हम जीवित और निर्जीव में अंतर कैसे बताते हैं? यदि हम एक कुत्ते को दौड़ते हुए, या एक गाय को जुगाली करते हुए, या सड़क पर जोर से चिल्लाते हुए एक आदमी को देखते हैं, तो हम जानते हैं कि ये सजीव हैं। यदि कुत्ता या गाय या आदमी सो रहा हो तो क्या होगा? हम फिर भी सोचेंगे कि वे जीवित थे, लेकिन हमें यह कैसे पता चला? हम उन्हें सांस लेते हुए देखते हैं, और हम जानते हैं कि वे जीवित हैं। पौधों के बारे में क्या? हम कैसे जानते हैं कि वे जीवित हैं? हम उन्हें हरा देखते हैं, हम में से कुछ कहेंगे। लेकिन उन पौधों के बारे में क्या जिनके पत्ते हरे रंग के अलावा अन्य रंगों के होते हैं? वे समय के साथ बढ़ते हैं, इसलिए हम जानते हैं कि वे जीवित हैं, कुछ कहेंगे। दूसरे शब्दों में, हम किसी प्रकार की गति, चाहे वह वृद्धि-संबंधी हो या नहीं, को जीवित होने के सामान्य प्रमाण के रूप में मानते हैं। लेकिन एक पौधा जो दिखाई नहीं दे रहा है वह अभी भी जीवित है, और कुछ जानवर दिखाई देने वाली गति के बिना सांस ले सकते हैं। इसलिए जीवन की परिभाषित विशेषता के रूप में दृश्य गति का उपयोग करना पर्याप्त नहीं है।

बहुत छोटे पैमाने पर होने वाली गतियाँ नग्न आंखों के लिए अदृश्य होंगी, उदाहरण के लिए, अणुओं की गति। क्या जीवन के लिए यह अदृश्य आणविक गति आवश्यक है? यदि हम यह प्रश्न पेशेवर जीवविज्ञानियों से पूछें, तो वे हाँ कहेंगे। वास्तव में, वायरस अपने अंदर कोई आणविक गति नहीं दिखाते हैं (जब तक कि वे किसी कोशिका को संक्रमित नहीं करते), और यही कारण है कि यह विवाद है कि वे वास्तव में जीवित हैं या नहीं।

जीवन के लिए आणविक गतियों की आवश्यकता क्यों है? हमने पिछली कक्षाओं में देखा है कि सजीव सुव्यवस्थित संरचनाएं हैं; उनमें ऊतक हो सकते हैं, ऊतकों में कोशिकाएं होती हैं, कोशिकाओं में उनके छोटे घटक होते हैं, और इसी तरह। पर्यावरण के प्रभावों के कारण, जीवित संरचनाओं की यह सुव्यवस्थित, क्रमबद्ध प्रकृति समय के साथ टूटती रहने की संभावना है। यदि क्रम टूट जाता है, तो जीव अब जीवित नहीं रहेगा। इसलिए जीवित प्राणियों को अपनी संरचनाओं की मरम्मत और रखरखाव करते रहना चाहिए। चूंकि ये सभी संरचनाएं अणुओं से बनी हैं, इसलिए उन्हें अणुओं को हर समय इधर-उधर घुमाते रहना चाहिए।

जीवों में अनुरक्षण प्रक्रम क्या हैं? आइए जानें।

5.1 जैव प्रक्रम क्या हैं?

जीवों के अनुरक्षण कार्य तब भी चलते रहने चाहिए जब वे कुछ विशेष नहीं कर रहे हों। यहां तक कि जब हम कक्षा में बैठे होते हैं, यहां तक कि अगर हम सो रहे होते हैं, तब भी यह अनुरक्षण कार्य चलता रहना चाहिए। वे प्रक्रम जो मिलकर यह अनुरक्षण कार्य करते हैं, जैव प्रक्रम कहलाते हैं।

चूंकि क्षति और टूट-फूट को रोकने के लिए इन अनुरक्षण प्रक्रमों की आवश्यकता होती है, इसलिए उनके लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यह ऊर्जा व्यक्तिगत जीव के शरीर के बाहर से आती है। इसलिए ऊर्जा के स्रोत को जीव के शरीर के बाहर से, जिसे हम भोजन कहते हैं, अंदर स्थानांतरित करने की एक प्रक्रिया होनी चाहिए, एक प्रक्रिया जिसे हम आमतौर पर पोषण कहते हैं। यदि जीवों के शरीर का आकार बढ़ना है, तो बाहर से अतिरिक्त कच्चे माल की भी आवश्यकता होगी। चूंकि पृथ्वी पर जीवन कार्बन-आधारित अणुओं पर निर्भर करता है, इसलिए इनमें से अधिकांश खाद्य स्रोत भी कार्बन-आधारित हैं। इन कार्बन स्रोतों की जटिलता के आधार पर, विभिन्न जीव विभिन्न प्रकार के पोषण प्रक्रमों का उपयोग कर सकते हैं।

ऊर्जा के बाहरी स्रोत काफी विविध हो सकते हैं, क्योंकि पर्यावरण व्यक्तिगत जीव के नियंत्रण में नहीं है। इसलिए, ऊर्जा के इन स्रोतों को शरीर में तोड़ने या बनाने की आवश्यकता होती है, और अंत में एक समान ऊर्जा स्रोत में परिवर्तित किया जाना चाहिए जिसका उपयोग जीवित संरचनाओं को बनाए रखने के लिए आवश्यक विभिन्न आणविक गतियों के साथ-साथ शरीर को बढ़ने के लिए आवश्यक अणुओं के लिए किया जा सकता है। इसके लिए शरीर में रासायनिक अभिक्रियाओं की एक श्रृंखला आवश्यक है। ऑक्सीकरण-अपचयन अभिक्रियाएं अणुओं को तोड़ने के सबसे सामान्य रासायनिक साधनों में से कुछ हैं। इसके लिए, कई जीव शरीर के बाहर से प्राप्त ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं। शरीर के बाहर से ऑक्सीजन प्राप्त करने की प्रक्रिया, और कोशिकीय आवश्यकताओं के लिए खाद्य स्रोतों के विघटन की प्रक्रिया में इसका उपयोग करने को, हम श्वसन कहते हैं।

एकल-कोशिकीय जीव के मामले में, भोजन ग्रहण करने, गैसों के आदान-प्रदान या अपशिष्टों को हटाने के लिए किसी विशिष्ट अंग की आवश्यकता नहीं हो सकती है क्योंकि जीव की पूरी सतह पर्यावरण के संपर्क में है। लेकिन क्या होता है जब जीव के शरीर का आकार बढ़ जाता है और शरीर की संरचना अधिक जटिल हो जाती है? बहुकोशिकीय जीवों में, सभी कोशिकाएं आसपास के पर्यावरण के सीधे संपर्क में नहीं हो सकती हैं। इस प्रकार, सरल विसरण सभी कोशिकाओं की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करेगा।

हमने पहले देखा है कि बहुकोशिकीय जीवों में, विभिन्न शारीरिक भाग उनके द्वारा किए जाने वाले कार्यों में कैसे विशिष्ट हो जाते हैं। हम इन विशिष्ट ऊतकों की अवधारणा और जीव के शरीर में उनकी संरचना से परिचित हैं। इसलिए यह आश्चर्य की बात नहीं है कि भोजन और ऑक्सीजन का ग्रहण भी विशिष्ट ऊतकों का कार्य होगा। हालांकि, यह एक समस्या पैदा करता है, क्योंकि भोजन और ऑक्सीजन अब जीवों के शरीर में एक स्थान पर लिए जाते हैं, जबकि शरीर के सभी भागों को उनकी आवश्यकता होती है। यह स्थिति शरीर में एक स्थान से दूसरे स्थान पर भोजन और ऑक्सीजन ले जाने के लिए एक परिवहन प्रणाली की आवश्यकता पैदा करती है।

जब रासायनिक अभिक्रियाएं ऊर्जा उत्पादन के लिए कार्बन स्रोत और ऑक्सीजन का उपयोग करती हैं, तो वे उप-उत्पाद बनाती हैं जो न केवल शरीर की कोशिकाओं के लिए बेकार होते हैं, बल्कि हानिकारक भी हो सकते हैं। इसलिए इन अपशिष्ट उप-उत्पादों को शरीर से हटाने और उत्सर्जन नामक प्रक्रिया द्वारा बाहर फेंकने की आवश्यकता होती है। फिर से, यदि बहुकोशिकीय जीवों में शरीर की संरचना के लिए बुनियादी नियमों का पालन किया जाता है, तो उत्सर्जन के लिए एक विशिष्ट ऊतक विकसित किया जाएगा, जिसका अर्थ है कि परिवहन प्रणाली को अपशिष्ट को कोशिकाओं से इस उत्सर्जक ऊतक तक ले जाने की आवश्यकता होगी।

आइए इन विभिन्न प्रक्रमों पर विचार करें, जो जीवन को बनाए रखने के लिए इतने आवश्यक हैं, एक-एक करके।

5.2 पोषण

जब हम चलते हैं या साइकिल चलाते हैं, तो हम ऊर्जा का उपयोग कर रहे होते हैं। यहां तक कि जब हम कोई स्पष्ट गतिविधि नहीं कर रहे होते हैं, तब भी हमारे शरीर में व्यवस्था की स्थिति बनाए रखने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। हमें बढ़ने, विकसित होने, प्रोटीन और शरीर में आवश्यक अन्य पदार्थों के संश्लेषण के लिए बाहर से सामग्री की भी आवश्यकता होती है। ऊर्जा और सामग्री का यह स्रोत हमारे द्वारा खाया जाने वाला भोजन है।

जीवित चीजें अपना भोजन कैसे प्राप्त करती हैं?

ऊर्जा और सामग्री की सामान्य आवश्यकता सभी जीवों में समान है, लेकिन इसे अलग-अलग तरीकों से पूरा किया जाता है। कुछ जीव कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के रूप में अकार्बनिक स्रोतों से प्राप्त सरल खाद्य पदार्थ का उपयोग करते हैं। ये जीव, स्वपोषी, हरे पौधों और कुछ बैक्टीरिया को शामिल करते हैं। अन्य जीव जटिल पदार्थों का उपयोग करते हैं। इन जटिल पदार्थों को शरीर के रखरखाव और विकास के लिए उपयोग करने से पहले सरल पदार्थों में तोड़ना पड़ता है। इसे प्राप्त करने के लिए, जीव एंजाइम नामक जैव-उत्प्रेरक का उपयोग करते हैं। इस प्रकार, परपोषी जीवों का अस्तित्व सीधे या अप्रत्यक्ष रूप से स्वपोषी पर निर्भर करता है। परपोषी जीवों में जानवर और कवक शामिल हैं।

5.2.1 स्वपोषी पोषण

स्वपोषी जीव की कार्बन और ऊर्जा आवश्यकताएं प्रकाश संश्लेषण द्वारा पूरी होती हैं। यह वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा स्वपोषी बाहर से पदार्थ लेते हैं और उन्हें ऊर्जा के संचित रूपों में परिवर्तित करते हैं। यह पदार्थ कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के रूप में लिया जाता है जो सूर्य के प्रकाश और क्लोरोफिल की उपस्थिति में कार्बोहाइड्रेट में परिवर्तित हो जाता है। कार्बोहाइड्रेट का उपयोग पौधे को ऊर्जा प्रदान करने के लिए किया जाता है। हम अगले भाग में अध्ययन करेंगे कि यह कैसे होता है। जिन कार्बोहाइड्रेट का तुरंत उपयोग नहीं किया जाता है, उन्हें स्टार्च के रूप में संग्रहीत किया जाता है, जो आंतरिक ऊर्जा भंडार के रूप में कार्य करता है और पौधे द्वारा आवश्यकतानुसार उपयोग किया जाता है। हमारे साथ भी कुछ-कुछ ऐसी ही स्थिति देखी जाती है जहां हमारे द्वारा खाए गए भोजन से प्राप्त ऊर्जा का कुछ हिस्सा ग्लाइकोजन के रूप में हमारे शरीर में संग्रहीत होता है।

$6 \mathrm{CO}_2+12 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}=\dfrac{\text { Chlorophyll }}{\text { Sunlight }}=\underset{\text { (Glucose) }}{\mathrm{C} _6 \mathrm{H} _{12} \mathrm{O} _6}+6 \mathrm{O} _2+6 \mathrm{H} _2 \mathrm{O}$

आइए अब देखें कि प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान वास्तव में क्या होता है। इस प्रक्रिया के दौरान निम्नलिखित घटनाएं घटित होती हैं -

चित्र 5.1 पत्ती का अनुप्रस्थ काट

(i) क्लोरोफिल द्वारा प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण।

(ii) प्रकाश ऊर्जा का रासायनिक ऊर्जा में रूपांतरण और जल के अणुओं का हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विखंडन।

(iii) कार्बोहाइड्रेट में कार्बन डाइऑक्साइड का अपचयन।

इन चरणों को तुरंत एक के बाद एक होने की आवश्यकता नहीं है। उदाहरण के लिए, रेगिस्तानी पौधे रात में कार्बन डाइऑक्साइड लेते हैं और एक मध्यवर्ती पदार्थ तैयार करते हैं जिस पर दिन के दौरान क्लोरोफिल द्वारा अवशोषित ऊर्जा की क्रिया होती है।

आइए देखें कि उपरोक्त अभिक्रिया के प्रत्येक घटक प्रकाश संश्लेषण के लिए कैसे आवश्यक हैं।

यदि आप सूक्ष्मदर्शी के तहत एक पत्ती के अनुप्रस्थ काट का सावधानीपूर्वक अवलोकन करते हैं (चित्र 5.1 में दिखाया गया है), तो आप देखेंगे कि कुछ कोशिकाओं में हरे बिंदु होते हैं। ये हरे बिंदु कोशिका अंगक हैं जिन्हें क्लोरोप्लास्ट कहा जाता है जिनमें क्लोरोफिल होता है। आइए एक गतिविधि करते हैं जो प्रदर्शित करती है कि क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक है।

चित्र 5.2 रंगबिरंगे पत्ते (a) स्टार्च परीक्षण से पहले और (b) बाद में

गतिविधि 5.1

• रंगबिरंगे पत्तों वाला एक गमलेवाला पौधा लें - उदाहरण के लिए, मनी प्लांट या क्रोटन।
• पौधे को तीन दिनों के लिए एक अंधेरे कमरे में रखें ताकि सारा स्टार्च खत्म हो जाए।
• अब पौधे को लगभग छह घंटे तक धूप में रखें।
• पौधे से एक पत्ता तोड़ें। इसमें हरे क्षेत्रों को चिह्नित करें और उन्हें कागज की एक शीट पर ट्रेस करें।
• पत्ते को कुछ मिनटों के लिए उबलते पानी में डुबोएं।
• इसके बाद, इसे अल्कोहल युक्त एक बीकर में डुबोएं।
• उपरोक्त बीकर को सावधानीपूर्वक एक जल-स्नान में रखें और गर्म करें जब तक कि अल्कोहल उबलने न लगे।
• पत्ते का रंग क्या होता है? विलयन का रंग क्या है?
• अब पत्ते को आयोडीन के तनु विलयन में कुछ मिनटों के लिए डुबोएं।
• पत्ते को बाहर निकालें और आयोडीन विलयन को धो लें।
• पत्ते के रंग का अवलोकन करें और इसकी तुलना शुरुआत में किए गए पत्ते के ट्रेसिंग से करें (चित्र 5.2)।
• आप पत्ते के विभिन्न क्षेत्रों में स्टार्च की उपस्थिति के बारे में क्या निष्कर्ष निकाल सकते हैं?

अब, आइए अध्ययन करें कि पौधा कार्बन डाइऑक्साइड कैसे प्राप्त करता है। कक्षा IX में, हमने रंध्रों (चित्र 5.3) के बारे में बात की थी जो पत्तियों की सतह पर मौजूद सूक्ष्म छिद्र हैं। प्रकाश संश्लेषण के उद्देश्य से इन छिद्रों के माध्यम से पत्तियों में गैसीय विनिमय की भारी मात्रा होती है। लेकिन यहां यह नोट करना महत्वपूर्ण है कि गैसों का आदान-प्रदान तनों, जड़ों और पत्तियों की सतह पर भी होता है। चूंकि इन रंध्रों के माध्यम से बड़ी मात्रा में पानी भी खो सकता है, पौधा इन छिद्रों को बंद कर देता है जब उसे प्रकाश संश्लेषण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड की आवश्यकता नहीं होती है। छिद्र का खुलना और बंद होना रक्षक कोशिकाओं का एक कार्य है। जब पानी उनमें प्रवाहित होता है तो रक्षक कोशिकाएं फूल जाती हैं, जिससे रंध्रीय छिद्र खुल जाता है। इसी तरह यदि रक्षक कोशिकाएं सिकुड़ जाती हैं तो छिद्र बंद हो जाता है।

(a)

(b)

चित्र 5.3 (a) खुला और (b) बंद रंध्रीय छिद्र

गतिविधि 5.2

• दो स्वस्थ गमलेवाले पौधे लें जो लगभग एक ही आकार के हों।
• उन्हें तीन दिनों के लिए एक अंधेरे कमरे में रखें।
• अब प्रत्येक पौधे को अलग-अलग कांच की प्लेटों पर रखें। पौधों में से एक के पास पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड युक्त एक वॉच-ग्लास रखें। पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करने के लिए किया जाता है।
• दोनों पौधों को चित्र 5.4 में दिखाए अनुसार अलग-अलग बेल जार से ढक दें।
• जारों के तल को कांच की प्लेटों से सील करने के लिए वैसलीन का उपयोग करें ताकि सेट-अप वायुरोधी हो जाए।
• पौधों को लगभग दो घंटे तक धूप में रखें।
• प्रत्येक पौधे से एक पत्ता तोड़ें और ऊपर की गतिविधि के अनुसार स्टार्च की उपस्थिति की जांच करें।
• क्या दोनों पत्ते समान मात्रा में स्टार्च की उपस्थिति दिखाते हैं?
• आप इस गतिविधि से क्या निष्कर्ष निकाल सकते हैं?

चित्र 5.4 प्रायोगिक सेट-अप (a) पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के साथ (b) पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड के बिना

ऊपर की गई दो गतिविधियों के आधार पर, क्या हम एक प्रयोग डिजाइन कर सकते हैं जो प्रदर्शित करे कि प्रकाश संश्लेषण के लिए सूर्य का प्रकाश आवश्यक है?

अब तक, हमने बात की है कि स्वपोषी अपनी ऊर्जा आवश्यकताओं को कैसे पूरा करते हैं। लेकिन उन्हें अपने शरीर के निर्माण के लिए अन्य कच्चे माल की भी आवश्यकता होती है। प्रकाश संश्लेषण में प्रयुक्त पानी स्थलीय पौधों में जड़ों द्वारा मिट्टी से लिया जाता है। नाइट्रोजन, फॉस्फोरस, आयरन और मैग्नीशियम जैसी अन्य सामग्री मिट्टी से ली जाती है। नाइट्रोजन एक आवश्यक तत्व है जिसका उपयोग प्रोटीन और अन्य यौगिकों के संश्लेषण में किया जाता है। यह अकार्बनिक नाइट्रेट या नाइट्राइट के रूप में लिया जाता है। या इसे कार्बनिक यौगिकों के रूप में लिया जाता है जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन से बैक्टीरिया द्वारा तैयार किए गए हैं।

5.2.2 परपोषी पोषण

प्रत्येक जीव अपने पर्यावरण के अनुकूल होता है। पोषण का रूप खाद्य पदार्थ के प्रकार और उपलब्धता के साथ-साथ इसे जीव द्वारा कैसे प्राप्त किया जाता है, के आधार पर भिन्न होता है। उदाहरण के लिए, चाहे खाद्य स्रोत स्थिर हो (जैसे घास) या गतिशील (जैसे हिरण), इससे अंतर होगा कि भोजन तक कैसे पहुंचा जाता है और गाय और शेर द्वारा किस पोषण तंत्र का उपयोग किया जाता है। भोजन को ग्रहण करने और जीव द्वारा उपयोग करने की रणनीतियों की एक श्रृंखला है। कुछ जीव भोजन सामग्री को शरीर के बाहर तोड़ते हैं और फिर उसे अवशोषित करते हैं। उदाहरण हैं कवक जैसे ब्रेड मोल्ड, खमीर और मशरूम। अन्य पूरी सामग्री को अंदर लेते हैं और उसे अपने शरीर के अंदर तोड़ते हैं। क्या लिया जा सकता है और तोड़ा जा सकता है यह शरीर की संरचना और कार्यप्रणाली पर निर्भर करता है। कुछ अन्य जीव पौधों या जानवरों को मारे बिना उनसे पोषण प्राप्त करते हैं। इस परजीवी पोषण रणनीति का उपयोग विभिन्न प्रकार के जीवों द्वारा किया जाता है जैसे अमरबेल, टिक, जूँ, जोंक और फीता कृमि।

5.2.3 जीव अपना पोषण कैसे प्राप्त करते हैं?

चूंकि भोजन और इसे प्राप्त करने का तरीका अलग-अलग होता है, इसलिए विभिन्न जीवों में पाचन तंत्र अलग-अलग होता है। एकल-कोशिकीय जीवों में, भोजन पूरी सतह द्वारा लिया जा सकता है। लेकिन जैसे-जैसे जीव की जटिलता बढ़ती है, विभिन्न भाग विभिन्न कार्यों को करने के लिए विशिष्ट हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, अमीबा कोशिका सतह के अस्थायी उंगली जैसे विस्तारों का उपयोग करके भोजन लेता है जो भोजन कण पर जुड़कर एक खाद्य-धानी बनाते हैं (चित्र 5.5)। खाद्य-धानी के अंदर, जटिल पदार्थ सरल पदार्थों में टूट जाते हैं जो फिर कोशिकाद्रव्य में विसरित हो जाते हैं। शेष अवशोषित सामग्री को कोशिका की सतह पर ले जाया जाता है और बाहर फेंक दिया जाता है। पैरामीशियम में, जो एक एककोशिकीय जीव भी है, कोशिका का एक निश्चित आकार होता है और भोजन एक विशिष्ट स्थान पर लिया जाता है। भोजन को सिलिया की गति द्वारा इस स्थान पर ले जाया जाता है जो कोशिका की पूरी सतह को ढकते हैं।

चित्र 5.5 अमीबा में पोषण

5.2.4 मनुष्यों में पोषण

आहार नाल मूल रूप से मुंह से गुदा तक फैली एक लंबी नली है। चित्र 5.6 में, हम देख सकते हैं कि नली के विभिन्न भाग हैं। विभिन्न क्षेत्र विभिन्न कार्यों को करने के लिए विशिष्ट हैं। भोजन हमारे शरीर में प्रवेश करने के बाद क्या होता है? हम यहां इस प्रक्रिया पर चर्चा करेंगे।

गतिविधि 5.3

• दो परखनलियों (A और B) में $1 mL$ स्टार्च विलयन (1%) लें।
• परखनली $A$ में $1 mL$ लार मिलाएं और दोनों परखनलियों को 20-30 मिनट तक बिना हिलाए छोड़ दें।
• अब परखनलियों में तनु आयोडीन विलयन की कुछ बूंदें मिलाएं।
• आपको किस परखनली में रंग परिवर्तन दिखाई देता है?
• दोनों परखनलियों में स्टार्च की उपस्थिति या अनुपस्थिति के बारे में यह क्या दर्शाता है?
• स्टार्च पर लार की क्रिया के बारे में यह हमें क्या बताता है?

हम विभिन्न प्रकार का भोजन खाते हैं जिसे एक ही पाचन तंत्र से गुजरना पड़ता है। स्वाभाविक रूप से भ