మీరు చుట్టూ చూస్తే, జీవులు మరియు నిర్జీవ వస్తువులు రెండూ కనిపిస్తాయి. మీరు తప్పక ఆశ్చర్యపోయి మిమ్మల్ని మీరు ప్రశ్నించుకున్నారు - ‘ఒక జీవిని జీవంగా చేసేది ఏమిటి, లేదా ఒక నిర్జీవ వస్తువులో లేనిది, జీవ వస్తువులో ఉన్నది ఏమిటి’ ? దీనికి సమాధానం ఏమిటంటే, జీవులందరిలోనూ జీవితం యొక్క ప్రాథమిక ప్రమాణం - కణం ఉండటమే.

అన్ని జీవులు కణాలతో నిర్మితమై ఉంటాయి. కొన్ని ఒకే కణంతో నిర్మితమై ఉంటాయి మరియు ఏకకణ జీవులు అంటారు, మరికొన్ని మనలాగా అనేక కణాలతో నిర్మితమై ఉంటాయి, వాటిని బహుకణ జీవులు అంటారు.

8.1 కణం అంటే ఏమిటి?

ఏకకణ జీవులు (i) స్వతంత్ర అస్తిత్వాన్ని మరియు (ii) జీవితం యొక్క అవసరమైన కార్యకలాపాలను నిర్వహించగల సామర్థ్యం కలిగి ఉంటాయి. ఒక కణం యొక్క పూర్తి నిర్మాణం కంటే తక్కువ ఏదైనా స్వతంత్ర జీవనాన్ని నిర్ధారించదు. అందువల్ల, కణం అన్ని జీవుల యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణ మరియు క్రియాత్మక ప్రమాణం.

ఆంటన్ వాన్ లీవెన్హోక్ మొదటగా జీవకణాన్ని చూసి వివరించాడు. రాబర్ట్ బ్రౌన్ తర్వాత కేంద్రకాన్ని కనుగొన్నాడు. సూక్ష్మదర్శిని యొక్క ఆవిష్కరణ మరియు దాని మెరుగుదల ఎలక్ట్రాన్ సూక్ష్మదర్శినికి దారితీసింది, ఇది కణం యొక్క అన్ని నిర్మాణ వివరాలను వెల్లడించింది.

8.2 కణ సిద్ధాంతం

1838లో, జర్మన్ వృక్షశాస్త్రవేత్త మాథియస్ ష్లీడెన్, పెద్ద సంఖ్యలో మొక్కలను పరిశీలించి, అన్ని మొక్కలు వివిధ రకాల కణాలతో నిర్మితమై ఉంటాయని మరియు అవి మొక్క యొక్క కణజాలాలను ఏర్పరుస్తాయని గమనించాడు. దాదాపు అదే సమయంలో, బ్రిటిష్ జంతుశాస్త్రవేత్త థియోడోర్ ష్వాన్ (1839), వివిధ రకాల జంతు కణాలను అధ్యయనం చేసి, కణాలు సన్నని బాహ్య పొరను కలిగి ఉంటాయని నివేదించాడు, ఇది ఈనాడు ‘ప్లాస్మా పొర’గా పిలువబడుతుంది. అతను మొక్క కణజాలాలపై తన అధ్యయనాల ఆధారంగా, కణభిత్తి ఉండటం మొక్క కణాల యొక్క ప్రత్యేక లక్షణం అని కూడా తీర్మానించాడు. దీని ఆధారంగా, జంతువులు మరియు మొక్కల శరీరాలు కణాలు మరియు కణాల ఉత్పత్తులతో నిర్మితమై ఉంటాయని ష్వాన్ ఊహను ప్రతిపాదించాడు.

ష్లీడెన్ మరియు ష్వాన్ కలిసి కణ సిద్ధాంతాన్ని రూపొందించారు. అయితే, ఈ సిద్ధాంతం కొత్త కణాలు ఎలా ఏర్పడతాయో వివరించలేదు. రూడాల్ఫ్ విర్చో (1855) కణాలు విభజించబడి, ముందే ఉన్న కణాల నుండి కొత్త కణాలు ఏర్పడతాయని మొదటగా వివరించాడు (ఓమ్నిస్ సెల్యులా-ఇ సెల్యులా). అతను ష్లీడెన్ మరియు ష్వాన్ యొక్క ఊహను సవరించి, కణ సిద్ధాంతానికి చివరి రూపాన్ని ఇచ్చాడు. కణ సిద్ధాంతం ఈనాడు అర్థం చేసుకున్న విధంగా ఇలా ఉంది:

(i) అన్ని జీవులు కణాలు మరియు కణాల ఉత్పత్తులతో నిర్మితమై ఉంటాయి.

(ii) అన్ని కణాలు ముందే ఉన్న కణాల నుండి ఉద్భవిస్తాయి.

8.3 కణం యొక్క సంగ్రహావలోకనం

మీరు ఇంతకు ముందు ఉల్లిపొర మరియు/లేదా మానవ చెక్క కణాలలో కణాలను సూక్ష్మదర్శిని కింద గమనించారు. వాటి నిర్మాణాన్ని గుర్తుకు తెచ్చుకుందాం. ఉల్లి కణం, ఇది ఒక సాధారణ మొక్క కణం, దాని బాహ్య సరిహద్దుగా స్పష్టమైన కణభిత్తిని కలిగి ఉంటుంది మరియు దాని లోపలే కణ పొర ఉంటుంది. మానవ చెక్క కణాలు కణం యొక్క సరిహద్దు నిర్మాణంగా బాహ్య పొరను కలిగి ఉంటాయి. ప్రతి కణం లోపల సాంద్రత కలిగిన పొరతో బంధించబడిన నిర్మాణాన్ని కేంద్రకం అంటారు. ఈ కేంద్రకం క్రోమోజోమ్లను కలిగి ఉంటుంది, అవి మరల జన్యు పదార్థం, DNAని కలిగి ఉంటాయి. పొరతో బంధించబడిన కేంద్రకాలను కలిగి ఉన్న కణాలను యూకారియోటిక్ అంటారు, అయితే పొరతో బంధించబడిన కేంద్రకం లేని కణాలను ప్రోకారియోటిక్ అంటారు. ప్రోకారియోటిక్ మరియు యూకారియోటిక్ కణాల రెండింటిలోనూ, ద్రవరూప మాతృక అని పిలువబడే సైటోప్లాజం కణం యొక్క ఘనపరిమాణాన్ని ఆక్రమిస్తుంది. సైటోప్లాజం మొక్క మరియు జంతు కణాల రెండింటిలోనూ కణ కార్యకలాపాల ప్రధాన రంగస్థలం. కణాన్ని ‘జీవంతో ఉన్న స్థితిలో’ ఉంచడానికి దానిలో వివిధ రసాయన ప్రతిచర్యలు జరుగుతాయి.

కేంద్రకం తప్ప, యూకారియోటిక్ కణాలు ఇతర పొరతో బంధించబడిన విభిన్న నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి, వాటిని అంతర్ద్రవ్య జాలిక (ER), గోల్జీ సంక్లిష్టం, లైసోజోమ్లు, మైటోకాండ్రియా, మైక్రోబాడీలు మరియు రిక్తికలు వంటి కణాంగాలు అంటారు. ప్రోకారియోటిక్ కణాలలో అటువంటి పొరతో బంధించబడిన కణాంగాలు లేవు.

రైబోజోమ్లు పొరతో బంధించబడని కణాంగాలు, అవి అన్ని కణాలలో - యూకారియోటిక్ మరియు ప్రోకారియోటిక్ రెండింటిలోనూ కనిపిస్తాయి. కణం లోపల, రైబోజోమ్లు సైటోప్లాజంలో మాత్రమే కాకుండా, రెండు కణాంగాల లోపల - క్లోరోప్లాస్ట్లు (మొక్కలలో) మరియు మైటోకాండ్రియా మరియు రఫ్ ER పైన కూడా కనిపిస్తాయి.

జంతు కణాలు మరొక పొరతో బంధించబడని కణాంగాన్ని కలిగి ఉంటాయి, దానిని సెంట్రోజోమ్ అంటారు, ఇది కణ విభజనలో సహాయపడుతుంది.

చిత్రం 8.1 కణాల వివిధ ఆకారాలను చూపించే రేఖాచిత్రం

కణాలు పరిమాణం, ఆకారం మరియు కార్యకలాపాలలో గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటాయి (చిత్రం 8.1). ఉదాహరణకు, అతి చిన్న కణాలు అయిన మైకోప్లాస్మాలు, పొడవులో 0.3 µm మాత్రమే ఉంటాయి, అయితే బ్యాక్టీరియా 3 నుండి 5 µm వరకు ఉండవచ్చు. అతిపెద్ద ఒంటరి కణం ఒంటె గుడ్డు. బహుకణ జీవులలో, మానవ ఎర్ర రక్త కణాలు వ్యాసంలో సుమారు 7.0 µm ఉంటాయి. నరాల కణాలు అతి పొడవైన కణాలలో కొన్ని. కణాలు వాటి ఆకారంలో కూడా చాలా వైవిధ్యం కలిగి ఉంటాయి. అవి చక్రం వంటివి, బహుభుజి, స్తంభాకార, ఘనాకార, దారం వంటివి లేదా అనియమితంగా కూడా ఉండవచ్చు. కణం యొక్క ఆకారం అవి నిర్వహించే విధి ప్రకారం మారవచ్చు.

8.4 ప్రోకారియోటిక్ కణాలు

ప్రోకారియోటిక్ కణాలను బ్యాక్టీరియా, నీల-ఆకుపచ్చ శైవలాలు, మైకోప్లాస్మా మరియు PPLO (ప్లూరో న్యుమోనియా లైక్ ఆర్గానిజమ్స్) సూచిస్తాయి. అవి సాధారణంగా యూకారియోటిక్ కణాల కంటే చిన్నవిగా ఉంటాయి మరియు వేగంగా గుణించుకుంటాయి (చిత్రం 8.2). అవి ఆకారం మరియు పరిమాణంలో చాలా వైవిధ్యం కలిగి ఉండవచ్చు. బ్యాక్టీరియా యొక్క నాలుగు ప్రాథమిక ఆకారాలు బాసిల్లస్ (దండం వంటిది), కోకస్ (గోళాకార), విబ్రియో (కామా ఆకారం) మరియు స్పైరిల్లం (సర్పిలం).

చిత్రం 8.2 యూకారియోటిక్ కణాన్ని ఇతర జీవులతో పోల్చి చూపించే రేఖాచిత్రం

ప్రోకారియోట్లు వివిధ ఆకారాలు మరియు విధులను ప్రదర్శించినప్పటికీ, ప్రోకారియోటిక్ కణం యొక్క నిర్మాణం ప్రాథమికంగా ఒకేలా ఉంటుంది. మైకోప్లాస్మా తప్ప అన్ని ప్రోకారియోట్లు కణ పొర చుట్టూ కణభిత్తిని కలిగి ఉంటాయి. కణాన్ని నింపే ద్రవ మాతృక సైటోప్లాజం. బాగా నిర్వచించబడిన కేంద్రకం లేదు. జన్యు పదార్థం సాధారణ బ్యాక్టీరియా ప్రాథమికంగా నగ్నంగా ఉంటుంది, కేంద్రక పొరతో ఆవరించబడదు (1-2 mm). జినోమిక్ DNA (ఒకే క్రోమోజోమ్/వృత్తాకార DNA) తో పాటు, అనేక బ్యాక్టీరియా జినోమిక్ DNA బయట చిన్న వృత్తాకార DNAని కలిగి ఉంటాయి. ఈ చిన్న DNAలను PPLO ప్లాస్మిడ్లు అంటారు. ప్లాస్మిడ్ DNA అటువంటి బ్యాక్టీరియాకు కొన్ని ప్రత్యేక ఫీనోటైపిక్ లక్షణాలను ప్రదానం చేస్తుంది. అటువంటి లక్షణాలలో ఒకటి యాంటీబయాటిక్లకు ప్రతిఘటన. ఉన్నత తరగతులలో మీరు ఈ ప్లాస్మిడ్ వైరస్లు ఒక సాధారణ యూకారియోటిక్ కణ DNAని విదేశీ DNAతో బ్యాక్టీరియల్ రూపాంతరణను పర్యవేక్షించడానికి ఉపయోగిస్తారని నేర్చుకుంటారు (0.02-0.2 mm) (10-20 mm). కేంద్రక పొర యూకారియోట్లలో కనిపిస్తుంది. రైబోజోమ్ల కోసం ఏ కణాంగాలు లేవు. ప్రోకారియోట్లు ఇన్క్లూషన్ల రూపంలో ఏదో ప్రత్యేకత కలిగి ఉంటాయి. మీసోసోమ్ అని పిలువబడే కణ పొర యొక్క ప్రత్యేక విభేదన రూపం ప్రోకారియోట్ల లక్షణం. అవి తప్పనిసరిగా కణ పొర యొక్క అంతర్గత మడతలు.

8.4.1 కణ ఆవరణ మరియు దాని మార్పులు

చాలా ప్రోకారియోటిక్ కణాలు, ముఖ్యంగా బ్యాక్టీరియా కణాలు, రసాయనికంగా సంక్లిష్టమైన కణ ఆవరణను కలిగి ఉంటాయి. కణ ఆవరణ గట్టిగా బంధించబడిన మూడు పొరల నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది, అనగా, బాహ్యంగా గ్లైకోకాలిక్స్ తర్వాత కణభిత్తి మరియు తర్వాత ప్లాస్మా పొర. ఆవరణ యొక్క ప్రతి పొర విభిన్న విధిని నిర్వహించినప్పటికీ, అవి ఒకే రక్షణ యూనిట్గా కలిసి పనిచేస్తాయి. గ్రామ్ ద్వారా అభివృద్ధి చేయబడిన రంగు పూయడం విధానానికి కణ ఆవరణలలోని తేడాలు మరియు అవి ఎలా స్పందిస్తాయి అనే దాని ఆధారంగా బ్యాక్టీరియాను రెండు సమూహాలుగా వర్గీకరించవచ్చు, అనగా, గ్రామ్ రంగును తీసుకునేవి గ్రామ్ పాజిటివ్ మరియు తీసుకోని ఇతరులు గ్రామ్ నెగటివ్ బ్యాక్టీరియా అంటారు.

గ్లైకోకాలిక్స్ వివిధ బ్యాక్టీరియాల మధ్య కూర్పు మరియు మందంలో భిన్నంగా ఉంటుంది. ఇది కొన్నింటిలో స్లైమ్ పొర అని పిలువబడే వదులుగా ఉండే మూతగా ఉండవచ్చు, మరికొన్నింటిలో ఇది మందంగా మరియు గట్టిగా ఉండవచ్చు, దీనిని క్యాప్స్యూల్ అంటారు. కణభిత్తి కణం యొక్క ఆకారాన్ని నిర్ణయిస్తుంది మరియు బ్యాక్టీరియం పగిలిపోకుండా లేదా కూలిపోకుండా నిరోధించడానికి బలమైన నిర్మాణాత్మక మద్దతును అందిస్తుంది.

ప్లాస్మా పొర స్వభావంలో ఎంపికగా పారగమ్యంగా ఉంటుంది మరియు బాహ్య ప్రపంచంతో సంకర్షణ చెందుతుంది. ఈ పొర నిర్మాణాత్మకంగా యూకారియోట్ల పొరతో సమానంగా ఉంటుంది.

మీసోసోమ్ ఒక ప్రత్యేక పొర నిర్మాణం, ఇది ప్లాస్మా పొర కణంలోకి విస్తరణ ద్వారా ఏర్పడుతుంది. ఈ విస్తరణలు సంచులు, నాళికలు మరియు లామెల్ల రూపంలో ఉంటాయి. అవి కణభిత్తి ఏర్పాటు, DNA ప్రతిరూపణ మరియు పుత్రికా కణాలకు పంపిణీలో సహాయపడతాయి. అవి కూడా శ్వాసక్రియ, స్రావ ప్రక్రియలలో సహాయపడటం, ప్లాస్మా పొర యొక్క ఉపరితల వైశాల్యాన్ని మరియు ఎంజైమాటిక్ కంటెంట్ను పెంచడంలో సహాయపడతాయి. సైనోబ్యాక్టీరియా వంటి కొన్ని ప్రోకారియోట్లలో, క్రోమాటోఫోర్లు అని పిలువబడే సైటోప్లాజంలోకి ఇతర పొర విస్తరణలు ఉంటాయి, అవి వర్ణద్రవ్యాలను కలిగి ఉంటాయి.

బ్యాక్టీరియా కణాలు చలనశీలత కలిగి ఉండవచ్చు లేదా చలనశీలత లేకపోవచ్చు. చలనశీలత కలిగి ఉంటే, అవి వాటి కణభిత్తి నుండి ఫ్లాజెల్లా అని పిలువబడే సన్నని దారం వంటి విస్తరణలను కలిగి ఉంటాయి. బ్యాక్టీరియా ఫ్లాజెల్లా సంఖ్య మరియు అమరికలో ఒక పరిధిని చూపుతాయి. బ్యాక్టీరియల్ ఫ్లాజెల్లం మూడు భాగాలతో రూపొందించబడింది - ఫిలమెంట్, హుక్ మరియు బేసల్ బాడీ. ఫిలమెంట్ అతి పొడవైన భాగం మరియు కణ ఉపరితలం నుండి బయటికి విస్తరించి ఉంటుంది.

ఫ్లాజెల్లా తప్ప, పిలి మరియు ఫింబ్రియే కూడా బ్యాక్టీరియా యొక్క ఉపరితల నిర్మాణాలు కానీ చలనశీలతలో పాత్ర పోషించవు. పిలి ఒక ప్రత్యేక ప్రోటీన్తో తయారు చేయబడిన పొడవైన నాళికాకార నిర్మాణాలు. ఫింబ్రియే చిన్న బ్రిసిల్ వంటి నారలు కణం నుండి మొలకెత్తుతాయి. కొన్ని బ్యాక్టీరియాలలో, అవి స్ట్రీమ్లలో బ్యాక్టీరియాను రాళ్లకు మరియు హోస్ట్ కణజాలాలకు అతుక్కోవడంలో సహాయపడతాయని తెలుసు.

8.4.2 రైబోజోమ్లు మరియు ఇన్క్లూషన్ బాడీలు

ప్రోకారియోట్లలో, రైబోజోమ్లు కణం యొక్క ప్లాస్మా పొరతో సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. అవి పరిమాణంలో సుమారు 15 nm ద్వారా 20 nm ఉంటాయి మరియు రెండు ఉపయూనిట్లతో తయారు చేయబడతాయి - 50S మరియు 30S యూనిట్లు, అవి కలిసి ఉన్నప్పుడు 70S ప్రోకారియోటిక్ రైబోజోమ్లను ఏర్పరుస్తాయి. రైబోజోమ్లు ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ స్థలం. అనేక రైబోజోమ్లు ఒకే mRNAకి అటాచ్ అవ్వవచ్చు మరియు పాలిరైబోజోమ్లు లేదా పాలిసోమ్ అని పిలువబడే గొలుసును ఏర్పరుస్తాయి. పాలిసోమ్ యొక్క రైబోజోమ్లు అనువదిస్తాయి mRNA ప్రోటీన్లలోకి.

ఇన్క్లూషన్ బాడీలు: ప్రోకారియోటిక్ కణాలలో నిల్వ పదార్థం సైటోప్లాజంలో ఇన్క్లూషన్ బాడీల రూపంలో నిల్వ చేయబడుతుంది. ఇవి ఏ పొర వ్యవస్థతోనూ బంధించబడవు మరియు సైటోప్లాజంలో స్వేచ్ఛగా ఉంటాయి, ఉదా., ఫాస్ఫేట్ రేణువులు, సైనోఫైసియన్ రేణువులు మరియు గ్లైకోజెన్ రేణువులు. గ్యాస్ వాక్యూల్స్ నీలం ఆకుపచ్చ మరియు ఊదా మరియు ఆకుపచ్చ కిరణజన్య సంయోగక్రియ బ్యాక్టీరియాలలో కనిపిస్తాయి.

8.5 యూకారియోటిక్ కణాలు

యూకారియోట్లలో అన్ని ప్రోటిస్టులు, మొక్కలు, జంతువులు మరియు శిలీంధ్రాలు ఉంటాయి. యూకారియోటిక్ కణాలలో పొరతో బంధించబడిన కణాంగాల ఉనికి ద్వారా సైటోప్లాజం యొక్క విస్తృత వేరు చేయడం ఉంటుంది. యూకారియోటిక్ కణాలు కేంద్రక పొరతో కూడిన వ్యవస్థీకృత కేంద్రకాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అదనంగా, యూకారియోటిక్ కణాలు వివిధ రకాల సంక్లిష్ట చలన మరియు కణాస్థిపంజర నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి. వాటి జన్యు పదార్థం క్రోమోజోమ్లలో వ్యవస్థీకృతమై ఉంటుంది.

అన్ని యూకారియోటిక్ కణాలు ఒకేలా ఉండవు. మొక్క మరియు జంతు కణాలు భిన్నంగా ఉంటాయి మొదటివి కణభిత్తులు, ప్లాస్టిడ్లు మరియు పెద్ద కేంద్ర రిక్తికను కలిగి ఉంటాయి జంతు కణాలలో లేవు. మరోవైపు, జంతు కణాలు సెంట్రియోల్లను కలిగి ఉంటాయి ఇవి దాదాపు అన్ని మొక్క కణాలలో లేవు (చిత్రం 8.3).ఇప్పుడు వాటి నిర్మాణం మరియు విధులను అర్థం చేసుకోవడానికి వ్యక్తిగత కణాంగాలను చూద్దాం.

చిత్రం 8.3 రేఖాచిత్రం చూపిస్తోంది: (ఎ) మొక్క కణం (బి) జంతు కణం

8.5.1 కణ పొర

1950లలో ఎలక్ట్రాన్ సూక్ష్మదర్శిని ఆవిర్భావం తర్వాత మాత్రమే పొర యొక్క వివరణాత్మక నిర్మాణం అధ్యయనం చేయబడింది. ఇంతలో, కణ పొరపై రసాయన అధ్యయనాలు, ముఖ్యంగా మానవ ఎర్ర రక్త కణాలలో (RBCలు), శాస్త్రవేత్తలు ప్లాస్మా పొర యొక్క సాధ్యమైన నిర్మాణాన్ని తీసివేయడానికి అనుమతించాయి.

ఈ అధ్యయనాలు కణ పొర ప్రధానంగా లిపిడ్లు మరియు ప్రోటీన్లతో రూపొందించబడిందని చూపించాయి. ప్రధాన లిపిడ్లు ఫాస్ఫోలిపిడ్లు, అవి ద్విపొరలో అమర్చబడి ఉంటాయి. అలాగే, లిపిడ్లు పొర లోపల ధ్రువ శీర్షం బాహ్య వైపులా మరియు జలవిరోధి తోకలు లోపలి భాగం వైపుకు అమర్చబడి ఉంటాయి. ఇది సంతృప్త హైడ్రోకార్బన్ల యొక్క ధ్రువేతర తోక జలప్రపంచం నుండి రక్షించబడుతుందని నిర్ధారిస్తుంది (చిత్రం 8.4). ఫాస్ఫోలిపిడ్లతో పాటు పొరలో కొలెస్ట్రాల్ క