5कोशिका: जीवन की इकाई

हल — समस्या 5.1.

1. अवसाद 1: केंद्रक (और बिना टूटी कोशिकाएँ, मलबा)। अवसाद 2: सूत्रकणिकाएँ (लयनकायों तथा परऑक्सीकायों के साथ)। अवसाद 3: सूक्ष्मकाय (अंतर्द्रव्यी जालिका के टुकड़े) और राइबोसोम। 2. ठंड एंजाइमों को धीमा करती है (उन प्रोटीन-अपघटनियों तथा फ़ॉस्फ़ोलाइपेज़ों को भी जो टूटने से छूटती हैं) और अंगकों को बचाती है; और समपरासरी इसलिए कि अंगक न फूलकर फूटें और न सिकुड़ें। 3. सूत्रकणिकाएँ (भीतरी झिल्ली); कोशिकाद्रव्य। 4. $500 + 200 + 300 + 950 = 1950\,\mathrm{mg}$, $97.5\,\%$: नलियों की दीवारों पर और स्थानांतरणों में हुई हानि। 5. SDH: $15 + 60 + 5 + 4 = 84$, $84\,\%$ (कुछ सक्रियता सूत्रकणिकाओं की क्षति से खोई)। LDH: $20 + 12 + 8 + 350 = 390$, $97.5\,\%$। 6. $2000/10 = 200\,\mathrm{mg}/\mathrm{g}$: यानी ताज़े द्रव्यमान का $20\,\%$ (बाकी अधिकांश जल है)। 7. $v = \frac{2}{9}\times(5\times 10^{-7})^2\times 100\times 9.81 \times 10^{4}/10^{-3} = 5.4 \times 10^{-4}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $92\,\mathrm{s}$ में $5\,\mathrm{cm}$: $20\,\mathrm{min}$ बहुत है। 8. $1000\,g$ पर, $v = 5.4 \times 10^{-5}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $600\,\mathrm{s}$ में, $3.3\,\mathrm{cm}$। $5\,\mathrm{cm}$ भर एकसमान बँटी हुईं, तली से $3.3\,\mathrm{cm}$ के भीतर की सूत्रकणिकाएँ उस तक पहुँच जाती हैं: यानी $65\,\%$, यदि और कुछ बीच में न आता। 9. सचमुच केवल $15\,\%$ अवसादित होती हैं: कोई असली अवसाद उस सब को नहीं फँसाता जो उस तक पहुँचता है (जमे केंद्रक धीरे से फिर निलंबित किए जाते हैं और ढीली ऊपरी परत अधिप्लव में रह जाती है), और सूत्र अगोलीय, जलयोजित अंगकों की चाल बढ़ा-चढ़ाकर आँकता है। बिना टूटी कोशिकाओं के भीतर और केंद्रकों से चिपकी सूत्रकणिकाएँ भी अवसाद 1 में चली जाती हैं। 10. $v = \frac{2}{9}\times(4\times 10^{-6})^2\times 100\times 9810/10^{-3} = 3.5 \times 10^{-3}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $14\,\mathrm{s}$। 11. $v = \frac{2}{9}\times(1.2\times 10^{-8})^2\times 600\times 9.81 \times 10^{5}/10^{-3} = 1.9 \times 10^{-5}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $2650\,\mathrm{s}$ में $5\,\mathrm{cm}$, यानी $44\,\mathrm{min}$। $10\,000\,g$ पर चाल $1.9 \times 10^{-6}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$ है: $20\,\mathrm{min}$ में $2.3\,\mathrm{mm}$, इसलिए राइबोसोम अधिप्लव 2 में रह जाते हैं। 12. चाल $r^2$ की तरह चलती है: नीचे बल पर केवल सबसे बड़े कण ही ध्यान देने लायक चलते हैं, इसलिए हर चरण एक वर्ग अवसादित करता है और छोटों को छोड़ देता है। बहुत छोटा रखिए तो वह वर्ग अधूरा अवसादित होता है; बहुत लंबा तो अगला वर्ग अवसाद को दूषित करने लगता है। 13. समांगीकृत $100/2000 = 0.05\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; अवसाद 1 $15/500 = 0.03$; अवसाद 2 $60/200 = 0.30$; अवसाद 3 $5/300 = 0.017$; अधिप्लव $4/950 = 0.004$। 14. शुद्धिकरण $0.30/0.05 = 6$; उपज $60/100 = 60\,\%$। 15. $0.017/0.05 = 0.33$: अवसाद 3 सूत्रकणिकाओं में दरिद्र है; उसमें जो थोड़ी सक्रियता है वह समांगीकरण से बनी सूत्रकणिका-झिल्ली के टुकड़ों की है, जो सूक्ष्मकायों के साथ अवसादित होते हैं। 16. LDH: समांगीकृत $400/2000 = 0.2\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; अधिप्लव $350/950 = 0.37\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; शुद्धिकरण $1.8$; उपज $87.5\,\%$। 17. कोशिकाद्रव्य कोशिका के प्रोटीन का आधा है, इसलिए कोई शुद्ध कोशिकाद्रव्य भी विशिष्ट सक्रियता को दुगना ही कर सकता है; सूत्रकणिकाएँ छठा भाग या उससे कम हैं, इसलिए उन्हें अलग करने से उनके एंजाइम छह गुना या अधिक सांद्रित होते हैं। विलेय एंजाइम की उपज ऊँची है क्योंकि वह क्षतिग्रस्त अंगकों के साथ नहीं खोता। 18. नहीं: अवसाद 2 $200\,\mathrm{mg}$ प्रोटीन रखता है और अपने कणों के बीच अधिप्लव फँसाता है; $12\,\mathrm{U}$ कुल का $3\,\%$ है, जो फँसे कोशिकाद्रव्य के अनुकूल है। परीक्षण: अवसाद धोइए (फिर निलंबित कीजिए और फिर घुमाइए): कोई फँसा एंजाइम निकल जाता है, कोई बँधा हुआ टिका रहता है। 19. यदि अवसाद 2 $60\,\%$ सूत्रकणिकाएँ हो, तो शुद्ध सूत्रकणिकाओं का $0.30/0.6 = 0.5\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$ होता है; तब यकृत की $100\,\mathrm{U}$ $200\,\mathrm{mg}$ सूत्रकणिकीय प्रोटीन के अनुरूप हैं, यानी $2000\,\mathrm{mg}$ का $10\,\%$। 20. स्थिरित, अंतःस्थापित, पतली काट में काटे, भारी-धातु से अभिरंजित अवसाद का TEM: दोहरी झिल्ली और क्रिस्टी वाले सेम-जैसे परिच्छेद, जिनके बीच कुछ लयनकाय (सघन पिंड) और परऑक्सीकाय होते हैं। 21. फिर निलंबित किए अवसाद की एक बूँद कला-विपर्यास सूक्ष्मदर्शी के नीचे देखिए और मुक्त केंद्रकों के बीच अक्षत कोशिकाएँ गिनिए; यदि बहुत हों, तो अधिक अच्छी तरह समांगीकृत कीजिए (अधिक स्ट्रोक, अधिक कसा मूसल) और फिर घुमाइए, क्योंकि फँसे अंगक हर उपज गिरा देते हैं। 22. विभेदी अपकेंद्रण आकार से अलग करता है (चाल $\propto r^2$) और तीनों अंगकों के आकार मिलते-जुलते हैं; किसी घनत्व-प्रवणता में कोई कण अपने ही घनत्व पर रुक जाता है, चाहे उसका आकार कुछ भी हो, और तीनों के घनत्व भिन्न हैं। 23. अक्षत लयनकाय एंजाइम को ऐसी झिल्ली के भीतर रखते हैं जिससे क्रियाधार पार नहीं होता (प्रच्छन्नता); अपमार्जक झिल्ली तोड़ देता है और उसे उजागर कर देता है। इसलिए अवसाद के लयनकाय अधिकतर अक्षत हैं। 24. जल अल्पपरासरी है: अंगक फूलकर फट जाते हैं। सूत्रकणिकाएँ और लयनकाय फट जाते हैं, इसलिए अवसाद 2 सिकुड़ जाता है; सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज़ (झिल्ली-बद्ध) अंशतः झिल्ली के टुकड़ों के रूप में अवसाद 3 में चली जाती है; अम्ल फ़ॉस्फ़ेटेज़ (लयनकाय के भीतर विलेय) अंतिम अधिप्लव में छूट जाती है। 25. शुद्धिकरण गुणक $6$, उपज $60\,\%$। यह गुणक संदूषण से सीमित है (लयनकाय, परऑक्सीकाय, फँसा कोशिकाद्रव्य: अवसाद 2 $60\,\%$ सूत्रकणिकाएँ है); और उपज उन सूत्रकणिकाओं से जो अवसाद 1 को खो गईं (फँसकर) और समांगीकरण के दौरान टूट गईं।