जीवित प्रणालियों को खुला माना जाता है क्योंकि वे... पाठ्यक्रम “शैक्षणिक सिद्धांत - आधुनिक शिक्षक के लिए पाठ संरचना; पाठों के प्रकार और प्रकार; पाठ का नियोजन
1.1. जीवविज्ञान के विषय, कार्य और तरीके
जीवविज्ञान (ग्रीक जैव - जीवन और लोगो - ज्ञान, शिक्षण, विज्ञान) - जीवित जीवों का विज्ञान। जीवित प्रकृति की विविधता इतनी महान है कि आधुनिक जीव विज्ञान विज्ञान (जैविक विज्ञान) का एक जटिल है जो एक दूसरे से काफी भिन्न है। इसके अलावा, प्रत्येक के पास अध्ययन का अपना विषय, विधियाँ, लक्ष्य और उद्देश्य हैं। उदाहरण के लिए, वायरोलॉजी - वायरस का विज्ञान, सूक्ष्म जीव विज्ञान - सूक्ष्मजीवों का विज्ञान, माइकोलॉजी - कवक का विज्ञान, वनस्पति विज्ञान (फाइटोलॉजी) - पौधों का विज्ञान, प्राणीशास्त्र - जानवरों का विज्ञान, मानव विज्ञान - मनुष्यों का विज्ञान, कोशिका विज्ञान - कोशिकाओं का विज्ञान, ऊतक विज्ञान - ऊतकों के बारे में विज्ञान, शरीर रचना विज्ञान - आंतरिक संरचना का विज्ञान, आकृति विज्ञान - बाहरी संरचना का विज्ञान, शरीर विज्ञान - पूरे जीव और उसके भागों की जीवन गतिविधि का विज्ञान, आनुवंशिकी - विज्ञान जीवों की आनुवंशिकता और परिवर्तनशीलता के नियम और उन्हें नियंत्रित करने के तरीके, पारिस्थितिकी - जीवित जीवों के आपस में और उनके पर्यावरण के बीच संबंधों का विज्ञान, विकास का सिद्धांत - जीवित प्रकृति के ऐतिहासिक विकास का विज्ञान, जीवाश्म विज्ञान - विज्ञान पिछले भूवैज्ञानिक समय में जीवन के विकास का, जैव रसायन - जीवित जीवों में रासायनिक पदार्थों और प्रक्रियाओं का विज्ञान; बायोफिज़िक्स - जीवित जीवों में भौतिक और भौतिक-रासायनिक घटनाओं का विज्ञान, जैव प्रौद्योगिकी - औद्योगिक तरीकों का एक सेट जो मनुष्यों के लिए मूल्यवान उत्पादों (अमीनो एसिड, प्रोटीन, विटामिन, एंजाइम) के उत्पादन के लिए जीवित जीवों और उनके व्यक्तिगत भागों के उपयोग की अनुमति देता है। , एंटीबायोटिक्स, हार्मोन, आदि) आदि।
जीवविज्ञान प्राकृतिक विज्ञानों के परिसर से संबंधित है, यानी प्रकृति के बारे में विज्ञान। इसका मौलिक विज्ञान (गणित, भौतिकी, रसायन विज्ञान), प्राकृतिक (भूविज्ञान, भूगोल, मृदा विज्ञान), सामाजिक (मनोविज्ञान, समाजशास्त्र), व्यावहारिक (जैव प्रौद्योगिकी, पौधे उगाना, प्रकृति संरक्षण) से गहरा संबंध है।
जैविक ज्ञान का उपयोग खाद्य उद्योग, औषध विज्ञान और कृषि में किया जाता है। जीव विज्ञान चिकित्सा, मनोविज्ञान और समाजशास्त्र जैसे विज्ञानों का सैद्धांतिक आधार है।
जीव विज्ञान की उपलब्धियों का उपयोग हमारे समय की वैश्विक समस्याओं को हल करने में किया जाना चाहिए: समाज और पर्यावरण के बीच संबंध, तर्कसंगत पर्यावरण प्रबंधन और संरक्षण, खाद्य आपूर्ति।
जैविक अनुसंधान विधियाँ:
अवलोकन और विवरण की विधि (तथ्यों को एकत्र करना और उनका वर्णन करना शामिल है);
तुलनात्मक विधि (अध्ययन की जा रही वस्तुओं की समानता और अंतर का विश्लेषण करना शामिल है);
ऐतिहासिक विधि (अध्ययन के तहत वस्तु के विकास के पाठ्यक्रम का अध्ययन);
प्रायोगिक विधि (आपको दी गई शर्तों के तहत प्राकृतिक घटनाओं का अध्ययन करने की अनुमति देती है);
मॉडलिंग विधि (अपेक्षाकृत सरल मॉडल का उपयोग करके जटिल प्राकृतिक घटनाओं का वर्णन करने की अनुमति देती है)।
1.2. जीवित पदार्थ के गुण
घरेलू वैज्ञानिक एम.वी. वोल्केंस्टीन ने निम्नलिखित परिभाषा प्रस्तावित की: "पृथ्वी पर मौजूद जीवित शरीर बायोपॉलिमर - प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड से निर्मित खुले, स्व-विनियमन और स्व-प्रजनन प्रणाली हैं।"
हालाँकि, "जीवन" की अवधारणा की कोई आम तौर पर स्वीकृत परिभाषा नहीं है, लेकिन जीवित पदार्थ के संकेतों (गुणों) की पहचान करना संभव है जो इसे निर्जीव पदार्थ से अलग करते हैं।
1. एक निश्चित रासायनिक संरचना। जीवित जीवों में निर्जीव वस्तुओं के समान ही रासायनिक तत्व होते हैं, लेकिन इन तत्वों का अनुपात भिन्न होता है। जीवित चीजों के मुख्य तत्व C, O, N और H हैं।
2.कोशिकीय संरचना। वायरस को छोड़कर सभी जीवित जीवों में एक सेलुलर संरचना होती है।
3. चयापचय और ऊर्जा निर्भरता। जीवित जीव खुली प्रणालियाँ हैं; वे बाहरी वातावरण से पदार्थों और ऊर्जा की आपूर्ति पर निर्भर हैं।
4. स्व-नियमन। जीवित जीवों में अपनी रासायनिक संरचना की स्थिरता और चयापचय प्रक्रियाओं की तीव्रता को बनाए रखने की क्षमता होती है।
5.चिड़चिड़ापन और मानसिक कार्य। जीवित जीव चिड़चिड़ापन प्रदर्शित करते हैं, अर्थात्, विशिष्ट प्रतिक्रियाओं के साथ कुछ बाहरी प्रभावों पर प्रतिक्रिया करने की क्षमता।
6. आनुवंशिकता. जीवित जीव सूचना वाहक - डीएनए और आरएनए अणुओं का उपयोग करके पीढ़ी से पीढ़ी तक विशेषताओं और गुणों को प्रसारित करने में सक्षम हैं।
7. परिवर्तनशीलता. जीवित जीव नई विशेषताओं और गुणों को प्राप्त करने में सक्षम हैं।
8. स्व-प्रजनन (प्रजनन)। जीवित जीव अपनी तरह का प्रजनन करने में सक्षम हैं।
9.व्यक्तिगत विकास. ओटोजेनेसिस जन्म से मृत्यु तक किसी जीव का विकास है। विकास के साथ विकास भी होता है।
10.विकासवादी विकास. फाइलोजेनी पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति से लेकर वर्तमान तक का विकास है।
11. लय. जीवित जीव लयबद्ध गतिविधि (दैनिक, मौसमी, आदि) प्रदर्शित करते हैं, जो उनके आवास की विशेषताओं से जुड़ा होता है।
12.अखंडता और विसंगति. एक ओर, सभी जीवित पदार्थ समग्र हैं, एक निश्चित तरीके से व्यवस्थित हैं और सामान्य कानूनों के अधीन हैं; दूसरी ओर, किसी भी जैविक प्रणाली में अलग-अलग, यद्यपि परस्पर जुड़े हुए, तत्व होते हैं।
13. पदानुक्रम. बायोपॉलिमर (न्यूक्लिक एसिड, प्रोटीन) से लेकर संपूर्ण जीवमंडल तक, सभी जीवित चीजें एक निश्चित अधीनता में हैं। कम जटिल स्तर पर जैविक प्रणालियों का कामकाज अधिक जटिल स्तर के अस्तित्व को संभव बनाता है (अगला पैराग्राफ देखें)।
1.3. जीवन के स्तर प्रकृति संगठन
जीवित पदार्थ के संगठन की पदानुक्रमित प्रकृति हमें सशर्त रूप से इसे कई स्तरों में विभाजित करने की अनुमति देती है। जीवित पदार्थ के संगठन का स्तर जीवित चीजों के सामान्य पदानुक्रम में एक निश्चित डिग्री की जटिलता की जैविक संरचना का कार्यात्मक स्थान है। निम्नलिखित स्तर प्रतिष्ठित हैं:
1.आण्विक (आणविक आनुवंशिक)। इस स्तर पर, चयापचय और ऊर्जा रूपांतरण और वंशानुगत जानकारी के हस्तांतरण जैसी महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं दिखाई देती हैं।
2.सेलुलर. कोशिका जीवित चीजों की प्राथमिक संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाई है।
3. कपड़ा. ऊतक संरचनात्मक रूप से समान कोशिकाओं, साथ ही उनसे जुड़े अंतरकोशिकीय पदार्थों का एक संग्रह है, जो कुछ कार्यों के प्रदर्शन से एकजुट होते हैं।
4.अंग. एक अंग एक बहुकोशिकीय जीव का एक हिस्सा है जो एक विशिष्ट कार्य या कार्य करता है।
5. जैविक. एक जीव जीवन का वास्तविक वाहक है, जो उसके सभी लक्षणों से पहचाना जाता है। वर्तमान में, एक एकल "ऑनटोजेनेटिक" स्तर को अक्सर प्रतिष्ठित किया जाता है, जिसमें सेलुलर, ऊतक, अंग और संगठन के जीव स्तर शामिल हैं।
6. जनसंख्या-प्रजाति. जनसंख्या एक ही प्रजाति के व्यक्तियों का एक संग्रह है, जो एक अलग आनुवंशिक प्रणाली बनाते हैं और अपेक्षाकृत सजातीय रहने की स्थिति वाले स्थान में निवास करते हैं। प्रजातियाँ - आबादी का एक समूह, जिनमें से व्यक्ति उपजाऊ संतान बनाने और भौगोलिक स्थान (क्षेत्र) के एक निश्चित क्षेत्र पर कब्जा करने के लिए परस्पर प्रजनन करने में सक्षम हैं।
7.बायोसेनोटिक। बायोकेनोसिस एक निश्चित क्षेत्र में रहने वाले संगठन की विभिन्न जटिलताओं की विभिन्न प्रजातियों के जीवों का एक संग्रह है। यदि अजैविक पर्यावरणीय कारकों को भी ध्यान में रखा जाए, तो हम बायोजियोसेनोसिस की बात करते हैं।
8.जीवमंडल. जीवमंडल पृथ्वी का खोल है, जिसकी संरचना और गुण, एक डिग्री या किसी अन्य तक, जीवित जीवों की वर्तमान या पिछली गतिविधियों से निर्धारित होते हैं। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि जीवित पदार्थ के संगठन के जीवमंडल स्तर को अक्सर प्रतिष्ठित नहीं किया जाता है, क्योंकि जीवमंडल एक जैव-अक्रिय प्रणाली है, जिसमें न केवल जीवित पदार्थ, बल्कि निर्जीव पदार्थ भी शामिल हैं।
1.4. जीवन की उत्पत्ति
जीवन की उत्पत्ति के प्रश्न के साथ-साथ जीवन के सार के प्रश्न पर भी वैज्ञानिकों के बीच कोई सहमति नहीं है। जीवन की उत्पत्ति के प्रश्न को हल करने के लिए कई दृष्टिकोण हैं, जो आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़े हुए हैं। इन्हें निम्नानुसार वर्गीकृत किया जा सकता है।
1.इस सिद्धांत के अनुसार विचार, मन प्राथमिक है, और पदार्थ गौण है (आदर्शवादी परिकल्पनाएँ) या पदार्थ प्राथमिक है, और विचार, मन गौण हैं (भौतिकवादी परिकल्पनाएँ)।
2.इस सिद्धांत के अनुसार कि जीवन सदैव अस्तित्व में है और सदैव अस्तित्व में रहेगा (स्थिर अवस्था परिकल्पना) या जीवन विश्व के विकास के एक निश्चित चरण में उत्पन्न होता है।
3.सिद्धांत के अनुसार - सजीव वस्तुएँ सजीव वस्तुओं से ही उत्पन्न होती हैं (बायोजेनेसिस परिकल्पना) अथवा निर्जीव वस्तुओं से जीवित वस्तुओं की स्वतःस्फूर्त उत्पत्ति संभव है (एबियोजेनेसिस परिकल्पना)।
4.सिद्धांत के अनुसार, पृथ्वी पर जीवन उत्पन्न हुआ या अंतरिक्ष से लाया गया (पैनस्पर्मिया परिकल्पना)।
आइए सबसे महत्वपूर्ण परिकल्पनाओं पर विचार करें।
सृजनवाद. जीवन सृष्टिकर्ता द्वारा बनाया गया था। सृष्टिकर्ता ईश्वर, विचार, सर्वोच्च बुद्धि आदि है।
स्थिर अवस्था परिकल्पना. जीवन, ब्रह्मांड की तरह, हमेशा अस्तित्व में है और हमेशा अस्तित्व में रहेगा, क्योंकि जिसका कोई आरंभ नहीं है उसका कोई अंत नहीं है। साथ ही, व्यक्तिगत पिंडों और संरचनाओं (तारों, ग्रहों, जीवों) का अस्तित्व उनके उत्पन्न होने, जन्म लेने और मरने के समय में सीमित है; वर्तमान में, इस परिकल्पना का मुख्य रूप से ऐतिहासिक महत्व है, क्योंकि ब्रह्मांड के निर्माण का आम तौर पर स्वीकृत सिद्धांत "बिग बैंग सिद्धांत" है, जिसके अनुसार ब्रह्मांड एक सीमित समय के लिए अस्तित्व में है, इसका निर्माण लगभग 15 अरब वर्षों में एक ही बिंदु से हुआ था। पहले।
पैंस्पर्मिया परिकल्पना. जीवन को बाहरी अंतरिक्ष से पृथ्वी पर लाया गया और पृथ्वी पर इसके लिए अनुकूल परिस्थितियाँ विकसित होने के बाद उसने यहाँ जड़ें जमा लीं। अंतरिक्ष में जीवन कैसे उत्पन्न हुआ, इस प्रश्न का समाधान, इसे हल करने में वस्तुगत कठिनाइयों के कारण, अनिश्चित काल के लिए स्थगित कर दिया गया है। यह सृष्टिकर्ता द्वारा बनाया जा सकता था, हमेशा के लिए अस्तित्व में था, या निर्जीव पदार्थ से उत्पन्न हुआ था। हाल ही में, वैज्ञानिकों के बीच इस परिकल्पना के अधिक से अधिक समर्थक सामने आए हैं।
जीवोत्पत्ति की परिकल्पना (निर्जीव चीजों से जीवित चीजों की सहज उत्पत्ति और उसके बाद जैव रासायनिक विकास)। पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति निर्जीव पदार्थ से हुई।
1924 में ए.आई. ओपेरिन ने सुझाव दिया कि रासायनिक विकास - अणुओं के जटिल रासायनिक परिवर्तनों - के परिणामस्वरूप निर्जीव पदार्थ से पृथ्वी पर जीवित चीजें उत्पन्न हुईं। यह घटना उस समय पृथ्वी पर मौजूद परिस्थितियों के अनुकूल थी।
1953 में, एस. मिलर ने प्रयोगशाला स्थितियों में अकार्बनिक यौगिकों से कई कार्बनिक पदार्थ प्राप्त किए। बायोजेनिक कार्बनिक यौगिकों (लेकिन जीवित जीव नहीं) के निर्माण के लिए एक अकार्बनिक मार्ग की मौलिक संभावना सिद्ध हो गई है।
ए.आई. ओपेरिन का मानना था कि आदिकालीन महासागर में सरल अकार्बनिक यौगिकों से कार्बनिक पदार्थ बनाए जा सकते हैं। समुद्र में कार्बनिक पदार्थों के संचय के परिणामस्वरूप, तथाकथित "प्राथमिक शोरबा" का निर्माण हुआ। फिर प्रोटीन और अन्य कार्बनिक अणुओं ने मिलकर कोएसर्वेट्स की बूंदें बनाईं, जो कोशिकाओं के लिए प्रोटोटाइप के रूप में काम करती थीं। Coacervate बूंदें प्राकृतिक चयन के अधीन थीं और विकसित हुईं। पहले जीव विषमपोषी थे। जैसे ही "प्राथमिक शोरबा" का भंडार समाप्त हो गया, स्वपोषी उत्पन्न हुए।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि संभाव्यता सिद्धांत के दृष्टिकोण से, उनके घटक भागों के यादृच्छिक संयोजन की स्थिति के तहत अत्यधिक जटिल जैव अणुओं को संश्लेषित करने की संभावना बेहद कम है।
में और। जीवन और जीवमंडल की उत्पत्ति और सार पर वर्नाडस्की। में और। वर्नाडस्की ने निम्नलिखित थीसिस में जीवन की उत्पत्ति पर अपने विचार प्रस्तुत किए:
1. जिस ब्रह्मांड को हम देखते हैं उसमें जीवन की कोई शुरुआत नहीं थी, क्योंकि इस ब्रह्मांड की कोई शुरुआत नहीं थी। जीवन शाश्वत है, क्योंकि ब्रह्मांड शाश्वत है, और हमेशा जैवजनन के माध्यम से प्रसारित होता रहा है।
2. ब्रह्माण्ड में शाश्वत रूप से निहित जीवन, पृथ्वी पर नया रूप में प्रकट हुआ, इसके भ्रूण लगातार बाहर से लाए गए, लेकिन इसने पृथ्वी पर तभी कब्ज़ा जमाया जब इसके लिए अवसर अनुकूल थे।
3. पृथ्वी पर सदैव जीवन रहा है। किसी ग्रह का जीवनकाल उस पर जीवन के जीवनकाल के बराबर ही होता है। जीवन भूवैज्ञानिक रूप से (ग्रहीय रूप से) शाश्वत है। ग्रह की आयु अनिश्चित है।
4. जीवन कभी भी बेतरतीब, कुछ अलग-अलग मरूद्यानों में सिमटा हुआ नहीं रहा है। यह हर जगह वितरित था और जीवित पदार्थ हमेशा एक जीवमंडल के रूप में मौजूद था।
5. जीवन के सबसे प्राचीन रूप - कुचले हुए पत्थर - जीवमंडल में सभी कार्य करने में सक्षम हैं। इसका मतलब यह है कि केवल प्रोकैरियोट्स से युक्त जीवमंडल संभव है। संभावना है कि वह पहले भी ऐसी ही थी.
6.जीवित पदार्थ जड़ पदार्थ से नहीं बन सकता। पदार्थ की इन दो अवस्थाओं के बीच कोई मध्यवर्ती चरण नहीं हैं। इसके विपरीत, जीवन के प्रभाव के परिणामस्वरूप, पृथ्वी की पपड़ी का विकास हुआ।
इस प्रकार, इस तथ्य को पहचानना आवश्यक है कि आज तक, जीवन की उत्पत्ति के बारे में मौजूदा किसी भी परिकल्पना का प्रत्यक्ष प्रमाण नहीं है, और आधुनिक विज्ञान के पास भी इस प्रश्न का कोई स्पष्ट उत्तर नहीं है।
अध्याय 2. जीवित जीवों की रासायनिक संरचना
2.1. मौलिक संरचना
जीवित जीवों की रासायनिक संरचना को दो रूपों में व्यक्त किया जा सकता है: परमाणु और आणविक। परमाणु (मौलिक) संरचना जीवित जीवों में शामिल तत्वों के परमाणुओं के अनुपात की विशेषता बताती है। आणविक (सामग्री) संरचना पदार्थों के अणुओं के अनुपात को दर्शाती है।
उनकी सापेक्ष सामग्री के आधार पर, जीवित जीवों को बनाने वाले तत्वों को आमतौर पर तीन समूहों में विभाजित किया जाता है:
1. मैक्रोलेमेंट्स - एच, ओ, सी, एन (कुल लगभग 98%, उन्हें मूल भी कहा जाता है), सीए, सीएल, के, एस, पी, एमजी, ना, फे (कुल लगभग 2%)। मैक्रोलेमेंट्स जीवित जीवों की प्रतिशत संरचना का बड़ा हिस्सा बनाते हैं।
2. सूक्ष्म तत्व - Mn, Co, Zn, Cu, B, I, आदि। कोशिका में इनकी कुल सामग्री लगभग 0.1% होती है।
3. अल्ट्रामाइक्रोलेमेंट्स - एयू, एचजी, एसई, आदि। कोशिका में उनकी सामग्री बहुत छोटी है, और उनमें से अधिकांश की शारीरिक भूमिका का खुलासा नहीं किया गया है।
रासायनिक तत्व जो जीवित जीवों का हिस्सा होते हैं और साथ ही जैविक कार्य भी करते हैं, बायोजेनिक कहलाते हैं। यहां तक कि उनमें से जो नगण्य मात्रा में कोशिकाओं में निहित हैं, उन्हें किसी भी चीज़ से प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है और वे जीवन के लिए बिल्कुल आवश्यक हैं।
2.2. आणविक संरचना
रासायनिक तत्व अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थों के आयनों और अणुओं के रूप में कोशिकाओं का हिस्सा होते हैं। कोशिका में सबसे महत्वपूर्ण अकार्बनिक पदार्थ पानी और खनिज लवण हैं, सबसे महत्वपूर्ण कार्बनिक पदार्थ कार्बोहाइड्रेट, लिपिड, प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड हैं।
2.2.1. अकार्बनिक पदार्थ
2.2.1.1. पानी
जल सभी जीवित जीवों का प्रमुख घटक है। इसकी संरचनात्मक विशेषताओं के कारण इसमें अद्वितीय गुण हैं: पानी के अणुओं में एक द्विध्रुव का आकार होता है और उनके बीच हाइड्रोजन बंधन बनते हैं। अधिकांश जीवित जीवों की कोशिकाओं में औसत जल सामग्री लगभग 70% होती है। कोशिका में पानी दो रूपों में मौजूद होता है: मुक्त (कुल कोशिका पानी का 95%) और बंधा हुआ (4-5% प्रोटीन से बंधा हुआ)।
जल के कार्य:
1. विलायक के रूप में पानी। कोशिका में कई रासायनिक प्रतिक्रियाएं आयनिक होती हैं और इसलिए केवल जलीय वातावरण में होती हैं। जो पदार्थ पानी में घुल जाते हैं उन्हें हाइड्रोफिलिक (अल्कोहल, शर्करा, एल्डिहाइड, अमीनो एसिड) कहा जाता है, जो नहीं घुलते उन्हें हाइड्रोफोबिक (फैटी एसिड, सेल्युलोज) कहा जाता है।
2. एक अभिकर्मक के रूप में पानी. पानी कई रासायनिक प्रतिक्रियाओं में शामिल होता है: पोलीमराइज़ेशन प्रतिक्रियाएँ, हाइड्रोलिसिस और प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में।
3.परिवहन समारोह। पूरे शरीर में घुले पदार्थों के पानी के साथ-साथ उसके विभिन्न अंगों तक गति पहुंचाना और अनावश्यक उत्पादों को शरीर से बाहर निकालना।
4.थर्मोस्टैबिलाइज़र और थर्मोस्टेट के रूप में पानी। यह कार्य उच्च ताप क्षमता जैसे पानी के गुणों के कारण है - यह पर्यावरण में महत्वपूर्ण तापमान परिवर्तन के शरीर पर प्रभाव को नरम करता है; उच्च तापीय चालकता - शरीर को उसके पूरे आयतन में समान तापमान बनाए रखने की अनुमति देता है; वाष्पीकरण की उच्च ऊष्मा - स्तनधारियों में पसीने और पौधों में वाष्पोत्सर्जन के दौरान शरीर को ठंडा करने के लिए उपयोग किया जाता है।
5.संरचनात्मक कार्य। कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में 60 से 95% तक पानी होता है, और यही वह है जो कोशिकाओं को उनका सामान्य आकार देता है। पौधों में, पानी स्फीति (एंडोप्लाज्मिक झिल्ली की लोच) बनाए रखता है; कुछ जानवरों में यह हाइड्रोस्टैटिक कंकाल (जेलीफ़िश) के रूप में कार्य करता है।
2.2.1.2. खनिज लवण
जलीय कोशिका घोल में खनिज लवण धनायनों और ऋणायनों में वियोजित हो जाते हैं। सबसे महत्वपूर्ण धनायन K+, Ca2+, Mg2+, Na+, NH4+ हैं, ऋणायन Cl-, SO42-, HPO42-, H2PO4-, HCO3-, NO3- हैं। न केवल सांद्रता महत्वपूर्ण है, बल्कि कोशिका में व्यक्तिगत आयनों का अनुपात भी महत्वपूर्ण है।
खनिजों के कार्य:
1. अम्ल-क्षार संतुलन बनाए रखना। स्तनधारियों में सबसे महत्वपूर्ण बफर सिस्टम फॉस्फेट और बाइकार्बोनेट हैं। फॉस्फेट बफर सिस्टम (HPO42-, H2PO4-) इंट्रासेल्युलर तरल पदार्थ के पीएच को 6.9-7.4 की सीमा के भीतर बनाए रखता है। बाइकार्बोनेट प्रणाली (HCO3-, H2CO3) बाह्य कोशिकीय वातावरण (रक्त प्लाज्मा) के pH को 7.4 पर बनाए रखती है।
2. कोशिका झिल्ली क्षमता के निर्माण में भागीदारी। कोशिका के अंदर, K+ आयन और बड़े कार्बनिक आयन प्रबल होते हैं, और पेरीसेलुलर तरल पदार्थ में अधिक Na+ और Cl- आयन होते हैं। परिणामस्वरूप, कोशिका झिल्ली की बाहरी और भीतरी सतहों के बीच आवेशों (क्षमताओं) में अंतर पैदा हो जाता है। संभावित अंतर तंत्रिका या मांसपेशी के माध्यम से उत्तेजना संचारित करना संभव बनाता है।
3. एंजाइमों का सक्रियण। आयन Ca2+, Mg2+ आदि कई एंजाइमों, हार्मोनों और विटामिनों के सक्रियकर्ता और घटक हैं।
4. कोशिका में आसमाटिक दबाव का निर्माण। कोशिका के अंदर नमक आयनों की उच्च सांद्रता इसमें पानी के प्रवाह और स्फीति दबाव के निर्माण को सुनिश्चित करती है।
5.निर्माण (संरचनात्मक)। नाइट्रोजन, फास्फोरस, कैल्शियम और अन्य अकार्बनिक पदार्थों के यौगिक कार्बनिक अणुओं (अमीनो एसिड, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, आदि) के संश्लेषण के लिए निर्माण सामग्री के स्रोत के रूप में काम करते हैं और कोशिका और जीव की कई सहायक संरचनाओं का हिस्सा हैं। . कैल्शियम और फास्फोरस लवण जानवरों की हड्डी के ऊतकों का हिस्सा हैं।
2.2.2. कार्बनिक पदार्थ
बायोपॉलिमर की अवधारणा. पॉलिमर एक बहु-लिंक श्रृंखला है जिसमें लिंक कुछ अपेक्षाकृत सरल पदार्थ होता है - एक मोनोमर। जैविक पॉलिमर ऐसे पॉलिमर हैं जो जीवित जीवों की कोशिकाओं और उनके चयापचय उत्पादों का हिस्सा होते हैं। बायोपॉलिमर प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड और पॉलीसेकेराइड हैं।
2.2.2.1. कार्बोहाइड्रेट
कार्बोहाइड्रेट कार्बनिक यौगिक होते हैं जिनमें सरल शर्करा के एक या कई अणु होते हैं। पशु कोशिकाओं में कार्बोहाइड्रेट की मात्रा 1-5% होती है, और कुछ पौधों की कोशिकाओं में यह 70% तक पहुँच जाती है। कार्बोहाइड्रेट के तीन समूह हैं: मोनोसेकेराइड (या सरल शर्करा), ऑलिगोसेकेराइड (सरल शर्करा के 2-10 अणुओं से युक्त), पॉलीसेकेराइड (शर्करा के 10 से अधिक अणुओं से युक्त)।
मोनोसैकेराइड पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल के कीटोन या एल्डिहाइड व्युत्पन्न हैं। कार्बन परमाणुओं की संख्या के आधार पर, ट्रायोज़, टेट्रोज़, पेंटोज़ (राइबोज़, डीऑक्सीराइबोज़), हेक्सोज़ (ग्लूकोज़, फ्रुक्टोज़) और हेप्टोज़ को प्रतिष्ठित किया जाता है। कार्यात्मक समूह के आधार पर, शर्करा को विभाजित किया जाता है: एल्डोज़, जिसमें एक एल्डिहाइड समूह (ग्लूकोज, राइबोस, डीऑक्सीराइबोज़) होता है, और केटोज़, जिसमें एक कीटोन समूह (फ्रुक्टोज़) होता है।
प्रकृति में ओलिगोसेकेराइड को अधिकतर डिसैकराइड द्वारा दर्शाया जाता है, जिसमें ग्लाइकोसिडिक बंधन के माध्यम से एक दूसरे से जुड़े दो मोनोसेकेराइड होते हैं। सबसे आम है माल्टोज़, या माल्ट चीनी, जिसमें दो ग्लूकोज अणु होते हैं; लैक्टोज, जो दूध का हिस्सा है और इसमें गैलेक्टोज और ग्लूकोज होता है; सुक्रोज, या चुकंदर चीनी, जिसमें ग्लूकोज और फ्रुक्टोज शामिल हैं।
पॉलीसेकेराइड। पॉलीसेकेराइड में, सरल शर्करा (ग्लूकोज, मैनोज़, गैलेक्टोज़, आदि) ग्लाइकोसिडिक बांड द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं। यदि केवल 1-4 ग्लाइकोसिडिक बंधन मौजूद हैं, तो एक रैखिक, अशाखित बहुलक (सेलूलोज़) बनता है यदि 1-4 और 1-6 दोनों बंधन मौजूद हैं, तो बहुलक शाखित (ग्लाइकोजन) होगा।
सेलूलोज़ एक रैखिक पॉलीसेकेराइड है जिसमें ग्लूकोज अणु होते हैं। सेलूलोज़ पादप कोशिका भित्ति का मुख्य घटक है। स्टार्च और ग्लाइकोजन β-ग्लूकोज अवशेषों के शाखित पॉलिमर हैं और क्रमशः पौधों और जानवरों में ग्लूकोज भंडारण के मुख्य रूप हैं। काइटिन क्रस्टेशियंस और कीड़ों के बाह्यकंकाल (खोल) का निर्माण करता है, और कवक की कोशिका भित्ति को ताकत देता है।
कार्बोहाइड्रेट के कार्य:
1.ऊर्जा. सरल शर्करा (मुख्य रूप से ग्लूकोज) को ऑक्सीकरण करके, शरीर को आवश्यक ऊर्जा का बड़ा हिस्सा प्राप्त होता है। जब 1 ग्राम ग्लूकोज पूरी तरह से टूट जाता है, तो 17.6 kJ ऊर्जा निकलती है।
2.दुकान. स्टार्च और ग्लाइकोजन ग्लूकोज के स्रोत के रूप में कार्य करते हैं, इसे आवश्यकतानुसार जारी करते हैं।
3. निर्माण (संरचनात्मक)। सेलूलोज़ और काइटिन क्रमशः पौधों और कवक की कोशिका दीवारों को ताकत प्रदान करते हैं। राइबोज़ और डीऑक्सीराइबोज़ न्यूक्लिक एसिड का हिस्सा हैं।
4. रिसेप्टर. कोशिकाओं का एक दूसरे को पहचानने का कार्य ग्लाइकोप्रोटीन द्वारा प्रदान किया जाता है जो कोशिका झिल्ली का हिस्सा होते हैं। एक दूसरे को पहचानने की क्षमता का खो जाना घातक ट्यूमर कोशिकाओं की विशेषता है।
2.2.2.2. लिपिड
लिपिड वसा और वसा जैसे कार्बनिक यौगिक होते हैं जो पानी में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील होते हैं। विभिन्न कोशिकाओं में उनकी सामग्री बहुत भिन्न होती है: पौधों के बीज और जानवरों के वसा ऊतक की कोशिकाओं में 2-3 से 50-90% तक। रासायनिक रूप से, लिपिड आमतौर पर फैटी एसिड और कई अल्कोहल के एस्टर होते हैं। उन्हें कई वर्गों में विभाजित किया गया है: तटस्थ वसा, मोम, फॉस्फोलिपिड, स्टेरॉयड, आदि।
लिपिड के कार्य:
1. निर्माण (संरचनात्मक)। फॉस्फोलिपिड, प्रोटीन के साथ मिलकर, जैविक झिल्लियों का आधार हैं। कोलेस्ट्रॉल जानवरों में कोशिका झिल्ली का एक महत्वपूर्ण घटक है।
2. हार्मोनल (नियामक)। कई हार्मोन रासायनिक रूप से स्टेरॉयड (टेस्टोस्टेरोन, प्रोजेस्टेरोन, कोर्टिसोन) होते हैं।
3.ऊर्जा. जब 1 ग्राम फैटी एसिड का ऑक्सीकरण होता है, तो 38 kJ ऊर्जा निकलती है और समान मात्रा में ग्लूकोज के टूटने पर दोगुनी ATP का संश्लेषण होता है।
4.भंडार. शरीर के ऊर्जा भंडार का एक महत्वपूर्ण हिस्सा वसा के रूप में संग्रहीत होता है। इसके अलावा, वसा पानी के स्रोत के रूप में काम करती है (जब 1 ग्राम वसा जलती है, तो 1.1 ग्राम पानी बनता है)। यह मुफ़्त पानी की कमी का सामना करने वाले रेगिस्तानी और आर्कटिक जानवरों के लिए विशेष रूप से मूल्यवान है।
5.सुरक्षात्मक. स्तनधारियों में, चमड़े के नीचे की वसा एक थर्मल इन्सुलेटर के रूप में कार्य करती है। मोम पौधों, पंखों, ऊन और जानवरों के बालों की बाहरी त्वचा को ढक देता है और इसे गीला होने से बचाता है।
6. चयापचय में भागीदारी. विटामिन डी कैल्शियम और फास्फोरस के चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
2.2.2.3. गिलहरी
प्रोटीन जैविक हेटरोपॉलिमर हैं जिनके मोनोमर्स अमीनो एसिड होते हैं।
रासायनिक संरचना के अनुसार, अमीनो एसिड ऐसे यौगिक होते हैं जिनमें एक कार्बोक्सिल समूह (-COOH) और एक अमाइन समूह (-NH2) होता है, जो एक कार्बन परमाणु से जुड़ा होता है, जिससे एक साइड चेन जुड़ी होती है - किसी प्रकार का रेडिकल आर (यह है) जो अमीनो एसिड को उसके अद्वितीय गुण प्रदान करता है)।
प्रोटीन के निर्माण में केवल 20 अमीनो एसिड शामिल होते हैं। उन्हें मौलिक या बुनियादी कहा जाता है: एलेनिन, मेथियोनीन, वेलिन, प्रोलाइन, ल्यूसीन, आइसोल्यूसीन, ट्रिप्टोफैन, फेनिलएलनिन, शतावरी, ग्लूटामाइन, सेरीन, ग्लाइसिन, टायरोसिन, थ्रेओनीन, सिस्टीन, आर्जिनिन, हिस्टिडीन, लाइसिन, एसपारटिक और ग्लूटामिक एसिड। कुछ अमीनो एसिड जानवरों और मनुष्यों में संश्लेषित नहीं होते हैं और उन्हें पौधों के खाद्य पदार्थों से आपूर्ति की जानी चाहिए (उन्हें आवश्यक कहा जाता है)।
अमीनो एसिड, सहसंयोजक पेप्टाइड बांड द्वारा एक दूसरे से जुड़कर अलग-अलग लंबाई के पेप्टाइड बनाते हैं। पेप्टाइड (एमाइड) बंधन एक सहसंयोजक बंधन है जो एक अमीनो एसिड के कार्बोक्सिल समूह और दूसरे के अमाइन समूह द्वारा बनता है। प्रोटीन उच्च आणविक भार वाले पॉलीपेप्टाइड होते हैं जिनमें एक सौ से लेकर कई हजार अमीनो एसिड होते हैं।
प्रोटीन संगठन के 4 स्तर हैं:
प्राथमिक संरचना पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अमीनो एसिड का अनुक्रम है। यह अमीनो एसिड अवशेषों के बीच सहसंयोजक पेप्टाइड बांड के कारण बनता है। प्राथमिक संरचना डीएनए अणु के अनुभाग में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम द्वारा निर्धारित की जाती है जो किसी दिए गए प्रोटीन को एन्कोड करता है। किसी भी प्रोटीन की प्राथमिक संरचना अद्वितीय होती है और उसके आकार, गुणों और कार्यों को निर्धारित करती है।
द्वितीयक संरचना पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं को -हेलिक्स या -संरचना में मोड़कर बनाई जाती है। यह NH- समूहों के हाइड्रोजन परमाणुओं और CO- समूहों के ऑक्सीजन परमाणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड द्वारा बनाए रखा जाता है। -हेलिक्स का निर्माण पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला को घुमावों के बीच समान दूरी वाले हेलिक्स में घुमाने के परिणामस्वरूप होता है। यह गोलाकार प्रोटीन की विशेषता है जिसका गोलाकार गोलाकार आकार होता है। -संरचना तीन पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं की एक अनुदैर्ध्य व्यवस्था है। यह फाइब्रिलर प्रोटीन की विशेषता है जिसमें लम्बी फाइब्रिल आकृति होती है। केवल गोलाकार प्रोटीन में तृतीयक और चतुर्धातुक संरचनाएँ होती हैं।
तृतीयक संरचना तब बनती है जब हेलिक्स को एक गेंद (ग्लोबुल, या डोमेन) में मोड़ दिया जाता है। डोमेन एक हाइड्रोफोबिक कोर और एक हाइड्रोफिलिक बाहरी परत के साथ ग्लोब्यूल जैसी संरचनाएं हैं। तृतीयक संरचना अमीनो एसिड के आर रेडिकल्स के बीच बने बांडों के कारण, आयनिक, हाइड्रोफोबिक और फैलाव इंटरैक्शन के कारण, साथ ही सिस्टीन रेडिकल्स के बीच डाइसल्फ़ाइड (एस-एस) बांड के गठन के कारण बनती है।
चतुर्धातुक संरचना जटिल प्रोटीन की विशेषता है जिसमें दो या दो से अधिक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं जो सहसंयोजक बंधों से जुड़ी नहीं होती हैं, साथ ही गैर-प्रोटीन घटकों (धातु आयन, कोएंजाइम) वाले प्रोटीन भी होते हैं। चतुर्धातुक संरचना तृतीयक संरचना के समान रासायनिक बंधों द्वारा समर्थित होती है।
प्रोटीन का विन्यास अमीनो एसिड के अनुक्रम पर निर्भर करता है, लेकिन यह उन विशिष्ट स्थितियों से भी प्रभावित हो सकता है जिनमें प्रोटीन पाया जाता है।
प्रोटीन अणु के संरचनात्मक संगठन के नुकसान को विकृतीकरण कहा जाता है। विकृतीकरण प्रतिवर्ती या अपरिवर्तनीय हो सकता है। प्रतिवर्ती विकृतीकरण के साथ, चतुर्धातुक, तृतीयक और माध्यमिक संरचनाएं नष्ट हो जाती हैं, लेकिन प्राथमिक संरचना के संरक्षण के कारण, जब सामान्य स्थिति वापस आती है, तो प्रोटीन का पुनर्संरचना संभव है - सामान्य (मूल) संरचना की बहाली।
उनकी रासायनिक संरचना के आधार पर, सरल और जटिल प्रोटीन को प्रतिष्ठित किया जाता है। सरल प्रोटीन में केवल अमीनो एसिड (फाइब्रिलर प्रोटीन, इम्युनोग्लोबुलिन) होते हैं। जटिल प्रोटीन में एक प्रोटीन भाग और एक गैर-प्रोटीन भाग - कृत्रिम समूह होते हैं। इसमें लिपोप्रोटीन (लिपिड होते हैं), ग्लाइकोप्रोटीन (कार्बोहाइड्रेट), फॉस्फोप्रोटीन (एक या अधिक फॉस्फेट समूह), मेटालोप्रोटीन (विभिन्न धातुएं), न्यूक्लियोप्रोटीन (न्यूक्लिक एसिड) होते हैं। कृत्रिम समूह आमतौर पर प्रोटीन के जैविक कार्य करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
प्रोटीन के कार्य:
1.कैटेलिटिक (एंजाइमेटिक)। सभी एंजाइम प्रोटीन हैं। एंजाइम प्रोटीन शरीर में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं।
2. निर्माण (संरचनात्मक)। यह फाइब्रिलर प्रोटीन केराटिन (नाखून, बाल), कोलेजन (कण्डरा), इलास्टिन (स्नायुबंधन) द्वारा किया जाता है।
3. परिवहन. कई प्रोटीन विभिन्न पदार्थों को जोड़ने और परिवहन करने में सक्षम होते हैं (हीमोग्लोबिन ऑक्सीजन ले जाता है)।
4. हार्मोनल (नियामक)। कई हार्मोन प्रोटीन पदार्थ होते हैं (इंसुलिन ग्लूकोज चयापचय को नियंत्रित करता है)।
5.सुरक्षात्मक. रक्त इम्युनोग्लोबुलिन एंटीबॉडी हैं; फ़ाइब्रिन और थ्रोम्बिन रक्त के थक्के जमने में शामिल होते हैं।
6. संकुचनशील (मोटर)। एक्टिन और मायोसिन माइक्रोफिलामेंट बनाते हैं और मांसपेशियों में संकुचन करते हैं, ट्यूबुलिन सूक्ष्मनलिकाएं बनाते हैं।
7. रिसेप्टर (सिग्नल)। झिल्ली में एम्बेडेड कुछ प्रोटीन पर्यावरण से "जानकारी ग्रहण" करते हैं।
8.ऊर्जा. जब 1 ग्राम प्रोटीन टूटता है, तो 17.6 kJ ऊर्जा निकलती है।
एंजाइम. एंजाइम प्रोटीन शरीर में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं। ये प्रतिक्रियाएँ, ऊर्जावान कारणों से, या तो शरीर में बिल्कुल नहीं होती हैं, या बहुत धीरे-धीरे होती हैं।
अपनी जैवरासायनिक प्रकृति के अनुसार, सभी एंजाइम उच्च-आणविक प्रोटीन पदार्थ होते हैं, जो आमतौर पर चतुर्धातुक संरचना के होते हैं। सभी एंजाइमों में प्रोटीन के अलावा गैर-प्रोटीन घटक भी होते हैं। प्रोटीन भाग को एपोएंजाइम कहा जाता है, और गैर-प्रोटीन भाग को सहकारक (यदि यह एक साधारण अकार्बनिक पदार्थ है, उदाहरण के लिए, Zn2+) या कोएंजाइम (कोएंजाइम) (यदि यह एक कार्बनिक यौगिक है) कहा जाता है।
एंजाइम अणु में एक सक्रिय केंद्र होता है, जिसमें दो खंड होते हैं - सोरशन (सब्सट्रेट अणु के लिए एंजाइम को बांधने के लिए जिम्मेदार) और उत्प्रेरक (उत्प्रेरण की घटना के लिए जिम्मेदार)। प्रतिक्रिया के दौरान, एंजाइम सब्सट्रेट को बांधता है, क्रमिक रूप से इसके विन्यास को बदलता है, जिससे मध्यवर्ती अणुओं की एक श्रृंखला बनती है जो अंततः प्रतिक्रिया उत्पादों का उत्पादन करती है।
एंजाइम और अकार्बनिक उत्प्रेरक के बीच अंतर इस प्रकार है:
1. एक एंजाइम केवल एक प्रकार की प्रतिक्रिया उत्प्रेरित करता है।
2.एंजाइम गतिविधि काफी संकीर्ण तापमान सीमा (आमतौर पर 35-45 0C) तक सीमित है।
3.एंजाइम निश्चित पीएच मानों पर सक्रिय होते हैं (ज्यादातर थोड़े क्षारीय वातावरण में)।
2.2.2.4. न्यूक्लिक एसिड
मोनोन्यूक्लियोटाइड्स। एक मोनोन्यूक्लियोटाइड में एक प्यूरीन (एडेनिन - ए, गुआनिन - जी) या पाइरीमिडीन (साइटोसिन - सी, थाइमिन - टी, यूरैसिल - यू) नाइट्रोजनस बेस, पेंटोस शुगर (राइबोस या डीऑक्सीराइबोज) और 1-3 फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होते हैं।
पॉलीन्यूक्लियोटाइड्स। न्यूक्लिक एसिड दो प्रकार के होते हैं: डीएनए और आरएनए। न्यूक्लिक एसिड पॉलिमर होते हैं जिनके मोनोमर्स न्यूक्लियोटाइड होते हैं।
डीएनए और आरएनए न्यूक्लियोटाइड में निम्नलिखित घटक होते हैं:
1. नाइट्रोजन आधार (डीएनए में: एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिन और थाइमिन; आरएनए में: एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिन और यूरैसिल)।
2. पेन्टोज़ शर्करा (डीएनए में - डीऑक्सीराइबोज़, आरएनए में - राइबोज़)।
3. फॉस्फोरिक एसिड के अवशेष।
डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) एक लंबी-श्रृंखला, अशाखित बहुलक है जिसमें चार प्रकार के मोनोमर्स होते हैं - न्यूक्लियोटाइड्स ए, टी, जी और सी - फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों के माध्यम से एक सहसंयोजक बंधन द्वारा एक दूसरे से जुड़े होते हैं।
डीएनए अणु में दो सर्पिल रूप से मुड़ी हुई श्रृंखलाएं (डबल हेलिक्स) होती हैं। इस मामले में, एडेनिन थाइमिन के साथ 2 हाइड्रोजन बांड बनाता है, और गुआनिन साइटोसिन के साथ 3 बांड बनाता है। नाइट्रोजनी क्षारों के इन युग्मों को पूरक कहा जाता है। डीएनए अणु में वे हमेशा एक दूसरे के विपरीत स्थित होते हैं। डीएनए अणु में शृंखलाएं विपरीत दिशाओं में होती हैं। डीएनए अणु की स्थानिक संरचना 1953 में डी. वाटसन और एफ. क्रिक द्वारा स्थापित की गई थी।
प्रोटीन से जुड़कर, डीएनए अणु एक गुणसूत्र बनाता है। एक गुणसूत्र प्रोटीन के साथ एक डीएनए अणु का एक जटिल है। यूकेरियोटिक जीवों (कवक, पौधे और जानवर) के डीएनए अणु रैखिक, खुले सिरे वाले, प्रोटीन से जुड़े होते हैं, जो गुणसूत्र बनाते हैं। प्रोकैरियोट्स (बैक्टीरिया) में, डीएनए एक रिंग में बंद होता है, प्रोटीन से जुड़ा नहीं होता है, और एक रैखिक गुणसूत्र नहीं बनाता है।
डीएनए का कार्य: पीढ़ियों तक आनुवंशिक जानकारी का भंडारण, संचरण और पुनरुत्पादन। डीएनए यह निर्धारित करता है कि किस प्रोटीन को संश्लेषित करने की आवश्यकता है और कितनी मात्रा में।
आरएनए (राइबोन्यूक्लिक एसिड) में डीऑक्सीराइबोज के बजाय राइबोज और थाइमिन के बजाय यूरैसिल होता है। आरएनए में आमतौर पर केवल एक स्ट्रैंड होता है, जो डीएनए स्ट्रैंड से छोटा होता है। कुछ वायरस में डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए पाया जाता है।
आरएनए के प्रकार:
सूचना (मैट्रिक्स) आरएनए - एमआरएनए (या एमआरएनए)। एक खुला सर्किट है. प्रोटीन संश्लेषण के लिए टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है, डीएनए अणु से साइटोप्लाज्म में राइबोसोम तक उनकी संरचना के बारे में जानकारी स्थानांतरित करता है।
स्थानांतरण आरएनए - टीआरएनए। संश्लेषित प्रोटीन अणु को अमीनो एसिड पहुंचाता है। टीआरएनए अणु में 70-90 न्यूक्लियोटाइड होते हैं और, इंट्रास्ट्रैंड पूरक इंटरैक्शन के लिए धन्यवाद, "क्लोवर लीफ" के रूप में एक विशिष्ट माध्यमिक संरचना प्राप्त करता है।
राइबोसोमल आरएनए - आरआरएनए। राइबोसोमल प्रोटीन के साथ संयोजन में, यह राइबोसोम बनाता है - अंग जिस पर प्रोटीन संश्लेषण होता है।
एक कोशिका में, एमआरएनए लगभग 5%, टीआरएनए लगभग 10% और आरआरएनए सभी सेलुलर आरएनए का लगभग 85% होता है।
आरएनए के कार्य: प्रोटीन जैवसंश्लेषण में भागीदारी।
डीएनए का स्व-दोहराव। डीएनए अणुओं में एक ऐसी क्षमता होती है जो किसी अन्य अणु में अंतर्निहित नहीं होती - दोगुनी करने की क्षमता। डीएनए अणुओं को दोगुना करने की प्रक्रिया को प्रतिकृति कहा जाता है। प्रतिकृति संपूरकता के सिद्धांत पर आधारित है - न्यूक्लियोटाइड ए और टी, जी और सी के बीच हाइड्रोजन बांड का निर्माण।
यह प्रक्रिया डीएनए पोलीमरेज़ एंजाइम द्वारा की जाती है। उनके प्रभाव में, डीएनए अणुओं की श्रृंखलाएं अणु के एक छोटे खंड में विभाजित हो जाती हैं। माँ के अणु की शृंखला पर पुत्री शृंखला पूर्ण होती है। फिर एक नया खंड खुल जाता है और प्रतिकृति चक्र दोहराता है।
परिणामस्वरूप, संतति डीएनए अणु बनते हैं जो एक दूसरे से या मूल अणु से भिन्न नहीं होते हैं। कोशिका विभाजन के दौरान, संतति डीएनए अणु परिणामी कोशिकाओं के बीच वितरित होते हैं। इस प्रकार जानकारी पीढ़ी-दर-पीढ़ी हस्तांतरित होती रहती है।
अध्याय 3. कोशिका संरचना
कोशिका सिद्धांत के मूल सिद्धांत:
1. कोशिका सभी जीवित चीजों की संरचनात्मक इकाई है। सभी जीवित जीव कोशिकाओं से बने होते हैं (वायरस को छोड़कर)।
2. कोशिका सभी जीवित चीजों की कार्यात्मक इकाई है। कोशिका महत्वपूर्ण कार्यों के संपूर्ण परिसर को प्रदर्शित करती है।
3. कोशिका सभी जीवित प्राणियों के विकास की इकाई है। नई कोशिकाएँ मूल (माँ) कोशिका के विभाजन के परिणामस्वरूप ही बनती हैं।
4. कोशिका सभी जीवित चीजों की आनुवंशिक इकाई है। एक कोशिका के गुणसूत्रों में पूरे जीव के विकास के बारे में जानकारी होती है।
5. सभी जीवों की कोशिकाएँ रासायनिक संरचना, संरचना और कार्यों में समान होती हैं।
3.1. सेलुलर संगठन के प्रकार
जीवित जीवों में केवल विषाणुओं में कोशिकीय संरचना नहीं होती है। अन्य सभी जीव कोशिकीय जीवन रूपों द्वारा दर्शाए जाते हैं। कोशिकीय संगठन दो प्रकार के होते हैं: प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक। प्रोकैरियोट्स में बैक्टीरिया और ब्लू-ग्रीन शामिल हैं, यूकेरियोट्स में पौधे, कवक और जानवर शामिल हैं।
प्रोकैरियोटिक कोशिकाएँ अपेक्षाकृत सरल होती हैं। उनमें केंद्रक नहीं होता है, साइटोप्लाज्म में जिस क्षेत्र में डीएनए स्थित होता है उसे न्यूक्लियॉइड कहा जाता है, एकमात्र डीएनए अणु गोलाकार होता है और प्रोटीन से जुड़ा नहीं होता है, कोशिकाएं यूकेरियोटिक से छोटी होती हैं, कोशिका दीवार में ग्लाइकोपेप्टाइड - म्यूरिन शामिल होता है, कोई झिल्ली अंग नहीं हैं, उनके कार्य प्लाज्मा झिल्ली के आक्रमण द्वारा किए जाते हैं, राइबोसोम छोटे होते हैं, कोई सूक्ष्मनलिकाएं नहीं होती हैं, इसलिए साइटोप्लाज्म गतिहीन होता है, और सिलिया और फ्लैगेला की एक विशेष संरचना होती है।
यूकेरियोटिक कोशिकाओं में एक केंद्रक होता है जिसमें गुणसूत्र स्थित होते हैं - प्रोटीन से जुड़े रैखिक डीएनए अणु कोशिका द्रव्य में स्थित होते हैं;
पादप कोशिकाओं को एक मोटी सेल्यूलोज कोशिका दीवार, प्लास्टिड और एक बड़ी केंद्रीय रिक्तिका की उपस्थिति से पहचाना जाता है जो नाभिक को परिधि में विस्थापित करती है। उच्च पौधों के कोशिका केंद्र में सेंट्रीओल्स नहीं होते हैं। भंडारण कार्बोहाइड्रेट स्टार्च है।
फंगल कोशिकाओं में एक कोशिका भित्ति होती है जिसमें काइटिन होता है, साइटोप्लाज्म में एक केंद्रीय रिक्तिका होती है, और कोई प्लास्टिड नहीं होता है। केवल कुछ कवकों में कोशिका केंद्र में सेंट्रीओल होता है। मुख्य आरक्षित कार्बोहाइड्रेट ग्लाइकोजन है।
पशु कोशिकाओं में, एक नियम के रूप में, एक पतली कोशिका भित्ति होती है, इसमें प्लास्टिड नहीं होते हैं और कोशिका केंद्र में एक सेंट्रीओल होता है; भंडारण कार्बोहाइड्रेट ग्लाइकोजन है।
3.2. यूकेरियोटिक कोशिका की संरचना
सभी कोशिकाएँ तीन मुख्य भागों से बनी होती हैं:
1. कोशिका झिल्ली कोशिका को पर्यावरण से सीमित करती है।
2. साइटोप्लाज्म कोशिका की आंतरिक सामग्री का निर्माण करता है।
3. न्यूक्लियस (प्रोकैरियोट्स में - न्यूक्लियॉइड)। कोशिका की आनुवंशिक सामग्री शामिल होती है।
3.2.1. कोशिका झिल्ली
कोशिका झिल्ली की संरचना. कोशिका झिल्ली का आधार प्लाज्मा झिल्ली है - एक जैविक झिल्ली जो बाहरी वातावरण से कोशिका की आंतरिक सामग्री को सीमित करती है।
सभी जैविक झिल्लियाँ लिपिड की एक द्विपरत होती हैं, जिनके हाइड्रोफोबिक सिरे अंदर की ओर होते हैं और हाइड्रोफिलिक सिरे बाहर की ओर होते हैं। प्रोटीन इसमें अलग-अलग गहराई तक डूबे रहते हैं, जिनमें से कुछ सीधे झिल्ली में प्रवेश कर जाते हैं। प्रोटीन झिल्ली के तल में गति करने में सक्षम होते हैं। झिल्ली प्रोटीन विभिन्न कार्य करते हैं: विभिन्न अणुओं का परिवहन; पर्यावरण से संकेत प्राप्त करना और परिवर्तित करना; झिल्ली संरचना को बनाए रखना। झिल्लियों का सबसे महत्वपूर्ण गुण चयनात्मक पारगम्यता है।
पशु कोशिकाओं की प्लाज्मा झिल्लियों के बाहर ग्लाइकोकैलिक्स की एक परत होती है, जिसमें ग्लाइकोप्रोटीन और ग्लाइकोलिपिड्स होते हैं, जो सिग्नलिंग और रिसेप्टर कार्य करते हैं। यह कोशिकाओं को ऊतकों में संयोजित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। पादप कोशिकाओं की प्लाज्मा झिल्लियाँ सेलूलोज़ से बनी कोशिका भित्ति से ढकी होती हैं। दीवार में छिद्र पानी और छोटे अणुओं को गुजरने की अनुमति देते हैं, और कठोरता कोशिका को यांत्रिक सहायता और सुरक्षा प्रदान करती है।
कोशिका झिल्ली के कार्य. कोशिका झिल्ली निम्नलिखित कार्य करती है: कोशिका के आकार को निर्धारित और बनाए रखती है; कोशिका को यांत्रिक प्रभावों और हानिकारक जैविक एजेंटों के प्रवेश से बचाता है; कोशिका की आंतरिक सामग्री का परिसीमन करता है; कोशिका और पर्यावरण के बीच चयापचय को नियंत्रित करता है, इंट्रासेल्युलर संरचना की स्थिरता सुनिश्चित करता है; कई आणविक संकेतों (उदाहरण के लिए, हार्मोन) की पहचान करता है; अंतरकोशिकीय संपर्कों और साइटोप्लाज्म (माइक्रोविली, सिलिया, फ्लैगेला) के विभिन्न प्रकार के विशिष्ट उभारों के निर्माण में भाग लेता है।
कोशिकाओं में पदार्थों के प्रवेश के तंत्र। कोशिका और पर्यावरण के बीच पदार्थों का आदान-प्रदान निरंतर होता रहता है। आयनों और छोटे अणुओं को निष्क्रिय या सक्रिय परिवहन द्वारा, मैक्रोमोलेक्यूल्स और बड़े कणों को एंडो- और एक्सोसाइटोसिस द्वारा झिल्ली के पार ले जाया जाता है।
निष्क्रिय परिवहन एक सांद्रता प्रवणता के साथ किसी पदार्थ की गति है, जो ऊर्जा व्यय के बिना, सरल प्रसार, परासरण, या वाहक प्रोटीन की सहायता से सुगम प्रसार द्वारा की जाती है। सक्रिय परिवहन - एक सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध वाहक प्रोटीन द्वारा किसी पदार्थ का स्थानांतरण, ऊर्जा व्यय से जुड़ा होता है।
एन्डोसाइटोसिस, झिल्ली से घिरे पुटिकाओं के निर्माण के साथ प्लाज्मा झिल्ली के उभार के साथ पदार्थों को घेरकर उनका अवशोषण है। एक्सोसाइटोसिस, झिल्ली से घिरे पुटिकाओं के गठन के साथ प्लाज्मा झिल्ली की वृद्धि के साथ कोशिका से पदार्थों की रिहाई है। ठोस और बड़े कणों के अवशोषण और विमोचन को क्रमशः फागोसाइटोसिस और रिवर्स फागोसाइटोसिस कहा जाता है; तरल या घुले हुए कणों को पिनोसाइटोसिस और रिवर्स पिनोसाइटोसिस कहा जाता है।
3.2.2. कोशिका द्रव्य
साइटोप्लाज्म कोशिका की आंतरिक सामग्री है और इसमें मुख्य पदार्थ (हाइलोप्लाज्म) और इसमें निहित विभिन्न इंट्रासेल्युलर संरचनाएं (समावेशन और ऑर्गेनेल) शामिल हैं।
हाइलोप्लाज्म (मैट्रिक्स) अकार्बनिक और कार्बनिक पदार्थों का एक जलीय घोल है, जो इसकी चिपचिपाहट और निरंतर गति को बदलने में सक्षम है।
कोशिका की साइटोप्लाज्मिक संरचनाएं समावेशन और ऑर्गेनेल द्वारा दर्शायी जाती हैं। समावेशन कणिकाओं (स्टार्च, ग्लाइकोजन, प्रोटीन) और बूंदों (वसा) के रूप में साइटोप्लाज्म की अस्थिर संरचनाएं हैं। अंगक अधिकांश कोशिकाओं के स्थायी और आवश्यक घटक होते हैं, जिनकी एक विशिष्ट संरचना होती है और वे महत्वपूर्ण कार्य करते हैं।
एकल-झिल्ली कोशिका अंग: एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, लैमेलर गोल्गी कॉम्प्लेक्स, लाइसोसोम।
एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (नेटवर्क) परस्पर जुड़ी गुहाओं, नलिकाओं और चैनलों की एक प्रणाली है, जो झिल्ली की एक परत द्वारा साइटोप्लाज्म से सीमांकित होती है और कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म को अलग-अलग स्थानों में विभाजित करती है। यह कई समानांतर प्रतिक्रियाओं को अलग करने के लिए आवश्यक है। खुरदरी एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (इसकी सतह पर राइबोसोम होते हैं जिस पर प्रोटीन का संश्लेषण होता है) और चिकनी एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम (इसकी सतह पर लिपिड और कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण होता है) होते हैं।
गोल्गी उपकरण (लैमेलर कॉम्प्लेक्स) 5-20 चपटी डिस्क के आकार की झिल्ली गुहाओं और उनसे बने सूक्ष्म बुलबुले का एक ढेर है। इसका कार्य विभिन्न अंतःकोशिकीय संरचनाओं में या कोशिका के बाहर प्रवेश करने वाले पदार्थों का परिवर्तन, संचय, परिवहन करना है। गोल्गी तंत्र की झिल्लियाँ लाइसोसोम बनाने में सक्षम हैं।
लाइसोसोम झिल्ली पुटिकाएं होती हैं जिनमें लिटिक एंजाइम होते हैं। लाइसोसोम में, एंडोसाइटोसिस द्वारा कोशिका में प्रवेश करने वाले दोनों उत्पाद और कोशिकाओं के घटक भाग या संपूर्ण कोशिका पच जाते हैं (ऑटोलिसिस)। प्राथमिक और द्वितीयक लाइसोसोम होते हैं। प्राथमिक लाइसोसोम गोल्गी तंत्र की गुहाओं से अलग किए गए सूक्ष्म बुलबुले होते हैं, जो एक ही झिल्ली से घिरे होते हैं और जिनमें एंजाइमों का एक सेट होता है। पचने वाले सब्सट्रेट के साथ प्राथमिक लाइसोसोम के संलयन के बाद, द्वितीयक लाइसोसोम बनते हैं (उदाहरण के लिए, प्रोटोजोआ की पाचन रिक्तिकाएं)।
रिक्तिकाएँ द्रव से भरी झिल्लीदार थैलियाँ होती हैं। झिल्ली को टोनोप्लास्ट कहा जाता है, और इसकी सामग्री को सेल सैप कहा जाता है। सेल सैप में आरक्षित पोषक तत्व, रंगद्रव्य समाधान, अपशिष्ट उत्पाद और हाइड्रोलाइटिक एंजाइम हो सकते हैं। रिक्तिकाएँ जल-नमक चयापचय के नियमन, स्फीति दबाव के निर्माण, आरक्षित पदार्थों के संचय और चयापचय से विषाक्त यौगिकों को हटाने में शामिल हैं।
एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, गोल्गी कॉम्प्लेक्स, लाइसोसोम और रिक्तिकाएं एकल-झिल्ली संरचनाएं हैं और कोशिका की एकल झिल्ली प्रणाली बनाती हैं।
डबल-झिल्ली कोशिका अंग: माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड।
यूकेरियोटिक कोशिकाओं में भी कोशिकाद्रव्य से दो झिल्लियों द्वारा पृथक अंगक होते हैं। ये माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड हैं। उनके पास अपना स्वयं का गोलाकार डीएनए अणु, छोटे राइबोसोम होते हैं और विभाजित होने में सक्षम होते हैं। इसने यूकेरियोट्स की उत्पत्ति के सहजीवी सिद्धांत के उद्भव के आधार के रूप में कार्य किया। इस सिद्धांत के अनुसार, अतीत में, माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड स्वतंत्र प्रोकैरियोट थे, जो बाद में अन्य सेलुलर जीवों के साथ एंडोसिम्बायोसिस में बदल गए।
माइटोकॉन्ड्रिया छड़ के आकार के, अंडाकार या गोल अंग होते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया (मैट्रिक्स) की सामग्री साइटोप्लाज्म से दो झिल्लियों द्वारा सीमित होती है: एक बाहरी चिकनी झिल्ली और एक आंतरिक जो सिलवटों (क्रिस्टे) का निर्माण करती है। एटीपी अणु माइटोकॉन्ड्रिया में बनते हैं।
प्लास्टिड एक खोल से घिरे हुए अंग होते हैं जिसमें अंदर एक सजातीय पदार्थ (स्ट्रोमा) के साथ दो झिल्लियां होती हैं। प्लास्टिड केवल प्रकाश संश्लेषक यूकेरियोटिक जीवों की कोशिकाओं की विशेषता हैं। उनके रंग के आधार पर, क्लोरोप्लास्ट, क्रोमोप्लास्ट और ल्यूकोप्लास्ट को प्रतिष्ठित किया जाता है।
क्लोरोप्लास्ट हरे प्लास्टिड होते हैं जिनमें प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया होती है। बाहरी झिल्ली चिकनी होती है। आंतरिक - सपाट पुटिकाओं (थाइलाकोइड्स) की एक प्रणाली बनाता है, जो ढेर (ग्रैनास) में एकत्र होते हैं। थायलाकोइड झिल्लियों में हरे रंगद्रव्य, क्लोरोफिल, साथ ही कैरोटीनॉयड होते हैं। क्रोमोप्लास्ट कैरोटीनॉयड वर्णक युक्त प्लास्टिड होते हैं, जो उन्हें लाल, पीला और नारंगी रंग देते हैं। वे फूलों और फलों को चमकीले रंग देते हैं। ल्यूकोप्लास्ट गैर-वर्णित, रंगहीन प्लास्टिड हैं। पौधों के भूमिगत या बिना रंगे भागों (जड़ें, प्रकंद, कंद) की कोशिकाओं में निहित। आरक्षित पोषक तत्वों, मुख्य रूप से स्टार्च, लिपिड और प्रोटीन को जमा करने में सक्षम। ल्यूकोप्लास्ट क्लोरोप्लास्ट में बदल सकते हैं (उदाहरण के लिए, जब आलू के कंद फूलते हैं), और क्लोरोप्लास्ट क्रोमोप्लास्ट में बदल सकते हैं (उदाहरण के लिए, जब फल पकते हैं)।
ऐसे अंग जिनमें झिल्ली संरचना नहीं होती है: राइबोसोम, माइक्रोफिलामेंट्स, सूक्ष्मनलिकाएं, कोशिका केंद्र।
राइबोसोम आकार में गोलाकार, छोटे अंगक होते हैं, जिनमें प्रोटीन और आरआरएनए होते हैं। राइबोसोम को दो उपइकाइयों द्वारा दर्शाया जाता है: बड़ी और छोटी। वे या तो साइटोप्लाज्म में मुक्त हो सकते हैं या एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम से जुड़े हो सकते हैं। प्रोटीन संश्लेषण राइबोसोम पर होता है।
सूक्ष्मनलिकाएं और माइक्रोफिलामेंट्स धागे जैसी संरचनाएं हैं जिनमें संकुचनशील प्रोटीन होते हैं और कोशिका के मोटर कार्यों के लिए जिम्मेदार होते हैं। सूक्ष्मनलिकाएं लंबे खोखले सिलेंडर की तरह दिखती हैं, जिनकी दीवारें प्रोटीन - ट्यूबलिन से बनी होती हैं। माइक्रोफिलामेंट्स एक्टिन और मायोसिन से बनी और भी पतली, लंबी, फिलामेंट जैसी संरचनाएं हैं। सूक्ष्मनलिकाएं और माइक्रोफिलामेंट्स कोशिका के पूरे साइटोप्लाज्म में प्रवेश करते हैं, इसके साइटोस्केलेटन का निर्माण करते हैं, जिससे साइक्लोसिस (साइटोप्लाज्मिक प्रवाह), ऑर्गेनेल की इंट्रासेल्युलर गतिविधियां, स्पिंडल का निर्माण आदि होता है। एक निश्चित तरीके से व्यवस्थित सूक्ष्मनलिकाएं कोशिका केंद्र, बेसल निकायों, सिलिया और फ्लैगेला के सेंट्रीओल्स का निर्माण करती हैं।
कोशिका केंद्र (सेंट्रोसोम) आमतौर पर केंद्रक के पास स्थित होता है और इसमें एक दूसरे के लंबवत स्थित दो सेंट्रीओल होते हैं। प्रत्येक सेंट्रीओल एक खोखले सिलेंडर की तरह दिखता है, जिसकी दीवार सूक्ष्मनलिकाएं के 9 त्रिक द्वारा बनाई जाती है। सेंट्रीओल्स धुरी का निर्माण करके कोशिका विभाजन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
फ्लैगेल्ला और सिलिया गति के अंग हैं, जो कोशिका के साइटोप्लाज्म के विशिष्ट विकास हैं। फ्लैगेलम या सिलियम के कंकाल में एक सिलेंडर का आकार होता है, जिसकी परिधि के साथ 9 युग्मित सूक्ष्मनलिकाएं होती हैं, और केंद्र में - 2 एकल होते हैं।
3.2.3. मुख्य
अधिकांश कोशिकाओं में एक केन्द्रक होता है, लेकिन बहुकेंद्रकीय कोशिकाएँ भी पाई जाती हैं (कई प्रोटोजोआ में, कशेरुकियों की कंकाल की मांसपेशियों में)। कुछ अत्यधिक विशिष्ट कोशिकाएँ अपने नाभिक (स्तनधारियों में एरिथ्रोसाइट्स और एंजियोस्पर्म में छलनी ट्यूब कोशिकाएँ) खो देती हैं।
कोर का आकार आमतौर पर गोलाकार या अंडाकार होता है। नाभिक में एक परमाणु आवरण और कैरियोप्लाज्म होता है जिसमें क्रोमैटिन (गुणसूत्र) और न्यूक्लियोली होते हैं।
परमाणु आवरण दो झिल्लियों (बाहरी और भीतरी) से बनता है। परमाणु आवरण में छिद्रों को परमाणु छिद्र कहा जाता है। इनके माध्यम से केन्द्रक एवं कोशिकाद्रव्य के बीच पदार्थों का आदान-प्रदान होता है।
कैरियोप्लाज्म केन्द्रक की आंतरिक सामग्री है।
क्रोमैटिन प्रोटीन से बंधा एक कुंडलित डीएनए अणु है। इस रूप में, डीएनए गैर-विभाजित कोशिकाओं में मौजूद होता है। इस मामले में, डीएनए दोहरीकरण (प्रतिकृति) और डीएनए में निहित जानकारी का कार्यान्वयन संभव है। गुणसूत्र प्रोटीन से जुड़ा एक सर्पिलीकृत डीएनए अणु है। विभाजन के दौरान आनुवंशिक सामग्री को अधिक सटीक रूप से वितरित करने के लिए कोशिका विभाजन से पहले डीएनए को कुंडलित किया जाता है। मेटाफ़ेज़ चरण में, प्रत्येक गुणसूत्र में दो क्रोमैटिड होते हैं, जो डीएनए दोहराव का परिणाम होते हैं। क्रोमैटिड प्राथमिक संकुचन या सेंट्रोमियर के क्षेत्र में एक दूसरे से जुड़े होते हैं। सेंट्रोमियर गुणसूत्र को दो भुजाओं में विभाजित करता है। कुछ गुणसूत्रों में द्वितीयक संकुचन होते हैं।
न्यूक्लियोलस एक गोलाकार संरचना है जिसका कार्य आरआरएनए संश्लेषण है।
केन्द्रक के कार्य: 1. आनुवंशिक जानकारी का भंडारण और विभाजन के दौरान इसे बेटी कोशिकाओं में स्थानांतरित करना। 2. कोशिका गतिविधि का नियंत्रण.
अध्याय 4. चयापचय और ऊर्जा रूपांतरण
4.1. जीवित जीवों के लिए पोषण के प्रकार
पृथ्वी पर रहने वाले सभी जीव खुली प्रणालियाँ हैं जो बाहर से पदार्थ और ऊर्जा की आपूर्ति पर निर्भर हैं। पदार्थ एवं ऊर्जा के उपभोग की प्रक्रिया को पोषण कहते हैं। शरीर के निर्माण के लिए रसायन आवश्यक हैं, जीवन प्रक्रियाओं को चलाने के लिए ऊर्जा आवश्यक है।
पोषण के प्रकार के आधार पर, जीवित जीवों को स्वपोषी और विषमपोषी में विभाजित किया गया है।
ऑटोट्रॉफ़ ऐसे जीव हैं जो कार्बन डाइऑक्साइड (पौधे और कुछ बैक्टीरिया) को कार्बन स्रोत के रूप में उपयोग करते हैं। दूसरे शब्दों में, ये ऐसे जीव हैं जो अकार्बनिक से कार्बनिक पदार्थ बनाने में सक्षम हैं - कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, खनिज लवण।
ऊर्जा के स्रोत के आधार पर, स्वपोषी को फोटोट्रॉफ़ और केमोट्रॉफ़ में विभाजित किया जाता है। फोटोट्रॉफ़ ऐसे जीव हैं जो जैवसंश्लेषण (पौधे, सायनोबैक्टीरिया) के लिए प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करते हैं। कीमोट्रॉफ़ ऐसे जीव हैं जो जैवसंश्लेषण के लिए अकार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण की रासायनिक प्रतिक्रियाओं की ऊर्जा का उपयोग करते हैं (कीमोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया: हाइड्रोजन, नाइट्रिफाइंग, आयरन बैक्टीरिया, सल्फर बैक्टीरिया, आदि)।
हेटरोट्रॉफ़ ऐसे जीव हैं जो कार्बन स्रोत के रूप में कार्बनिक यौगिकों (जानवरों, कवक और अधिकांश बैक्टीरिया) का उपयोग करते हैं।
भोजन प्राप्त करने की विधि के अनुसार, हेटरोट्रॉफ़्स को फागोट्रॉफ़्स (होलोज़ोअन) और ऑस्मोट्रॉफ़्स में विभाजित किया गया है। फ़ैगोट्रॉफ़्स (होलोज़ोअन) भोजन के ठोस टुकड़ों (जानवरों) को निगलते हैं, ऑस्मोट्रॉफ़्स कोशिका दीवारों (कवक, अधिकांश बैक्टीरिया) के माध्यम से सीधे समाधान से कार्बनिक पदार्थों को अवशोषित करते हैं।
मिक्सोट्रॉफ़ ऐसे जीव हैं जो अकार्बनिक पदार्थों से कार्बनिक पदार्थों को संश्लेषित कर सकते हैं और तैयार कार्बनिक यौगिकों (कीटभक्षी पौधे, यूग्लीना शैवाल प्रभाग के प्रतिनिधि, आदि) पर फ़ीड कर सकते हैं।
तालिका 1 जीवित जीवों के बड़े व्यवस्थित समूहों के पोषण के प्रकार को दर्शाती है।
तालिका नंबर एक
जीवित जीवों के बड़े व्यवस्थित समूहों के पोषण के प्रकार
4.2. चयापचय की अवधारणा
चयापचय एक जीवित जीव में होने वाली सभी रासायनिक प्रतिक्रियाओं की समग्रता है। मेटाबॉलिज्म का महत्व शरीर के लिए आवश्यक पदार्थों का निर्माण करना और उसे ऊर्जा प्रदान करना है। चयापचय के दो घटक हैं - अपचय और उपचय।
अपचय (या ऊर्जा चयापचय, या प्रसार) रासायनिक प्रतिक्रियाओं का एक समूह है जो अधिक जटिल पदार्थों से सरल पदार्थों के निर्माण की ओर ले जाता है (पॉलिमर का मोनोमर्स में हाइड्रोलिसिस और बाद वाले का कार्बन डाइऑक्साइड, पानी, अमोनिया के कम आणविक भार यौगिकों में टूटना) और अन्य पदार्थ)। कैटोबोलिक प्रतिक्रियाएं आमतौर पर ऊर्जा की रिहाई के साथ होती हैं।
उपचय (या प्लास्टिक चयापचय, या आत्मसात) अपचय की विपरीत अवधारणा है - सरल पदार्थों से जटिल पदार्थों के संश्लेषण के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं का एक सेट (प्रकाश संश्लेषण के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बोहाइड्रेट का निर्माण, मैट्रिक्स संश्लेषण प्रतिक्रियाएं)। अनाबोलिक प्रतिक्रियाओं के लिए ऊर्जा व्यय की आवश्यकता होती है।
प्लास्टिक और ऊर्जा चयापचय की प्रक्रियाएँ अटूट रूप से जुड़ी हुई हैं। सभी सिंथेटिक (एनाबॉलिक) प्रक्रियाओं के लिए विच्छेदन प्रतिक्रियाओं के माध्यम से आपूर्ति की जाने वाली ऊर्जा की आवश्यकता होती है। विखंडन प्रतिक्रियाएं स्वयं (अपचय) केवल आत्मसात प्रक्रिया के दौरान संश्लेषित एंजाइमों की भागीदारी के साथ होती हैं।
4.3. एटीपी और चयापचय में इसकी भूमिका
कार्बनिक पदार्थों के टूटने के दौरान निकलने वाली ऊर्जा का उपयोग कोशिका द्वारा तुरंत नहीं किया जाता है, बल्कि उच्च-ऊर्जा यौगिकों के रूप में संग्रहीत किया जाता है, आमतौर पर एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) के रूप में।
एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड) एक मोनोन्यूक्लियोटाइड है जिसमें एडेनिन, राइबोस और तीन फॉस्फोरिक एसिड अवशेष उच्च-ऊर्जा बांड से जुड़े होते हैं। ये बंधन ऊर्जा संग्रहीत करते हैं, जो टूटने पर निकलती है:
एटीपी + एच2ओ --> एडीपी + एच3पीओ4 + क्यू1
ADP + H2O --> AMP + H3PO4 + Q2
एएमपी + एच2ओ --> एडेनिन + राइबोस + एच3पीओ4 + क्यू3,
जहां एटीपी एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड है; एडीपी - एडेनोसिन डिपोस्फोरिक एसिड; एएमपी - एडेनोसिन मोनोफॉस्फोरिक एसिड; Q1 = Q2 = 30.6 kJ; Q3 = 13.8 kJ.
कोशिका में एटीपी की आपूर्ति सीमित है और फॉस्फोराइलेशन की प्रक्रिया के माध्यम से इसकी भरपाई की जाती है। फॉस्फोराइलेशन ADP (ADP + P ATP) में फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों का योग है। एटीपी अणुओं में संचित ऊर्जा का उपयोग शरीर द्वारा एनाबॉलिक प्रतिक्रियाओं (जैवसंश्लेषण प्रतिक्रियाओं) में किया जाता है। एटीपी अणु सभी जीवित प्राणियों के लिए ऊर्जा का एक सार्वभौमिक भंडारणकर्ता और वाहक है।
4.4. ऊर्जा विनिमय
जीवन के लिए आवश्यक ऊर्जा अधिकांश जीवों को कार्बनिक पदार्थों की ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, अर्थात् अपचयी प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप प्राप्त होती है। ईंधन के रूप में कार्य करने वाला सबसे महत्वपूर्ण यौगिक ग्लूकोज है।
मुक्त ऑक्सीजन के संबंध में जीवों को तीन समूहों में बांटा गया है।
एरोबेस (ऑब्लिगेट एरोबेस) ऐसे जीव हैं जो केवल ऑक्सीजन वाले वातावरण (जानवर, पौधे, कुछ बैक्टीरिया और कवक) में रह सकते हैं।
एनारोबेस (बाधित एनारोबेस) ऐसे जीव हैं जो ऑक्सीजन वातावरण (कुछ बैक्टीरिया) में रहने में असमर्थ हैं।
वैकल्पिक रूप (वैकल्पिक अवायवीय) ऐसे जीव हैं जो ऑक्सीजन की उपस्थिति और इसके बिना (कुछ बैक्टीरिया और कवक) दोनों में रह सकते हैं।
ऑक्सीजन की उपस्थिति में, बाध्य एरोबेस और ऐच्छिक अवायवीय जीवों में, अपचय तीन चरणों में होता है: प्रारंभिक, ऑक्सीजन-मुक्त और ऑक्सीजन। परिणामस्वरूप, कार्बनिक पदार्थ अकार्बनिक यौगिकों में टूट जाते हैं। बाध्य अवायवीय और ऐच्छिक अवायवीय में, जब ऑक्सीजन की कमी होती है, तो अपचय पहले दो चरणों में होता है: प्रारंभिक और ऑक्सीजन मुक्त। परिणामस्वरूप, मध्यवर्ती कार्बनिक यौगिक बनते हैं जो अभी भी ऊर्जा से भरपूर हैं।
अपचय के चरण:
1. पहला चरण - प्रारंभिक - इसमें जटिल कार्बनिक यौगिकों का एंजाइमेटिक रूप से सरल यौगिकों में टूटना शामिल है। प्रोटीन अमीनो एसिड में, वसा ग्लिसरॉल और फैटी एसिड में, पॉलीसेकेराइड मोनोसैकेराइड में, न्यूक्लिक एसिड न्यूक्लियोटाइड में टूट जाते हैं। बहुकोशिकीय जीवों में, यह जठरांत्र पथ में होता है; एककोशिकीय जीवों में, लाइसोसोम में हाइड्रोलाइटिक एंजाइमों के प्रभाव में। इस प्रक्रिया में निकलने वाली ऊर्जा ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है। परिणामी कार्बनिक यौगिकों को या तो आगे ऑक्सीकरण से गुजरना पड़ता है या कोशिका द्वारा अपने स्वयं के कार्बनिक यौगिकों को संश्लेषित करने के लिए उपयोग किया जाता है।
2. दूसरा चरण - अपूर्ण ऑक्सीकरण (ऑक्सीजन मुक्त) - इसमें ऑक्सीजन की भागीदारी के बिना कोशिका के साइटोप्लाज्म में किए गए कार्बनिक पदार्थों का और टूटना शामिल है।
ग्लूकोज के ऑक्सीजन रहित, अपूर्ण ऑक्सीकरण को ग्लाइकोलाइसिस कहा जाता है। एक ग्लूकोज अणु के ग्लाइकोलाइसिस के परिणामस्वरूप, पाइरुविक एसिड (PVA, पाइरूवेट) CH3COCOOH, ATP और पानी के दो अणु बनते हैं, साथ ही हाइड्रोजन परमाणु भी बनते हैं, जो NAD+ वाहक अणु से बंधे होते हैं और NADTH के रूप में संग्रहीत होते हैं।
ग्लाइकोलाइसिस का कुल सूत्र इस प्रकार है:
C6H12O6 + 2 H3PO4 + 2 ADP + 2 NAD+ --> 2 C3H4O3 + 2 H2O + 2 ATP + 2 NADH।
पर्यावरण में ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में, ग्लाइकोलाइसिस (पीवीसी और एनएडीटीएच) के उत्पादों को या तो एथिल अल्कोहल - अल्कोहल किण्वन (ऑक्सीजन की कमी के साथ खमीर और पौधों की कोशिकाओं में) में संसाधित किया जाता है।
CH3COCOOH --> CO2 + CH3SON
CH3SON + 2 NADH --> C2H5OH + 2 NAD+,
या लैक्टिक एसिड में - लैक्टिक एसिड किण्वन (ऑक्सीजन की कमी वाले पशु कोशिकाओं में)
CH3COCOOH + 2 NADH C3H6O3 + 2 NAD+।
पर्यावरण में ऑक्सीजन की उपस्थिति में, ग्लाइकोलाइसिस के उत्पाद अंतिम उत्पादों में टूट जाते हैं।
3. तीसरा चरण - पूर्ण ऑक्सीकरण (श्वसन) - इसमें पीवीसी का कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकरण होता है, जो ऑक्सीजन की अनिवार्य भागीदारी के साथ माइटोकॉन्ड्रिया में किया जाता है।
इसमें तीन चरण होते हैं:
ए) एसिटाइल कोएंजाइम ए का गठन;
बी) क्रेब्स चक्र में एसिटाइल कोएंजाइम ए का ऑक्सीकरण;
बी) इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण।
ए. पहले चरण में, पीवीसी को साइटोप्लाज्म से माइटोकॉन्ड्रिया में स्थानांतरित किया जाता है, जहां यह मैट्रिक्स एंजाइमों के साथ संपर्क करता है और बनाता है: 1) कार्बन डाइऑक्साइड, जिसे कोशिका से हटा दिया जाता है; 2) हाइड्रोजन परमाणु, जो वाहक अणुओं द्वारा माइटोकॉन्ड्रियन की आंतरिक झिल्ली तक पहुंचाए जाते हैं; 3) एसिटाइल कोएंजाइम ए (एसिटाइल-सीओए)।
बी. दूसरे चरण में, क्रेब्स चक्र में एसिटाइल कोएंजाइम ए का ऑक्सीकरण होता है। क्रेब्स चक्र (ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र, साइट्रिक एसिड चक्र) अनुक्रमिक प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है जिसके दौरान एसिटाइल-सीओए का एक अणु उत्पन्न होता है: 1) कार्बन डाइऑक्साइड के दो अणु, 2) एक एटीपी अणु और 3) स्थानांतरित हाइड्रोजन परमाणुओं के चार जोड़े अणुओं-परिवहकों के लिए - एनएडी और एफएडी।
इस प्रकार, ग्लाइकोलाइसिस और क्रेब्स चक्र के परिणामस्वरूप, ग्लूकोज अणु CO2 में टूट जाता है, और इस प्रक्रिया के दौरान निकलने वाली ऊर्जा 4ATP के संश्लेषण पर खर्च होती है और 10NADTH और 4FADTH2 में जमा हो जाती है।
B. तीसरे चरण में, NADTH और FADTH2 वाले हाइड्रोजन परमाणुओं को पानी बनाने के लिए आणविक ऑक्सीजन O2 द्वारा ऑक्सीकृत किया जाता है। एक NADTH 3 ATP बनाने में सक्षम है, और एक FADTH2 2 ATP बनाने में सक्षम है। इस प्रकार, इस मामले में जारी ऊर्जा अन्य 34 एटीपी के रूप में संग्रहीत होती है। माइटोकॉन्ड्रिया में ऑक्सीजन की भागीदारी से एटीपी के निर्माण को ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण कहा जाता है।
इस प्रकार, कोशिकीय श्वसन की प्रक्रिया में ग्लूकोज के टूटने का समग्र समीकरण इस प्रकार है:
C6H12O6 + 6 O2 + 38 H3PO4 + 38 ADP --> 6 CO2 + 44 H2O + 38 ATP।
इस प्रकार, ग्लाइकोलाइसिस के दौरान, 2 एटीपी अणु बनते हैं, सेलुलर श्वसन के दौरान - अन्य 36 एटीपी, सामान्य तौर पर, ग्लूकोज के पूर्ण ऑक्सीकरण के साथ - 38 एटीपी।
4.5. प्लास्टिक विनिमय
4.5.1. प्रकाश संश्लेषण
प्रकाश संश्लेषण प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करके अकार्बनिक यौगिकों से कार्बनिक यौगिकों का संश्लेषण है। प्रकाश संश्लेषण के लिए समग्र समीकरण है:
6 CO2 + 6 H2O --> C6H12O6 + 6 O2.
प्रकाश संश्लेषण प्रकाश संश्लेषक वर्णकों की भागीदारी से होता है, जिसमें सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को एटीपी के रूप में रासायनिक बंधन ऊर्जा में परिवर्तित करने की अनूठी संपत्ति होती है। सबसे महत्वपूर्ण वर्णक क्लोरोफिल है।
प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में दो चरण होते हैं: प्रकाश और अंधेरा।
1. प्रकाश संश्लेषण का प्रकाश चरण केवल ग्रैना थायलाकोइड झिल्ली में प्रकाश में होता है। इनमें शामिल हैं: क्लोरोफिल द्वारा प्रकाश क्वांटा का अवशोषण, पानी का फोटोलिसिस और एटीपी अणु का निर्माण।
प्रकाश क्वांटम (एचवी) के प्रभाव में, क्लोरोफिल इलेक्ट्रॉनों को खो देता है, उत्तेजित अवस्था में चला जाता है:
एचवी
सीएचएल -> सीएचएल* + ई-।
इन इलेक्ट्रॉनों को वाहकों द्वारा थायलाकोइड झिल्ली की बाहरी सतह पर स्थानांतरित किया जाता है, यानी मैट्रिक्स का सामना करना पड़ता है, जहां वे जमा होते हैं।
इसी समय, थायलाकोइड्स के अंदर पानी का फोटोलिसिस होता है, यानी प्रकाश के प्रभाव में इसका अपघटन होता है
एचवी
2 H2O -->O2 +4 H+ + 4 e-.
परिणामी इलेक्ट्रॉनों को वाहकों द्वारा क्लोरोफिल अणुओं में स्थानांतरित किया जाता है और उन्हें कम किया जाता है। क्लोरोफिल अणु स्थिर अवस्था में लौट आते हैं।
पानी के फोटोलिसिस के दौरान उत्पन्न हाइड्रोजन प्रोटॉन थायलाकोइड के अंदर जमा हो जाते हैं, जिससे H+ भंडार बनता है। परिणामस्वरूप, थायलाकोइड झिल्ली की आंतरिक सतह सकारात्मक रूप से चार्ज होती है (H+ के कारण), और बाहरी सतह नकारात्मक रूप से चार्ज होती है (e- के कारण)। जैसे-जैसे विपरीत आवेशित कण झिल्ली के दोनों ओर जमा होते जाते हैं, संभावित अंतर बढ़ता जाता है। जब संभावित अंतर एक महत्वपूर्ण मूल्य तक पहुंच जाता है, तो विद्युत क्षेत्र बल एटीपी सिंथेटेज़ चैनल के माध्यम से प्रोटॉन को धकेलना शुरू कर देता है। इस प्रक्रिया में निकलने वाली ऊर्जा का उपयोग एडीपी अणुओं को फॉस्फोराइलेट करने के लिए किया जाता है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान प्रकाश ऊर्जा के प्रभाव में एटीपी के निर्माण को फोटोफॉस्फोराइलेशन कहा जाता है।
हाइड्रोजन आयन, एक बार थायलाकोइड झिल्ली की बाहरी सतह पर, वहां इलेक्ट्रॉनों से मिलते हैं और परमाणु हाइड्रोजन बनाते हैं, जो हाइड्रोजन वाहक अणु एनएडीपी (निकोटिनमाइड एडेनिन डाइन्यूक्लियोटाइड फॉस्फेट) से बंध जाता है:
2 H+ + 4e- + NADP+ --> NADPH2.
इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश चरण के दौरान, तीन प्रक्रियाएँ होती हैं: पानी के अपघटन के कारण ऑक्सीजन का निर्माण, एटीपी का संश्लेषण और NADPH2 के रूप में हाइड्रोजन परमाणुओं का निर्माण। ऑक्सीजन वायुमंडल में फैलती है, और एटीपी और एनएडीपीएच2 अंधेरे चरण की प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं। प्रकाश संश्लेषण का अंधेरा चरण क्लोरोप्लास्ट मैट्रिक्स में प्रकाश और अंधेरे दोनों में होता है और सीओ2 के क्रमिक परिवर्तनों की एक श्रृंखला का प्रतिनिधित्व करता है। केल्विन चक्र में वायु. एटीपी की ऊर्जा का उपयोग करके डार्क चरण प्रतिक्रियाएं की जाती हैं। केल्विन चक्र में, CO2 NADPH2 से हाइड्रोजन के साथ मिलकर ग्लूकोज बनाता है।
प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, मोनोसेकेराइड (ग्लूकोज, आदि) के अलावा, अन्य कार्बनिक यौगिकों के मोनोमर्स को संश्लेषित किया जाता है - अमीनो एसिड, ग्लिसरॉल और फैटी एसिड।
4.5.2. chemosynthesis
कीमोसिंथेसिस (कीमोऑटोट्रॉफी) अकार्बनिक पदार्थों (सल्फर, हाइड्रोजन सल्फाइड, लोहा, अमोनिया, नाइट्राइट, आदि) के ऑक्सीकरण की रासायनिक ऊर्जा के कारण अकार्बनिक यौगिकों (सीओ2, आदि) से कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण की प्रक्रिया है।
केवल केमोसिंथेटिक बैक्टीरिया ही कीमोसिंथेसिस में सक्षम होते हैं: नाइट्रिफाइंग, हाइड्रोजन, आयरन बैक्टीरिया, सल्फर बैक्टीरिया, आदि। वे नाइट्रोजन, आयरन, सल्फर और अन्य तत्वों के यौगिकों का ऑक्सीकरण करते हैं। सभी केमोसिंथेटिक्स बाध्य एरोबिक्स हैं, क्योंकि वे वायुमंडलीय ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं।
ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के दौरान जारी ऊर्जा एटीपी अणुओं के रूप में बैक्टीरिया द्वारा संग्रहीत की जाती है और कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण के लिए उपयोग की जाती है, जो प्रकाश संश्लेषण के अंधेरे चरण की प्रतिक्रियाओं के समान होती है।
4.5.3. प्रोटीन जैवसंश्लेषण
लगभग सभी जीवों में आनुवंशिक जानकारी डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स (या आरएनए वायरस में आरएनए) के एक विशिष्ट अनुक्रम के रूप में संग्रहीत होती है। प्रोकैरियोट्स और कई वायरस में एकल डीएनए अणु के रूप में आनुवंशिक जानकारी होती है। इसके सभी अनुभाग मैक्रोमोलेक्यूल्स को एनकोड करते हैं। यूकेरियोटिक कोशिकाओं में, आनुवंशिक सामग्री गुणसूत्रों में व्यवस्थित कई डीएनए अणुओं में वितरित होती है।
एक जीन एक डीएनए अणु (कम सामान्यतः आरएनए) का एक खंड है जो एक मैक्रोमोलेक्यूल के संश्लेषण को एन्कोड करता है: एमआरएनए (पॉलीपेप्टाइड), आरआरएनए या टीआरएनए। गुणसूत्र का वह क्षेत्र जहां जीन स्थित होता है, लोकस कहलाता है। कोशिका नाभिक के जीन का सेट एक जीनोटाइप है, गुणसूत्रों के अगुणित सेट के जीन का सेट जीनोम है, और एक्स्ट्रान्यूक्लियर डीएनए (माइटोकॉन्ड्रिया, प्लास्टिड, साइटोप्लाज्म) के जीन का सेट प्लास्मोन है।
प्रोटीन संश्लेषण के माध्यम से जीन में दर्ज की गई जानकारी के कार्यान्वयन को जीन अभिव्यक्ति (अभिव्यक्ति) कहा जाता है। आनुवंशिक जानकारी को डीएनए न्यूक्लियोटाइड के एक विशिष्ट अनुक्रम के रूप में संग्रहीत किया जाता है और प्रोटीन में अमीनो एसिड के अनुक्रम के रूप में कार्यान्वित किया जाता है। आरएनए मध्यस्थ और सूचना के वाहक के रूप में कार्य करता है। अर्थात्, आनुवंशिक जानकारी का कार्यान्वयन निम्नानुसार होता है:
डीएनए --> आरएनए --> प्रोटीन
यह प्रक्रिया दो चरणों में पूरी की जाती है:
1) प्रतिलेखन;
2) प्रसारण.
प्रतिलेखन एक टेम्पलेट के रूप में डीएनए का उपयोग करके आरएनए का संश्लेषण है। परिणाम एमआरएनए है. प्रतिलेखन प्रक्रिया में एटीपी के रूप में बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है और यह एंजाइम आरएनए पोलीमरेज़ द्वारा किया जाता है।
उसी समय, संपूर्ण डीएनए अणु को प्रतिलेखित नहीं किया जाता है, बल्कि केवल उसके अलग-अलग खंडों को ही प्रतिलेखित किया जाता है। ऐसा खंड (ट्रांसक्रिप्टन) एक प्रमोटर से शुरू होता है - डीएनए का एक खंड जहां आरएनए पोलीमरेज़ जुड़ता है और जहां प्रतिलेखन शुरू होता है, और एक टर्मिनेटर के साथ समाप्त होता है - डीएनए का एक खंड जिसमें प्रतिलेखन को समाप्त करने के लिए एक संकेत होता है। आण्विक जीव विज्ञान की दृष्टि से ट्रांस्क्रिप्टन एक जीन है।
प्रतिलेखन, प्रतिकृति की तरह, न्यूक्लियोटाइड्स के नाइट्रोजनस आधारों की पूरक रूप से बांधने की क्षमता पर आधारित है। प्रतिलेखन के दौरान, डीएनए का दोहरा स्ट्रैंड टूट जाता है और आरएनए संश्लेषण एक डीएनए स्ट्रैंड के साथ किया जाता है।
अनुवाद प्रक्रिया के दौरान, डीएनए न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को संश्लेषित एमआरएनए अणु पर लिखा जाता है, जो प्रोटीन जैवसंश्लेषण की प्रक्रिया में एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है।
अनुवाद एक टेम्पलेट के रूप में एमआरएनए का उपयोग करके एक पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का संश्लेषण है।
अनुवाद में सभी तीन प्रकार के आरएनए शामिल हैं: एमआरएनए सूचना मैट्रिक्स है; टीआरएनए अमीनो एसिड वितरित करते हैं और कोडन को पहचानते हैं; आरआरएनए प्रोटीन के साथ मिलकर राइबोसोम बनाता है, जो एमआरएनए, टीआरएनए और प्रोटीन को धारण करता है और पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का संश्लेषण करता है।
एमआरएनए का अनुवाद एक नहीं, बल्कि एक साथ कई (80 तक) राइबोसोम द्वारा किया जाता है। राइबोसोम के ऐसे समूहों को पॉलीसोम कहा जाता है। पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में एक अमीनो एसिड को शामिल करने के लिए 4 एटीपी की ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
डीएनए कोड. प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम के रूप में डीएनए में "लिखी" जाती है। प्रतिलेखन की प्रक्रिया के दौरान, इसे संश्लेषित एमआरएनए अणु पर कॉपी किया जाता है, जो प्रोटीन जैवसंश्लेषण की प्रक्रिया में एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है। डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स का एक निश्चित संयोजन, और, परिणामस्वरूप, एमआरएनए, एक प्रोटीन की पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में एक निश्चित अमीनो एसिड से मेल खाता है। इस पत्राचार को आनुवंशिक कोड कहा जाता है। एक अमीनो एसिड 3 न्यूक्लियोटाइड द्वारा एक ट्रिपलेट (कोडन) में संयोजित होकर निर्धारित होता है। चूँकि 4 प्रकार के न्यूक्लियोटाइड होते हैं, 3 को एक त्रिक में मिलाकर, वे 43 = 64 भिन्न त्रिक देते हैं (जबकि केवल 20 अमीनो एसिड एन्कोडेड होते हैं)। इनमें से 3 "स्टॉप कोडन" हैं जो अनुवाद को रोकते हैं, शेष 61 कोडिंग वाले हैं। विभिन्न अमीनो एसिड अलग-अलग संख्या में त्रिक द्वारा एन्कोड किए जाते हैं: 1 से 6 तक।
आनुवंशिक कोड के गुण:
1. कोड त्रिक है। एक न्यूक्लिक एसिड अणु में एक अमीनो एसिड तीन न्यूक्लियोटाइड्स (ट्रिप्लेट) द्वारा एन्कोड किया जाता है।
2.कोड सार्वभौमिक है. वायरस से लेकर मनुष्यों तक सभी जीवित जीव एक ही आनुवंशिक कोड का उपयोग करते हैं।
3. कोड असंदिग्ध (विशिष्ट) है। एक कोडन एक एकल अमीनो एसिड से मेल खाता है।
4. कोड अनावश्यक है. एक अमीनो एसिड एक से अधिक ट्रिपलेट द्वारा एन्कोड किया गया है।
5.कोड ओवरलैप नहीं है. एक न्यूक्लियोटाइड न्यूक्लिक एसिड श्रृंखला में कई कोडन का हिस्सा नहीं हो सकता है।
प्रोटीन संश्लेषण के चरण:
1. राइबोसोम की छोटी उप-इकाई आरंभकर्ता मेट-टीआरएनए के साथ और फिर एमआरएनए के साथ जुड़ती है, जिसके बाद एक संपूर्ण राइबोसोम बनता है, जिसमें एक छोटी और एक बड़ी उप-इकाई शामिल होती है।
2. राइबोसोम एमआरएनए के साथ चलता है, जिसके साथ बढ़ती पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला में अगला अमीनो एसिड जोड़ने के चक्र की कई पुनरावृत्ति होती है।
3. राइबोसोम एमआरएनए के तीन स्टॉप कोडन में से एक तक पहुंचता है, पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला जारी होती है और राइबोसोम से अलग हो जाती है। राइबोसोमल उपकण अलग हो जाते हैं, एमआरएनए से अलग हो जाते हैं और अगली पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के संश्लेषण में भाग ले सकते हैं।
मैट्रिक्स संश्लेषण प्रतिक्रियाएं। टेम्पलेट संश्लेषण प्रतिक्रियाओं में शामिल हैं: डीएनए स्व-दोहराव, डीएनए अणु पर एमआरएनए, टीआरएनए और आरआरएनए का गठन, एमआरएनए पर प्रोटीन जैवसंश्लेषण। इन सभी प्रतिक्रियाओं में जो समानता है वह यह है कि एक मामले में एक डीएनए अणु या दूसरे में एक एमआरएनए अणु एक मैट्रिक्स के रूप में कार्य करता है जिस पर समान अणु बनते हैं। मैट्रिक्स संश्लेषण प्रतिक्रियाएं जीवित जीवों की अपनी तरह के प्रजनन की क्षमता का आधार हैं।
http://sfedu.ru/lib1/chem/020101/m2_a_020101.htm
विकल्प I
जैविक विज्ञान की वह विधि, जिसमें वैज्ञानिक तथ्यों को एकत्रित करना तथा उनका अध्ययन करना शामिल है, कहलाती है:
ए) मॉडलिंग बी) वर्णनात्मक
बी) ऐतिहासिक डी) प्रयोगात्मक
ए) अरस्तू बी) थियोफास्टस
बी) हिप्पोक्रेट्स डी) गैलेन
वह विज्ञान जो आनुवंशिकता और परिवर्तनशीलता के पैटर्न का अध्ययन करता है, कहलाता है:
ए) पारिस्थितिकी बी) आनुवंशिकी
4. बाहरी और आंतरिक प्रभावों के प्रति चयनात्मक प्रतिक्रिया करने की जीवों की संपत्ति को कहा जाता है:
ए) स्व-प्रजनन बी) चयापचय और ऊर्जा
बी) खुलापन डी) चिड़चिड़ापन
5. जीवित प्रकृति के विकास का विचार सबसे पहले किसके द्वारा प्रतिपादित किया गया था:
ए) बी) सी. डार्विन
बी) डी) सी. लिनिअस
6. जीवन के सेलुलर स्तर पर लागू नहीं होता:
ए) एस्चेरिचिया कोली बी) पोलोसियन साइलोफाइट
बी) बैक्टीरियोफेज डी) नोड्यूल बैक्टीरिया
7. गैस्ट्रिक जूस के प्रभाव में प्रोटीन के टूटने की प्रक्रिया जीवन संगठन के स्तर पर होती है:
ए) सेलुलर बी) आणविक
बी) जीवधारी डी) जनसंख्या
8. पदार्थों का संचलन और ऊर्जा प्रवाह जीवित प्रकृति के संगठन के स्तर पर होता है:
ए) पारिस्थितिकी तंत्र बी) जनसंख्या-प्रजाति
बी) बिस्फर्न डी) आणविक
9. जीवन के सेलुलर स्तर में शामिल हैं:
ए) ट्यूबरकुलोसिस बेसिली बी) पॉलीपेप्टाइड
10. जीवित प्रणालियों को खुला माना जाता है क्योंकि वे:
ए) निर्जीव प्रणालियों के समान रासायनिक तत्वों से निर्मित होते हैं
बी) बाहरी वातावरण के साथ पदार्थ, ऊर्जा और सूचना का आदान-प्रदान
बी) अनुकूलन करने की क्षमता है
डी) प्रजनन करने में सक्षम
10वीं कक्षा के "परिचय" विषय पर एक सामान्य पाठ का परीक्षण करें।
विकल्प II
सामान्य जीव विज्ञान अध्ययन:
ए) जीवित प्रणालियों के विकास के सामान्य पैटर्न
बी) पौधों और जानवरों की संरचना की सामान्य विशेषताएं
सी) जीवित और निर्जीव प्रकृति की एकता
डी) प्रजातियों की उत्पत्ति
2. विज्ञान वंशानुगत विशेषताओं के संचरण के पैटर्न का अध्ययन करता है:
ए) भ्रूणविज्ञान बी) विकासवादी सिद्धांत
बी) पोलिओन्टोलॉजी डी) आनुवंशिकी
3. जीवन के संगठन का स्तर जिस पर चयापचय, ऊर्जा और सूचना की क्षमता जैसे गुण प्रकट होते हैं -
बी) जीवधारी डी) सेलुलर
4. जीवन के संगठन का उच्चतम स्तर है:
ए) सेलुलर बी) जनसंख्या-प्रजाति
बी) जीवमंडल डी) जीव
5. जीव विज्ञान के विकास के प्रारंभिक चरण में वैज्ञानिक अनुसंधान की मुख्य विधि थी:
ए) प्रायोगिक बी) माइक्रोस्कोपी
बी) तुलनात्मक ऐतिहासिक डी) वस्तुओं का अवलोकन और विवरण
6. पशुओं में मौसमी गलन का तथ्य स्थापित किया गया:
ए) प्रयोगात्मक रूप से बी) तुलनात्मक-ऐतिहासिक
बी) अवलोकन विधि डी) मॉडलिंग विधि
7. अंतर्जातीय संबंध स्वयं को निम्न स्तर पर प्रकट करना शुरू करते हैं:
ए) बायोजियोसेनोटिक बी) जीव
बी) जनसंख्या-प्रजाति डी) जीवमंडल
ए) लुई पाश्चर बी) सी. डार्विन
बी) सी. लिनिअस डी)
9. कोशिका सिद्धांत के संस्थापक:
ए) जी. मेंडल बी) टी. श्वान
बी) डी) एम. स्लेइडर
10. सही कथन चुनें:
ए) केवल जीवित प्रणालियाँ जटिल अणुओं से निर्मित होती हैं
बी) सभी जीवित प्रणालियों में उच्च स्तर का संगठन होता है
सी) रासायनिक तत्वों की संरचना में जीवित प्रणालियाँ निर्जीव से भिन्न होती हैं
डी) निर्जीव प्रकृति में सिस्टम संगठन की कोई उच्च जटिलता नहीं है
विकल्प I:
विकल्प II:
एक जीव एक अभिन्न जैविक प्रणाली है जिसमें परस्पर जुड़ी कोशिकाएँ, ऊतक, अंग और अंग प्रणालियाँ शामिल होती हैं। प्रत्येक घटक की संरचना उसके द्वारा किए जाने वाले कार्यों से मेल खाती है। एक जीवित जीव एक जटिल प्रणाली है जिसमें परस्पर जुड़े हुए अंग और ऊतक होते हैं। साथ ही, एक जीवित जीव एक खुली प्रणाली है। खुली प्रणालियों की विशेषता उनके बाहरी वातावरण के साथ किसी चीज़ का आदान-प्रदान करना है। यह पदार्थ, ऊर्जा, सूचना का आदान-प्रदान हो सकता है। और जीवित जीव अपने बाहर की दुनिया के साथ इन सबका आदान-प्रदान करते हैं।
ऊर्जा को जीवित जीवों द्वारा एक रूप में अवशोषित किया जाता है (पौधे - सौर विकिरण के रूप में, जानवर - कार्बनिक यौगिकों के रासायनिक बंधनों में), और दूसरे (थर्मल) रूप में पर्यावरण में जारी किए जाते हैं। चूँकि शरीर बाहर से ऊर्जा प्राप्त करता है और उसे छोड़ता है, यह एक खुली प्रणाली है।
हेटरोट्रॉफ़िक जीवों में, पोषण के परिणामस्वरूप ऊर्जा पदार्थों (जिसमें यह निहित है) के साथ अवशोषित होती है। इसके अलावा, चयापचय (शरीर के भीतर चयापचय) की प्रक्रिया में, कुछ पदार्थ टूट जाते हैं और अन्य को संश्लेषित किया जाता है। रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान, ऊर्जा जारी होती है (विभिन्न महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं के लिए उपयोग की जाती है) और ऊर्जा अवशोषित होती है (आवश्यक कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए उपयोग की जाती है)। वे पदार्थ जो शरीर के लिए अनावश्यक हैं और परिणामी तापीय ऊर्जा (जिनका अब उपयोग नहीं किया जा सकता) पर्यावरण में छोड़े जाते हैं।
ऑटोट्रॉफ़्स (मुख्य रूप से पौधे) ऊर्जा के रूप में एक निश्चित सीमा में प्रकाश किरणों को अवशोषित करते हैं, और वे प्रारंभिक पदार्थों के रूप में पानी, कार्बन डाइऑक्साइड, विभिन्न खनिज लवण और ऑक्सीजन को अवशोषित करते हैं। ऊर्जा और इन खनिजों का उपयोग करके, पौधे, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, कार्बनिक पदार्थों का प्राथमिक संश्लेषण करते हैं। इस मामले में, दीप्तिमान ऊर्जा रासायनिक बंधों में संग्रहीत होती है। पौधों में उत्सर्जन तंत्र नहीं होता है। हालाँकि, वे अपनी सतह पर पदार्थ (गैसें) छोड़ते हैं, पत्तियाँ गिराते हैं (हानिकारक कार्बनिक और खनिज पदार्थ हटा दिए जाते हैं), आदि। इस प्रकार, जीवित जीव के रूप में पौधे भी खुली प्रणालियाँ हैं। वे पदार्थों को छोड़ते और अवशोषित करते हैं।
जीवित जीव अपने विशिष्ट आवास में रहते हैं। साथ ही, जीवित रहने के लिए, उन्हें पर्यावरण के अनुकूल ढलना होगा, इसके परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया देनी होगी, भोजन की तलाश करनी होगी और खतरों से बचना होगा। परिणामस्वरूप, विकास की प्रक्रिया में, जानवरों ने विशेष रिसेप्टर्स, संवेदी अंग और एक तंत्रिका तंत्र विकसित किया है जो उन्हें बाहरी वातावरण से जानकारी प्राप्त करने, इसे संसाधित करने और प्रतिक्रिया करने, यानी पर्यावरण को प्रभावित करने की अनुमति देता है। इस प्रकार, हम कह सकते हैं कि जीव अपने बाहरी वातावरण से सूचनाओं का आदान-प्रदान करते हैं। अर्थात् शरीर एक खुली सूचना प्रणाली है।
पौधे पर्यावरणीय प्रभावों पर भी प्रतिक्रिया करते हैं (उदाहरण के लिए, वे धूप में अपने रंध्रों को बंद कर लेते हैं, अपनी पत्तियों को प्रकाश की ओर मोड़ देते हैं, आदि)। पौधों, आदिम जानवरों और कवक में, विनियमन केवल रासायनिक तरीकों (हास्य) द्वारा किया जाता है। तंत्रिका तंत्र वाले जानवरों में स्व-नियमन के दोनों तरीके होते हैं (तंत्रिका और हार्मोन की मदद से)।
एककोशिकीय जीव भी खुली प्रणालियाँ हैं। वे पदार्थों को खाते हैं और स्रावित करते हैं, बाहरी प्रभावों पर प्रतिक्रिया करते हैं। हालाँकि, उनके शरीर-तंत्र में, अंगों के कार्य अनिवार्य रूप से सेलुलर ऑर्गेनेल द्वारा किए जाते हैं।
"एक खुला पाठ आयोजित करना" - सामान्य चर्चा। शिक्षक के विश्लेषण को पूरक बनाना आवश्यक है। पाठ परियोजना के बारे में प्रश्नों के शिक्षक के उत्तर। शिक्षक द्वारा पाठ का विश्लेषण। शिक्षक द्वारा पाठ परियोजना की प्रस्तुति। ऐसा प्रारंभिक कार्य क्यों आवश्यक है? एक खुला पाठ आयोजित करना। शिक्षक का अंतिम सारांश. उपस्थित लोगों के प्रश्नों के शिक्षक के उत्तर।
"खुला पठन पाठ" - पहले से ही 1037 में, यारोस्लाव द वाइज़ द्वारा प्राचीन रूस में एक पुस्तकालय की स्थापना की गई थी। अब - 65वाँ स्थान। वर्तमान में, 14-वर्षीय रूसी नागरिकों में से केवल 40% ही कथा साहित्य पढ़ते हैं। पढ़ने का आनंद लो! बीसवीं सदी के मध्य तक हमारा देश दुनिया में सबसे ज्यादा पढ़ने वाला देश था। जिम कॉर्बेट - कुमाऊं के नरभक्षी इवान एफ़्रेमोव - ओइकुमेने के किनारे पर मिखाइल बुल्गाकोव - एक कुत्ते का दिल, कॉन्स्टेंटिन पौस्टोव्स्की - मेशचेरा पक्ष।
"खुला अंग्रेजी पाठ" - पिगलेट डींगें मारता है कि वह जानवरों के बारे में सब कुछ जानता है। टॉम 7 मैं दौड़ सकता हूं और कूद सकता हूं। चित्रों को समझें. पाठ का विषय: "जादुई जंगल में।" कलाकारों का परिचय कराने में पीटर की मदद करें।
"खुला पाठ" - संगठनात्मक परीक्षण मुख्य अंतिम चिंतनशील। पाठ की गति और समय देखें. किसी चीज़ का परिचय देना, किसी चीज़ की शुरुआत करना। आवश्यक उपदेशात्मक, प्रदर्शन, हैंडआउट सामग्री और उपकरण निर्धारित करें। पाठ के विभिन्न चरणों में छात्रों की गतिविधियों पर विचार करें।
"खुला पाठ" - खुले पाठ का उद्देश्य। एक खुले पाठ की प्रभावशीलता का मूल्यांकन करना। पाठ में "हाइलाइट करें"। खुला पाठ - ... एक खुले पाठ की तैयारी। एक खुले पाठ के मूल्यांकन के लिए मानदंड। अच्छा निशान, शिक्षक की मुस्कान की प्रशंसा, स्वतंत्र रूप से एक कठिन समस्या को हल करने की खुशी। पाठ में "खुशी का क्षण"। किसके लिए?
"दूसरी कक्षा का खुला पठन पाठ" - मान्य करें - एक अधिनियम (दस्तावेज़) बनाएं। इसे सही से पढ़ें. हरी हिचकी शंकु शंकु दांत बाहर निकल रहा है दांत बाहर गिर रहा है। वाक् चिकित्सक। प्रसन्न दयालु निष्पक्ष जिज्ञासु। खुद जांच करें # अपने आप को को! शब्दों में गलतियाँ ढूंढो. दूसरी कक्षा में पढ़ने पर खुला पाठ। विक्टर युज़ेफ़ोविच ड्रैगुनस्की (1913-1972)। कौन सा चित्र कहानी के मूड को सबसे अच्छी तरह दर्शाता है?
पाठ्यक्रम "आधुनिक शिक्षक के लिए शैक्षणिक सिद्धांत"
पाठ्यक्रम पाठ्यक्रम
अखबार नं. |
शैक्षणिक सामग्री |
व्याख्यान संख्या 1. शैक्षणिक रचनात्मकता के लिए एक सार्वभौमिक उपकरण के रूप में उपदेश |
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व्याख्यान संख्या 2. आधुनिक परिस्थितियों में जैविक शिक्षा की सामग्री और इसकी संरचना |
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व्याख्यान संख्या 3. शिक्षण विधियाँ, उनकी विशिष्टताएँ। |
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व्याख्यान संख्या 4. जीव विज्ञान पाठों में समस्या-आधारित शिक्षा |
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व्याख्यान संख्या 5. परियोजना गतिविधियाँ। |
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व्याख्यान संख्या 6. पाठों की संरचना और प्रकार |
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व्याख्यान संख्या 7. जीव विज्ञान पाठों में बौद्धिक और नैतिक विकास |
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व्याख्यान संख्या 8. जीव विज्ञान पाठों में विज्ञान के पद्धतिगत पहलू |
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अंतिम कार्य पाठ विकास है। |
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व्याख्यान संख्या 6. पाठों की संरचना और प्रकार
पाठ संरचना; पाठों के प्रकार और प्रकार; पाठ का नियोजन
यह व्याख्यान उस चीज़ के लिए समर्पित है जो, ऐसा प्रतीत होता है, प्रत्येक शिक्षक शैक्षणिक विज्ञान में दीक्षा के पहले दिनों से जानता है। और पहले भी, स्कूल में पढ़ते समय, हम में से प्रत्येक शिक्षक द्वारा पढ़ाए गए पाठ का सहजता से मूल्यांकन कर सकता था: दिलचस्प - अरुचिकर, अच्छा - बुरा, सार्थक - सार्थक नहीं, भावनात्मक - उदासीन, प्रभावी - अप्रभावी। स्कूली बच्चों द्वारा दिए गए ऐसे पाठ मूल्यांकन को वास्तव में उपदेशात्मक श्रेणियों में अनुवादित किया जा सकता है। प्रत्येक शिक्षक सहज रूप से महसूस करता है कि एक अच्छा पाठ कैसा होना चाहिए। हालाँकि, वास्तव में एक अच्छा पाठ बनाने के लिए, अंतर्ज्ञान ही पर्याप्त नहीं है। एक शिक्षक को सफल होने के लिए, उसे आधुनिक सैद्धांतिक विचारों और शैक्षणिक प्रौद्योगिकियों का उपयोग करना चाहिए।
सबक क्या है? मैं पाठों के प्रकारों का सबसे सामान्य वर्गीकरणों में से एक दूंगा।
1. नई सामग्री सीखने का पाठ।
2. ज्ञान, कौशल और क्षमताओं के निर्माण में पाठ।
3. ज्ञान, कौशल और क्षमताओं को समेकित करने और विकसित करने पर पाठ।
4. पाठ की समीक्षा करें.
5. ज्ञान परीक्षण पाठ.
6. ज्ञान, कौशल और क्षमताओं के अनुप्रयोग में पाठ।
7. पाठ को दोहराना और सामान्यीकरण करना।
8. संयुक्त पाठ.
कई नवोन्वेषी शिक्षक पाठों का अपना वर्गीकरण प्रस्तुत करते हैं। तो, एल.वी. मालाखोवा ने पाठों को इस प्रकार वर्गीकृत किया है।
1. पूरे विषय पर एक समीक्षात्मक कहानी.
2. छात्रों के प्रश्नों का पाठ और अतिरिक्त स्पष्टीकरण।
3. पाठ-व्यावहारिक कार्य।
4. टास्क कार्ड के साथ एक सामान्य पाठ जो शैक्षिक सामग्री के मुख्य तत्वों की पहचान करने और उनमें महारत हासिल करने पर ध्यान केंद्रित करता है।
5. सैद्धांतिक सामग्री पर अंतिम सर्वेक्षण.
6. विषय पर समस्याओं का समाधान।
एन.पी. द्वारा विकसित प्रणाली गुज़िक में निम्नलिखित प्रकार के पाठ शामिल हैं।
1. शिक्षक द्वारा सामग्री के सैद्धांतिक विश्लेषण पर पाठ।
2. दी गई योजनाओं और एल्गोरिदम के अनुसार छात्रों द्वारा विषय के स्वतंत्र विश्लेषण पर पाठ (समूहों में विभाजित)।
3. पाठ-सेमिनार।
4. कार्यशालाएँ।
5. ज्ञान की निगरानी और मूल्यांकन में सबक।
पाठों के प्रकारों और प्रकारों के काफी कुछ वर्गीकरण हैं, और प्रत्येक शिक्षक उनमें से किसी एक को प्राथमिकता दे सकता है या प्रत्येक से कुछ अलग ले सकता है। केवल यह समझना महत्वपूर्ण है कि आप किस उद्देश्य से एक निश्चित प्रकार का पाठ संचालित कर रहे हैं और आप शैक्षिक सामग्री के शिक्षण को कैसे व्यवस्थित करते हैं। किसी दिए गए पाठ में सीखी जाने वाली सामग्री की विशेषताओं को छात्रों की क्षमताओं और पाठ को व्यवस्थित करने के तरीकों और रूपों के साथ सहसंबंधित करना भी महत्वपूर्ण है।
मेरा सुझाव है कि आप डी.के. की पाठ्यपुस्तक का उपयोग करके 10वीं कक्षा में "सामान्य जीवविज्ञान का परिचय" विषय पर पाठ के दो संस्करणों का विश्लेषण और वर्गीकरण करें। बिल्लायेवा, ए.ओ. रुविंस्की और अन्य।
पाठ विकल्प 1. पाठ का प्रकार - नई सामग्री सीखने पर पाठ
पाठ योजना एवं संरचना
1. संगठनात्मक क्षण.
2. सामग्री का प्रारंभिक परिचय.
3. विषय के मुख्य बिंदुओं पर ध्यान दें.
4. सामग्री को याद रखने के लिए प्रेरणा पैदा करना।
5. याद रखने की तकनीक का प्रदर्शन.
6. पुनरावृत्ति के माध्यम से सामग्री का प्राथमिक समेकन।
इस योजना के अनुसार, शिक्षक "सामान्य जीव विज्ञान" की अवधारणा को परिभाषित करेंगे, फिर जीवन के बुनियादी गुणों को सूचीबद्ध करेंगे, विषय के सबसे कठिन शब्दावली और वैचारिक तत्वों को समझाएंगे, फिर जीवन के संगठन के स्तरों पर आगे बढ़ेंगे और एक उत्तर देंगे। उनका संक्षिप्त विवरण. अंत में, वह जीव विज्ञान में अनुसंधान विधियों और इसके महत्व के बारे में बात करेंगे। सामग्री प्रस्तुत करने की प्रक्रिया में, शिक्षक बुनियादी याद रखने की तकनीक दिखाएगा, जो याद किया जाना चाहिए उस पर ध्यान आकर्षित करेगा, और परीक्षण कार्य देगा, उदाहरण के लिए, परीक्षण कार्यों के रूप में।
कार्य (विकल्प 1)
1. सामान्य जीव विज्ञान के अध्ययन का विषय है:
क) शरीर की संरचना और कार्य;
बी) प्राकृतिक घटनाएं;
ग) जीवित प्रणालियों के विकास और कार्यप्रणाली के पैटर्न;
घ) पौधों और जानवरों की संरचना और कार्य।
2. सबसे सही कथन चुनें:
ए) केवल जीवित प्रणालियाँ जटिल अणुओं से निर्मित होती हैं;
बी) सभी जीवित प्रणालियों में उच्च स्तर का संगठन होता है;
ग) रासायनिक तत्वों की संरचना में जीवित प्रणालियाँ निर्जीव से भिन्न होती हैं;
घ) निर्जीव प्रकृति में सिस्टम संगठन की कोई उच्च जटिलता नहीं है।
3. जीवित प्रणालियों का निम्नतम स्तर जो पदार्थों, ऊर्जा और सूचना को चयापचय करने की क्षमता प्रदर्शित करता है:
ए) जीवमंडल;
बी) आणविक;
ग) जैविक;
घ) सेलुलर।
4. जीवन के संगठन का उच्चतम स्तर है:
ए) जीवमंडल;
बी) बायोजियोसेनोटिक;
ग) जनसंख्या-विशिष्ट;
घ) जैविक।
5. जीव विज्ञान के विकास के प्रारंभिक काल में मुख्य वैज्ञानिक पद्धति थी:
ए) प्रायोगिक;
बी) माइक्रोस्कोपी;
ग) तुलनात्मक ऐतिहासिक;
घ) वस्तुओं को देखने और उनका वर्णन करने की विधि।
कार्य (विकल्प 2)
सही कथन चुनें.
1. सभी जीवित जीव:
क) संगठन का समान रूप से जटिल स्तर है;
बी) चयापचय का उच्च स्तर है;
ग) पर्यावरण पर समान रूप से प्रतिक्रिया करें;
घ) वंशानुगत जानकारी प्रसारित करने के लिए समान तंत्र है।
2. जीवित प्रणालियों को खुला माना जाता है क्योंकि वे:
क) निर्जीव प्रणालियों के समान रासायनिक तत्वों से निर्मित;
बी) बाहरी वातावरण के साथ पदार्थ, ऊर्जा और सूचना का आदान-प्रदान;
ग) अनुकूलन करने की क्षमता है;
घ) पुनरुत्पादन करने में सक्षम हैं।
3. वह स्तर जिस पर अंतरजातीय संबंध प्रकट होने लगते हैं, कहलाता है:
ए) बायोजियोसेनोटिक;
बी) जनसंख्या-विशिष्ट;
ग) जैविक;
घ) जीवमंडल।
4. सभी जैविक प्रणालियों की सबसे आम विशेषता:
ए) सिस्टम संरचना की जटिलता;
बी) सिस्टम विकास के प्रत्येक स्तर पर संचालित होने वाले पैटर्न;
ग) तत्व जो सिस्टम बनाते हैं;
घ) इस प्रणाली में जो गुण हैं।
5. पहले सुपरऑर्गेनिज्मल स्तर में शामिल हैं:
ए) कोशिकाओं की कॉलोनी;
बी) वन बायोकेनोसिस;
ग) खरगोशों की आबादी;
घ) गोफर।
इस प्रकार के पाठ के लिए यह प्रपत्र काफी उपयुक्त है। छात्र विषय के सामान्य विचारों को आंशिक रूप से समझेंगे, बुनियादी शब्दों को याद रखेंगे, असाइनमेंट के प्रश्नों का उत्तर देने में सक्षम होंगे (यद्यपि सभी नहीं), और इस प्रकार निर्धारित लक्ष्य - सामान्य जीव विज्ञान में सामग्री की प्राथमिक आत्मसात सुनिश्चित करना होगा - होगा काफी हद तक हासिल किया गया। हालाँकि, यह सोचने लायक है कि इस विषय पर ऐसा पाठ कितना प्रभावी है। क्या विषय की आंशिक समझ और स्मृति में कुछ शब्दों को ठीक करने की तुलना में एक अलग रचना बनाना और अधिक परिणाम प्राप्त करना संभव है?
आइए एक ही विषय पर और एक ही सामग्री का उपयोग करके, लेकिन विभिन्न तर्कों का उपयोग करके एक पाठ देने का प्रयास करें। इसका मुख्य लक्ष्य छात्रों में उपलब्ध उपकरणों का उपयोग करके स्वतंत्र रूप से नई सामग्री का अध्ययन करने के लिए प्रेरणा पैदा करना है। निर्धारित लक्ष्य के संबंध में, पाठ योजना और उसके तर्क भी बदलते हैं, और छात्रों के लिए अप्रत्याशित नई तकनीकों का उपयोग किया जाता है।
पाठ विकल्प 2. पाठ का प्रकार - नई सामग्री सीखने पर पाठ
पाठ की रूपरेखा
1. समस्या का विवरण: सामान्य जीव विज्ञान पहले अध्ययन किए गए विज्ञान से किस प्रकार भिन्न है?
2. छात्रों को परीक्षण कार्यों के दो संस्करणों को ध्यान से पढ़ने के लिए आमंत्रित करें।
3. प्रश्न का उत्तर संक्षेप में तैयार करने का प्रयास करें: पाठ किस बारे में होगा? (यह असाइनमेंट पाठ में इस बिंदु पर पूरा नहीं किया जाएगा।)
4. यदि छात्रों को कठिनाई हो तो उन्हें समझाएं कि उन्हें कार्य में सही उत्तर की तलाश नहीं करनी चाहिए। उनका लक्ष्य चर्चा के विषय का पता लगाना, विषय के मुख्य विचारों और समस्याओं की पहचान करने का प्रयास करना है। खोज परिणामों पर चर्चा करें.
5. 10-15 मिनट के संयुक्त कार्य के बाद, बच्चों को असाइनमेंट के प्रश्नों के सही उत्तर दें और उनसे पहले पूछे गए प्रश्न का लिखित (या मौखिक) उत्तर देने के लिए कहें।
6. कई उत्तर विकल्पों को सुनने के बाद उसके तर्क पर ध्यान दें। परीक्षण असाइनमेंट में प्रश्न पाठ्यपुस्तक में सामग्री की प्रस्तुति के तर्क के अनुसार संरचित नहीं होते हैं, और छात्र स्वाभाविक रूप से असाइनमेंट के सही उत्तरों को सूचीबद्ध करके अपना उत्तर बनाते हैं।
7. शैक्षिक सामग्री की सामग्री के तर्क के अनुसार उत्तर बनाने के लिए कहें, जो इस कार्य पर बातचीत के दौरान सामने आया है।
8. छात्र उत्तर को सही करें और फिर इस विषय पर एक निबंध लिखें: "सामान्य जीव विज्ञान क्या अध्ययन करता है?"
9. कार्य पूरा करने के बाद, पाठ्यपुस्तक के साथ काम शुरू होता है: छात्रों द्वारा लिखे गए पाठ की तुलना पाठ्यपुस्तक के पाठ से की जाती है। इन पाठों के बीच समानताओं की खोज करके, स्कूली बच्चों को सफलता की वास्तविक स्थिति का अनुभव होता है।
10. विषय के मुख्य सामग्री तत्वों की चर्चा: "जैविक प्रणाली" की अवधारणा, जीवन के संगठन के गुण और स्तर, अनुसंधान विधियां।
11. पाठ की समस्या का समाधान: सामान्य जीव विज्ञान विभिन्न स्तरों पर जीवित प्रणालियों के कामकाज और विकास के पैटर्न का अध्ययन करता है। वनस्पति विज्ञान, प्राणीशास्त्र, शरीर रचना विज्ञान अधिक विशिष्ट विज्ञान हैं जो मुख्य रूप से जीव और आंशिक रूप से अतिजीव स्तर का अध्ययन करते हैं।
इस प्रकार पाठ निर्माण करने का क्या लाभ है? पिछले व्याख्यानों में जो कहा गया था, उसके प्रकाश में, उत्तर स्पष्ट है: शैक्षिक सामग्री को आत्मसात करने के संगठन में, अर्थात्। शिक्षण विधियों में. आखिरकार, यदि पाठ के पहले संस्करण में केवल दो प्रकार की छात्र गतिविधि शामिल है - संज्ञानात्मक (प्राथमिक अनुभूति) और प्रजनन (व्यायाम), तो दूसरा विकल्प भी रचनात्मक गतिविधि को सक्रिय करता है, और तुरंत, पाठ्यक्रम के पहले पाठ में, और सक्रिय प्रेरणा के साथ. क्या किसी अपरिचित पाठ का उद्देश्यपूर्ण विश्लेषण, आवश्यक वैचारिक तंत्र का चयन, चयनित अवधारणाओं और वाक्यांशों को एक सुसंगत पाठ में संयोजित करने के लिए रचनात्मक क्षमताओं की अभिव्यक्ति की आवश्यकता नहीं है? इसके अलावा, प्रत्येक छात्र की सीखने की क्रिया आंतरिक प्रतिबिंब के साथ होती है: "क्या मैंने इसे सही किया या गलत?" क्या मैंने जो चुना उसका प्रश्न का उत्तर देने से कोई लेना-देना है? क्या मेरा उत्तर पाठ्यपुस्तक के पाठ से मेल खाएगा या नहीं? नतीजतन, शैक्षिक सामग्री की प्रस्तुति का यह रूप इसके साथ काम करने की प्रेरणा पैदा करता है।
पाठ का परिणाम किसी की स्वयं की खोज का उत्पाद है - एक लिखित या मौखिक पाठ, अच्छी तरह से समझी गई और महारत हासिल की गई सामग्री, शुरू में नई अवधारणाओं के साथ काम करने की अर्जित क्षमता।
एक विषय पर पाठों के दिए गए उदाहरण ध्रुवीय हैं। सामग्री प्रस्तुत करने और सीखने को व्यवस्थित करने के लिए अन्य विकल्प भी हैं। आप पाठ की सामग्री और संरचना को संशोधित कर सकते हैं। आप "सिस्टम" की अवधारणा को प्रकट करके, दुनिया की एक प्रणालीगत तस्वीर देकर, जीवित और निर्जीव प्रणालियों की तुलना करके विषय शुरू कर सकते हैं, आदि। बात केवल सामग्री में ही नहीं है, हालांकि यह महत्वपूर्ण है, लेकिन शिक्षक और छात्रों की गतिविधियों को कैसे व्यवस्थित किया जाता है: और छात्र यह सुनिश्चित करने के लिए क्या करेंगे कि प्रस्तावित सामग्री का हिस्सा उनकी संपत्ति बन जाए व्यक्तित्व। इसके अलावा, हाई स्कूल के प्रत्येक छात्र को अपना स्वयं का हिस्सा "सौंपा" जा सकता है, जो उनकी शिक्षा का हिस्सा बन जाएगा। लेकिन दूसरी ओर, कक्षा के लगभग सभी छात्र सामग्री के अपरिवर्तनीय भाग को सीखेंगे, और सभी छात्र आत्मसात के सभी स्तरों पर काम करेंगे - संज्ञानात्मक, प्रजनन, रचनात्मक।
आइए पाठों के वर्गीकरण पर वापस लौटें। ए.वी. की पुस्तक में। कुलेवा “सामान्य जीव विज्ञान। पाठ योजना" 4 प्रकार के पाठ और उनके कई प्रकार प्रदान करती है। लेखक द्वारा सुझाए गए पाठों के प्रकार व्याख्यान की शुरुआत में दी गई सूची में शामिल हैं। लेकिन पाठों के प्रकार, या बल्कि शैक्षिक गतिविधियों के आयोजन के रूप देना समझ में आता है, हालांकि उनमें से कई व्याख्यान संख्या 1 में सीखने की प्रक्रिया की एकीकृत योजना में शामिल हैं। यहां सूची दी गई है।
1. पाठ-चिंतन.
2. पाठ - "यात्रा"।
3. पाठ-निर्णय।
4. पाठ-खेल.
5. पाठ-गोल मेज़.
6. एकीकृत पाठ.
7. चर्चा पाठ.
8. पाठ-सम्मेलन.
9. पाठ-अनुसंधान।
10. पाठ-भ्रमण।
किसी विशेष प्रकार के पाठ की योजना बनाते समय, आपको एक ही प्रश्न पूछने की आवश्यकता है: छात्रों की गतिविधियाँ कैसे व्यवस्थित होंगी? एक उदाहरण प्रदर्शन के रूप में एक परीक्षण पाठ है। यह पाठ का एक दिलचस्प रूप है जो बच्चों पर बहुत अच्छा प्रभाव डालता है। लेकिन अगर, इस तरह के पाठ के कुछ समय बाद, आप स्कूली बच्चों से अध्ययन किए गए विषय पर प्रश्न पूछते हैं, तो आपको यह देखकर आश्चर्य होगा कि उनमें से कुछ के उत्तर, यहां तक कि प्रदर्शन में भाग लेने वाले भी, वांछित होने के लिए बहुत कुछ छोड़ देते हैं। इस मामले में, यह सोचने लायक है कि क्या आपने स्वयं नाटक लिखकर और उसका निर्देशन करके सही काम किया है? शायद हमें इस विचार से लोगों को भ्रमित करना चाहिए था? और फिर, पाठ की गुणवत्ता के लिए भी (हालाँकि बिल्कुल भी आवश्यक नहीं), कई प्रभाव प्राप्त करना संभव होगा - उत्साह, रचनात्मक शैक्षिक, और न केवल बच्चों की भागीदारी। और दर्शक न केवल दर्शक बन सकते हैं, बल्कि डिजाइनर, संगीतकार और साथ ही इच्छुक छात्र भी हो सकते हैं। यहां विभिन्न प्रकार के विचारों और खोजों के लिए बहुत जगह है। यह केवल महत्वपूर्ण है कि आकर्षक रूप ज्ञान को नुकसान न पहुंचाए और प्रक्रिया में प्रतिभागियों की निष्क्रियता बाहरी डिजाइन के पीछे छिपी न हो।
हाल के वर्षों में, विभिन्न प्रकार की शिक्षण प्रौद्योगिकियाँ विकसित हो रही हैं (उदाहरण के लिए, जी.के. सेलेवको की पुस्तक "आधुनिक शैक्षिक प्रौद्योगिकियाँ" पढ़ें)। प्रौद्योगिकी की वैचारिक नींव और उनकी पद्धतिगत विशेषताओं से परिचित होकर, एक शिक्षक एक ही सामग्री को विभिन्न तरीकों और तकनीकों में आत्मसात करना सुनिश्चित कर सकता है। उदाहरण के लिए, "मनुष्य" पाठ्यक्रम में "साँस लेना" विषय को सामग्री को समझाकर और सुदृढ़ करके पारंपरिक तरीके से पढ़ाया जा सकता है। और सहयोग शिक्षाशास्त्र के संदर्भ में, इस विषय को विभिन्न श्वास मॉडलों के संयुक्त निर्माण के साथ विकसित करना शुरू किया जा सकता है, पहले साहित्य का अध्ययन किया और संभावित मॉडलों पर चर्चा की। वी.एफ. की तकनीक का उपयोग करना। शतालोव, आप सहायक नोट्स आदि का उपयोग कर सकते हैं। आप काम के व्यक्तिगत और समूह दोनों रूपों, रोल-प्लेइंग और व्यावसायिक खेलों का उपयोग कर सकते हैं, और विभिन्न प्रकार के दृश्य एड्स - टेबल, फिल्म, प्रदर्शन का उपयोग कर सकते हैं। इन सबका एक निश्चित प्रभाव तभी होगा जब शिक्षक पाठ के लगभग हर क्षण में छात्रों की गतिविधियों की भविष्यवाणी करेगा। इसलिए, पाठ की योजना बनाते समय, आपको निम्नलिखित बातों पर विचार करना चाहिए।
1. पाठ विषय का संज्ञानात्मक महत्व क्या है?
2. इस पाठ में किस प्रकार की गतिविधियों की परिकल्पना और योजना बनाई जा सकती है? पाठ के प्रत्येक क्षण में विद्यार्थी क्या करेगा?
3. पाठ प्रणाली में इस पाठ का क्या स्थान है?
4. इस विषय में महारत हासिल करने के लिए आप छात्रों के मौजूदा ज्ञान और कौशल को कैसे अद्यतन कर सकते हैं?
5. यह पाठ विषय आपको जानकारी के किन अतिरिक्त स्रोतों का उपयोग करने की अनुमति देता है और क्या यह पाठ के दौरान किया जाना चाहिए।
6. तकनीकी शिक्षण सहायक सामग्री का उपयोग कैसे किया जाएगा? जब तक आवश्यक न हो इनका उपयोग करने की कोई आवश्यकता नहीं है।
7. कार्यों की जटिलता के प्रकार और स्तर क्या हैं जो आप समेकन, स्वतंत्र खोज और नियंत्रण (आत्म-नियंत्रण) के लिए पेश करेंगे?
इस और अन्य व्याख्यानों में दिए गए पाठ अंशों में आप व्याख्यान के इस भाग में चर्चा किए गए प्रावधानों को पा सकते हैं। इस प्रकार, "मोनोहाइब्रिड क्रॉसिंग" पाठ की योजना बनाते समय, इसके सैद्धांतिक, सांकेतिक और मूल्यांकनात्मक महत्व को समझना आवश्यक है। इस पाठ और पिछले वाले (अनुभाग "पुनरुत्पादन") और बाद के विषयों ("विकास", "चयन") के बीच संबंध प्रदान करना महत्वपूर्ण है। यह बिल्कुल स्पष्ट है कि इस पाठ का विषय प्रजनन विधि और समस्या-आधारित सीखने के तरीकों - समस्या प्रस्तुति, अनुमानी बातचीत दोनों द्वारा सामग्री को आत्मसात करने की संभावना मानता है। मौजूदा ज्ञान को अद्यतन करना प्रश्नों की एक प्रणाली, परीक्षण कार्यों और "माइटोसिस" और "मियोसिस" विषयों पर समस्याओं को हल करने के रूप में लिखित या मौखिक हो सकता है। किसी फिल्म का एक टुकड़ा या उसी बाइबिल पाठ का उपयोग जानकारी के अतिरिक्त स्रोतों के रूप में किया जा सकता है। यह विषय पर पहले पाठ के लिए पर्याप्त है। इस पाठ में अन्य शिक्षण सहायक सामग्री गतिशील मॉडल, टेबल, कंप्यूटर मॉडल हैं। इस पाठ में छात्रों को दिए गए कार्य या तो सरल हो सकते हैं, पुनरुत्पादन की आवश्यकता होती है, या काफी जटिल हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, आप एक ऐसे कार्य का प्रस्ताव कर सकते हैं जिसके लिए किसी विशेष गुण की संभावित विरासत के लिए विभिन्न विकल्पों की गणना करने की आवश्यकता होती है। यह सब इस बात पर निर्भर करता है कि शिक्षक के पास किस प्रकार की उपदेशात्मक सामग्री है। बेशक, यह गणना करना महत्वपूर्ण है कि ऐसी गतिविधि में कितना समय लगेगा। ऐसा हो सकता है कि सामग्री का पूरी तरह से अध्ययन करने के लिए एक पाठ पर्याप्त नहीं होगा। इसका मतलब यह है कि दो पाठ देना आवश्यक है और पाठ्यक्रम से विचलन से डरना नहीं चाहिए। ऐसा ज्ञान और कौशल है जिसे बनाने और विकसित करने के लिए पाठ्यक्रम में दिए गए समय से अधिक समय की आवश्यकता होती है। इससे डरने की कोई जरूरत नहीं है, क्योंकि बिताया गया समय भविष्य में उससे कहीं ज्यादा फायदेमंद होगा।
स्वतंत्र कार्य के लिए प्रश्न और कार्य
1. "सामान्य जीवविज्ञान का परिचय" विषय पर व्याख्यान में प्रस्तुत पाठों के बीच मुख्य अंतर क्या हैं?
2. इस पाठ और पिछले और बाद के विषयों के बीच संबंध की पहचान करना क्यों महत्वपूर्ण है?
3. पाठ्यक्रम के किसी भी विषय के लिए कई बहु-स्तरीय कार्यों के साथ आएं।