કોર્કનો પાતળો સ્લાઈસ તપાસતી વખતે, રોબર્ટ હૂકે જોયું કે કોર્ક મધપૂડાની રચના જેવો દેખાતો હતો જેમાં ઘણા નાના ખાનાઓ હતા. કોર્ક એક પદાર્થ છે જે વૃક્ષની છાલમાંથી મળે છે. આ 1665નું વર્ષ હતું જ્યારે હૂકે આ સંયોગજન્ય અવલોકન પોતાના ડિઝાઇન કરેલા માઇક્રોસ્કોપ દ્વારા કર્યું હતું. રોબર્ટ હૂકે આ બોક્સને કોષો (સેલ્સ) કહ્યા. સેલ એ લેટિન શબ્દ છે જેનો અર્થ ‘એક નાનો ઓરડો’ એવો થાય છે.

આ એક ખૂબ જ નાની અને તુચ્છ ઘટના જેવું લાગી શકે છે પરંતુ વિજ્ઞાનના ઇતિહાસમાં તે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. આ પહેલી જ વાર હતી કે કોઈએ અવલોકન કર્યું કે જીવંત વસ્તુઓ અલગ એકમો ધરાવતી દેખાય છે. આ એકમોનું વર્ણન કરવા માટે ‘સેલ’ શબ્દનો ઉપયોગ આજે પણ જીવવિજ્ઞાનમાં થઈ રહ્યો છે.

ચાલો આપણે કોષો વિશે શોધી કાઢીએ.

5.1 જીવંત સજીવો શેના બનેલા છે?

પ્રવૃત્તિ 5.1

• ચાલો એક ડુંગળીના ગાંઠમાંથી એક નાનો ટુકડો લઈએ. ફોર્સેપ્સની જોડીની મદદથી, આપણે ડુંગળીના અંતર્ગોળ બાજુ (આંતરિક સ્તર) પરથી છાલ (જેને એપિડર્મિસ કહે છે) છોલી શકીએ છીએ. આ સ્તરને તરત જ પાણી ધરાવતા વોચ-ગ્લાસમાં મૂકી શકાય છે. આ છાલને વાળવાથી અથવા સૂકાઈ જવાથી બચાવશે. આપણે આ છાલ સાથે શું કરીએ?

• ચાલો એક ગ્લાસ સ્લાઈડ લઈએ, તેના પર પાણીનું એક ટીપું મૂકીએ અને વોચ ગ્લાસમાંથી છાલનો એક નાનો ટુકડો સ્લાઈડ પર સ્થાનાંતરિત કરીએ. ખાતરી કરો કે છાલ સ્લાઈડ પર સંપૂર્ણપણે સપાટ છે. છાલને સ્થાનાંતરિત કરવામાં મદદ કરવા માટે એક પાતળો ઊંટના વાળનો પેઇન્ટબ્રશ જરૂરી હોઈ શકે છે. હવે આપણે આ ટુકડા પર સફરેનિન સોલ્યુશનનું એક ટીપું મૂકીએ છીએ અને તેના પછી કવર સ્લિપ મૂકીએ છીએ. માઉન્ટિંગ સોયની મદદથી કવર સ્લિપ મૂકતી વખતે હવાના પરપોટા ટાળવાનું ધ્યાન રાખો. તમારા શિક્ષકની મદદ માંગો. આપણે ડુંગળીની છાલનું અસ્થાયી માઉન્ટ તૈયાર કર્યું છે. આપણે આ સ્લાઈડને કમ્પાઉન્ડ માઇક્રોસ્કોપની ઓછી પાવર અને તેના પછી ઊંચી પાવર હેઠળ જોઈ શકીએ છીએ.

ફિગ. 5.1: કમ્પાઉન્ડ માઇક્રોસ્કોપ

આપણે લેન્સ દ્વારા જોતા શું અવલોકન કરીએ છીએ? શું આપણે માઇક્રોસ્કોપ દ્વારા જોઈ શકાતી રચનાઓને અવલોકન શીટ પર દોરી શકીએ છીએ? શું તે ફિગ. 5.2 જેવી દેખાય છે?

ફિગ. 5.2: ડુંગળીની છાલના કોષો

આપણે વિવિધ કદની ડુંગળીની છાલના અસ્થાયી માઉન્ટ તૈયાર કરવાનો પ્રયાસ કરી શકીએ છીએ. આપણે શું અવલોકન કરીએ છીએ? શું આપણે સમાન રચનાઓ અથવા વિવિધ રચનાઓ જોઈએ છીએ?

આ રચનાઓ શું છે?

આ રચનાઓ એકબીજા જેવી જ દેખાય છે. તેમની સાથે મળીને તેઓ ડુંગળીના ગાંઠ જેવી મોટી રચના બનાવે છે! આ પ્રવૃત્તિ પરથી આપણે જોઈએ છીએ કે વિવિધ કદની ડુંગળીના ગાંઠમાં માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ સમાન નાની રચનાઓ દેખાય છે. ડુંગળીની છાલના કોષો તે કઈ કદની ડુંગળીમાંથી આવ્યા છે તેની ઉપરાંત બધા એકસરખા દેખાશે.

આ નાની રચનાઓ જે આપણે જોઈએ છીએ તે ડુંગળીના ગાંઠના મૂળભૂત બિલ્ડિંગ એકમો છે. આ રચનાઓને કોષો કહેવામાં આવે છે. ફક્ત ડુંગળી જ નહીં, પરંતુ આપણી આસપાસ જે બધા સજીવો આપણે અવલોકન કરીએ છીએ તે કોષોથી બનેલા છે. જો કે, એકલા કોષો પણ હોય છે જે પોતાના પર જીવે છે.

કોષોની શોધ સૌપ્રથમ રોબર્ટ હૂકે 1665માં કરી હતી. તેમણે એક આદિમ માઇક્રોસ્કોપની મદદથી કોર્ક સ્લાઈસમાં કોષો અવલોકન કર્યા હતા. લીવેનહોક (1674) ને, સુધારેલા માઇક્રોસ્કોપ સાથે, તળાવના પાણીમાં મુક્ત જીવંત કોષોની શોધ પ્રથમ વાર થઈ. 1831માં રોબર્ટ બ્રાઉન હતા જેમણે કોષમાં કેન્દ્રક (ન્યુક્લિયસ) શોધ્યું. 1839માં પુર્કિન્જે દ્વારા કોષના પ્રવાહી પદાર્થ માટે ‘પ્રોટોપ્લાઝમ’ શબ્દ ગઢવામાં આવ્યો. કોષ સિદ્ધાંત, કે બધા છોડ અને પ્રાણીઓ કોષોથી બનેલા છે અને કોષ એ જીવનનો મૂળભૂત એકમ છે, તે બે જીવવિજ્ઞાનીઓ, શ્લેઇડન (1838) અને શ્વાન (1839) દ્વારા રજૂ કરવામાં આવ્યો હતો. વિર્ચો (1855) દ્વારા આ સૂચના કરીને કોષ સિદ્ધાંતને વધુ વિસ્તૃત કરવામાં આવ્યો હતો કે બધા કોષો પહેલાથી અસ્તિત્વમાં રહેલા કોષોમાંથી ઉદ્ભવે છે. 1940માં ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપની શોધ સાથે, કોષની જટિલ રચના અને તેના વિવિધ અંગકો (ઑર્ગેનેલ્સ) ને અવલોકન અને સમજવું શક્ય બન્યું.

મેગ્નિફાઇંગ લેન્સના શોધથી સૂક્ષ્મ જગતની શોધ થઈ. હવે જાણીતું છે કે એક કોષ સંપૂર્ણ સજીવની રચના કરી શકે છે જેમ કે અમીબા, ક્લેમિડોમોનાસ, પેરામીશિયમ અને બેક્ટેરિયામાં. આ સજીવોને એકકોષી સજીવો (એક = સિંગલ) કહેવામાં આવે છે. બીજી બાજુ, ઘણા કોષો એક જ શરીરમાં એકસાથે જૂથ બનાવે છે અને બહુકોષી સજીવો (બહુ = ઘણા) જેમ કે કેટલાક ફૂગ, છોડ અને પ્રાણીઓમાં વિવિધ શરીરના ભાગો બનાવવા માટે તેમાં વિવિધ કાર્યો ગ્રહણ કરે છે. શું આપણે કેટલાક વધુ એકકોષી સજીવોના નામ શોધી શકીએ છીએ? દરેક બહુકોષી સજીવ એક જ કોષમાંથી આવ્યો છે. કેવી રીતે? કોષો પોતાના જેવા કોષો ઉત્પન્ન કરવા માટે વિભાજિત થાય છે. આમ, બધા કોષો પહેલાથી અસ્તિત્વમાં રહેલા કોષોમાંથી આવે છે.

પ્રવૃત્તિ 5.2

• આપણે પાંદડાની છાલ, ડુંગળીની મૂળની ટોચ અથવા વિવિધ કદની ડુંગળીની છાલના અસ્થાયી માઉન્ટ તૈયાર કરવાનો પ્રયાસ કરી શકીએ છીએ.

• ઉપરોક્ત પ્રવૃત્તિ કર્યા પછી, ચાલો જોઈએ કે નીચેના પ્રશ્નોના જવાબો શું હશે:

  (a) શું બધા કોષો આકાર અને કદની દ્રષ્ટિએ એકસરખા દેખાય છે?

  (b) શું બધા કોષો રચનાની દ્રષ્ટિએ એકસરખા દેખાય છે?

  (c) શું આપણે છોડના શરીરના વિવિધ ભાગોમાંથી કોષોમાં તફાવત શોધી શકીએ છીએ?

  (d) આપણે કઈ સમાનતાઓ શોધી શકીએ છીએ?

  કેટલાક સજીવોમાં પણ વિવિધ પ્રકારના કોષો હોઈ શકે છે. નીચેની ચિત્ર જુઓ. તે માનવ શરીરના કેટલાક કોષો દર્શાવે છે.

ફિગ. 5.3: માનવ શરીરના વિવિધ કોષો

કોષોનો આકાર અને કદ તેમના દ્વારા કરવામાં આવતા ચોક્કસ કાર્ય સાથે સંબંધિત છે. અમીબા જેવા કેટલાક કોષોમાં બદલાતા આકાર હોય છે. કેટલાક કિસ્સાઓમાં કોષનો આકાર વધુ કે ઓછો નિશ્ચિત અને ચોક્કસ પ્રકારના કોષ માટે વિશિષ્ટ હોઈ શકે છે; ઉદાહરણ તરીકે, ચેતા કોષોમાં એક લાક્ષણિક આકાર હોય છે.

દરેક જીવંત કોષમાં ચોક્કસ મૂળભૂત કાર્યો કરવાની ક્ષમતા હોય છે જે બધા જીવંત સ્વરૂપોની લાક્ષણિકતા છે. જીવંત કોષ આ મૂળભૂત કાર્યો કેવી રીતે કરે છે? આપણે જાણીએ છીએ કે માનવ જેવા બહુકોષી સજીવોમાં કાર્યવિભાજન હોય છે. આનો અર્થ એ છે કે માનવ શરીરના વિવિધ ભાગો વિવિધ કાર્યો કરે છે. માનવ શરીરમાં રક્ત પંપ કરવા માટે હૃદય હોય છે, ખોરાક પાચન કરવા માટે પેટ હોય છે અને તેથી વધુ. તે જ રીતે, એક જ કોષમાં પણ કાર્યવિભાજન જોવા મળે છે. હકીકતમાં, આવા દરેક કોષમાં તેની અંદર કોષ અંગકો (સેલ ઑર્ગેનેલ્સ) તરીકે ઓળખાતા ચોક્કસ ઘટકો હોય છે. દરેક પ્રકારનો કોષ અંગક એક વિશિષ્ટ કાર્ય કરે છે, જેમ કે કોષમાં નવી સામગ્રી બનાવવી, કોષમાંથી કચરો સાફ કરવો વગેરે. આ અંગકોને કારણે કોષ જીવી શકે છે અને તેના બધા કાર્યો કરી શકે છે. આ અંગકો મળીને કોષ નામના મૂળભૂત એકમની રચના કરે છે. એ રસપ્રદ છે કે બધા કોષોમાં સમાન અંગકો જોવા મળે છે, ભલે તેમનું કાર્ય ગમે તે હોય અથવા તે કયા સજીવમાં જોવા મળે છે.

5.2 કોષ શેનાથી બનેલો છે? કોષની રચનાત્મક સંગઠન શું છે?

આપણે ઉપર જોયું કે કોષમાં અંગકો નામના વિશિષ્ટ ઘટકો હોય છે. કોષ કેવી રીતે સંગઠિત થયેલો છે?

જો આપણે માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ કોષનો અભ્યાસ કરીએ, તો આપણે લગભગ દરેક કોષમાં ત્રણ લક્ષણો જોઈશું; પ્લાઝ્મા પટલ, કેન્દ્રક અને કોષરસ. કોષની અંદરની બધી પ્રવૃત્તિઓ અને કોષની તેના વાતાવરણ સાથેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા આ લક્ષણોને કારણે શક્ય છે. ચાલો જોઈએ કેવી રીતે.

5.2.1 પ્લાઝ્મા પટલ અથવા કોષ પટલ

આ કોષનું સૌથી બહારનું આવરણ છે જે કોષની સામગ્રીને તેના બાહ્ય વાતાવરણથી અલગ કરે છે. પ્લાઝ્મા પટલ કેટલીક સામગ્રીના પ્રવેશ અને નિર્ગમનને કોષમાં અને બહાર મંજૂરી આપે છે અથવા પરવાનગી આપે છે. તે કેટલીક અન્ય સામગ્રીની હિલચાલને પણ અટકાવે છે. તેથી, કોષ પટલને પસંદગીપણું પારગમ્ય પટલ કહેવામાં આવે છે.

કોષમાં પદાર્થોની હિલચાલ કેવી રીતે થાય છે? પદાર્થો કોષની બહાર કેવી રીતે જાય છે?

કાર્બન ડાયોક્સાઈડ અથવા ઓક્સિજન જેવા કેટલાક પદાર્થો વિસરણ (ડિફ્યુઝન) નામની પ્રક્રિયા દ્વારા કોષ પટલમાંથી પસાર થઈ શકે છે. આપણે અગાઉના પ્રકરણોમાં વિસરણની પ્રક્રિયાનો અભ્યાસ કર્યો છે. આપણે જોયું કે કોઈ પદાર્થની ઉચ્ચ સાંદ્રતાના પ્રદેશથી તેની સાંદ્રતા ઓછી હોય તેવા પ્રદેશમાં સ્વયંસ્ફુરિત હિલચાલ થાય છે.

જ્યારે, ઉદાહરણ તરીકે, કોઈ પદાર્થ જેમ કે $CO_2$ (જે કોષીય કચરો છે અને કોષ દ્વારા બહાર કાઢવાની જરૂર છે) કોષની અંદર ઉચ્ચ સાંદ્રતામાં જમા થાય છે ત્યારે કોષોમાં આના જેવું જ કંઈક થાય છે. કોષના બાહ્ય વાતાવરણમાં, $CO_2$ ની સાંદ્રતા કોષની અંદરના ભાગ કરતાં ઓછી હોય છે. જલદી કોષની અંદર અને બહાર $CO_2$ ની સાંદ્રતામાં તફાવત થાય છે, $CO_2$ વિસરણની પ્રક્રિયા દ્વારા કોષની બહાર, ઉચ્ચ સાંદ્રતાના પ્રદેશથી, કોષની બહાર ઓછી સાંદ્રતાના પ્રદેશમાં જાય છે. તે જ રીતે, જ્યારે કોષની અંદર $O_2$ નું સ્તર અથવા સાંદ્રતા ઘટે છે ત્યારે $O_2$ વિસરણની પ્રક્રિયા દ્વારા કોષમાં પ્રવેશે છે. આમ, કોષો તેમજ કોષ અને તેના બાહ્ય વાતાવરણ વચ્ચે વાયુઓના વિનિમયમાં વિસરણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

પાણી પણ વિસરણના નિયમનું પાલન કરે છે. આવા પસંદગીપણું પારગમ્ય પટલ દ્વારા પાણીના અણુઓની હિલચાલને અભિસરણ (ઓસ્મોસિસ) કહેવામાં આવે છે.

પ્લાઝ્મા પટલમાંથી પાણીની હિલચાલ પણ પાણીમાં ઓગળેલા પદાર્થની માત્રાથી પ્રભાવિત થાય છે. આમ, અભિસરણ એ પસંદગીપણું પારગમ્ય પટલમાંથી પાણીનું ઉચ્ચ દ્રાવ્ય સાંદ્રતા તરફનું ચોખ્ખું વિસરણ છે.

જો આપણે પાણીમાં ખાંડ અથવા મીઠાના દ્રાવણમાં પ્રાણી કોષ અથવા છોડના કોષને મૂકીએ તો શું થશે?

નીચેની ત્રણમાંથી એક ઘટના થઈ શકે છે:

1. જો કોષને ઘેરતા માધ્યમમાં કોષ કરતાં પાણીની સાંદ્રતા વધારે હોય, એટલે કે બહારનું દ્રાવણ ખૂબ જ મંદ હોય, તો કોષ અભિસરણ દ્વારા પાણી મેળવશે. આવા દ્રાવણને અલ્પપ્રાણી દ્રાવણ (હાઇપોટોનિક સોલ્યુશન) કહેવામાં આવે છે.

પાણીના અણુઓ કોષ પટલમાંથી બંને દિશામાં પસાર થવા માટે મુક્ત છે, પરંતુ કોષમાં જેટલું પાણી આવશે તેના કરતાં વધુ પાણી બહાર જશે. ચોખ્ખું (કુલ) પરિણામ એ છે કે પાણી કોષમાં પ્રવેશે છે. કોષ સુજી જવાની શક્યતા છે.

2. જો માધ્યમમાં કોષ જેટલી જ પાણીની સાંદ્રતા હોય, તો કોષ પટલમાંથી પાણીની કોઈ ચોખ્ખી હિલચાલ થશે નહીં. આવા દ્રાવણને સમપ્રાણી દ્રાવણ (આઇસોટોનિક સોલ્યુશન) કહેવામાં આવે છે.

પાણી કોષ પટલમાંથી બંને દિશામાં પસાર થાય છે, પરંતુ અંદર જતા પાણીની માત્રા બહાર જતા પાણી જેટલી જ હોય છે, તેથી પાણીની કોઈ કુલ હિલચાલ થતી નથી. કોષ સમાન કદનો રહેશે.

3. જો માધ્યમમાં કોષ કરતાં પાણીની સાંદ્રતા ઓછી હોય, એટલે કે તે ખૂબ જ સાંદ્ર દ્રાવણ હોય, તો કોષ અભિસરણ દ્વારા પાણી ગુમાવશે. આવા દ્રાવણને અતિપ્રાણી દ્રાવણ (હાઇપરટોનિક સોલ્યુશન) કહેવામાં આવે છે.

ફરીથી, પાણી કોષ પટલમાંથી બંને દિશામાં પસાર થાય છે, પરંતુ આ વખતે કોષમાં પ્રવેશતા કરતાં વધુ પાણી કોષ છોડે છે. તેથી કોષ સંકોચાશે.

આમ, અભિસરણ એ પસંદગીપણું પારગમ્ય પટલ દ્વારા વિસરણનો એક વિશિષ્ટ કેસ છે. હવે ચાલો નીચેની પ્રવૃત્તિ કરવાનો પ્રયાસ કરીએ:

પ્રવૃત્તિ 5.3

ઇંડા સાથે અભિસરણ

(a) ઇંડાનો છિલ્લો મંદ હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડમાં ઓગાળીને દૂર કરો. છિલ્લો મોટે ભાગે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટનો બનેલો છે. હવે એક પાતળી બાહ્ય ત્વચા ઇંડાને ઘેરી લે છે. ઇંડાને શુદ્ધ પાણીમાં મૂકો અને 5 મિનિટ પછી અવલોકન કરો. આપણે શું અવલોકન કરીએ છીએ?

ઇંડા સુજી જાય છે કારણ કે અભિસરણ દ્વારા તેમાં પાણી પસાર થાય છે.

(b) સમાન છિલ્લો દૂર કરેલા ઇંડાને સાંદ્ર મીઠાના દ્રાવણમાં મૂકો અને 5 મિનિટ માટે અવલોકન કરો. ઇંડો સંકોચાય છે. શા માટે? પાણી ઇંડાના દ્રાવણમાંથી મીઠાના દ્રાવણમાં પસાર થાય છે કારણ કે મીઠાનું દ્રાવણ વધુ સાંદ્ર છે.

આપણે સૂકા કિસમિસ અથવા જરદાળુ સાથે સમાન પ્રવૃત્તિ પણ કરી શકીએ છીએ.

પ્રવૃત્તિ 5.4

• સૂકા કિસમિસ અથવા જરદાળુને સાદા પાણીમાં મૂકો અને કેટલાક સમય માટે છોડી દો. પછી તેમને ખાંડ અથવા મીઠાના સાંદ્ર દ્રાવણમાં મૂકો. તમે નીચેનું અવલોકન કરશો:

  (a) પાણીમાં મૂકતા દરેક પાણી મેળવે છે અને સુજે છે.

  (b) જો કે, જ્યારે સાંદ્ર દ્રાવણમાં મૂકવામાં આવે છે ત્યારે તે પાણી ગુમાવે છે, અને પરિણામે સંકોચાય છે.

એકકોષી મીઠા પાણીના સજીવો અને મોટાભાગના છોડના કોષો અભિસરણ દ્વારા પાણી મેળવવાનું વલણ ધરાવે છે. છોડની મૂળ દ્વારા પાણીનું શોષ