प्रोटॉन पंप

This article is about biochemical proton pumps. For generators of proton beams, see synchrotron and cyclotron.

एक प्रोटॉन पंप एक अभिन्न झिल्ली प्रोटीन पंप है जो एक जैविक झिल्ली में एक प्रोटॉन ढाल बनाता है। प्रोटॉन पंप निम्नलिखित प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करते हैं:

H⁺
_{[on one side of a biological membrane]} + ऊर्जा ⇌ H⁺
_{[on the other side of the membrane]}

तंत्र प्रोटीन संरचना के ऊर्जा-प्रेरित प्रोटीन संरचना परिवर्तन या क्यू चक्र पर आधारित होते हैं।

विकास के दौरान, कई अवसरों पर प्रोटॉन पंप स्वतंत्र रूप से उत्पन्न हुए हैं। इस प्रकार, न केवल प्रकृति में बल्कि एकल कोशिकाओं के भीतर भी विभिन्न प्रोटॉन पंप पाए जा सकते हैं जो विकासशील रूप से असंबंधित हैं। प्रोटॉन पंप पंपों के विभिन्न प्रमुख वर्गों में विभाजित हैं जो ऊर्जा के विभिन्न स्रोतों का उपयोग करते हैं, विभिन्न पॉलीपेप्टाइड रचनाएं और विकासवादी मूल हैं।

समारोह

सकारात्मक रूप से आवेशित प्रोटॉन का परिवहन आमतौर पर इलेक्ट्रोजेनिक होता है, अर्थात यह झिल्ली के पार एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है जिसे झिल्ली क्षमता भी कहा जाता है। प्रोटॉन परिवहन इलेक्ट्रोजेनिक हो जाता है यदि एक ही दिशा में संबंधित ऋणात्मक आवेश या विपरीत दिशा में संबंधित धनात्मक आवेश के परिवहन द्वारा विद्युत रूप से निष्प्रभावी नहीं किया जाता है। प्रोटॉन पंप का एक उदाहरण जो इलेक्ट्रोजेनिक नहीं है, आमाशय म्यूकोसा का हाइड्रोजन पोटेशियम ATPase|प्रोटोन/पोटेशियम पंप है जो प्रोटॉन और पोटेशियम आयनों के संतुलित आदान-प्रदान को उत्प्रेरित करता है।

प्रोटॉन पंपों द्वारा निर्मित प्रोटॉन और आवेशों के संयुक्त ट्रांसमेम्ब्रेन ग्रेडिएंट को विद्युत रासायनिक ढाल कहा जाता है। एक इलेक्ट्रोकेमिकल ढाल ऊर्जा (संभावित ऊर्जा) की एक दुकान का प्रतिनिधित्व करता है जिसका उपयोग एटीपी संश्लेषण, पोषक तत्व तेज और क्रिया संभावित गठन जैसी कई जैविक प्रक्रियाओं को चलाने के लिए किया जा सकता है।

कोशिका श्वसन में, प्रोटॉन पंप माइटोकांड्रिया के मैट्रिक्स (जीव विज्ञान) से प्रोटॉन को अंतर-झिल्ली स्थान तक ले जाने के लिए ऊर्जा का उपयोग करता है। यह एक सक्रिय पंप है जो आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में एक प्रोटॉन ढाल उत्पन्न करता है क्योंकि मैट्रिक्स के अंदर से अधिक प्रोटॉन होते हैं। पीएच और बिजली का आवेश में अंतर (बफरिंग एजेंट क्षमता में अंतर को अनदेखा करना) एक विद्युत रासायनिक क्षमता अंतर बनाता है जो सेल के लिए बैटरी या ऊर्जा भंडारण इकाई के समान काम करता है। इस प्रक्रिया को चढ़ाई पर साइकिल चलाने या बाद में उपयोग के लिए बैटरी चार्ज करने के समान देखा जा सकता है, क्योंकि यह संभावित ऊर्जा पैदा करता है। प्रोटॉन पंप ऊर्जा नहीं बनाता है, लेकिन एक ढाल बनाता है जो बाद में उपयोग के लिए ऊर्जा का भंडारण करता है।

विविधता

प्रोटॉन पंपिंग प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रकाश (प्रकाश ऊर्जा; बैक्टीरियोहोडोप्सिन), इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण (विद्युत ऊर्जा; इलेक्ट्रॉन परिवहन परिसरों NADH डिहाइड्रोजनेज (ubiquinone)यूबिकिनोन), कोएंजाइम क्यू - साइटोक्रोम सी रिडक्टेस और साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज) या ऊर्जा से भरपूर मेटाबोलाइट्स से आ सकती है। (रासायनिक ऊर्जा) जैसे पाइरोफॉस्फेट (पीपीआई; प्रोटॉन-पंपिंग पाइरोफॉस्फेटेज) या एडेनोसाइन ट्रायफ़ोस्फेट (एटीपी; प्रोटॉन एटीपीस)।

इलेक्ट्रॉन परिवहन चालित प्रोटॉन पंप

See also: Electron transport chain

इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट कॉम्प्लेक्स I

Main article: NADH dehydrogenase (ubiquinone)

NADH डिहाइड्रोजनेज (ubiquinone) (EC 1.6.5.3) (जिसे NADH:ubiquinone oxidoreductase या विशेष रूप से मानव के संदर्भ में भी कहा जाता है। प्रोटीन, एनएडीएच डिहाइड्रोजनेज) इलेक्ट्रॉन परिवहन द्वारा संचालित एक प्रोटॉन पंप है। यह रेस्पिरेटरी कॉम्प्लेक्स I|H से संबंधित है⁺ या नहीं⁺- NADH डिहाइड्रोजनेज (NDH) परिवार (TC# 3.D.1) का स्थानांतरण, Na का एक सदस्य⁺ Mrp सुपरफ़ैमिली को ट्रांसपोर्ट कर रहा है। यह विकिपीडिया: NADH से Coenzyme Q10|coenzyme Q10 (CoQ10) में इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण को उत्प्रेरित करता है और, यूकेरियोट में, यह आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में स्थित है। यह एंजाइम प्रोटॉन इलेक्ट्रोकेमिकल क्षमता के एक ट्रांसमेम्ब्रेन अंतर को स्थापित करने में मदद करता है जिसे एटीपी सिंथेज़ ATP को संश्लेषित करने के लिए उपयोग करता है।

इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट कॉम्प्लेक्स III

Main article: Coenzyme Q – cytochrome c reductase

कोएंजाइम क्यू - साइटोक्रोम सी रिडक्टेस (ईसी 1.10.2.2) (इसे साइटोक्रोम बी के रूप में भी जाना जाता है।_c1 या कोएंजाइम क्यू - साइटोक्रोम सी रिडक्टेस | कोएंजाइम क्यू: साइटोक्रोम सी - ऑक्सीडोरडक्टेस) एक प्रोटॉन पंप है जो इलेक्ट्रॉन परिवहन द्वारा संचालित होता है। कॉम्प्लेक्स III साइटोक्रोम B ी | माइटोकॉन्ड्रियल (साइटोक्रोम बी) और परमाणु डीएनए ए (अन्य सभी सबयूनिट्स) दोनों द्वारा एन्कोडेड एक मल्टी-सबयूनिट ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन है। कॉम्प्लेक्स III सभी एरोबिक यूकेरियोट्स के आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली और अधिकांश यूबैक्टेरिया के आंतरिक झिल्ली में मौजूद है। यह एंजाइम प्रोटॉन इलेक्ट्रोकेमिकल क्षमता के एक ट्रांसमेम्ब्रेन अंतर को स्थापित करने में मदद करता है जो माइटोकॉन्ड्रिया के एटीपी सिंथेज़ एटीपी को संश्लेषित करने के लिए उपयोग करता है।

साइटोक्रोम b₆च जटिल

Main article: Cytochrome b6f complex

साइटोक्रोम बी6एफ कॉम्प्लेक्स|साइटोक्रोम बी₆f कॉम्प्लेक्स (EC 1.10.99.1) (जिसे प्लास्टोक्विनोल-प्लास्टोसायनिन रिडक्टेस भी कहा जाता है) कॉम्प्लेक्स III से संबंधित एक एंजाइम है, लेकिन पौधों, साइनोबैक्टीरीया और हरे शैवाल के क्लोरोप्लास्ट में थायलाकोइड में पाया जाता है। यह प्रोटॉन पंप इलेक्ट्रॉन परिवहन द्वारा संचालित होता है और प्लास्टोक्विनोन से प्लास्टोसाइनिन तक इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण को उत्प्रेरित करता है। प्रतिक्रिया माइटोकॉन्ड्रियल इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के कॉम्प्लेक्स III (साइटोक्रोम बीसी 1) द्वारा उत्प्रेरित प्रतिक्रिया के अनुरूप है। यह एंजाइम प्रोटॉन इलेक्ट्रोकेमिकल क्षमता के एक ट्रांसमेम्ब्रेन अंतर को स्थापित करने में मदद करता है जो कि क्लोरोप्लास्ट के एटीपी सिंथेज़ एटीपी को संश्लेषित करने के लिए उपयोग करता है।

इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट कॉम्प्लेक्स IV

Main article: Cytochrome c oxidase

साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज (ईसी 1.9.3.1) (जिसे साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज भी कहा जाता है), इलेक्ट्रॉन परिवहन द्वारा संचालित एक प्रोटॉन पंप है। यह एंजाइम बैक्टीरिया और यूकेरियोट्स के आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में पाया जाने वाला एक बड़ा ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन कॉम्प्लेक्स है। यह चार साइटोक्रोम सी में से प्रत्येक से एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है, और उन्हें एक ऑक्सीजन अणु में स्थानांतरित करता है, आणविक ऑक्सीजन को पानी के दो अणुओं में परिवर्तित करता है। इस प्रक्रिया में, यह पानी बनाने के लिए आंतरिक जलीय चरण से चार प्रोटॉन को बांधता है और इसके अलावा विक्षनरी: झिल्ली में चार प्रोटॉन का अनुवाद करता है। यह एंजाइम प्रोटॉन इलेक्ट्रोकेमिकल क्षमता के एक ट्रांसमेम्ब्रेन अंतर को स्थापित करने में मदद करता है जो माइटोकॉन्ड्रिया के एटीपी सिंथेज़ एटीपी को संश्लेषित करने के लिए उपयोग करता है।

एटीपी चालित प्रोटॉन पंप

Main article: Proton ATPase

प्रोटॉन ATPase|एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (ATP) संचालित प्रोटॉन पंप (जिसे प्रोटॉन ATPase या H⁺
-ATPases) एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) के हाइड्रोलिसिस द्वारा संचालित प्रोटॉन पंप हैं। प्रकृति में प्रोटॉन एटीपीसेस के तीन वर्ग पाए जाते हैं। एक एकल कोशिका में (उदाहरण के लिए कवक और पौधों में), प्रोटॉन ATPases के सभी तीन समूहों के प्रतिनिधि उपस्थित हो सकते हैं।

पी-टाइप प्रोटॉन ATPase

Main article: Plasma membrane H+-ATPase

प्लाज्मा झिल्ली H+-ATPase|प्लाज्मा झिल्ली H⁺
-ATPase एक एकल सबयूनिट P-टाइप ATPase है जो पौधों, कवक, प्रोटिस्टों और कई प्रोकैर्योसाइटों के प्लाज्मा झिल्ली में पाया जाता है।

प्लाज्मा झिल्ली H+-ATPase|प्लाज्मा झिल्ली H⁺
-ATPase पौधों, कवक, प्रोटिस्ट और कई प्रोकैरियोट्स के प्लाज्मा झिल्ली में विद्युत रासायनिक ढाल बनाता है। यहां, प्रोटॉन ग्रेडिएंट्स का उपयोग माध्यमिक सक्रिय परिवहन प्रक्रियाओं को चलाने के लिए किया जाता है। जैसे, यह अधिकांश चयापचयों के उत्थान के लिए आवश्यक है, और पर्यावरण के प्रति प्रतिक्रियाओं के लिए भी (उदाहरण के लिए, पौधों में पत्तियों की गति)।

मनुष्यों (और शायद अन्य स्तनधारियों) में गैस्ट्रिक हाइड्रोजन पोटेशियम ATPase या H⁺/के⁺ ATPase जो कि P-type ATPase|P-type ATPase परिवार से भी संबंधित है। यह एंजाइम पेट के प्रोटॉन पंप के रूप में कार्य करता है, मुख्य रूप से पेट की सामग्री के अम्लीकरण के लिए जिम्मेदार होता है (गैस्ट्रिक अम्ल देखें)।

वी-टाइप प्रोटॉन ATPase

Main article: V-ATPase

V-ATPase|V-टाइप प्रोटॉन ATPase, V-ATPase|V-टाइप का एक मल्टी-सबयूनिट एंजाइम है। यह विभिन्न विभिन्न झिल्लियों में पाया जाता है जहाँ यह ऑर्गेनेल या कोशिका झिल्ली को अम्लीकृत करने का काम करता है।

एफ-टाइप प्रोटॉन ATPase

Main article: F-ATPase

ATP सिंथेज़ | F-टाइप प्रोटॉन ATPase F-ATPase|F-टाइप (जिसे ATP सिंथेज़ या F भी कहा जाता है) का एक मल्टी-सबयूनिट एंजाइम है।_OF₁ एटीपीस)। यह माइटोकॉन्ड्रियल आंतरिक झिल्ली में पाया जाता है जहां यह प्रोटॉन ट्रांसपोर्ट-चालित एटीपी सिंथेज़ के रूप में कार्य करता है।

माइटोकॉन्ड्रिया में, इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण श्रृंखला या प्रकाश संश्लेषण शक्ति द्वारा प्रदान की जाती है जो प्रोटॉन का यह अनुवाद है। उदाहरण के लिए, साइटोक्रोम सी ऑक्सीडेज द्वारा प्रोटॉन का स्थानान्तरण कम साइटोक्रोम सी द्वारा प्रदान किए गए समकक्षों को कम करके संचालित होता है। एटीपी स्वयं इस परिवहन को प्लाज्मा झिल्ली प्रोटॉन एटीपीस में और अन्य सेलुलर झिल्ली के ट्रांसमेम्ब्रेन ATPase प्रोटॉन पंपों में शक्ति प्रदान करता है।

एफ_oF₁ माइटोकॉन्ड्रिया के एटीपी सिंथेज़, इसके विपरीत, आमतौर पर एटीपी को संश्लेषित करने के लिए इस प्रवाह से ऊर्जा खींचते समय झिल्ली के पार उच्च से निम्न सांद्रता वाले प्रोटॉन का संचालन करते हैं। प्रोटॉन तार के माध्यम से आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल झिल्ली में प्रोटॉन का अनुवाद होता है। गठनात्मक परिवर्तनों की यह श्रृंखला, एफ के ए और बी उपइकाइयों के माध्यम से प्रसारित होती है_O कण, एफ को जोड़ने वाले डंठल में गठनात्मक परिवर्तनों की एक श्रृंखला चलाता है_O एफ के लिए₁ सबयूनिट। यह प्रक्रिया प्रभावी ढंग से एफ के ढीले, तंग और खुले राज्यों के बीच यांत्रिक गति के लिए प्रोटॉन के अनुवाद को जोड़ती है।₁ एडीपी फास्फोराइलेट करने के लिए आवश्यक है।

माइटोकॉन्ड्रिया के अलावा जीवाणु और एटीपी-उत्पादक ऑर्गेनेल में, इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण श्रृंखला या प्रकाश संश्लेषण द्वारा प्रदान की जाने वाली इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री प्रोटॉन के अनुवाद को शक्ति प्रदान करती है।

सीएफ़₁ क्लोरोप्लास्ट का एटीपी लिगेज मानव एफ के अनुरूप है_OF₁ पौधों में एटीपी सिंथेज़।

पाइरोफॉस्फेट संचालित प्रोटॉन पंप

Main article: H+, Na+-translocating pyrophosphatase family

एच+, ना+-ट्रांसलोकेटिंग पाइरोफॉस्फेटेज परिवार (जिसे एचH⁺
-PPase या vacuolar-type अकार्बनिक पायरोफॉस्फेटेस (V-PPase; V vacuolar के लिए है)) एक प्रोटॉन पंप है जो अकार्बनिक पाइरोफॉस्फेट (PPi) के हाइड्रोलिसिस द्वारा संचालित होता है। पौधों में एचH⁺
-PPase वैक्यूलर मेम्ब्रेन (टोनोप्लास्ट) में स्थानीयकृत है। पौधों की इस झिल्ली में रिक्तिका के आंतरिक भाग को अम्लीकृत करने के लिए दो अलग-अलग प्रोटॉन पंप होते हैं, V-PPase और V-ATPase।

प्रकाश चालित प्रोटॉन पंप

Main article: Bacteriorhodopsin

बैक्टीरियोहोडोप्सिन एक प्रकाश-चालित प्रोटॉन पंप है जिसका उपयोग आर्किया द्वारा किया जाता है, विशेष रूप से हलोअर्चिअल में। प्रकाश एक रेटिना पिगमेंट द्वारा अवशोषित होता है जो सहसंयोजक रूप से प्रोटीन से जुड़ा होता है, जिसके परिणामस्वरूप अणु का एक परिवर्तन होता है जो प्रोटॉन पंपिंग से जुड़े पंप प्रोटीन को प्रेषित होता है।

यह भी देखें

• सक्रिय ट्रांसपोर्ट
• रसायन
• साइटोक्रोम
• प्रोटोनोफोर
• प्रोटॉन पंप अवरोध करनेवाला
• अनकपलर
• 2,4-डाइनिट्रोफिनोल
• वी-एटीपीस

बाहरी संबंध

• Proton pump animation
• Proton+Pumps at the US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)