ए० टी० पी० सिन्थेज की आणविक संरचना का चित्र बनाइए तथा ए० टी० पी० संश्लेषण की रसोपरासरणी (केमिऑस्मॉटिक) संकल्पना को आरेखीय रूप से समझाइए।

एटीपी सिंथेज की आणविक संरचना

एटीपी सिंथेज एक ट्रांसमेम्ब्रेन एंजाइम कॉम्प्लेक्स है जो माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में पाया जाता है। इसकी संरचना दो मुख्य भागों से बनी होती है: F₀ और F₁।

• F₀ भाग: यह झिल्ली में एम्बेडेड होता है और इसमें कई सबयूनिट होते हैं, जिनमें प्रोटॉन चैनल शामिल हैं। यह प्रोटॉन को माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में वापस जाने की अनुमति देता है।
• F₁ भाग: यह मैट्रिक्स में स्थित होता है और इसमें एटीपी संश्लेषण के लिए जिम्मेदार उत्प्रेरक स्थल होते हैं। इसमें α और β सबयूनिट होते हैं। β सबयूनिट एटीपी संश्लेषण के लिए बाध्यकारी स्थल प्रदान करते हैं।

(चित्र एटीपी सिंथेज की संरचना को दर्शाता है, जिसमें F₀ और F₁ भाग स्पष्ट रूप से दिखाए गए हैं।)

एटीपी संश्लेषण की रसोपरासरणी (केमिऑस्मॉटिक) संकल्पना

केमिऑस्मॉटिक सिद्धांत, जिसे पीटर मिशेल द्वारा प्रस्तावित किया गया था, बताता है कि एटीपी संश्लेषण प्रोटॉन ग्रेडिएंट के कारण होता है। यह ग्रेडिएंट इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला (ETC) द्वारा बनाया जाता है, जो माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक झिल्ली में स्थित होता है।

• इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला: ETC NADH और FADH₂ से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है और उन्हें श्रृंखला के माध्यम से स्थानांतरित करता है। इस प्रक्रिया में, प्रोटॉन (H⁺) को मैट्रिक्स से इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में पंप किया जाता है, जिससे प्रोटॉन ग्रेडिएंट बनता है।
• प्रोटॉन ग्रेडिएंट: इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में प्रोटॉन की उच्च सांद्रता और मैट्रिक्स में कम सांद्रता के कारण एक इलेक्ट्रोकेमिकल ग्रेडिएंट बनता है।
• एटीपी संश्लेषण: प्रोटॉन ग्रेडिएंट एटीपी सिंथेज के माध्यम से वापस मैट्रिक्स में प्रवाहित होते हैं। यह प्रवाह F₁ भाग को घुमाता है, जिससे एटीपी का संश्लेषण होता है।

(चित्र केमिऑस्मॉटिक सिद्धांत को दर्शाता है, जिसमें इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला, प्रोटॉन ग्रेडिएंट और एटीपी संश्लेषण शामिल हैं।)

प्रक्रिया का चरणबद्ध विवरण

1. इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला NADH और FADH₂ से इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करती है।
2. इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरण के दौरान, प्रोटॉन को मैट्रिक्स से इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में पंप किया जाता है।
3. इंटरमेम्ब्रेन स्पेस में प्रोटॉन की सांद्रता बढ़ जाती है, जिससे प्रोटॉन ग्रेडिएंट बनता है।
4. प्रोटॉन ग्रेडिएंट एटीपी सिंथेज के माध्यम से वापस मैट्रिक्स में प्रवाहित होते हैं।
5. प्रोटॉन प्रवाह F₁ भाग को घुमाता है, जिससे एटीपी का संश्लेषण होता है।

एटीपी संश्लेषण की यह प्रक्रिया ऑक्सीडेटिव फास्फोरिलीकरण का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, जो कोशिका के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत है।