જ્યારે તમે આસપાસ જુઓ છો, ત્યારે તમે જીવંત અને નિર્જીવ બંને વસ્તુઓ જોશો. તમે ચોક્કસ આશ્ચર્ય અનુભવ્યું હશે અને તમારી જાતને પૂછ્યું હશે - ‘શું છે જે કોઈ સજીવને જીવંત બનાવે છે, અથવા નિર્જીવ વસ્તુમાં શું નથી જે જીવંત વસ્તુમાં હોય છે’? આનો જવાબ છે જીવનના મૂળભૂત એકમની હાજરી - બધા જીવંત સજીવોમાં કોષ.

બધા સજીવો કોષોથી બનેલા છે. કેટલાક એક જ કોષથી બનેલા હોય છે અને તેમને એકકોષી સજીવો કહેવામાં આવે છે જ્યારે અન્ય, આપણા જેવા, ઘણા કોષોથી બનેલા હોય છે, તેમને બહુકોષી સજીવો કહેવામાં આવે છે.

૮.૧ કોષ શું છે?

એકકોષી સજીવો (i) સ્વતંત્ર અસ્તિત્વ અને (ii) જીવનના આવશ્યક કાર્યો કરવા માટે સક્ષમ હોય છે. કોષની સંપૂર્ણ રચના કરતાં ઓછી કોઈ પણ વસ્તુ સ્વતંત્ર જીવનની ખાતરી આપતી નથી. તેથી, કોષ બધા જીવંત સજીવોનો મૂળભૂત રચનાત્મક અને કાર્યાત્મક એકમ છે.

એન્ટોન વોન લીવેનહોકે પ્રથમ વખત જીવંત કોષ જોયો અને વર્ણન કર્યું. રોબર્ટ બ્રાઉને પછીથી કેન્દ્રકની શોધ કરી. માઇક્રોસ્કોપની શોધ અને તેમાં સુધારણાથી ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ સુધી પહોંચવાથી કોષની બધી રચનાત્મક વિગતો જાણી શકાઈ.

૮.૨ કોષ સિદ્ધાંત

૧૮૩૮માં, મેથિયાસ શ્લેઇડેન, એક જર્મન વનસ્પતિશાસ્ત્રી, મોટી સંખ્યામાં વનસ્પતિઓની તપાસ કરી અને જોયું કે બધી વનસ્પતિઓ વિવિધ પ્રકારના કોષોથી બનેલી છે જે વનસ્પતિના પેશીઓની રચના કરે છે. લગભગ તે જ સમયે, થિયોડોર શ્વાન (૧૮૩૯), એક બ્રિટિશ પ્રાણીશાસ્ત્રી, વિવિધ પ્રકારના પ્રાણી કોષોનો અભ્યાસ કર્યો અને જણાવ્યું કે કોષોની એક પાતલી બાહ્ય સ્તર હતી જેને આજે ‘પ્લાઝ્મા પટલ’ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. વનસ્પતિ પેશીઓ પરના તેમના અભ્યાસના આધારે, તેમણે એ પણ તારણ કાઢ્યું કે કોષદીવાલની હાજરી વનસ્પતિ કોષોની એક અનન્ય લાક્ષણિકતા છે. આના આધારે, શ્વાને એ પૂર્વધારણા રજૂ કરી કે પ્રાણીઓ અને વનસ્પતિઓના શરીર કોષો અને કોષોના ઉત્પાદનોથી બનેલા છે.

શ્લેઇડેન અને શ્વાને સાથે મળીને કોષ સિદ્ધાંત રચ્યો. જોકે, આ સિદ્ધાંત એ સમજાવતું નથી કે નવા કોષો કેવી રીતે બન્યા. રુડોલ્ફ વિર્ચો (૧૮૫૫) એ પ્રથમ સમજાવ્યું કે કોષો વિભાજિત થાય છે અને નવા કોષો પહેલાથી અસ્તિત્વમાં હોય તેવા કોષોમાંથી બનતા હોય છે (ઓમ્નિસ સેલ્યુલા-ઇ સેલ્યુલા). તેમણે શ્લેઇડેન અને શ્વાનની પૂર્વધારણામાં સુધારો કરીને કોષ સિદ્ધાંતને અંતિમ સ્વરૂપ આપ્યું. આજે સમજાતો કોષ સિદ્ધાંત આ પ્રમાણે છે:

(i) બધા જીવંત સજીવો કોષો અને કોષોના ઉત્પાદનોથી બનેલા છે.

(ii) બધા કોષો પહેલાથી અસ્તિત્વમાં હોય તેવા કોષોમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે.

૮.૩ કોષનો સંક્ષિપ્ત પરિચય

તમે પહેલાં સૂક્ષ્મદર્શક હેઠળ ડુંગળીની છાલ અને/અથવા માનવ ગાલના કોષોમાં કોષો જોયા છે. ચાલો તેમની રચનાનું સ્મરણ કરીએ. ડુંગળીનો કોષ, જે એક લાક્ષણિક વનસ્પતિ કોષ છે, તેની બાહ્ય સીમા તરીકે એક અલગ કોષદીવાલ ધરાવે છે અને તેની અંદર જ પ્લાઝ્મા પટલ હોય છે. માનવ ગાલના કોષોમાં કોષની સીમા નક્કી કરતી રચના તરીકે બાહ્ય પટલ હોય છે. દરેક કોષની અંદર ઘન પટલબદ્ધ રચના હોય છે જેને કેન્દ્રક કહેવામાં આવે છે. આ કેન્દ્રકમાં રંગસૂત્રો હોય છે જે બદલામાં આનુવંશિક પદાર્થ, DNA ધરાવે છે. જે કોષોમાં પટલબદ્ધ કેન્દ્રક હોય છે તેમને યુકેરિયોટિક કહેવામાં આવે છે જ્યારે જે કોષોમાં પટલબદ્ધ કેન્દ્રકનો અભાવ હોય છે તે પ્રોકેરિયોટિક હોય છે. પ્રોકેરિયોટિક અને યુકેરિયોટિક બંને કોષોમાં, અર્ધ-પ્રવાહી મેટ્રિક્સ જેને કોષદ્રવ્ય કહેવામાં આવે છે તે કોષનું કદ ધરાવે છે. કોષદ્રવ્ય વનસ્પતિ અને પ્રાણી કોષો બંનેમાં કોષીય પ્રવૃત્તિઓનું મુખ્ય ક્ષેત્ર છે. તેમાં વિવિધ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ થાય છે જે કોષને ‘જીવંત સ્થિતિ’માં રાખે છે.

કેન્દ્રક ઉપરાંત, યુકેરિયોટિક કોષોમાં અન્ય પટલબદ્ધ અલગ રચનાઓ હોય છે જેને અંગકો કહેવામાં આવે છે જેમ કે અંતર્દ્રવ્ય જાળી (ER), ગોલ્જી સંકુલ, લાયસોઝોમ્સ, માઇટોકોન્ડ્રિયા, માઇક્રોબોડીઝ અને રસધાનીઓ. પ્રોકેરિયોટિક કોષોમાં આવા પટલબદ્ધ અંગકોનો અભાવ હોય છે.

રાઇબોઝોમ્સ બિન-પટલબદ્ધ અંગકો છે જે બધા કોષોમાં જોવા મળે છે - યુકેરિયોટિક તેમજ પ્રોકેરિયોટિક બંનેમાં. કોષની અંદર, રાઇબોઝોમ્સ માત્ર કોષદ્રવ્યમાં જ નહીં પણ બે અંગકોની અંદર - હરિતકણો (વનસ્પતિઓમાં) અને માઇટોકોન્ડ્રિયામાં અને રફ ER પર પણ જોવા મળે છે.

પ્રાણી કોષોમાં બીજું બિન-પટલબદ્ધ અંગક હોય છે જેને કેન્દ્રકાય કહેવામાં આવે છે જે કોષ વિભાજનમાં મદદ કરે છે.

આકૃતિ ૮.૧ કોષોના વિવિધ આકારો દર્શાવતો આકૃતિ

કોષો કદ, આકાર અને પ્રવૃત્તિઓમાં મોટા પ્રમાણમાં ભિન્ન હોય છે (આકૃતિ ૮.૧). ઉદાહરણ તરીકે, માઇકોપ્લાઝ્મા, સૌથી નાના કોષો, માત્ર ૦.૩ µm લંબાઈના હોય છે જ્યારે બેક્ટેરિયા ૩ થી ૫ µm હોઈ શકે છે. સૌથી મોટો અલગ થયેલ એકકોષી કોષ શાહમૃગનું ઇંડું છે. બહુકોષી સજીવોમાં, માનવ લાલ રક્ત કોષો લગભગ ૭.૦ µm વ્યાસના હોય છે. ચેતા કોષો કેટલાક સૌથી લાંબા કોષો છે. કોષો તેમના આકારમાં પણ મોટા પ્રમાણમાં ભિન્ન હોય છે. તેઓ ડિસ્ક જેવા, બહુકોણી, સ્તંભાકાર, ઘનાકાર, દોરા જેવા અથવા અનિયમિત પણ હોઈ શકે છે. કોષનો આકાર તેઓ કરે છે તે કાર્ય સાથે બદલાઈ શકે છે.

૮.૪ પ્રોકેરિયોટિક કોષો

પ્રોકેરિયોટિક કોષો બેક્ટેરિયા, નીલ-હરિત લીલ, માઇકોપ્લાઝ્મા અને PPLO (પ્લ્યુરો ન્યુમોનિયા લાઇક ઓર્ગેનિઝમ્સ) દ્વારા રજૂ થાય છે. તેઓ સામાન્ય રીતે યુકેરિયોટિક કોષો કરતાં નાના હોય છે અને વધુ ઝડપથી ગુણાકાર કરે છે (આકૃતિ ૮.૨). તેઓ આકાર અને કદમાં મોટા પ્રમાણમાં ભિન્ન હોઈ શકે છે. બેક્ટેરિયાના ચાર મૂળભૂત આકારો છે: બેસિલસ (દંડ જેવો), કોકસ (ગોળાકાર), વિબ્રિઓ (કોમા આકારનો) અને સ્પાયરિલમ (સર્પાકાર).

આકૃતિ ૮.૨ યુકેરિયોટિક કોષની અન્ય સજીવો સાથે તુલના દર્શાવતો આકૃતિ

પ્રોકેરિયોટિક કોષની સંગઠન રચના મૂળભૂત રીતે સમાન છે તેમ છતાં પ્રોકેરિયોટ્સ આકારો અને કાર્યોની વિશાળ વિવિધતા પ્રદર્શિત કરે છે. માઇકોપ્લાઝ્મા સિવાય બધા પ્રોકેરિયોટ્સમાં કોષ પટલની આસપાસ કોષદીવાલ હોય છે. કોષને ભરતું પ્રવાહી મેટ્રિક્સ કોષદ્રવ્ય છે. સુવ્યાખ્યાયિત કેન્દ્રક નથી. આનુવંશિક પદાર્થ મૂળભૂત રીતે નગ્ન હોય છે, કેન્દ્રકીય પટલથી આવરિત નથી. જીનોમિક DNA (એક રંગસૂત્ર/વર્તુળાકાર DNA) ઉપરાંત, ઘણા બેક્ટેરિયામાં જીનોમિક DNA ની બહાર નાના વર્તુળાકાર DNA હોય છે. આ નાના DNA ને PPLO પ્લાઝ્મિડ કહેવામાં આવે છે. પ્લાઝ્મિડ DNA આવા બેક્ટેરિયાને કેટલાક અનન્ય ફીનોટાઇપિક લાક્ષણિકતાઓ પ્રદાન કરે છે. એક આવી લાક્ષણિકતા એન્ટિબાયોટિક્સ પ્રત્યે પ્રતિરોધ છે. ઉચ્ચ વર્ગોમાં તમે શીખશો કે આ પ્લાઝ્મિડ DNA નો ઉપયોગ બેક્ટેરિયલ ટ્રાન્સફોર્મેશનને વિદેશી DNA સાથે મોનિટર કરવા માટે થાય છે. કેન્દ્રકીય પટલ યુકેરિયોટ્સમાં જોવા મળે છે. પ્રોકેરિયોટ્સમાં રાઇબોઝોમ્સ માટે જેવા અંગકો નથી. પ્રોકેરિયોટ્સમાં સમાવેશના રૂપમાં કંઈક અનન્ય હોય છે. મેસોસોમ તરીકે ઓળખાતી કોષ પટલની એક વિશિષ્ટ વિભેદિત રૂપ પ્રોકેરિયોટ્સની લાક્ષણિકતા છે. તેઓ અનિવાર્યપણે કોષ પટલના અંતર્વલન છે.

૮.૪.૧ કોષ આવરણ અને તેના રૂપાંતરણો

મોટાભાગના પ્રોકેરિયોટિક કોષો, ખાસ કરીને બેક્ટેરિયલ કોષો, રાસાયણિક રીતે જટિલ કોષ આવરણ ધરાવે છે. કોષ આવરણમાં ચુસ્ત રીતે બંધાયેલી ત્રણ સ્તરીય રચના હોય છે, એટલે કે, સૌથી બહારની ગ્લાયકોલેક્સ, તેની પછી કોષદીવાલ અને પછી પ્લાઝ્મા પટલ. જોકે આવરણનું દરેક સ્તર અલગ કાર્ય કરે છે, તેઓ એક જ સંરક્ષણાત્મક એકમ તરીકે સાથે કાર્ય કરે છે. ગ્રામ દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલી રંગકામ પ્રક્રિયા પ્રત્યેના પ્રતિભાવના આધારે અને કોષ આવરણોમાંના તફાવતોના આધારે બેક્ટેરિયાને બે જૂથોમાં વર્ગીકૃત કરી શકાય છે, એટલે કે, જે ગ્રામ રંગ ગ્રહણ કરે છે તે ગ્રામ પોઝિટિવ અને જે નથી ગ્રહણ કરતા તે ગ્રામ નેગેટિવ બેક્ટેરિયા કહેવાય છે.

ગ્લાયકોલેક્સ વિવિધ બેક્ટેરિયા વચ્ચે રચના અને જાડાઈમાં ભિન્ન હોય છે. તે કેટલાકમાં સ્લાઇમ સ્તર તરીકે ઓળખાતો છૂટો આવરણ હોઈ શકે છે, જ્યારે અન્યમાં તે જાડો અને સખત હોઈ શકે છે, જેને કેપ્સ્યુલ કહેવામાં આવે છે. કોષદીવાલ કોષનો આકાર નક્કી કરે છે અને બેક્ટેરિયાને ફાટી જવાથી અથવા પડી જવાથી બચાવવા માટે મજબૂત રચનાત્મક આધાર પ્રદાન કરે છે.

પ્લાઝ્મા પટલ પ્રકૃતિમાં પસંદગીપૂર્વક પારગમ્ય છે અને બાહ્ય વિશ્વ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. આ પટલ રચનાત્મક રીતે યુકેરિયોટ્સના પટલ જેવું જ છે.

મેસોસોમ એક વિશિષ્ટ પટલયુક્ત રચના છે જે કોષમાં પ્લાઝ્મા પટલના વિસ્તરણ દ્વારા રચાય છે. આ વિસ્તરણો વેસિકલ્સ, ટ્યુબ્યુલ્સ અને લેમેલીના રૂપમાં હોય છે. તેઓ કોષદીવાલ નિર્માણ, DNA પ્રતિકૃતિકરણ અને પુત્રી કોષોમાં વિતરણમાં મદદ કરે છે. તેઓ શ્વસન, સ્ત્રાવ પ્રક્રિયાઓ, પ્લાઝ્મા પટલની સપાટી વિસ્તાર વધારવા અને ઉત્સેચકીય સામગ્રીમાં પણ મદદ કરે છે. સાયનોબેક્ટેરિયા જેવા કેટલાક પ્રોકેરિયોટ્સમાં, કોષદ્રવ્યમાં અન્ય પટલયુક્ત વિસ્તરણો હોય છે જેને ક્રોમેટોફોર્સ કહેવામાં આવે છે જેમાં રંજકદ્રવ્યો હોય છે.

બેક્ટેરિયલ કોષો ગતિશીલ અથવા અગતિશીલ હોઈ શકે છે. જો ગતિશીલ હોય, તો તેમની કોષદીવાલમાંથી પાતળા તંતુમય વિસ્તરણો હોય છે જેને ફ્લેજેલા કહેવામાં આવે છે. બેક્ટેરિયા ફ્લેજેલાની સંખ્યા અને ગોઠવણીમાં એક શ્રેણી દર્શાવે છે. બેક્ટેરિયલ ફ્લેજેલમ ત્રણ ભાગોથી બનેલું છે - ફિલામેન્ટ, હૂક અને બેઝલ બોડી. ફિલામેન્ટ સૌથી લાંબો ભાગ છે અને કોષ સપાટીથી બહાર સુધી વિસ્તરેલો હોય છે.

ફ્લેજેલા ઉપરાંત, પિલી અને ફિમ્બ્રીયે પણ બેક્ટેરિયાની સપાટીની રચનાઓ છે પરંતુ ગતિશીલતામાં ભૂમિકા ભજવતા નથી. પિલી એક વિશિષ્ટ પ્રોટીનથી બનેલી લંબગોળ નળાકાર રચનાઓ છે. ફિમ્બ્રીયે નાના બ્રિસલ જેવા તંતુઓ છે જે કોષની બહાર ફૂટે છે. કેટલાક બેક્ટેરિયામાં, તેઓ બેક્ટેરિયાને નદીઓમાં ખડકો સાથે અને પોષક પેશીઓ સાથે જોડવામાં મદદ કરવા માટે જાણીતા છે.

૮.૪.૨ રાઇબોઝોમ્સ અને સમાવેશ કણો

પ્રોકેરિયોટ્સમાં, રાઇબોઝોમ્સ કોષના પ્લાઝ્મા પટલ સાથે સંકળાયેલા હોય છે. તેઓ કદમાં લગભગ ૧૫ nm થી ૨૦ nm ના હોય છે અને બે ઉપએકમોથી બનેલા હોય છે - 50S અને 30S એકમો જ્યારે સાથે હાજર હોય ત્યારે 70S પ્રોકેરિયોટિક રાઇબોઝોમ્સ બનાવે છે. રાઇબોઝોમ્સ પ્રોટીન સંશ્લેષણનું સ્થાન છે. ઘણા રાઇબોઝોમ્સ એક mRNA સાથે જોડાઈ શકે છે અને પોલીરાઇબોઝોમ્સ અથવા પોલિસોમ નામની સાંકળ બનાવે છે. પોલિસોમના રાઇબોઝોમ્સ mRNA ને પ્રોટીનમાં અનુવાદિત કરે છે.

સમાવેશ કણો: પ્રોકેરિયોટિક કોષોમાં સંચિત પદાર્થો સમાવેશ કણોના રૂપમાં કોષદ્રવ્યમાં સંગ્રહિત થાય છે. આ કોઈ પણ પટલ પ્રણાલી દ્વારા બંધાયેલા નથી અને કોષદ્રવ્યમાં મુક્ત રીતે પડેલા હોય છે, ઉદાહરણ તરીકે, ફોસ્ફેટ દાણા, સાયનોફાયસીયન દાણા અને ગ્લાયકોજન દાણા. વાયુ રસધાનીઓ નીલ-હરિત અને જાંબલી અને હરિત પ્રકાશસંશ્લેષી બેક્ટેરિયામાં જોવા મળે છે.

૮.૫ યુકેરિયોટિક કોષો

યુકેરિયોટ્સમાં બધા પ્રોટિસ્ટ, વનસ્પતિઓ, પ્રાણીઓ અને ફૂગનો સમાવેશ થાય છે. યુકેરિયોટિક કોષોમાં પટલબદ્ધ અંગકોની હાજરી દ્વારા કોષદ્રવ્યનું વ્યાપક વિભાજન હોય છે. યુકેરિયોટિક કોષો કેન્દ્રકીય આવરણ સાથે સંગઠિત કેન્દ્રક ધરાવે છે. વધુમાં, યુકેરિયોટિક કોષોમાં વિવિધ જટિલ ગતિશીલ અને કોષકંકાલ રચનાઓ હોય છે. તેમનો આનુવંશિક પદાર્થ રંગસૂત્રોમાં સંગઠિત થાય છે.

બધા યુકેરિયોટિક કોષો સમાન નથી. વનસ્પતિ અને પ્રાણી કોષો અલગ હોય છે કારણ કે પ્રથમ કોષદીવાલો, પ્લાસ્ટિડ્સ અને એક મોટી કેન્દ્રિય રસધાની ધરાવે છે જે પ્રાણી કોષોમાં ગેરહાજર હોય છે. બીજી બાજુ, પ્રાણી કોષોમાં કેન્દ્રકાય હોય છે જે લગભગ બધા વનસ્પતિ કોષોમાં ગેરહાજર હોય છે (આકૃતિ ૮.૩). ચાલો હવે વ્યક્તિગત કોષ અંગકોને તેમની રચના અને કાર્યો સમજવા માટે જોઈએ.

આકૃતિ ૮.૩ આકૃતિ દર્શાવે છે: (a) વનસ્પતિ કોષ (b) પ્રાણી કોષ

૮.૫.૧ કોષ પટલ

પટલની વિગતવાર રચનાનો અભ્યાસ ૧૯૫૦ ના દાયકામાં ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપના આગમન પછી જ થયો. દરમિયાન, કોષ પટલ પરના રાસાયણિક અભ્યાસો, ખાસ કરીને માનવ લાલ રક્ત કોષો (RBCs)માં, વૈજ્ઞાનિકોને પ્લાઝ્મા પટલની સંભવિત રચના અનુમાન કરવામાં સક્ષમ બનાવ્યા.

આ અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું કે કોષ પટલ મુખ્યત્વે લિપિડ્સ અને પ્રોટીનથી બનેલું છે. મુખ્ય લિપિડ્સ ફોસ્ફોલિપિડ્સ છે જે દ્વિસ્તરમાં ગોઠવાયેલા હોય છે. વધુમાં, લિપિડ્સ પટલની અંદર ધ્રુવીય મથાળા બાહ્ય બાજુઓ તરફ અને જલવિરોધી પૂંછડીઓ આ