Intracellular pH
अंतःकोशिकीय पी. एच. (पी. एच. आई.) अंतःकोशिकीय द्रव की अम्लता या क्षारता (अर्थात पी. एच.) का माप है। पी. एच. आई. झिल्ली परिवहन और अन्य अंतःकोशिकीय प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। अनुचित पीएचआई वाले वातावरण में, जैविक कोशिकाओं के कार्य से समझौता हो सकता है। इसलिए, पीएचआई को उचित सेलुलर कार्य, नियंत्रित सेल विकास और सामान्य सेलुलर प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करने के लिए बारीकी से विनियमित किया जाता है। पी. एच. आई. को नियंत्रित करने वाले तंत्रों को आमतौर पर प्लाज्मा झिल्ली ट्रांसपोर्टर माना जाता है जिनमें से दो मुख्य प्रकार मौजूद हैं-वे जो निर्भर हैं और वे जो बाइकार्बोनेट () की सांद्रता से स्वतंत्र हैं। शारीरिक रूप से सामान्य अंतःकोशिकीय pH आमतौर पर 7 और 7 के बीच होता है, हालांकि ऊतकों के बीच परिवर्तनशीलता होती है (जैसे, स्तनधारी कंकाल की मांसपेशियों में 6.8-7.1 का pHi होता है)। विभिन्न ऑर्गेनेल में पी. एच. भिन्नता भी होती है, जो लगभग 4.5 से 8.0 तक हो सकती है। पी. एच. आई. को कई अलग-अलग तरीकों से मापा जा सकता है। होम्योस्टेसिस अंतःकोशिकीय पी. एच. आमतौर पर एच. सी. ओ. 3-की कम सांद्रता के कारण बाह्यकोशिकीय पी. एच. से कम होता है। 45 एम. एम. एच. जी. से ऊपर कार्बन डाइऑक्साइड (पी. सी. ओ. 2) के बाह्य कोशिकीय (जैसे सीरम) आंशिक दबाव में वृद्धि से कार्बोनिक एसिड का निर्माण होता है, जिससे पी. एच. आई. में कमी आती है क्योंकि यह अलग हो जाता हैः एच. 2. ओ. + सी. ओ. 2. एच. 2. सी. ओ. 3. एच + + एच. सी. ओ. 3-चूंकि जैविक कोशिकाओं में तरल पदार्थ होता है जो एक बफर के रूप में कार्य कर सकता है, पी. एच. आई. को एक निश्चित सीमा के भीतर काफी अच्छी तरह से बनाए रखा जा सकता है। कोशिकाएँ अम्लता या क्षारता में वृद्धि के अनुसार अपने पीएचआई को समायोजित करती हैं, आमतौर पर कोशिका की झिल्ली में मौजूद सीओ2 या एचसीओ3-संवेदक की मदद से। ये संवेदक एच + को तदनुसार कोशिका झिल्ली से गुजरने की अनुमति दे सकते हैं, जिससे पीएचआई को इस संबंध में बाह्य कोशिकीय पीएच के साथ परस्पर संबंधित किया जा सकता है। प्रमुख अंतःकोशिकीय बफर प्रणालियों में प्रोटीन या फॉस्फेट शामिल हैं। चूंकि प्रोटीन में अम्लीय और मूल क्षेत्र होते हैं, इसलिए वे अपेक्षाकृत स्थिर अंतःकोशिकीय पी. एच. बनाए रखने के लिए प्रोटॉन दाताओं या स्वीकारकर्ताओं दोनों के रूप में काम कर सकते हैं। फॉस्फेट बफर के मामले में, कमजोर अम्ल और संयुग्म कमजोर क्षार (एच2पीओ4-और एच. पी. ओ. 42-) की पर्याप्त मात्रा अंतःकोशिकीय पी. एच. के संरक्षण के लिए प्रोटॉन को स्वीकार या दान कर सकती हैः ओ. एच.-+ एच2पीओ4-एच2ओ + एच. पी. ओ. 42-एच. + एच. पी. ओ. 42-एच. पी. ओ. 42-एच. पी. ओ. 4-ऑर्गेनेल में एक विशेष ऑर्गेनेल के भीतर पी. एच. को इसके विशिष्ट कार्य के लिए तैयार किया जाता है। उदाहरण के लिए, लाइसोसोम का पी. एच. अपेक्षाकृत कम 4.5 होता है। इसके अतिरिक्त, प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शी तकनीकों ने संकेत दिया है कि फागोसाइट्स में भी अपेक्षाकृत कम आंतरिक पीएच होता है। चूँकि ये दोनों अपक्षयी अंगक हैं जो अन्य पदार्थों को घेर लेते हैं और तोड़ देते हैं, इसलिए उन्हें अपने इच्छित कार्य को सफलतापूर्वक करने के लिए उच्च आंतरिक अम्लता की आवश्यकता होती है। लाइसोसोम और फागोसाइट्स के अंदर अपेक्षाकृत कम पीएच के विपरीत, माइटोकॉन्ड्रियल मैट्रिक्स में लगभग 8 का आंतरिक पीएच होता है, जो इंटरमेम्ब्रेन स्पेस के अंदर की तुलना में लगभग 0.9 पीएच यूनिट अधिक होता है। चूँकि ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन माइटोकॉन्ड्रिया के अंदर होना चाहिए, यह पीएच विसंगति झिल्ली के पार एक ढाल बनाने के लिए आवश्यक है। यह झिल्ली क्षमता अंततः माइटोकॉन्ड्रिया को बड़ी मात्रा में ए. टी. पी. उत्पन्न करने की अनुमति देती है। मापन कई सामान्य तरीके हैं जिनमें अंतःकोशिकीय पी. एच. (पी. एच. आई.) को मापा जा सकता है, जिसमें एक माइक्रोइलेक्ट्रोड, डाई जो पी. एच. के प्रति संवेदनशील है, या परमाणु चुंबकीय अनुनाद तकनीक शामिल हैं। ऑर्गेनेल के अंदर पी. एच. को मापने के लिए, पी. एच.-संवेदनशील हरे फ्लोरोसेंट प्रोटीन (जी. एफ. पी.) का उपयोग करने वाली एक तकनीक का उपयोग किया जा सकता है। कुल मिलाकर, तीनों विधियों के अपने फायदे और नुकसान हैं। रंगों का उपयोग करना शायद सबसे आसान और काफी सटीक है, जबकि एन. एम. आर. अपेक्षाकृत कम सटीक होने की चुनौती प्रस्तुत करता है। इसके अलावा, माइक्रोइलेक्ट्रोड का उपयोग उन स्थितियों में चुनौतीपूर्ण हो सकता है जहां कोशिकाएं बहुत छोटी होती हैं, या कोशिका झिल्ली की अक्षुण्णता निर्बाध रूप से बनी रहती है। जी. एफ. पी. इस मायने में अद्वितीय हैं कि वे विभिन्न अंगक के अंदर पी. एच. निर्धारित करने का एक गैर-आक्रामक तरीका प्रदान करते हैं, फिर भी यह विधि पी. एच. निर्धारित करने का सबसे मात्रात्मक रूप से सटीक तरीका नहीं है। माइक्रोइलेक्ट्रोड पी. एच. आई. को मापने के लिए माइक्रोइलेक्ट्रोड विधि में कोशिका की प्लाज्मा झिल्ली में एक बहुत छोटा छेद बनाकर कोशिका के साइटोसोल में एक बहुत छोटा इलेक्ट्रोड रखना शामिल है। चूँकि माइक्रोइलेक्ट्रोड में इलेक्ट्रोड के बाहर की तुलना में अंदर उच्च H + सांद्रता वाला तरल पदार्थ होता है, इसलिए इलेक्ट्रोड के अंदर और बाहर के बीच pH विसंगति के कारण एक क्षमता पैदा होती है। इस वोल्टेज अंतर और इलेक्ट्रोड के अंदर के तरल पदार्थ के लिए एक पूर्व निर्धारित पीएच से, कोई भी रुचि की कोशिका के अंतःकोशिकीय पीएच (पीएचआई) का निर्धारण कर सकता है। फ्लोरोसेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी अंतःकोशिकीय पी. एच. (पी. एच. आई.) को मापने का एक अन्य तरीका उन रंगों के साथ है जो पी. एच. के प्रति संवेदनशील होते हैं, और विभिन्न पी. एच. मूल्यों पर अलग-अलग रूप से फ्लोरोस करते हैं। यह तकनीक, जो प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करती है, में एक कोशिका के साइटोसोल में इस विशेष रंग को जोड़ना शामिल है। प्रकाश से ऊर्जा के साथ कोशिका में डाई को उत्तेजित करके, और फोटॉन द्वारा जारी प्रकाश की तरंग दैर्ध्य को मापकर जब यह अपनी मूल ऊर्जा स्थिति में लौटता है, तो कोई भी डाई के प्रकार को निर्धारित कर सकता है, और इसे दिए गए सेल के इंट्रासेल्युलर पीएच से संबंधित कर सकता है। नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद पी. एच. आई. को मापने के लिए पी. एच.-संवेदनशील इलेक्ट्रोड और रंगों का उपयोग करने के अलावा, नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (एन. एम. आर.) स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग पी. एच. आई. की मात्रा निर्धारित करने के लिए भी किया जा सकता है। एन. एम. आर., आम तौर पर, एक शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र वाले वातावरण में कोशिका को रखकर कोशिका के अंदर के बारे में जानकारी प्रकट करता है। किसी कोशिका में फॉस्फेट यौगिकों के डिप्रोटोनेटेड रूपों की तुलना में प्रोटोनेटेड की सांद्रता के बीच के अनुपात के आधार पर, कोशिका के आंतरिक पीएच का निर्धारण किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, एन. एम. आर. का उपयोग अंतःकोशिकीय सोडियम की उपस्थिति को प्रकट करने के लिए भी किया जा सकता है, जो पी. एच. आई. के बारे में जानकारी भी प्रदान कर सकता है। एन. एम. आर. स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करते हुए, यह निर्धारित किया गया है कि लिम्फोसाइट्स 7,17 ± 0.06 का एक निरंतर आंतरिक पी. एच. बनाए रखते हैं, हालांकि, सभी कोशिकाओं की तरह, अंतःकोशिकीय पी. एच. बाह्य कोशिकीय पी. एच. के समान दिशा में बदलता है। पी. एच.-संवेदनशील जी. एफ. पी. अंगाणुओं के अंदर पी. एच. निर्धारित करने के लिए, पी. एच.-संवेदनशील जी. एफ. पी. का उपयोग अक्सर एक गैर-आक्रामक और प्रभावी तकनीक के हिस्से के रूप में किया जाता है। उपयुक्त प्राइमर के साथ एक टेम्पलेट के रूप में सी. डी. एन. ए. का उपयोग करके, जी. एफ. पी. जीन को साइटोसोल में व्यक्त किया जा सकता है, और उत्पादित प्रोटीन कोशिका के भीतर विशिष्ट क्षेत्रों को लक्षित कर सकते हैं, जैसे कि माइटोकॉन्ड्रिया, गोल्गी उपकरण, साइटोप्लाज्म और एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम। यदि कुछ जी. एफ. पी. उत्परिवर्ती जो अंतःकोशिकीय वातावरण में पी. एच. के प्रति अत्यधिक संवेदनशील हैं, इन प्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं, तो परिणामी प्रतिदीप्ति की सापेक्ष मात्रा आसपास के अनुमानित पी. एच. को प्रकट कर सकती है। संदर्भ कोशिका जीव विज्ञान