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title: "कोशिका: जीवन की इकाई"
book: "विश्वविद्यालय जीवविज्ञान — वर्ष 1"
subject: biology
language: hi
chapter: 5
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/5-the-cell-unit-of-life
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# अध्याय 5 — कोशिका: जीवन की इकाई

1665 में रॉबर्ट हुक ने काग की एक पतली फाँक लेंस के नीचे रखी और उसे नन्हे डिब्बों में बँटा देखा, जिन्हें उन्होंने किसी मठ के कमरों के नाम पर [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) कहा। दस वर्ष बाद एक डच बज़ाज़, आंतोनी फ़ान लेवेनहुक ने, अपने लेंस उस शक्ति तक घिसते हुए जहाँ तक और कोई नहीं पहुँच सका था, तालाब के पानी की एक बूँद में, अपने दाँतों की खुरचन में और अपने ही वीर्य में तैरते सजीव देखे। इन दोनों ने जो देखा था उसे कह पाने में डेढ़ सदी और लगी: कि हर [जीव](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-organism) [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) का बना है, और हर [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) किसी [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) से आती है। यह अध्याय [कोशिका सिद्धांत](#prop-b1-cell-unit-of-life-theory) और उसका साक्ष्य प्रस्तुत करता है, [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) के दोनों प्रकारों की तुलना करता है, और उन उपकरणों का वर्णन करता है — सूक्ष्मदर्शी, अपकेंद्रित्र, संवर्धन-फ़्लास्क — जो हमें [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) देखने, उन्हें अलग-अलग करने और [जीव](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-organism) के बाहर जीवित रखने देते हैं।

## 5.1 कोशिका सिद्धांत

**परिभाषा 5.1 (कोशिका).**

*कोशिका* सजीव पदार्थ की सबसे छोटी इकाई है: जलीय *कोशिकाद्रव्य* का वह आयतन जिसकी सीमा कोई *प्लाज़्मा झिल्ली* बनाती है, जिसमें आनुवंशिक पदार्थ (DNA) और उसे अभिव्यक्त करने वाली मशीनरी है, और जो पोषक तत्व भीतर ले सकती है, ऊर्जा रूपांतरित कर सकती है, अपना संगठन बनाए रख सकती है और, परिस्थितियाँ अनुकूल होने पर, दो कोशिकाओं में बँट सकती है।

**प्रतिज्ञप्ति 5.2 (कोशिका सिद्धांत).**

1. हर [जीव](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-organism) एक या अधिक [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) का बना है, और [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) ही सजीवों की संरचना तथा कार्य की इकाई है (श्लाइडेन और श्वान, 1838–1839)।
2. हर [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) किसी पहले से मौजूद [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) से विभाजन द्वारा उत्पन्न होती है (विरखो, 1855: *omnis cellula e cellula* ); स्वतःजनन कुछ नहीं है।
3. वंशागत पदार्थ विभाजन पर [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) से [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) तक पहुँचता है, इसलिए जीवन की निरंतरता [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) की ही निरंतरता है।

**साक्ष्य.** हुक की काग (1665) तथा ग्रू और माल्पीगी की पादप काटों ने पादप [ऊतकों](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/4-animal-body-plans-and-tissues#def-b1-body-plans-tissues-tissue) को कक्षों की सरणियों के रूप में दिखाया; लेवेनहुक के लेंसों (1670 के दशक) ने एककोशिकीय [जीव](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-organism), रक्त [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) और शुक्राणु दिखाए। दो सदियों तक बेहतर होते लेंसों ने हर जाँचे गए [ऊतक](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/4-animal-body-plans-and-tissues#def-b1-body-plans-tissues-tissue) में, पादप के साथ-साथ जंतु के भी, [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) पाईं, जब श्वान ने उपास्थि और भ्रूणों में केंद्रकयुक्त [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) पहचान लीं। विभाजन शैवालों और भ्रूणों में सीधे देखा गया, और विरखो को कोई ऐसा [ऊतक](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/4-animal-body-plans-and-tissues#def-b1-body-plans-tissues-tissue) नहीं मिला, स्वस्थ हो या रोगग्रस्त, जिसकी [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) दूसरी [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) से न आई हों। पाश्चर के हंस-ग्रीवा फ़्लास्कों (1861) ने — जिनके शोरबे महीनों निर्जर्म रहे जब धूल उन तक नहीं पहुँच सकती थी, और दिनों में भर उठे जब पहुँच सकती थी — स्वतःजनन का प्रश्न बंद कर दिया। तीसरा कथन उन्नीसवीं सदी के उत्तरार्ध का काम है, जिसने गुणसूत्रों को विभाजन के आरपार पीछा किया ([अध्याय 18](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/18-dna#ch-b1-replication-mitosis))। ∎

![बाएँ: Micrographia (1665) में हुक का बनाया काग का चित्र, जो कभी चित्रित पहली कोशिकाएँ हैं — मृत कोशिकाओं की ख़ाली भित्तियाँ, दो अभिविन्यासों में देखी गईं। दाएँ: आंतोनी फ़ान लेवेनहुक, जिन्हें यान फ़ेरकोल्ये ने 1680 के आसपास चित्रित किया, और जिनके एकल-लेंस सूक्ष्मदर्शियों ने सबसे पहले जीवित कोशिकाएँ दिखाईं।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-f46f3aea9788.jpg)

![बाएँ: Micrographia (1665) में हुक का बनाया काग का चित्र, जो कभी चित्रित पहली कोशिकाएँ हैं — मृत कोशिकाओं की ख़ाली भित्तियाँ, दो अभिविन्यासों में देखी गईं। दाएँ: आंतोनी फ़ान लेवेनहुक, जिन्हें यान फ़ेरकोल्ये ने 1680 के आसपास चित्रित किया, और जिनके एकल-लेंस सूक्ष्मदर्शियों ने सबसे पहले जीवित कोशिकाएँ दिखाईं।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-e60d7727c97f.jpg)

*बाएँ: *Micrographia* (1665) में हुक का बनाया काग का चित्र, जो कभी चित्रित पहली [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) हैं — मृत [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) की ख़ाली भित्तियाँ, दो अभिविन्यासों में देखी गईं। दाएँ: आंतोनी फ़ान लेवेनहुक, जिन्हें यान फ़ेरकोल्ये ने 1680 के आसपास चित्रित किया, और जिनके एकल-लेंस सूक्ष्मदर्शियों ने सबसे पहले जीवित [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) दिखाईं।*

**उदाहरण 5.3 (एक कोशिका, अनेक कोशिकाएँ).**

कोई जीवाणु, कोई खमीर, कोई अमीबा एक ही [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) के पूरे [जीव](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-organism) हैं, जो कुछ माइक्रोमीटरों के भीतर सब कुछ करते हैं — खाना, चलना, बँटना। मनुष्य कोई $3 \times 10^{13}$ [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) का है, दो सौ प्रकारों की, जिनमें से कोई भी किसी तालाब में अकेली नहीं जी सकती, और जिनमें से हर एक अटूट विभाजनों से एक ही निषेचित अंडे से उतरी है। [अध्याय 2](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/2-functional-organization-of-a-mammal#ch-b1-mammal-organization) का खरगोश और [अध्याय 3](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/3-functional-organization-of-a-flowering-plant#ch-b1-flowering-plant-organization) का बाँज एक ही सिद्धांत के दो बार लागू होने के रूप हैं।

## 5.2 कोशिका के दो प्रकार

**परिभाषा 5.4 (प्राक्केंद्रकी और सुकेंद्रकी कोशिकाएँ).**

*प्राक्केंद्रकी कोशिका* (जीवाणु, आर्किया) में केंद्रक नहीं होता: उसका DNA, जो प्रायः एक वर्तुल गुणसूत्र है, [कोशिकाद्रव्य](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) के उस क्षेत्र में रहता है जिसे *केंद्रकाभ* कहते हैं, और उसमें झिल्ली से घिरे कोई कक्ष नहीं होते। वह छोटी होती है ($0.5\text{ to }5\,\text{µ}\mathrm{m}$) और उसकी सीमा एक [प्लाज़्मा झिल्ली](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) तथा उसके बाहर एक *कोशिका भित्ति* बनाती है। *सुकेंद्रकी कोशिका* (प्रोटिस्ट, कवक, पौधे, जंतु) अपना DNA कई रैखिक गुणसूत्रों के रूप में एक दोहरी झिल्ली से घिरे *केंद्रक* के भीतर रखती है, और अपने [कोशिकाद्रव्य](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) को झिल्ली से घिरे *कोशिकांगों* में बाँटती है ([अध्याय 6](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#ch-b1-eukaryotic-cell))। वह बड़ी होती है ($10\text{ to }100\,\text{µ}\mathrm{m}$) और उसके पास प्रोटीन तंतुओं का एक आंतरिक कंकाल होता है।

![खोलकर दिखाया गया एक जीवाणु (Escherichia coli)। न केंद्रक, न कोई कोशिकांग: कोशिकाद्रव्य में ढीला मुड़ा एक वर्तुल गुणसूत्र, हज़ारों राइबोसोमों के बीच, प्लाज़्मा झिल्ली के बाहर एक भित्ति, तैरने के लिए कशाभ और चिपकने के लिए पिली। लंबाई लगभग 2\, µ m।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/fig-832da08462c6.svg)

*खोलकर दिखाया गया एक जीवाणु (*Escherichia coli*)। न [केंद्रक](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), न कोई [कोशिकांग](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk): [कोशिकाद्रव्य](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) में ढीला मुड़ा एक वर्तुल गुणसूत्र, हज़ारों राइबोसोमों के बीच, [प्लाज़्मा झिल्ली](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) के बाहर एक भित्ति, तैरने के लिए कशाभ और चिपकने के लिए पिली। लंबाई लगभग $2\,\text{µ}\mathrm{m}$।*

![क्रमवीक्षण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी के नीचे Escherichia coli (चित्र के पैर पर लगी पट्टी 2\, µ m की है)। 2\, µ m लंबी छड़ें, जिनमें से एक हज़ार एक मिलीमीटर में समा जाएँ; समृद्ध माध्यम में एक ही कोशिका हर बीस मिनट में बँट जाती है। चित्र: NIAID, सार्वजनिक अधिकार-मुक्त।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-71da341e17c8.jpg)

*क्रमवीक्षण [इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) के नीचे *Escherichia coli* (चित्र के पैर पर लगी पट्टी $2\,\text{µ}\mathrm{m}$ की है)। $2\,\text{µ}\mathrm{m}$ लंबी छड़ें, जिनमें से एक हज़ार एक मिलीमीटर में समा जाएँ; समृद्ध माध्यम में एक ही [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) हर बीस मिनट में बँट जाती है। चित्र: NIAID, सार्वजनिक अधिकार-मुक्त।*

**प्रतिज्ञप्ति 5.5 (जीवाणु कोशिका).**

*E. coli*, यानी आदर्श जीवाणु, $2\,\text{µ}\mathrm{m}$ लंबी और $0.8\,\text{µ}\mathrm{m}$ चौड़ी एक छड़ है: लगभग $1\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ का आयतन, जिसमें $4.6 \times 10^{6}$ क्षारक युग्मों का एक गुणसूत्र है ($1.5\,\mathrm{mm}$ DNA, दस हज़ार गुना मुड़ा हुआ), कोई $20\,000$ राइबोसोम, $2000$ प्रकारों के कुछ लाख प्रोटीन अणु, और प्रायः एक या अधिक *प्लास्मिड* — यानी अतिरिक्त जीन ढोते छोटे वर्तुल DNA अणु। उसका आवरण, भीतर से बाहर, यह है: [प्लाज़्मा झिल्ली](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), *पेप्टाइडोग्लाइकैन* की एक पतली भित्ति (शर्करा-शृंखलाओं का एक जाल, जिसे छोटे पेप्टाइड आपस में बाँधते हैं, और जो [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) के भीतरी दाब का प्रतिरोध करता है), और एक बाहरी झिल्ली। जिन जीवाणुओं की पेप्टाइडोग्लाइकैन भित्ति मोटी हो और बाहरी झिल्ली न हो, वे *ग्राम अभिरंजन* का क्रिस्टल-वायलेट रंग रोक लेते हैं (ग्राम-धनात्मक); और जिनकी भित्ति किसी बाहरी झिल्ली के नीचे पतली हो, वे उसे खो देते हैं (ग्राम-ऋणात्मक, जैसे *E. coli*)। कशाभ प्रोपेलर की तरह घूमते हैं; पिली [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) को सतहों और दूसरी [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) से चिपकाते हैं।

**विधि 5.6 (ग्राम अभिरंजन).**

1. जीवाणुओं की एक पतली परत ऊष्मा से किसी स्लाइड पर जमाइए।
2. क्रिस्टल वायलेट से रंगिए (सारी [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) बैंगनी), फिर आयोडीन से, जो [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) के भीतर उस रंजक के साथ एक बड़ा संकुल बनाता है।
3. ऐल्कोहॉल से धोइए: ग्राम-धनात्मक [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) की मोटी पेप्टाइडोग्लाइकैन सिकुड़कर संकुल को फँसा लेती है; और ग्राम-ऋणात्मक [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) की पतली भित्ति, ऐल्कोहॉल के बाहरी झिल्ली घोल देने पर, उसे बह जाने देती है।
4. किसी गुलाबी रंजक (सैफ़्रेनिन) से प्रति-रंजन कीजिए: ग्राम-धनात्मक [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) बैंगनी दिखती हैं, ग्राम-ऋणात्मक गुलाबी। परिणाम भित्ति की संरचना बताता है और उसके साथ अनेक प्रतिजैविकों के प्रति संवेदनशीलता भी।

![लघुगणकीय पैमाने पर वस्तुओं के आकार, और वे उपकरण जो उन्हें विभेदित करते हैं। जीवाणु प्रकाश सूक्ष्मदर्शी की सीमा से ठीक ऊपर बैठते हैं; सुकेंद्रकी कोशिका हर विमा में दस गुना बड़ी है, और आयतन में एक हज़ार गुना।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/fig-70c6766bcb3c.svg)

*लघुगणकीय पैमाने पर वस्तुओं के आकार, और वे उपकरण जो उन्हें विभेदित करते हैं। जीवाणु [प्रकाश सूक्ष्मदर्शी](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) की सीमा से ठीक ऊपर बैठते हैं; [सुकेंद्रकी कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) हर विमा में दस गुना बड़ी है, और आयतन में एक हज़ार गुना।*

**उदाहरण 5.7 (सुकेंद्रकी कोशिका कक्षों में क्यों बँटी है).**

$20\,\text{µ}\mathrm{m}$ की किसी [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) का आयतन किसी जीवाणु से एक हज़ार गुना है, पर उसकी झिल्ली-सतह केवल सौ गुना ([प्रतिज्ञप्ति 1.6](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#prop-b1-organism-environment-sv))। झिल्लियाँ ही वे जगहें हैं जहाँ [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) अपनी ऊर्जा-रूपांतरक शृंखलाएँ और अपने अभिगमन तंत्र रखती है; और [सुकेंद्रकी](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) [जीव](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-organism) झिल्लियाँ अपने भीतर मोड़कर सतह वापस पाता है — किसी सूत्रकणिका की भीतरी झिल्ली, अंतर्द्रव्यी जालिका की चादरें — और इसके साथ उसे अलग-अलग कक्ष भी मिल जाते हैं, जिनमें असंगत रसायन (लयनकाय में पाचन, कोशिकाद्रव में संश्लेषण) साथ-साथ चल सकते हैं।

## 5.3 कोशिकाएँ देखना: सूक्ष्मदर्शिकी

**परिभाषा 5.8 (आवर्धन और विभेदन).**

कोई सूक्ष्मदर्शी *आवर्धित* करता है (प्रतिबिंब बड़ा करता है) और *विभेदित* करता है (पड़ोसी बिंदु अलग करता है)। जो कुछ देखा जा सकता है उसे केवल दूसरा ही सीमित करता है: *विभेदन क्षमता* वह सबसे छोटी दूरी $d$ है जिस पर दो बिंदु फिर भी अलग-अलग दिखते हैं,

$$
d = \frac{0.61\,\lambda}{\mathrm{NA}},
$$

जिसमें $\lambda$ प्रदीपन का तरंगदैर्घ्य है और $\mathrm{NA}$ अभिदृश्यक का संख्यात्मक द्वारक (उसके प्रकाश-संग्रह के अर्ध-कोण की ज्या, गुणा माध्यम का अपवर्तनांक, जो तेल के साथ अधिक से अधिक लगभग $1.4$ होता है)। विभेदन क्षमता से आगे आवर्धन धुँधलेपन को बड़ा करता है, ब्योरे को नहीं।

**प्रतिज्ञप्ति 5.9 (प्रकाश और इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी).**

दृश्य प्रकाश ($\lambda \approx 550\,\mathrm{nm}$) और $\mathrm{NA} = 1.4$ के साथ *प्रकाश सूक्ष्मदर्शी* $0.24\,\text{µ}\mathrm{m}$ विभेदित करता है: [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), [केंद्रक](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), हरितलवक, बिंदुओं के रूप में सूत्रकणिकाएँ, छड़ों के रूप में जीवाणु — और जीवित, चलते नमूने भी। किसी पारदर्शी [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) में विषमता अभिरंजन से मिलती है (जो प्रायः मार डालता है), या *प्रावस्था विषमता* से (अपवर्तनांक के भेदों को चमक के भेदों में बदलकर), या *प्रतिदीप्ति* से (किसी एक अणु को किसी रंजक या प्रतिदीप्त प्रोटीन से चिह्नित करके और केवल उसी का प्रकाश चित्रित करके)। *इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी* कुछ पिकोमीटर तरंगदैर्घ्य के इलेक्ट्रॉन काम में लेता है; उसका व्यावहारिक विभेदन, जिसे उसके लेंस सीमित करते हैं, पारेषण में लगभग $0.2\,\mathrm{nm}$ है (TEM: इलेक्ट्रॉन $50\,\mathrm{nm}$ मोटी और भारी धातुओं से रंगी काट से पार जाते हैं, और [कोशिकांगों](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) की भीतरी संरचना देते हैं) और क्रमवीक्षण में कुछ नैनोमीटर (SEM: धातु से लिपी किसी सतह पर बुहारी गई एक किरण-पुंज, जो उसकी गहराई में उभार देती है)। इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शिकी को निर्वात और मृत, स्थिरीकृत, निर्जलित नमूने चाहिए।

![संयुक्त प्रकाश सूक्ष्मदर्शी: अभिदृश्यक एक बड़ा, उल्टा मध्यवर्ती प्रतिबिंब बनाता है, जिसे नेत्रिका आँख के लिए फिर बड़ा करती है। जो विभेदित हो सकता है उसे अभिदृश्यक का संख्यात्मक द्वारक तय करता है, कुल आवर्धन नहीं।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/fig-bc5894d9a232.svg)

*संयुक्त [प्रकाश सूक्ष्मदर्शी](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes): अभिदृश्यक एक बड़ा, उल्टा मध्यवर्ती प्रतिबिंब बनाता है, जिसे नेत्रिका आँख के लिए फिर बड़ा करती है। जो विभेदित हो सकता है उसे अभिदृश्यक का संख्यात्मक द्वारक तय करता है, कुल [आवर्धन](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) नहीं।*

![एक संयुक्त प्रकाश सूक्ष्मदर्शी: मंच के नीचे लैंप और संघनक, उसके ऊपर अभिदृश्यकों का एक बुर्ज, और द्विनेत्री नेत्रिकाएँ। विभेदन 0.2\, µ m, आवर्धन 1000\, तक, और जीवित नमूने संभव।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-d5ca4b483268.jpg)

*एक संयुक्त [प्रकाश सूक्ष्मदर्शी](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes): मंच के नीचे लैंप और संघनक, उसके ऊपर अभिदृश्यकों का एक बुर्ज, और द्विनेत्री नेत्रिकाएँ। विभेदन $0.2\,\text{µ}\mathrm{m}$, [आवर्धन](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) $1000\,$ तक, और जीवित नमूने संभव।*

**विधि 5.10 (उपकरण चुनना).**

1. किसी जीवित प्रक्रिया का पीछा करने के लिए ( [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) विभाजन, गति, कक्षों के बीच चलता कोई प्रतिदीप्त प्रोटीन): अस्थिरीकृत [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) पर प्रकाश सूक्ष्मदर्शिकी, प्रावस्था विषमता या प्रतिदीप्ति।
2. किसी [ऊतक](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/4-animal-body-plans-and-tissues#def-b1-body-plans-tissues-tissue) की [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) गिनने और पहचानने के लिए: [प्रकाश सूक्ष्मदर्शी](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) के नीचे कोई स्थिरीकृत, काटी हुई, रंगी हुई तैयारी।
3. किसी [कोशिकांग](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) , किसी झिल्ली, किसी विषाणु की भीतरी संरचना देखने के लिए: पतली काटों की, या ऋणात्मक रूप से रंगे कणों की, पारेषण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शिकी।
4. किसी [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) या [ऊतक](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/4-animal-body-plans-and-tissues#def-b1-body-plans-tissues-tissue) की सतह का उभार देखने के लिए: क्रमवीक्षण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शिकी।
5. किसी एक प्रोटीन का स्थान जानने के लिए: उसके विरुद्ध किसी प्रतिरक्षी से प्रतिरक्षा-प्रतिदीप्ति (प्रकाश) या प्रतिरक्षा-स्वर्ण चिह्नन (इलेक्ट्रॉन)।

**उदाहरण 5.11 (एक जीवाणु और एक सूत्रकणिका).**

[प्रकाश सूक्ष्मदर्शी](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) में $1000\times$ पर कोई *E. coli* [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) दृष्टिपटल के पैमाने पर $2\,\mathrm{mm}$ लंबी एक छड़ है, जिसका भीतर कुछ नहीं दिखता; और सूत्रकणिका विभेदन की सीमा पर एक बिंदु है। किसी TEM काट में वही जीवाणु अपनी दोनों झिल्लियाँ, अपनी भित्ति, फीके तंतुमय क्षेत्र के रूप में अपना [केंद्रकाभ](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) और गहरे कणों के रूप में अपने राइबोसोम दिखाता है; और सूत्रकणिका अपनी दोहरी झिल्ली तथा भीतरी झिल्ली की तहें दिखाती है। इनमें से कोई जीवित नहीं है।

## 5.4 कोशिकाओं को अलग करना और उन्हें जीवित रखना

**परिभाषा 5.12 (कोशिका प्रभाजन).**

*कोशिका प्रभाजन* अध्ययन के लिए किसी [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) के घटक अलग करता है। [ऊतक](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/4-animal-body-plans-and-tissues#def-b1-body-plans-tissues-tissue) को *समांगीकृत* किया जाता है — यानी [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) किसी ठंडे, समपरासरी बफ़र में पीसकर या कतरकर खोली जाती हैं, और [कोशिकांग](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) बचे रहते हैं — और उस समांगक पर *अवकल अपकेंद्रण* किया जाता है: यानी बढ़ते बल और बढ़ती अवधि के चक्करों की एक शृंखला, जिनमें से हर चक्कर निलंबन में बचे सबसे बड़े और सबसे सघन कणों को तल पर बिठा देता है। हर प्रभाग की पहचान [इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) के नीचे उसकी शक्ल से और *सूचक एंजाइमों* से होती है, यानी उन क्रियाओं से जिनके बारे में ज्ञात है कि वे केवल एक ही कक्ष में रहती हैं।

![किसी समांगक का अवकल अपकेंद्रण। हर चक्कर उसे तल पर बिठाता है जो पिछले चक्कर के बाद निलंबन में बचे कणों से बड़ा या सघन है: पहले केंद्रक, फिर सूत्रकणिकाएँ, फिर झिल्लियों के टुकड़े, और अंत में घुलनशील कोशिकाद्रव। सूचक एंजाइम बताते हैं कि कौन-सा कोशिकांग कहाँ गया।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/fig-257776b50107.svg)

*किसी [समांगक](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) का [अवकल अपकेंद्रण](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation)। हर चक्कर उसे तल पर बिठाता है जो पिछले चक्कर के बाद निलंबन में बचे कणों से बड़ा या सघन है: पहले [केंद्रक](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), फिर सूत्रकणिकाएँ, फिर झिल्लियों के टुकड़े, और अंत में घुलनशील कोशिकाद्रव। [सूचक एंजाइम](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) बताते हैं कि कौन-सा [कोशिकांग](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) कहाँ गया।*

![क्रमिक चक्करों के बाद के प्रभाग: केंद्रकों, सूत्रकणिकाओं और सूक्ष्मकायों के अवसाद, हर एक अपने साफ़ हुए अधःप्लव के नीचे।](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-bf6ad09e709c.jpg)

*क्रमिक चक्करों के बाद के प्रभाग: केंद्रकों, सूत्रकणिकाओं और सूक्ष्मकायों के अवसाद, हर एक अपने साफ़ हुए अधःप्लव के नीचे।*

**प्रतिज्ञप्ति 5.13 (अवसादन).**

$r$ त्रिज्या और $\rho_p$ घनत्व का कोई गोलाकार कण, जो $\rho_f$ घनत्व तथा $\eta$ श्यानता के किसी तरल में है, $g_c$ अपकेंद्री क्षेत्र में ($g$ का कोई गुणज) इस स्थायी चाल से अवसादित होता है

$$
v = \frac{2}{9}\,\frac{r^2\,(\rho_p - \rho_f)\,g_c}{\eta}
$$

(स्टोक्स का नियम)। चाल त्रिज्या के वर्ग की तरह बढ़ती है: $5\,\text{µ}\mathrm{m}$ का कोई [केंद्रक](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) $0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$ की किसी सूत्रकणिका से सौ गुना तेज़ गिरता है, जो $15\,\mathrm{nm}$ के किसी राइबोसोम से एक हज़ार गुना तेज़ गिरती है। यही कारण है कि वही नली उन्हें बढ़ती चालों पर अलग कर देती है।

**उपपत्ति.** स्थायी चाल पर स्टोक्स का घर्षण-बल, $6\pi\eta r v$, तरल में कण के शुद्ध भार, $\frac{4}{3}\pi r^3(\rho_p - \rho_f)g_c$, को संतुलित करता है; और $v$ के लिए हल करने पर सूत्र मिल जाता है। ∎

**परिभाषा 5.14 (कोशिका संवर्धन).**

*कोशिका संवर्धन* [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) को [जीव](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-organism) के बाहर, किसी निर्जर्म माध्यम में, [जीव](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-organism) के ताप पर जीवित और विभाजित रखता है; वह माध्यम पोषक तत्व, लवण, वृद्धि कारक और, जंतु [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) के लिए, चिपकने की कोई सतह देता है। जीवाणु और खमीर सरल माध्यमों में उगते हैं और मिनटों से घंटों में दुगुने हो जाते हैं; किसी [ऊतक](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/4-animal-body-plans-and-tissues#def-b1-body-plans-tissues-tissue) से ली गई जंतु [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) (*प्राथमिक संवर्धन*) सीमित बार ही विभाजित होती हैं, जबकि अर्बुदों या रूपांतरित [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) से निकली *[कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) पंक्तियाँ* अनिश्चित काल तक विभाजित होती रहती हैं। संवर्धन [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) को एक प्रायोगिक वस्तु बना देता है: एक प्रकार, एक माध्यम, एक बार में एक चर।

**उदाहरण 5.15 (एक वृद्धि वक्र).**

$37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ पर समृद्ध माध्यम में *E. coli* का एक फ़्लास्क: आधे घंटे का ठहराव, फिर चरघातांकी वृद्धि — गिनती हर $20\,\mathrm{min}$ में दुगुनी होती है, यानी $N = N_0\,2^{t/20}$ — जब तक कोई पोषक तत्व चुक न जाए या अपशिष्ट जमा न हो जाएँ और संवर्धन प्रति मिलीलीटर $10^9$ [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) के पास किसी पठार पर न पहुँच जाए। एक ही [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) से दस घंटे में $2^{30} \approx 10^9$ [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell)। यही वक्र, एक दिन के दुगुनन-काल के साथ, मानव [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) के किसी संवर्धन का वर्णन करता है।

## 5.5 अभ्यास

**अभ्यास 5.1 ★.**

[कोशिका सिद्धांत](#prop-b1-cell-unit-of-life-theory) की तीनों प्रतिज्ञप्तियाँ बताइए और हर एक के लिए एक साक्ष्य नाम लीजिए।

**हल — अभ्यास 5.1.**

सारे [जीव](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-organism) [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) से बने हैं (सूक्ष्मदर्शी के नीचे देखा गया हर [ऊतक](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/4-animal-body-plans-and-tissues#def-b1-body-plans-tissues-tissue), पादप हो या जांतव, उन्हें दिखाता है); हर [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) किसी [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) से आती है (भ्रूणों और शैवाल में देखा गया विभाजन; पाश्चर के फ्लास्क स्वतःजनन को बाहर करते हैं); और वंशागत पदार्थ विभाजन पर आगे जाता है (समसूत्री विभाजन भर पीछा किए गए गुणसूत्र)।

**अभ्यास 5.2 ★.**

किसी [प्राक्केंद्रकी](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) और किसी [सुकेंद्रकी कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) के बीच चार भेद गिनाइए।

**हल — अभ्यास 5.2.**

[केंद्रक](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) (अनुपस्थित / उपस्थित), झिल्लीबद्ध अंगक (अनुपस्थित / उपस्थित), गुणसूत्र (एक वर्तुल / कई रैखिक), आकार ($0.5\text{ to }5\,\text{µ}\mathrm{m}$ / $10\text{ to }100\,\text{µ}\mathrm{m}$), पेप्टिडोग्लाइकन की कोशिका-भित्ति (बैक्टीरिया) / सेलुलोस, काइटिन की या कोई नहीं, कोशिकाकंकाल (अल्पविकसित / विस्तृत)।

**अभ्यास 5.3 ★.**

आकार-पैमाने वाले आलेख से बताइए कि सिरे से सिरे तक रखे कितने जीवाणु मेंढक के अंडाणु जितने होंगे? कितनी जंतु [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell)?

**हल — अभ्यास 5.3.**

$1\,\mathrm{mm}/1\,\text{µ}\mathrm{m} = 1000$ बैक्टीरिया; $1000/20 = 50$ जांतव [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell)।

**अभ्यास 5.4 ★.**

कोई $2000\times$ [प्रकाश सूक्ष्मदर्शी](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) किसी $1000\times$ सूक्ष्मदर्शी से अधिक ब्योरा क्यों नहीं दिखाता?

**हल — अभ्यास 5.4.**

विभेदन तरंगदैर्घ्य और संख्यात्मक द्वारक पर निर्भर करता है, [आवर्धन](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) पर नहीं; लगभग $1000\times$ से आगे प्रतिबिंब विवर्तन-सीमा ($0.2\,\text{µ}\mathrm{m}$) के धुँधलेपन को ही बड़ा करता है, बिना कुछ नया अलगाए।

**अभ्यास 5.5 ★★.**

$\mathrm{NA} = 0.65$ के किसी अभिदृश्यक की [विभेदन क्षमता](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) हरे प्रकाश ($550\,\mathrm{nm}$) में और नीले प्रकाश ($450\,\mathrm{nm}$) में निकालिए। क्या वह $0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$ की दूरी पर दो जीवाणु विभेदित कर सकता है? $30\,\mathrm{nm}$ की दूरी पर दो राइबोसोम?

**हल — अभ्यास 5.5.**

$0.61\times 550/0.65 = 516\,\mathrm{nm}$; और नीले में, $422\,\mathrm{nm}$। दो बैक्टीरिया $500\,\mathrm{nm}$ की दूरी पर: बस किसी तरह, नीले प्रकाश में; राइबोसोम $30\,\mathrm{nm}$ की दूरी पर: नहीं, पंद्रह के गुणक से।

**अभ्यास 5.6 ★★.**

किसी मिश्रित संवर्धन के [ग्राम अभिरंजन](#prop-b1-cell-unit-of-life-bacterium) में बैंगनी गोलाणु और गुलाबी छड़ें दिखती हैं। हर रंग [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) भित्ति के बारे में क्या कहता है? इन दोनों में से *E. coli* कौन-सा है?

**हल — अभ्यास 5.6.**

बैंजनी: मोटी पेप्टिडोग्लाइकन भित्ति जो क्रिस्टल वायलेट–आयोडीन संकुल थामे रखती है, कोई बाह्य झिल्ली नहीं (ग्राम-धनी)। गुलाबी: किसी बाह्य झिल्ली के नीचे पतली पेप्टिडोग्लाइकन, रंजक धुल गया, प्रतिरंजित (ग्राम-ऋणी)। *E. coli* एक ग्राम-ऋणी दंड है: यानी गुलाबी दंड।

**अभ्यास 5.7 ★★.**

स्टोक्स के नियम से, $\eta = 1 \times 10^{-3}\,\mathrm{Pa}\,\mathrm{s}$ और $\rho_p - \rho_f =
100\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$ लेकर, किसी सूत्रकणिका ($r = 0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$) की $10\,000\,g$ पर अवसादन चाल और $5\,\mathrm{cm}$ गिरने का समय निकालिए। किसी [केंद्रक](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) ($r = 4\,\text{µ}\mathrm{m}$) के लिए $1000\,g$ पर वही दोहराइए।

**हल — अभ्यास 5.7.**

सूत्रकणिका: $v = \frac{2}{9}\times(5\times 10^{-7})^2\times 100\times
9.81\times 10^4/10^{-3} = 5.4 \times 10^{-4}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; यानी $92\,\mathrm{s}$ में $5\,\mathrm{cm}$। $1000\,g$ पर [केंद्रक](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk): $v = \frac{2}{9}\times(4\times
10^{-6})^2\times 100\times 9810/10^{-3} = 3.5 \times 10^{-3}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; यानी $14\,\mathrm{s}$ में $5\,\mathrm{cm}$।

**अभ्यास 5.8 ★★.**

किसी [समांगक](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) की सूचक क्रियाएँ ये हैं: सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज़ अवसाद 2 में $80\,\%$, अवसाद 1 में $15\,\%$, अधःप्लव में $5\,\%$; लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज़ अंतिम अधःप्लव में $95\,\%$। हर संख्या की व्याख्या कीजिए, और अवसाद 1 वाले $15\,\%$ की भी।

**हल — अभ्यास 5.8.**

सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज़ सूत्रकणिकीय है: सूत्रकणिकाओं का $80\,\%$ अवसाद 2 में है; अवसाद 1 वाली $15\,\%$ वे सूत्रकणिकाएँ हैं जो बिना टूटी [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) तथा मलबे में फँसी रह गईं या केंद्रकों के साथ नीचे खिंच गईं; और अधिप्लव वाली $5\,\%$ समांगीकरण के दौरान टूटी सूत्रकणिकाओं से आती हैं। लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज़ कोशिकाद्रव्यी और विलेय है: वह अंतिम अधिप्लव में ही रह जाती है।

**अभ्यास 5.9 ★★.**

किस सूक्ष्मदर्शी से आप (क) किसी श्वेत रक्त [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) को कोई जीवाणु निगलते देखेंगे, (ख) किसी पेशी काट में सूत्रकणिकाएँ गिनेंगे, (ग) किसी [केंद्रक](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) आवरण के छिद्र देखेंगे, (घ) किसी पराग-कण की सतह की आकृति देखेंगे? हर चुनाव का औचित्य दीजिए।

**हल — अभ्यास 5.9.**

(क) जीवित [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) पर कला-विपर्यास प्रकाश सूक्ष्मदर्शन (यह प्रक्रिया मिनटों लेती है और जीवित [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) माँगती है)। (ख) किसी अभिरंजित काट का प्रकाश सूक्ष्मदर्शन, या पक्के तौर पर TEM (सूत्रकणिकाएँ प्रकाश की सीमा पर हैं)। (ग) TEM (छिद्र $100\,\mathrm{nm}$ के हैं)। (घ) SEM (पृष्ठ का उभार)।

**अभ्यास 5.10 ★★★.**

पाश्चर के फ़्लास्क: किसी हंस-ग्रीवा फ़्लास्क में उबाला गया शोरबा अनिश्चित काल तक साफ़ रहता है; उसे इस तरह झुकाइए कि शोरबा ग्रीवा की धूल छू ले, तो वह दो दिन में धुँधला हो जाता है। समझाइए कि हर प्रेक्षण किसे बाहर करता है और दोनों मिलकर क्या सिद्ध करते हैं, और बताइए कि किसी बंद फ़्लास्क में केवल उबालने से यह प्रश्न क्यों नहीं सुलझा था।

**हल — अभ्यास 5.10.**

निर्मल फ्लास्क यह बाहर कर देता है कि हवा स्वयं, या उबाला शोरबा स्वयं, जीवन पैदा करता है: हवा खुली गरदन से स्वच्छंद भीतर आती है। धूल के संपर्क के बाद धुँधला फ्लास्क दिखाता है कि गरदन ने जिसे रोक रखा था — हवा के कण — वही [जीवों](https://one-course.com/books/biology/3/hi/chapter/1-the-organism-a-system-in-interaction-with-its-environment#def-b1-organism-environment-organism) का स्रोत है। दोनों मिलकर सिद्ध करते हैं कि सूक्ष्मजीव धूल से ढोए गए सूक्ष्मजीवों से ही आते हैं। किसी बंद उबाले फ्लास्क पर यह आपत्ति बची रह जाती कि बंद करने से वह हवा बाहर हो गई जो किसी “प्राणशक्ति” को चाहिए थी; हंस-गरदन हवा भीतर आने देती है और केवल धूल बाहर रखती है।

**अभ्यास 5.11 ★★★.**

*E. coli* का कोई संवर्धन प्रति मिलीलीटर $10^3$ [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) से शुरू होता है और हर $25\,\mathrm{min}$ में दुगुना होता है। वह प्रति मिलीलीटर $10^8$ पर कब पहुँचेगा? यदि हर [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) का द्रव्यमान $1\,\mathrm{pg}$ हो, तो उस समय एक लीटर में जीवाणुओं का द्रव्यमान क्या होगा, और ग्लूकोज़ की अधिकता में भी वृद्धि उसके तुरंत बाद क्यों रुक जाती है?

**हल — अभ्यास 5.11.**

$10^5 = 2^{n}$ से $n = 16.6$ द्विगुणन मिलते हैं, यानी $415\,\mathrm{min}$, लगभग $7\,\mathrm{h}$। प्रति लीटर $10^8\times 10^3\,\mathrm{mL}\times1\,\mathrm{pg} = 0.1\,\mathrm{g}$। वृद्धि इसलिए रुकती है कि ऑक्सीजन (जिसे माध्यम प्रति लीटर कुछ ही मिलीग्राम दे सकता है), कोई खनिज, या अम्लों तथा अपशिष्टों का जमाव सीमाकारी हो जाता है, ग्लूकोज नहीं।

**अभ्यास 5.12 ★★★.**

“[सुकेंद्रकी कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) वह जीवाणु है जिसने मुड़ना सीख लिया।” सतह-आयतन, [कोशिकांगों](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) की झिल्लियों, और कक्ष किसकी अनुमति देते हैं — इनकी सहायता से एक अनुच्छेद में चर्चा कीजिए।

**हल — अभ्यास 5.12.**

हर विमा में दस गुना बड़ी कोई [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) प्रति इकाई आयतन झिल्ली-पृष्ठ का दसवाँ भाग रखती है; और चूँकि झिल्लियाँ ऊर्जा-रूपांतरण तथा परिवहन का तंत्र ढोती हैं, वह बड़ी [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) भूखी रह जाती। [सुकेंद्रकी](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) झिल्ली को अपने ही भीतर मोड़कर उसे कई गुना कर लेता है (अंतर्द्रव्यी जालिका, सूत्रकणिका की भीतरी झिल्ली, थाइलेकॉइड) और इस तरह ऐसे बंद कक्ष भी बना लेता है जिनमें असंगत प्रक्रियाएँ — अम्लीय पाचन, ऑक्सीकारी रसायन, DNA का भंडारण — अपनी-अपनी दशाओं पर अलग-अलग चलती हैं। यह चित्र जहाँ तक झिल्लियों की बात है वहाँ तक सही है, और अधूरा है: [सुकेंद्रकी](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) ने एक कोशिकाकंकाल और एक [केंद्रक](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) भी पाया, और उसकी सूत्रकणिकाएँ निगले गए बैक्टीरिया के वंशज हैं, मोड़ नहीं।

## 5.6 समस्या: किसी यकृत का प्रभाजन

**समस्या 5.1.**

सप्ताहांत समस्या — अपकेंद्रण से अलग किए गए दस ग्राम मूषक-यकृत: अवसाद, सूचक, स्टोक्स का नियम और किसी एंजाइम का बहीखाता, और अंत में सूत्रकणिका प्रभाग का शुद्धीकरण गुणक

$10\,\mathrm{g}$ मूषक-यकृत को $50\,\mathrm{mL}$ ठंडी समपरासरी सुक्रोस में [समांगीकृत](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) किया जाता है और तीन चरणों में घुमाया जाता है: $10\,\mathrm{min}$ के लिए $1000\,g$ (अवसाद 1), $20\,\mathrm{min}$ के लिए $10\,000\,g$ (अवसाद 2), $60\,\mathrm{min}$ के लिए $100\,000\,g$ (अवसाद 3), और अंतिम अधःप्लव बचता है। [समांगक](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) में और हर प्रभाग में प्रोटीन की मात्रा तथा दो एंजाइम क्रियाएँ मापी जाती हैं:

| प्रभाग | प्रोटीन (mg) | सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज़ (U) | लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज़ (U) |
| --- | --- | --- | --- |
| [समांगक](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) | 2000 | 100 | 400 |
| अवसाद 1 | 500 | 15 | 20 |
| अवसाद 2 | 200 | 60 | 12 |
| अवसाद 3 | 300 | 5 | 8 |
| अंतिम अधःप्लव | 950 | 4 | 350 |

माध्यम के लिए $\eta = 1 \times 10^{-3}\,\mathrm{Pa}\,\mathrm{s}$, $5\,\mathrm{cm}$ का अवसादन-पथ और $g = 9.81\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^{2}$ लीजिए।

**भाग I — क्या कहाँ है।**

1. हर अवसाद का मुख्य [कोशिकांग](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) बताइए।
2. समांगीकरण का माध्यम ठंडा और समपरासरी क्यों होना चाहिए?
3. सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज़ किस कक्ष का सूचक है? लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज़ किसका?
4. प्रोटीन की पुनःप्राप्ति निकालिए: प्रभागों का योग, [समांगक](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) के प्रतिशत के रूप में। टिप्पणी कीजिए।
5. इसी तरह हर एंजाइम क्रिया की पुनःप्राप्ति निकालिए।
6. प्रति ग्राम यकृत प्रोटीन की मात्रा निकालिए, और यकृत के ताज़ा द्रव्यमान का वह भिन्न भी जो प्रोटीन है।

**भाग II — स्टोक्स का नियम।** सूत्रकणिकाएँ: त्रिज्या $0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$, घनत्व-आधिक्य $100\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$। [केंद्रक](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk): त्रिज्या $4\,\text{µ}\mathrm{m}$, वही आधिक्य। राइबोसोम: त्रिज्या $12\,\mathrm{nm}$, घनत्व-आधिक्य $600\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$।

7. $10\,000\,g$ पर किसी सूत्रकणिका की अवसादन चाल और $5\,\mathrm{cm}$ चलने का समय निकालिए। क्या $20\,\mathrm{min}$ पर्याप्त है?
8. पहले चक्कर ( $1000\,g$ , $10\,\mathrm{min}$ ) के दौरान कोई सूत्रकणिका कितनी दूरी चलती है, यह निकालिए। यदि आरंभ में वे एकसमान रूप से बँटी हों, तो पहले चरण में सूत्रकणिकाओं का कितना भिन्न तल पर बैठ जाएगा?
9. इसकी तुलना अवसाद 1 में मिली सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज़ की $15\,\%$ से कीजिए। और क्या सूत्रकणिकाओं को अवसाद 1 में घसीट सकता है?
10. $1000\,g$ पर किसी [केंद्रक](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) के $5\,\mathrm{cm}$ चलने का समय निकालिए।
11. $100\,000\,g$ पर किसी राइबोसोम के $5\,\mathrm{cm}$ चलने का समय निकालिए। क्या $20\,\mathrm{min}$ में $10\,000\,g$ पर कोई राइबोसोम तल पर बैठ जाएगा?
12. समझाइए कि चक्करों का क्रम बढ़ते बल में क्यों है और हर चरण को पर्याप्त लंबा पर बहुत लंबा नहीं क्यों होना चाहिए।

**भाग III — विशिष्ट क्रिया और शुद्धीकरण।** किसी प्रभाग में किसी एंजाइम की विशिष्ट क्रिया प्रति मिलीग्राम प्रोटीन उसकी क्रिया है। किसी एंजाइम के लिए किसी प्रभाग का शुद्धीकरण गुणक उसकी विशिष्ट क्रिया को [समांगक](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) की विशिष्ट क्रिया से भाग देने पर मिलता है; और उपज उस प्रभाग की क्रिया को [समांगक](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) की क्रिया से भाग देने पर।

13. [समांगक](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) में और हर प्रभाग में सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज़ की विशिष्ट क्रिया निकालिए।
14. अवसाद 2 में सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज़ का शुद्धीकरण गुणक और उपज निकालिए।
15. अवसाद 3 में सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज़ का शुद्धीकरण गुणक निकालिए और उसके मान की व्याख्या कीजिए।
16. [समांगक](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) में और अंतिम अधःप्लव में लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज़ की विशिष्ट क्रिया निकालिए, और उससे जुड़े शुद्धीकरण गुणक तथा उपज भी।
17. कोशिकाद्रवी एंजाइम का शुद्धीकरण गुणक सूत्रकणिका वाले एंजाइम से कम क्यों है, जबकि उसकी उपज अधिक है?
18. अवसाद 2 में $12\,\mathrm{U}$ लैक्टेट डिहाइड्रोजनेज़ है। क्या यह एंजाइम आंशिक रूप से सूत्रकणिका का है? कोई बेहतर व्याख्या और उसकी जाँच का कोई तरीक़ा सुझाइए।
19. यदि सारी सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज़ सूत्रकणिका की हो और अवसाद 2 $60\,\%$ शुद्ध हो, तो यकृत के प्रोटीन का कितना भिन्न सूत्रकणिका का है? (संकेत: अवसाद 2 से निकाली गई शुद्ध सूत्रकणिकाओं की विशिष्ट क्रिया और कुल क्रिया लीजिए।)

**भाग IV — प्रभागों की जाँच।**

20. अवसाद 2 को इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शिकी से देखा जाता है: कौन-सा उपकरण और कौन-सी तैयारी, और क्या दिखना चाहिए?
21. अवसाद 1 में बिना टूटी [कोशिकाओं](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) की जाँच आप कैसे करेंगे, और बहुत मिलने पर क्या करेंगे?
22. अवसाद 2 को फिर से निलंबित करके किसी सुक्रोस घनत्व-प्रवणता पर बिछाया जाता है, और तब तक घुमाया जाता है जब तक हर कण वहीं न रुक जाए जहाँ उसका घनत्व माध्यम के बराबर हो। सूत्रकणिकाएँ $1.18\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$ पर पट्टी बनाती हैं, लयनकाय $1.22\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$ पर, परऑक्सीकाय $1.24\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$ पर। समझाइए कि यह पृथक्करण क्यों काम करता है जबकि [अवकल अपकेंद्रण](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) इसे नहीं कर सका।
23. जाँच में कोई अपमार्जक मिलाने पर अवसाद 2 में अम्ल फ़ॉस्फ़ेटेज़ की क्रिया तेज़ी से बढ़ जाती है। समझाइए, और बताइए कि इससे अवसाद में लयनकायों की अवस्था के बारे में क्या पता चलता है।
24. कोई विद्यार्थी समपरासरी सुक्रोस के बजाय शुद्ध जल में समांगीकरण करता है। अवसाद 2 पर और सक्सिनेट डिहाइड्रोजनेज़ तथा अम्ल फ़ॉस्फ़ेटेज़ के वितरण पर पड़ते प्रभाव की भविष्यवाणी कीजिए।
25. परिणाम का सार दीजिए: सूत्रकणिका प्रभाग का शुद्धीकरण गुणक और उपज, तथा हर एक को क्या सीमित करता है।

**हल — समस्या 5.1.**

**1.** अवसाद 1: [केंद्रक](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) (और बिना टूटी [कोशिकाएँ](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), 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](#def-b1-cell-unit-of-life-cell)। **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](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) 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](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) 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](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) $100/2000 = 0.05\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; 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](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) $400/2000 = 0.2\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; अधिप्लव $350/950 = 0.37\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; शुद्धिकरण $1.8$; उपज $87.5\,\%$। **17.** [कोशिकाद्रव्य](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [कोशिका](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) के प्रोटीन का आधा है, इसलिए कोई शुद्ध [कोशिकाद्रव्य](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) 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](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) 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](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) गिनिए; यदि बहुत हों, तो अधिक अच्छी तरह [समांगीकृत](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) 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](#def-b1-cell-unit-of-life-cell): अवसाद 2 $60\,\%$ सूत्रकणिकाएँ है); और उपज उन सूत्रकणिकाओं से जो अवसाद 1 को खो गईं (फँसकर) और समांगीकरण के दौरान टूट गईं।