कोशिका

1 कोशिका का परिचय, कोशिका सिद्धान्त एवं खोज का इतिहास

जिस प्रकार एक बड़ी इमारत छोटी-छोटी ईंटों से मिलकर बनती है, ठीक उसी प्रकार हर सजीव — चाहे वह एक छोटा-सा जीवाणु हो या विशालकाय हाथी — छोटी-छोटी 'जैविक ईंटों' से मिलकर बना होता है। इन्हीं जैविक ईंटों को हम कोशिका (Cell) कहते हैं। कोशिका सजीव शरीर की सबसे छोटी, जननक्षम (स्वयं की नई कोशिका बना सकने वाली) तथा चयनात्मक झिल्ली से घिरी हुई संरचनात्मक एवं क्रियात्मक इकाई है। दूसरे शब्दों में कहें तो कोशिका के बिना जीवन की कल्पना करना वैसा ही है जैसे ईंट के बिना घर की कल्पना करना।

कोशिका के भीतर पाया जाने वाला जीवद्रव्य (Protoplasm) ही 'जीवन का भौतिक आधार' कहलाता है, क्योंकि इसी में जीवन की समस्त रासायनिक एवं भौतिक क्रियाएँ संपन्न होती हैं। कोशिका के भीतर ही आनुवंशिक गुणों का वाहक DNA (डिऑक्सीराइबो न्यूक्लिक अम्ल) स्थित होता है, जिसे जीवन का 'मास्टर मॉलिक्यूल' भी कहा जाता है क्योंकि यही अणु यह तय करता है कि कोई जीव कैसा दिखेगा और कैसे कार्य करेगा। कोशिका की संरचना, संगठन एवं कार्यप्रणाली के अध्ययन को कोशिका विज्ञान अथवा साइटोलॉजी (Cytology) कहा जाता है।

कोशिका की खोज का रोचक इतिहास

कोशिका की खोज कोई एक दिन की घटना नहीं थी, बल्कि यह लगभग दो सौ वर्षों तक चली एक लंबी वैज्ञानिक यात्रा का परिणाम है। आइए इस यात्रा को चरण-दर-चरण समझते हैं।

• रॉबर्ट हुक (Robert Hooke, 1665) — जैसा कि ऊपर हमारी कहानी में बताया गया, हुक ने सबसे पहले कॉर्क की स्लाइस में कोशिका जैसी संरचना देखी और उसे 'सेलुला' नाम दिया। उन्होंने वास्तव में मृत कोशिका भित्ति देखी थी, जीवित कोशिका नहीं।
• एंटोनी वॉन ल्यूवेनहॉक (Antonie van Leeuwenhoek, 1674 ई.) — डच वैज्ञानिक ल्यूवेनहॉक ने स्वयं अपने हाथों से अत्यंत शक्तिशाली एकल-लेंस माइक्रोस्कोप बनाए और इतिहास में सबसे पहले जीवित कोशिका को देखने का श्रेय पाया। उन्होंने जीवाणु, लाल रक्त कणिकाएँ, शुक्राणु एवं तालाब के पानी में तैरते एककोशिकीय जीवों (जैसे प्रोटोजोआ) को अपनी आँखों से देखा और चित्र बनाए। इसीलिए ल्यूवेनहॉक को 'सूक्ष्मजीव विज्ञान का जनक' भी कहा जाता है।
• कार्ल (Corti, 1772) — जीवद्रव्य को सबसे पहले देखने वाले वैज्ञानिक थे।
• रॉबर्ट ब्राउन (Robert Brown, 1831) — स्कॉटिश वनस्पतिशास्त्री रॉबर्ट ब्राउन ने ऑर्किड (आर्किड) पौधे की जड़ों की कोशिकाओं का अध्ययन करते हुए केंद्रक (Nucleus) की खोज की। यह कोशिका जीव विज्ञान की एक निर्णायक खोज थी क्योंकि केंद्रक ही कोशिका की सभी गतिविधियों को नियंत्रित करता है।
• पुरकिंजे (Purkinje, 1840) — कोशिका के भीतर भरे तरल पदार्थ को उन्होंने 'प्रोटोप्लाज्म' अथवा जीवद्रव्य नाम दिया।
• मैथियास श्लाइडेन (Matthias Schleiden, 1838) — जर्मन वनस्पतिशास्त्री श्लाइडेन ने विभिन्न पौधों की कोशिकाओं का सूक्ष्मदर्शी से अध्ययन करने के बाद यह निष्कर्ष निकाला कि सभी पौधों का शरीर कोशिकाओं से मिलकर बना होता है।
• थियोडोर श्वान (Theodor Schwann, 1839) — जर्मन प्राणीशास्त्री श्वान ने श्लाइडेन के निष्कर्ष को आगे बढ़ाते हुए सिद्ध किया कि जंतुओं का शरीर भी कोशिकाओं से ही बना होता है। श्लाइडेन और श्वान — दोनों वैज्ञानिकों ने मिलकर सन् 1838-39 में 'कोशिका सिद्धान्त' (Cell Theory) प्रतिपादित किया।
• रुडोल्फ विरचो (Rudolf Virchow, 1855) — जर्मन वैज्ञानिक विरचो ने कोशिका सिद्धान्त में एक बहुत महत्वपूर्ण संशोधन जोड़ा। उन्होंने लैटिन भाषा में एक प्रसिद्ध कथन दिया — 'Omnis Cellula e Cellula' अर्थात् 'प्रत्येक कोशिका पूर्ववर्ती कोशिका से ही बनती है'। इसका सीधा अर्थ है कि नई कोशिकाएँ अपने आप हवा से पैदा नहीं होतीं, बल्कि हमेशा किसी जीवित, पहले से मौजूद कोशिका के विभाजन से ही जन्म लेती हैं।

ध्यान रहे — आधुनिक कोशिका विज्ञान का जनक सी. पी. श्वानसन (C.P. Swanson) को कहा जाता है, जबकि ए. के. शर्मा (A.K. Sharma) को भारतीय कोशिका विज्ञान का जनक माना जाता है — RAS परीक्षा के दृष्टिकोण से यह तथ्य याद रखना उपयोगी है।

आधुनिक कोशिका सिद्धान्त (Modern Cell Theory)

समय के साथ वैज्ञानिकों ने श्लाइडेन-श्वान के मूल सिद्धान्त में विरचो के योगदान को जोड़कर आधुनिक कोशिका सिद्धान्त को पाँच बिंदुओं में प्रस्तुत किया, जो आज भी जीव विज्ञान की नींव माना जाता है:

• सभी सजीवों का शरीर कोशिकाओं तथा उनके उत्पादों से बना होता है।
• नई कोशिकाओं का निर्माण सदैव पूर्ववर्ती (पहले से मौजूद) कोशिकाओं के विभाजन से ही होता है, न कि अनायास (Spontaneously)।
• कोशिका सजीव शरीर की संरचनात्मक (Structural) तथा क्रियात्मक (Functional) इकाई है — अर्थात् शरीर की बनावट भी कोशिका से होती है और शरीर के सारे कार्य भी कोशिका के स्तर पर ही संपन्न होते हैं।
• प्रत्येक कोशिका में जीव के आनुवंशिक गुण (DNA के रूप में) निहित होते हैं, जो संतति कोशिकाओं में स्थानांतरित होते रहते हैं।
• प्रत्येक कोशिका जीवन की निरंतरता (Continuity of Life) को दर्शाती है — अर्थात् वह अपने उद्गम एवं मूल स्वभाव को बनाए रखते हुए पीढ़ी-दर-पीढ़ी आगे बढ़ती रहती है।

विषाणु (वायरस) — कोशिका सिद्धान्त का अपवाद

विषाणु (Virus) की संरचना को कोशिका सिद्धान्त से नहीं समझाया जा सकता, इसलिए इन्हें कोशिका सिद्धान्त का अपवाद माना जाता है। इसके प्रमुख कारण निम्नलिखित हैं:

• विषाणुओं में स्वतंत्र रूप से विभाजित होने की क्षमता नहीं होती — इनके गुणन (Multiplication) के लिए किसी जीवित परपोषी (Host) कोशिका का होना अनिवार्य है।
• इनमें प्लाज्मा झिल्ली, कोशिकाद्रव्य, एंजाइम (विकर) एवं अन्य कोशिकीय अवयव अनुपस्थित होते हैं।
• इनमें केवल एक ही प्रकार का केंद्रक अम्ल (न्यूक्लिइक अम्ल) — या तो DNA या फिर RNA — पाया जाता है, जबकि जीवित कोशिका में दोनों ही प्रकार के केंद्रक अम्ल एक साथ उपस्थित होते हैं।

2 कोशिका का आकार-आकृति एवं एककोशिकीय-बहुकोशिकीय जीव

क्या आपने कभी सोचा है कि दुनिया की सबसे छोटी कोशिका कितनी छोटी हो सकती है और सबसे बड़ी कोशिका कितनी बड़ी? कोशिकाओं का आकार एवं आकृति उनके द्वारा किए जाने वाले कार्य पर निर्भर करती है — ठीक वैसे ही जैसे किसी कारखाने में अलग-अलग काम के लिए अलग-अलग आकार के औज़ार बनाए जाते हैं। एककोशिकीय जीवों में कोशिकाएँ छड़ाकार, सर्पिल (Spiral), अल्पविराम (Comma) जैसी अथवा अन्य कई विविध आकृतियों की हो सकती हैं। सामान्यतः पादप कोशिकाओं का व्यास 15 से 100 माइक्रोमीटर (μm) के बीच होता है।

एककोशिकीय एवं बहुकोशिकीय जीव

संरचना की जटिलता के आधार पर सजीवों को दो वर्गों में बाँटा जाता है — एककोशिकीय जीव (Unicellular Organisms), जिनका पूरा शरीर केवल एक ही कोशिका से बना होता है, जैसे अमीबा, पैरामीशियम और जीवाणु; तथा बहुकोशिकीय जीव (Multicellular Organisms), जिनका शरीर अनेक कोशिकाओं से मिलकर बनता है, जैसे मनुष्य, पशु-पक्षी और पेड़-पौधे। एककोशिकीय जीव में वह एक कोशिका ही भोजन ग्रहण करने, श्वसन करने, उत्सर्जन करने तथा जनन करने जैसे सभी कार्य अकेले करती है, जबकि बहुकोशिकीय जीव में अलग-अलग कोशिकाएँ अलग-अलग विशिष्ट कार्य के लिए बँट जाती हैं — इसे ही 'कार्य-विभाजन' (Division of Labour) कहा जाता है।

3 प्रोकैरियोटिक एवं यूकैरियोटिक कोशिका

केंद्रक (Nucleus) के विकास एवं संगठन के आधार पर संसार की समस्त कोशिकाओं को दो बड़े वर्गों में बाँटा गया है — प्रोकैरियोटिक कोशिका (Prokaryotic Cell) एवं यूकैरियोटिक कोशिका (Eukaryotic Cell)। यह वर्गीकरण जीव विज्ञान का सबसे मौलिक (Fundamental) वर्गीकरण माना जाता है, क्योंकि यह तय करता है कि किसी जीव की आंतरिक संरचना कितनी सरल या कितनी जटिल है।

प्रोकैरियोटिक कोशिका (Prokaryotic Cell)

शब्द 'Prokaryotic' ग्रीक भाषा के दो शब्दों से मिलकर बना है — Pro (जिसका अर्थ है आदिम/Primitive) तथा Karyon (जिसका अर्थ है केंद्रक/Nucleus)। इस प्रकार की कोशिकाओं में झिल्ली-युक्त सुसंगठित केंद्रक (True Nucleus) का अभाव होता है।

नीलहरित शैवाल (Blue-Green Algae/Cyanobacteria), जीवाणु (Bacteria) एवं माइकोप्लाज्मा जैसे जीवों की कोशिकाओं में झिल्ली-युक्त सुसंगठित केंद्रक तथा द्विस्तरीय झिल्ली-युक्त कोशिकांगों (जैसे माइटोकॉन्ड्रिया, गॉल्जीकाय) का पूर्ण अभाव होता है। ऐसी कोशिका में केंद्रक-समतुल्य क्षेत्र को 'प्रोकैरियॉन' या 'केंद्रकाभ' (Nucleoid) कहा जाता है, जहाँ आनुवंशिक पदार्थ गुणसूत्र के रूप में नहीं, बल्कि एक नग्न, गोलाकार, कुंडलित न्यूक्लिइक अम्ल (DNA) के रूप में स्वतंत्र रूप से पड़ा रहता है। इनमें हिस्टोन प्रोटीन का भी अभाव होता है तथा सूत्री विभाजन (Mitosis) नहीं पाया जाता — इसके बजाय ये द्विविभाजन (Binary Fission) द्वारा प्रजनन करती हैं।

उदाहरण — मोनेरा (Monera) जगत के सदस्य जैसे सत्य जीवाणु (True Bacteria), सायनोजीवाणु (नीलहरित शैवाल), आर्कीजीवाणु (Archaebacteria), माइकोप्लाज़्मा तथा एक्टिनोमाइसिट्स। जैसे — Escherichia coli (हमारी बड़ी आंत में पाया जाने वाला सामान्य जीवाणु)।

यूकैरियोटिक कोशिका (Eukaryotic Cell)

'Eu' का अर्थ है भली-भाँति/Well तथा 'Karyon' का अर्थ है केंद्रक। इस प्रकार की कोशिकाओं में सुसंगठित, झिल्ली-युक्त सुस्पष्ट केंद्रक पाया जाता है, जिस कारण इन्हें ससीमकेंद्रकी कोशिकाएँ भी कहा जाता है।

यूकैरियोटिक कोशिका में द्विस्तरीय झिल्ली-युक्त अनेक कोशिकांग जैसे माइटोकॉन्ड्रिया, हरितलवक (क्लोरोप्लास्ट), गॉल्जीकाय एवं अंतर्द्रव्यी जालिका पाए जाते हैं। केंद्रक में एक या एक से अधिक केंद्रिकाएँ (Nucleolus) मौजूद होती हैं। इनका आनुवंशिक पदार्थ गुणसूत्रों (Chromosomes) के रूप में संगठित होता है, जो हिस्टोन तथा नॉन-हिस्टोन प्रोटीन से मिलकर बनते हैं। इनमें समसूत्री (Mitosis) तथा अर्धसूत्री (Meiosis) — दोनों प्रकार के कोशिका विभाजन पाए जाते हैं। अधिकांश जंतु एवं वनस्पति कोशिकाएँ इसी वर्ग में आती हैं, जैसे मनुष्य, अमीबा (कुछ अपवाद प्रोटिस्टा को छोड़कर वास्तव में अमीबा भी यूकैरियोटिक है), कवक तथा सभी पौधों की कोशिकाएँ।

📌 महत्वपूर्ण

🖼️ एक विशिष्ट प्रोकैरियोटिक कोशिका (जीवाणु कोशिका) की आंतरिक संरचना

4 कोशिका भित्ति (Cell Wall)

पादप कोशिकाओं को अपना निश्चित आकार बनाए रखने तथा बाहरी आघातों से सुरक्षा प्रदान करने के लिए एक दृढ़ बाहरी आवरण की आवश्यकता होती है — इसी को कोशिका भित्ति (Cell Wall) कहते हैं। यह कोशिका झिल्ली के ठीक बाहर पाई जाने वाली एक मज़बूत, निर्जीव परत है। ध्यान रहे — जंतु कोशिकाओं में कोशिका भित्ति नहीं पाई जाती, केवल पौधों, कवकों तथा जीवाणुओं में ही यह संरचना मिलती है, और इन तीनों में इसका रासायनिक संगठन भी अलग-अलग होता है।

उदाहरण के लिए — कवकों (Fungi) में कोशिका भित्ति पॉलिसैकेराइड काइटिन अथवा कवक-सेल्यूलोज़ से बनी होती है, जबकि शैवाल (Algae) में यह सेल्यूलोज़ एवं पेक्टिन से मिलकर बनती है। जीवाणुओं (Bacteria) में यह पेप्टिडोग्लाइकैन (म्यूकोपेप्टाइड) से बनी होती है — यही कारण है कि पेनिसिलिन जैसी एंटीबायोटिक दवाएँ जीवाणुओं की इसी भित्ति को नष्ट करके उन्हें मार देती हैं।

कोशिका भित्ति का संगठन (चार परतें)

A. मध्य पटलिका (Middle Lamella) — कैल्शियम पेक्टेट की बनी यह सबसे पहली, सबसे बाहरी परत है जो दो पास-पास स्थित कोशिकाओं को आपस में जोड़े रखती है।

B. प्राथमिक भित्ति (Primary Wall) — यह पतली एवं लचीली परत होती है, जो कोशिका के बढ़ने के साथ स्वयं भी फैलती रहती है।

C. द्वितीयक भित्ति (Secondary Wall) — यह मोटी एवं दृढ़ परत तब बनती है जब कोशिका की वृद्धि रुक जाती है, यह कोशिका को अतिरिक्त मज़बूती देती है।

D. तृतीयक भित्ति (Tertiary Wall) — कुछ विशेष कोशिकाओं (जैसे काष्ठीय कोशिकाओं) में पाई जाने वाली सबसे भीतरी, अतिरिक्त सुदृढ़ परत।

कोशिका विभाजन के अंतिम चरण (टीलोफेज़) में गॉल्जीकाय, अंतर्द्रव्यी जालिका एवं वेसीकल्स आपस में मिलकर एक संरचना बनाते हैं जिसे कोशिका पट्ट अथवा फ्रेग्मोप्लास्ट (Phragmoplast) कहते हैं — यही आगे चलकर मध्य पटलिका का निर्माण करता है, जिस पर क्रमशः प्राथमिक, द्वितीयक एवं तृतीयक भित्ति परतें जमा होकर पूरी कोशिका भित्ति तैयार होती है।

कोशिका भित्ति की वृद्धि एवं रासायनिक परिवर्तन

• कणाधान (Intussusception) — जब प्राथमिक भित्ति के रेशों के बीच-बीच में नए पदार्थ जमा होते जाते हैं।
• स्तराधान (Apposition) — जब नए पदार्थ भीतर की ओर परतों (Layers) के रूप में जमा होते हैं।
• स्थूलकोण ऊतक कोशिकाओं की भित्ति पर सेल्यूलोज़ व पेक्टिन जमा होकर उसे मज़बूत बनाते हैं।
• वाहिका एवं दृढ़ोतक कोशिकाओं में लिग्निन (Lignin) जमा होकर भित्ति को काष्ठीय (Woody) एवं अत्यंत कठोर बना देता है — यही कारण है कि लकड़ी इतनी मज़बूत होती है।
• अधिचर्म (Epidermis) पर क्यूटिन जमा होने से एक जलरोधी परत उपचर्म (Cuticle) बनती है, जो पौधे से वाष्पोत्सर्जन (पानी की अनावश्यक हानि) को कम करती है — जैसे कैक्टस के पौधों पर यह मोटी परत उन्हें रेगिस्तान में जल बचाने में मदद करती है।
• कॉर्क कोशिकाओं पर सुबेरिन जमा होने से वे पूर्ण रूप से जल के लिए अपारगम्य (Waterproof) हो जाती हैं — इसी सुबेरिन-युक्त कॉर्क का उपयोग बॉटल के ढक्कन बनाने में होता है, जैसा हमने हुक की कहानी में देखा।

कोशिका भित्ति के प्रमुख कार्य

• कोशिका को निश्चित आकृति एवं आकार प्रदान करना।
• कोशिका को यांत्रिक शक्ति एवं मज़बूती प्रदान करना।
• जीवद्रव्य एवं कोशिका को प्रतिकूल परिस्थितियों (जैसे अत्यधिक पानी सोखने) से सुरक्षा देना।
• प्लाज्मोडेस्मेटा नामक सूक्ष्म छिद्रों के माध्यम से अंतरकोशिकीय पदार्थों का संवहन (आदान-प्रदान) करना।
• कोशिकाओं के मध्य परासरणीय दाब (Osmotic Pressure) का संतुलन बनाए रखना।

5 कोशिका झिल्ली (Cell Membrane) एवं तरल मोज़ेक मॉडल

यदि कोशिका भित्ति को हम किसी घर की बाहरी चारदीवारी मानें, तो कोशिका झिल्ली उस घर के मुख्य दरवाज़े और खिड़कियों की तरह है — जो तय करती है कि घर में क्या अंदर आएगा और क्या बाहर जाएगा। सभी कोशिकाओं (चाहे पादप हों या जंतु) में जीवद्रव्य के चारों ओर एक विभेदी पारगम्य (Selectively Permeable), विद्युत आवेशित एवं चयनात्मक झिल्ली पाई जाती है, जो मुख्यतः वसा (लिपिड) एवं प्रोटीन से बनी होती है। इसे जीवद्रव्य कला, प्लाज्मा मेम्ब्रेन अथवा प्लाज्मालेमा भी कहा जाता है।

कोशिका झिल्ली की संरचना को समझने के तीन ऐतिहासिक मॉडल

• डेनियली-डॉवसन का 'सैंडविच मॉडल' (1938) — इन वैज्ञानिकों ने सबसे पहले बताया कि झिल्ली की संरचना बिल्कुल सैंडविच जैसी है, जिसमें दो सघन प्रोटीन परतों के बीच वसा (लिपिड) की एक परत दबी होती है — जैसे ब्रेड की दो स्लाइस के बीच मक्खन लगा हो।
• रॉबर्टसन का 'इकाई कला सिद्धान्त' (Unit Membrane Hypothesis, 1958) — रॉबर्टसन ने बताया कि झिल्ली लगभग 70-80 Å (एंगस्ट्रॉम) मोटी एक इकाई परत होती है, जो हर कोशिकांग में एक या दो स्तरों में पाई जाती है — जैसे हरितलवक, माइटोकॉन्ड्रिया व केंद्रक में दोहरी परत, जबकि लाइसोसोम व रिक्तिका में एकल परत।
• सिंगर एवं निकोल्सन का 'तरल मोज़ेक मॉडल' (Fluid Mosaic Model, 1972) — यह आज भी सबसे अधिक मान्य मॉडल है। इसके अनुसार कोशिका झिल्ली फॉस्फोलिपिड की दोहरी परत (Bilayer) से बनी होती है, जिसमें प्रोटीन के अणु मोज़ेक के टुकड़ों की तरह इधर-उधर 'तैरते' रहते हैं — यही कारण है कि इसे 'तरल' (Fluid) मॉडल कहा गया।

फॉस्फोलिपिड अणु के दो भाग होते हैं — जलस्नेही (Hydrophilic) सिर, जो पानी की ओर आकर्षित होता है, और जलविरागी (Hydrophobic) पूँछ, जो पानी से दूर भागती है। इसी कारण फॉस्फोलिपिड की दोहरी परत में सभी सिर बाहर की ओर (पानी के संपर्क में) तथा सभी पूँछें भीतर की ओर (एक-दूसरे के सामने) व्यवस्थित रहती हैं। इसमें दो प्रकार के प्रोटीन चिपके रहते हैं — बाह्य अथवा परिधीय प्रोटीन (Extrinsic/Peripheral Proteins), जो झिल्ली की सतह पर टिके रहते हैं, तथा आंतरिक अथवा समाकल प्रोटीन (Intrinsic/Integral Proteins), जो वसीय परत के आर-पार धँसे रहते हैं और छिद्रयुक्त चैनल बनाकर पदार्थों के आवागमन को नियंत्रित करते हैं। इसके अतिरिक्त झिल्ली में कोलेस्ट्रॉल के अणु भी बिखरे रहते हैं, जो झिल्ली की तरलता (Fluidity) को नियंत्रित करते हैं, तथा ग्लाइकोप्रोटीन व ग्लाइकोलिपिड अणु कोशिका की सतह पर मौजूद रहकर कोशिका को अपनी 'पहचान' (Cell Recognition) बनाने में मदद करते हैं — जैसे हमारे रक्त का समूह (Blood Group A, B, AB, O) भी इन्हीं सतही अणुओं से तय होता है।

📌 महत्वपूर्ण

🖼️ तरल मोज़ेक मॉडल — फॉस्फोलिपिड द्विस्तर एवं प्रोटीन अणुओं की व्यवस्था

कोशिका झिल्ली से पदार्थों का आवागमन

कोशिका झिल्ली एक चयनात्मक झिल्ली (Selective Membrane) की तरह कार्य करती है — यह हर पदार्थ को अंदर-बाहर नहीं जाने देती, बल्कि छाँटकर ही अनुमति देती है। पदार्थों का यह आवागमन मुख्यतः दो विधियों से होता है:

अंतर्ग्रहण एवं बहिष्करण (Endocytosis एवं Exocytosis)

• अंतर्ग्रहण/एंडोसाइटोसिस (Endocytosis) — कोशिका झिल्ली द्वारा बाहरी पदार्थों को घेरकर भीतर लेने की क्रिया। यदि ग्रहण किया गया पदार्थ ठोस हो तो इसे फैगोसाइटोसिस (Phagocytosis) कहते हैं (जैसे श्वेत रक्त कणिका द्वारा बैक्टीरिया को निगलना), और यदि तरल हो तो इसे पिनोसाइटोसिस (Pinocytosis) कहते हैं।
• बहिष्करण/एक्सोसाइटोसिस (Exocytosis) — कोशिका द्वारा अनावश्यक अथवा स्रावी पदार्थों को झिल्ली के माध्यम से बाहर निकालने की क्रिया — जैसे अग्न्याशय कोशिकाओं से इंसुलिन का रक्त में स्रावित होना।

जंतु कोशिका झिल्ली के विशेष रूपांतरण

• माइक्रोविलाई (Microvilli) — आंत की एपिथीलियम कोशिकाओं में झिल्ली अंगुलीनुमा उभार बनाती है, जिससे पोषक तत्वों के अवशोषण का क्षेत्रफल कई गुना बढ़ जाता है।
• डेस्मोसोम (Desmosome) — कोशिकाओं की यांत्रिक मज़बूती बढ़ाने के लिए झिल्ली पर बनने वाली धागेनुमा संरचनाएँ, जिनके तंतुओं को टोनोफाइब्रिल्स कहते हैं।
• इंटरडिजिटेशन (Interdigitation) — पास-पास की कोशिकाओं के बीच घनिष्ठ संपर्क बनाने के लिए झिल्ली पर बनने वाले प्रवर्ध (Extensions)।

6 माइटोकॉन्ड्रिया (Mitochondria) — कोशिका का पावर हाउस

शब्द 'Mitochondria' ग्रीक भाषा के Mitos (धागा) एवं Chondrion (कण) से मिलकर बना है। इसकी खोज सबसे पहले कोलिकर (1880) ने की थी, फ्लेमिंग (1882) ने इसे 'फाइला' नाम दिया तथा अल्टमान (1894) ने इसे 'बायोप्लास्ट' कहा। अंततः सी. बेंडा (1897) ने इसे 'माइटोकॉन्ड्रिया' नाम दिया, जो आज तक प्रचलित है।

माइटोकॉन्ड्रिया की संरचना

माइटोकॉन्ड्रिया एक दोहरी झिल्ली से घिरा हुआ कोशिकांग है। इसकी बाह्य झिल्ली सपाट होती है, जबकि आंतरिक झिल्ली में अनेक अंगुलीनुमा उभार पाए जाते हैं जिन्हें क्रिस्टी (Cristae) कहते हैं — यही उभार आंतरिक झिल्ली की सतह का क्षेत्रफल कई गुना बढ़ा देते हैं ताकि अधिक-से-अधिक ऊर्जा उत्पन्न हो सके। दोनों झिल्लियों के बीच के स्थान को पेरीमाइटोकॉन्ड्रियल स्पेस कहते हैं, जिसमें विभिन्न श्वसन एंजाइम पाए जाते हैं, जबकि सबसे भीतरी भाग में एक जेली जैसा, प्रोटीन-युक्त, समांगी पदार्थ भरा रहता है जिसे मैट्रिक्स (Matrix) कहते हैं। क्रिस्टी की सतह पर छोटे-छोटे कण होते हैं जिन्हें प्रारंभिक कण, ऑक्सीसोम अथवा F₁ कण कहा जाता है — यहीं ATP सिंथेटेज़ एंजाइम पाया जाता है जो ऑक्सीकरण एवं फॉस्फोरिलीकरण की क्रिया संपन्न करता है।

माइटोकॉन्ड्रिया के कार्य

माइटोकॉन्ड्रिया को कोशिका का 'पावर हाउस' अथवा 'ऊर्जा घर' कहा जाता है, क्योंकि यहीं ऑक्सीय श्वसन (Aerobic Respiration) की क्रिया संपन्न होती है, जिसमें भोजन (ग्लूकोज़) के ऑक्सीकरण से निकलने वाली ऊर्जा एडिनोसीन ट्राईफॉस्फेट (ATP) के रूप में संचित हो जाती है। जब कोशिका को किसी भी जैविक क्रिया के लिए ऊर्जा चाहिए होती है, तो ATP टूटकर ADP, फॉस्फेट अणु एवं ऊर्जा में बदल जाता है — एक ATP अणु के टूटने से लगभग 7.3 किलोकैलोरी ऊर्जा निकलती है। ग्लाइकोलाइसिस के बाद ग्लूकोज़ अणु दो पाइरूविक अम्ल अणुओं में टूटता है, जिनका ऑक्सीकरण एक चक्रीय पथ के रूप में मैट्रिक्स में उपस्थित विभिन्न श्वसन एंजाइमों द्वारा होता है — इसे क्रेब्स चक्र (Krebs Cycle) कहते हैं। इस पूरी प्रक्रिया के अंतिम चरण को ऑक्सी-फॉस्फोरिलीकरण (Oxidative Phosphorylation) कहते हैं, जो क्रिस्टी पर स्थित ऑक्सीसोम कणों में होता है।

माइटोकॉन्ड्रिया का अपना गोलाकार, नग्न DNA होता है, जिसके कारण इसमें स्वतः जनन (Self-replication) की क्षमता पाई जाती है — किंतु यह क्षमता कोशिकाद्रव्य के भीतर रहकर ही कार्य करती है, स्वतंत्र रूप से नहीं। इसीलिए माइटोकॉन्ड्रिया को 'सेमी-ऑटोनॉमस' (अर्ध-स्वायत्त) कोशिकांग कहा जाता है। रासायनिक संगठन की दृष्टि से इसमें लगभग 65-70% प्रोटीन, 25% फॉस्फोलिपिड तथा थोड़ी मात्रा में DNA व RNA (लगभग 0.5%) पाया जाता है।

📌 महत्वपूर्ण

🖼️ माइटोकॉन्ड्रिया की आंतरिक संरचना — बाह्य झिल्ली, क्रिस्टी एवं मैट्रिक्स

7 प्लास्टिड अथवा लवक (Plastids)

लवक अथवा प्लास्टिड की खोज हेकेल (1865) ने की थी, तथा शिम्पर (1885) ने प्रकाश संश्लेषण की क्रिया में भाग लेने वाले इन कोशिकांगों को 'प्लास्टिड' नाम दिया। ये यूकैरियोटिक कोशिकाओं (विशेषकर पादप कोशिकाओं) में पाए जाने वाले दोहरी झिल्ली से घिरे कोशिकांग हैं, जिनमें विशेष भोजन अथवा वर्णक पदार्थ संश्लेषित होकर एकत्रित होते हैं। रंग के आधार पर लवक तीन प्रकार के होते हैं:

• अवर्णीलवक (Leucoplast) — ये अनियमित आकार के वर्णकविहीन अथवा रंगहीन लवक हैं, जिनका प्रमुख कार्य भोजन संग्रह करना है। स्टार्च संग्रहित करने वाले लवक को एमीलोप्लास्ट, वसा संचय करने वाले को इलियोप्लास्ट तथा प्रोटीन संचय करने वाले को एल्युरोनोप्लास्ट/प्रोटीनोप्लास्ट कहते हैं। ये पौधों के तनों, जड़ों, फलों एवं बीजों की कोशिकाओं में मिलते हैं।
• वर्णीलवक (Chromoplast) — इनमें पर्णहरित को छोड़कर अन्य रंग जैसे लाल-नारंगी रंग का कैरोटीन तथा पीले रंग का जैंथोफिल वर्णक पाया जाता है। इनमें प्रकाश संश्लेषण नहीं होता। ये फलों के छिलकों एवं पुष्पों की पंखुड़ियों की कोशिकाओं में मिलते हैं — जैसे टमाटर, गाजर व लाल मिर्च में। ये पुष्पों की पंखुड़ियों को रंग देकर कीटों को आकर्षित करते हैं, जिससे परागण की क्रिया आसान होती है।
• हरितलवक (Chloroplast) — ये पर्णहरित (क्लोरोफिल) युक्त हरे रंग के लवक हैं, जो प्रकाश संश्लेषण का कार्य करते हैं। इनका बाहरी आवरण वसा एवं प्रोटीन की दोहरी झिल्ली से बना होता है। भीतर का तरल भाग 'स्ट्रोमा' कहलाता है, जिसमें प्रोटीन, स्टार्च, प्लास्टोग्लोब्युली, 70S राइबोसोम कण, जल एवं DNA पाए जाते हैं। हरितलवक के समस्त DNA को 'प्लास्टोम' (Plastome) कहा जाता है।

हरितलवक का आकार भी विविध होता है — शैवाल स्पाइरोगायरा (Spirogyra) में यह रिबन के समान होता है, जबकि क्लैमाइडोमोनास (Chlamydomonas) में यह कप के समान होता है।

लवकों के कार्य

• प्रकाश संश्लेषण की क्रिया द्वारा कार्बोहाइड्रेट के रूप में भोज्य पदार्थ का निर्माण करना — प्रकाशिक अभिक्रिया ग्रेनम में तथा अप्रकाशिक अभिक्रिया स्ट्रोमा में होती है।
• प्रकाश-श्वसन (Photorespiration) के स्थल — इस क्रिया के लिए हरितलवक, परऑक्सीसोम एवं माइटोकॉन्ड्रिया — तीनों कोशिकांग आवश्यक होते हैं।
• वायुमंडलीय CO₂ को ग्रहण करके O₂ मुक्त करना, जिससे वायुमंडल शुद्धिकरण होता है — यह पृथ्वी पर जीवन के लिए सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रिया है।
• भोजन का संचय करना — जैसे एमीलोप्लास्ट में स्टार्च का संग्रह।

8 अंतर्द्रव्यी जालिका एवं गॉल्जीकाय

अंतर्द्रव्यी जालिका (Endoplasmic Reticulum)

कोशिका झिल्ली एवं केंद्रक के मध्य एक पतली जालिका, अनियमित किंतु परस्पर जुड़ी नलिकाओं के रूप में फैली रहती है, जिसे अंतर्द्रव्यी जालिका (Endoplasmic Reticulum, संक्षेप में ER) कहते हैं। इसका नाम सर्वप्रथम कीथ पोर्टर (1953) ने दिया था। यह तीन प्रकार की संरचनाओं से मिलकर बनी होती है — लंबी, पतली, शाखाहीन नलिकाकार रचनाएँ जिन्हें 'सिस्टर्नी' कहते हैं; गोल-अंडाकार थैली समान पुटिकाएँ जिन्हें 'वेसीकल्स' कहते हैं; तथा छोटी, चिकनी भित्ति वाली शाखित नलिकाएँ जिन्हें 'ट्यूबल्स' कहते हैं।

अंतर्द्रव्यी जालिका दो प्रकार की होती है — खुरदरी अंतर्द्रव्यी जालिका (Rough Endoplasmic Reticulum, RER), जिसकी सतह पर राइबोसोम जुड़े होने के कारण यह खुरदरी दिखाई देती है, तथा चिकनी अंतर्द्रव्यी जालिका (Smooth Endoplasmic Reticulum, SER), जिस पर राइबोसोम नहीं पाए जाते और जो मुख्यतः लिपिड (वसा) संश्लेषण का कार्य करती है।

अंतर्द्रव्यी जालिका के कार्य

• यह कोशिका का कंकाल बनाकर उसे निश्चित आकृति एवं आकार प्रदान करती है।
• खुरदरी अंतर्द्रव्यी जालिका (RER) पर स्थित राइबोसोम प्रोटीन संश्लेषण का कार्य करते हैं।
• चिकनी अंतर्द्रव्यी जालिका (SER) वसा, ग्लाइकोजन एवं स्टीरॉइड्स के संश्लेषण का स्थान प्रदान करती है।
• यह केंद्रक एवं कोशिका झिल्ली के बीच पदार्थों के आवागमन हेतु मार्ग प्रदान करती है।
• यह कोशिका को विषैले पदार्थों के हानिकारक प्रभाव से बचाती है।
• कोशिका भित्ति एवं प्लाज्मोडेस्मेटा के निर्माण में सहायता करती है।

गॉल्जीकाय (Golgi Body)

गॉल्जीकाय एक झिल्लीयुक्त कोशिकांग है जो एक-दूसरे से सटी हुई, सपाट थैली समान सिस्टर्नी से बनी होती है — एक गॉल्जीकाय में 3 से 12 तक सिस्टर्नी हो सकती हैं। इसकी खोज कैमिलो गॉल्जी (1898) ने उल्लू की तंत्रिका कोशिकाओं में की थी। पादप कोशिकाओं में इन्हें डिक्टियोसोम भी कहा जाता है। इसका आकार परिवर्तनशील होता है, इसीलिए इसे 'पॉलिमॉर्फिक' (बहुरूपी) कोशिकांग कहा जाता है।

गॉल्जीकाय के कार्य

• गॉल्जीकाय का मुख्य कार्य स्रावण (Secretion) है — इसकी संख्या स्रावी कोशिकाओं में अधिक होती है, जैसे अग्न्याशय कोशिकाएँ, श्लेष्मिक कोशिकाएँ, स्तन-ग्रंथि कोशिकाएँ एवं थायरॉइड ग्रंथि कोशिकाएँ।
• लाइसोसोम एवं परऑक्सीसोम जैसे कोशिकांगों का निर्माण करना।
• गॉल्जीकाय के वेसीकल में वसा एवं प्रोटीन का संचय होता है।
• कोशिका विभाजन के समय ये कोशिका पट्ट (Cell Plate) के निर्माण में सहायक होते हैं।
• शुक्रजनन के समय शुक्राणु के एक्रोसोम (Acrosome, जो अंडे में प्रवेश हेतु आवश्यक है) का निर्माण गॉल्जीकाय से ही होता है।
• पादपों में कोशिका भित्ति निर्माण के लिए आवश्यक पेक्टिन एवं म्यूसिलेज जैसे पदार्थों का संश्लेषण करना।

9 राइबोसोम, तारककाय एवं सूक्ष्मनलिकाएँ

राइबोसोम (Ribosome)

राइबोसोम झिल्ली-रहित, गोलाकार, RNA से निर्मित सूक्ष्म कोशिकीय कण होते हैं, जो यूकैरियोटिक कोशिका में खुरदरी अंतर्द्रव्यी जालिका पर, कोशिकाद्रव्य में, माइटोकॉन्ड्रिया, केंद्रक एवं लवक में पाए जाते हैं। इनका व्यास लगभग 150-250 Å होता है। रॉबिन्सन एवं ब्राउन (1953) ने पौधों की जड़ों की कोशिकाओं में तथा पैलाडे (1955) ने जंतु कोशिकाओं में राइबोसोम को देखा था।

राइबोसोम के आकार को अवसादन गुणांक (Sedimentation Coefficient) के आधार पर मापा जाता है, जिसकी इकाई को 'स्वेडबर्ग यूनिट' (S) कहते हैं — यह इकाई बताती है कि अपकेंद्रण मशीन (Ultracentrifuge) में यह कण कितनी तेज़ी से नीचे बैठता है। इसी आधार पर राइबोसोम दो प्रकार के होते हैं — 70S राइबोसोम (50S व 30S उपइकाइयों से मिलकर बना, प्रोकैरियोटिक कोशिका तथा यूकैरियोटिक कोशिका के हरितलवक एवं माइटोकॉन्ड्रिया में पाया जाता है) तथा 80S राइबोसोम (60S व 40S उपइकाइयों से मिलकर बना, सभी यूकैरियोटिक कोशिकाओं के कोशिकाद्रव्य, ER एवं केंद्रक में पाया जाता है)।

राइबोसोम के कार्य

• इसे कोशिका का 'प्रोटीन कारखाना' (Protein Factory) कहा जाता है, क्योंकि इसका मुख्य कार्य mRNA के निर्देशानुसार अमीनो अम्लों को जोड़कर पॉलीपेप्टाइड शृंखला अर्थात् प्रोटीन का निर्माण करना है।
• मुक्त राइबोसोम (कोशिकाद्रव्य में स्वतंत्र) कोशिका में प्रयुक्त होने वाले प्रोटीन बनाते हैं।
• खुरदरी अंतर्द्रव्यी जालिका (RER) से जुड़े राइबोसोम स्रावी, झिल्ली एवं लाइसोसोमल प्रोटीनों का निर्माण करते हैं।
• कोशिका की वृद्धि, मरम्मत एवं एंजाइमों के निर्माण हेतु आवश्यक प्रोटीन बनाना।

तारककाय (Centrosome) एवं सूक्ष्मनलिकाएँ

टी. बावेरी (1888) ने सर्वप्रथम 'सेंट्रोसोम' शब्द का प्रयोग किया था। जंतु कोशिका, कुछ शैवाल एवं कवकों में केंद्रक के समीप एक सघन कोशिकाद्रव्य क्षेत्र पाया जाता है, जिसे तारककाय कहते हैं। इसमें दो सघन बिंदु होते हैं जिन्हें तारककेंद्र अथवा सेंट्रीयोल कहते हैं, और चारों ओर के रंगहीन भाग को सेंट्रोस्फीयर कहते हैं। इसकी आंतरिक संरचना में नौ समूहों में परिधीय सूक्ष्मनलिकाएँ तिरछी लगी रहती हैं, जिससे एक पहिए (कार्टव्हील) जैसी रचना बनती है — इसे '9+0 संरचना' कहते हैं। ध्यान रहे कि तारककाय अमीबा तथा सभी पादप कोशिकाओं में अनुपस्थित होता है।

तारककाय के कार्य

• शुक्रजनन में शुक्राणु की पूँछ का निर्माण तारककाय द्वारा होता है।
• कोशिका विभाजन के समय स्पिंडल तंतु (Spindle Fibres) का निर्माण करना, जिससे गुणसूत्रों का ध्रुवों की ओर खिंचाव होता है।
• समसूत्री एवं अर्धसूत्री — दोनों प्रकार के कोशिका विभाजन का संचालन करना।
• पक्ष्माभिका एवं कशाभिका के आधारकाय (Basal Bodies) के निर्माण में सहायक होना।

यूकैरियोटिक कोशिका के जीवद्रव्य में गोल, नलिकाकार, अशाखित, बेलनाकार, खोखली सूक्ष्म संरचनाएँ पाई जाती हैं जिन्हें सूक्ष्मनलिकाएँ (Microtubules) कहते हैं। ये कोशिका की संरचना बनाए रखने, अंतःकोशिकीय संवहन, कोशिका विभाजन तथा कोशिकांगों के संचलन में सहायक होती हैं।

10 पक्ष्माभिका, कशाभिका, रिक्तिका, सूक्ष्मकाय, लाइसोसोम एवं स्फीरोसोम

पक्ष्माभिका (Cilia) एवं कशाभिका (Flagella)

शैवाल, कवक, ब्रायोफाइट, फर्न एवं कुछ एककोशिकीय जंतुओं में गति के लिए एक या अधिक कोमल तंतुमय रचनाएँ पाई जाती हैं, जिन्हें पक्ष्माभिका (यदि छोटी एवं संख्या में अधिक हों) अथवा कशाभिका (यदि लंबी एवं संख्या में कम हों) कहते हैं। दोनों की आंतरिक संरचना लगभग समान होती है और तीन भागों से बनी होती है — शाफ्ट (जिसे एक्सोनीमा भी कहते हैं, जो सूक्ष्मनलिकाओं के 9 जोड़ों से बना होता है जो दो केंद्रीय नलिकाओं को घेरे रहते हैं — इसे '9+2 व्यवस्था' कहते हैं), आधारी अंग (Basal Body) तथा मूलिका (Rootlet)।

कार्य

• कोशिका की गति (Locomotion) में सहायता करना — जैसे शुक्राणु की तैरने की क्षमता कशाभिका के कारण ही होती है।
• पक्ष्माभिका श्वसन मार्ग में धूल एवं श्लेष्मा को बाहर निकालने में सहायता करती है — जैसे हमारी श्वास नली में मौजूद पक्ष्माभिकाएँ लगातार गंदगी को ऊपर धकेलती रहती हैं।

रिक्तिका (Vacuole)

पादप कोशिकाओं में एक या अधिक, छोटी या बड़ी, गोलाकार, इकहरी झिल्ली से घिरी रिक्तिकाएँ पाई जाती हैं। रिक्तिका को घेरने वाली झिल्ली को टोनोप्लास्ट तथा इसमें भरे तरल को कोशिका रस (Cell Sap) कहते हैं। युवा कोशिकाओं में रिक्तिकाएँ छोटी होती हैं, किंतु जैसे-जैसे कोशिका बड़ी होती है, रिक्तिका भी बड़ी होती जाती है — परिपक्व पादप कोशिका में यह कोशिका के लगभग 90% आयतन तक घेर सकती है।

• रसधानी (Sap Vacuole) — खनिज लवणों एवं खाद्यान्नों का संचय एवं संवहन करती है।
• संकुचनशील रसधानी (Contractile Vacuole) — परासरण नियमन एवं उत्सर्जन का कार्य करती है, जैसे अमीबा एवं पैरामीशियम में।
• भोजन रसधानी (Food Vacuole) — खाद्य पदार्थों को पचाने में सहायक होती है।
• वायु रसधानी (Air Vacuole) — केवल प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में पाई जाती है, तैरने की क्षमता बनाए रखती है।

सूक्ष्मकाय (Microbodies)

ये एकल झिल्ली से घिरे छोटे कोशिकांग हैं, जिनमें विभिन्न ऑक्सीडेटिव एंजाइम पाए जाते हैं। इनके दो प्रमुख प्रकार हैं — परऑक्सीसोम (Peroxisome), जिसकी खोज डी ड्यूवे (1969) ने की थी, जो विषैले हाइड्रोजन पेरॉक्साइड (H₂O₂) का अपघटन करता है तथा प्रकाश-श्वसन में भाग लेता है; तथा ग्लाइऑक्सीसोम (Glyoxysome), जिसकी खोज बीवर्स (1961) ने की थी, जो तिलहन बीजों में संचित वसा को कार्बोहाइड्रेट में परिवर्तित करने में सहायक होता है — यह अंकुरण के समय ऊर्जा उपलब्ध कराने में बहुत महत्वपूर्ण है।

लाइसोसोम (Lysosome)

'Lyso' का अर्थ है पाचक तथा 'Soma' का अर्थ है शरीर। लाइसोसोम की खोज डी. ड्यूवे (1955) ने की थी। इनमें उपस्थित लगभग 40-50 पाचक एंजाइमों (हाइड्रोलेज़ वर्ग) के कारण इन्हें लाइसोसोम कहा जाता है। इनका निर्माण गॉल्जीकाय की पुटिकाओं के मुकुलन (Budding) द्वारा होता है। ये गोलाकार, एकल झिल्ली से घिरी थैली समान संरचनाएँ हैं, जो जंतु कोशिकाओं में यकृत, वृक्क, अग्न्याशयी कोशिकाओं एवं श्वेत रक्त कणिकाओं में प्रचुर मात्रा में पाई जाती हैं।

लाइसोसोम के कार्य

• फैगोसाइटोसिस एवं पिनोसाइटोसिस द्वारा ग्रहण किए गए बाह्य भोजन का पाचन करना।
• स्वियन (Autolysis) — रोगग्रस्त अथवा अनावश्यक कोशिका को नष्ट करना।
• निषेचन में सहायक — अंडकोशिका में नर युग्मक (शुक्राणु) के प्रवेश हेतु झिल्ली को पचाकर मार्ग बनाना।
• अंकुरित बीजों में संचित भोजन का पाचन कर अंकुरण हेतु उपलब्ध कराना।
• पौधों में जाइलम कोशिकाओं के परिपक्व होने के दौरान उनकी संपूर्ण आंतरिक सामग्री को नष्ट करना (यह एक प्रकार की नियोजित कोशिका-मृत्यु है)।

स्फीरोसोम (Spherosome)

यह केवल पादप कोशिकाओं में पाया जाने वाला सूक्ष्म, गोलाकार कोशिकांग है, जिसकी उत्पत्ति चिकनी अंतर्द्रव्यी जालिका (SER) से होती है। यह एकल झिल्ली से घिरा होता है तथा इसमें मुख्यतः वसा (लिपिड) का संचय होता है, इसलिए इसे 'लिपिड भंडार' भी कहा जाता है। इसमें लाइपेज़ जैसे एंजाइम पाए जाते हैं, जो वसा के पाचन एवं चयापचय में सहायता करते हैं तथा बीजों में संचित तेल के अंकुरण के समय ऊर्जा उपलब्ध कराने में सहायक होते हैं।

11 केंद्रक (Nucleus)

केंद्रक कोशिका का नियंत्रण केंद्र (Controlling Centre) है, जो कोशिका की समस्त जैविक क्रियाओं को नियंत्रित करता है — ठीक वैसे ही जैसे किसी कंपनी में मुख्य कार्यालय (Head Office) पूरी कंपनी के कामकाज को दिशा देता है। इसकी खोज रॉबर्ट ब्राउन ने 1831 में ऑर्किड की कोशिकाओं में की थी, जैसा हमने पहले भी पढ़ा। केंद्रक के अध्ययन को कैरियोलॉजी (Karyology) कहते हैं। यह स्तनधारियों की परिपक्व लाल रक्त कणिका (RBC) एवं परिपक्व चालनी वाहिनिका (Sieve Tube) को छोड़कर लगभग सभी कोशिकाओं में पाया जाता है। ध्यान रहे — प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं में वास्तविक केंद्रक नहीं होता, वहाँ DNA न्यूक्लियॉइड के रूप में बिखरा रहता है।

आकृति एवं संख्या की दृष्टि से केंद्रक सामान्यतः गोलाकार अथवा अंडाकार होता है, जिसका आकार 5 से 20 माइक्रोमीटर तक होता है। प्रायः एक कोशिका में एक ही केंद्रक होता है, किंतु पैरामीशियम एवं उपास्थि (Cartilage) कोशिकाओं में दो केंद्रक तथा वाउचेरिया एवं रेखित (कंकाली) पेशियों में अनेक केंद्रक पाए जाते हैं।

यूकैरियोटिक कोशिका के केंद्रक के चार प्रमुख भाग

• केंद्रक झिल्ली (Nuclear Membrane) — केंद्रक को दोहरी झिल्ली घेरे रहती है, जिसमें केंद्रक छिद्र (Nuclear Pores) होते हैं जिनसे RNA, प्रोटीन एवं अन्य पदार्थों का आदान-प्रदान होता है। बाहरी झिल्ली पर राइबोसोम जुड़े रहते हैं तथा यह अंतर्द्रव्यी जालिका (ER) से जुड़ी होती है। कोशिका विभाजन की अंत्यावस्था (Telophase) में इसका पुनर्निर्माण होता है।
• केंद्रिका (Nucleolus) — केंद्रक के भीतर स्थित गोलाकार, गहरे रंग की संरचना, जिसकी खोज फोन्ताना (1781) ने की तथा नामकरण बोमन (1840) ने किया। यह पूर्वावस्था (Prophase) में लुप्त हो जाती है तथा अंत्यावस्था (Telophase) में पुनः प्रकट होती है। इसका मुख्य कार्य राइबोसोम की उपइकाइयों का निर्माण करना है।
• केंद्रकद्रव्य (Nucleoplasm) — केंद्रक के भीतर पाया जाने वाला अर्धतरल पदार्थ, जिसमें DNA, RNA, प्रोटीन, एंजाइम एवं लवण पाए जाते हैं। इसी में क्रोमैटिन जाल एवं केंद्रिका स्थित होते हैं।
• क्रोमैटिन पदार्थ (Chromatin Material) — केंद्रकद्रव्य में उपस्थित धागेनुमा DNA-प्रोटीन जाल, जो कोशिका विभाजन के समय संघनित होकर गुणसूत्रों (Chromosomes) में बदल जाता है।

क्रोमैटिन को भी दो भागों में बाँटा जाता है — विषमक्रोमैटिन (Heterochromatin), जो गहरे रंग का, कसकर कुंडलित तथा आनुवंशिक रूप से कम सक्रिय होता है, तथा सुकेंद्री क्रोमैटिन (Euchromatin), जो हल्के रंग का, ढीला कुंडलित तथा आनुवंशिक रूप से अधिक सक्रिय होता है — यह अंतर आगे आनुवंशिकी (Genetics) के अध्ययन में बहुत महत्वपूर्ण होता है।

केंद्रक के कार्य

• केंद्रक को कोशिका का 'मस्तिष्क' अथवा 'नियंत्रण केंद्र' कहा जाता है, क्योंकि यह कोशिका की सभी गतिविधियों एवं आनुवंशिक सूचनाओं का नियंत्रण करता है।
• DNA (आनुवंशिक पदार्थ) का भंडारण एवं संरक्षण करना।
• आनुवंशिक लक्षणों का एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी में स्थानांतरण करना।
• प्रोटीन संश्लेषण का नियंत्रण DNA → RNA → प्रोटीन (जीन अभिव्यक्ति) के माध्यम से करना।
• कोशिका वृद्धि एवं कोशिका विभाजन (समसूत्री/अर्धसूत्री) का नियंत्रण करना।

12 गुणसूत्र (Chromosomes)

कोशिका विभाजन की अंतरावस्था (Interphase) में क्रोमैटिन पदार्थ से बनने वाली धागेनुमा संरचनाओं को ही गुणसूत्र कहते हैं। स्ट्रासबर्गर (1875) ने गुणसूत्रों का पता लगाया तथा वाल्डेयर (1888) ने इन्हें 'क्रोमोसोम' नाम दिया।

गुणसूत्रों की संख्या

जंतुओं तथा उच्च वर्ग के पौधों की कायिक कोशिकाओं (Somatic Cells) में गुणसूत्र संख्या द्विगुणित (Diploid, 2n) होती है, जबकि युग्मकों (Gametes) में यह संख्या अगुणित (Haploid, n) होती है। अगुणित गुणसूत्र संख्या को जीनोम (Genome) कहते हैं।

गुणसूत्र में पाए जाने वाले प्रमुख भाग

• अर्धगुणसूत्र (Chromatid) — मध्यावस्था (Metaphase) में प्रत्येक गुणसूत्र में दो लंबवत् भाग दिखाई देते हैं, जिन्हें अर्धगुणसूत्र कहते हैं। ये दोनों एक ही गुणसूत्र बिंदु (सेंट्रोमीयर) से जुड़े रहते हैं।
• क्रोमोमियर (Chromomere) — पूर्वावस्था में क्रोमोनीमेटा के ऊपर दिखने वाली बिंदुनुमा संरचनाएँ।
• गुणसूत्र बिंदु (Centromere) — गुणसूत्र के बीच अथवा किनारे की ओर एक प्राथमिक संकीर्णन, जिसे सेंट्रोमीयर अथवा काइनेटोकोर कहते हैं। कोशिका विभाजन के समय इसी भाग से तर्कु तंतु जुड़े रहते हैं।
• द्वितीयक संकीर्णन (Secondary Constriction) अथवा केंद्रिक संगठक — केंद्रक के निर्माण के लिए उत्तरदायी विशिष्ट स्थान।
• अनुषंग अथवा सैटेलाइट (Satellite) — गुणसूत्र का द्वितीयक संकीर्णन से ऊपर का भाग।
• अंतखंड अथवा टेलोमियर (Telomere) — गुणसूत्र के दोनों छोर, जो गुणसूत्र के अन्य खंडों से जुड़ने से रोकते हैं।

गुणसूत्र की आकृति एवं प्रकार (सेंट्रोमीयर की स्थिति के आधार पर)

रासायनिक संगठन एवं न्यूक्लियोसोम मॉडल

गुणसूत्र में मुख्य रूप से न्यूक्लिइक अम्ल (DNA एवं RNA), प्रोटीन (क्षारीय प्रोटीन/हिस्टोन तथा अम्लीय प्रोटीन/नॉन-हिस्टोन) एवं खनिज लवण (Ca++, Mg++, Na+ आदि) पाए जाते हैं। गुणसूत्र का मुख्य भाग (90-92%) DNA एवं हिस्टोन से बनता है। गुणसूत्र में DNA एवं हिस्टोन प्रोटीन मिलकर विशिष्ट इकाइयाँ बनाते हैं जिन्हें न्यूक्लियोसोम कहते हैं — इस संरचना को कॉर्नबर्ग एवं थॉमस (1974) ने बताया। न्यूक्लियोसोम मनकों की माला की तरह दिखाई देते हैं, जो आगे कुंडलित होकर सोलेनॉइड संरचना बनाते हैं, जिसका अध्ययन फिंच एवं क्लुग (1977) ने किया, जिसके लिए उन्हें 1982 में नोबेल पुरस्कार मिला।

गुणसूत्रों के प्रकार

गुणसूत्रों के कार्य

• ये आनुवंशिकता के वाहक होते हैं, क्योंकि आनुवंशिक पदार्थ DNA गुणसूत्रों में ही पाया जाता है।
• गुणसूत्रों में पाए जाने वाले जीन सभी जैविक क्रियाओं को नियंत्रित करते हैं और जीवों के विशिष्ट लक्षणों का निर्धारण करते हैं।
• इनकी संरचना एवं संख्या में परिवर्तन होने से प्राणियों में विविधताएँ उत्पन्न होती हैं, जो जैव-विकास में सहायक होती हैं।

13 कोशिका चक्र एवं समसूत्री विभाजन (Mitosis)

कोशिका विभाजन (Cell Division) वह जैविक प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक पैतृक कोशिका विभाजित होकर संतति कोशिकाओं का निर्माण करती है। यह न केवल जीवन की निरंतरता सुनिश्चित करता है, बल्कि आनुवंशिक गुणों के पीढ़ी-दर-पीढ़ी संचरण का आधार भी है। प्रत्येक सजीव का अस्तित्व एक एकल कोशिका — युग्मनज (Zygote) — से प्रारंभ होता है, जो अनगिनत विभाजनों के माध्यम से एक जटिल बहुकोशिकीय संरचना का रूप लेती है।

कोशिका चक्र की प्रावस्थाएँ (Phases of Cell Cycle)

कोशिका चक्र उन घटनाओं का एक समन्वित अनुक्रम है, जिसमें कोशिका अपने जीनोम का द्विगुणन करती है और अंततः दो संतति कोशिकाओं में विभाजित हो जाती है। मानव कोशिका के चक्र में औसतन 24 घंटे लगते हैं, जबकि यीस्ट में यह प्रक्रिया मात्र 90 मिनट में पूर्ण हो जाती है — अर्थात् कोशिका चक्र की अवधि विभिन्न जीवों में भिन्न-भिन्न होती है।

कोशिका चक्र की तैयारी (अंतरावस्था/Interphase) कुल अवधि का लगभग 95% से अधिक हिस्सा लेती है, इसीलिए इसे 'विश्राम प्रावस्था' कहा जाता है — यद्यपि कोशिका इस दौरान चयापचयी रूप से सर्वाधिक सक्रिय रहती है। इसके बाद वास्तविक विभाजन की प्रक्रिया 'M-प्रावस्था' में प्रवेश करती है।

समसूत्री विभाजन (Mitosis) — समान विभाजन

समसूत्री विभाजन को 'समान विभाजन' (Equational Division) कहा जाता है, क्योंकि इसमें संतति कोशिकाओं में गुणसूत्रों की संख्या पैतृक कोशिका के समान (2n से 2n) बनी रहती है। यह मुख्यतः द्विगुणित कोशिकाओं में होता है, परंतु अपवादस्वरूप नर मधुमक्खियों जैसे कुछ अगुणित जीवों में भी यह विभाजन पाया जाता है। समसूत्री विभाजन के दो भाग होते हैं — केंद्रक विभाजन (Karyokinesis) एवं कोशिकाद्रव्य विभाजन (Cytokinesis)।

केंद्रक विभाजन (Karyokinesis) के चार चरण

• पूर्वावस्था (Prophase) — गुणसूत्रीय द्रव्य का संघनन होता है। तारककेंद्र ध्रुवों की ओर गति करते हैं और 'एस्टर' विकसित करते हैं। अंत में केंद्रक झिल्ली एवं अंगक (ER, गॉल्जीकाय) विलुप्त हो जाते हैं।
• मध्यावस्था (Metaphase) — गुणसूत्र स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं। वे कोशिका के मध्य में 'मेटाफेज़ प्लेट' पर पंक्तिबद्ध हो जाते हैं। तर्कु तंतु (Spindle Fibres) गुणसूत्रों के 'काइनेटोकोर' नामक डिस्कनुमा संरचना से जुड़ते हैं।
• पश्चावस्था (Anaphase) — गुणसूत्र बिंदु (सेंट्रोमीयर) विभाजित होते हैं और संतति अर्धगुणसूत्र (Chromatids) विपरीत ध्रुवों की ओर खिंचने लगते हैं — इसी अवस्था में इनका आकार V, J अथवा I रूप में दिखाई देता है, जो सीधे सेंट्रोमीयर की स्थिति (मध्यकेंद्री/उपमध्यकेंद्री/अंतकेंद्री) से जुड़ा होता है।
• अंत्यावस्था (Telophase) — गुणसूत्र ध्रुवों पर एकत्रित होकर अपनी पहचान खो देते हैं। केंद्रक झिल्ली एवं केंद्रिका का पुनर्गठन होता है।

कोशिकाद्रव्य विभाजन (Cytokinesis)

📌 महत्वपूर्ण

🖼️ समसूत्री विभाजन (माइटोसिस) के विभिन्न चरण — पूर्वावस्था से अंत्यावस्था तक

समसूत्री विभाजन का महत्व

• बहुकोशिकीय वृद्धि — जीव के शारीरिक आकार में वृद्धि सुनिश्चित करना (एक निषेचित अंडे से पूरा शरीर इसी विभाजन से बनता है)।
• मरम्मत — अधिचर्म, रक्त कोशिकाओं एवं आहार नाल की आंतरिक सतह का निरंतर प्रतिस्थापन (जैसे घाव भरना)।
• केंद्रक-कोशिकाद्रव्य अनुपात — कोशिका वृद्धि से बिगड़े हुए अनुपात को पुनः संतुलित करना।
• आनुवंशिक स्थिरता — संतति में पैतृक गुणों को अक्षुण्ण रखना।
• चिकित्सा उपयोग — पादप ऊतक संवर्धन (Tissue Culture), स्टेम सेल संवर्धन तथा घाव भरने की चिकित्सा तकनीकें समसूत्री विभाजन के सिद्धांतों पर ही आधारित हैं।

14 अर्धसूत्री विभाजन (Meiosis)

अर्धसूत्री विभाजन एक 'न्यूनकारी विभाजन' (Reductional Division) है, जो लैंगिक जनन के दौरान गुणसूत्रों की संख्या को आधा (2n से n) कर देता है। यह प्रजाति की विशिष्ट गुणसूत्र संख्या को पीढ़ी-दर-पीढ़ी स्थिर बनाए रखने के लिए अनिवार्य है — यदि युग्मक (शुक्राणु व अंडाणु) भी द्विगुणित होते, तो निषेचन के बाद हर पीढ़ी में गुणसूत्र संख्या दोगुनी होती चली जाती, जो असंभव है। अर्धसूत्री विभाजन जनन (Germ) कोशिकाओं में होता है तथा इसमें कोशिका दो बार विभाजित होती है, जबकि DNA का द्विगुणन केवल एक बार (प्रथम विभाजन से पहले) होता है।

अर्धसूत्री विभाजन-I — पूर्वावस्था-I की जटिलता (पाँच उपचरण)

अर्धसूत्री विभाजन की पूर्वावस्था-I (Prophase-I) अत्यंत लंबी एवं जटिल होती है, जिसे पाँच चरणों में विभाजित किया गया है:

• लेप्टोटीन (Leptotene) — गुणसूत्र धीरे-धीरे स्पष्ट होने लगते हैं।
• जाइगोटीन (Zygotene) — समजात गुणसूत्रों का युग्मन (Synapsis) प्रारंभ होता है और एक जटिल संरचना 'सिनैप्टोनीमल कॉम्प्लेक्स' का निर्माण होता है। इस जोड़े को 'युगली' (Bivalent) अथवा 'चतुष्क' (Tetrad) कहते हैं।
• पैकीटीन (Pachytene) — सबसे महत्वपूर्ण अवस्था। यहाँ समजात गुणसूत्रों के 'असंतति अर्धगुणसूत्रों' (Non-sister Chromatids) के बीच 'जीन विनिमय' (Crossing Over) होता है — यह प्रक्रिया 'रीकॉम्बिनेज़' एंजाइम द्वारा संचालित होती है। यही क्रॉसिंग ओवर संतानों में विविधता (Variation) लाने का सबसे बड़ा स्रोत है।
• डिप्लोटीन (Diplotene) — सिनैप्टोनीमल कॉम्प्लेक्स का विघटन तथा 'X' आकार की संरचना 'काएज़्मेटा' (Chiasmata) का दिखाई देना।
• डायकाइनेसिस (Diakinesis) — काएज़्मेटा का अंत तथा तर्कु तंतुओं का पूर्ण संगठन।

अर्धसूत्री विभाजन-II

यह अनिवार्यतः समसूत्री विभाजन के समान ही है, जो अर्धसूत्री-I के बाद प्राप्त अगुणित कोशिकाओं को चार अगुणित संतति कोशिकाओं में परिवर्तित करता है। इस प्रकार एक द्विगुणित (2n) जनन-मातृ कोशिका से अंततः चार अगुणित (n) युग्मक बनते हैं।

📌 महत्वपूर्ण

🖼️ अर्धसूत्री विभाजन (मीयोसिस) की प्रमुख अवस्थाएँ — एक द्विगुणित कोशिका से चार अगुणित युग्मक बनने तक

समसूत्री बनाम अर्धसूत्री विभाजन

15 पादप एवं जंतु कोशिका में अंतर

अब तक हमने कोशिका के हर कोशिकांग को अलग-अलग विस्तार से समझा। अब इन सभी बातों को एक साथ जोड़कर देखें तो पादप एवं जंतु कोशिका के बीच का पूरा अंतर बहुत स्पष्ट हो जाता है — यह विषय RAS/IAS परीक्षा में तुलनात्मक प्रश्नों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

📌 महत्वपूर्ण

🖼️ पादप कोशिका एवं जंतु कोशिका की तुलनात्मक संरचना

16 कोशिका विज्ञान की प्रमुख खोजें

इस पूरे अध्याय में हमने जिन-जिन वैज्ञानिकों एवं उनकी खोजों के बारे में पढ़ा, उन सभी को अब एक ही जगह क्रमबद्ध रूप में देख लेते हैं — यह तालिका पूरे अध्याय का त्वरित पुनरावलोकन (Quick Revision) करने में बहुत सहायक सिद्ध होगी।