एक सेल की संरचना और कार्य

कोशिकाएं सबसे छोटी, या कम से कम सबसे अधिक अपरिवर्तनीय वस्तुओं का प्रतिनिधित्व करती हैं, जो "जीवन" नामक जादुई संभावना से जुड़े सभी गुणों को प्रदर्शित करती हैं, जैसे कि उपापचय (बाहरी स्रोतों से ऊर्जा को आंतरिक प्रक्रियाओं को शक्ति देने के लिए निकालना) और प्रजनन. इस संबंध में, वे जीव विज्ञान में उसी स्थान पर कब्जा करते हैं जैसे परमाणु रसायन विज्ञान में करते हैं: उन्हें निश्चित रूप से छोटे टुकड़ों में तोड़ा जा सकता है, लेकिन अलगाव में, वे टुकड़े वास्तव में बहुत कुछ नहीं कर सकते हैं। किसी भी मामले में, मानव शरीर में निश्चित रूप से उनमें से बहुत कुछ होता है - 30 ट्रिलियन से अधिक (अर्थात 30 .) दस लाख मिलियन)।

प्राकृतिक विज्ञान और इंजीनियरिंग की दुनिया दोनों में एक सामान्य परहेज "फॉर्म फिट फंक्शन" है। यह अनिवार्य रूप से इसका मतलब है कि अगर किसी चीज़ को करने के लिए दिया गया काम है, तो शायद ऐसा लगेगा कि वह करने में सक्षम है वह काम; इसके विपरीत, यदि किसी दिए गए कार्य या कार्यों को पूरा करने के लिए कुछ बनाया गया प्रतीत होता है, तो एक अच्छा मौका है कि यह वही है जो वह करता है।

कोशिकाओं का संगठन और उनके द्वारा की जाने वाली प्रक्रियाएं घनिष्ठ रूप से संबंधित हैं, यहां तक ​​कि अविभाज्य भी हैं, और उनमें महारत हासिल है कोशिका संरचना और कार्य की मूल बातें अपने आप में फायदेमंद हैं और जीवन की प्रकृति को पूरी तरह से समझने के लिए आवश्यक हैं चीजें।

पदार्थ की अवधारणा - जीवित और निर्जीव दोनों - बड़ी संख्या में असतत से मिलकर, समान इकाइयाँ समय से मौजूद हैं डेमोक्रिटस का, एक यूनानी विद्वान जिसका जीवन ५वीं और ४वीं शताब्दी ई.पू. लेकिन चूँकि कोशिकाएँ इतनी छोटी होती हैं कि उन्हें देखा नहीं जा सकता पहली सूक्ष्मदर्शी के आविष्कार के बाद, 17 वीं शताब्दी तक, यह नहीं था कि कोई भी वास्तव में कल्पना करने में सक्षम था उन्हें।

रॉबर्ट हुक को आमतौर पर 1665 में जैविक संदर्भ में "सेल" शब्द गढ़ने का श्रेय दिया जाता है, हालांकि इस क्षेत्र में उनका काम कॉर्क पर केंद्रित था; लगभग 20 साल बाद, एंटोन वैन लीउवेनहोएक ने बैक्टीरिया की खोज की। हालाँकि, यह एक और कई शताब्दियाँ होगी, इससे पहले कि एक कोशिका के विशिष्ट भाग और उनके कार्यों को स्पष्ट और पूरी तरह से वर्णित किया जा सके। 1855 में, अपेक्षाकृत अस्पष्ट वैज्ञानिक रूडोल्फ विरचो ने सही ढंग से सिद्धांत दिया कि जीवित कोशिकाएं केवल cells से ही आ सकती हैं अन्य जीवित कोशिकाएं, भले ही गुणसूत्र प्रतिकृति के पहले अवलोकन अभी भी कुछ दशक दूर थे।

प्रोकैरियोट्स, जो टैक्सोनोमिक डोमेन बैक्टीरिया और आर्किया को फैलाते हैं, लगभग साढ़े तीन अरब वर्षों से मौजूद हैं, जो कि पृथ्वी की उम्र का लगभग तीन-चौथाई है। (वर्गीकरण जीवित चीजों के वर्गीकरण से संबंधित विज्ञान है; डोमेन पदानुक्रम के भीतर उच्चतम-स्तरीय श्रेणी है।) प्रोकैरियोटिक जीवों में आमतौर पर केवल एक ही कोशिका होती है।

तीसरे डोमेन यूकेरियोट्स में जानवर, पौधे और कवक शामिल हैं - संक्षेप में, कुछ भी जीवित है जिसे आप वास्तव में प्रयोगशाला उपकरणों के बिना देख सकते हैं। माना जाता है कि इन जीवों की कोशिकाएँ प्रोकैरियोट्स से उत्पन्न हुई हैं एंडोसिम्बायोसिस (ग्रीक से "अंदर एक साथ रहना")। करीब ३ अरब साल पहले, एक कोशिका ने एक एरोबिक (ऑक्सीजन का उपयोग करने वाले) जीवाणु को अपनी चपेट में ले लिया था, जो दोनों जीवन रूपों के उद्देश्यों की पूर्ति करता था। क्योंकि "निगल" जीवाणु एक सहायक वातावरण प्रदान करते हुए मेजबान सेल के लिए ऊर्जा उत्पादन का एक साधन प्रदान करता है के लिए एंडोसिम्बियन्ट.
प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक कोशिकाओं की समानता और अंतर के बारे में और पढ़ें।

कोशिकाएं आकार, आकार और उनकी सामग्री के वितरण में व्यापक रूप से भिन्न होती हैं, खासकर यूकेरियोट्स के दायरे में। ये जीव प्रोकैरियोट्स की तुलना में बहुत बड़े होने के साथ-साथ बहुत अधिक विविध हैं, और "फॉर्म" की भावना में हैं फिट्स फंक्शन" का उल्लेख पहले किया गया था, ये अंतर अलग-अलग कोशिकाओं के स्तर पर भी स्पष्ट हैं।

किसी भी कोशिका आरेख से परामर्श करें, और कोई फर्क नहीं पड़ता कि कोशिका किस जीव से संबंधित है, आपको कुछ विशेषताओं को देखने का आश्वासन दिया जाता है। इनमें शामिल हैं a प्लाज्मा झिल्ली, जो सेलुलर सामग्री को संलग्न करता है; कोशिका द्रव्य, जो एक जेली जैसा माध्यम है जो कोशिका के अधिकांश आंतरिक भाग का निर्माण करता है; डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए), आनुवंशिक सामग्री जो कोशिकाएं बेटी कोशिकाओं के साथ गुजरती हैं जो तब बनती हैं जब एक कोशिका प्रजनन के दौरान दो में विभाजित हो जाती है; और राइबोसोम, जो संरचनाएं हैं जो प्रोटीन संश्लेषण की साइट हैं।

प्रोकैरियोट्स में भी कोशिका झिल्ली के बाहर एक कोशिका भित्ति होती है, जैसा कि पौधे करते हैं। यूकेरियोट्स में, डीएनए एक नाभिक में संलग्न होता है, जिसकी अपनी स्वयं की प्लाज्मा झिल्ली होती है जो कोशिका के आसपास के समान होती है।

कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली में a. होता है फ़ॉस्फ़ोलिपिड बाइलेयर, जिसका संगठन इसके घटक भागों के विद्युत रासायनिक गुणों से होता है। दो परतों में से प्रत्येक में फॉस्फोलिपिड अणुओं में शामिल हैं हाइड्रोफिलिक "सिर," जो अपने आवेश के कारण पानी की ओर खींचे जाते हैं, और जल विरोधी "पूंछ," जो चार्ज नहीं होते हैं और इसलिए पानी से दूर इंगित करते हैं। प्रत्येक परत के हाइड्रोफोबिक भाग दोहरी झिल्ली के आंतरिक भाग पर एक दूसरे का सामना करते हैं। बाहरी परत का हाइड्रोफिलिक पक्ष कोशिका के बाहरी भाग का सामना करता है, जबकि आंतरिक परत का हाइड्रोफिलिक पक्ष साइटोप्लाज्म का सामना करता है।

महत्वपूर्ण रूप से, प्लाज्मा झिल्ली है अर्ध-पारगम्य, जिसका अर्थ है कि, नाइट क्लब में बाउंसर की तरह, यह कुछ अणुओं को प्रवेश देता है जबकि दूसरों को प्रवेश से इनकार करता है। छोटे अणु जैसे ग्लूकोज (वह चीनी जो सभी कोशिकाओं के लिए अंतिम ईंधन स्रोत के रूप में कार्य करती है) और कार्बन डाइऑक्साइड झिल्ली से लंबवत संरेखित फॉस्फोलिपिड अणुओं को a. के रूप में चकमा देते हुए, कोशिका के अंदर और बाहर स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं पूरा का पूरा। अन्य पदार्थों को सक्रिय रूप से एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) द्वारा संचालित "पंप" द्वारा झिल्ली में ले जाया जाता है, एक न्यूक्लियोटाइड जो सभी कोशिकाओं की ऊर्जा "मुद्रा" के रूप में कार्य करता है।
प्लाज्मा झिल्ली की संरचना और कार्य के बारे में और पढ़ें।

नाभिक यूकेरियोटिक कोशिकाओं के मस्तिष्क के रूप में कार्य करता है। नाभिक के चारों ओर प्लाज्मा झिल्ली को परमाणु लिफाफा कहा जाता है। नाभिक के अंदर हैं गुणसूत्रों, जो डीएनए के "हिस्सा" हैं; गुणसूत्रों की संख्या प्रजातियों से प्रजातियों में भिन्न होती है (मनुष्यों के 23 अलग-अलग प्रकार होते हैं, लेकिन सभी में 46 - प्रत्येक प्रकार में से एक माता से और एक पिता से)।

जब एक यूकेरियोटिक कोशिका विभाजित होती है, तो सभी गुणसूत्रों की प्रतिकृति के बाद, नाभिक के अंदर का डीएनए पहले ऐसा करता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है पिंजरे का बँटवारा, बाद में विस्तृत है।

राइबोसोम यूकेरियोटिक और प्रोकैरियोटिक दोनों कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य में पाए जाते हैं। यूकेरियोट्स में वे निश्चित रूप से क्लस्टर किए जाते हैं अंगों (झिल्ली-बाध्य संरचनाएं जिनके विशिष्ट कार्य होते हैं, जैसे कि यकृत और गुर्दे जैसे अंग शरीर में बड़े पैमाने पर करते हैं)। राइबोसोम डीएनए के "कोड" में दिए गए निर्देशों का उपयोग करके प्रोटीन बनाते हैं और मैसेंजर राइबोन्यूक्लिक एसिड (mRNA) द्वारा राइबोसोम को प्रेषित करते हैं।

एक टेम्पलेट के रूप में डीएनए का उपयोग करके नाभिक में एमआरएनए संश्लेषित होने के बाद, यह नाभिक को छोड़ देता है और खुद को राइबोसोम से जोड़ता है, जो 20 अलग-अलग प्रोटीनों को इकट्ठा करता है। अमीनो अम्ल. mRNA बनाने की प्रक्रिया कहलाती है प्रतिलिपि, जबकि प्रोटीन संश्लेषण स्वयं को के रूप में जाना जाता है अनुवाद.

माइटोकॉन्ड्रिया के गहन उपचार के बिना यूकेरियोटिक कोशिका संरचना और कार्य की कोई भी चर्चा पूर्ण या प्रासंगिक नहीं हो सकती है। ये अंग जो कम से कम दो तरीकों से उल्लेखनीय हैं: उन्होंने वैज्ञानिकों को विकासवादी उत्पत्ति के बारे में बहुत कुछ सीखने में मदद की है सामान्य रूप से कोशिकाएं, और वे सेलुलर के विकास की अनुमति देकर यूकेरियोटिक जीवन की विविधता के लिए लगभग पूरी तरह से जिम्मेदार हैं श्वसन

सभी कोशिकाएं ईंधन के लिए छह-कार्बन शर्करा ग्लूकोज का उपयोग करती हैं। प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स दोनों में, ग्लूकोज रासायनिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला से गुजरता है जिसे सामूहिक रूप से कहा जाता है ग्लाइकोलाइसिस, जो सेल की जरूरतों के लिए थोड़ी मात्रा में एटीपी उत्पन्न करता है। लगभग सभी प्रोकैरियोट्स में, यह चयापचय रेखा का अंत है। लेकिन यूकेरियोट्स में, जो ऑक्सीजन का उपयोग करने में सक्षम हैं, ग्लाइकोलाइसिस के उत्पाद माइटोकॉन्ड्रिया में गुजरते हैं और आगे की प्रतिक्रियाओं से गुजरते हैं।

इनमें से पहला है क्रेब्स चक्र, जो एटीपी की एक छोटी मात्रा बनाता है लेकिन ज्यादातर सेलुलर श्वसन के भव्य समापन के लिए मध्यवर्ती अणुओं को भंडारित करने के लिए कार्य करता है, इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला. क्रेब्स चक्र में होता है आव्यूह माइटोकॉन्ड्रिया (एक निजी साइटोप्लाज्म का ऑर्गेनेल संस्करण), जबकि इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला, जो यूकेरियोट्स में एटीपी के भारी बहुमत का उत्पादन करता है, आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल पर ट्रांसपायर होता है झिल्ली।

यूकेरियोटिक कोशिकाएं कई विशिष्ट तत्वों को समेटे हुए हैं जो इन जटिल कोशिकाओं की व्यापक, परस्पर संबंधित चयापचय आवश्यकताओं को रेखांकित करती हैं। इसमे शामिल है:

• अन्तः प्रदव्ययी जलिका: यह ऑर्गेनेल एक प्लाज्मा झिल्ली से युक्त नलिकाओं का एक नेटवर्क है जो परमाणु लिफाफे के साथ निरंतर होता है। इसका काम नव निर्मित प्रोटीन को संशोधित करना है ताकि उन्हें एंजाइम, संरचनात्मक तत्वों आदि के रूप में उनके डाउनस्ट्रीम सेलुलर कार्यों के लिए तैयार किया जा सके, उन्हें सेल की विशिष्ट जरूरतों के लिए तैयार किया जा सके। यह कार्बोहाइड्रेट, लिपिड (वसा) और हार्मोन भी बनाती है। एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम माइक्रोस्कोपी पर या तो चिकने या खुरदरे रूप में दिखाई देता है, ऐसे रूप जो क्रमशः एसईआर और आरईआर संक्षिप्त हैं। आरईआर को इसलिए नामित किया गया है क्योंकि यह राइबोसोम के साथ "जड़" है; यहीं पर प्रोटीन संशोधन होता है। दूसरी ओर, SER वह जगह है जहाँ उपरोक्त पदार्थ इकट्ठे होते हैं।
• गोल्गी निकाय: इसे गोल्गी उपकरण भी कहते हैं। यह झिल्ली से बंधी थैली के चपटे ढेर जैसा दिखता है, और यह लिपिड और प्रोटीन को इसमें संकुलित करता है पुटिकाओं जो तब एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम से अलग हो जाते हैं। पुटिकाएं लिपिड और प्रोटीन को कोशिका के अन्य भागों में पहुंचाती हैं।
  
• लाइसोसोम: सभी चयापचय प्रक्रियाएं अपशिष्ट उत्पन्न करती हैं, और कोशिका के पास इससे छुटकारा पाने का एक साधन होना चाहिए। इस कार्य का ध्यान लाइसोसोम द्वारा किया जाता है, जिसमें पाचन एंजाइम होते हैं जो प्रोटीन, वसा और अन्य पदार्थों को तोड़ते हैं, जिनमें स्वयं घिसे-पिटे अंग भी शामिल हैं।
• रिक्तिकाएं और पुटिकाएं: ये ऑर्गेनेल थैली होते हैं जो विभिन्न सेलुलर घटकों के चारों ओर घूमते हैं, उन्हें एक इंट्रासेल्युलर स्थान से दूसरे स्थान पर ले जाते हैं। मुख्य अंतर यह है कि पुटिका कोशिका के अन्य झिल्लीदार घटकों के साथ विलय कर सकती है, जबकि रिक्तिकाएँ नहीं कर सकतीं। पादप कोशिकाओं में, कुछ रसधानियों में पाचक एंजाइम होते हैं जो बड़े अणुओं को तोड़ सकते हैं, लाइसोसोम के विपरीत नहीं।
• साइटोस्केलेटन: इस सामग्री में सूक्ष्मनलिकाएं, प्रोटीन कॉम्प्लेक्स होते हैं जो न्यूक्लियस से साइटोप्लाज्म के माध्यम से प्लाज्मा झिल्ली तक सभी तरह से फैलकर संरचनात्मक सहायता प्रदान करते हैं। इस संबंध में, वे एक इमारत के बीम और गर्डर्स की तरह हैं, जो पूरे गतिशील सेल को अपने आप में गिरने से रोकने के लिए कार्य करते हैं।

जब जीवाणु कोशिकाएं विभाजित होती हैं, तो प्रक्रिया सरल होती है: कोशिका अपने सभी तत्वों की प्रतिलिपि बनाती है, जिसमें इसके. भी शामिल हैं डीएनए, जबकि आकार में लगभग दोगुना हो जाता है, और फिर बाइनरी विखंडन के रूप में जानी जाने वाली प्रक्रिया में दो में विभाजित हो जाता है।

यूकेरियोटिक कोशिका विभाजन अधिक शामिल है। सबसे पहले, नाभिक में डीएनए दोहराया जाता है जबकि परमाणु लिफाफा घुल जाता है, और फिर प्रतिकृति गुणसूत्र बेटी नाभिक में अलग हो जाते हैं। इसे समसूत्री विभाजन के रूप में जाना जाता है, और इसमें चार अलग-अलग चरण होते हैं: प्रोफ़ेज़, मेटाफ़ेज़, एनाफ़ेज़ और टेलोफ़ेज़; कई स्रोत प्रोफ़ेज़ के ठीक बाद एक पाँचवाँ चरण सम्मिलित करते हैं, जिसे प्रोमेटाफ़ेज़ कहा जाता है। उसके बाद, नाभिक विभाजित होता है और गुणसूत्रों के दो समान सेटों के चारों ओर नए परमाणु लिफाफे बनते हैं।

अंत में, कोशिका पूरी तरह से एक प्रक्रिया में विभाजित हो जाती है जिसे के रूप में जाना जाता है साइटोकाइनेसिस. जब विरासत में मिली विकृतियों (म्यूटेशन) या हानिकारक रसायनों की उपस्थिति के कारण डीएनए में कुछ दोष मौजूद होते हैं, तो कोशिका विभाजन अनियंत्रित हो सकता है; यह कैंसर का आधार है, बीमारियों का एक समूह जिसका कोई इलाज नहीं है, हालांकि जीवन की गुणवत्ता में काफी सुधार करने के लिए उपचार में सुधार जारी है।