కార్క్ యొక్క సన్నని ముక్కను పరిశీలిస్తున్నప్పుడు, రాబర్ట్ హుక్ కార్క్ తేనెగూడు నిర్మాణాన్ని పోలి ఉన్నట్లు చూశాడు, ఇది అనేక చిన్న గదులను కలిగి ఉంటుంది. కార్క్ అనేది చెట్టు బెరడు నుండి వచ్చే పదార్థం. ఇది 1665 సంవత్సరంలో, హుక్ స్వయంగా రూపొందించిన సూక్ష్మదర్శిని ద్వారా ఈ అవకాశ పరిశీలన చేసినప్పుడు జరిగింది. రాబర్ట్ హుక్ ఈ పెట్టెలను ‘కణాలు’ అని పిలిచాడు. ‘సెల్’ అనేది ‘ఒక చిన్న గది’ అనే లాటిన్ పదం.

ఇది చాలా చిన్నది మరియు అప్రధానమైన సంఘటన అనిపించవచ్చు, కానీ ఇది శాస్త్ర చరిత్రలో చాలా ముఖ్యమైనది. జీవులు వేర్వేరు ప్రమాణాలతో కూడి ఉన్నాయని ఎవరైనా మొదటిసారిగా గమనించిన సందర్భం ఇదే. ఈ ప్రమాణాలను వివరించడానికి ‘సెల్’ అనే పదం ఉపయోగించడం జీవశాస్త్రంలో ఈ రోజు వరకు కొనసాగుతోంది.

కణాల గురించి తెలుసుకుందాం.

5.1 జీవులు దేనితో తయారవుతాయి?

కృత్యం 5.1

• ఉల్లిగడ్డ నుండి ఒక చిన్న ముక్క తీసుకుందాం. ఒక జత ఫోర్సెప్స్ సహాయంతో, ఉల్లిగడ్డ యొక్క పుటాకార భాగం (లోపలి పొర) నుండి చర్మాన్ని (ఎపిడెర్మిస్ అని పిలుస్తారు) తొలగించవచ్చు. ఈ పొరను వెంటనే నీరు ఉన్న వాచ్-గ్లాసులో ఉంచవచ్చు. ఇది పొర ముడుచుకుపోకుండా లేదా పొడిగా ఉండకుండా నిరోధిస్తుంది. ఈ పొరతో మనం ఏమి చేస్తాం?

• ఒక గ్లాస్ స్లయిడ్ తీసుకొని, దానిపై ఒక చుక్క నీరు ఉంచి, వాచ్ గ్లాస్ నుండి పొర యొక్క చిన్న ముక్కను స్లయిడ్కు బదిలీ చేద్దాం. పొర స్లయిడ్పై సంపూర్ణంగా సమతలంగా ఉందని నిర్ధారించుకోండి. పొరను బదిలీ చేయడంలో సహాయపడటానికి ఒక సన్నని ఒంటె రోమాల పెయింట్ బ్రష్ అవసరం కావచ్చు. ఇప్పుడు మనం ఈ ముక్కపై ఒక చుక్క సాఫ్రానిన్ ద్రావణం ఉంచి, ఆపై కవర్ స్లిప్ ఉంచాలి. మౌంటింగ్ సూది సహాయంతో కవర్ స్లిప్ ఉంచేటప్పుడు గాలి బుడగలను నివారించడానికి జాగ్రత్తపడండి. సహాయం కోసం మీ ఉపాధ్యాయుని అడగండి. మనం ఉల్లిపొర యొక్క తాత్కాలిక మౌంట్ తయారు చేసాము. మనం ఈ స్లయిడ్ను సంయుక్త సూక్ష్మదర్శిని యొక్క తక్కువ పవర్ తర్వాత ఎక్కువ పవర్ల కింద పరిశీలించవచ్చు.

చిత్రం 5.1: సంయుక్త సూక్ష్మదర్శిని

మనం లెన్స్ ద్వారా చూస్తే ఏమి గమనిస్తాం? మనం సూక్ష్మదర్శిని ద్వారా చూడగలిగిన నిర్మాణాలను పరిశీలన పత్రంపై గీయగలమా? ఇది చిత్రం 5.2 లాగా ఉందా?

చిత్రం 5.2: ఉల్లిపొర యొక్క కణాలు

వివిధ పరిమాణాల ఉల్లిగడ్డల పొరల తాత్కాలిక మౌంట్లను తయారు చేయడానికి ప్రయత్నించవచ్చు. మనం ఏమి గమనిస్తాం? మనం ఒకే విధమైన నిర్మాణాలను చూస్తామా లేదా భిన్నమైన నిర్మాణాలను చూస్తామా?

ఈ నిర్మాణాలు ఏమిటి?

ఈ నిర్మాణాలు ఒకదానికొకటి సమానంగా కనిపిస్తాయి. అవి కలిసి ఉల్లిగడ్డ వంటి పెద్ద నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి! ఈ కృత్యం నుండి మనం తెలుసుకుంటాం, వివిధ పరిమాణాల ఉల్లిగడ్డలు సూక్ష్మదర్శిని కింద ఒకే విధమైన చిన్న నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఉల్లిపొర కణాలు అవి ఏ పరిమాణం ఉల్లిగడ్డ నుండి వచ్చినా ఒకేలా కనిపిస్తాయి.

మనం చూసే ఈ చిన్న నిర్మాణాలు ఉల్లిగడ్డ యొక్క ప్రాథమిక నిర్మాణ ప్రమాణాలు. ఈ నిర్మాణాలను కణాలు అంటారు. ఉల్లిగడ్డలు మాత్రమే కాకుండా, మనం చుట్టూ గమనించే అన్ని జీవులు కణాలతో తయారవుతాయి. అయితే, స్వతంత్రంగా జీవించే ఏకకణ జీవులు కూడా ఉన్నాయి.

కణాలను మొదటగా రాబర్ట్ హుక్ 1665లో కనుగొన్నాడు. అతను ఒక ప్రాచీన సూక్ష్మదర్శిని సహాయంతో కార్క్ ముక్కలో కణాలను గమనించాడు. లీవెన్హోక్ (1674), మెరుగైన సూక్ష్మదర్శినితో, చెరువు నీటిలో స్వేచ్ఛగా జీవించే కణాలను మొదటిసారిగా కనుగొన్నాడు. 1831లో కణంలో కేంద్రకాన్ని కనుగొన్నది రాబర్ట్ బ్రౌన్. 1839లో పుర్కిన్జే కణం యొక్క ద్రవ పదార్థానికి ‘ప్రోటోప్లాజం’ అనే పదాన్ని నాణెంగా పేర్కొన్నాడు. అన్ని మొక్కలు మరియు జంతువులు కణాలతో రూపొందించబడ్డాయని మరియు కణం జీవితం యొక్క ప్రాథమిక ప్రమాణం అని చెప్పే కణ సిద్ధాంతాన్ని ఇద్దరు జీవశాస్త్రవేత్తలు, ష్లీడెన్ (1838) మరియు ష్వాన్ (1839) సమర్పించారు. కణ సిద్ధాంతాన్ని విర్చో (1855) అన్ని కణాలు మునుపటి కణాల నుండి ఉద్భవిస్తాయని సూచించడం ద్వారా మరింత విస్తరించారు. 1940లో ఎలక్ట్రాన్ సూక్ష్మదర్శిని కనుగొనడంతో, కణం యొక్క సంక్లిష్ట నిర్మాణం మరియు దాని వివిధ అంగకాలను గమనించడం మరియు అర్థం చేసుకోవడం సాధ్యమైంది.

విస్తరించే లెన్స్ల కనుగొనడం సూక్ష్మ ప్రపంచం యొక్క ఆవిష్కరణకు దారితీసింది. ఇప్పుడు తెలిసింది, అమీబా, క్లామిడోమోనాస్, పారామీసియం మరియు బ్యాక్టీరియాలలో వలె ఒకే కణం మొత్తం జీవిని ఏర్పరుస్తుంది. ఈ జీవులను ఏకకణ జీవులు (యూని = ఒకటి) అంటారు. మరోవైపు, అనేక కణాలు ఒకే శరీరంలో కలిసి, బహుకణ జీవులలో (మల్టీ = అనేక) వివిధ శరీర భాగాలను ఏర్పరచడానికి వాటిలో వివిధ విధులను చేపట్టాయి, ఉదాహరణకు కొన్ని శిలీంధ్రాలు, మొక్కలు మరియు జంతువులు. మరికొన్ని ఏకకణ జీవుల పేర్లను మనం కనుగొనగలమా? ప్రతి బహుకణ జీవి ఒకే కణం నుండి వచ్చింది. ఎలా? కణాలు వాటి స్వంత రకానికి చెందిన కణాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి విభజిస్తాయి. అందువలన అన్ని కణాలు మునుపటి కణాల నుండి వస్తాయి.

కృత్యం 5.2

• ఆకు పొరలు, ఉల్లిగడ్డ వేర్ల చివరలు లేదా వివిధ పరిమాణాల ఉల్లిగడ్డల పొరల తాత్కాలిక మౌంట్లను తయారు చేయడానికి ప్రయత్నించవచ్చు.

• పై కృత్యం చేసిన తర్వాత, కింది ప్రశ్నలకు సమాధానాలు ఏమిటో చూద్దాం:

  (ఎ) ఆకారం మరియు పరిమాణం పరంగా అన్ని కణాలు ఒకేలా కనిపిస్తాయా?

  (బి) నిర్మాణం పరంగా అన్ని కణాలు ఒకేలా కనిపిస్తాయా?

  (సి) ఒక మొక్క శరీరం యొక్క వివిధ భాగాల నుండి కణాల మధ్య తేడాలు కనుగొనగలమా?

  (డి) మనం ఏ సారూప్యతలను కనుగొనగలం?

  కొన్ని జీవులు వివిధ రకాల కణాలను కూడా కలిగి ఉంటాయి. కింది చిత్రాన్ని చూడండి. ఇది మానవ శరీరం నుండి కొన్ని కణాలను చూపుతుంది.

చిత్రం 5.3: మానవ శరీరం నుండి వివిధ కణాలు

కణాల ఆకారం మరియు పరిమాణం అవి నిర్వహించే నిర్దిష్ట విధికి సంబంధించినవి. అమీబా వంటి కొన్ని కణాలు మారుతున్న ఆకారాలను కలిగి ఉంటాయి. కొన్ని సందర్భాల్లో కణం యొక్క ఆకారం ఒక నిర్దిష్ట రకం కణానికి ఎక్కువ లేదా తక్కువ స్థిరంగా మరియు విలక్షణంగా ఉండవచ్చు; ఉదాహరణకు, నరాల కణాలు ఒక సాధారణ ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

ప్రతి జీవ కణం అన్ని జీవ రూపాలకు లక్షణమైన కొన్ని ప్రాథమిక విధులను నిర్వహించే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది. జీవ కణం ఈ ప్రాథమిక విధులను ఎలా నిర్వహిస్తుంది? మానవుల వంటి బహుకణ జీవులలో శ్రమ విభజన ఉందని మనకు తెలుసు. దీని అర్థం మానవ శరీరంలోని వివిధ భాగాలు వివిధ విధులను నిర్వహిస్తాయి. మానవ శరీరంలో రక్తాన్ని పంపు చేయడానికి గుండె, ఆహారాన్ని జీర్ణం చేయడానికి కడుపు మొదలైనవి ఉన్నాయి. అదేవిధంగా, ఒకే కణంలో కూడా శ్రమ విభజన కనిపిస్తుంది. వాస్తవానికి, అలాంటి ప్రతి కణం దాని లోపల కణ అంగకాలు అని పిలువబడే నిర్దిష్ట భాగాలను కలిగి ఉంటుంది. ప్రతి రకమైన కణ అంగకం ఒక ప్రత్యేక విధిని నిర్వహిస్తుంది, ఉదాహరణకు కణంలో కొత్త పదార్థాన్ని తయారు చేయడం, కణం నుండి వ్యర్థ పదార్థాన్ని తొలగించడం మొదలైనవి. ఈ అంగకాల కారణంగా ఒక కణం జీవించగలదు మరియు దాని అన్ని విధులను నిర్వహించగలదు. ఈ అంగకాలు కలిసి కణం అని పిలువబడే ప్రాథమిక ప్రమాణాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. వాటి విధి ఏమైనా లేదా అవి ఏ జీవిలో కనిపించినా అన్ని కణాలు ఒకే అంగకాలను కలిగి ఉన్నాయని తెలుసుకోవడం ఆసక్తికరంగా ఉంటుంది.

5.2 కణం దేనితో తయారవుతుంది? కణం యొక్క నిర్మాణ సంస్థాపన ఏమిటి?

కణానికి అంగకాలు అని పిలువబడే ప్రత్యేక భాగాలు ఉన్నాయని మేము పైన చూశాము. ఒక కణం ఎలా సంస్థాపించబడింది?

మనం ఒక కణాన్ని సూక్ష్మదర్శిని కింద అధ్యయనం చేస్తే, దాదాపు ప్రతి కణంలో మూడు లక్షణాలను చూస్తాం; ప్లాస్మా పొర, కేంద్రకం మరియు కణద్రవ్యం. కణం లోపలి అన్ని కార్యకలాపాలు మరియు కణం యొక్క పర్యావరణంతో పరస్పర చర్యలు ఈ లక్షణాల కారణంగా సాధ్యమవుతాయి. ఎలా చూద్దాం.

5.2.1 ప్లాస్మా పొర లేదా కణ పొర

ఇది కణం యొక్క బాహ్య పర్యావరణం నుండి కణం యొక్క విషయాలను వేరు చేసే కణం యొక్క బయటి ఆవరణ. ప్లాస్మా పొర కొన్ని పదార్థాల ప్రవేశం మరియు నిష్క్రమణను కణం లోపలికి మరియు బయటికి అనుమతిస్తుంది లేదా అనుమతిస్తుంది. ఇది కొన్ని ఇతర పదార్థాల కదలికను కూడా నిరోధిస్తుంది. అందువల్ల, కణ పొరను ఎంపికగా పారగమ్య పొర అంటారు.

పదార్థాల కదలిక కణంలోకి ఎలా జరుగుతుంది? పదార్థాలు కణం నుండి బయటికి ఎలా కదులుతాయి?

కార్బన్ డయాక్సైడ్ లేదా ఆక్సిజన్ వంటి కొన్ని పదార్థాలు వ్యాపనం అనే ప్రక్రియ ద్వారా కణ పొరను దాటి కదలగలవు. మేము గత అధ్యాయాలలో వ్యాపన ప్రక్రియను అధ్యయనం చేశాము. ఒక పదార్థం అధిక సాంద్రత ఉన్న ప్రాంతం నుండి దాని సాంద్రత తక్కువగా ఉన్న ప్రాంతానికి స్వయంచాలకంగా కదులుతుందని మేము చూశాము.

ఉదాహరణకు, $CO_2$ (ఇది కణ వ్యర్థం మరియు కణం ద్వారా విసర్జించబడాలి) వంటి కొన్ని పదార్థాలు కణం లోపల అధిక సాంద్రతలో చేరినప్పుడు కణాలలో ఇదేవిధంగా జరుగుతుంది. కణం యొక్క బాహ్య పర్యావరణంలో, $CO_2$ యొక్క సాంద్రత కణం లోపల ఉన్న దానికి పోల్చితే తక్కువగా ఉంటుంది. $CO_2$ యొక్క సాంద్రతలో వ్యత్యాసం కణం లోపల మరియు బయట ఉన్న వెంటనే, $CO_2$ వ్యాపన ప్రక్రియ ద్వారా అధిక సాంద్రత ఉన్న ప్రాంతం నుండి, కణం బయట తక్కువ సాంద్రత ఉన్న ప్రాంతానికి కణం నుండి బయటికి కదులుతుంది. అదేవిధంగా, కణం లోపల $O_2$ స్థాయి లేదా సాంద్రత తగ్గినప్పుడు $O_2$ వ్యాపన ప్రక్రియ ద్వారా కణంలోకి ప్రవేశిస్తుంది. అందువలన, కణాల మధ్య మరియు కణం మరియు దాని బాహ్య పర్యావరణం మధ్య వాయు మార్పిడిలో వ్యాపనం ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది.

నీరు కూడా వ్యాపన నియమాన్ని పాటిస్తుంది. అటువంటి ఎంపికగా పారగమ్య పొర ద్వారా నీటి అణువుల కదలికను ద్రవాభిసరణం అంటారు.

ప్లాస్మా పొర అంతటా నీటి కదలిక కూడా నీటిలో కరిగిన పదార్థం పరిమాణం ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది. అందువలన, ద్రవాభిసరణం అనేది ఎంపికగా పారగమ్య పొర అంతటా అధిక ద్రావక సాంద్రత వైపు నీటి యొక్క నికర వ్యాపనం.

మనం జంతు కణం లేదా మొక్క కణాన్ని చక్కెర లేదా ఉప్పు ద్రావణంలో నీటిలో ఉంచినట్లయితే ఏమి జరుగుతుంది?

కింది మూడు విషయాలలో ఒకటి జరగవచ్చు:

1. కణాన్ని చుట్టుముట్టే మాధ్యమం కణం కంటే ఎక్కువ నీటి సాంద్రతను కలిగి ఉంటే, అంటే బయటి ద్రావణం చాలా విలీనం అయితే, కణం ద్రవాభిసరణం ద్వారా నీటిని పొందుతుంది. అటువంటి ద్రావణాన్ని హైపోటోనిక్ ద్రావణం అంటారు.

నీటి అణువులు రెండు దిశలలో కణ పొరను దాటడానికి స్వేచ్ఛగా ఉంటాయి, కానీ ఎక్కువ నీరు కణంలోకి వస్తుంది, బయటకు వెళ్లే దానికంటే. నికర (మొత్తం) ఫలితం నీరు కణంలోకి ప్రవేశిస్తుంది. కణం ఉబ్బే అవకాశం ఉంది.

2. మాధ్యమం కణం వలె ఖచ్చితంగా అదే నీటి సాంద్రతను కలిగి ఉంటే, కణ పొర అంతటా నీటి నికర కదలిక ఉండదు. అటువంటి ద్రావణాన్ని ఐసోటోనిక్ ద్రావణం అంటారు.

నీరు కణ పొరను రెండు దిశలలో దాటుతుంది, కానీ లోపలికి వెళ్లే మొత్తం బయటకు వెళ్లే మొత్తానికి సమానంగా ఉంటుంది, కాబట్టి నీటి మొత్తం కదలిక ఉండదు. కణం అదే పరిమాణంలో ఉంటుంది.

3. మాధ్యమం కణం కంటే తక్కువ నీటి సాంద్రతను కలిగి ఉంటే, అంటే ఇది చాలా గాఢమైన ద్రావణం అయితే, కణం ద్రవాభిసరణం ద్వారా నీటిని కోల్పోతుంది. అటువంటి ద్రావణాన్ని హైపర్టోనిక్ ద్రావణం అంటారు.

మళ్ళీ, నీరు కణ పొరను రెండు దిశలలో దాటుతుంది, కానీ ఈసారి ఎక్కువ నీరు కణంలోకి ప్రవేశించే దానికంటే కణం నుండి బయటకు వెళుతుంది. అందువల్ల కణం కుదురుతుంది.

అందువలన, ద్రవాభిసరణం అనేది ఎంపికగా పారగమ్య పొర ద్వారా వ్యాపనం యొక్క ప్రత్యేక సందర్భం. ఇప్పుడు కింది కృత్యాన్ని ప్రయత్నిద్దాం:

కృత్యం 5.3

గుడ్డుతో ద్రవాభిసరణం

(ఎ) ఒక గుడ్డు షెల్ను విలీన హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లంలో కరిగించడం ద్వారా తొలగించండి. షెల్ ప్రధానంగా కాల్షియం కార్బోనేట్. ఇప్పుడు ఒక సన్నని బయటి చర్మం గుడ్డును ఆవరిస్తుంది. గుడ్డును స్వచ్ఛమైన నీటిలో ఉంచి 5 నిమిషాల తర్వాత గమనించండి. మనం ఏమి గమనిస్తాం?

ద్రవాభిసరణం ద్వారా నీరు దానిలోకి ప్రవేశించడం వలన గుడ్డు ఉబ్బుతుంది.

(బి) ఒకే విధమైన షెల్ తొలగించిన గుడ్డును గాఢమైన ఉప్పు ద్రావణంలో ఉంచి 5 నిమిషాలు గమనించండి. గుడ్డు కుదురుతుంది. ఎందుకు? ఉప్పు ద్రావణం మరింత గాఢంగా ఉన్నందున నీరు గుడ్డు ద్రావణం నుండి ఉప్పు ద్రావణంలోకి వెళుతుంది.

మనం ఎండిన ద్రాక్ష పండ్లు లేదా జీడిపప్పుతో కూడా ఇదే విధమైన కృత్యాన్ని ప్రయత్నించవచ్చు.

కృత్యం 5.4

• ఎండిన ద్రాక్ష పండ్లు లేదా జీడిపప్పును సాధారణ నీటిలో ఉంచి కొంత సమయం పాటు వదిలేయండి. అప్పుడు వాటిని చక్కెర లేదా ఉప్పు యొక్క గాఢమైన ద్రావణంలో ఉంచండి. మీరు ఈ క్రింది వాటిని గమనిస్తారు:

  (ఎ) నీటిలో ఉంచినప్పుడు ప్రతి ఒక్కటి నీటిని పొంది ఉబ్బుతుంది.

  (బి) అయితే, గాఢమైన ద్రావణంలో ఉంచినప్పుడు అది నీటిని కోల్పోతుంది, మరియు తద్వారా కుదురుతుంది.

ఏకకణ మంచినీటి జీవులు మరియు చాలా మొక్క కణాలు ద్రవాభిసరణం ద్వారా నీటిని పొందే ధోరణి కలిగి ఉంటాయి. మొక్క వేర్ల ద్వారా నీటి శోషణ కూడా ద్రవాభిసరణానికి ఒక ఉదాహరణ.

అందువలన, వ్యాపనం కణం జీవితంలో వాయువులు మరియు నీటి మార్పిడిలో ముఖ్యమైనది. దీనికి అదనంగా, కణం దాని పర్యావరణం నుండి పోషకాలను కూడా పొందుతుంది. వివిధ అణువులు శక్తి ఉపయోగించడం అవసరమయ్యే ఒక రకమైన రవాణా ద్వారా కణం లోపలికి మరియు బయటికి కదులుతాయి.

ప్లాస్మా పొర సరళమైనది మరియు లిపిడ్లు మరియు ప్రోటీన్లు అని పిలువబడే కర్బన అణువులతో తయారు చేయబడింది. అయితే, ప్లాస్మా పొర యొక్క నిర్మాణాన్న