आपण जिवंत आणि निर्जीव यात फरक कसा करतो? जर आपण एखादा कुत्रा धावताना, गाय गवत चावताना किंवा एखादा माणूस रस्त्यावर मोठ्याने ओरडताना पाहिला, तर आपल्याला माहित आहे की हे सजीव आहेत. पण जर कुत्रा, गाय किंवा माणूस झोपलेला असेल तर? आपण तरीही त्यांना जिवंत समजू, पण आपल्याला ते कसे कळले? आपण त्यांना श्वास घेताना पाहतो आणि आपल्याला माहित असते की ते जिवंत आहेत. वनस्पतींबद्दल काय? त्या जिवंत आहेत हे आपल्याला कसे कळते? आपण त्यांना हिरव्या रंगात पाहतो, असे काहीजण म्हणतील. पण हिरव्या रंगाखेरीज इतर रंगांची पाने असलेल्या वनस्पतींबद्दल काय? त्या कालांतराने वाढतात, म्हणून आपल्याला माहित आहे की त्या जिवंत आहेत, असे काहीजण म्हणतील. दुसऱ्या शब्दांत, आपण काही प्रकारची हालचाल, वाढीशी संबंधित असो वा नसो, जिवंत असण्याचा सामान्य पुरावा म्हणून विचार करतो. पण जी वनस्पती दृश्यमानपणे वाढत नाही तरीही ती जिवंत असते, आणि काही प्राणी दृश्यमान हालचालीशिवाय श्वास घेऊ शकतात. म्हणून दृश्यमान हालचालीला जीवनाचे निर्धारक लक्षण म्हणून वापरणे पुरेसे नाही.

अतिशय लहान प्रमाणातील हालचाली डोळ्यांना दिसणार नाहीत, उदाहरणार्थ, रेणूंच्या हालचाली. जीवनासाठी ही अदृश्य आण्विक हालचाल आवश्यक आहे का? जर आपण हा प्रश्न व्यावसायिक जीवशास्त्रज्ञांना विचारला, तर ते होय असे म्हणतील. खरं तर, विषाणूंमध्ये कोणतीही आण्विक हालचाल दिसत नाही (ते काही पेशींना संसर्ग करेपर्यंत), आणि त्यामुळेच ते खरोखर जिवंत आहेत की नाही याबद्दल वाद आहे.

जीवनासाठी आण्विक हालचाली का आवश्यक आहेत? आपण मागील इयत्तांमध्ये पाहिले आहे की सजीव सुसंघटित रचना आहेत; त्यांच्याकडे ऊती असू शकतात, ऊतींमध्ये पेशी असतात, पेशींमध्ये त्यांचे लहान घटक असतात, इत्यादी. पर्यावरणाच्या प्रभावामुळे, सजीव रचनांचे हे सुसंघटित, क्रमबद्ध स्वरूप कालांतराने मोडत राहण्याची शक्यता असते. जर क्रम मोडला, तर तो सजीव आता जिवंत राहणार नाही. म्हणून सजीवांनी त्यांच्या रचनांची दुरुस्ती आणि देखभाल सतत करत राहावी लागते. ह्या सर्व रचना रेणूंपासून बनलेल्या असल्यामुळे, त्यांनी रेणूंना सतत इकडे तिकडे हलवावे लागतात.

सजीवांमधील देखभाल प्रक्रिया कोणत्या? चला तपासूया.

५.१ जीवनप्रक्रिया काय आहेत?

सजीवांची देखभाल कार्ये ते काहीही विशिष्ट काम न करत असतानाही चालू राहिली पाहिजेत. आपण फक्त वर्गात बसलो असताना, आपण फक्त झोपलेलो असलो तरीही, हे देखभाल काम चालू राहिले पाहिजे. हे देखभाल काम एकत्रितपणे करणाऱ्या प्रक्रियांना जीवनप्रक्रिया म्हणतात.

ह्या देखभाल प्रक्रिया नुकसान आणि मोडतोड रोखण्यासाठी आवश्यक असल्यामुळे, त्यासाठी ऊर्जेची गरज असते. ही ऊर्जा त्या व्यक्ती सजीवाच्या शरीराबाहेरून येते. म्हणून शरीराबाहेरील ऊर्जास्रोत, ज्याला आपण अन्न म्हणतो, तो शरीराच्या आत हस्तांतरित करण्याची प्रक्रिया असणे आवश्यक आहे, ज्याला आपण सामान्यतः पोषण म्हणतो. जर सजीवांच्या शरीराचा आकार वाढवायचा असेल, तर बाहेरून अतिरिक्त कच्चा मालही आवश्यक असेल. पृथ्वीवरील जीवन कार्बन-आधारित रेणूंवर अवलंबून असल्यामुळे, हे बहुतेक अन्नस्रोत देखील कार्बन-आधारित असतात. ह्या कार्बन स्रोतांच्या जटिलतेवर अवलंबून, विविध सजीव नंतर विविध प्रकारच्या पोषण प्रक्रिया वापरू शकतात.

बाहेरील ऊर्जेचे स्रोत बरेच वेगळे असू शकतात, कारण पर्यावरण त्या व्यक्ती सजीवाच्या नियंत्रणाखाली नसते. म्हणून, ह्या ऊर्जेच्या स्रोतांना शरीरात मोडावे किंवा बनवावे लागते, आणि शेवटी त्यांना एकसमान ऊर्जास्रोतात रूपांतरित केले पाहिजे ज्याचा वापर सजीव रचना टिकवण्यासाठी आवश्यक असलेल्या विविध आण्विक हालचालींसाठी तसेच शरीराला वाढीसाठी लागणाऱ्या प्रकारच्या रेणूंसाठी करता येईल. यासाठी, शरीरातील रासायनिक अभिक्रियांची मालिका आवश्यक असते. ऑक्सीकरण-अपचयन अभिक्रिया हे रेणूंचे विघटन करण्याचे काही सर्वात सामान्य रासायनिक साधन आहेत. यासाठी, बरेच सजीव शरीराबाहेरून मिळणारा प्राणवायू वापरतात. शरीराबाहेरून प्राणवायू मिळवण्याची प्रक्रिया, आणि पेशीय गरजांसाठी अन्नस्रोतांचे विघटन करण्याच्या प्रक्रियेत त्याचा वापर करणे, यालाच आपण श्वसन म्हणतो.

एकपेशीय सजीवाच्या बाबतीत, अन्न घेण्यासाठी, वायूंची देवाणघेवाण किंवा कचरा काढून टाकण्यासाठी कोणतीही विशिष्ट इंद्रिये आवश्यक नसू शकतात कारण सजीवाची संपूर्ण पृष्ठभाग पर्यावरणाशी संपर्कात असते. पण जेव्हा सजीवाचा शरीर आकार वाढतो आणि शरीर रचना अधिक जटिल होते तेव्हा काय होते? बहुपेशीय सजीवांमध्ये, सर्व पेशी सभोवतालच्या पर्यावरणाशी थेट संपर्कात नसू शकतात. अशा प्रकारे, साधे विसरण सर्व पेशींच्या गरजा पूर्ण करणार नाही.

आपण पूर्वी पाहिले आहे की बहुपेशीय सजीवांमध्ये, विविध शरीर भाग त्यांनी केलेल्या कार्यांमध्ये विशेषीकृत कसे होतात. आपण या विशेषीकृत ऊतींच्या कल्पनेशी, आणि सजीवाच्या शरीरातील त्यांच्या संघटनेशी परिचित आहोत. म्हणूनच हे आश्चर्यकारक नाही की अन्न आणि प्राणवायूचे ग्रहण देखील विशेषीकृत ऊतींचे कार्य असेल. तथापि, यामुळे एक समस्या निर्माण होते, कारण अन्न आणि प्राणवायू आता सजीवांच्या शरीरात एका ठिकाणी घेतले जातात, तर शरीराच्या सर्व भागांना त्यांची गरज असते. ह्या परिस्थितीमुळे शरीरात एका ठिकाणाहून दुसऱ्या ठिकाणी अन्न आणि प्राणवायू वाहून नेण्यासाठी वाहतूक प्रणालीची गरज निर्माण होते.

जेव्हा रासायनिक अभिक्रिया ऊर्जा निर्मितीसाठी कार्बन स्रोत आणि प्राणवायू वापरतात, तेव्हा ते उप-उत्पादने निर्माण करतात जी केवळ शरीरातील पेशींसाठी निरुपयोगी नसतात तर हानिकारकही असू शकतात. म्हणून या कचऱ्याच्या उप-उत्पादनांना शरीरातून काढून टाकणे आणि बाहेर फेकणे आवश्यक असते, ज्याला उत्सर्जन म्हणतात. पुन्हा, जर बहुपेशीय सजीवांमध्ये शरीर रचनेचे मूलभूत नियम पाळले गेले, तर उत्सर्जनासाठी एक विशेषीकृत ऊत विकसित होईल, याचा अर्थ वाहतूक प्रणालीला कचरा पेशींपासून या उत्सर्जक ऊतीपर्यंत वाहून नेण्याची आवश्यकता असेल.

चला या विविध प्रक्रिया, जीवन टिकवण्यासाठी इतक्या आवश्यक आहेत, एक एक करून विचार करूया.

५.२ पोषण

जेव्हा आपण चालतो किंवा सायकल चालवतो, तेव्हा आपण ऊर्जा वापरत असतो. आपण कोणतीही स्पष्ट क्रिया करत नसलो तरीही, आपल्या शरीरात क्रमबद्धता टिकवण्यासाठी ऊर्जेची आवश्यकता असते. वाढण्यासाठी, विकासासाठी, प्रथिने आणि शरीरासाठी आवश्यक असलेली इतर पदार्थ संश्लेषित करण्यासाठी आपल्याला बाहेरून साहित्यही आवश्यक असते. ऊर्जा आणि साहित्याचा हा स्रोत म्हणजे आपण खाणारे अन्न.

सजीव त्यांचे अन्न कसे मिळवतात?

ऊर्जा आणि साहित्याची सामान्य आवश्यकता सर्व सजीवांमध्ये सामाईक आहे, पण ती वेगवेगळ्या मार्गांनी पूर्ण होते. काही सजीव कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्याच्या रूपात अजैविक स्रोतांपासून मिळणारे साधे अन्न साहित्य वापरतात. हे सजीव, स्वयंपोषी, यामध्ये हिरव्या वनस्पती आणि काही जीवाणूंचा समावेश होतो. इतर सजीव जटिल पदार्थ वापरतात. शरीराची देखभाल आणि वाढ करण्यासाठी वापरण्यापूर्वी या जटिल पदार्थांना सोप्या पदार्थांमध्ये मोडावे लागते. हे साध्य करण्यासाठी, सजीव एन्झाइम्स नावाचे जैव-उत्प्रेरक वापरतात. अशा प्रकारे, परपोषींचे अस्तित्व थेट किंवा अप्रत्यक्षपणे स्वयंपोषींवर अवलंबून असते. परपोषी सजीवांमध्ये प्राणी आणि बुरशी यांचा समावेश होतो.

५.२.१ स्वयंपोषी पोषण

स्वयंपोषी सजीवाची कार्बन आणि ऊर्जेची आवश्यकता प्रकाशसंश्लेषणाद्वारे पूर्ण होते. ही अशी प्रक्रिया आहे ज्याद्वारे स्वयंपोषी बाहेरून पदार्थ घेतात आणि त्यांना ऊर्जेच्या साठवलेल्या स्वरूपात रूपांतरित करतात. हे साहित्य कार्बन डायऑक्साइड आणि पाण्याच्या रूपात घेतले जाते जे सूर्यप्रकाश आणि हरितद्रव्याच्या उपस्थितीत कर्बोदकांमध्ये रूपांतरित होते. कर्बोदकांमधे वनस्पतीला ऊर्जा पुरवण्यासाठी वापरले जातात. हे कसे घडते ते आपण पुढील भागात अभ्यासू. तात्काळ वापरले जाणारे नसलेले कर्बोदकांमधे स्टार्चच्या रूपात साठवले जातात, जे वनस्पतीला आवश्यकतेनुसार वापरण्यासाठी अंतर्गत ऊर्जा साठा म्हणून काम करते. आपल्यामध्येही काहीशी समान परिस्थिती दिसते जिथे आपण खाणाऱ्या अन्नातून मिळणाऱ्या काही ऊर्जेचा साठा आपल्या शरीरात ग्लायकोजनच्या रूपात साठवला जातो.

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

आता प्रकाशसंश्लेषणाच्या प्रक्रियेदरम्यान प्रत्यक्षात काय घडते ते पाहूया. या प्रक्रियेदरम्यान पुढील घटना घडतात -

आकृती ५.१ पानाचा आडवा छेद

(i) हरितद्रव्याद्वारे प्रकाश ऊर्जेचे शोषण.

(ii) प्रकाश ऊर्जेचे रासायनिक ऊर्जेमध्ये रूपांतर आणि पाण्याच्या रेणूंचे हायड्रोजन आणि प्राणवायूमध्ये विभाजन.

(iii) कार्बन डायऑक्साइडचे कर्बोदकांमधे अपचयन.

ह्या पायऱ्या एकामागून एक लगेच घडणे आवश्यक नाही. उदाहरणार्थ, वाळवंटी वनस्पती रात्री कार्बन डायऑक्साइड घेतात आणि एक मध्यवर्ती पदार्थ तयार करतात ज्यावर दिवसा हरितद्रव्याने शोषलेल्या ऊर्जेने क्रिया केली जाते.

चला पाहूया की वरील अभिक्रियेचे प्रत्येक घटक प्रकाशसंश्लेषणासाठी कसे आवश्यक आहेत.

जर तुम्ही सूक्ष्मदर्शकाखाली पानाचा आडवा छेद काळजीपूर्वक पाहिला (आकृती ५.१ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे), तर तुमच्या लक्षात येईल की काही पेशींमध्ये हिरवे ठिपके असतात. हे हिरवे ठिपके हरितलवक नावाचे पेशी अंगक आहेत ज्यामध्ये हरितद्रव्य असते. चला एक क्रियाकलाप करूया जो दर्शवितो की प्रकाशसंश्लेषणासाठी हरितद्रव्य आवश्यक आहे.

आकृती ५.२ बहुरंगी पान (अ) आधी आणि (ब) स्टार्च चाचणीनंतर

क्रियाकलाप ५.१

• बहुरंगी पाने असलेली एक गमलेतील वनस्पती घ्या - उदाहरणार्थ, मनी प्लांट किंवा क्रोटन्स.
• वनस्पती तीन दिवस अंधारी खोलीत ठेवा जेणेकरून सर्व स्टार्च वापरला जाईल.
• आता वनस्पती सुमारे सहा तास सूर्यप्रकाशात ठेवा.
• वनस्पतीतून एक पान तोडा. त्यातील हिरवे भाग चिन्हांकित करा आणि कागदाच्या शीटवर त्यांचे ट्रेस करा.
• पान उकळत्या पाण्यात काही मिनिटे बुडवा.
• यानंतर, ते अल्कोहोल असलेल्या बीकरमध्ये बुडवा.
• वरील बीकर पाण्याच्या बाथमध्ये काळजीपूर्वक ठेवा आणि अल्कोहोल उकळू लागेपर्यंत तापवा.
• पानाचा रंग काय होतो? द्रावणाचा रंग काय आहे?
• आता पान काही मिनिटांसाठी आयोडीनच्या विरघळलेल्या द्रावणात बुडवा.
• पान बाहेर काढा आणि आयोडीन द्रावण धुवा.
• पानाचा रंग पाहा आणि सुरुवातीला केलेल्या पानाच्या ट्रेसशी तुलना करा (आकृती ५.२).
• पानाच्या विविध भागांमध्ये स्टार्चच्या उपस्थितीबद्दल तुम्ही काय निष्कर्ष काढू शकता?

आता, वनस्पती कार्बन डायऑक्साइड कसे मिळवते ते अभ्यासूया. इयत्ता नववी मध्ये, आपण रंध्रांबद्दल (आकृती ५.३) बोललो होतो जी पानांच्या पृष्ठभागावर असलेली सूक्ष्म छिद्रे आहेत. प्रकाशसंश्लेषणाच्या हेतूने या छिद्रांमधून पानांमध्ये प्रचंड प्रमाणात वायूंची देवाणघेवाण होते. पण इथे हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की देठ, मुळे आणि पानांच्या पृष्ठभागावरही वायूंची देवाणघेवाण होते. या रंध्रांमधून मोठ्या प्रमाणात पाणीही गमावले जाऊ शकते म्हणून, वनस्पतीला प्रकाशसंश्लेषणासाठी कार्बन डायऑक्साइडची गरज नसते तेव्हा ती ही छिद्रे बंद करते. छिद्र उघडणे आणि बंद करणे हे रक्षक पेशींचे कार्य आहे. रक्षक पेशींमध्ये पाणी आले की त्या फुगतात, ज्यामुळे रंध्र छिद्र उघडते. त्याचप्रमाणे रक्षक पेशी आकुंचित झाल्यास छिद्र बंद होते.

(अ)

(ब)

आकृती ५.३ (अ) उघडे आणि (ब) बंद रंध्र छिद्र

क्रियाकलाप ५.२

• जवळजवळ समान आकाराच्या दोन निरोगी गमलेतील वनस्पती घ्या.
• त्यांना तीन दिवस अंधारी खोलीत ठेवा.
• आता प्रत्येक वनस्पती वेगवेगळ्या काचेच्या प्लेट्सवर ठेवा. एका वनस्पतीच्या बाजूला पोटॅशियम हायड्रॉक्साईड असलेली वॉच-ग्लास ठेवा. पोटॅशियम हायड्रॉक्साईड कार्बन डायऑक्साइड शोषण्यासाठी वापरले जाते.
• आकृती ५.४ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे दोन्ही वनस्पती वेगवेगळ्या बेल-जारने झाका.
• जारच्या तळाला काचेच्या प्लेट्सशी सील करण्यासाठी वॅसलीन वापरा जेणेकरून सेट-अप हवाबंद असेल.
• वनस्पती सुमारे दोन तास सूर्यप्रकाशात ठेवा.
• प्रत्येक वनस्पतीतून एक पान तोडा आणि वरील क्रियाकलापाप्रमाणे स्टार्चची उपस्थिती तपासा.
• दोन्ही पानांमध्ये समान प्रमाणात स्टार्चची उपस्थिती दिसते का?
• या क्रियाकलापावरून तुम्ही काय निष्कर्ष काढू शकता?

आकृती ५.४ प्रायोगिक सेट-अप (अ) पोटॅशियम हायड्रॉक्साईडसह (ब) पोटॅशियम हायड्रॉक्साईडशिवाय

वरील दोन क्रियाकलापांवर आधारित, आपण प्रकाशसंश्लेषणासाठी सूर्यप्रकाश आवश्यक आहे हे दर्शविणारा प्रयोग रचू शकतो का?

आतापर्यंत, आपण स्वयंपोषी त्यांची ऊर्जेची आवश्यकता कशी पूर्ण करतात याबद्दल बोललो. पण त्यांना त्यांचे शरीर बांधण्यासाठी इतर कच्च्या मालाचीही गरज असते. स्थलचर वनस्पतींमध्ये प्रकाशसंश्लेषणात वापरलेले पाणी मुळांद्वारे मातीतून घेतले जाते. नायट्रोजन, फॉस्फरस, लोह आणि मॅग्नेशियम सारखे इतर पदार्थ मातीतून घेतले जातात. नायट्रोजन हा प्रथिने आणि इतर संयुगे संश्लेषणात वापरला जाणारा एक आवश्यक घटक आहे. हे अजैविक नायट्रेट्स किंवा नायट्राइट्सच्या रूपात घेतले जाते. किंवा ते सेंद्रिय संयुग म्हणून घेतले जाते जे वातावरणातील नायट्रोजनपासून जीवाणूंद्वारे तयार केले गेले आहेत.

५.२.२ परपोषी पोषण

प्रत्येक सजीव त्याच्या पर्यावरणाशी अनुकूलित असतो. पोषणाचे स्वरूप अन्न साहित्याच्या प्रकार आणि उपलब्धतेवर तसेच ते सजीवाकडून कसे मिळवले जाते यावर अवलंबून बदलते. उदाहरणार्थ, अन्न स्रोत स्थिर (जसे की गवत) आहे की चल (जसे की हरीण), यावर अन्न कसे मिळवले जाते आणि गाय आणि सिंह यांनी कोणते पोषणयंत्र वापरले आहे यात फरक होऊ शकतो. अन्न सजीवाकडून कसे घेतले जाते आणि वापरले जाते यासाठी रणनीतींची एक श्रेणी आहे. काही सजीव अन्न साहित्य शरीराबाहेर मोडतात आणि नंतर ते शोषून घेतात. उदाहरणे ब्रेड मोल्ड्स, यीस्ट आणि मशरूम सारख्या बुरशी आहेत. इतर संपूर्ण साहित्य आत घेतात आणि त्यांच्या शरीरात ते मोडतात. काय घेता येईल आणि मोडता येईल हे शरीर रचना आणि कार्यावर अवलंबून असते. काही इतर सजीव वनस्पती किंवा प्राण्यांना मारल्याशिवाय त्यांच्याकडून पोषण मिळवतात. ही परोपजीवी पोषण रणनीती अमरबेल, किलणी, उवी, जळू आणि टेप-वर्म्स सारख्या विविध प्रकारच्या सजीवांद्वारे वापरली जाते.

५.२.३ सजीव त्यांचे पोषण कसे मिळवतात?

अन्न आणि ते कसे मिळवले जाते यामध्ये फरक असल्यामुर्त, पचन संस्था विविध सजीवांमध्ये वेगळी असते. एकपेशीय सजीवांमध्ये, संपूर्ण पृष्ठभागाद्वारे अन्न घेतले जाऊ शकते. पण जसजशी सजीवाची जटिलता वाढते, तसतसे वेगवेगळे भाग वेगवेगळी कार्ये करण्यासाठी विशेषीकृत होतात. उदाहरणार्थ, अमीबा पेशी पृष्ठभागाच्या तात्पुरत्या बोटासारख्या विस्तारांचा वापर करून अन्न घेतो जे अन्न कणावर एकत्रित होऊन अन्न-रिक्तिका बनवतात (आकृती ५.५). अन्न-रिक्तिकेच्या आत, जटिल पदार्थ सोप्या पदार्थांमध्ये मोडले जातात जे नंतर कोशिकाद्रव्यात विसरतात. उरलेला न पचलेला पदार्थ पेशीच्या पृष्ठभागाकडे हलवला जातो आणि बाहेर फेकला जातो. पॅरामिशियममध्ये, जे एकपेशीय सजीव देखील आहे, पेशीला एक निश्चित आकार असतो आणि एका विशिष्ट ठिकाणी अन्न घेतले जाते. पेशीच्या संपूर्ण पृष्ठभागावर असलेल्या कुशाकांच्या हालचालीद्वारे अन्न या ठिकाणी हलवले जाते.

आकृती ५.५ अमीबामध्ये पोषण

५.२.४ मानवांमध्ये पोषण

अन्ननलिका मुळात तोंडापासून गुदद्वारापर्यंत विस्तारलेली एक लांब नळी आहे. आकृती ५.६ मध्ये, आपण पाहू शकतो की नळीचे वेगवेगळे भाग आहेत. विविध प्रदेश वेगवेगळी कार्ये करण्यासाठी विशेषीकृत आहेत. अन्न आपल्या शरीरात प्रवेश केल्यावर काय होते? आपण ही प्रक्रिया येथे चर्चा करू.

क्रियाकलाप ५.३

• दोन चाचणी नळ्यांमध्ये (A आणि B) $1 mL$ स्टार्च द्रावण (1%) घ्या.
• चाचणी नळी $A$ मध्ये $1 mL$ लाळ घाला आणि दोन्ही चाचणी नळ्या 20-30 मिनिटे अबाधित ठेवा.
• आता चाचणी नळ्यांमध्ये विरघळलेल्या आयोडीन द्रावणाचे काही थेंब घाला.
• तुम्हाला कोणत