कोशिकाद्रव्य

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कोशिकाद्रव्य (cytoplasm) किसी सुकेन्द्रिक (eukaryotic) या प्राक्केंद्रुक (prokaryotic) कोशिका के भीतर का वह संपूर्ण पदार्थ है, जो कोशिका झिल्ली (cell membrane) से घिरा होता है। इसमें कोशिकांग (organelles)[1] शामिल होते हैं और सुकेन्द्रिक कोशिकाओं में इसमें केन्द्रक (nucleus) शामिल नहीं होता है। सुकेन्द्रिक कोशिका के केन्द्रक के अंदर और केंद्रक झिल्ली (nuclear membrane) के भीतर मौजूद पदार्थ को केंद्रकद्रव्य (nucleoplasm) कहा जाता है। कोशिकाद्रव्य के मुख्य घटकों में कोशिकाजाल (cytosol) (एक जैल जैसा पदार्थ), कोशिका की आंतरिक उप-संरचनाएं, और विभिन्न कोशिकाद्रव्यीय अंतर्वेश (cytoplasmic inclusion) शामिल हैं। कोशिकाद्रव्य में लगभग 80% जल होता है और यह आमतौर पर रंगहीन होता है।[2]

कोशिका कोशिकाजाल (cytosol) या साइटोप्लाज्मिक मैट्रिक्स (cytoplasmic matrix) या ग्राउंडप्लाज्म, कोशिका कोशिकांगों (organelles) और साइटोप्लाज्मिक अंतर्वेशों को बाहर निकालने के बाद बचता है। सूक्ष्मदर्शी से देखने पर यह एक अत्यधिक जटिल, बहु-चरणीय (polyphasic) प्रणाली है जिसमें सभी पहचाने जा सकने योग्य कोशिकाद्रव्यीय तत्व निलंबित होते हैं, जिनमें बड़े कोशिकांग जैसे राइबोसोम, माइटोकॉन्ड्रिया, पादप प्लास्टिड, लिपिड बूंदें और रिक्तिकाएं (vacuoles) शामिल हैं।

कई कोशिकीय गतिविधियाँ कोशिकाद्रव्य के भीतर होती हैं, जैसे कि कई उपापचय पथ (metabolic pathways), जिनमें ग्लाइकोलाइसिस, प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis), और कोशिका विभाजन (cell division) जैसी प्रक्रियाएँ शामिल हैं। संकेंद्रित भीतरी क्षेत्र को अंतर्द्रव्य (endoplasm) और बाहरी परत को कोशिका वल्कल (cell cortex) या एक्टोपलाजम (ectoplasm) कहा जाता है।

कोशिकाद्रव्य में कैल्शियम आयनों (calcium ions) का आना-जाना उपापचय (metabolic) प्रक्रियाओं के लिए एक संकेतन (signaling) गतिविधि है।[3]

बड़े जंतुओं और पादप कोशिकाओं, अमीबा तथा स्लाइम मोल्ड में, कोशिकांगों और रिक्तिकाओं के चारों ओर कोशिकाद्रव्य की गति को कोशिकाद्रव्यीय धाराप्रवाह (cytoplasmic streaming) के रूप में जाना जाता है।

इतिहास

यह शब्द रूडल्फ वॉन कोलिकर द्वारा 1863 में पेश किया गया था, मूल रूप से जीवद्रव्य (protoplasm) के पर्याय के रूप में, लेकिन बाद में इसका अर्थ केंद्रक के बाहर के कोशिका पदार्थ और कोशिकांग हो गया।[4][5]

कोशिकाद्रव्य की परिभाषा पर कुछ असहमति रही है, क्योंकि कुछ लेखक इससे कुछ कोशिकांगों, विशेष रूप से रिक्तिकाओं (vacuoles)[6] और कभी-कभी प्लास्टिड को बाहर रखना पसंद करते हैं।[7]

भौतिक प्रकृति

यह अभी भी अनिश्चित है कि कोशिका की संरचना को बनाए रखते हुए कोशिकांगों (organelles) की गति की अनुमति देने के लिए कोशिकाद्रव्य के विभिन्न घटक कैसे परस्पर क्रिया करते हैं। कोशिकाद्रव्य के घटकों का प्रवाह कई कोशिकीय कार्यों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जो कोशिकाद्रव्य की पारगम्यता (permeability) पर निर्भर करते हैं।[8] इस तरह के कार्य का एक उदाहरण कोशिका संकेतन (cell signalling) है, एक ऐसी प्रक्रिया जो इस बात पर निर्भर करती है कि संकेतन अणु कोशिका में कैसे विसरण (diffusion) कर सकते हैं।[9] जबकि छोटे संकेतन अणु जैसे कैल्शियम आयन आसानी से विसरण करने में सक्षम होते हैं, बड़े अणुओं और उपकोशिकीय संरचनाओं को अक्सर कोशिकाद्रव्य के माध्यम से आगे बढ़ने में सहायता की आवश्यकता होती है।[10] इस तरह के कणों की अनियमित गतिशीलता ने कोशिकाद्रव्य की प्रकृति पर विभिन्न सिद्धांतों को जन्म दिया है।

एक सॉल-जेल के रूप में

लंबे समय से ऐसे प्रमाण मिलते रहे हैं कि कोशिकाद्रव्य एक सॉल-जेल (sol-gel) की तरह व्यवहार करता है।[11] ऐसा माना जाता है कि कोशिकाद्रव्य के घटक अणु और संरचनाएं कभी-कभी एक अव्यवस्थित कोलॉइडी विलयन (colloidal solution) (सॉल) की तरह और अन्य समय में एक एकीकृत नेटवर्क की तरह व्यवहार करते हैं, जो एक ठोस द्रव्यमान (जेल) बनाते हैं। इस प्रकार यह सिद्धांत यह प्रस्ताव करता है कि कोशिकाद्रव्यीय घटकों के बीच अंतःक्रिया के स्तर के आधार पर कोशिकाद्रव्य अलग-अलग तरल और ठोस चरणों में मौजूद होता है, जो कोशिकाद्रव्य के माध्यम से गति करते हुए देखे गए विभिन्न कणों की विभेदक गतिशीलता की व्याख्या कर सकता है। एक शोध पत्र ने सुझाव दिया कि 100 नैनोमीटर (nm) से छोटे लंबाई का पैमाना (length scale) पर, कोशिकाद्रव्य एक तरल की तरह कार्य करता है, जबकि बड़े लंबाई के पैमाने पर, यह एक जेल की तरह कार्य करता है।[12] द्वि-चरणीय प्रणाली (Two-phase system) कोशिकाद्रव्य रियोलॉजी (rheology) का वर्णन एक पोरोजेल (poroelastic) मॉडल का उपयोग करके किया जा सकता है, जिसमें कोशिकाद्रव्य को एक द्वि-चरणीय (biphasic) सामग्री माना जाता है। इसमें एक संछिद्र, लोचदार ठोस ढांचा (जिसमें साइटोस्केलेटन, कोशिकांग और मैक्रोमोलेक्यूल शामिल हैं) होता है जो साइटोसॉल नामक अंतरालीय द्रव में डूबा होता है।[13] साइटोसॉल और लोचदार ठोस ढांचे, जिसे इंट्रासेल्युलर साइटोमैट्रिक्स (CMX) कहा जाता है, रासायनिक रूप से एक दूसरे से और केंद्रक से अलग होते हैं।[14] अध्ययन में पाया गया कि CMX ट्रांसक्रिप्टोम, प्रोटिओम और मेटाबोलोम को अलग-अलग खंडों में बांटता है (compartmentalizes), और CMX से जुड़े राइबोसोम साइटोसॉल की तुलना में एक अलग mRNA प्रोफ़ाइल प्रदर्शित करते हैं। यह कंपार्टमेंटलाइजेशन मेटाबोलोम एंजाइमों को अलग रखकर जैव उत्प्रेरण (biocatalysis) को बढ़ाता है, जिससे जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए स्थानिक बाधाओं पर काबू पाया जाता है। विश्लेषण में दवा-प्रेरित प्रोटीन की कमी के दौरान साइटोसॉल और CMX में अलग-अलग प्रतिक्रियाओं की पहचान की गई, जो साइटोमैट्रिक्स में प्रोटीन अनुवाद के लचीलेपन को उजागर करती है।

एक कांच (glass) के रूप में

यह प्रस्ताव रखा गया है कि कोशिकाद्रव्य (साइटोप्लाज्म) ग्लास ट्रांज़िशन (कांच संक्रमण) के करीब पहुँचने वाले एक ग्लास-निर्माण करने वाले तरल की तरह व्यवहार करता है।[10] इस सिद्धांत में, साइटोप्लाज्मी घटक जितने अधिक सघन होंगे, साइटोप्लाज्म उतना ही कम तरल की तरह और उतना ही अधिक ठोस कांच की तरह व्यवहार करेगा, जिससे अधिक महत्वपूर्ण साइटोप्लाज्मी घटक अपनी जगह पर स्थिर हो जाते हैं (ऐसा माना जाता है कि कोशिका की चयापचय गतिविधि साइटोप्लाज्म को अधिक तरल बना सकती है ताकि ऐसे अधिक महत्वपूर्ण साइटोप्लाज्मी घटकों की गति की अनुमति मिल सके)।[10] चयापचय गतिविधि की अनुपस्थिति में कांच जैसा (विट्रिफ़ाई) बनने की कोशिका की क्षमता, जैसे कि सुप्त अवधि के दौरान, रक्षा रणनीति के रूप में फायदेमंद हो सकती है। एक ठोस कांच का साइटोप्लाज्म उपकोशिकीय संरचनाओं को उनकी जगह पर जमा देगा, जिससे नुकसान रुकेगा, जबकि यह छोटे प्रोटीन और मेटाबोलाइट्स के संचरण की अनुमति देगा, जिससे कोशिका के सुप्तता (डॉर्मेंसी) से पुनर्जीवित होने पर विकास को गति मिलने में मदद मिलती है।[10]

अन्य दृष्टिकोण

शोध ने साइटोप्लाज्म की प्रकृति से स्वतंत्र साइटोप्लाज्मी कणों की गति का परीक्षण किया है। इस तरह के एक वैकल्पिक दृष्टिकोण में, मोटर प्रोटीन के कारण कोशिका के भीतर कुल यादृच्छिक बल साइटोप्लाज्मी घटकों की गैर-ब्राउनियन गति की व्याख्या करते हैं।[15]

घटक

साइटोप्लाज्म के तीन प्रमुख तत्व साइटोसोल, ऑर्गनेल और समावेश हैं।

साइटोसोल

মূল নিবন্ধ: Cytosol

साइटोसोल, साइटोप्लाज्म का वह भाग है जो झिल्ली-बद्ध कोशिकांगों के भीतर समाहित नहीं होता है। साइटोसोल कोशिका के आयतन का लगभग 70% बनाता है और साइटोपंजर तंतुओं, घुले हुए अणुओं और पानी का एक जटिल मिश्रण है। साइटोसोल के तंतुओं में प्रोटीन तंतु शामिल हैं जैसे एक्टिन तंतु और सूक्ष्म नलिकाएं जो साइटोपंजर बनाती हैं, साथ ही घुलनशील प्रोटीन और छोटी संरचनाएं जैसे राइबोसोम, प्रोटियासोम, और रहस्यमय वॉल्ट कॉम्प्लेक्स शामिल हैं।[16] साइटोप्लाज्म के आंतरिक, दानेदार और अधिक तरल हिस्से को एंडोप्लाज्म कहा जाता है।

तंतुओं के इस नेटवर्क और घुले हुए मैक्रोमोलेक्यूल्स (जैसे प्रोटीन) की उच्च सांद्रता के कारण, मैक्रोमोलेक्यूलर क्राउडिंग (मैक्रोमोलेक्यूलर भीड़भाड़) नामक एक प्रभाव उत्पन्न होता है और साइटोसोल एक आदर्श विलयन के रूप में कार्य नहीं करता है। यह भीड़भाड़ प्रभाव इस बात को बदल देता है कि साइटोसोल के घटक एक-दूसरे के साथ कैसे अंतःक्रिया करते हैं।

कोशिकांग

মূল নিবন্ধ: Organelle कोशिकांगों में कोशिकाओं के अंदर पाई जाने वाली कई व्यक्तिगत, लेकिन अत्यधिक जटिल संरचनाएं शामिल हैं। ये संरचनाएं वस्तुतः सभी कोशिकीय कार्यों को निष्पादित करने के लिए जिम्मेदार हैं। मूल रूप से यह माना जाता था कि कोशिकांग मानव और पशुओं के शरीरों में पाए जाने वाले वृहद अंगों के सरल, छोटे अनुरूप हैं। हालांकि, कोशिकाओं की आंतरिक संरचना और कार्य पर लागू होने वाली व्यापक वृहद-सूक्ष्म (मैक्रो-माइक्रो) एसोसिएशन की अवधारणा को अंततः खारिज कर दिया जाना था। वैज्ञानिक सहमति के लिए मैक्रो-माइक्रो एसोसिएशन के विचार से संबंधित पहली बड़ी चुनौती अक्सर प्रकृतिवादी क्रिश्चियन गॉटफ्रीड एहरेनबर्ग के इस लोकप्रिय रुख के फेलिक्स दुजार्डिन के 1834 ई. के खंडन के रूप में उद्धृत की जाती है कि सूक्ष्म जीवन में "पूर्ण जीव" होने चाहिए। दुजार्डिन ने इस (अब खारिज किए जा चुके) मॉडल की विश्वसनीयता को चुनौती दी, क्योंकि यह इस तार्किक धारणा की ओर ले जाता है कि इंट्रा-सेलुलर कलाकृतियों और उनके संगठन को सूक्ष्म कोशिकीय संरचनाओं को उच्च जानवरों में देखे जाने वाले मैक्रोस्कोपिक आंतरिक तंत्र और संगठन से जोड़ने वाला एक व्युत्पन्न मार्ग बनाना चाहिए। इस विचार को तब से पूरी तरह से खारिज कर दिया गया है, (यानी: एक घोंघा कई छोटे घोंघे से मिलकर नहीं बना है)। इस विचार की दृढ़ता अंततः स्वीकृत नामकरण सम्मेलन "ऑर्गनेल्स" (कोशिकांग) में झलकैती है। इस शब्द का पहला उपयोग 1884 में जर्मन प्रकृतिविद् कार्ल मोबियस को श्रेय दिया जाता है,[17] जो मूल शब्द "ऑर्गन" के लघु प्रत्यय पर आधारित है।

अध्ययन के क्षेत्र के रूप में इंट्रा-सेलुलर वास्तुकला की शुरुआत तब हुई जब वैज्ञानिकों ने ऐसी संरचनाओं की उपस्थिति की पहली बार खोज की, अंततः आकार और उपस्थिति द्वारा उनकी बुनियादी कैटलॉगिंग की ओर बढ़े, और अंततः व्यक्तिगत संरचना और कार्य की अधिक व्यापक पहचान और समझ की ओर बढ़े। यह प्रक्रिया 19वीं सदी की शुरुआत में सूक्ष्मदर्शियों के लिए उच्च-गुणवत्ता वाले मशीन-मानकीकृत लेंस के आगमन के साथ शुरू हुई और आज डीएनए अनुक्रमण की मदद से जारी है।

प्रमुख कोशिकांगों के कुछ उदाहरणों में माइटोकॉन्ड्रिया, एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम, गोलगी उपकरण, वैक्यूओल, लाइसोसोम और पादप कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट शामिल हैं।

साइटोप्लाज्मी समावेश

মূল নিবন্ধ: Cytosol

समावेश साइटोसोल में निलंबित अघुलनशील पदार्थों के छोटे कण हैं। विभिन्न कोशिका प्रकारों में समावेसों की एक विशाल श्रृंखला मौजूद होती है, और यह पौधों में कैल्शियम ऑक्सालेट या सिलिकॉन डाइऑक्साइड के क्रिस्टल से लेकर,[18][19] ऊर्जा-भंडारण सामग्री जैसे स्टार्च,[20] ग्लाइकोजन,[21] या पॉलीहाइड्रॉक्सीब्यूटाइरेट के कणों तक होते हैं।[22] एक विशेष रूप से व्यापक उदाहरण लिपिड बूँदें (lipid droplets) हैं, जो लिपिड और प्रोटीन से बनी गोलाकार बूँदें हैं जिनका उपयोग प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स दोनों में फैटी एसिड और स्टेरॉल जैसे लिपिड को संग्रहीत करने के तरीके के रूप में किया जाता है।[23] लिपिड बूँदें एडिपोसाइट्स के अधिकांश आयतन को बनाती हैं, जो विशेष लिपिड-संग्रहण कोशिकाएं हैं, लेकिन वे अन्य कोशिका प्रकारों की एक श्रृंखला में भी पाई जाती हैं।

विवाद और अनुसंधान

साइटोप्लाज्म, माइटोकॉन्ड्रिया और अधिकांश कोशिकांग मातृ युग्मक से कोशिका में योगदान हैं। पुरानी जानकारी के विपरीत जो साइटोप्लाज्म के सक्रिय होने की किसी भी धारणा की उपेक्षा करती है, नए शोध से पता चला है कि यह विस्कोप्लास्टिक व्यवहार और साइटोप्लाज्मी नेटवर्क के भीतर बंधन टूटने की पारस्परिक दर के माप द्वारा कोशिका के अंदर और बाहर पोषक तत्वों की गति और प्रवाह को नियंत्रित करता है।[24]

साइटोप्लाज्म के भौतिक गुण चल रही जाँच का विषय बने हुए हैं। ऑप्टिकल ट्वीकर्स की सहायता से जीवित स्तनधारी कोशिका साइटोप्लाज्म के यांत्रिक व्यवहार को निर्धारित करने की एक विधि का वर्णन किया गया है।[25]

इन्हें भी देखें

  • Amoeboid movement
  • Cytoplasmic streaming
  • Protoplasm
  • Syncytium

संदर्भ

  1. ↑ Cytoplasm. Scitable by Nature Education.
  2. ↑ (2006). "The cytomatrix as a cooperative system of macromolecular and water networks". 75 171–223. ISBN 9780121531751. doi:10.1016/S0070-2153(06)75006-2.
  3. ↑ Hogan, C. Michael. (2010). Encyclopedia of Earth. National Council for Science and the Environment.
  4. ↑ von Kölliker, Rudolf. (1863). Handbuch der Gewebelehre des Menschen. Wilhelm Engelmann.
  5. ↑ (1981). Dictionary of the history of science. Princeton University Press. ISBN 9781400853410.
  6. ↑ (1972). Water deficits and plant growth, Vol. III. Plant responses and control of water balance.. 125–176. Academic Press. ISBN 9780323153010.
  7. ↑ (1882). Ueber den Theilungsvorgang der Zellkerne und das Verhältnis der Kernteilung zur Zellteilung. Arch Mikr Anat. 21 476–590. doi:10.1007/BF02952628.
  8. ↑ (2012). "Computational Methods in Cell Biology". 110 195–221. ISBN 9780123884039. doi:10.1016/B978-0-12-388403-9.00008-4.
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  11. ↑ (1923). "The contractile vacuole in Euplotes: An example of the sol-gel reversibility of cytoplasm". Journal of Experimental Zoology. 37 (3) 259–289. doi:10.1002/jez.1400370302.
  12. ↑ (31 July 2020). "Nanoscale Viscosity of Cytoplasm Is Conserved in Human Cell Lines". The Journal of Physical Chemistry Letters. 11 (16) 6914–6920. doi:10.1021/acs.jpclett.0c01748.
  13. ↑ (2013). "The cytoplasm of living cells behaves as a poroelastic material". Nature Materials. 12 (3) 253-261. doi:10.1038/nmat3517.
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  21. ↑ (April 2002). "New perspectives on the storage and organization of muscle glycogen". Canadian Journal of Applied Physiology. 27 (2) 179–203. doi:10.1139/h02-012.
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  24. ↑ (August 2001). "Dictyostelium cells' cytoplasm as an active viscoplastic body". European Biophysics Journal. 30 (4) 284–94. doi:10.1007/s002490100135.
  25. ↑ (September 2017). "Size- and speed-dependent mechanical behavior in living mammalian cytoplasm". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.. 114 (36) 9529–9534. doi:10.1073/pnas.1702488114.

बाहरी कड़ियाँ

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Cytoplasm” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Cytoplasm यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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