Mitochondrial matrix
مائٹوکونڈریون میں، میٹرکس اندرونی جھلی کے اندر کی جگہ ہے۔ لفظ "میٹرکس" اس حقیقت سے نکلا ہے کہ یہ جگہ نسبتا آبی سائٹوپلازم کے مقابلے میں چپچپا ہے۔ مائٹوکونڈریل میٹرکس میں مائٹوکونڈریل ڈی این اے، رائبوسومز، گھلنشیل انزائمز، چھوٹے نامیاتی مالیکیولز، نیوکلیوٹائڈ کوفیکٹرز اور غیر نامیاتی آئنز ہوتے ہیں۔ [1] میٹرکس میں موجود انزائم اے ٹی پی کی پیداوار کے لیے ذمہ دار رد عمل کو آسان بناتے ہیں، جیسے سائٹرک ایسڈ سائیکل، آکسیڈیٹیو فاسفوریلیشن، پائروویٹ کا آکسیکرن، اور فیٹی ایسڈ کا بیٹا آکسیکرن۔ میٹرکس کی ساخت اس کے ڈھانچے اور مندرجات پر مبنی ایک ایسا ماحول پیدا کرتی ہے جو انابولک اور کیٹابولک راستوں کو سازگار طریقے سے آگے بڑھنے کی اجازت دیتا ہے۔ میٹرکس میں الیکٹران ٹرانسپورٹ چین اور انزائم سائٹرک ایسڈ سائیکل اور آکسیڈیٹیو فاسفوریلیشن میں بڑا کردار ادا کرتے ہیں۔ سائٹرک ایسڈ سائیکل آکسیکرن کے ذریعے NADH اور FADH2 پیدا کرتا ہے جو ATP پیدا کرنے کے لیے آکسیڈیٹیو فاسفوریلیشن میں کم ہو جائے گا۔ سائٹوسولک، انٹر میمبرین اسپیس، ڈبے میں زیادہ آبی ہوتا ہے: مائٹوکونڈریل میٹرکس میں پائے جانے والے پروٹین کے مقابلے میں تقریبا 3.8 ایم یو ایل/ایم جی پروٹین کا مواد ہوتا ہے جہاں اس طرح کی سطح عام طور پر 0.8 ایم یو ایل/ایم جی پروٹین کے قریب ہوتی ہے۔ یہ معلوم نہیں ہے کہ مائٹوکونڈریا اندرونی مائٹوکونڈریل جھلی میں اوسموٹک توازن کو کیسے برقرار رکھتا ہے، حالانکہ جھلی میں ایکواپورن ہوتے ہیں جن کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ وہ پانی کی نقل و حمل کے لیے گزرگاہ ہیں۔ مائٹوکونڈریل میٹرکس کا پی ایچ تقریبا 7.8 ہے، جو مائٹوکونڈریا کے انٹر میمبرین اسپیس کے پی ایچ سے زیادہ ہے، جو کہ 7.0-7.4 کے آس پاس ہے۔ مائٹوکونڈریل ڈی این اے کو نیش اور مارگٹ نے 1963 میں دریافت کیا تھا۔ مائٹوکونڈریل میٹرکس میں ایک سے کئی ڈبل اسٹرینڈڈ بنیادی طور پر سرکلر ڈی این اے موجود ہوتا ہے۔ مائٹوکونڈریل ڈی این اے خلیے کے کل ڈی این اے کا 1 فیصد ہوتا ہے۔ یہ گوانائن اور سائٹوسین کے مواد سے بھرپور ہے، اور انسانوں میں زچگی سے ماخوذ ہے۔ ممالیہ جانوروں کے مائٹوکونڈریا میں 55 ریبوسومز ہوتے ہیں۔ ساخت میٹابولائٹس میٹرکس کے اندر عمل میں شامل میٹابولائٹس کی وسیع اقسام کی میزبانی کرتا ہے۔ سائٹرک ایسڈ سائیکل میں ایسائل-سی او اے، پائروویٹ، ایسیٹیل-سی او اے، سائٹریٹ، آئسوسیٹریٹ، α-کیٹگلوٹاریٹ، سوکینیل-سی او اے، فیومریٹ، سوکینٹ، ایل-میلیٹ، اور آکسالوسیٹیٹ شامل ہیں۔ یوریا سائیکل ایل-آرنیتھائن، کارباموئل فاسفیٹ، اور ایل-سائٹرولین کا استعمال کرتا ہے۔ الیکٹران ٹرانسپورٹ چین کوینزیم NADH اور FADH2 کو آکسائڈائز کرتا ہے۔ پروٹین کی ترکیب مائٹوکونڈریل ڈی این اے، آر این اے، اور ٹی آر این اے کا استعمال کرتی ہے۔ عمل کا ضابطہ آئنوں (Ca2 +/K +/Mg +) کا استعمال کرتا ہے۔ میٹرکس میں موجود اضافی میٹابولائٹس CO2، H2O، O2، ATP، ADP، اور Pi ہیں۔ میٹرکس میں ہونے والے عمل سے انزائم۔ سائٹرک ایسڈ سائیکل کو پائروویٹ ڈی ہائیڈروجنیز، سائٹریٹ سنتھاز، ایکونیٹیز، آئسوسیٹریٹ ڈی ہائیڈروجنیز، α-کیٹوگلوٹاریٹ ڈی ہائیڈروجنیز، سوکینائل-CoA سنتھٹیز، فوماریز، اور میلیٹ ڈی ہائیڈروجنیز کے ذریعے سہولت فراہم کی جاتی ہے۔ یوریا سائیکل کو کارباموئل فاسفیٹ سنتھٹیس I اور آرنیتھائن ٹرانسکاربیمیلیز کے ذریعے سہولت فراہم کی جاتی ہے۔ β-آکسیکرن پائروویٹ کاربوکسیلیز، ایسائل-CoA ڈی ہائیڈروجنیز، اور β-کیٹوتھیولیز کا استعمال کرتا ہے۔ امینو ایسڈ کی پیداوار کو ٹرانسامینسیس کے ذریعے سہولت فراہم کی جاتی ہے۔ امینو ایسڈ میٹابولزم پروٹیسیس کے ذریعہ ثالثی کی جاتی ہے، جیسے کہ پریسیکوینس پروٹیز۔ اندرونی جھلی کے اجزاء اندرونی جھلی ایک فاسفولیپیڈ دو پرت ہے جس میں آکسیڈیٹیو فاسفوریلیشن کے کمپلیکس ہوتے ہیں۔ جس میں الیکٹران ٹرانسپورٹ چین ہوتا ہے جو اندرونی جھلی کے کرسٹے پر پایا جاتا ہے اور چار پروٹین کمپلیکس اور اے ٹی پی سنتھس پر مشتمل ہوتا ہے۔ یہ کمپلیکس کمپلیکس I (این اے ڈی ایچ: کوینزیم کیو آکسیڈوریڈیکٹس)، کمپلیکس II (سکینیٹ: کوینزیم کیو آکسیڈوریڈیکٹس)، کمپلیکس III (کوینزیم کیو: سائٹوکروم سی آکسیڈوریڈیکٹس)، اور کمپلیکس IV (سائٹوکروم سی آکسیڈیٹس) ہیں۔ میٹرکس کی ساخت پر اندرونی جھلی کا کنٹرول الیکٹران ٹرانسپورٹ چین ایک پی ایچ اور الیکٹرو کیمیکل میلان قائم کرنے کے لیے ذمہ دار ہے جو پروٹانوں کی پمپنگ کے ذریعے اے ٹی پی کی پیداوار کو آسان بناتا ہے۔ میلان مائٹوکونڈریل جھلی کی صلاحیت سے چلنے والے آئنوں جیسے Ca2 + کے ارتکاز کا کنٹرول بھی فراہم کرتا ہے۔ جھلی صرف غیر قطبی مالیکیولز جیسے کہ CO2 اور O2 اور چھوٹے غیر چارج شدہ قطبی مالیکیولز جیسے کہ H2O کو میٹرکس میں داخل ہونے کی اجازت دیتی ہے۔ مالیکیول ٹرانسپورٹ پروٹین اور آئن ٹرانسپورٹرز کے ذریعے مائٹوکونڈریل میٹرکس میں داخل ہوتے اور باہر نکلتے ہیں۔ اس کے بعد مالیکیول پورین کے ذریعے مائٹوکونڈریا کو چھوڑنے کے قابل ہوتے ہیں۔ یہ منسوب خصوصیات ریگولیشن کے لیے ضروری آئنوں اور میٹابولائٹس کے ارتکاز پر قابو پانے کی اجازت دیتی ہیں اور اے ٹی پی کی پیداوار کی شرح کا تعین کرتی ہیں۔ عمل سائٹرک ایسڈ سائیکل گلائکولیسس کے بعد، سائٹرک ایسڈ سائیکل ایسیٹیل-سی او اے کی پیداوار سے متحرک ہوتا ہے۔ میٹرکس میں پائروویٹ ڈی ہائیڈروجنیز کے ذریعے پائروویٹ کی آکسیکرن سے CO2، ایسیٹیل-CoA، اور NADH پیدا ہوتے ہیں۔ فیٹی ایسڈ کی بیٹا آکسیکرن ایک متبادل کیٹابولک راستے کے طور پر کام کرتی ہے جو ایسیٹیل-CoA، NADH، اور FADH2 پیدا کرتی ہے۔ ایسیٹیل-سی او اے کی پیداوار سائٹرک ایسڈ سائیکل شروع کرتی ہے جبکہ پیدا ہونے والے شریک انزائم الیکٹران ٹرانسپورٹ چین میں استعمال ہوتے ہیں۔ سائٹرک ایسڈ سائیکل کے تمام انزائم میٹرکس میں ہوتے ہیں (مثال کے طور پر۔ سائٹریٹ سنتھاز، آئسوسیٹریٹ ڈی ہائیڈروجنیز، α-کیٹوگلوٹریٹ ڈی ہائیڈروجنیز، فوماریز، اور میلیٹ ڈی ہائیڈروجنیز) سوائے سوکینٹ ڈی ہائیڈروجنیز کے جو اندرونی جھلی پر ہوتا ہے اور الیکٹران ٹرانسپورٹ چین میں پروٹین کمپلیکس II کا حصہ ہوتا ہے۔ سائیکل دو چکروں میں کاربن کے آکسیکرن کے ذریعے کوینزیم NADH اور FADH2 پیدا کرتا ہے۔ این اے ڈی ایچ اور ایف اے ڈی ایچ 2 کی آکسیکرن سوکینیل-سی او اے سنتھٹیس سے جی ٹی پی پیدا کرتی ہے۔ آکسیڈیٹیو فاسفوریلیشن این اے ڈی ایچ اور ایف اے ڈی ایچ 2 میٹرکس میں تیار کیے جاتے ہیں یا آکسیڈیٹیو فاسفوریلیشن کے ذریعے آکسیکرن سے گزرنے کے لیے پورین اور ٹرانسپورٹ پروٹین کے ذریعے منتقل کیے جاتے ہیں۔ این اے ڈی ایچ اور ایف اے ڈی ایچ 2 این اے ڈی + اور ایف اے ڈی کو دوبارہ پیدا کرنے کے لیے الیکٹرانوں کو منتقل کر کے الیکٹران ٹرانسپورٹ چین میں آکسیکرن سے گزرتے ہیں۔ الیکٹران ٹرانسپورٹ چین سے گزرنے والے الیکٹرانوں کی توانائی کے ذریعے پروٹانوں کو انٹر میمبرین اسپیس میں کھینچا جاتا ہے۔ الیکٹران ٹرانسپورٹ چین کو مکمل کرنے کے لیے میٹرکس میں آکسیجن کے ذریعے بالآخر چار الیکٹرانوں کو قبول کیا جاتا ہے۔ پروٹان اے ٹی پی سنتھس پروٹین کے ذریعے مائٹوکونڈریل میٹرکس میں واپس آتے ہیں۔ توانائی کا استعمال اے ٹی پی سنتھس کو گھمانے کے لیے کیا جاتا ہے جو اے ٹی پی پیدا کرتے ہوئے پروٹون کے گزرنے کو آسان بناتا ہے۔ میٹرکس اور انٹر میمبرین اسپیس کے درمیان پی ایچ کا فرق ایک الیکٹرو کیمیکل میلان پیدا کرتا ہے جس کے ذریعے اے ٹی پی سنتھس ایک پروٹون کو میٹرکس میں سازگار طریقے سے منتقل کر سکتا ہے۔ یوریا سائیکل یوریا سائیکل کے پہلے دو مراحل جگر اور گردے کے خلیوں کے مائٹوکونڈریل میٹرکس کے اندر ہوتے ہیں۔ پہلے مرحلے میں امونیا کو دو اے ٹی پی مالیکیولز کی سرمایہ کاری کے ذریعے کارباموئل فاسفیٹ میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ اس مرحلے کو کارباموئل فاسفیٹ سنتھٹیس I سے سہولت ملتی ہے۔ آرنیتھائن ٹرانسکاربیمیلیز کی سہولت سے دوسرا مرحلہ کارباموئل فاسفیٹ اور آرنیتھائن کو سائٹرلین میں تبدیل کرتا ہے۔ ان ابتدائی مراحل کے بعد یوریا سائیکل اندرونی جھلی کی جگہ میں جاری رہتا ہے یہاں تک کہ آرنیتھائن ایک بار پھر ٹرانسپورٹ چینل کے ذریعے میٹرکس میں داخل ہوتا ہے تاکہ میٹرکس کے اندر پہلے مراحل تک جاری رہے۔ ٹرانسمینیشن α-کیٹوگلوٹاریٹ اور آکسالوسیٹیٹ کو ٹرانسمینیشن کے عمل کے ذریعے میٹرکس کے اندر امینو ایسڈ میں تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ ان تعاملات کو ٹرانسامینسیس کے ذریعے سہولت فراہم کی جاتی ہے تاکہ آکسیلوسیٹیٹ سے ایسپرٹیٹ اور اسپرگین تیار کیا جا سکے۔ α-ketoglutarate کی منتقلی گلوٹامیٹ، پرولین اور ارجنائن پیدا کرتی ہے۔ اس کے بعد ان امینو ایسڈ کو یا تو میٹرکس کے اندر استعمال کیا جاتا ہے یا پروٹین تیار کرنے کے لیے سائٹوسول میں منتقل کیا جاتا ہے۔ میٹرکس کے اندر ریگولیشن کو بنیادی طور پر آئن کے ارتکاز، میٹابولائٹ کے ارتکاز اور توانائی چارج کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ آئنوں کی دستیابی جیسے کہ Ca2 + سائٹرک ایسڈ سائیکل کے مختلف افعال کو کنٹرول کرتی ہے۔ میٹرکس میں پائروویٹ ڈی ہائیڈروجنیز، آئسوسیٹریٹ ڈی ہائیڈروجنیز، اور α-ketoglutarate ڈی ہائیڈروجنیز کو چالو کرتا ہے جو سائیکل میں رد عمل کی شرح کو بڑھاتا ہے۔ میٹرکس میں انٹرمیڈیٹس اور کوینزیموں کا ارتکاز بھی اناپلیروٹک اور کیٹپلروٹک اثرات کی وجہ سے اے ٹی پی کی پیداوار کی شرح میں اضافہ یا کمی کرتا ہے۔ این اے ڈی ایچ α-کیٹوگلوٹاریٹ، آئسوسیٹریٹ ڈی ہائیڈروجنیز، سائٹریٹ سنتھاز، اور پائروویٹ ڈی ہائیڈروجنیز کے لیے ایک روک تھام کے طور پر کام کر سکتا ہے۔ خاص طور پر آکسوالوسیٹیٹ کا ارتکاز کم رکھا جاتا ہے، لہذا اس ارتکاز میں کوئی بھی اتار چڑھاؤ سائٹرک ایسڈ سائیکل کو آگے بڑھانے کا کام کرتا ہے۔ اے ٹی پی کی پیداوار آئسوسیٹریٹ ڈی ہائیڈروجنیز، پائروویٹ ڈی ہائیڈروجنیز، الیکٹران ٹرانسپورٹ چین پروٹین کمپلیکس، اور اے ٹی پی سنتھس کے لیے ایک روک تھام کے طور پر کام کرکے ضابطے کے ایک ذریعہ کے طور پر بھی کام کرتی ہے۔ اے ڈی پی ایک ایکٹیویٹر کے طور پر کام کرتا ہے۔ پروٹین کی ترکیب مائٹوکونڈریا ڈی این اے کے اپنے سیٹ پر مشتمل ہوتا ہے جو الیکٹران ٹرانسپورٹ چین میں پائے جانے والے پروٹین تیار کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ مائٹوکونڈریل ڈی این اے صرف تقریبا تیرہ پروٹینوں کے لیے کوڈ کرتا ہے جو مائٹوکونڈریل ٹرانسکرپٹ، رائبوسومل پروٹین، رائبوسومل آر این اے، ٹرانسفر آر این اے، اور الیکٹران ٹرانسپورٹ چین کے پروٹین کمپلیکس میں پائے جانے والے پروٹین ذیلی یونٹس کی پروسیسنگ میں استعمال ہوتے ہیں۔ میٹرکس (حیاتیات) مائٹوکونڈریل ڈی این اے مائٹوکونڈریون حوالہ جات سیل اناٹومی میٹرکس (حیاتیات) بھی دیکھیں۔