कॉर्कचा पातळ तुकडा तपासताना, रॉबर्ट हुक यांनी पाहिले की कॉर्क मधमाशीच्या पोळ्यासारखा दिसतो, ज्यामध्ये अनेक लहान खोल्या असतात. कॉर्क हे झाडाच्या सालीपासून येणारे पदार्थ आहे. हे १६६५ साली घडले, जेव्हा हुक यांनी स्वतः बनवलेल्या सूक्ष्मदर्शकाद्वारे हे आकस्मिक निरीक्षण केले. रॉबर्ट हुक यांनी या खोल्यांना ‘सेल्स’ असे नाव दिले. ‘सेल’ हा लॅटिन शब्द आहे, ज्याचा अर्थ ‘एक छोटी खोली’ असा होतो.

हे फारच लहान आणि क्षुल्लक प्रसंग वाटू शकतो, परंतु विज्ञानाच्या इतिहासात हे खूप महत्त्वाचे आहे. जीवसृष्टी स्वतंत्र एककांपासून बनलेली दिसते हे कोणीतरी प्रथमच पाहिले. या एककांचे वर्णन करण्यासाठी ‘सेल’ हा शब्द वापरला जातो आणि आजही जीवशास्त्रात तो वापरला जात आहे.

चला, आपण पेशींबद्दल शोधून घेऊया.

५.१ सजीव प्राणी कशापासून बनलेले असतात?

कृती ५.१

• आपण एका कांद्याच्या कंदातून एक छोटासा तुकडा घेऊ. चिमट्याच्या मदतीने आपण कांद्याच्या अंतर्गोल बाजूची (आतील थर) त्वचा (ज्याला बाह्यत्वचा म्हणतात) काढू शकतो. हा थर लगेचच पाणी असलेल्या वॉच-ग्लासमध्ये ठेवता येतो. यामुळे त्वचेची दुमडणी किंवा कोरडे होणे टळेल. आपण या त्वचेसोबत काय करतो?

• आपण एक काचेचा स्लाइड घेऊ, त्यावर पाण्याचा एक थेंब टाकू आणि वॉच-ग्लासमधील त्वचेचा एक छोटासा तुकडा स्लाइडवर हलवू. त्वचा स्लाइडवर पूर्णपणे सपाट आहे याची खात्री करा. त्वचा हस्तांतरित करण्यासाठी एक पातळ उंटाच्या केसांचा ब्रश आवश्यक असू शकतो. आता आपण या तुकड्यावर सफरनच्या द्रावणाचा एक थेंब टाकू आणि त्यावर कव्हर-स्लिप ठेवू. माउंटिंग सुईच्या मदतीने कव्हर-स्लिप टाकताना हवेचे बुडबुडे टाळण्याची काळजी घ्या. तुमच्या शिक्षकांकडे मदत मागा. आपण कांद्याच्या त्वचेचे तात्पुरते माउंट तयार केले आहे. आपण हा स्लाइड कमी शक्तीच्या आणि नंतर उच्च शक्तीच्या संयुक्त सूक्ष्मदर्शकाखाली पाहू शकतो.

आकृती ५.१: संयुक्त सूक्ष्मदर्शक

आपण लेन्सद्वारे पाहतो तेव्हा काय दिसते? आपण सूक्ष्मदर्शकातून पाहू शकतो त्या रचना निरीक्षण पत्रकावर काढू शकतो का? ते आकृती ५.२ सारखे दिसते का?

आकृती ५.२: कांद्याच्या त्वचेच्या पेशी

आपण वेगवेगळ्या आकाराच्या कांद्यांच्या त्वचेची तात्पुरती माउंट्स तयार करण्याचा प्रयत्न करू शकतो. आपल्याला काय दिसते? आपल्याला समान रचना दिसतात की भिन्न रचना दिसतात?

ह्या रचना काय आहेत?

ह्या रचना एकमेकांसारख्या दिसतात. त्या मिळून कांद्याच्या कंदासारखी एक मोठी रचना तयार करतात! या कृतीवरून आपल्याला असे आढळते की वेगवेगळ्या आकाराच्या कांद्यांच्या कंदांमध्ये सूक्ष्मदर्शकाखाली दिसणाऱ्या समान लहान रचना असतात. कांद्याच्या त्वचेच्या पेशी, त्या कोणत्या आकाराच्या कांद्यापासून आल्या असल्या तरीही, सर्व समान दिसतील.

आपल्याला दिसणाऱ्या या लहान रचना कांद्याच्या कंदाची मूलभूत बांधणीची एकके आहेत. या रचनांना पेशी म्हणतात. फक्त कांदेच नव्हे, तर आपल्याभोवती दिसणारे सर्व सजीव पेशींपासून बनलेले आहेत. तथापि, स्वतंत्रपणे जगणाऱ्या एकल पेशी देखील असतात.

पेशी सर्वप्रथम १६६५ मध्ये रॉबर्ट हुक यांनी शोधल्या. त्यांनी एका आदिम सूक्ष्मदर्शकाच्या मदतीने कॉर्क स्लाइसमधील पेशी पाहिल्या. लीव्हेनहोक (१६७४) यांनी सुधारित सूक्ष्मदर्शकासह, तलावाच्या पाण्यात स्वतंत्र जीवन जगणाऱ्या पेशी प्रथमच शोधल्या. १८३१ मध्ये रॉबर्ट ब्राउन यांनी पेशीमधील केंद्रक शोधला. १८३९ मध्ये पुर्किन्जे यांनी पेशीतील द्रव पदार्थासाठी ‘प्रोटोप्लाझम’ हा शब्द तयार केला. सर्व वनस्पती आणि प्राणी पेशींपासून बनलेले आहेत आणि पेशी हे जीवनाचे मूलभूत एकक आहे, हा पेशी सिद्धांत दोन जीवशास्त्रज्ञ, श्लाइडन (१८३८) आणि श्वान (१८३९) यांनी मांडला. व्हर्चो (१८५५) यांनी सर्व पेशी पूर्वीच्या पेशींपासूनच उत्पन्न होतात असे सुचवून पेशी सिद्धांताचा पुढे विस्तार केला. १९४० मध्ये इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाच्या शोधाने, पेशीची जटिल रचना आणि तिचे विविध अवयव पाहणे आणि समजून घेणे शक्य झाले.

भिंगांच्या शोधामुळे सूक्ष्मजगताचा शोध लागला. आता हे ज्ञात आहे की अमीबा, क्लॅमिडोमोनास, पॅरामिशियम आणि जीवाणूंप्रमाणे एकच पेशी संपूर्ण सजीव बनू शकते. या सजीवांना एकपेशीय सजीव म्हणतात (युनि = एक). दुसरीकडे, अनेक पेशी एकाच शरीरात एकत्र येतात आणि त्यात भिन्न कार्ये करतात आणि बहुपेशीय सजीवांमध्ये (मल्टी = अनेक) विविध शरीराचे भाग तयार करतात, जसे की काही बुरशी, वनस्पती आणि प्राणी. आपण आणखी काही एकपेशीय सजीवांची नावे शोधू शकतो का? प्रत्येक बहुपेशीय सजीव एकाच पेशीपासून आला आहे. कसे? पेशी स्वतःच्या प्रकारच्या पेशी तयार करण्यासाठी विभाजित होतात. अशाप्रकारे सर्व पेशी पूर्वीच्या पेशींपासूनच येतात.

कृती ५.२

• आपण पानांच्या त्वचेची, कांद्याच्या मुळांच्या टोकाची किंवा वेगवेगळ्या आकाराच्या कांद्यांच्या त्वचेची तात्पुरती माउंट्स तयार करण्याचा प्रयत्न करू शकतो.

• वरील कृती केल्यानंतर, खालील प्रश्नांची उत्तरे काय असतील ते पाहूया:

  (अ) सर्व पेशी आकार आणि आकारानुसार सारख्याच दिसतात का?

  (ब) सर्व पेशी रचनेनुसार सारख्याच दिसतात का?

  (क) वनस्पतीच्या शरीराच्या वेगवेगळ्या भागांमधील पेशींमध्ये आपल्याला फरक सापडू शकतात का?

  (ड) आपल्याला कोणते साम्य सापडू शकते?

  काही सजीवांमध्ये देखील वेगवेगळ्या प्रकारच्या पेशी असू शकतात. खालील चित्र पहा. त्यात मानवी शरीरातील काही पेशी दर्शविल्या आहेत.

आकृती ५.३: मानवी शरीरातील विविध पेशी

पेशींचा आकार आणि आकार हे त्या करत असलेल्या विशिष्ट कार्याशी संबंधित असतात. अमीबासारख्या काही पेशींचा आकार बदलत असतो. काही प्रकरणांमध्ये पेशीचा आकार अधिक किंवा कमी निश्चित आणि विशिष्ट प्रकारच्या पेशीसाठी विशेष असू शकतो; उदाहरणार्थ, मज्जातंतू पेशींचा एक विशिष्ट आकार असतो.

प्रत्येक सजीव पेशीमध्ये काही मूलभूत कार्ये करण्याची क्षमता असते, जी सर्व सजीवांची वैशिष्ट्ये असतात. सजीव पेशी ही मूलभूत कार्ये कशी करते? आपल्याला माहित आहे की मानवासारख्या बहुपेशीय सजीवांमध्ये श्रमविभागणी असते. याचा अर्थ मानवी शरीराचे विविध भाग वेगवेगळी कार्ये करतात. मानवी शरीरात रक्त पंप करण्यासाठी हृदय आहे, अन्न पचवण्यासाठी जठर आहे इत्यादी. त्याचप्रमाणे, एकाच पेशीमध्ये देखील श्रमविभागणी दिसते. खरं तर, अशा प्रत्येक पेशीमध्ये काही विशिष्ट घटक असतात ज्यांना पेशी अवयव म्हणतात. प्रत्येक प्रकारचा पेशी अवयव एक विशेष कार्य करतो, जसे की पेशीमध्ये नवीन साहित्य तयार करणे, पेशीतील कचरा सामग्री साफ करणे इत्यादी. या अवयवांमुळे पेशी जगू शकते आणि तिची सर्व कार्ये करू शकते. हे अवयव मिळून पेशी नावाचे मूलभूत एकक तयार करतात. हे मनोरंजक आहे की सर्व पेशींमध्ये समान अवयव आढळतात, त्यांचे कार्य काय आहे किंवा ते कोणत्या सजीवात आढळतात याचा विचार न करता.

५.२ पेशी कशापासून बनलेली असते? पेशीची रचनात्मक संघटना काय असते?

वर आपण पाहिले की पेशीमध्ये पेशी अवयव नावाचे विशेष घटक असतात. पेशी कशी संघटित असते?

जर आपण सूक्ष्मदर्शकाखाली पेशीचा अभ्यास केला, तर आपल्याला प्रत्येक पेशीमध्ये तीन वैशिष्ट्ये आढळतील; प्लाझ्मा पडदा, केंद्रक आणि कोशिकाद्रव्य. पेशीच्या आतील सर्व क्रिया आणि पेशीचे तिच्या वातावरणाशी होणारे परस्परसंवाद या वैशिष्ट्यांमुळे शक्य होतात. चला ते कसे ते पाहूया.

५.२.१ प्लाझ्मा पडदा किंवा पेशीपटल

हे पेशीचे सर्वात बाहेरील आवरण आहे जे पेशीच्या आशयाला तिच्या बाह्य वातावरणापासून वेगळे करते. प्लाझ्मा पडदा काही सामग्रीचा प्रवेश आणि पेशीच्या बाहेर निर्गमन परवानगी देतो किंवा परवानगी देतो. ते काही इतर सामग्रीची हालचाल देखील प्रतिबंधित करते. म्हणून, पेशीपटलाला निवडक पारगम्य पडदा म्हणतात.

पेशीमध्ये पदार्थांची हालचाल कशी होते? पदार्थ पेशीच्या बाहेर कसे जातात?

कार्बन डायऑक्साइड किंवा ऑक्सिजनसारखे काही पदार्थ विसरण नावाच्या प्रक्रियेद्वारे पेशीपटल ओलांडू शकतात. आपण मागील प्रकरणांमध्ये विसरणाची प्रक्रिया अभ्यासली आहे. आपण पाहिले की एखाद्या पदार्थाची उच्च एकाग्रतेच्या प्रदेशापासून कमी एकाग्रतेच्या प्रदेशाकडे स्वयंस्फूर्त हालचाल होते.

पेशींमध्ये असेच काही घडते जेव्हा, उदाहरणार्थ, $CO_2$ सारखा काही पदार्थ (जो पेशीय कचरा आहे आणि पेशीद्वारे उत्सर्जित करणे आवश्यक आहे) पेशीच्या आत उच्च एकाग्रतेमध्ये जमा होतो. पेशीच्या बाह्य वातावरणात, $CO_2$ ची एकाग्रता पेशीच्या आतल्या तुलनेत कमी असते. जसेच पेशीच्या आत आणि बाहेर $CO_2$ च्या एकाग्रतेत फरक होतो, $CO_2$ विसरणाच्या प्रक्रियेद्वारे उच्च एकाग्रतेच्या प्रदेशापासून पेशीच्या बाहेर कमी एकाग्रतेच्या प्रदेशाकडे जातो. त्याचप्रमाणे, जेव्हा पेशीच्या आत $O_2$ ची पातळी किंवा एकाग्रता कमी होते तेव्हा $O_2$ विसरणाच्या प्रक्रियेद्वारे पेशीमध्ये प्रवेश करतो. अशाप्रकारे, पेशींदरम्यान तसेच पेशी आणि तिच्या बाह्य वातावरणातील वायूंच्या देवाणघेवाणीत विसरणाची महत्त्वाची भूमिका असते.

पाणी देखील विसरणाच्या नियमाचे पालन करते. अशा निवडक पारगम्य पडद्यातून पाण्याच्या रेणूंच्या हालचालीला परासरण म्हणतात.

प्लाझ्मा पडद्यावरील पाण्याची हालचाल देखील पाण्यात विरघळलेल्या पदार्थाच्या प्रमाणावर परिणाम करते. अशाप्रकारे, परासरण म्हणजे निवडक पारगम्य पडद्यावरील पाण्याचे उच्च द्राव्य एकाग्रतेकडे निव्वळ विसरण होय.

जर आपण प्राणी पेशी किंवा वनस्पती पेशी पाण्यात साखर किंवा मीठ यांच्या द्रावणात ठेवली तर काय होईल?

पुढील तीन गोष्टींपैकी एक घडू शकते:

१. जर पेशीभोवतीच्या माध्यमात पेशीपेक्षा जास्त पाण्याची एकाग्रता असेल, म्हणजे बाहेरील द्रावण खूप पातळ असेल, तर पेशीला परासरणाद्वारे पाणी मिळेल. अशा द्रावणाला अल्पपरासरणी द्रावण म्हणतात.

पाण्याचे रेणू पेशीपटलावरून दोन्ही दिशांनी मुक्तपणे जाऊ शकतात, परंतु पेशीमध्ये जास्त पाणी येईल आणि कमी पाणी बाहेर जाईल. निव्वळ (एकूण) परिणाम असा होतो की पाणी पेशीमध्ये प्रवेश करते. पेशी फुगण्याची शक्यता असते.

२. जर माध्यमात पेशीप्रमाणेच नेमके पाण्याचे प्रमाण असेल, तर पेशीपटलावरून पाण्याची निव्वळ हालचाल होणार नाही. अशा द्रावणाला समपरासरणी द्रावण म्हणतात.

पाणी पेशीपटलावरून दोन्ही दिशांनी जाते, परंतु आत जाणारे प्रमाण आणि बाहेर जाणारे प्रमाण सारखेच असते, म्हणून पाण्याची एकूण हालचाल होत नाही. पेशीचा आकार तसाच राहील.

३. जर माध्यमात पेशीपेक्षा पाण्याची एकाग्रता कमी असेल, म्हणजे ते खूप गाढ द्रावण असेल, तर पेशीला परासरणाद्वारे पाणी गमावावे लागेल. अशा द्रावणाला अतिपरासरणी द्रावण म्हणतात.

पुन्हा, पाणी पेशीपटलावरून दोन्ही दिशांनी जाते, परंतु यावेळी पेशीमध्ये प्रवेश करण्यापेक्षा जास्त पाणी पेशी सोडते. म्हणून पेशी आकुंचन पावेल.

अशाप्रकारे, परासरण हे निवडक पारगम्य पडद्यातून विसरणाचे एक विशेष प्रकरण आहे. आता खालील कृती करून पाहूया:

कृती ५.३

अंड्यासह परासरण

(अ) अंड्याचे कवच सौम्य हायड्रोक्लोरिक आम्लात विरघळवून काढा. कवच हे बहुतेक कॅल्शियम कार्बोनेट असते. आता अंड्याला एक पातळ बाह्य त्वचा आवेष्टित करते. अंडे शुद्ध पाण्यात ठेवा आणि ५ मिनिटांनंतर निरीक्षण करा. आपल्याला काय दिसते?

अंडे फुगते कारण त्यात परासरणाद्वारे पाणी शिरते.

(ब) तत्सम कवचरहित अंडे गाठ मीठ द्रावणात ठेवा आणि ५ मिनिटे निरीक्षण करा. अंडे आकुंचित होते. का? मीठ द्रावण अधिक गाढ असल्यामुळे अंड्याच्या द्रावणातून पाणी मीठ द्रावणात जाते.

आपण कोरड्या बदाम किंवा जर्दाळूसह समान कृती देखील करू शकतो.

कृती ५.४

• कोरडे बदाम किंवा जर्दाळू साध्या पाण्यात ठेवा आणि काही काळासाठी सोडून द्या. नंतर त्यांना साखर किंवा मीठ यांच्या गाठ द्रावणात ठेवा. आपल्याला पुढील गोष्टी दिसतील:

  (अ) पाण्यात ठेवल्यावर प्रत्येकाला पाणी मिळते आणि ते फुगते.

  (ब) तथापि, गाठ द्रावणात ठेवल्यावर ते पाणी गमावते आणि परिणामी आकुंचित होते.

एकपेशीय गोड्या पाण्यातील सजीव आणि बहुतेक वनस्पती पेशींना परासरणाद्वारे पाणी मिळण्याची प्रवृत्ती असते. वनस्पतींच्या मुळांद्वारे पाण्याचे शोषण हे देखील परासरणाचे एक उदाहरण आहे.

अशाप्रकारे, पेशीच्या जीवनात वायू आणि पाण्याच्या देवाणघेवाणीत विसरण महत्त्वाचे आहे. याव्यतिरिक्त, पेशीला तिच्या वातावरणातून पोषण देखील मिळते. वेगवेगळे रेणू ऊर्जेचा वापर करणाऱ्या एका प्रकारच्या वाहतुकीद्वारे पेशीमध्ये आणि बाहेर जातात.

प्लाझ्मा पडदा लवचिक असतो आणि तो लिपिड्स आणि प्रथिने या नावाच्या सेंद्रिय रेणूंपासून बनलेला असतो. तथापि, आपण प्लाझ्मा पडद्याची रचना केवळ इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाद्वारेच पाहू शकतो.

पेशीपटलाची लवचिकता पेशीला तिच्या बाह्य वातावरणातून अन्न आणि इतर साहित्य ग्रहण करण्यास देखील सक्षम करते. अशा प्रक्रियांना अंतर्पेशीय भक्षण म्हणतात. अमीबा अशा प्रक्रियांद्वारे त्याचे अन्न प्राप्त करतो.

कृती ५.५

शाळेच्या ग्रंथालयातील स्रोत किंवा इंटरनेटद्वारे इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकांबद्दल शोधा. तुमच्या शिक्षकांशी त्याची चर्चा करा.

५.२.२ पेशीभित्तिका

वनस्पती पेशींमध्ये, प्लाझ्मा पडद्याव्यतिरिक्त, पेशीभित्तिका नावाचे आणखी एक कठोर बाह्य आवरण असते. पेशीभित्तिका प्लाझ्मा पडद्याच्या बाहेर असते. वनस्पती पेशीभित्तिका प्रामुख्याने सेल्युलोजपासून बनलेली असते. सेल्युलोज हे एक जटिल पदार्थ आहे आणि वनस्पतींना रचनात्मक सामर्थ्य प्रदान करते.

जेव्हा एक सजीव वनस्पती पेशी परासरणाद्वारे पाणी गमावते तेव्हा पेशीच्या आशयाचे पेशीभित्तिकेपासून दूर आकुंचन किंवा संकुचित होते. या घटनेला जीवद्रव्यसंकोच म्हणतात. आपण खालील कृती करून ही घटना पाहू शकतो:

कृती ५.६

• रिओ या वनस्पतीच्या पानाची त्वचा पाण्यात स्लाइडवर माउंट करा आणि सूक्ष्मदर्शकाच्या उच्च शक्तीखाली पेशी तपासा. लहान हिरवे कण लक्षात घ्या, त्यांना हरितलवक म्हणतात. त्यामध्ये हरितद्रव्य नावाचे हिरवे पदार्थ असतात. स्लाइडवरील माउंट केलेल्या पानावर साखर किंवा मीठ यांचे गाढ द्रावण ठेवा. एक मिनिट थांबा आणि सूक्ष्मदर्शकाखाली निरीक्षण करा. आपल्याला काय दिसते?

• आता काही रिओची पाने उकळत्या पाण्यात काही मिनिटांसाठी ठेवा. यामुळे पेशी मरतात. नंतर एक पान स्लाइडवर माउंट करा आणि ते सूक्ष्मदर्शकाखाली पहा. स्लाइडवरील माउंट केलेल्या पानावर साखर किंवा मीठ यांचे गाढ द्रावण ठेवा. एक मिनिट थांबा आणि पुन्हा निरीक्षण करा. आपल्याला काय आढळते? आता जीवद्रव्यसंकोच झाला का? या कृतीवरून आपण काय अनुमान काढतो? असे दिसते की केवळ सजीव पेशी, मृत पेशी नाही, परासरणाद्वारे पाणी शोषू शकतात.

पेशीभित्तिका वनस्पती, बुरशी आणि जीवाणूंच्या पेशींना फुटण्याशिवाय अतिशय पातळ (अल्पपरासरणी) बाह्य माध्यमास तोंड देण्यास परवानगी देतात. अशा माध्यमांमध्ये पेशींना परासरणाद्वारे पाणी घेण्याची प्रवृत्ती असते. पेशी फुगते, पेशीभित्तिकेविरुद्ध दाब निर्माण करते. भिंत फुगलेल्या पेशीविरुद्ध समान दाब लावते. त्यांच्या भिंतींमुळे, अशा पेशी प्राणी पेशींपेक्षा भोवतालच्या माध्यमातील बरेच मोठे बदल सहन करू शकतात.

५.२.३ केंद्रक

आपण तयार केलेले कांद्याच्या त्वचेचे तात्पुरते माउंट आठवते का? आपण त्वचेवर आयोडीनचे द्रावण टाकले होते. का? आयोडीन द्रावण न टाकता आपण त्वचेचे निरीक्षण करण्याचा प्रयत्न केला तर आपल्याला काय दिसेल? ते करून पहा आणि फरक काय आहे ते पहा. शिवाय, जेव्हा आपण त्वचेवर आयोडीन द्रावण टाकले तेव्हा प्रत्येक पेशी समान रंगात झाली का?

त्यांच्या रासायनिक रचनेनुसार पेशींच्या वेगवेगळ्या भागांना भिन्न रंग येतात. काही भाग इतर भागांपेक्षा गडद दिसतात. आयोडीन द्रावणाव्यतिरिक्त आपण पेशींना रंगवण्यासाठी सफरन द्रावण किंवा मिथिलीन निळे द्रावण देखील वापरू शकतो.

आपण कांद्यापासून पेशी पाहिल्या आहेत; आता आपल्या स्वतःच्या शरीरातील पेशी पाहूया.

कृती ५.७

• आपण एक काचेचा स्लाइड घेऊ ज्यावर पाण्याचा एक थेंब आहे. आईस्क्रीमच्या चमच्याचा वापर करून हलक्या हाताने गालाच्या आतील पृष्ठभाग खरवडा. चमच्यावर काही सामग्री अडकते का? सुईच्या मदतीने आपण ही सामग्री हस्तांतरित करू शकतो आणि ती यासाठी तयार केलेल्या काचेच्या स्लाइडवर समान रीतीने पसरवू शकतो. सामग्रीला रंगवण्यासाठी आपण त्यावर मिथिलीन निळ्या द्रावणाचा एक थें