Chapter-05 The Fundamental Unit of Life

While examining a thin slice of cork, Robert Hooke saw that the cork resembled the structure of a honeycomb consisting of many little compartments. Cork is a substance which comes from the bark of a tree. This was in the year 1665 when Hooke made this chance observation through a self-designed microscope. Robert Hooke called these boxes cells. Cell is a Latin word for ‘a little room’.

This may seem to be a very small and insignificant incident but it is very important in the history of science. This was the very first time that someone had observed that living things appear to consist of separate units. The use of the word ‘cell’ to describe these units is being used till this day in biology.

Let us find out about cells.

5.1 What are Living Organisms Made Up of?

Activity 5.1

  • Let us take a small piece from an onion bulb. With the help of a pair of forceps, we can peel off the skin (called epidermis) from the concave side (inner layer) of the onion. This layer can be put immediately in a watch-glass containing water. This will prevent the peel from getting folded or getting dry. What do we do with this peel?

  • Let us take a glass slide, put a drop of water on it and transfer a small piece of the peel from the watch glass to the slide. Make sure that the peel is perfectly flat on the slide. A thin camel hair paintbrush might be necessary to help transfer the peel. Now we put a drop of safranin solution on this piece followed by a cover slip. Take care to avoid air bubbles while putting the cover slip with the help of a mounting needle. Ask your teacher for help. We have prepared a temporary mount of onion peel. We can observe this slide under low power followed by high powers of a compound microscope.

Fig. 5.1: Compound microscope

What do we observe as we look through the lens? Can we draw the structures that we are able to see through the microscope, on an observation sheet? Does it look like Fig. 5.2?

Fig. 5.2: Cells of an onion peel

We can try preparing temporary mounts of peels of onions of different sizes. What do we observe? Do we see similar structures or different structures?

What are these structures?

These structures look similar to each other. Together they form a big structure like an onion bulb! We find from this activity that onion bulbs of different sizes have similar small structures visible under a microscope. The cells of the onion peel will all look the same, regardless of the size of the onion they came from.

These small structures that we see are the basic building units of the onion bulb. These structures are called cells. Not only onions, but all organisms that we observe around are made up of cells. However, there are also single cells that live on their own.

Cells were first discovered by Robert Hooke in 1665. He observed the cells in a cork slice with the help of a primitive microscope. Leeuwenhoek (1674), with the improved microscope, discovered the free living cells in pond water for the first time. It was Robert Brown in 1831 who discovered the nucleus in the cell. Purkinje in 1839 coined the term ‘protoplasm’ for the fluid substance of the cell. The cell theory, that all the plants and animals are composed of cells and that the cell is the basic unit of life, was presented by two biologists, Schleiden (1838) and Schwann (1839). The cell theory was further expanded by Virchow (1855) by suggesting that all cells arise from pre-existing cells. With the discovery of the electron microscope in 1940 , it was possible to observe and understand the complex structure of the cell and its various organelles.

The invention of magnifying lenses led to the discovery of the microscopic world. It is now known that a single cell may constitute a whole organism as in Amoeba, Chlamydomonas, Paramoecium and bacteria. These organisms are called unicellular organisms (uni = single). On the other hand, many cells group together in a single body and assume different functions in it to form various body parts in multicellular organisms (multi = many) such as some fungi, plants and animals. Can we find out names of some more unicellular organisms? Every multi-cellular organism has come from a single cell. How? Cells divide to produce cells of their own kind. All cells thus come from pre-existing cells.

Activity 5.2

  • We can try preparing temporary mounts of leaf peels, tip of roots of onion or even peels of onions of different sizes.

  • After performing the above activity, let us see what the answers to the following questions would be:

    (a) Do all cells look alike in terms of shape and size?

    (b) Do all cells look alike in structure?

    (c) Could we find differences among cells from different parts of a plant body?

    (d) What similarities could we find?

    Some organisms can also have cells of different kinds. Look at the following picture. It depicts some cells from the human body.

Fig. 5.3: Various cells from the human body

The shape and size of cells are related to the specific function they perform. Some cells like Amoeba have changing shapes. In some cases the cell shape could be more or less fixed and peculiar for a particular type of cell; for example, nerve cells have a typical shape.

Each living cell has the capacity to perform certain basic functions that are characteristic of all living forms. How does a living cell perform these basic functions? We know that there is a division of labour in multicellular organisms such as human beings. This means that different parts of the human body perform different functions. The human body has a heart to pump blood, a stomach to digest food and so on. Similarly, division of labour is also seen within a single cell. In fact, each such cell has got certain specific components within it known as cell organelles. Each kind of cell organelle performs a special function, such as making new material in the cell, clearing up the waste material from the cell and so on. A cell is able to live and perform all its functions because of these organelles. These organelles together constitute the basic unit called the cell. It is interesting that all cells are found to have the same organelles, no matter what their function is or what organism they are found in.

Questions

1. Who discovered cells, and how?

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Answer

Cell was discovered by Robert Hooke with the help of his selfdesigned microscope. He examined a thin slice of cork and saw that the cork resembled the structure of a honey comb consisting of many compartments.

2. Why is the cell called the structural and functional unit of life?

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Answer

There are various components in the animal and plant cell known as cell organelles.Each kind of cell organelle performs a specific function, such as making new materials in the cells, release of waste, transportation, etc. Thus, a cell can perform all its functions with the help of these organelles. That is why the cells are called structural and functional unit of life.

5.2 What is a Cell Made Up of? What is the Structural Organisation of a Cell?

We saw above that the cell has special components called organelles. How is a cell organised?

If we study a cell under a microscope, we would come across three features in almost every cell; plasma membrane, nucleus and cytoplasm. All activities inside the cell and interactions of the cell with its environment are possible due to these features. Let us see how.

5.2.1 PLASMA MEMBRANE OR CELL MEMBRANE

This is the outermost covering of the cell that separates the contents of the cell from its external environment. The plasma membrane allows or permits the entry and exit of some materials in and out of the cell. It also prevents movement of some other materials. The cell membrane, therefore, is called a selectively permeable membrane.

How does the movement of substances take place into the cell? How do substances move out of the cell?

Some substances like carbon dioxide or oxygen can move across the cell membrane by a process called diffusion. We have studied the process of diffusion in earlier chapters. We saw that there is spontaneous movement of a substance from a region of high concentration to a region where its concentration is low.

Something similar to this happens in cells when, for example, some substance like $CO_2$ (which is cellular waste and requires to be excreted out by the cell) accumulates in high concentrations inside the cell. In the cell’s external environment, the concentration of $CO_2$ is low as compared to that inside the cell. As soon as there is a difference of concentration of $CO_2$ inside and outside a cell, $CO_2$ moves out of the cell, from a region of high concentration, to a region of low concentration outside the cell by the process of diffusion. Similarly, $O_2$ enters the cell by the process of diffusion when the level or concentration of $O_2$ inside the cell decreases. Thus, diffusion plays an important role in gaseous exchange between the cells as well as the cell and its external environment.

Water also obeys the law of diffusion. The movement of water molecules through such a selectively permeable membrane is called osmosis.

The movement of water across the plasma membrane is also affected by the amount of substance dissolved in water. Thus, osmosis is the net diffusion of water across a selectively permeable membrane toward a higher solute concentration.

What will happen if we put an animal cell or a plant cell into a solution of sugar or salt in water?

One of the following three things could happen:

1. If the medium surrounding the cell has a higher water concentration than the cell, meaning that the outside solution is very dilute, the cell will gain water by osmosis. Such a solution is known as a hypotonic solution.

Water molecules are free to pass across the cell membrane in both directions, but more water will come into the cell than will leave. The net (overall) result is that water enters the cell. The cell is likely to swell up.

2. If the medium has exactly the same water concentration as the cell, there will be no net movement of water across the cell membrane. Such a solution is known as an isotonic solution.

Water crosses the cell membrane in both directions, but the amount going in is the same as the amount going out, so there is no overall movement of water. The cell will stay the same size.

3. If the medium has a lower concentration of water than the cell, meaning that it is a very concentrated solution, the cell will lose water by osmosis. Such a solution is known as a hypertonic solution.

Again, water crosses the cell membrane in both directions, but this time more water leaves the cell than enters it. Therefore the cell will shrink.

Thus, osmosis is a special case of diffusion through a selectively permeable membrane. Now let us try out the following activity:

Activity 5.3

Osmosis with an egg

(a) Remove the shell of an egg by dissolving it in dilute hydrochloric acid. The shell is mostly calcium carbonate. A thin outer skin now encloses the egg. Put the egg in pure water and observe after 5 minutes. What do we observe?

The egg swells because water passes into it by osmosis.

(b) Place a similar de-shelled egg in a concentrated salt solution and observe for 5 minutes. The egg shrinks. Why? Water passes out of the egg solution into the salt solution because the salt solution is more concentrated.

We can also try a similar activity with dried raisins or apricots.

Activity 5.4

  • Put dried raisins or apricots in plain water and leave them for some time. Then place them into a concentrated solution of sugar or salt. You will observe the following:

    (a) Each gains water and swells when placed in water.

    (b) However, when placed in the concentrated solution it loses water, and consequently shrinks.

Unicellular freshwater organisms and most plant cells tend to gain water through osmosis. Absorption of water by plant roots is also an example of osmosis.

Thus, diffusion is important in exhange of gases and water in the life of a cell. In additions to this, the cell also obtains nutrition from its environment. Different molecules move in and out of the cell through a type of transport requiring use of energy.

The plasma membrane is flexible and is made up of organic molecules called lipids and proteins. However, we can observe the structure of the plasma membrane only through an electron microscope.

The flexibility of the cell membrane also enables the cell to engulf in food and other material from its external environment. Such processes are known as endocytosis. Amoeba acquires its food through such processes.

Activity 5.5

Find out about electron microscopes from resources in the school library or through the internet. Discuss it with your teacher.

Questions

1. How do substances like $CO_2$ and water move in and out of the cell? Discuss.

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Answer

Substances like CO2accumulate in high concentration inside the cell. There is $CO 2$ concentration difference in the internal and external environment of a cell. CO2moves out of the cell, from a region of high concentration to a region of low concentration outside the cell by the process of diffusion.

2. Why is the plasma membrane called a selectively permeable membrane?

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Answer

The plasma membrane selectively allows the entry and exit of some materials in and out of the cell. It also prevents movement of some other materials. Therefore, it is called a selectively permeable membrane.

5.2.2 CELL WALL

Plant cells, in addition to the plasma membrane, have another rigid outer covering called the cell wall. The cell wall lies outside the plasma membrane. The plant cell wall is mainly composed of cellulose. Cellulose is a complex substance and provides structural strength to plants.

When a living plant cell loses water through osmosis there is shrinkage or contraction of the contents of the cell away from the cell wall. This phenomenon is known as plasmolysis. We can observe this phenomenon by performing the following activity:

Activity 5.6

  • Mount the peel of a Rhoeo leaf in water on a slide and examine cells under the high power of a microscope. Note the small green granules, called chloroplasts. They contain a green substance called chlorophyll. Put a strong solution of sugar or salt on the mounted leaf on the slide. Wait for a minute and observe under a microscope. What do we see?

  • Now place some Rhoeo leaves in boiling water for a few minutes. This kills the cells. Then mount one leaf on a slide and observe it under a microscope. Put a strong solution of sugar or salt on the mounted leaf on the slide. Wait for a minute and observe it again. What do we find? Did plasmolysis occur now? What do we infer from this activity? It appears that only living cells, and not dead cells, are able to absorb water by osmosis.

Cell walls permit the cells of plants, fungi and bacteria to withstand very dilute (hypotonic) external media without bursting. In such media the cells tend to take up water by osmosis. The cell swells, building up pressure against the cell wall. The wall exerts an equal pressure against the swollen cell. Because of their walls, such cells can withstand much greater changes in the surrounding medium than animal cells.

5.2.3 NUCLEUS

Remember the temporary mount of onion peel we prepared? We had put iodine solution on the peel. Why? What would we see if we tried observing the peel without putting the iodine solution? Try it and see what the difference is. Further, when we put iodine solution on the peel, did each cell get evenly coloured?

According to their chemical composition different regions of cells get coloured differentially. Some regions appear darker than other regions. Apart from iodine solution we could also use safranin solution or methylene blue solution to stain the cells.

We have observed cells from an onion; let us now observe cells from our own body.

Activity 5.7

  • Let us take a glass slide with a drop of water on it. Using an ice-cream spoon gently scrape the inside surface of the cheek. Does any material get stuck on the spoon? With the help of a needle we can transfer this material and spread it evenly on the glass slide kept ready for this. To colour the material we can put a drop of methylene blue solution on it. Now the material is ready for observation under microscope. Do not forget to put a cover-slip on it!

  • What do we observe? What is the shape of the cells we see? Draw it on the observation sheet.

  • Was there a darkly coloured, spherical or oval, dot-like structure near the centre of each cell? This structure is called nucleus. Were there similar structures in onion peel cells?

The nucleus has a double layered covering called nuclear membrane. The nuclear membrane has pores which allow the transfer of material from inside the nucleus to its outside, that is, to the cytoplasm (which we will talk about in section 5.2.4).

The nucleus contains chromosomes, which are visible as rod-shaped structures only when the cell is about to divide. Chromosomes contain information for inheritance of characters from parents to next generation in the form of DNA (Deoxyribo Nucleic Acid) molecules. Chromosomes are composed of DNA and protein. DNA molecules contain the information necessary for constructing and organising cells. Functional segments of DNA are called genes. In a cell which is not dividing, this DNA is present as part of chromatin material. Chromatin material is visible as entangled mass of thread like structures. Whenever the cell is about to divide, the chromatin material gets organised into chromosomes.

The nucleus plays a central role in cellular reproduction, the process by which a single cell divides and forms two new cells. It also plays a crucial part, along with the environment, in determining the way the cell will develop and what form it will exhibit at maturity, by directing the chemical activities of the cell.

In some organisms like bacteria, the nuclear region of the cell may be poorly defined due to the absence of a nuclear membrane. Such an undefined nuclear region containing only nucleic acids is called a nucleoid. Such organisms, whose cells lack a nuclear membrane, are called prokaryotes (Pro = primitive or primary; karyote $\approx$ karyon $=$ nucleus). Organisms with cells having a nuclear membrane are called eukaryotes.

Prokaryotic cells (see Fig. 5.4) also lack most of the other cytoplasmic organelles present in eukaryotic cells. Many of the functions of such organelles are also performed by poorly organised parts of the cytoplasm (see section 5.2.4). The chlorophyll in photosynthetic prokaryotic bacteria is associated with membranous vesicles (bag like structures) but not with plastids as in eukaryotic cells (see section 5.2.5).

Fig. 5.4: Prokaryotic cell

5.2.4 CYTOPLASM

When we look at the temporary mounts of onion peel as well as human cheek cells, we can see a large region of each cell enclosed by the cell membrane. This region takes up very little stain. It is called the cytoplasm. The cytoplasm is the fluid content inside the plasma membrane. It also contains many specialised cell organelles. Each of these organelles performs a specific function for the cell.

Cell organelles are enclosed by membranes. In prokaryotes, beside the absence of a defined nuclear region, the membrane-bound cell organelles are also absent. On the other hand, the eukaryotic cells have nuclear membrane as well as membrane-enclosed organelles.

The significance of membranes can be illustrated with the example of viruses. Viruses lack any membranes and hence do not show characteristics of life until they enter a living body and use its cell machinery to multiply.

Question

1. Fill in the gaps in the following table illustrating differences between prokaryotic and eukaryotic cells.

Prokaryotic Cell Eukaryotic Cell
1. Size : generally small $(1-10 \mu m)$ $1 \mu m=10^{-6} m$ 1. Size: generally large ( $5-100 \mu m$ )
2. Nuclear region: ___________ and known as __ 2. Nuclear region: well defined and surrounded by a nuclear membrane
3. Chromosome: single 3. More than one chromosome
4. Membrane-bound cell organelles absent 4. _____________________
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Answer

Prokaryotic Cell Eukaryotic Cell
1. Size : generally small $(1-10 \mu m)$ $1 \mu m=10^{-6} m$ 1. Size: generally large ( $5-100 \mu m$ )
2. Nuclear region is poorly defined due to the absence of a nuclear membrane and known as the nucleoid 2. Nuclear region: well defined and surrounded by a nuclear membrane
3. Chromosome: single 3. More than one chromosome
4. Membrane-bound cell organelles absent 4. Memberane-bound cell organelles present

5.2.5 CELL ORGANELLES

Every cell has a membrane around it to keep its own contents separate from the external environment. Large and complex cells, including cells from multicellular organisms, need a lot of chemical activities to support their complicated structure and function. To keep these activities of different kinds separate from each other, these cells use membrane-bound little structures (or ‘organelles’) within themselves. This is one of the features of the eukaryotic cells that distinguish them from prokaryotic cells. Some of these organelles are visible only with an electron microscope.

We have talked about the nucleus in a previous section. Some important examples of cell organelles which we will discuss now are: endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, lysosomes, mitochondria and plastids. They are important because they carry out some very crucial functions in cells.

5.2.5 (i) ENDOPLASMIC RETICULUM (ER)

The endoplasmic reticulum (ER) is a large network of membrane-bound tubes and sheets. It looks like long tubules or round or oblong bags (vesicles). The ER membrane is similar in structure to the plasma membrane. There are two types of ER- rough endoplasmic reticulum (RER) and smooth endoplasmic reticulum (SER). RER looks rough under a microscope because it has particles called ribosomes attached to its surface. The ribosomes, which are present in all active cells, are the sites of protein manufacture. The manufactured proteins are then sent to various places in the cell depending on need, using the ER. The SER helps in the manufacture of fat molecules, or lipids, important for cell function. Some of these proteins and lipids help in building the cell membrane. This process is known as membrane biogenesis. Some other proteins and lipids function as enzymes and hormones. Although the ER varies greatly in appearance in different cells, it always forms a network system.

Fig. 5.5: Animal cell

Thus, one function of the ER is to serve as channels for the transport of materials (especially proteins) between various regions of the cytoplasm or between the cytoplasm and the nucleus. The ER also functions as a cytoplasmic framework providing a surface for some of the biochemical activities of the cell. In the liver cells of the group of animals called vertebrates (see Chapter 7), SER plays a crucial role in detoxifying many poisons and drugs.

Fig. 5.6: Plant cell

5.2.5 (ii) GOLGI APPARATUS

The Golgi apparatus, first described by Camillo Golgi, consists of a system of membrane-bound vesicles (flattened sacs) arranged approximately parallel to each other in stacks called cisterns. These membranes often have connections with the membranes of ER and therefore constitute another portion of a complex cellular membrane system.

The material synthesised near the $\mathrm{ER}$ is packaged and dispatched to various targets inside and outside the cell through the Golgi apparatus. Its functions include the storage, modification and packaging of products in vesicles. In some cases, complex sugars may be made from simple sugars in the Golgi apparatus. The Golgi apparatus is also involved in the formation of lysosomes [see 5.2 .5 (iii)].

Camillo Golgi was born at Corteno near Brescia in 1843. He studied medicine at the University of Pavia. After graduating in 1865 , he continued to work in Pavia at the Hospital of St. Matteo. At that time most of his investigations were concerned with the nervous system, In 1872 he accepted the post of Chief Medical Officer at the Hospital for the Chronically Sick at Abbiategrasso. He first started his investigations into the nervous system in a little kitchen of this hospital, which he had converted into a laboratory. However, the work of greatest importance, which Golgi carried out was a revolutionary method of staining individual nerve and cell structures. This method is referred to as the ‘black reaction’. This method uses a weak solution of silver nitrate and is particularly valuable in tracing the processes and most delicate ramifications of cells. All through his life, he continued to work on these lines, modifying and improving this technique. Golgi received the highest honours and awards in recognition of his work. He shared the Nobel prize in 1906 with Santiago Ramony Cajal for their work on the structure of the nervous system.

5.2.5 (iii) LYSOSOMES

Structurally, lysosomes are membrane-bound sacs filled with digestive enzymes. These enzymes are made by RER. Lysosomes are a kind of waste disposal system of the cell. These help to keep the cell clean by digesting any foreign material as well as worn-out cell organelles. Foreign materials entering the cell, such as bacteria or food, as well as old organelles end up in the lysosomes, which break complex substances into simpler substances. Lysosomes are able to do this because they contain powerful digestive enzymes capable of breaking down all organic material. During the disturbance in cellular metabolism, for example, when the cell gets damaged, lysosomes may burst and the enzymes digest their own cell. Therefore, lysosomes are also known as the ‘suicide bags’ of a cell.

5.2.5 (iv) MITOCHONDRIA

Mitochondria are known as the powerhouses of the cell. Mitochondria have two membrane coverings. The outer membrane is porous while the inner membrane is deeply folded. These folds increase surface area for ATPgenerating chemical reactions. The energy required for various chemical activities needed for life is released by mitochondria in the form of ATP (Adenosine triphopshate) molecules. ATP is known as the energy currency of the cell. The body uses energy stored in ATP for making new chemical compounds and for mechanical work.

Mitochondria are strange organelles in the sense that they have their own DNA and ribosomes. Therefore, mitochondria are able to make some of their own proteins.

5.2.5 (v) PLASTIDS

Plastids are present only in plant cells. There are two types of plastids - chromoplasts (coloured plastids) and leucoplasts (white or colourless plastids). Chromoplasts containing the pigment chlorophyll are known as chloroplasts. Chloroplasts are important for photosynthesis in plants. Chloroplasts also contain various yellow or orange pigments in addition to chlorophyll. Leucoplasts are primarily organelles in which materials such as starch, oils and protein granules are stored.

The internal organisation of the Chloroplast consists of numerous membrane layers embedded in a material called the stroma. These are similar to mitochondria in external structure. Like the mitochondria, plastids also have their own DNA and ribosomes.

5.2.5 (vi) VACUOLES

Vacuoles are storage sacs for solid or liquid contents. Vacuoles are small sized in animal cells while plant cells have very large vacuoles. The central vacuole of some plant cells may occupy $50-90 %$ of the cell volume. In plant cells vacuoles are full of cell sap and provide turgidity and rigidity to the cell. Many substances of importance in the life of the plant cell are stored in vacuoles. These include amino acids, sugars, various organic acids and some proteins. In single-celled organisms like Amoeba, the food vacuole contains the food items that the Amoeba has consumed. In some unicellular organisms, specialised vacuoles also play important roles in expelling excess water and some wastes from the cell.

Each cell thus acquires its structure and ability to function because of the organisation of its membrane and organelles in specific ways. The cell thus has a basic structural organisation. This helps the cells to perform functions like respiration, obtaining nutrition, and clearing of waste material, or forming new proteins.

Thus, the cell is the fundamental structural unit of living organisms. It is also the basic functional unit of life.

Questions

1. Can you name the two organelles we have studied that contain their own genetic material?

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Answer

Mitochondria and plastids.

2. If the organisation of a cell is destroyed due to some physical or chemical influence, what will happen?

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Answer

The cell will not be able to perform its basic functions and will die after sometime.

3. Why are lysosomes known as suicide bags?

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The lysosomes contain very powerful hydrolytic enzymes which are capable of breaking down organic matter. For example, when a cell gets damaged, then lysosomes burst and enzymes digest their own cell. Hence, the lysosomes are known as ‘suicide bags’ of cells.

4. Where are proteins synthesised inside the cell?

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Ribosomes are the site of protein is synthesis.

Cell Division

New cells are formed in organisms in order to grow, to replace old, dead and injured cells, and to form gametes required for reproduction. The process by which new cells are made is called cell division. There are two main types of cell division: mitosis and meiosis.

The process of cell division by which most of the cells divide for growth is called mitosis. In this process, each cell called mother cell

Fig. 5.7: Mitosis

divides to form two identical daughter cells (Fig. 5.7). The daughter cells have the same number of chromosomes as mother cell. It helps in growth and repair of tissues in organisms.

Specific cells of reproductive organs or tissues in animals and plants divide to form gametes, which after fertilisation give rise to offspring.

Fig. 5.8: Meiosis

They divide by a different process called meiosis which involves two consecutive divisions. When a cell divides by meiosis it produces four new cells instead of just two (Fig. 5.8). The new cells only have half the number of chromosomes than that of the mother cells. Can you think as to why the chromosome number has reduced to half in daughter cells?

What you have learnt

  • The fundamental organisational unit of life is the cell.

  • Cells are enclosed by a plasma membrane composed of lipids and proteins.

  • The cell membrane is an active part of the cell. It regulates the movement of materials between the ordered interior of the cell and the outer environment.

  • In plant cells, a cell wall composed mainly of cellulose is located outside the cell membrane.

  • The presence of the cell wall enables the cells of plants, fungi and bacteria to exist in hypotonic media without bursting.

  • The nucleus in eukaryotes is separated from the cytoplasm by double-layered membrane and it directs the life processes of the cell.

  • The ER functions both as a passageway for intracellular transport and as a manufacturing surface.

  • The Golgi apparatus consists of stacks of membrane-bound vesicles that function in the storage, modification and packaging of substances manufactured in the cell.

  • Most plant cells have large membranous organelles called plastids, which are of two types-chromoplasts and leucoplasts.

  • Chromoplasts that contain chlorophyll are called chloroplasts and they perform photosynthesis.

  • The primary function of leucoplasts is storage.

  • Most mature plant cells have a large central vacuole that helps to maintain the turgidity of the cell and stores important substances including wastes.

  • Prokaryotic cells have no membrane-bound organelles, their chromosomes are composed of only nucleic acid, and they have only very small ribosomes as organelles.

  • Cells in organisms divide for growth of body, for repalcing dead cells, and for forming gametes for reproduction.

Exercises

1. Make a comparison and write down ways in which plant cells are different from animal cells.

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Comparison of plant cell and animal cell

Plant Cell Animal Cell
Cell wall is present outside the plasma membrane. Cell wall is absent.
Generally regular in shape. Generally irregular in shape.
Larger in size than animal cells Smaller in size than animal cells.
Plastids are present. Plastids are absent except in Euglena.
A permanent and large vacuole is present. Vacuoles are many, small and temporary.

2. How is a prokaryotic cell different from a eukaryotic cell?

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Prokaryotic Cell Eukaryotic Cell
1. Size : generally small $(1-10 \mu m)$ $1 \mu m=10^{-6} m$ 1. Size: generally large ( $5-100 \mu m$ )
2. Nuclear region is poorly defined due to the absence of a nuclear membrane and known as the nucleoid 2. Nuclear region: well defined and surrounded by a nuclear membrane
3. Chromosome: single 3. More than one chromosome
4. Membrane-bound cell organelles absent 4. Memberane-bound cell organelles present

3. What would happen if the plasma membrane ruptures or breaks down?

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In case of plasma membrane ruptures or breaks down:

All the useful substances will move out of the cell

There will be no difference between cell content and its external environment.

The cell will close its normal shape.

4. What would happen to the life of a cell if there was no Golgi apparatus?

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Effect of absence of Golgi apparatus on life of a cell

(i) The packaging and dispatching of different types of proteins to various targets inside and outside the cell will be influenced.

(ii) The products of cell cannot be stored and modified later.

(iii) There will be effect on lysosomes formation. This will cause accumulation of worn out and dead cell organelles within the cell which may cause cell death.

5. Which organelle is known as the powerhouse of the cell? Why?

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Answer

The organelle mitochondria known as the power house of the cell. Process of cellular respiration takes place in mitochondria to generate energy required for various chemical activities in the form of ATP. This is the reason that mitochondria is known as power house of the cell.

6. Where do the lipids and proteins constituting the cell membrane get synthesised?

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Lipids and proteins are synthesised in the ER (Endoplasmic Reticulum).

7. How does an Amoeba obtain its food?

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Answer

Through the process of endocytosis, an Amoeba obtains its food. As its cell membrane is flexible enough, food particles are engulfed, forming a food vacuole girdling it, which is assisted by the pseudopodia. Amoeba secretes digestive enzymes to bring about digestion of the engulfed particle once the food is trapped.

8. What is osmosis?

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The movement of solvent from a region of its high concentration to a region of its low concentration through a semipermeable membrane is called osmosis. During osmosis, the water molecules (solvent) are free to cross the plasma membrane in both the directions.

9. Carry out the following osmosis experiment:

  • Take four peeled potato halves and scoos each one out to make potato cups. One of these potato cups should be made from a boiled potato. Put each potato cup in a trough containing water. Now,

    (a) Keep cup A empty

    (b) Put one teaspoon sugar in cup B

    (c) Put one teaspoon salt in cup $C$

    (d) Put one teaspoon sugar in the boiled potato cup D.

    Keep these for two hours. Then observe the four potato cups and answer the following:

    (i) Explain why water gathers in the hollowed portion of $B$ and $C$.

    (ii) Why is potato A necessary for this experiment?

    (iii) Explain why water does not gather in the hollowed out portions of $A$ and $D$.

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Answer

(i) Osmosis is the process responsible for the gathering of water in the hollowed portion of B and C. Since, the concentration of solute (sugar in cup Band salt in cup C) is higher inside the cup as compared to the water, which is outside the cup. Hence, water from its higher concentration (outside the cup) will move towards the lower concentration (inside the cup). This process of osmosis (moving in of solvent) is called endosmosis.

(ii) Potato $A$ acts as a control for the experiment. This is required for comparing the results of the experiment.

(iii) Water does not gather in the hollowed out portions of $A$ and $D$ because of the following reasons:

  • The hollowed portion of potato A is empty. So, because of no concentration difference, no osmosis can occur.
  • The hollowed portion of potato D contains sugar in it but it is boiled.

So, osmosis cannot occur as its semipermeable membrane is destroyed by boiling.

10. Which type of cell division is required for growth and repair of body and which type is involved in formation of gametes?

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Answer

There are two ways in which a cell divides:

  • Mitosis

  • Meiosis

Mitosis is the type of cell division that is involved in the growth and repair of the body, whereas meiosis is a type of cell division which results in the formation of gametes.

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कार्क की पतली काट के अवलोकन पर राबर्ट हुक ने पाया कि इनमें अनेक छोटे-छोटे प्रकोष्ठ हैं, जिसकी सरंचना मधुमक्खी के छत्ते जैसी प्रतीत होती है। कार्क एक पदार्थ है जो वृक्ष की छाल से प्राप्त होता है। सन् 1665 में हुक ने इसे स्वनिर्मित सूक्ष्मदर्शी से देखा था। राबर्ट हुक ने इन प्रकोष्ठकों को कोशिका कहा। Cell (कोशिका) लैटिन शब्द है जिसका अर्थ है “छोटा कमरा”।

उपरोक्त घटना छोटी तथा अर्थहीन लगती हो लेकिन विज्ञान के इतिहास में यह एक बहुत ही महत्वपूर्ण घटना है। इस प्रकार सबसे पहले हुक ने देखा कि सजीवों में अलग-अलग एकक होते हैं। इन एककों का वर्णन करने के लिए जीव विज्ञान में कोशिका शब्द का उपयोग आज तक किया जाता है।

आओ, कोशिका के विषय में और जानकारी प्राप्त करें।

5.1 सजीव किससे बने होते हैं?

क्रियाकलाप 5.1

  • प्याज का एक छोटा टुकड़ा लो। चिमटी की सहायता से हम प्याज की अवतल सतह की ओर (भीतरी सतह) से झिल्ली उतार सकते हैं। इस झिल्ली को तुरंत पानी वाले वॉच ग्लास में रख लेते हैं। इससे झिल्ली मुड़ने अथवा सूखने से बच जाएगी। हम इस झिल्ली से क्या करें?

  • एक काँच की स्लाइड लो। इस पर पानी की एक बूँद डालो। अब वॉच ग्लास में रखी झिल्ली के इस छोटे टुकड़े को इस स्लाइड पर रख दो। यह ध्यान रखें कि झिल्ली बिलकुल सीधी हो। एक पतला पेंट ब्रुश इस झिल्ली को स्लाइड पर रखने में आपकी सहायता कर सकता है। अब इस पर एक बूँद सेफ्रामाइन की डालो और इसे कवर स्लिप से ढक दो। कवर स्लिप को सुई की सहायता से इस प्रकार रखें जिससे कि इसमें वायु के बुलबुले न आने पाएँ। अपने अध्यापक से सहायता लें। हमने प्याज की झिल्ली की अस्थायी स्लाइड बनाई है। अब हम इसे पहले कम शक्ति वाले तथा उसके बाद उच्च शक्ति वाले संयुक्त सूक्ष्मदर्शी से देखते हैं।

चित्र 5.1: संयुक्त सूक्ष्मदर्शी

आपने क्या देखा? क्या आप जो संरचना सूक्ष्मदर्शी के द्वारा देखते हैं उसे कागज पर खींच सकते हैं? क्या यह चित्र 5.2 जैसी दिखाई देती है?

चित्र 5.2: प्याज की झिल्ली की कोशिकाएँ

अब हम विभिन्न आकार वाली प्याज की झिल्लियों से अस्थायी स्लाइड बनाएँगे। हम क्या देखते हैं? क्या हम एकसमान संरचनाओं को देखते हैं अथवा भिन्न-भिन्न?

ये संरचनाएँ क्या हैं?

ये सभी संरचनाएँ एक जैसी दिखाई देती हैं। ये सभी मिलकर एक बड़ी संरचना (शल्क कंद) बनाते हैं जैसे प्याज। इस क्रियाकलाप से हमें पता चलता है कि विभिन्न आकार के प्याज में सूक्ष्मदर्शी द्वारा देखने पर एक जैसी संरचनाएँ दिखाई देती हैं। प्याज की झिल्ली की कोशिकाएँ एकसमान हैं। प्याज के आकार से इसका कोई संबंध नहीं है।

ये छोटी-छोटी संरचनाएँ जो हम देख रहे हैं शल्क कंद प्याज की मूलभूत इकाई है। इन संरचनाओं को कोशिका कहते हैं। न केवल प्याज बल्कि जितने भी जीव-जंतु हम अपने आस-पास देखते हैं वे सभी कोशिकाओं से बनते हैं। यद्यपि, कुछ जीव एककोशिक भी होते हैं।

कोशिका का सबसे पहले पता रॉबर्ट हुक ने 1665 में लगाया था। उसने कोशिका को कार्क की पतली काट में अनगढ़ सूक्ष्मदर्शी की सहायता से देखा। ल्यूवेनहक (1674) ने सबसे पहले उन्नत सूक्ष्मदर्शी से तालाब के जल में स्वतंत्र रूप से जीवित कोशिकाओं का पता लगाया। रॉबर्ट ब्राउन ने 1831 में कोशिका में केंद्रक का पता लगाया। जे. ई. पुरोकंज ने 1839 में कोशिका में स्थित तरल जैविक पदार्थ को जीवद्रव्य का नाम दिया। दो जीव वैज्ञानिक - एम. स्लीडन (1838) तथा टी. स्वान (1839) ने कोशिका सिद्धांत के विषय में बताया। इस सिद्धांत के अनुसार सभी पौधे तथा जंतु कोशिकाओं से बने हैं और वे जीवन की मूलभूत इकाई हैं। विरचो (1855) ने कोशिका सिद्धांत को और आगे बढ़ाया। उन्होंने बताया कि सभी कोशिकाएँ पूर्ववर्ती कोशिकाओं से बनती हैं। 1940 में इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी की खोज के बाद कोशिका की जटिल संरचना तथा बहुत से अंगकों को समझना संभव हो सका।

प्रत्येक बहुकोशिक जीव एक कोशिका से ही विकसित हुआ है। कैसे? कोशिकाएँ विभाजित होकर अपनी ही जैसी कोशिकाएँ बनाती हैं। इस प्रकार सभी कोशिकाएँ अपनी पूर्ववर्ती कोशिकाओं से उत्पन्न होती हैं। आवर्धक लेंस की खोज के बाद सूक्ष्मदर्शी का आविष्कार संभव हो सका। यह पता चला है कि एक मात्र कोशिका स्वयं में ही एक संपूर्ण जीव जैसे अमीबा क्लैमिडोमोनास, पैरामीशियम तथा बैक्टीरिया हो सकती है। इन सजीवों को एककोशिक जीव कहते हैं। इसके अतिरिक्त बहुकोशिक जीवों में अनेक कोशिकाएँ समाहित होकर विभिन्न कार्यों को सम्पन्न करने हेतु विभिन्न अंगों का निर्माण करती हैं। इसके कुछ उदाहरण हैं फंजाई (कवक), पादप तथा जंतु। क्या हम कुछ और एककोशिक जीवों के विषय में पता कर सकते हैं?

क्रियाकलाप 5.2

  • हम पत्ती की झिल्ली, प्याज की मूलाग्र अथवा विभिन्न आकार के प्याज की झिल्ली की अस्थायी स्लाइड बना सकते हैं।

  • उपरोक्त क्रियाकलाप करने के बाद निम्नलिखित प्रश्नों के उत्तर दीजिए :

    (i) क्या सभी कोशिकाएँ आकार तथा आकृति की दृष्टि से एक जैसी दिखाई देती हैं?

    (ii) क्या सभी कोशिकाओं की संरचना एक जैसी दिखाई देती है?

    (iii) क्या पादप के विभिन्न भागों में पायी जाने वाली कोशिकाओं में कोई अंतर है?

    (iv) हमें कोशिकाओं में क्या समानता दिखाई देती है?

    कुछ जीवों में विभिन्न प्रकार की कोशिकाएँ भी हो सकती हैं। निम्नलिखित तस्वीर को देखो। ये मानव शरीर की कुछ कोशिकाएँ हैं।

चित्र 5.3: मानव शरीर की विभिन्न कोशिकाएँ

कोशिकाओं की आकृति तथा आकार उनके विशिष्ट कार्यों के अनुरूप होते हैं। कुछ कोशिकाएँ अपना आकार बदलती रहती हैं जैसे एककोशिक अमीबा। कुछ जीवों में कोशिका का आकार लगभग स्थिर रहता है और प्रत्येक प्रकार की कोशिका के लिए विशिष्ट होता है; उदाहरण के लिए तंत्रिका कोशिका।

प्रत्येक जीवित कोशिका में कुछ मूलभूत कार्य करने की क्षमता होती है, जो सभी सजीवों का गुण है। एक जीवित कोशिका ये मूलभूत कार्य कैसे करती है? हम जानते हैं कि बहुकोशिक जीवों में श्रम विभाजन होता है जैसा कि मनुष्यों में। इसका अर्थ यह है कि शरीर के विभिन्न अंग विभिन्न कार्य करते हैं। जैसे मनुष्य के शरीर में हृदय रुधिर को पम्प करता है तथा आमाशय भोजन का पाचन आदि। इसी प्रकार एककोशिक में भी श्रम विभाजन होता है। वास्तव में ऐसी प्रत्येक कोशिका में कुछ विशिष्ट घटक होते हैं जिन्हें कोशिकांग कहते हैं। प्रत्येक कोशिकांग एक विशिष्ट कार्य करता है जैसे कोशिका में नए पदार्थ का निर्माण, अपशिष्ट पदार्थों का निष्कासन आदि। इन कोशिकांगों के कारण ही एक कोशिका जीवित रहती है और अपने सभी कार्य करती है। ये कोशिकांग मिलकर एक मूलभूत इकाई बनाते हैं जिसे कोशिका कहते हैं। यह बड़ा रुचिकर है कि सभी कोशिकाओं में एक ही प्रकार के कोशिकांग होते हैं। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि उसके कार्य क्या हैं अथवा वे किस जीव में पाई जाती हैं।

प्रशन

1. कोशिका की खोज किसने और कैसे की?

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2. कोशिका को जीवन की संरचनात्मक व क्रियात्मक इकाई क्यों कहते हैं?

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5.2 कोशिका किससे बनी होती है? कोशिका का संरचनात्मक संगठन क्या है?

हमने देखा कि कोशिका में विशिष्ट घटक होते हैं जिन्हें कोशिकांग कहते हैं। कोशिका कैसे संगठित होती है?

यदि हम कोशिका का अध्ययन सूक्ष्मदर्शी से करें तो हमें लगभग प्रत्येक कोशिकाओं में तीन गुण दिखाई देंगे; प्लैज्मा झिल्ली, केंद्रक तथा कोशिकाद्रव्य। कोशिका के अंदर होने वाले समस्त क्रियाकलाप तथा उसकी बाह्य पर्यावरण से पारस्परिक क्रियाएँ इन्हीं गुणों के कारण संभव हैं। आओ देखें कैसे?

5.2.1 प्लैज्मा झिल्ली अथवा कोशिका झिल्ली

यह कोशिका की सबसे बाहरी परत है जो कोशिका के घटकों को बाहरी पर्यावरण से अलग करती है। प्लैज्मा झिल्ली कुछ पदार्थों को अंदर अथवा बाहर आने-जाने देती है। यह अन्य पदार्थों की गति को भी रोकती है। कोशिका झिल्ली को इसलिए वर्णात्मक पारगम्य झिल्ली कहते हैं।

कोशिका में पदार्थों की गति कैसे होती है? पदार्थ कोशिका से बाहर कैसे आते हैं?

कुछ पदार्थ जैसे कार्बन डाइऑक्साइड अथवा ऑक्सीजन कोशिका झिल्ली के आर-पार विसरण प्रक्रिया द्वारा आ-जा सकते हैं। हम पिछले अध्यायों में विसरण की प्रक्रिया के विषय में पढ़ चुके हैं। हमने देखा है कि पदार्थों की गति उच्च सांद्रता से निम्न सांद्रता की ओर होती है।

कुछ इसी प्रकार की प्रक्रिया कोशिका में होती है, उदाहरण के लिए, जब कुछ पदार्थ जैसे $\mathrm{CO} _{2}$ (जो एक कोशिकीय अपशिष्ट है और जिसका निष्कासन आवश्यक है) कोशिका में एकत्र हो जाती है तो उसकी सांद्रता बढ़ जाती है। कोशिका के बाह्य पर्यावरण में $\mathrm{CO} _{2}$ की सांद्रता कोशिका में स्थित $\mathrm{CO} _{2}$ की सांद्रता की अपेक्षा कम होती है। जैसे ही कोशिका के अंदर और बाहर $\mathrm{CO} _{2}$ की सांद्रता में अंतर आता है उसी समय उच्च सांद्रता से निम्न सांद्रता की ओर विसरण द्वारा कोशिका से $\mathrm{CO} _{2}$ बाहर निकल जाती है। इसी प्रकार जब कोशिका में ऑक्सीजन की सांद्रता कम हो जाती है तो $\mathrm{O} _{2}$ बाहर से कोशिका में विसरण द्वारा अंदर चली जाती है। अतः कोशिका तथा बाह्य पर्यावरण में गैसों के आदान-प्रदान में विसरण एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

जल भी विसरण के नियमों के अनुकूल व्यवहार करता है। जल के अणुओं की गति जब विभेदक वर्णात्मक पारगम्य झिल्ली द्वारा हो तो उसे परासरण कहते हैं।

प्लैज्मा झिल्ली से जल की गति जल में घुले पदार्थों की मात्रा के कारण भी प्रभावित होती है। इस प्रकार परासरण की क्रिया में जल का नेट विसरण एक विभेदक वर्णात्मक परागम्य झिल्ली के द्वारा उच्च विलेय साद्रंता की ओर होता है।

यदि हम किसी जंतु कोशिका अथवा पादप कोशिका को शक्कर अथवा नमक के विलयन में रखें तो क्या होगा?

निम्नलिखित तीन घटनाओं में से एक घटना हो सकती है:

1. यदि कोशिका को तनु विलयन वाले माध्यम अर्थात् जल में शक्कर अथवा नमक की मात्रा कम और जल की मात्रा ज्यादा है, में रखा गया है तो जल परासरण विधि द्वारा कोशिका के अंदर चला जाएगा। ऐसे विलयन को अल्पपरासरण दाबी विलयन कहते हैं।

जल के अणु कोशिका झिल्ली के दोनों ओर आवागमन करने के लिए स्वतंत्र होते हैं, लेकिन कोशिका के अंदर जाने वाले जल की मात्रा कोशिका से बाहर आने वाले जल की मात्रा से अधिक होगी। इस प्रकार शुद्ध परिणाम यह होगा कि जल कोशिका के अंदर गया। इससे कोशिका फूलने लगेगी।

2. यदि कोशिका को ऐसे माध्यम विलयन में रखा जाए जिसमें बाह्य जल की सांद्रता कोशिका में स्थित जल की सांद्रता के ठीक बराबर हो तो कोशिका झिल्ली से जल में कोई शुद्ध गति नहीं होगी। ऐसे विलयन को समपरासारी विलयन कहते हैं।

जल कोशिका झिल्ली के दोनों ओर आता-जाता है, लेकिन जल की जो मात्रा अंदर गई उतनी ही बाहर आ जाती है। इस प्रकार व्यापक रूप से जल की कोई गति नहीं हुई। इसलिए कोशिका के माप में कोई परिवर्तन नहीं आएगा।

3. यदि कोशिका के बाहर वाला विलयन अंदर के घोल से अधिक सांद्र है तो जल परासरण द्वारा कोशिका से बाहर आ जाएगा। ऐसे विलयन को अतिपरासरणदाबी विलयन कहते हैं।

पुन: जल कोशिका झिल्ली के दोनों ओर आ-जा सकता है, लेकिन इस स्थिति में कोशिका से अधिक जल बाहर आएगा और कम जल अंदर जाएगा। इसलिए कोशिका सिकुड़ जाएगी।

परासरण इस प्रकार विसरण की एक विशिष्ट विधि है जिसमें वर्णात्मक झिल्ली द्वारा गति होती है। आओ, निम्नलिखित क्रियाकलाप करें।

क्रियाकलाप 5.3

अंडे से परासरण

(a) अंडे को तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल में डालकर उसके कवच को हटाओ। इसका कवच अधि कांशतः कैल्सियम कार्बोनेट का बना होता है। एक पतली बाह्य त्वचा (झिल्ली) अब अंडे को घेरे रखती है। अंडे को शुद्ध जल में रखो और 5 मिनट के बाद इसका अवलोकन करो। आप क्या देखते हैं?

अंडा फूल जाता है क्योंकि परासरण द्वारा जल अंडे के अंदर चला जाता है।

(b) इसी प्रकार का एक कवचरहित अंडा नमक के सांद्रित विलयन में रखो और 5 मिनट तक उसका अवलोकन करो। अंडा सिकुड़ जाता है। क्यों? जल अंडे से निकलकर नमक के विलयन में आ जाता है, क्योंकि नमक का घोल अधिक सांद्रित है।

इस प्रकार का क्रियाकलाप हम सूखी किशमिश अथवा खूबानी से भी करने का प्रयत्न कर सकते हैं।

क्रियाकलाप 5.4

  • सूखी किशमिश अथवा खूबानी को केवल जल में रखो और उसे कुछ समय के लिए छोड़ दो। उसके बाद उसे शक्कर अथवा नमक के सांद्रित विलयन में रखो। आप निम्नलिखित अंतर देखेंगे।

    (a) जब उन्हें जल में रखा गया तो वे जल ग्रहण करके फूल गईं।

    (b) जब उन्हें सांद्रित घोल में रखा गया तो वे जल को बाहर निकाल कर सिकुड़ गईं।

एककोशिकीय अलवणीय जलीय जीवों तथा अधिकांश पादप कोशिकाएँ परासरण द्वारा जल ग्रहण करते हैं। पौधों के मूल द्वारा जल का अवशोषण परासरण का एक उदाहरण है।

इस प्रकार कोशिका के जीवन में विसरण जल तथा गैसों के आदान-प्रदान की प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसके अतिरिक्त विसरण, कोशिका को अपने बाहरी पर्यावरण से पोषण ग्रहण करने में सहायता करता है। कोशिका से विभिन्न अणुओं का अंदर आना तथा बाहर निकलना भी विसरण द्वारा ही होता है। इस प्रकार के परिवहन में ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

प्लैज्मा झिल्ली लचीली होती है और कार्बनिक अणुओं जैसे लिपिड तथा प्रोटीन की बनी होती है। प्लैज्मा झिल्ली की रचना हम केवल इलैक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी से देख सकते हैं।

कोशिका झिल्ली का लचीलापन एककोशिक जीवों में कोशिका के बाह्य पर्यावरण से अपना भोजन तथा अन्य पदार्थ ग्रहण करने में सहायता करता है। ऐसी प्रक्रिया को एन्डोसाइटोसिस कहते हैं। अमीबा अपना भोजन इसी प्रक्रिया द्वारा प्राप्त करता है।

क्रियाकलाप 5.5

विद्यालय के पुस्तकालय अथवा इंटरनेट से इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के विषय में पता करें। इसके विषय में अपने अध्यापक से चर्चा करें।

प्रशन

1.$\mathrm{CO}_2$ तथा पानी जैसे पदार्थ कोशिका से कैसे अंदर तथा बाहर जाते हैं? इस पर चर्चा करें।

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2. प्लैज्मा झिल्ली को वर्णात्मक पारगम्य झिल्ली क्यों कहते हैं?

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5.2.2 कोशिका भित्ति

पादप कोशिकाओं में प्लैज्मा झिल्ली के अतिरिक्त कोशिका भित्ति भी होती है। पादप कोशिका भित्ति मुख्यतः सेल्यूलोज की बनी होती है। सेल्यूलोज एक बहुत जटिल पदार्थ है और यह पौधों को संरचनात्मक दृढ़ता प्रदान करता है।

जब किसी पादप कोशिका में परासरण द्वारा पानी की हानि होती है तो कोशिका झिल्ली सहित आंतरिक पदार्थ संकुचित हो जाते हैं। इस घटना को जीवद्रव्य कुंचन कहते हैं। हम इस परिघटना को निम्न क्रियाकलाप द्वारा देख सकते हैं।

क्रियाकलाप 5.6

  • रिओ की पत्ती की झिल्ली को पानी में रखकर एक स्लाइड बनाओ। इसे उच्च शक्ति वाले सूक्ष्मदर्शी से देखो। छोटे-छोटे हरे कण दिखाई देंगे। इन्हें क्लोरोप्लास्ट कहते हैं। इनमें एक हरा पदार्थ होता है जिसे क्लोरोफिल कहते हैं। इस स्लाइड पर शक्कर अथवा नमक का सांद्र विलयन डालो। एक मिनट प्रतीक्षा करो और इसे सूक्ष्मदर्शी से देखो। हम क्या देखते हैं?

  • अब रिओ की पत्तियों को कुछ मिनट तक जल में उबालो। इससे पत्तियों की सभी कोशिकाएँ मर जाएँगी। अब एक पत्तियों को स्लाइड पर रखो और उसे सूक्ष्मदर्शी से देखो। स्लाइड पर रखी इस पत्ती पर शक्कर अथवा नमक का सांद्र विलयन डालो। एक मिनट प्रतीक्षा करो और पुनः सूक्ष्मदर्शी से देखो। हम क्या देखते हैं? क्या अब जीवद्रव्य कुंचन हुआ?

इस क्रियाकलाप से क्या निष्कर्ष निकलता है? इससे पता लगता है कि केवल जीवित कोशिकाओं में ही परासरण द्वारा जल अवशोषण की क्षमता होती है न कि मृत कोशिकाओं में। कोशिका भित्ति पौधों, कवक तथा बैक्टीरिया की कोशिकाओं को अपेक्षाकृत कम तनु विलयन (अल्पपरासरण दाबी विलयन) में बिना फटे बनाए रखती है। ऐसे माध्यम से कोशिका परासरण विधि द्वारा पानी लेती है। कोशिका फूल जाती है और कोशिका भित्ति के ऊपर दबाव डालती है। कोशिका भित्ति भी फूली हुई कोशिका के प्रति समान रूप से दबाव डालती है। कोशिका भित्ति के कारण पादप कोशिकाएँ परिवर्तनीय माध्यम को जंतु कोशिका की अपेक्षा आसानी से सहन कर सकती है।

5.2.3 केंद्रक

आपको याद होगा कि हमने प्याज की झिल्ली की अस्थायी स्लाइड बनाई थी। हमने इस झिल्ली पर आयोडीन की बूँद डाली थी। क्यों? यदि हम बिना आयोडीन के स्लाइड देखें तो हम क्या देखेंगे? प्रयत्न करो और देखो कि क्या अंतर है। जब हमने आयोडीन का घोल डाला तो क्या प्रत्येक कोशिका समान रूप से रंगीन हो गई?

कोशिका के विभिन्न भाग रासायनिक संघटन के आधार पर विभिन्न रंगों से रँगे जाते हैं। कुछ क्षेत्र अधिक गहरे रंग के प्रतीत होते हैं तथा कुछ कम। कोशिका को रँगने के लिए हम आयोडीन विलयन के अतिरिक्त सैफ्रानिन अथवा मेथलीन ब्लू विलयन का भी उपयोग कर सकते हैं।

हमने प्याज की कोशिका को देखा है; आओ, अब हम अपने शरीर से ली गई कोशिकाओं को देखें।

क्रियाकलाप 5.7

  • काँच की एक स्लाइड लो और उस पर एक बूँद पानी रखो। आइसक्रीम खाने वाले चम्मच से अपने गाल के अंदर की खाल को धीरे से खुरचो। क्या चम्मच पर कोई वस्तु चिपक गई है? सूई की सहायता से इसे स्लाइड पर समान रूप से फैला कर रखो। इसे रँगने के लिए एक बूँद मेथलीन ब्लू की डालें। सूक्ष्मदर्शी द्वारा अवलोकन के लिए स्लाइड तैयार है। इस पर कवर स्लिप रखना ना भूलें।

  • हम क्या देखते हैं? कोशिकाओं की आकृति कैसी है? इस आकृति को एक पेपर (कागज) पर बनाएँ।

  • क्या आप कोशिका के मध्य में एक गहरे रंग वाली गोलाकार अथवा अंडाकार, डॉट की तरह की संरचना देख रहे हैं? इस संरचना को केंद्रक कहते हैं। क्या इसी प्रकार की संरचना प्याज की झिल्ली में भी थी?

केंद्रक के चारों ओर दोहरे परत का एक स्तर होता है जिसे केंद्रक झिल्ली कहते हैं। केंद्रक झिल्ली में छोटे-छोटे छिद्र होते हैं। इन छिद्रों के द्वारा केंद्रक के अंदर का कोशिकाद्रव्य केंद्रक के बाहर जा पाता है। कोशिकाद्रव्य के विषय में हम अनुभाग 5.2.4 में पढ़ेंगे।

केंद्रक में क्रोमोसोम होते हैं जो कोशिका विभाजन के समय छड़ाकार दिखाई पड़ते हैं। क्रोमोसोम में आनुवांशिक गुणों की जो सूचना होती है वो माता-पिता से DNA (डिऑक्सी राइबो न्यूक्लीक अम्ल) अणु के रूप में अगली संतति में जाते हैं। क्रोमोसोम DNA तथा प्रोटीन के बने होते हैं। DNA अणु में कोशिका के निर्माण व संगठन की सभी आवश्यक सूचनाएँ होती हैं। DNA के क्रियात्मक खंड को जीन कहते हैं। जो कोशिका विभाजित नहीं हो रही होती है उसमें यह DNA क्रोमैटिन पदार्थ के रूप में विद्यमान रहता है। क्रोमैटिन पदार्थ धागे की तरह की रचनाओं के एक जाल का पिंड होता है। जब कभी भी कोशिका विभाजित होने वाली होती है, तब यह क्रोमोसोम में संगठित हो जाता है।

कुछ जीवों में कोशिकीय जनन में केंद्रक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इस प्रक्रिया में एक अकेली कोशिका विभाजित होकर दो नयी कोशिकाएँ बनाती हैं। यह कोशिका के विकास व परिपक्वन को निर्धरित करता है तथा साथ ही सजीव कोशिका की रासायनिक क्रियाओं को भी निर्देशित करता है।

बैक्टीरिया जैसे कुछ जीवों में कोशिका का केंद्रकीय क्षेत्र बहुत कम स्पष्ट होता है क्योंकि इसमें केंद्रक झिल्ली नहीं होती। ऐसे अस्पष्ट केंद्रक क्षेत्र में केवल क्रोमैटिन पदार्थ होता है। ऐसे क्षेत्र को केंद्रकाय कहते हैं। ऐसे जीव जिसकी कोशिकाओं में केंद्रक झिल्ली नहीं होती उन्हें प्रोकैरियोट (प्रो-आदि अथवा पूर्व; कैरियोट = कैरियोन = केंद्रक)। जिन जीवों की कोशिकाओं में केंद्रक झिल्ली होती है उन्हें यूकैरियोट कहते हैं।

प्रोकैरियोटी कोशिकाओं (चित्र 5.4) में और भी अन्य अधिकांश द्रव्य अंगक नहीं होते हैं जो कि यूकैरियोटी कोशिकाओं में होते हैं। ऐसे अंगकों के अनेक कार्य भी कोशिका द्रव्य के असंगठित भागों द्वारा ही किए जाते हैं (अनुभाग 5.2.4 पढ़ें)। प्रकाश संश्लेषी बैक्टीरिया में क्लोरोफिल झिल्लीदार पुटिका (थैले की तरह की संरचना) के साथ होता है जबकि यूकैरियोटी कोशिकाओं में क्लोरोफिल प्लैस्टिड में होता है (अनुभाग 5.2.5 देखें)।

चित्र 5.4: प्रोकैरियोटी कोशिका

5.2.4 कोशिका द्रव्य

जब हमने प्याज की झिल्ली तथा मनुष्य के गाल की कोशिकाओं की स्लाइड को देखा, तब हमें प्रत्येक कोशिका में एक बड़ा क्षेत्र दिखा जो कोशिका झिल्ली से घिरा हुआ था। इस क्षेत्र में बहुत हलका धब्बा था। इसे कोशिका द्रव्य कहते हैं। प्लैज्मा झिल्ली के अंदर कोशिका द्रव्य एक तरल पदार्थ है। इसमें बहुत से विशिष्ट कोशिका के घटक होते हैं जिन्हें कोशिक का अंगक कहते हैं। प्रत्येक अंगक कोशिका के लिए विशिष्ट कार्य करते हैं। कोशिका द्रव्य तथा केंद्रक दोनों को मिलाकर जीवद्रव्य कहते हैं।

कोशिका अंगक झिल्ली युक्त होते हैं। प्रोकैरियोटी कोशिकाओं में वास्तविक केंद्रक के अतिरिक्त झिल्ली युक्त अंगक भी नहीं होते। जबकि यूकैरियोटी कोशिकाओं में केंद्रकीय झिल्ली तथा झिल्ली युक्त अंगक होते हैं।

झिल्ली की सार्थकता वाइरस के उदाहरण से स्पष्ट कर सकते हैं। वाइरस में किसी भी प्रकार की झिल्ली नहीं होती और इसलिए इसमें जीवन के गुण तब तक लक्षित नहीं होते जब तक कि यह किसी सजीव के शरीर में प्रविष्ट करके कोशिका की मशीनरी का उपयोग कर अपना बहुगुणन नहीं कर लेता।

प्रशन

1. क्या अब आप निम्नलिखित तालिका में दिए गए रिक्त स्थानों को भर सकते हैं, जिससे कि प्रोकैरियोटी तथा यूकैरियोटी कोशिकाओं में अंतर स्पष्ट हो सके:

प्रोकैरियोटी कोशिका यूकैरियोटी कोशिका
1. आकार प्राय: छोटा $(1-10 \mu \mathrm{m})$ $1 \mu \mathrm{m}=10^{-6} \mathrm{~m}$ 1. आकार प्राय: बड़ा $(5-100 \mu \mathrm{m})$
2. केंद्रकीय क्षेत्र : ___________ और उसे ___ कहते हैं। 2. केंद्रकीय क्षेत्र : सुस्पष्ट जो चारों ओर से केंद्रकीय झिल्ली से घिरा रहता है।
3. क्रोमोसोमः एक से अधिक 3. क्रोमोसोम : एक
4. झिल्ली युक्त कोशिका अंगक अनुपस्थित 4. ______________
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5.2.5 कोशिका अंगक

प्रत्येक कोशिका के चारों ओर अपनी झिल्ली होती है जिससे कि उसमें स्थित पदार्थ बाह्य पर्यावरण से अलग रहे। बड़ी तथा जटिल कोशिकाओं, जिसमें बहुकोशिक जीवों की कोशिकाएँ भी शामिल हैं, को भी उपापचयी क्रियाओं की बहुत आवश्यकता होती है जिससे कि वे जटिल संरचना तथा कार्य को सहारा दे सकें। इन विभिन्न प्रकार की उपापचयी क्रियाओं को अलग-अलग रखने के लिए, ये कोशिकाएँ झिल्लीयुक्त छोटी-छोटी संरचनाओं (अंगक) का उपयोग करती हैं। यह यूकैरियोटी कोशिकाओं का एक ऐसा गुण है जो उन्हें प्रोकैरियोटी कोशिकाओं से अलग करता है। इनमें से कुछ अंगक केवल इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी से ही देखे जा सकते हैं।

हमने पिछले अनुभाग में केंद्रक के विषय में पढ़ा है। अंतर्द्रव्यी जालिका, गॉल्जी उपकरण, लाइसोसोम, माइटोकॉन्ड्रिया तथा प्लैस्टिड; कोशिका अंगकों के महत्वपूर्ण उदाहरण हैं जिन पर हम विचार करेंगे। ये इसलिए महत्वपूर्ण हैं क्योंकि ये कोशिकाओं के बहुत निर्णायक कार्य करते हैं।

5.2.5 (i) अंतर्द्रव्यी जालिका (ER)

अंतर्द्रव्यी जालिका झिल्ली युक्त नलिकाओं तथा शीट का एक बहुत बड़ा तंत्र है। ये लंबी नलिका अथवा गोल या आयताकार थैलों (पुटिकाओं) की तरह दिखाई देती हैं। अंतर्द्रव्यी जालिका की रचना भी प्लैज्मा झिल्ली के समरूप होती है। अंतर्द्रव्यी जालिका दो प्रकार की होती है: खुरदरी अंतर्द्रव्यी जालिका (RER) तथा चिकनी अंतर्द्रव्यी जालिका (SER)। RER सूक्ष्मदर्शी से देखने पर खुरदरी दिखाई पड़ती है क्योंकि इस पर राइबोसोम लगे होते हैं। राइबोसोम पर प्रोटीन संश्लेषित होती है। RER तैयार प्रोटीन को आवश्यकतानुसार $\mathrm{ER}$ के द्वारा कोशिका के अन्य भागों में भेज देता है। SER वसा अथवा लिपिड अणुओं के बनाने में सहायता करती है। यह कोशिकीय क्रिया के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। कुछ प्रोटीन तथा वसा कोशिका झिल्ली को बनाने में सहायता करते हैं। इस प्रक्रिया को झिल्ली जीवात्-जनन कहते हैं। कुछ अन्य प्रोटीन तथा वसा, एंजाइम एवं हार्मोन की भाँति कार्य करते हैं। यद्यपि विभिन्न कोशिकाओं में $\mathrm{ER}$ भिन्न रूपों में दिखाई देती है परंतु सदैव एक जालिका तंत्र का निर्माण करती है।

चित्र 5.5 : जंतु कोशिका

इस प्रकार $\mathrm{ER}$ का एक कार्य कोशिकाद्रव्य के विभिन्न क्षेत्रों के मध्य अथवा कोशिकाद्रव्य के विभिन्न क्षेत्रों तथा केंद्रक के मध्य पदार्थों (मुख्यतः प्रोटीन) के परिवहन के लिए नलिका के रूप में कार्य करना है। ER कोशिका की कुछ जैव रासायनिक क्रियाओं के लिए कोशिका द्रव्यी ढाँचे का कार्य भी करती है। एक वर्ग के जंतुओं, जिन्हें कशेरुकी भी कहते हैं (अध्याय-7 देखें), के यकृत की कोशिकाओं में SER विष तथा दवा को निराविषीकरण करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

चित्र 5.6 : पादप कोशिका

5.2.5 (ii) गॉल्जी उपकरण

कैमिलो गॉल्जी द्वारा वर्णित गॉल्जी उपकरण झिल्ली युक्त चपटी पुटिकाओं का एक तंत्र है जो एक-दूसरे के ऊपर समानांतर रूप से सजी रहती है जिन्हें कुंडिका कहते हैं। इन झिल्लियों का संपर्क ER झिल्लियों से होता है और इसलिए जटिल कोशिकीय झिल्ली तंत्र के दूसरे भाग को बनाती है।

$\mathrm{ER}$ में संश्लेषित पदार्थ गॉल्जी उपकरण में पैक किए जाते हैं ओर उन्हें कोशिका के बाहर तथा अंदर विभिन्न क्षेत्रों में भेज दिया जाता है। इस कार्य में शामिल हैं पुटिका में पदार्थों का संचयन, रूपांतरण तथा बंद करना। कुछ परिस्थिति में गॉल्जी उपकरण में सामान्य शक्कर से जटिल शक्कर बनती है। गॉल्जी उपकरण के द्वारा लाइसोसोम को भी बनाया जाता है।

उस समय उनकी सारी खोज तंत्रिका तंत्र से संबंधित थी। 1872 में उन्होंने एबियाटेग्रेसो के एक दीर्घकालिक रोग के अस्पताल में मुख्य चिकित्सा पदाधिकारी का पदभार ग्रहण किया। उन्होंने सबसे पहले अपनी खोज इस अस्पताल के किचन में तंत्रिका तंत्र पर की। उन्होंने इस छोटी-सी किचन को प्रयोगशाला बना लिया था। उनका सबसे महत्वपूर्ण कार्य यह था कि उन्होंने अकेली तंत्रिका तथा कोशिका संरचनाओं को अभिरंगित करने की क्रांतिकारी विधि प्रदान की। इस विधि को “ब्लैक रिएक्शन” के नाम से जाना गया। इस विधि में उन्होंने सिल्वर नाइट्रेट के तनु घोल का उपयोग किया था और विशेषतः यह कोशिकाओं की कोमल शाखाओं की प्रक्रियाओं का मार्ग पता लगाने में महत्वपूर्ण था। सारा जीवन वे इसी दिशा में कार्य करते रहे और इस विधि में सुधार करते रहे। गॉल्जी ने अपने शोध के लिए उच्चतम उपाधि तथा पुरस्कार प्राप्त किए। सन् 1906 में इन्हें सैंटियागो रैमोनी कजाल के साथ संयुक्त रूप से तंत्रिका तंत्र की संरचना कार्य के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया।

5.2 .5 (iii) लाइसोसोम

संरचनात्मक दृष्टि से, लाइसोसोम में झिल्ली से घिरी हुई संरचना होती है जिनमें पाचक एंजाइम होते हैं। RER इन एंजाइमों को बनाते हैं। लाइसोसोम कोशिका का अपशिष्ट निपटाने वाला तंत्र है। ये बाहरी पदार्थ एवं कोशिका अंगकों के टूटे-फूटे भागों को पाचित करके कोशिका को साफ करते हैं। कोशिका के अंदर आने वाले बाहरी पदार्थ जैसे बैक्टीरिया अथवा भोजन तथा पुराने अंगक लाइसोसोम में चले जाते हैं जो उन्हें छोटे-छोटे टुकड़ों में तोड़ देते हैं। लाइसोसोम में बहुत शक्तिशाली पाचनकारी एंजाइम होते हैं जो जटिल पदार्थों को सरल पदार्थों में तोड़ते हैं। कोशिकीय चयापचय (metabolism) में व्यवधान के कारण जब कोशिका क्षतिग्रस्त या मृत हो जाती है, तो लाइसोसोम फट जाते हैं और एंजाइम अपनी ही कोशिकाओं को पाचित कर देते हैं इसलिए लाइसोसोम को कोशिका की ‘आत्मघाती थैली’ भी कहते हैं।

5.2.5 (iv) माइटोकॉन्ड्रिया

माइटोकॉन्ड्रिया कोशिका का बिजलीघर है। माइटोकॉन्ड्रिया दोहरी झिल्ली की बनी होती है। बाहरी झिल्ली छिद्रित होती है। भीतरी झिल्ली बहुत अधिक वालित होती है। ये वलय ATP-बनाने वाली रासायनिक क्रियाओं के क्षेत्र को बड़ा बनाती हैं। जीवन के लिए आवश्यक विभिन्न रासायनिक क्रियाओं को करने के लिए माइटोकॉन्ड्रिया ATP (ऐडिनोसिन ट्राइफॉस्फेट) के रूप में ऊर्जा प्रदान करते हैं। ATP कोशिका की ऊर्जा है। शरीर नए रासायनिक यौगिकों को बनाने तथा यांत्रिक कार्य के लिए ATP में संचित ऊर्जा का उपयोग करता है।

माइटोकॉन्ड्रिया बहुत अद्भुत अंगक है क्योंकि इसमें उसका अपना DNA तथा राइबोसोम होते हैं। अतः माइटोकॉन्ड्रिया अपना कुछ प्रोटीन स्वयं बनाते हैं।

5.2.5 (v) प्लैस्टिड

प्लैस्टिड केवल पादप कोशिकाओं में स्थित होते हैं। प्लैस्टिड दो प्रकार के होते हैं: क्रोमोप्लास्ट (रंगीन प्लैस्टिड) तथा ल्यूकोप्लास्ट (श्वेत तथा रंगहीन प्लैस्टिड)। जिस क्रोमोप्लास्ट में क्लोरोफिल वर्णक होता है उसे क्लोरोप्लास्ट कहते हैं। पौधों में क्लोरोप्लास्ट प्रकाश संश्लेषण के लिए बहुत आवश्यक है। क्लोरोप्लास्ट में क्लोरोफिल के अतिरिक्त विभिन्न पीले अथवा नारंगी रंग के वर्णक भी होते हैं। ल्यूकोप्लास्ट प्राथमिक रूप से अंगक है जिसमें स्टार्च, तेल तथा प्रोटीन जैसे पदार्थ संचित होते हैं।

क्लोरोप्लास्ट की भीतरी रचना में बहुत-सी झिल्ली वाली परतें होती हैं जो स्ट्रोमा में स्थित होती हैं। प्लैस्टिड बाह्य रचना में माइटोकॉन्ड्रिया की तरह होते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया की तरह प्लैस्टिड में भी अपना DNA तथा राइबोसोम होते हैं।

5.2.5 (vi) रसधानियाँ

रसधानियाँ ठोस अथवा तरल पदार्थों की संग्राहक थैलियाँ हैं। जंतु कोशिकाओं में रसधानियाँ छोटी होती हैं जबकि पादप कोशिकाओं में रसधानियाँ बहुत बड़ी होती हैं। कुछ पौधों की कोशिकाओं की केंद्रीय रसधानी की माप कोशिका के आयतन का $50 %$ से $90 %$ तक होता है। पादप कोशिकाओं की रसधानियों में कोशिका द्रव्य भरा रहता है और ये कोशिकाओं को स्फीति तथा कठोरता प्रदान करती हैं। पौधों के लिए आवश्यक बहुत से पदार्थ रसधानी में स्थित होते हैं। ये अमीनो अम्ल, शर्करा, विभिन्न कार्बनिक अम्ल तथा कुछ प्रोटीन हैं। एककोशिक जीवों, जैसे अमीबा, की खाद्य रसधानी में उनके द्वारा उपभोग में लाए गए खाद्य पदार्थ होते हैं। कुछ एककोशिक जीवों में विशिष्ट रसधानियाँ अतिरिक्त जल तथा कुछ अपशिष्ट पदार्थों को शरीर से बाहर निकालने में महत्वपूर्ण भूमिकाएँ निभाती हैं।

प्रत्येक कोशिका की अपनी एक संरचना होती है, जिसके द्वारा वे विशिष्ट कार्य जैसे श्वसन, पोषण तथा अपशिष्ट पदार्थों का उत्सर्जन अथवा नई प्रोटीन बनाने में सहायता करते हैं। ऐसा उनकी झिल्ली तथा अंगकों की विशिष्ट संरचना के कारण संभव हो पाता है।

अतः कोशिका सजीवों की एक मूलभूत संरचनात्मक इकाई है। यह जीवन की एक मूलभूत क्रियात्मक इकाई भी है।

प्रशन

1. क्या आप दो ऐसे अंगकों का नाम बता सकते हैं जिनमें अपना आनुवंशिक पदार्थ होता है?

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2. यदि किसी कोशिका का संगठन किसी भौतिक अथवा रासायनिक प्रभाव के कारण नष्ट हो जाता है, तो क्या होगा?

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3. लाइसोसोम को आत्मघाती थैली क्यों कहते हैं?

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4. कोशिका के अंदर प्रोटीन का संश्लेषण कहाँ होता है?

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कोशिका विभाजन

जीवधारियों में वद्धि हेतु नई कोशिकाएं बनती हैं जिससे पुरानी मृत एवं क्षतिग्रस्त कोशिकाओं का प्रतिस्थापन और प्रजनन हेतु युग्मक बनते हैं। नई कोशिकाओं के बनने की प्रक्रिया को कोशिका विभाजन कहते हैं। सूत्री विभाजन और अर्ध सूत्री विभाजन नामक दो मुख्य प्रकार की कोशिका विभाजन की प्रक्रिया है।

कोशिका विभाजन की प्रक्रिया जिससे अधिकतर कोशिकाएं वृद्धि हेतु विभाजित होती हैं उसे सूत्री

चित्र 5.7 : समसूत्री विभाजन

विभाजन कहते हैं। इस प्रक्रिया में प्रत्येक कोशिका जिसे मातृ कोशिका भी कह सकते हैं, विभाजित होकर दो समरूप संतति कोशिकाएं बनाती हैं (चित्र 5.7)। संतति कोशिकाओं में गुणसुत्रों की संख्या मातृकोशिका के समान होती है। यह जीवों में वृद्धि एवं ऊतकों के मरम्मत में सहायता करती है।

जंतुओं और पौधों के प्रजनन अंगों अथवा ऊतकों की विशेष कोशिकाएं विभाजित होकर युग्मक बनाती है जो निषेचन के पश्चात् संतति निर्माण करती है।

चित्र 5.8 : अर्धसूत्री विभाजन

यह एक अलग प्रकार का विभाजन है जिसे अर्धसूत्रण कहते हैं जिसमें क्रमशः दो विभाजन होते हैं। जब कोशिका अर्ध सूत्रण द्वारा विभाजित होती है तो इससे दो की जगह चार नई कोशिकाएं बनती हैं (चित्र 5.8)। नई कोशिकाओं में मातृ कोशिकाओं की तुलना में गुणसूत्रों की संख्या आधी होती है। क्या आप सोच सकते हैं कि संतति कोशिकाओं में गुणसूत्रों की संख्या क्यों आधी हो गई है?

आपने क्या सीखा

  • कोशिका जीवन की मूलभूत संरचनात्मक इकाई है।

  • कोशिका के चारों ओर प्लैज्मा झिल्ली होती है। ये झिल्लियाँ लिपिड तथा प्रोटीन की बनी होती हैं।

  • कोशिका झिल्ली कोशिका का सक्रिय भाग है। यह पदार्थों की गति को कोशिका के भीतर तथा बाहरी वातावरण से नियमित करती है।

  • पादप कोशिका में कोशिका झिल्ली के चारों ओर एक कोशिका भित्ति होती है। कोशिका भित्ति सेल्यूलोज की बनी होती है।

  • पादप की कोशिकाओं में स्थित कोशिका भित्ति फंजाई तथा बैक्टीरिया को अल्प परासरण दाबी घोल (माध्यम) में बिना फटे जीवित रहने देती है।

  • यूकैरियोट में केंद्रक दोहरी झिल्ली द्वारा कोशिकाद्रव्य से अलग होता है। यह कोशिका की जीवन प्रक्रियाओं को निर्देशित करता है।

  • ER अंतःकोशिकीय परिवहन तथा उत्पादक सतह के रूप में कार्य करता है।

  • गॉल्जी उपकरण झिल्ली युक्त पुटिकाओं का स्तंभ है। यह कोशिका में बने पदार्थों का संचयन, रूपांतरण तथा पैकेजिंग करता है।

  • अधिकांश पादप कोशिकाओं में झिल्ली युक्त अंगक जैसे प्लैस्टिड होते हैं। ये दो प्रकार के होते हैं - क्रोमोप्लास्ट तथा ल्यूकोप्लास्ट।

  • क्रोमोप्लास्ट जिसमें क्लोरोफिल होता है उन्हें क्लोरोप्लास्ट कहते हैं। ये प्रकाश संश्लेषण करते हैं।

  • ल्यूकोप्लास्ट का प्राथमिक कार्य संचय करना है।

  • अधिकांश परिपक्व पादप कोशिकाओं में एक बड़ी केंद्रीय रसधानी होती है। यह कोशिका की स्फीति को बनाए रखती है और यह अपशिष्ट पदार्थों सहित महत्वपूर्ण पदार्थों का संचय करती है।

  • प्रोकैरियोटी कोशिकाओं में कोई भी झिल्ली युक्त अंगक नहीं होता। उनके क्रोमोसोम के स्थान पर न्यूकलीक अम्ल होता है और उनमें केवल छोटे राइबोसोम अंगक के रूप में होते हैं।

  • जीवधारियों में कायिक वृद्धि हेतु कोशिकाएं विभाजित होती हैं।

अभ्यास

1. पादप कोशिकाओं तथा जंतु कोशिकाओं में तुलना करो।

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2. प्रोकैरियोटी कोशिकाएँ यूकैरियोटी कोशिकाओं से किस प्रकार भिन्न होती हैं?

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3. यदि प्लैज्मा झिल्ली फट जाए अथवा टूट जाए तो क्या होगा?

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4. यदि गॉल्जी उपकरण न हो तो कोशिका के जीवन में क्या होगा?

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5. कोशिका का कौन-सा अंगक बिजलीघर है? और क्यों?

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6. कोशिका झिल्ली को बनाने वाले लिपिड तथा प्रोटीन का संश्लेषण कहाँ होता है?

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7. अमीबा अपना भोजन कैसे प्राप्त करता है?

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8. परासरण क्या है?

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9. निम्नलिखित परासरण प्रयोग करें :

  • छिले हुए आधे-आधे आलू के चार टुकड़े लो, इन चारों को खोखला करो जिससे कि आलू के कप बन जाएँ। इनमें से एक कप को उबले आलू में बनाना है। आलू के प्रत्येक कप को जल वाले बर्तन में रखो। अब

    (a) कप ’ $A$ ’ को खाली रखो,

    (b) कप ’ $B$ ’ में एक चम्मच चीनी डालो,

    (c) कप ’ $C$ ’ में एक चम्मच नमक डालो तथा

    (d) उबले आलू से बनाए गए कप ’ $\mathrm{D}$ ’ में एक चम्मच चीनी डालो।

    आलू के इन चारों कपों को दो घंटे तक रखने के पश्चात् उनका अवलोकन करो तथा निम्न प्रश्नों का उत्तर दो :

    (i) ’ $B$ ’ तथा ’ $C$ ’ के खाली भाग में जल क्यों एकत्र हो गया? इसका वर्णन करो।

    (ii) ’ $A$ ’ आलू इस प्रयोग के लिए क्यों महत्वपूर्ण है?

    (iii) ’ $A$ ’ तथा ’ $D$ ’ आलू के खाली भाग में जल एकत्र क्यों नहीं हुआ? इसका वर्णन करो।

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10. कायिक वृद्धि एवं मरम्मत हेतु किस प्रकार के कोशिका विभाजन की आवश्यकता होती है तथा इसका औचित्य बताएं?

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11. युग्मकों के बनने के लिए किस प्रकार का कोशिका विभाजन होता है? इस विभाजन का महत्व बताएं।

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