पेशी : रचना आणि अंगके

सजीव सृष्टीचा अभ्यास करताना आपल्या सभोवताली अथांग विविधता दिसून येते. काही सजीव अतिशय सूक्ष्म असतात, तर काही अफाट आकाराचे असतात. मात्र, या सर्व सजीवांमध्ये एक सामाईक आणि अत्यंत महत्त्वपूर्ण धागा असतो, तो म्हणजे 'पेशी'. ज्याप्रमाणे विटा एकत्र जोडून एक भक्कम इमारत उभी राहते, अगदी त्याचप्रमाणे कोट्यवधी लहान पेशी एकत्र येऊन सजीवांचे शरीर तयार होते. म्हणूनच, पेशीला सजीवांचा रचनात्मक आणि कार्यात्मक पायाभूत घटक मानले जाते. या प्रकरणाच्या सखोल अभ्यासातून आपण पेशीची अंतर्गत रचना, तिची कार्ये आणि विविध अंगकांची माहिती अतिशय सोप्या भाषेत घेणार आहोत.

पेशीचे भाग

एक संपूर्ण पेशी प्रामुख्याने चार मुख्य भागांमध्ये विभागलेली असते. या भागांच्या परस्पर समन्वयामुळेच पेशी आपले जीवन कार्य सुरळीतपणे पार पाडू शकते. आपण या प्रत्येक भागाचा सखोल अभ्यास करूया.

१. पेशीभित्तिका

पेशीभित्तिका हा पेशीचा सर्वात बाहेरील, टणक आणि मजबूत असा पापुद्रा आहे. हा भाग केवळ वनस्पती पेशी, कवक आणि काही जीवाणूंमध्येच आढळतो. प्राण्यांच्या पेशींमध्ये पेशीभित्तिका पूर्णपणे अनुपस्थित असते. हा अतिशय महत्त्वाचा फरक आहे जो परीक्षेत वारंवार विचारला जातो.

रचना आणि घटक: वनस्पतींमधील पेशीभित्तिका प्रामुख्याने 'सेल्युलोज' आणि 'पेक्टिन' या कर्बोदकांपासून बनलेली असते. काळांतराने गरजेनुसार त्यात 'लिग्निन', 'सुबेरिन' आणि 'क्युटिन' यांसारखे पदार्थ साचतात, ज्यामुळे तिला अधिक कडकपणा येतो.
कार्य आणि 'का' चे उत्तर: वनस्पती एका जागेवरून दुसऱ्या जागी हालचाल करू शकत नाहीत. त्यांना कडक ऊन, वारा, मुसळधार पाऊस आणि हवामानातील बदलांचा थेट सामना करावा लागतो. अशा परिस्थितीत वनस्पतींच्या पेशींना अंतर्गत भागांचे रक्षण करण्यासाठी आणि संपूर्ण शरीराला यांत्रिक आधार देण्यासाठी एका मजबूत कवचाची गरज असते. पेशीभित्तिका हेच कार्य करते. ती पेशीला निश्चित आकार प्रदान करते आणि पेशीमध्ये अतिरिक्त पाणी शिरण्यापासून रोखते.

२. पेशीपटल

पेशीपटल हा सर्व प्रकारच्या पेशींमध्ये (वनस्पती आणि प्राणी दोन्ही) आढळणारा एक अत्यंत पातळ, नाजूक आणि लवचिक पापुद्रा आहे. हा पेशीद्रव्याच्या बाहेरील बाजूस असतो आणि पेशीच्या अंतर्गत घटकांना बाह्य पर्यावरणापासून वेगळे ठेवतो.

निवडक सद्रव्य पटल: पेशीपटलाला 'निवडक सद्रव्य पटल' असे म्हणतात. याचे कारण असे आहे की ते सर्वच पदार्थांना पेशीच्या आत किंवा बाहेर जाऊ देत नाही. जे पदार्थ पेशीसाठी उपयुक्त आहेत (उदा. पाणी, क्षार, ऑक्सिजन, ग्लुकोज), त्यांनाच ते आत प्रवेश देते आणि निरुपयोगी किंवा हानिकारक पदार्थांना (उदा. कार्बन डायऑक्साइड) पेशीबाहेर काढते.
रचना: हे पटल प्रामुख्याने मेदाच्या दोन थरांमध्ये तरंगणाऱ्या प्रथिनांच्या रेणूंपासून बनलेले असते. या लवचिक रचनेमुळेच प्राणिपेशी बाह्य पर्यावरणातून अन्न आणि इतर पदार्थ शोषून घेऊ शकतात.

३. केंद्रक

केंद्रक हा पेशीचा सर्वात महत्त्वाचा आणि मध्यवर्ती भाग आहे. सूक्ष्मदर्शकाखाली पाहिल्यास हा साधारणपणे गोलाकार किंवा लंबगोलाकार गडद ठिपक्यासारखा दिसतो. याला पेशीचा 'मेंदू' किंवा 'नियंत्रण कक्ष' म्हटले तरी वावगे ठरणार नाही.

रचना: केंद्रकाभोवती दुहेरी पटल असते, ज्याला केंद्रक पटल म्हणतात. या पटलावर लहान छिद्रे असतात, ज्यातून केंद्रकातील आणि पेशीद्रव्यातील पदार्थांचे वहन होते. केंद्रकाच्या आत 'गुणसूत्रे' असतात, जी प्रामुख्याने डीएनए ( $DNA$ ) आणि प्रथिनांची बनलेली असतात. या गुणसूत्रांवर 'जणूक' नावाचे लहान घटक असतात.
कार्य: पेशीच्या सर्व चयापचय क्रियांचे आणि पेशी विभाजनाचे नियंत्रण केंद्रक करते. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, पालकांची अनुवंशिक लक्षणे (उदा. डोळ्यांचा रंग, केसांची ठेवण) पुढील पिढीत संक्रमित करण्याचे कार्य जणूकांद्वारे केंद्रकच पार पाडते.

४. पेशीद्रव्य

पेशीपटल आणि केंद्रक यांच्या दरम्यान पसरलेल्या चिकट, जेलीसारख्या द्रव भागाला पेशीद्रव्य म्हणतात. हा पेशीचा एक अतिशय गतिमान भाग आहे, ज्यामध्ये अनेक रासायनिक अभिक्रिया सतत सुरू असतात.

स्वरूप आणि कार्य: पेशीद्रव्यामध्ये मुख्यत्वे पाणी, अमिनो आम्ले, ग्लुकोज आणि विविध क्षार विरघळलेले असतात. पेशीची सर्व अंगके याच पेशीद्रव्यात विखुरलेली असतात. पेशीतील रासायनिक चयापचय क्रियांसाठी हे द्रव्य एक उत्तम माध्यम पुरवते. आम्ल-अल्कली संतुलन राखण्यातही याचा मोठा वाटा असतो.

पेशी अंगके

पेशीद्रव्यामध्ये विशिष्ट कार्ये करण्यासाठी विशिष्ट रचना असलेल्या सूक्ष्म घटकांना 'पेशी अंगके' म्हणतात. मानवी शरीरात ज्याप्रमाणे फुफ्फुसे, हृदय, जठर ही इंद्रिये वेगवेगळी कार्ये करतात, त्याचप्रमाणे पेशीच्या पातळीवर ही अंगके श्रमविभागणीचे काम करतात. स्पर्धा परीक्षेच्या दृष्टीने ही अंगके अत्यंत महत्त्वाची आहेत.

१. तंतुकणिका

तंतुकणिका ही दुहेरी पटल असलेली, लंबगोलाकार आकाराची अंगके आहेत. याला पेशीचे 'ऊर्जा केंद्र' किंवा 'पॉवर हाऊस' म्हटले जाते.

ऊर्जा निर्मितीची प्रक्रिया: आपण घेतलेले अन्न आणि ऑक्सिजन पेशीपर्यंत पोहोचतात, तेव्हा तंतुकणिका त्या ग्लुकोजच्या रेणूंचे ऑक्सिडीकरण करतात. या प्रक्रियेतून मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा मुक्त होते. ही ऊर्जा पेशी थेट वापरू शकत नाही, म्हणून तंतुकणिका तिचे रूपांतर ATP ( $Adenosine \ Triphosphate$ ) या ऊर्जेच्या समृद्ध रेणूंमध्ये करतात.
रचना आणि विशेष वैशिष्ट्य: तंतुकणिकेचे बाह्य पटल सद्रव्य असते, तर आतील पटलाला घड्या पडलेल्या असतात, ज्यांना शिखा म्हणतात. सर्वात महत्त्वाची बाब म्हणजे तंतुकणिकेकडे स्वतःचे डीएनए ( $DNA$ ) आणि रायबोझोम्स असतात. त्यामुळे त्या स्वतःची प्रथिने स्वतः तयार करू शकतात, म्हणूनच त्यांना 'स्वयं-प्रतिकृती' निर्माण करणारी अंगके म्हणतात.

२. हरितलवक

हरितलवक हे केवळ वनस्पती पेशींमध्येच आढळणारे अतिशय वैशिष्ट्यपूर्ण अंगक आहे. हे 'रंजकद्रव्य' या प्रकारात मोडते आणि वनस्पतींना हिरवा रंग प्रदान करते.

अन्न निर्मिती (प्रकाशसंश्लेषण): हरितलवकांमध्ये 'हरितद्रव्य' (क्लोरोफिल) नावाचे रंगद्रव्य असते. हे द्रव्य सूर्यप्रकाश शोषून घेण्याची अफाट क्षमता ठेवते. वनस्पती या हरितलवकांच्या साहाय्याने हवेतील कार्बन डायऑक्साइड आणि जमिनीतील पाणी यांचा वापर करून स्वतःचे अन्न (ग्लुकोज) तयार करतात.
रासायनिक समीकरण: या प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेचे रासायनिक समीकरण खालीलप्रमाणे आहे:
$\mathrm{6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{सूर्यप्रकाश, \ हरितद्रव्य} C_6H_{12}O_6 + 6O_2}$
या प्रक्रियेत सौर ऊर्जेचे रूपांतर रासायनिक ऊर्जेत केले जाते. म्हणूनच हरितलवकाला पेशीचे 'अन्न कारखाना' किंवा 'स्वयंपाकघर' म्हणतात.

३. लयकारिका

पेशीमध्ये चालणाऱ्या चयापचय क्रियांमध्ये अनेक टाकाऊ आणि हानिकारक पदार्थ तयार होत असतात. या कचऱ्याची विल्हेवाट लावण्याचे काम लयकारिका करतात. ही एका साध्या पटलाने वेढलेली पिशवीसारखी रचना असते.

रचना आणि कार्य: लयकारिकांमध्ये अत्यंत शक्तिशाली पाचक विकरे (एंझाइम्स) असतात. जेव्हा पेशीवर बाहेरील जीवाणू किंवा विषाणू हल्ला करतात, तेव्हा लयकारिका त्यांच्यातील विकरांचा मारा करून त्या जंतूंना नष्ट करतात. तसेच पेशीतील जुनी, मृत किंवा खराब झालेली अंगके पचवून पेशी स्वच्छ ठेवण्याचे काम त्या करतात.
आत्मघाती पिशव्या का म्हणतात?: जेव्हा एखादी पेशी जुनी होते, रोगट होते किंवा गंभीररीत्या जखमी होते, तेव्हा तिच्यातील लयकारिका स्वतःहून फुटतात. त्या फुटल्यामुळे त्यांच्यातील सर्व पाचक विकरे संपूर्ण पेशीद्रव्यात पसरतात आणि स्वतःच्याच संपूर्ण पेशीचे पचन करून तिला नष्ट करतात. स्वतःच्याच पेशीचा नाश करण्याच्या या गुणधर्मामुळे लयकारिकांना 'आत्मघाती पिशव्या' असे म्हणतात.

४. रिक्तिका

पेशीच्या घटका साठवणुकीचे काम करणाऱ्या, द्रव किंवा घन पदार्थांनी भरलेल्या पिशव्यांसारख्या रचनांना रिक्तिका म्हणतात. यांच्या भोवती एकच पटल असते.

वनस्पती आणि प्राणिपेशींमधील फरक: वनस्पती पेशीमध्ये एकच, अत्यंत मोठी आणि मध्यवर्ती रिक्तिका असते. ही रिक्तिका कधीकधी वनस्पती पेशीचा तब्बल $90\%$ भाग व्यापते. याउलट, प्राणिपेशींमध्ये रिकामा जागा किंवा रिक्तिका अत्यंत लहान आकाराच्या आणि संख्येने अनेक असतात.
कार्य: रिक्तिका पेशीला ताठपणा आणि ताण्यता प्रदान करतात. वनस्पती पेशीमधील रिक्तिका चयापचयाची उत्पादने जसे की अमिनो आम्ले, शर्करा आणि सेंद्रिय आम्ले साठवून ठेवतात. प्राणिपेशींमधील रिक्तिका टाकाऊ पदार्थ साठवण्याचे किंवा अमिबासारख्या एकपेशीय सजीवांमध्ये अन्न साठवण्याचे कार्य करतात.

प्रकार: आदिकेंद्रकी आणि दृश्यकेंद्रकी पेशी

सजीवांच्या उत्क्रांतीनुसार आणि केंद्रकाच्या रचनेच्या गुंतागुंतीवरून पेशींचे दोन मुख्य प्रकार पडतात. परीक्षेत या दोन प्रकारांमधील तुलनात्मक फरकावर हमखास प्रश्न विचारले जातात.

१. आदिकेंद्रकी पेशी

या पेशी अत्यंत प्राचीन आणि साध्या रचनेच्या असतात. उत्क्रांतीच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात या पेशी निर्माण झाल्या.

केंद्रकाची रचना: या पेशींमध्ये स्पष्ट, सुस्पष्ट असे केंद्रक नसते. केंद्रकाभोवती असणारे केंद्रक पटल यात पूर्णपणे अनुपस्थित असते. त्यामुळे आनुवंशिक पदार्थ (डीएनए) पेशीद्रव्यात सरळ विखुरलेला असतो. अशा अस्पष्ट केंद्रक सदृश भागाला 'केंद्रकाभ' म्हणतात.
अंगकांचा अभाव: या पेशींमध्ये तंतुकणिका, हरितलवक, आंतरद्रव्यजालिका यांसारखी पटलयुक्त अंगके नसतात. केवळ लहान आकाराचे रायबोझोम्स यात आढळतात.
उदाहरणे: सर्व प्रकारचे जीवाणू (बॅक्टेरिया) आणि निळे-हिरवे शेवाळ हे आदिकेंद्रकी सजीवांची उदाहरणे आहेत.

२. दृश्यकेंद्रकी पेशी

या आधुनिक, प्रगत आणि अत्यंत गुंतागुंतीच्या रचनेच्या पेशी आहेत.

केंद्रकाची रचना: या पेशींमध्ये दुहेरी पटल असलेले अतिशय स्पष्ट केंद्रक आढळते. केंद्रकातील आनुवंशिक सामग्री गुणसूत्रांच्या स्वरूपात सुरक्षित असते.
अंगकांची उपस्थिती: या पेशींमध्ये तंतुकणिका, गोल्गी पिंड, हरितलवक, लयकारिका ही सर्व पटलयुक्त अंगके सुस्पष्टपणे काम करत असतात.
उदाहरणे: सर्व उच्च वनस्पती, प्राणी, कवक आणि मानवी शरीरातील सर्व पेशी या दृश्यकेंद्रकी प्रकारात मोडतात.

Fact Box

परीक्षेच्या दृष्टीने अत्यंत महत्त्वाच्या ऐतिहासिक नोंदी आणि तथ्यांचा हा संचय विद्यार्थ्यांनी तोंडपाठ ठेवणे आवश्यक आहे:

रॉबर्ट हुक (१६६५): यांनी स्वतः तयार केलेल्या साध्या सूक्ष्मदर्शकाखाली बुचाच्या झाडाच्या वाळलेल्या पापुद्र्याचे निरीक्षण केले. त्यांना त्यात मधमाशाच्या पोळ्यातील कप्प्यांसारखी रचना दिसती. त्यांनी या लहान कप्प्यांना 'सेल' ( $Cell$ ) असे नाव दिले. लॅटिन भाषेत सेल म्हणजे 'लहान खोली'. त्यांनी केवळ मृत पेशींच्या भित्तिका पाहिल्या होत्या.
अँटोनी व्हान लिव्हेनहॉक (१६७४): यांनी अधिक प्रगत सूक्ष्मदर्शक तयार करून जिवंत पेशींचे (जीवाणू, आदिजीव) सर्वप्रथम निरीक्षण केले.
रॉबर्ट ब्राऊन (१८३१): यांनी पेशीच्या आत असणाऱ्या 'केंद्रकाचा' शोध लावला.
एम. जे. श्लाईडेन आणि थिओडोर श्वान (१८३८-१८३९): यांनी 'पेशी सिद्धांत' मांडला. त्यानुसार, सर्व सजीव पेशींचे बनलेले असतात आणि पेशी हाच सजीवांचा पायाभूत घटक आहे.
रुडॉल्फ विरशॉ (१८५५): यांनी या सिद्धांतात भर घालत स्पष्ट केले की, 'सर्व नवीन पेशींचा जन्म हा यापूर्वी अस्तित्वात असलेल्या पेशींच्या विभाजनातूनच होतो.'

उपयोजनात्मक विश्लेषण

केवळ पाठांतर न करता संकल्पनांचे उपयोजन समजून घेणे TET परीक्षेच्या काठिण्य पातळीनुसार गरजेचे आहे.

मानवी शरीरातील विविधता: मानवी शरीरात विविध आकाराच्या पेशी असतात. त्यातील 'चेतापेशी' ही मानवी शरीरातील सर्वात लांब पेशी आहे. हिची लांबी काही मीटरपर्यंत असू शकते. हिचे कार्य शरीराच्या एका भागाकडून दुसऱ्या भागाकडे विद्युत संकेतांच्या माध्यमातून संदेश वहन करणे हे आहे. लांब रचनेमुळे हे वहन जलद गतीने होते. तर मानवी स्त्री जननपेशी (अंडपेशी) ही सर्वात मोठी आणि पुं-जननपेशी (शुक्रपेशी) ही सर्वात लहान पेशी असते.
वनस्पती पेशींचा ताठपणा: वनस्पती वादळातही सरळ उभ्या राहू शकतात, कारण त्यांच्या पेशींच्या बाहेर सेल्यूलोजची बनलेली कडक पेशीभित्तिका असते. तसेच त्यांच्यातील मोठ्या रिक्तिका पाण्याने पूर्ण भरलेल्या असतात, ज्यामुळे पेशी अंतर्गत दाब निर्माण होऊन ताठ राहतात. प्राण्यांमध्ये हाडांचा सांगडा असतो, म्हणून त्यांच्या पेशींना अशा कडक भित्तिकेची गरज नसते.

प्रमुख परीक्षा कल

मागील वर्षांच्या प्रश्नपत्रिकांचे विश्लेषण केले असता, या घटकावर खालील मुद्द्यांवर सर्वाधिक प्रश्न विचारले गेल्याचे दिसून येते:

टोपणनावे आणि कार्ये: 'पेशीचे ऊर्जा केंद्र' (तंतुकणिका), 'आत्मघाती पिशव्या' (लयकारिका), आणि 'पेशीचे स्वयंपाकघर' (हरितलवक) या जोड्यांवर थेट प्रश्न येतात.
वनस्पती आणि प्राणिपेशींमधील मुख्य फरक: वनस्पती पेशीमध्ये पेशीभित्तिका आणि हरितलवक असतात, प्राणिपेशीमध्ये नसतात. वनस्पती पेशीतील रिक्तिका मोठी असते, प्राणिपेशीत लहान व अनेक असतात.
ऐतिहासिक शोध: रॉबर्ट हुक (पेशीचा शोध) आणि रॉबर्ट ब्राऊन (केंद्रकाचा शोध) या दोन नावांमध्ये विद्यार्थी अनेकदा गल्लत करतात, यावर विशेष लक्ष द्यावे.

अध्यापनशास्त्रीय दृष्टीकोन (Pedagogy)

वर्गखोलीत प्राथमिक किंवा उच्च प्राथमिक स्तरावर हा घटक शिकवताना शिक्षकाने कोणत्या पद्धतींचा वापर करावा, याबद्दलचे काही मार्गदर्शन खालीलप्रमाणे आहे:

प्रत्यक्ष अनुभूती (Microscopic Observation): पेशी ही अमूर्त संकल्पना आहे, कारण ती उघड्या डोळ्यांनी दिसत नाही. ती विद्यार्थ्यांना समजण्यासाठी कांद्याचा पातळ पापुद्रा काढून किंवा विसर्जक काचपट्टीवर गालातील पेशींचे (Mouth Epithelial Cells) मिथिलिन ब्लू रंजक वापरून सूक्ष्मदर्शकाखाली निरीक्षण घडवून आणावे. यामुळे विद्यार्थ्यांना पेशीभित्तिका, केंद्रक आणि पेशीद्रव्य प्रत्यक्ष पाहता येईल.
त्रिमितीय मॉडेल्सचा वापर (3D Models): पेशीच्या अंतर्गत अंगकांची रचना गुंतागुंतीची असते. शिक्षकाने वर्गात टाकाऊ पदार्थांपासून (उदा. थर्माकोल, क्ले, वेगवेगळ्या रंगांचे मणी) वनस्पती आणि प्राणिपेशींचे त्रिमितीय मॉडेल तयार करण्याचा गृहप्रकल्प विद्यार्थ्यांना द्यावा. यामुळे विद्यार्थ्यांची कल्पकता वाढेल आणि अंगकांची रचना दीर्घकाळ लक्षात राहील.

रिव्हिजन नोट्स

अखेरच्या क्षणी जलद उजळणीसाठी हे महत्त्वाचे मुद्दे लक्षात ठेवा:

पेशीभित्तिका: केवळ वनस्पती पेशींमध्ये उपस्थित. मुख्य घटक सेल्युलोज. कार्य: संरक्षण व आकार देणे.
पेशीपटल: सजीव, लवचिक आणि निवडक सद्रव्य पटल. सर्व पेशींमध्ये आढळते.
केंद्रक: पेशीचा नियंत्रण कक्ष. यात डीएनए आणि गुणसूत्रे असतात जी अनुवंशिकतेसाठी कारणीभूत असतात.
तंतुकणिका: पेशीचे ऊर्जा केंद्र. रासायनिक ऊर्जा $ATP$ च्या स्वरूपात साठवते. स्वतःचे डीएनए असणारे अंगक.
हरितलवक: वनस्पती पेशींचे अन्न कारखाना. प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेद्वारे सौर ऊर्जेचे रूपांतर रासायनिक ऊर्जेत करते.
लयकारिका: पेशीच्या आत्मघाती पिशव्या. रोगजंतूंचा नाश करणे आणि मृत घटकांचे पचन करणे हे मुख्य कार्य.
रिक्तिका: वनस्पतींमध्ये एकच मोठी (ताठपणासाठी), प्राण्यांमध्ये लहान व तात्पुरत्या स्वरूपातील.
आदिकेंद्रकी पेशी: केंद्रक पटल नसते (उदा. जीवाणू).
दृश्यकेंद्रकी पेशी: सुस्पष्ट केंद्रक आणि सर्व अंगके उपस्थित (उदा. वनस्पती व प्राणी).