माइटोकॉन्ड्रिया

माइटोकॉन्ड्रिया अधिकांशस्य यूकेरियोट्-कोशिकासु, यथा पशवः, वनस्पतयः, कवकाः च दृश्यन्ते। माइटोकॉन्ड्रिया इत्यस्य द्विगुण झिल्लीसंरचना भवति तथा च एडेनोसाइन् ट्राइफॉस्फेट् (ATP) उत्पन्नं कर्तुं एरोबिक श्वसनस्य उपयोगः भवति, यस्य उपयोगः सम्पूर्णे कोशिकायां रासायनिकशक्तिस्रोतरूपेण भवति। कीटानां स्वैच्छिकस्नायुषु १८५७ तमे वर्षे अल्बर्ट् वॉन् कोलिकर इत्यनेन तेषां आविष्कारः कृतः। माइटोकॉन्ड्रियान् इति पदस्य निर्माणं कार्ल बेण्डा इत्यनेन १८९८ तमे वर्षे कृतम् ।माइटोकॉन्ड्रियान् इति लोकप्रियतया "कोशिकायाः शक्तिकेन्द्रम्" इति उपनाम अस्ति, एतत् वाक्यं फिलिप् सीकेवित्ज् इत्यनेन १९५७ तमे वर्षे अस्यैव नामस्य लेखस्य निर्माणं कृतम्।केषुचित् बहुकोशिकीयजीवेषु केषुचित् कोशिकासु माइटोकॉन्ड्रिया-अभावः भवति (उदाहरणार्थं परिपक्वस्तनधारिणां रक्तकोशिकानां)। सूक्ष्मस्पोरिडिया, पैराबेसालिड्, डिप्लोमोनाड् इत्यादीनां एककोशिकीयजीवानां बहूनां संख्यायां स्वस्य माइटोकॉन्ड्रियाः अन्यसंरचनासु न्यूनीकृताः वा परिणताः वा। माइटोकॉन्ड्रियाः सामान्यतया ०.७५ तः ३ μm यावत् क्रॉस् सेक्शन्-मध्ये भवन्ति, परन्तु आकारे संरचनायां च बहु भिन्नाः भवन्ति । यावत् विशेषेण कलङ्कितं न भवति तावत् ते न दृश्यन्ते ।

कोशिकीयशक्तिप्रदायस्य अतिरिक्तं माइटोकॉन्ड्रियाः अन्येषु कार्येषु, यथा संकेतप्रदानं, कोशिकीयभेदः, कोशिकामृत्युः च, तथैव कोशिकाचक्रस्य, कोशिकावृद्धेः च नियन्त्रणं निर्वाहयितुं च सम्मिलिताः भवन्ति। कोशिकायां माइटोकॉन्ड्रिया-सङ्ख्या जीवस्य, ऊतकस्य, कोशिकाप्रकारस्य च आधारेण बहुधा भिन्ना भवितुम् अर्हति । माइटोकॉन्ड्रिया विशेषकार्यं कुर्वन्तः विभागैः निर्मितः भवति । एतेषु विभागेषु अथवा प्रदेशेषु बाह्यझिल्ली, अन्तरझिल्लीस्थानम्, आन्तरिकझिल्ली, क्रिस्टे, आकृतिः च सन्ति ।

|

संरचना

माइटोकॉन्ड्रियायाः अनेकाः भिन्नाः आकाराः भवितुम् अर्हन्ति ।माइटोकॉन्ड्रियान् फॉस्फोलिपिडद्विस्तरैः प्रोटीनैः च निर्मिताः बाह्याः आन्तरिकाः च झिल्लीः भवन्ति । द्वयोः झिल्लीयोः भिन्नाः गुणाः सन्ति ।अस्य द्विझिल्लीसङ्गठनस्य कारणात् माइटोकॉन्ड्रियायाः पञ्च विशिष्टाः भागाः सन्ति ।

१ बाह्य माइटोकॉन्ड्रिया झिल्ली

२ अन्तरपृष्ठे (बाह्य-अन्तर-पर्देषु अन्तरिक्षे)

३ अन्तः माइटोकॉन्ड्रिया झिल्ली

४ क्रिस्टे-अन्तरिक्षं (अन्तर्-झिल्ली-आच्छादनैः निर्मितम्)

५ आकृतिः (अन्तरिक्षे) यत् द्रवम् अस्ति ।

माइटोकॉन्ड्रियाषु पृष्ठक्षेत्रं वर्धयितुं तन्तुकरणं भवति, यत् क्रमेण एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट्) उत्पादनं वर्धयति ।बाह्यपृष्ठतः विच्छिन्नाः माइटोकॉन्ड्रियाः माइटोप्लास्ट् इति उच्यन्ते ।

नियोग

माइटोकॉन्ड्रियायाः प्रमुखाः भूमिकाः श्वसनद्वारा कोशिकायाः ऊर्जामुद्रा एटीपी (अर्थात् एडीपी इत्यस्य फॉस्फोरिलेशन) उत्पादयितुं कोशिकीयचयापचयस्य नियमनं च भवति। एटीपी-उत्पादने सम्बद्धानां विक्रियाणां केन्द्रीयसमूहः सामूहिकरूपेण सिट्रिक-अम्लचक्रं, अथवा क्रेब्स्-चक्रं, आक्सीडेटिव-फॉस्फोरिलेशनं च इति ज्ञायते।परन्तु एटीपी-उत्पादनस्य अतिरिक्तं माइटोकॉन्ड्रीयनस्य अन्ये बहवः कार्याणि सन्ति ।

ऊर्जा परिवर्तनम्

माइटोकॉन्ड्रियायाः प्रमुखा भूमिका एटीपी-उत्पादनम् अस्ति, यत् अस्य कार्यस्य कृते आन्तरिकझिल्लीयां प्रोटीनानां बहूनां संख्यायां प्रतिबिम्बितम् अस्ति । एतत् ग्लूकोजस्य प्रमुखोत्पादानाम् आक्सीकरणं कृत्वा भवति: पाइरुवेट्, NADH च, ये साइटोसोलमध्ये उत्पाद्यन्ते । एषः प्रकारः कोशिकीयः श्वसनः, यः एरोबिक श्वसनः इति प्रसिद्धः, प्राणवायुस्य उपस्थितेः उपरि आश्रितः भवति । यदा प्राणवायुः सीमितः भवति तदा ग्लाइकोलाइटिक-उत्पादानाम् चयापचयः अवायवीय-किण्वनेन भविष्यति, एषा प्रक्रिया माइटोकॉन्ड्रिया-तः स्वतन्त्रा भवति ।ग्लूकोज-आक्सीजनयोः एटीपी-उत्पादनस्य किण्वनस्य तुलने एरोबिक-श्वसनस्य समये प्रायः १३ गुणाधिकं उपजं भवति ।वनस्पति-माइटोकॉन्ड्रिया अपि प्रकाशसंश्लेषणकाले उत्पादितां शर्करां भङ्गयित्वा वा वैकल्पिक-उपस्तर-नाइट्राइट्-इत्यस्य उपयोगेन आक्सीजनं विना वा सीमितमात्रायां एटीपी-उत्पादनं कर्तुं शक्नुवन्ति ।एटीपी विशिष्टप्रोटीनस्य साहाय्येन आन्तरिकझिल्लीद्वारा, पोरिन्द्वारा बाह्यझिल्लीं पारं च पारयति ।ऊर्जां मुक्तं कृत्वा एटीपी-इत्यस्य एडीपी-रूपान्तरणस्य अनन्तरं एडीपी-इत्येतत् एव मार्गेण पुनः आगच्छति ।

कैल्शियम आयनानां ग्रहणं, भण्डारणं, मुक्तिः च

कोशिकायां मुक्तकैल्शियमस्य सान्द्रता प्रतिक्रियाणां सरणीं नियन्त्रयितुं शक्नोति तथा च कोशिकायां संकेतसंप्रेषणार्थं महत्त्वपूर्णा अस्ति । माइटोकॉन्ड्रिया क्षणिकरूपेण कैल्शियमस्य संग्रहणं कर्तुं शक्नोति, यत् कोशिकायाः कैल्शियमस्य होमियोस्टेसिसस्य योगदानप्रक्रिया अस्ति । पश्चात् मुक्तिं कर्तुं तेषां शीघ्रं कैल्शियमं ग्रहीतुं क्षमता तेषां कैल्शियमस्य कृते उत्तमाः "साइटोसोलिक बफराः" भवन्ति । अन्तःप्लाज्मिकजालम् (ER) कैल्शियमस्य महत्त्वपूर्णं भण्डारणस्थानं भवति तथा च कैल्शियमस्य विषये माइटोकॉन्ड्रिया-ईआर-योः मध्ये महत्त्वपूर्णः अन्तरक्रिया अस्ति ।अन्तः माइटोकॉन्ड्रिया-झिल्लीयां माइटोकॉन्ड्रिया-कॅल्शियम-यूनिपोर्टर् इत्यनेन कैल्शियमं आकृतिमध्ये गृह्यते ।मुख्यतया माइटोकॉन्ड्रियाझिल्लीविभवेन चालितं भवति ।अस्य कैल्शियमस्य पुनः कोशिकायाः अन्तः विमोचनं सोडियम-कैल्शियम-विनिमय-प्रोटीनस्य माध्यमेन अथवा "कैल्शियम-प्रेरित-कैल्शियम-विमोचन" मार्गेण वा भवितुम् अर्हति ।एतेन झिल्लीविभवे बृहत् परिवर्तनं कृत्वा कैल्शियम-स्पाइक् अथवा कैल्शियम-तरङ्गाः आरभ्यन्ते। एते द्वितीयदूततन्त्रस्य प्रोटीनानां श्रृङ्खलां सक्रियं कर्तुं शक्नुवन्ति ये तंत्रिकाकोशिकासु न्यूरोट्रांसमीटर्-विमोचनं, अन्तःस्रावीकोशिकासु हार्मोन-विमोचनं च इत्यादीनां प्रक्रियाणां समन्वयं कर्तुं शक्नुवन्ति।

माइटोकॉन्ड्रिया-मात्रिकायां Ca2-प्रवाहः अद्यतनकाले श्वसनजैव ऊर्जाविज्ञानस्य नियमनार्थं तन्त्ररूपेण सम्मिलितः अस्ति यत् झिल्लीपारस्य विद्युत्रासायनिकविभवं ΔΨ-प्रधानतः pH-प्रधानं यावत् क्षणिकरूपेण "स्पन्दनं" कर्तुं शक्नोति, येन आक्सीडेटिव-तनावस्य न्यूनीकरणं सुलभं भवति । न्यूरॉन्-मध्ये साइटोसोलिक-माइटोकॉन्ड्रिया-कैल्शियमस्य समवर्ती वृद्धिः माइटोकॉन्ड्रिया-ऊर्जा-चयापचयेन सह न्यूरॉन-क्रियाकलापं समन्वययितुं कार्यं करोति । माइटोकॉन्ड्रिया मैट्रिक्स कैल्शियमस्य स्तरः दशसु सूक्ष्ममोलरस्तरं प्राप्तुं शक्नोति, यत् क्रेब्स् चक्रस्य प्रमुखेषु नियामक-एन्जाइमेषु अन्यतमस्य आइसोसाइट्रेट् डिहाइड्रोजनेजस्य सक्रियीकरणाय आवश्यकम् अस्ति ।

[[|लघुचित्रम्|चित्रपाठ्यम्= |

कोशिकीय प्रसार नियमन

कोशिकीयप्रसारस्य माइटोकॉन्ड्रियायाः च सम्बन्धस्य अन्वेषणं कृतम् अस्ति । ट्यूमरकोशिकानां द्रुतप्रसारार्थं लिपिड्, प्रोटीन्, न्यूक्लिओटाइड् इत्यादीनां जैवसक्रिययौगिकानां संश्लेषणार्थं प्रचुरं एटीपी आवश्यकं भवति ।ट्यूमरकोशिकासु एटीपी-इत्यस्य बहुभागः आक्सीडेटिव् फॉस्फोरिलेशनमार्गेण (OxPhos) उत्पद्यते ।OxPhos इत्यस्य हस्तक्षेपेण कोशिकाचक्रस्य रोधः भवति यत् सूचयति यत् माइटोकॉन्ड्रिया कोशिकाप्रसारणे भूमिकां निर्वहति । माइटोकॉन्ड्रिया एटीपी उत्पादनं संक्रमणे कोशिकाविभाजनस्य भेदस्य च कृते अपि महत्त्वपूर्णं भवति कोशिकायां कोशिकामात्रायाः नियमनं, विलेयसान्द्रतायाः, कोशिकीयवास्तुकला च सहितं मूलभूतकार्यस्य अतिरिक्तं । एटीपी-स्तरः कोशिकाचक्रस्य विभिन्नेषु चरणेषु भिन्नः भवति यत् एटीपी-प्रचुरतायाः कोशिकायाः नूतनकोशिकाचक्रं प्रविष्टुं क्षमतायाः च मध्ये सम्बन्धः अस्ति इति सूचयति । कोशिकायाः मूलभूतकार्येषु एटीपी-भूमिका कोशिकाचक्रं माइटोकॉन्ड्रिया-व्युत्पन्न-एटीपी-उपलब्धतायाः परिवर्तनस्य प्रति संवेदनशीलं करोति ।कोशिकाचक्रस्य विभिन्नेषु चरणेषु एटीपी-स्तरस्य भिन्नता अस्याः परिकल्पनायाः समर्थनं करोति यत् कोशिकाचक्रस्य नियमने माइटोकॉन्ड्रियायाः महत्त्वपूर्णा भूमिका भवति ।यद्यपि माइटोकॉन्ड्रिया-कोशिकाचक्रविनियमनस्य च विशिष्टतन्त्राणि सम्यक् न अवगतानि, तथापि अध्ययनेन ज्ञातं यत् न्यूनशक्तियुक्ताः कोशिकाचक्रनिरीक्षणस्थानानि कोशिकाविभाजनस्य अन्यस्य दौरस्य प्रतिबद्धतां कर्तुं पूर्वं ऊर्जाक्षमतायाः निरीक्षणं कुर्वन्ति ।

संगठन एवं वितरण

माइटोकॉन्ड्रिया (अथवा तत्सम्बद्धाः संरचनाः) सर्वेषु यूकेरियोटेषु (आक्सीमोनाड् मोनोसेर्कोमोनोइड्स् इत्येतत् विहाय) दृश्यन्ते ।यद्यपि सामान्यतया ताम्बूलसदृशसंरचनारूपेण चित्रिताः सन्ति तथापि ते बहुसंख्यककोशिकासु अत्यन्तं गतिशीलजालं निर्मान्ति यत्र ते निरन्तरं विखण्डनं संलयनं च कुर्वन्ति । कोशिकाप्रकारानुसारं माइटोकॉन्ड्रियाः संख्यायां स्थाने च भिन्नाः भवन्ति । एकः माइटोकॉन्ड्रिया प्रायः एककोशिकीयजीवेषु दृश्यते, यदा तु मानवस्य यकृत्कोशिकासु प्रतिकोशिकायां प्रायः १०००–२००० माइटोकॉन्ड्रियाः भवन्ति, ये कोशिकाआयतनस्य १/५ भागं भवन्ति ।अन्यथा समानकोशिकानां माइटोकॉन्ड्रियासामग्री आकारे झिल्लीक्षमतायां च पर्याप्तरूपेण भिन्ना भवितुम् अर्हति, कोशिकाविभाजने विषमविभाजनं सहितं स्रोतांसि भेदाः उत्पद्यन्ते, येन एटीपीस्तरस्य, अधःप्रवाहकोशिकीयप्रक्रियासु च बाह्यभेदाः भवन्ति । माइटोकॉन्ड्रिया मांसपेशीयाः मायोफिब्रिल्स् मध्ये निहिताः अथवा शुक्राणुस्य फ्लेजेलम् परितः वेष्टिताः दृश्यन्ते ।प्रायः, ते कोशिकासंरचनेन सह कोशिकायाः अन्तः जटिलं 3D शाखाजालं निर्मान्ति । कोशिकासंरचनेन सह सङ्गतिः माइटोकॉन्ड्रिया-आकारं निर्धारयति, यत् कार्यं अपि प्रभावितं कर्तुं शक्नोति: माइटोकॉन्ड्रिया-जालस्य भिन्नाः संरचनाः जनसंख्यायाः विविधानि भौतिक-रासायनिक-संकेत-लाभान् वा हानिान् वा दातुं शक्नुवन्ति । कोशिकासु माइटोकॉन्ड्रियाः सर्वदा सूक्ष्मनलिकाभिः सह वितरिताः भवन्ति तथा च एतेषां अवयवानां वितरणं अन्तःप्लाज्मिकजालपुटेन सह अपि सहसंबद्धं भवति ।अद्यतनसाक्ष्यं सूचयति यत् कोशिकासंरचनायाः एकः घटकः विमेन्टिन् अपि कोशिकासंरचना सह सम्बद्धतायै महत्त्वपूर्णः अस्ति ।