় . উদাহরণস্বরূপ, যেহেতু কোষের বাইরে Na+ এর উচ্চ ঘনত্ব রয়েছে, তাই Na+ আয়ন সোডিয়াম আয়ন চ্যানেলের মাধ্যমে কোষে প্রবেশ করবে। যেহেতু কোষের অভ্যন্তরে বৈদ্যুতিক সম্ভাবনা নেতিবাচক, তাই ধনাত্মক আয়নগুলির প্রবাহ ঝিল্লির ডিপোলারাইজেশন ঘটাবে, যার ফলে ট্রান্সমেমব্রেন বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার মান শূন্যের কাছাকাছি স্থানান্তরিত হবে। যাইহোক, যতক্ষণ না রাসায়নিক গ্রেডিয়েন্টের চালিকা শক্তি বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার চেয়ে বেশি হবে ততক্ষণ পর্যন্ত Na+ আয়নগুলি ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্টের নিচে নামতে থাকবে। একবার উভয় গ্রেডিয়েন্টের প্রভাব (রাসায়নিক এবং বৈদ্যুতিক) একে অপরের ভারসাম্য বজায় রাখলে (Na + এর জন্য V m প্রায় +70 mV), চালিকা শক্তি (ΔG) শূন্য হওয়ার সাথে সাথে Na + আয়নের প্রবাহ বন্ধ হয়ে যাবে। জন্য সমীকরণ চালিকা শক্তিনিম্নরূপ :
Δ G = R T l n (C i n / C e x t) + Z F V m (\displaystyle \Delta G=RTln(C_(in)/C_(ext))+ZFV_(m)).
প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট অনেকের মধ্যে শক্তি সঞ্চয়ের একটি ফর্ম হিসাবে গুরুত্বপূর্ণ বিভিন্ন ধরনেরকোষ গ্রেডিয়েন্টটি সাধারণত এটিপি সিন্থেস পরিচালনা করতে, ফ্ল্যাজেলাম ঘোরাতে বা মেমব্রেন জুড়ে বিপাক পরিবহন করতে ব্যবহৃত হয়। এই বিভাগটি তিনটি প্রক্রিয়ার উপর ফোকাস করবে যা তাদের নিজ নিজ কোষে প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট স্থাপন করতে সাহায্য করবে: ব্যাকটেরিয়াহোডোপসিন ফাংশন, ননসাইক্লিক ফটোফসফোরিলেশন এবং অক্সিডেটিভ ফসফোরিলেশন।
ব্যাকটেরিয়াহোডপসিন, আর্কিয়ায় পাওয়া যায়, প্রোটন পাম্পের মাধ্যমে প্রোটন গ্রেডিয়েন্টের জন্য একটি পথ তৈরি করে। প্রোটন পাম্প একটি প্রোটন ট্রান্সপোর্টার (রডোপসিন) এর উপর নির্ভর করে ঝিল্লির পাশ থেকে কম ঘনত্বের H+ আয়নগুলির উচ্চ ঘনত্বের সাথে পাশের দিকে। ব্যাকটেরিয়াহোডপসিন প্রোটন পাম্পটি 568 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ফোটনের শোষণের মাধ্যমে সক্রিয় হয়, এটি রেটিনালে শিফ বেস (এসবি) এর ফটোআইসোমারাইজেশনের দিকে পরিচালিত করে, যার ফলে এর স্থানান্তর ঘটে। ট্রান্স- 13 এ- cis-ফর্ম ফটোইসোমারাইজেশন অত্যন্ত দ্রুত এবং মাত্র 200 ফেমটোসেকেন্ড সময় নেয়। ফলস্বরূপ, রোডোপসিন দ্রুত গঠনমূলক পুনর্বিন্যাসগুলির একটি সিরিজের মধ্য দিয়ে যায়: শিফ বেস অবশিষ্টাংশ থেকে স্থানান্তরিত হয় Asp85এবং Asp212, যার ফলে অবশিষ্টাংশে H+ আয়ন স্থানান্তরিত হয় Asp85, এই ক্ষেত্রে রাষ্ট্র M1 (মেটা-I) গঠিত হয়। প্রোটিন তখন অবশিষ্টাংশ অপসারণ করে M2 (মেটা-II) অবস্থায় স্থানান্তরিত হয় Glu204থেকে Glu194, যা একটি প্রোটন নির্গত করে বহিরাগত পরিবেশ. এই অবস্থা অপেক্ষাকৃত দীর্ঘস্থায়ী। Schiff বেস অবশিষ্টাংশ এ reprotonated হয় Asp85, N রাষ্ট্র গঠন এটা গুরুত্বপূর্ণ যে দ্বিতীয় প্রোটন থেকে আসে Asp96, যেহেতু এর ডিপ্রোটোনেটেড অবস্থা অস্থির এবং সাইটোপ্লাজম থেকে একটি প্রোটন দ্বারা দ্রুত পুনঃপ্রোটোনেটেড (পুনরায় প্রোটোনেটেড) হয়। প্রোটোনেশন Asp85এবং Asp96 SB-এর বারবার আইসোমারাইজেশনের দিকে পরিচালিত করে, যার ফলে এই ক্ষেত্রেও অবশেষ তৈরি হয় Asp85এর প্রোটন রিলিজ করে Glu204এবং ব্যাকটেরিয়াহোডোপসিন তার বিশ্রামের অবস্থায় ফিরে আসে।
PSII থেকে মুক্তির পর, হ্রাসকৃত প্লাস্টোকুইনোন PQH 2 সাইটোক্রোম b6f কমপ্লেক্সে চলে যায়, যা PQH 2 থেকে দুটি পৃথক বিক্রিয়ায় প্লাস্টোসায়ানিন প্রোটিনে দুটি ইলেকট্রন স্থানান্তর করে। এই প্রক্রিয়াটি ETC এর জটিল III-তে ঘটতে থাকা Q-চক্রের অনুরূপ। প্রথম প্রতিক্রিয়ায়, প্লাস্টোকুইনল PQH 2 লুমেন দিক থেকে কমপ্লেক্সের সাথে আবদ্ধ হয় এবং একটি ইলেকট্রন আয়রন-সালফার কেন্দ্রে (Fe-S) যায়, যা পরে এটি সাইটোক্রোম f-এ স্থানান্তরিত হয়, পরবর্তীটি ইলেক্ট্রনকে প্লাস্টোসায়ানিন অণুতে স্থানান্তরিত করে। দ্বিতীয় ইলেকট্রনটি হেম অণু b L-এ যায়, যা পরে এটিকে হেম b H এ স্থানান্তরিত করে, পরবর্তীটি ইলেকট্রনটিকে দ্বিতীয় প্লাস্টোকুইনোন অণু PQ-তে স্থানান্তরিত করে। দ্বিতীয় বিক্রিয়ায়, ২য় প্লাস্টোকুইনল অণু PQH 2 জারিত হয়, একটি ইলেক্ট্রনকে অন্য প্লাস্টোসায়ানিন অণুতে স্থানান্তরিত করে এবং অর্ধ-হ্রাসকৃত PQ, যা PQH 2-এ কমে যায় এবং কমপ্লেক্স ছেড়ে যায়। উভয় প্রতিক্রিয়া লুমেনে চারটি প্রোটন স্থানান্তর দ্বারা অনুষঙ্গী হয়।
N A D H + H + U Q + 4 H + (m a t r i x) ⟶ N A D + + U Q H 2 + 4 H + (I M S) (\displaystyle NADH+H^(+)+UQ+4H^(+)(ম্যাট্রিক্স)\longrightarrow NAD ^(+)+UQH_(2)+4H^(+)(IMS))
ঝিল্লি সম্ভাবনা একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গ্রেডিয়েন্ট থেকে উদ্ভূত হয় যা একটি ঝিল্লির উভয় পাশে বিদ্যমান যা আয়নগুলির জন্য বেছে বেছে প্রবেশযোগ্য
আয়ন ঘনত্বের একটি ফাংশন হিসাবে ঝিল্লি সম্ভাব্যতা Nernst সমীকরণ ব্যবহার করে গণনা করা হয়
কোষ একটি নেতিবাচক বিশ্রাম ঝিল্লি সম্ভাবনা বজায় রাখে। এই ক্ষেত্রে, কোষের অভ্যন্তরীণ পরিবেশ, বাহ্যিক পরিবেশের তুলনায়, একটি সামান্য বড় নেতিবাচক চার্জ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়
মেমব্রেন পটেনশিয়ালের অস্তিত্ব একটি প্রয়োজনীয় শর্তবৈদ্যুতিক সংকেত তৈরি করা, সেইসাথে ঝিল্লি জুড়ে আয়নগুলির নির্দেশিত পরিবহন
গুরুত্বপূর্ণ কোষের সম্পত্তিবিপাকের অন্তঃকোষীয় ঘনত্ব বজায় রাখার ক্ষমতা যা বহির্কোষী পরিবেশে তাদের বিষয়বস্তু থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক। আয়নগুলির ক্ষেত্রে, ঝিল্লির উভয় পাশে তাদের ঘনত্বের পার্থক্য বৈদ্যুতিক চার্জের পার্থক্যের দিকে পরিচালিত করে: কোষের ভিতরের পরিবেশ কোষের বাইরের পরিবেশের তুলনায় কিছুটা বেশি নেতিবাচক চার্জযুক্ত। চার্জ এবং ঘনত্বের পার্থক্যের সম্মিলিত প্রভাব একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গ্রেডিয়েন্টের উত্থানের দিকে পরিচালিত করে। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গ্রেডিয়েন্ট প্লাজমা মেমব্রেনে নির্বাচনী চ্যানেল এবং ট্রান্সপোর্টার প্রোটিনের ক্রিয়া দ্বারা রক্ষণাবেক্ষণ করা হয়।
একটি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গ্রেডিয়েন্ট কীভাবে উত্থিত হয় তা বোঝার জন্য, আমরা প্রথমে সাধারণ ক্ষেত্রে বিবেচনা করি যখন ঝিল্লি শুধুমাত্র এক ধরনের আয়নের জন্য প্রবেশযোগ্য। নীচের চিত্রটি একটি পাতলা ঝিল্লি দ্বারা পৃথক দুটি বগি, A এবং B দেখায়। এই কম্পার্টমেন্টগুলিতে বিভিন্ন ঘনত্বের KS1 সমাধান রয়েছে। দ্রবণে, পটাসিয়াম ক্লোরাইড হাইড্রেটেড K+ এবং ক্ল-আয়নে বিচ্ছিন্ন হয়। যেহেতু উভয় কম্পার্টমেন্টেই আয়নগুলির সমান ঘনত্ব রয়েছে, তাই প্রতিটির একটি নিরপেক্ষ চার্জ রয়েছে।
যদি ঝিল্লিআয়নগুলির জন্য দুর্ভেদ্য ছিল, তাহলে এর বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার মান, একটি ভোল্টমিটার ব্যবহার করে পরিমাপ করা হবে, শূন্যের সমান হবে।
ঝিল্লি জুড়ে আয়নগুলির নির্বাচনী আন্দোলন ঝিল্লি সম্ভাবনার পরিবর্তন ঘটায়।এখন কেস যখন বিবেচনা ঝিল্লি প্রবেশযোগ্যশুধুমাত্র পটাসিয়াম আয়নের জন্য (উদাহরণস্বরূপ, যখন ঝিল্লিতে K+ চ্যানেল থাকে)। একটি ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্ট বরাবর দ্রবণগুলির প্রসারণ একটি energetically অনুকূল প্রক্রিয়া (একটি নেতিবাচক শক্তি পার্থক্য AG হিসাবে প্রকাশ করা হয়)। অতএব, K+ আয়নগুলি তাদের নিম্ন ঘনত্বের দিকে ছড়িয়ে পড়বে, যেমন কম্পার্টমেন্ট B থেকে A কম্পার্টমেন্টে। এই ক্ষেত্রে, ঝিল্লিতে চার্জ বন্টন পরিবর্তিত হবে। কম্পার্টমেন্ট A-তে ধনাত্মক চার্জযুক্ত আয়নগুলি জমা হওয়ার সাথে সাথে তাদের মধ্যে বিকর্ষণীয় শক্তি বৃদ্ধি পায়। এই বলগুলি K+ আয়নগুলির জন্য কম্পার্টমেন্ট A-তে যাওয়া কঠিন করে তোলে।
যখন সিস্টেম পৌঁছায় ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল ভারসাম্য, ঘনত্ব এবং বৈদ্যুতিক চার্জ গ্রেডিয়েন্টগুলি পারস্পরিক ভারসাম্যপূর্ণ, এবং ঝিল্লির মধ্য দিয়ে K+ আয়নগুলির চলাচল বন্ধ হয়ে যায়। এই ক্ষেত্রে, একটি বগি থেকে K+ আয়নগুলির পরিবহন অন্য বগি থেকে তাদের পরিবহন দ্বারা বাধাপ্রাপ্ত হয়।
যাহোক কম্পার্টমেন্ট একম্পার্টমেন্ট B-এর তুলনায় অধিক ধনাত্মক চার্জযুক্ত আয়ন রয়েছে। এই অতিরিক্ত K+ আয়নগুলি (একটি বগিতে) একটি পাতলা ঝিল্লি জুড়ে অতিরিক্ত ক্ল-আয়নগুলির (বি বগিতে) সাথে মিথস্ক্রিয়া করে, যার ফলে এর উভয় পাশে বৈদ্যুতিক চার্জ তৈরি হয়। ঝিল্লির উভয় দিকের চার্জের পার্থক্যকে সম্ভাব্য পার্থক্য হিসাবে প্রকাশ করা হয় এবং তাকে ঝিল্লি সম্ভাবনা বলা হয়। কম্পার্টমেন্ট A এর সাপেক্ষে কম্পার্টমেন্ট B এর ভারসাম্য (ঝিল্লি) সম্ভাবনা নেতিবাচক।
এই উদাহরণশূন্যের সমান নয় এমন একটি কোষের ঝিল্লি সম্ভাবনার সংঘটনের জন্য প্রয়োজনীয় দুটি শর্তের প্রয়োজনীয়তার চিত্র তুলে ধরে:
ঝিল্লির উভয় পাশে আয়নগুলির বিভিন্ন ঘনত্ব, যা চার্জ পৃথকীকরণের দিকে পরিচালিত করে এবং
একটি ঝিল্লি যা বেছে বেছে অন্তত এক ধরনের আয়নের জন্য প্রবেশযোগ্য।
এই জন্য ঝিল্লি সম্ভাব্য মানআয়ন ঘনত্ব একটি ফাংশন. ভারসাম্যের সময়ে, X আয়নগুলির জন্য এই ফাংশনটি Nernst সমীকরণ ব্যবহার করে পরিমাণগতভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:
ই - ভারসাম্য সম্ভাবনা (ভোল্টে)
R - সার্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক (2 ক্যাল মোল -1 কে -1)
টি - পরম তাপমাত্রা(K; 37 °C = 307.5 K)
z - আয়ন ভ্যালেন্স (বৈদ্যুতিক চার্জ)
F - ফ্যারাডে সংখ্যা (2.3 x 10 4 ক্যাল ভোল্ট -1 mol -1)
[X]A - কম্পার্টমেন্ট A-তে বিনামূল্যে X আয়নের ঘনত্ব
[Х]в - কম্পার্টমেন্ট B-এ মুক্ত X আয়নের ঘনত্ব
প্রধানত প্রাণী কোষে ঝিল্লি সম্ভাবনা গঠনের সাথে জড়িত K+, Na+ এবং Cl- আয়ন. Ca2+ এবং Mg2+ আয়নগুলি বিশ্রামের ঝিল্লি সম্ভাবনার গঠনে কম পরিমাণে অংশগ্রহণ করে। প্লাজমা ঝিল্লি তালিকাভুক্ত আয়নগুলির জন্য নির্বাচনীভাবে প্রবেশযোগ্য (অর্থাৎ, ঝিল্লিতে আয়ন চ্যানেল রয়েছে যা প্রতিটি ধরণের আয়নের জন্য নির্বাচনী)। এই পরিস্থিতি, সেইসাথে প্রতিটি আয়নের জন্য মেমব্রেন ব্যাপ্তিযোগ্যতা (P), গোল্ডম্যান-হজকিন-কাটজ সমীকরণে বিবেচনা করা হয়, যা নের্নস্ট সমীকরণের একটি বর্ধিত রূপ।
প্রধান আয়নগুলির জন্য, এই সমীকরণটি কোষের ভিতরে (i) এবং বাইরে (o) তাদের ব্যাপ্তিযোগ্যতা এবং ঘনত্বের একটি ফাংশন হিসাবে ঝিল্লি সম্ভাব্যতা প্রকাশ করে:
নেতিবাচক মান বিশ্রামরত ঝিল্লির শক্তিকোষের প্রকারের উপর নির্ভর করে এবং -200 mV থেকে -20 mV পর্যন্ত। স্তন্যপায়ী কোষে, বিশ্রামের ঝিল্লি সম্ভাবনা প্রধানত K+ চ্যানেল এবং Na+/K+ ATPase নামক একটি আয়ন পাম্পের মাধ্যমে তৈরি হয়। একটি নেতিবাচক ঝিল্লি সম্ভাবনা গঠনে প্রধান অবদান হল প্লাজমা ঝিল্লির মধ্য দিয়ে K+ আয়নগুলির একটি ছোট প্রবাহ। এই প্রবাহটি K+ চ্যানেলগুলির মাধ্যমে ঘটে যেখানে একটি গেটিং প্রক্রিয়ার অভাব রয়েছে (তথাকথিত বিশ্রামের পটাসিয়াম চ্যানেল)।
অধিকাংশের থেকে ভিন্ন অন্যান্য K+ চ্যানেল, যা খোলার জন্য একটি সংকেত প্রয়োজন, একটি নির্দিষ্ট বিশ্রামের সম্ভাবনা আছে এমন একটি ঘরে এই চ্যানেলগুলি ক্রমাগত খোলা থাকে। একটি বিশ্রাম কোষে, অন্যান্য আয়নগুলির জন্য বেশ কয়েকটি চ্যানেলও খোলা থাকে। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গ্রেডিয়েন্টের দিকে, কোষের বাইরে K+ আয়নগুলির চলাচল সেলুলার বিষয়বস্তুগুলিকে নেতিবাচক চার্জ বজায় রাখতে সহায়তা করে। এই প্রক্রিয়ার সাথে জড়িত পটাসিয়াম আয়নগুলির সমস্ত উত্স আমরা এখনও জানি না। কিছু কোষে, যেমন গাছপালা এবং ব্যাকটেরিয়া, সেইসাথে মাইটোকন্ড্রিয়া, বিশ্রামের ঝিল্লি সম্ভাবনা K+ আয়নের পরিবর্তে প্রোটনের গ্রেডিয়েন্ট দ্বারা উত্পন্ন হয়।
যাতে এটি ঘটতে পারে K+ আয়নের প্রসারণকোষ থেকে K+ চ্যানেলের মাধ্যমে, কোষে তাদের ঘনত্ব ভিতরের চেয়ে বেশি হওয়া উচিত পরিবেশ. Na+/K+-ATPase-এর কাজের ফলে ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্ট তৈরি হয়, যা এই আয়ন পাম্প কোষ থেকে প্রতি তিনটি সোডিয়াম আয়নের জন্য দুটি পটাসিয়াম আয়নকে কোষে পাম্প করে। অতএব, পাম্প চার্জ জেনারেটর হিসাবে কাজ করে: কোষে প্রবর্তনের চেয়ে বেশি বৈদ্যুতিক চার্জ সরানো হয়। এইভাবে, K+ চ্যানেলগুলির সাথে যেখানে একটি গেটিং প্রক্রিয়া নেই, Na+/K+ ATPases নেতিবাচক আন্তঃকোষীয় সম্ভাবনা তৈরিতে জড়িত। যদি Na+/K+-ATPases নিষ্ক্রিয় করা হয়, তাহলে ঝিল্লির উভয় পাশে Na+ এবং K+ আয়নগুলির ঘনত্ব সমান হয়। এটি ঘটে কারণ লিপিড বিলেয়ার আয়নগুলিকে খুব খারাপভাবে অতিক্রম করতে দেয়। অন্য কথায়, Na+/K+-ATPases-এর অংশগ্রহণে সক্রিয় পরিবহনের প্রাথমিক প্রক্রিয়াগুলি পাস না করে, ঝিল্লি সম্ভাবনার মান শূন্যের সমান হবে।
বিশ্রামের ঘর একটি মোটামুটি ধ্রুবক মান. যাইহোক, লিগ্যান্ড বাঁধাই, যান্ত্রিক চাপ বা পরিবর্তনের উপর বৈদ্যুতিক আধাননির্দিষ্ট আয়ন চ্যানেল খোলা এবং ঝিল্লি সম্ভাব্য পরিবর্তন. যদি আয়ন চ্যানেলগুলি বৈদ্যুতিক চার্জের নিয়ন্ত্রণে থাকে, তবে ঝিল্লি সম্ভাবনার পরিবর্তনগুলি তাদের মাধ্যমে আয়নগুলির উত্তরণকে প্রভাবিত করে। চ্যানেলের খোলা এবং বন্ধ একটি গেট প্রক্রিয়া (গেটিং) দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। ঝিল্লির সম্ভাব্যতা সেই আয়নগুলির উপর নির্ভর করে যার জন্য চ্যানেলগুলি প্রধানত খোলা থাকে। উদাহরণস্বরূপ, যখন Na+ বা Ca2+ চ্যানেল খোলে, তখন ঝিল্লির বিধ্বংসীকরণ ঘটে।
যার মধ্যে সংশ্লিষ্ট আয়নতাদের দিক থেকে কোষে প্রবেশ করতে শুরু করে। এর ফলে ঝিল্লির সম্ভাবনা আরও ইতিবাচক হয়ে ওঠে। বিপরীতভাবে, যখন ঝিল্লি পুনরায় পোলারাইজড (হাইপারপোলারাইজড) হয়, তখন সম্ভাবনা আরও বেশি নেতিবাচক হয়ে যায়। এটি ঘটে যখন পটাসিয়াম চ্যানেলগুলি খোলে এবং K+ আয়নগুলি কোষকে গ্রেডিয়েন্টের দিকে ছেড়ে যায়, যা নেতিবাচক ঝিল্লি সম্ভাবনা বৃদ্ধি করে। আয়ন চ্যানেলের মাধ্যমে আয়নগুলির চলাচল দ্রুত ঘটে এবং মিলিসেকেন্ডে পরিমাপ করা হয়। ঝিল্লির সম্ভাব্যতা পরিবর্তন করতে, ঝিল্লির পাশে আয়নগুলির ঘনত্বে শুধুমাত্র ছোটখাটো পার্থক্যই যথেষ্ট, এবং কোষে তাদের প্রধান ঘনত্ব পরিবর্তন হয় না।
ঝিল্লির 1 cm2 মাধ্যমে মাত্র 10 -12 mol K+ এর একটি প্রবাহ এর দ্রুত হাইপারপোলারাইজেশনের দিকে নিয়ে যায় এবং -100 mV এর সমান একটি ঝিল্লি সম্ভাব্যতা প্রতিষ্ঠা করে। ঝিল্লি জুড়ে তুলনামূলকভাবে ছোট চার্জের স্থানীয় চলাচল সাইটোসল এবং এক্সট্রা সেলুলার পরিবেশকে বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ থাকতে দেয় এবং বৈদ্যুতিক চার্জ বিকর্ষণ কমিয়ে দেয়।
দ্রবণে থাকা একটি পদার্থের অবস্থা পরিপ্রেক্ষিতে চিহ্নিত করা যেতে পারে রাসায়নিক সম্ভাব্য μs,যা এককে পরিমাপ করা হয় মুক্ত শক্তি. তবে শর্ত থাকে যে একটি পদার্থের ক্রিয়াকলাপ তার ঘনত্বের সমান এবং হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ 1 উপেক্ষা করা যেতে পারে, পদার্থের রাসায়নিক সম্ভাবনা সমান:
μs= + 2.3RTlg [J mol -1],
1 M ঘনত্বে পদার্থের আদর্শ রাসায়নিক সম্ভাবনা কোথায়; - পদার্থের মোলার ঘনত্ব s.
আয়ন i এর অবস্থার মাধ্যমে নির্ধারিত হয় ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাবনা, যা বিবেচনায় নেয়
আয়নের ধরন শুধুমাত্র তার ঘনত্বের উপর নয়, সমাধানের বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার উপরও নির্ভর করে:
= +2.3RTlg+ z Fψ [J ∙ mol -1],
কোথায় - আয়ন ঘনত্ব 1 এম এ স্ট্যান্ডার্ড ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাব্য; আর- গ্যাস ধ্রুবক (8.314 J∙mol -1 ∙K -1); টি - পরম তাপমাত্রা, কে; - moles মধ্যে আয়ন ঘনত্ব; চ - ফ্যারাডে সংখ্যা (96.49 kJ ∙ V -1 ∙ mol -1); জেড-আয়ন চার্জ; ψ হল দ্রবণের বৈদ্যুতিক সম্ভাবনা।
বৈদ্যুতিক রাসায়নিক সম্ভাবনা একটি আয়নের মুক্ত শক্তি অনুমান করে এবং সেই সমস্ত শক্তিকে বিবেচনা করে যা একটি আয়নকে এক এলাকা থেকে অন্য অঞ্চলে যেতে পারে। একটি ঝিল্লি জুড়ে আয়নগুলির স্বতঃস্ফূর্ত নড়াচড়া একটি উচ্চতর এলাকা থেকে নিম্ন ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাবনার অঞ্চলে প্যাসিভ ট্রান্সপোর্ট বা ডিফিউশন। ডিফিউশনের চালিকা শক্তি হল ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পটেনশিয়ালের পার্থক্য বা AD-এর ট্রান্সমেমব্রেন ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল গ্রেডিয়েন্ট- আয়ন। অয়ন আন্দোলন ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাব্য গ্রেডিয়েন্টের বিরুদ্ধেশক্তি প্রয়োজন এবং বলা হয় কর্মক্ষম পরিবহন।যদি ঝিল্লির উভয় পাশে আয়ন সম্ভাবনা সমান হয়, যেমন ∆ = 0, এর অর্থ হল ঝিল্লির মধ্য দিয়ে প্রবাহিত আয়ন ভারসাম্যপূর্ণ।
আসুন কল্পনা করা যাক যে ঝিল্লি দুটি অঞ্চলকে পৃথক করে যেখানে H + আয়নের উপাদান আলাদা এবং
তড়িৎ রাসায়নিক সম্ভাবনা H + যথাক্রমে সমান:
H + আয়নের অসম বণ্টনের ফলে, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পটেনশিয়ালের একটি ট্রান্সমেমব্রেন গ্রেডিয়েন্ট Δ মেমব্রেনের উভয় পাশে প্রোটনের ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পটেনশিয়ালের পার্থক্যের সমান হয়:
- = Δ = zF∆ψ 1-2 + 2.3RTlg l / 2 [J ∙ mol -1 ],
যেখানে Δ হল ঝিল্লির উভয় পাশে H + আয়নের তড়িৎ রাসায়নিক সম্ভাবনার পার্থক্য; জেড-+1 এর সমান H + আয়নের চার্জ; ∆ψ 1-2 - একটি ঝিল্লি দ্বারা পৃথক দুটি জলীয় পর্যায়ের মধ্যে বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার পার্থক্য, যেমন ভোল্টে ঝিল্লি জুড়ে বৈদ্যুতিক সম্ভাবনা; l এবং [H + ] 2 হল ঝিল্লির উভয় পাশে H + আয়নের মোলার ঘনত্ব (সূচক 1 এবং 2 বন্ধ ঝিল্লির ভিতরে এবং বাইরে অবস্থিত সমাধানগুলিকে নির্দেশ করে)।
ধ্রুবক F দ্বারা বিভক্ত মানের ভাগফলকে প্রোটোনমোটিভ বল ∆ρ বলা হয় এবং ভোল্টে পরিমাপ করা হয়। যদি আমরা ধ্রুবক প্রবর্তন করি এবং pH ইউনিটে H + আয়নের ঘনত্বের লগারিদম প্রকাশ করি (pH = -log), তাহলে 25 ° C তাপমাত্রার জন্য আমরা একটি সাধারণ অভিব্যক্তি পাই
∆ρ = Δ /F = ∆ψ - 59ΔрН [mV]।
সমীকরণ থেকে দেখা যায়, প্রোটন মোটিভ ফোর্স দুটি উপাদান নিয়ে গঠিত। প্রথমটি হল গ্রেডিয়েন্ট Δ pH, অর্থাৎ ঝিল্লির উভয় পাশে H + আয়নের ঘনত্বের পার্থক্য। পিএইচ গ্রেডিয়েন্টের কারণে H + এবং OH - আয়নগুলি ঝিল্লির পৃষ্ঠের কাছে ঘনীভূত হয়। এটি একটি ঝিল্লি সম্ভাব্য ∆ψ (দ্বিতীয় উপাদান) চেহারার দিকে নিয়ে যায়, যা ঝিল্লির একদিকে অতিরিক্ত ধনাত্মক চার্জ এবং অন্যদিকে ঋণাত্মক চার্জের দ্বারা তৈরি হয়। ঝিল্লি সম্ভাবনার প্রভাব বিভিন্ন লক্ষণের অন্যান্য আয়ন দ্বারা উন্নত হয়, যা ঝিল্লির কাছেও আকৃষ্ট এবং ঘনীভূত হয়। এটি জোর দেওয়া উচিত যে যদিও ঝিল্লির এক পাশ অন্যটির তুলনায় বেশি ইতিবাচক চার্জযুক্ত, তবে বাল্ক দ্রবণটি সাধারণত বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ থাকে, যেমন ধারণ করে সমান সংখ্যা cations এবং anions. আসল বিষয়টি হল যে "অতিরিক্ত", ভারসাম্যহীন আয়নগুলির সংখ্যা যা ঝিল্লিতে একটি চার্জ স্তর তৈরি করে দ্রবণে মোট আয়নগুলির সংখ্যার তুলনায় নগণ্য।
2.7। এনার্জি Δ এটিপি সিন্থেসের অংশগ্রহণের সাথে ADP এবং Pn থেকে ATP এর সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয়
ঝিল্লির উভয় পাশে প্রোটনের অসম বন্টন তাদের ঘনত্ব এবং চার্জ গ্রেডিয়েন্ট বরাবর ছড়িয়ে দিতে উত্সাহিত করে, যা ঝিল্লি দ্বারা প্রতিরোধ করা হয়। শক্তি Δ বা ∆ρ হল মুক্ত শক্তির একটি পরিমাপ (∆G= Δ) যা ঝিল্লিতে সঞ্চিত থাকে এবং প্রোটনগুলি তাদের সম্ভাব্য গ্রেডিয়েন্ট বরাবর ঝিল্লি অতিক্রম করতে শুরু করলে মুক্তি পেতে পারে। এই শক্তি ব্যবহার করা যেতে পারে যদি একটি শক্তি-নির্ভর প্রতিক্রিয়ার সাথে সংযোগ বিচ্ছুরণের জন্য একটি প্রক্রিয়া থাকে। এরকম একটা মেকানিজম হল ATP সিন্থেস (F 1 F 0- ATPase, বা H + ATPase F-muna), একটি এনজাইম কমপ্লেক্স কাপলিং মেমব্রেনে সংহত যা ADP এবং Ph n থেকে ATP সংশ্লেষণের জন্য Δ শক্তি ব্যবহার করে। সংশ্লেষণ এটিপি সিন্থেস কমপ্লেক্সের মাধ্যমে তার সম্ভাব্যতার গ্রেডিয়েন্ট বরাবর প্রোটনের বিপরীত প্রবাহের সাথে যুক্ত, অর্থাৎ, এটি হ্রাস বা অপসারণের সাথে ঝিল্লি স্রাবের মুহূর্তে ঘটে।
∆ρ-এর উভয় উপাদান - গ্রেডিয়েন্ট ∆pH এবং মেমব্রেন পটেনশিয়াল ∆ψ - একটি ঘনত্ব এবং চার্জ গ্রেডিয়েন্ট বরাবর ঝিল্লি জুড়ে প্রোটনকে জোর করে, এবং উভয় উপাদানই ATP এর সংশ্লেষণের জন্য সমান। এই থিসিস পরীক্ষায় নিশ্চিত করা হয় ভিট্রোতেএটিপি সংশ্লেষণগুলি ডিটারজেন্ট ব্যবহার করে ঝিল্লি থেকে বিচ্ছিন্ন করা যেতে পারে এবং বিশুদ্ধ ফসফোলিপিড থেকে তৈরি কৃত্রিম ঝিল্লি ভেসিকেল (লাইপোসোম) এর মধ্যে অন্তর্ভুক্ত করা যেতে পারে। এই ক্ষেত্রে, এটিপি সংশ্লেষণ লক্ষ্য করা যেতে পারে যদি একটি পিএইচ গ্রেডিয়েন্ট কৃত্রিমভাবে তৈরি করা হয় বা ঝিল্লিতে বৈদ্যুতিক সম্ভাব্য পার্থক্য প্রয়োগ করা হয়।
যদিও ATP সংশ্লেষণের প্রধান কাজ হল ATP সংশ্লেষণ, তবে কিছু শর্তে এই এনজাইম ATPase কার্যকলাপ প্রদর্শন করতে পারে, অর্থাৎ, ATP হাইড্রোলাইসিসের কারণে গ্রেডিয়েন্টের বিরুদ্ধে প্রোটন পাম্প করে। ফলস্বরূপ, ATP সিন্থেস (H + -ATPase) নীতিগতভাবে, শক্তির দুটি রূপকে আন্তঃরূপান্তর করতে সক্ষম:
শক্তি Δ শুধুমাত্র ATP এর সংশ্লেষণের জন্য নয়, অন্যান্য উদ্দেশ্যেও ব্যবহার করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, মাইটোকন্ড্রিয়াতে এটি ঝিল্লি জুড়ে পদার্থ পরিবহন করতে ব্যবহৃত হয়। উপরন্তু, তাপের থার্মোরেগুলেটরি গঠনে অপচয় Δ গুরুত্বপূর্ণ (অধ্যায় 4 দেখুন)।
এনএডিএইচ থেকে অক্সিজেনে শ্বাসযন্ত্রের চেইন বরাবর ইলেক্ট্রন স্থানান্তরের সাথে সাথে মাইটোকন্ড্রিয়াল ম্যাট্রিক্স থেকে প্রোটন পাম্প করা হয় অভ্যন্তরীণ ঝিল্লির মাধ্যমে ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে। CPE বরাবর স্থানান্তরিত ইলেকট্রনের শক্তির একটি অংশ এই কাজে ব্যয় করা হয়।
ম্যাট্রিক্স থেকে ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে স্থানান্তরিত প্রোটনগুলি ম্যাট্রিক্সে ফিরে আসতে পারে না, কারণ ভিতরের ঝিল্লি প্রোটনের জন্য অভেদ্য। এইভাবে, একটি প্রোটন গ্রেডিয়েন্ট তৈরি করা হয়, সঙ্গে
যেখানে ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে প্রোটনের ঘনত্ব বেশি এবং পিএইচ ম্যাট্রিক্সের তুলনায় কম। উপরন্তু, প্রতিটি প্রোটন একটি ধনাত্মক চার্জ বহন করে, এবং ফলস্বরূপ, ঝিল্লির উভয় পাশে একটি সম্ভাব্য পার্থক্য প্রদর্শিত হয়: ভিতরে একটি নেতিবাচক চার্জ এবং বাইরে একটি ধনাত্মক চার্জ। একসাথে, বৈদ্যুতিক এবং ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্টগুলি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাব্য ΔμH+ তৈরি করে - এটিপি সংশ্লেষণের জন্য শক্তির উত্স। যেহেতু ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে প্রোটনের সবচেয়ে সক্রিয় পরিবহন, ΔμH+ গঠনের জন্য প্রয়োজনীয়, CPE-এর এলাকায় I, III এবং IV কমপ্লেক্সগুলির অবস্থানের সাথে সম্পর্কিত, এই অঞ্চলগুলিকে শ্বসন এবং ফসফোরিলেশনের সংযোগ বিন্দু বলা হয় (চিত্র 6-11, 6-13)।
কাপলিং পয়েন্টে মাইটোকন্ড্রিয়াল মেমব্রেন জুড়ে প্রোটন পরিবহনের প্রক্রিয়া যথেষ্ট পরিষ্কার নয়। যাইহোক, KoQ এই প্রক্রিয়ায় একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করতে দেখা গেছে। KoQ এর অংশগ্রহণের সাথে প্রোটন স্থানান্তরের প্রক্রিয়াটি কমপ্লেক্সের স্তরে সবচেয়ে বিস্তারিতভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে
KoQ জটিল I থেকে জটিল III তে ইলেক্ট্রন এবং ম্যাট্রিক্স থেকে ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে প্রোটন স্থানান্তর করে, Q-চক্র নামক অদ্ভুত চক্রীয় রূপান্তর সম্পাদন করে। জটিল III এর জন্য ইলেক্ট্রন দাতা হল হ্রাসকৃত ইউবিকুইনোন (QH2), এবং গ্রহণকারী হল সাইটোক্রোম সি। সাইটোক্রোম c এর সাথে পাওয়া যায় বাইরেঅভ্যন্তরীণ মাইটোকন্ড্রিয়াল ঝিল্লি; সাইটোক্রোম c1 এর সক্রিয় কেন্দ্রটিও সেখানে অবস্থিত, যেখান থেকে ইলেক্ট্রনগুলি সাইটোক্রোম c-এ স্থানান্তরিত হয়।
ঝিল্লি মধ্যে একটি স্থির আছে সাধারণ তহবিল Q/QH2, যেখান থেকে একটি চক্রে প্রতিটি QH2 অণু ম্যাট্রিক্স থেকে ইন্টারমেমব্রেন স্পেস এবং ইলেক্ট্রনে প্রোটন স্থানান্তর নিশ্চিত করে, যা শেষ পর্যন্ত অক্সিজেনে যায়। প্রোটনগুলিকে পাম্প করার সময় করা কাজটি মুক্ত শক্তির একটি অংশ গ্রহণ করে, যা রিডক্স সম্ভাব্য গ্রেডিয়েন্ট বরাবর ইলেকট্রন স্থানান্তরিত হলে মুক্তি পায়। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পটেনশিয়াল এনার্জি (ΔμH+) ATP সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয় যদি প্রোটনগুলি ATP সিন্থেসের আয়ন চ্যানেলের মাধ্যমে ম্যাট্রিক্সে ফিরে আসে।
ভাত। ৬-১৩। মাইটোকন্ড্রিয়ায় শ্বসন এবং এটিপি সংশ্লেষণের সংযোগ।আমি - NADH ডিহাইড্রোজেনেস; II - succinate dehydrogenase; III - QH2-ডিহাইড্রোজেনেস; IV - সাইটোক্রোম অক্সিডেস; V - LTP সিন্থেস। প্রোটন সম্ভাবনার শক্তি (ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পটেনশিয়াল ΔμH+) এটিপি সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত হয় যদি প্রোটনগুলি এটিপি সিন্থেসের আয়ন চ্যানেলের মাধ্যমে ম্যাট্রিক্সে ফিরে আসে।
2. এটিপি সিন্থেস এবং এটিপি সংশ্লেষণের গঠন
ATP সিন্থেস (H+-ATPase) হল অভ্যন্তরীণ মাইটোকন্ড্রিয়াল মেমব্রেনের একটি অবিচ্ছেদ্য প্রোটিন। এটি শ্বাসযন্ত্রের চেইনের কাছাকাছি অবস্থিত। এটিপি সিন্থেস 2টি প্রোটিন কমপ্লেক্স নিয়ে গঠিত, মনোনীত F0 এবং F1
ইন্টারমেমব্রেন স্পেসে প্রোটনের ঘনত্ব বৃদ্ধি এটিপি সিন্থেসকে সক্রিয় করে। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাব্য ΔμH+ প্রোটনগুলিকে এটিপি সিন্থেস চ্যানেলের মধ্য দিয়ে ম্যাট্রিক্সে স্থানান্তরিত করে। সমান্তরালভাবে, ΔμH+ এর প্রভাবে, F1 প্রোটিনের α, β-সাবুনিটের জোড়ায় গঠনগত পরিবর্তন ঘটে, যার ফলস্বরূপ ADP এবং অজৈব ফসফেট থেকে ATP গঠিত হয়। ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সম্ভাবনা,
CPE-তে 3 টি কাপলিং পয়েন্টের প্রতিটিতে উত্পন্ন, একটি ATP অণু সংশ্লেষ করতে ব্যবহৃত হয়।
