जैव प्रक्रम: पाठ, हल किए गए प्रश्न और अभ्यास

सजीव को सजीव क्या बनाता है

दोपहर में दरवाज़े पर बँधी भैंस आँखें मूँदे बैठी है। न चल रही है, न आवाज़ कर रही है, फिर भी आप तुरंत कह देते हैं कि वह ज़िंदा है, क्योंकि उसका पेट साँस के साथ ऊपर-नीचे हो रहा है और मुँह में जुगाली चल रही है। आँगन का तुलसी का पौधा तो साँस लेता भी नहीं दिखता। उसे हम सजीव इसलिए मानते हैं कि वह हफ़्ते-दर-हफ़्ते बढ़ता है।

तो क्या दिखाई देने वाली गति ही जीवन की पहचान है? जवाब है, नहीं। कुछ पौधों में वृद्धि दिखती नहीं, कुछ जंतु साँस लेते हैं पर हिलते-डुलते नहीं दिखते, फिर भी वे सजीव हैं। असली गति इतने छोटे पैमाने पर होती है कि आँख से दिखती ही नहीं: अणुओं की गति। जीवविज्ञानी मानते हैं कि यह अदृश्य आणविक गति जीवन के लिए आवश्यक है।

इसकी वजह समझिए। सजीव की रचना बहुत सुव्यवस्थित होती है: ऊतक, ऊतकों में कोशिकाएँ, कोशिकाओं में और छोटे घटक। पर्यावरण का असर इस व्यवस्था को समय के साथ बिगाड़ता रहता है। व्यवस्था टूट जाए तो जीव ज़्यादा दिन जीवित नहीं रहेगा। इसलिए शरीर को लगातार मरम्मत और अनुरक्षण चाहिए। ये सारी रचनाएँ अणुओं से बनी हैं, इसलिए अणुओं को लगातार गतिशील रहना पड़ता है।

विषाणु इसी कारण उलझन पैदा करते हैं। जब तक वे किसी कोशिका को संक्रमित नहीं करते, उनके अंदर कोई आणविक गति नहीं होती। इसीलिए यह विवाद बना हुआ है कि वे सचमुच सजीव हैं या नहीं।

जैव प्रक्रम क्या हैं

आप सो रहे हों या कक्षा में चुपचाप बैठे हों, शरीर का अनुरक्षण तब भी रुकता नहीं। वे सभी प्रक्रम जो मिलकर अनुरक्षण का कार्य करते हैं, जैव प्रक्रम कहलाते हैं। इस अध्याय में चार मुख्य जैव प्रक्रम हैं:

पृथ्वी पर जीवन कार्बन आधारित अणुओं पर टिका है, इसलिए ज़्यादातर भोजन भी कार्बन आधारित है। भोजन के अणुओं को तोड़ने के लिए शरीर में उपचयन-अपचयन अभिक्रियाएँ होती हैं, और इनके लिए बहुत से जीव बाहर से ऑक्सीजन लेते हैं। शरीर बढ़ता हो, तो ऊर्जा के साथ बाहर से कच्ची सामग्री भी चाहिए।

विसरण कब काफ़ी नहीं होता: एककोशिक जीव की पूरी सतह पर्यावरण के संपर्क में रहती है। भोजन लेना, गैसों का आदान-प्रदान और अपशिष्ट निकालना, सब सतह से ही हो जाता है, किसी विशेष अंग की आवश्यकता नहीं होती। बहुकोशिकीय जीव में भीतर की कोशिकाएँ बाहर के पर्यावरण से सीधे संपर्क में नहीं रह पातीं, इसलिए साधारण विसरण सबकी आवश्यकता पूरी नहीं कर सकता। ऐसे जीवों में भोजन लेने, ऑक्सीजन लेने और अपशिष्ट निकालने के लिए अलग-अलग विशिष्ट अंग बन जाते हैं, और इन सबको शरीर के हर भाग से जोड़ने के लिए एक वहन तंत्र चाहिए।

पोषण: स्वपोषी और विषमपोषी

चलने या साइकिल चलाने में ही नहीं, बिना कुछ किए बैठे रहने पर भी शरीर के अंदर व्यवस्था बनाए रखने में ऊर्जा लगती है। वृद्धि, विकास और प्रोटीन बनाने के लिए बाहर से पदार्थ भी चाहिए। ऊर्जा का यह स्रोत और ये पदार्थ, जो हम खाते हैं, भोजन है।

सब जीवों की ज़रूरत एक जैसी है, पर उसे पूरा करने के तरीके अलग हैं:

जटिल पदार्थों को सरल पदार्थों में तोड़ने वाले जैव-उत्प्रेरकों को एंजाइम कहते हैं। विषमपोषी जीव जीवित रहने के लिए प्रत्यक्ष या परोक्ष रूप से स्वपोषी पर ही आश्रित हैं। गाय घास खाती है और हम गाय का दूध पीते हैं, तो आख़िरकार हमारा भोजन भी हरे पौधों से ही शुरू होता है।

प्रकाश संश्लेषण

स्वपोषी जीव अपनी कार्बन और ऊर्जा की आवश्यकता प्रकाश संश्लेषण से पूरी करते हैं। इस प्रक्रम में बाहर से ली गई कार्बन डाइऑक्साइड और जल, सूर्य के प्रकाश और क्लोरोफिल की उपस्थिति में कार्बोहाइड्रेट में बदल जाते हैं, और ऊर्जा इस कार्बोहाइड्रेट में संचित हो जाती है:

6CO₂ + 12H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O (क्लोरोफिल, सूर्य का प्रकाश)

यहाँ C₆H₁₂O₆ ग्लूकोज़ है। गिनकर देखिए, दोनों ओर कार्बन 6, हाइड्रोजन 24 और ऑक्सीजन 24 है। इस प्रक्रम में तीन घटनाएँ होती हैं:

1. क्लोरोफिल द्वारा प्रकाश ऊर्जा का अवशोषण।
2. प्रकाश ऊर्जा का रासायनिक ऊर्जा में बदलना, और जल के अणुओं का हाइड्रोजन तथा ऑक्सीजन में अपघटन।
3. कार्बन डाइऑक्साइड का कार्बोहाइड्रेट में अपचयन।

ये तीनों चरण एक के तुरंत बाद एक हों, ऐसा आवश्यक नहीं। मरुद्भिद (रेगिस्तानी) पौधे रात में कार्बन डाइऑक्साइड लेकर एक मध्यस्थ उत्पाद बना लेते हैं, और दिन में क्लोरोफिल प्रकाश ऊर्जा सोखकर अंतिम उत्पाद बनाता है।

जो कार्बोहाइड्रेट तुरंत काम नहीं आता, वह पौधे में मंड (स्टार्च) के रूप में जमा रहता है और ज़रूरत पड़ने पर आंतरिक ऊर्जा की तरह काम आता है। हमारे शरीर में भी भोजन से मिली ऊर्जा का कुछ भाग ग्लाइकोजन के रूप में जमा होता है।

पत्ती की अनुप्रस्थ काट के चित्र में सबसे ऊपर मोमी क्यूटिकल और ऊपरी बाह्य त्वचा है, उसके नीचे हरित लवक से भरी कोशिकाएँ, फिर ढीली कोशिकाओं के बीच वायु कोश, और सबसे नीचे निचली बाह्य त्वचा, जिसमें द्वार कोशिकाएँ हैं। मध्यशिरा में जाइलम और फ्लोएम वाला संवहन बंडल दिखाया गया है। सूक्ष्मदर्शी से कोशिकाओं में जो हरे बिंदु दिखते हैं, वे कोशिकांग क्लोरोप्लास्ट (हरित लवक) हैं, और क्लोरोफिल इन्हीं में होता है।

चित्र के नामांकन: 1. मोमी क्यूटिकल, 2. ऊपरी बाह्य त्वचा, 3. हरित लवक वाली कोशिकाएँ, 4. वायु कोश, 5. निचली बाह्य त्वचा, 6. द्वार कोशिका, 7. जाइलम, 8. फ्लोएम

क्लोरोफिल, कार्बन डाइऑक्साइड और रंध्र

शबलित पत्ती वाला क्रियाकलाप (क्लोरोफिल आवश्यक है): मनीप्लांट या क्रोटन जैसा शबलित (हरे और सफ़ेद धब्बों वाली पत्ती का) पौधा तीन दिन अँधेरे कमरे में रखिए, ताकि उसका सारा मंड ख़र्च हो जाए। फिर लगभग छः घंटे धूप में रखकर एक पत्ती तोड़िए और उसके हरे भागों की आकृति कागज़ पर उतार लीजिए। पत्ती को कुछ मिनट उबलते पानी में डालिए, फिर ऐल्कोहॉल भरे बीकर में डुबाकर बीकर को जल ऊष्मक में तब तक गर्म कीजिए जब तक ऐल्कोहॉल उबलने न लगे। पत्ती का हरा रंग ऐल्कोहॉल में निकल आता है, पत्ती फीकी पड़ जाती है और विलयन हरा हो जाता है। अब पत्ती को कुछ मिनट तनु आयोडीन विलयन में रखकर धो लीजिए। जो भाग पहले हरे थे, वही नीले-काले दिखते हैं। आयोडीन मंड के साथ यही रंग देता है, तो मंड वहीं बना जहाँ क्लोरोफिल था। निष्कर्ष: प्रकाश संश्लेषण के लिए क्लोरोफिल आवश्यक है। ऐल्कोहॉल जल्दी आग पकड़ता है, इसलिए उसे सीधे लौ पर कभी मत रखिए।

चित्र के नामांकन: 1. ताज़ी पत्ती का हरा भाग, 2. ताज़ी पत्ती का सफ़ेद भाग, 3. ऐल्कोहॉल वाला छोटा बीकर (ऐल्कोहॉल हरा हो गया), 4. जल ऊष्मक (पानी वाला बड़ा बीकर), 5. लौ, 6. नीला-काला भाग (मंड बना), 7. हल्का पीला-भूरा भाग (मंड नहीं बना)

बेलजार वाला क्रियाकलाप (कार्बन डाइऑक्साइड आवश्यक है): लगभग एक जैसे गमले वाले दो पौधे तीन दिन अँधेरे में रखिए। दोनों को अलग काँच-पट्टिका पर रखकर बेलजार से ढकिए और तले पर वैसलीन लगाकर व्यवस्था वायुरोधी कीजिए। एक बेलजार के अंदर वाच ग्लास में पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड रखिए, जो कार्बन डाइऑक्साइड को सोख लेता है। लगभग दो घंटे धूप के बाद दोनों पौधों की एक-एक पत्ती में मंड जाँचिए। पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड वाले पौधे की पत्ती में मंड नहीं के बराबर मिलता है, दूसरे में मिलता है। निष्कर्ष: प्रकाश संश्लेषण के लिए कार्बन डाइऑक्साइड आवश्यक है।

चित्र के नामांकन: 1. बेलजार, 2. गमले में पौधा, 3. वाच ग्लास में पोटैशियम हाइड्रॉक्साइड (बाईं व्यवस्था में), 4. काँच-पट्टिका, 5. वैसलीन

रंध्र (stomata): पौधे कार्बन डाइऑक्साइड पत्ती की सतह के सूक्ष्म छिद्रों, रंध्रों, से लेते हैं। प्रकाश संश्लेषण के लिए गैसों का अधिकांश आदान-प्रदान इन्हीं से होता है, हालाँकि तने, जड़ और पत्तियों की सतह से भी कुछ आदान-प्रदान होता है। हर रंध्र दो द्वार कोशिकाओं से घिरा रहता है। द्वार कोशिकाओं में जल जाता है तो वे फूल जाती हैं और छिद्र खुल जाता है। वे सिकुड़ती हैं तो छिद्र बंद हो जाता है। रंध्रों से काफ़ी जल भी उड़ जाता है, इसलिए जब कार्बन डाइऑक्साइड की आवश्यकता नहीं होती, पौधा इन्हें बंद कर लेता है। रंध्र के चित्र में खुले रंध्र की सेम जैसी दोनों द्वार कोशिकाएँ फूली हुई और बंद रंध्र की सिकुड़ी हुई बनाई जाती हैं।

चित्र के नामांकन: 1. बाह्य त्वचा की कोशिका, 2. द्वार कोशिका, 3. खुला रंध्र छिद्र, 4. हरित लवक, 5. केंद्रक, 6. बंद रंध्र छिद्र

बाकी कच्चा माल: स्थलीय पौधे जल जड़ों से मिट्टी से लेते हैं। नाइट्रोजन, फ़ॉस्फ़ोरस, लोहा और मैग्नीशियम जैसे तत्व भी मिट्टी से आते हैं। नाइट्रोजन प्रोटीन और दूसरे यौगिक बनाने में लगता है। पौधे इसे अकार्बनिक नाइट्रेट या नाइट्राइट के रूप में लेते हैं, या उन कार्बनिक पदार्थों के रूप में जिन्हें जीवाणु वायुमंडल की नाइट्रोजन से बनाते हैं।

विषमपोषी पोषण और एककोशिक जीव

भोजन कैसा है और कहाँ मिलता है, इस पर पोषण का तरीका बदल जाता है। घास एक जगह खड़ी रहती है और हिरण भागता है, इसीलिए गाय और शेर के भोजन पाने के तरीके और अंग अलग हैं। विषमपोषी जीव तीन तरह से भोजन पाते हैं, और बोर्ड के प्रश्नों में इनके नाम कोष्ठक वाले शब्दों से आते हैं:

भोजन और उसे लेने का तरीका अलग है, इसलिए पाचन तंत्र भी अलग-अलग होते हैं। एककोशिक जीवों में भोजन पूरी सतह से लिया जा सकता है।

अमीबा में पोषण: अमीबा कोशिका की सतह से अँगुली जैसे अस्थायी प्रवर्ध, कूटपाद (पादाभ), निकालता है। ये भोजन के कण को घेरकर आपस में जुड़ जाते हैं और खाद्य रिक्तिका बनाते हैं। रिक्तिका के अंदर जटिल पदार्थ सरल पदार्थों में टूटते हैं और कोशिकाद्रव्य में विसरित हो जाते हैं। बचा हुआ अपच पदार्थ सतह की ओर जाकर बाहर निकाल दिया जाता है। अमीबा में पोषण का चित्र यही चार चरणों में दिखाता है: खाद्य कण के पास अमीबा, कूटपाद से कण को घेरना, खाद्य रिक्तिका में कण, और पाचन के बाद अमीबा।

चित्र के नामांकन: 1. खाद्य कण, 2. कूटपाद, 3. केंद्रक, 4. खाद्य रिक्तिका

पैरामीशियम भी एककोशिक है, पर इसकी कोशिका का आकार निश्चित है और यह भोजन एक खास स्थान से ही लेता है। भोजन उस स्थान तक पक्ष्माभ की गति से पहुँचता है, जो पूरी कोशिका की सतह को ढके रहते हैं।

मनुष्य में पोषण: मुँह से आमाशय तक

आहार नाल मुँह से गुदा तक फैली एक लंबी नली है। मानव पाचन तंत्र के चित्र में इसके भाग क्रम से हैं: मुँह (मुखगुहा) और जिह्वा, ग्रसिका, आमाशय, क्षुद्रांत्र, बृहदांत्र (कोलॉन) और गुदा द्वार। साथ में यकृत, पित्ताशय (पित्त का भंडारण करता है), पित्त नली, अग्न्याशय, परिशेषिका और डायाफ़्राम भी दिखाए गए हैं।

चित्र के नामांकन: 1. मुखगुहा, 2. जिह्वा, 3. लाला ग्रंथि, 4. ग्रसिका, 5. डायाफ़्राम, 6. यकृत, 7. पित्ताशय, 8. पित्त नली, 9. आमाशय, 10. अग्न्याशय, 11. क्षुद्रांत्र, 12. बृहदांत्र (कोलॉन), 13. परिशेषिका, 14. गुदा द्वार

मुँह: दाँत भोजन को चबाकर छोटे-छोटे कणों में बदलते हैं। आहार नाल का आस्तर बहुत कोमल है, इसलिए भोजन को गीला किया जाता है ताकि वह आसानी से आगे बढ़े। मनपसंद खाना देखकर मुँह में जो पानी आता है, वह सिर्फ़ पानी नहीं, लाला ग्रंथि से निकलने वाला रस लार (लालारस) है। लार में लार एमिलेस एंजाइम होता है, जो मंड के जटिल अणु को शर्करा में तोड़ देता है। चबाते समय पेशीय जिह्वा भोजन को लार के साथ अच्छी तरह मिला देती है।

लार वाला क्रियाकलाप: दो परखनलियों A और B में 1 mL मंड का घोल (1%) लीजिए। A में 1 mL लार डालकर दोनों को 20-30 मिनट शांत छोड़ दीजिए। फिर दोनों में तनु आयोडीन की कुछ बूँदें डालिए। B का घोल नीला-काला हो जाता है, क्योंकि उसमें मंड बचा है। A में यह रंग नहीं आता, क्योंकि लार ने मंड को शर्करा में बदल दिया।

ग्रसिका: मुँह से आमाशय तक भोजन ग्रसिका (इसोफ़ेगस) ले जाती है। भोजन ठीक से प्रक्रमित हो, इसके लिए आहार नली के हर भाग में उसका नियमित रूप से आगे बढ़ना ज़रूरी है। यह क्रमाकुंचक गति से होता है, जो पूरी भोजन नली में होती है।

आमाशय: भोजन आने पर यह फैल जाता है, और इसकी पेशीय भित्ति भोजन को पाचक रसों के साथ मिलाती है। भित्ति में मौजूद जठर ग्रंथियाँ तीन चीज़ें छोड़ती हैं:

• हाइड्रोक्लोरिक अम्ल: अम्लीय माध्यम बनाता है, जिसमें पेप्सिन काम कर पाता है।
• पेप्सिन: प्रोटीन पचाने वाला एंजाइम।
• श्लेष्मा: सामान्य हालत में आमाशय के भीतरी आस्तर की अम्ल से रक्षा करता है।

घर के बड़ों से 'एसिडिटी' या अम्लता की शिकायत आपने सुनी होगी। आमाशय में अम्ल आवश्यकता से ज़्यादा बनने पर यही परेशानी होती है।

क्षुद्रांत्र, यकृत, अग्न्याशय और दीर्घरोम

आमाशय से भोजन क्षुद्रांत्र (छोटी आँत) में जाता है, और यह रास्ता एक अवरोधिनी पेशी नियंत्रित करती है। क्षुद्रांत्र आहार नाल का सबसे लंबा भाग है, जो बहुत कुंडलित होकर छोटी जगह में समाई रहती है। इसकी लंबाई भोजन के अनुसार बदलती है: घास खाने वाले शाकाहारी को सेल्युलोज़ पचाने के लिए लंबी क्षुद्रांत्र चाहिए, जबकि मांस पचाना आसान है, इसलिए बाघ जैसे मांसाहारी की क्षुद्रांत्र छोटी होती है।

क्षुद्रांत्र कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन और वसा के पूर्ण पाचन का स्थल है। यकृत शरीर की सबसे बड़ी ग्रंथि है। क्षुद्रांत्र को यकृत, अग्न्याशय और अपनी भित्ति की ग्रंथियों से ये रस मिलते हैं:

वसा की बड़ी गोलिकाओं पर एंजाइम ठीक से काम नहीं कर पाते। पित्त लवण उन्हें छोटी गोलिकाओं में तोड़ते हैं, ठीक वैसे ही जैसे साबुन मैल का इमल्सीकरण करता है, जो आपने कार्बन वाले अध्याय में पढ़ा।

अवशोषण: पचा हुआ भोजन आंत्र की भित्ति सोख लेती है। क्षुद्रांत्र के भीतरी आस्तर पर अँगुली जैसे बहुत से प्रवर्ध होते हैं, जिन्हें दीर्घरोम (villi) कहते हैं। ये अवशोषण का सतही क्षेत्रफल बढ़ा देते हैं। दीर्घरोम में रुधिर वाहिकाएँ बहुत होती हैं, जो भोजन को सोखकर शरीर की हर कोशिका तक पहुँचाती हैं। वहाँ यह ऊर्जा पाने, नए ऊतक बनाने और पुराने ऊतकों की मरम्मत में काम आता है।

चित्र के नामांकन: 1. क्षुद्रांत्र की भित्ति, 2. दीर्घरोम, 3. रुधिर केशिकाएँ, 4. लसीका वाहिनी

बृहदांत्र: बिना पचा भोजन बृहदांत्र में जाता है, जहाँ इसमें से बचा हुआ जल सोख लिया जाता है। बाकी पदार्थ गुदा से बाहर निकलता है, और इसे गुदा अवरोधिनी नियंत्रित करती है। (पुस्तक में बृहदांत्र के "दीर्घरोम" जल सोखते छपे हैं, उत्तर में "बृहदांत्र की भित्ति जल सोखती है" लिखिए।)

दंतक्षय: मुँह के जीवाणु शर्करा पर क्रिया करके अम्ल बनाते हैं, जिससे दाँत का इनैमल धीरे-धीरे मुलायम होने लगता है। जीवाणु और भोजन के कण दाँत पर चिपककर दंतप्लाक बना देते हैं। प्लाक दाँत को ढक लेता है, तो लार अम्ल को उदासीन करने के लिए दाँत तक नहीं पहुँच पाती। भोजन के बाद ब्रश करने से प्लाक हट जाता है। इलाज न हो तो सूक्ष्मजीव मज्जा तक पहुँचकर जलन और संक्रमण कर सकते हैं।

श्वसन: ग्लूकोज़ के टूटने के तीन रास्ते

पोषण से मिला भोजन कोशिकाओं में टूटकर अलग-अलग जैव प्रक्रमों के लिए ऊर्जा देता है। हर रास्ते का पहला चरण एक जैसा है: छः कार्बन वाला ग्लूकोज़ टूटकर तीन कार्बन वाला पायरुवेट बनता है। यह कोशिकाद्रव्य में होता है। आगे पायरुवेट तीन में से किसी एक रास्ते पर जाता है:

ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में होने वाला श्वसन अवायवीय श्वसन है। ऑक्सीजन की उपस्थिति में माइटोकॉन्ड्रिया में तीन कार्बन वाले पायरुवेट से तीन अणु कार्बन डाइऑक्साइड और जल बनता है, और यह वायवीय श्वसन कहलाता है। वायवीय श्वसन में अवायवीय की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा मुक्त होती है।

पूरे वायवीय श्वसन को एक समीकरण में ऐसे लिखते हैं:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ऊर्जा

और यीस्ट का किण्वन ऐसे:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂ + ऊर्जा

अचानक तेज़ दौड़ने या भारी काम करने पर पेशियों में ऑक्सीजन कम पड़ जाती है। तब पायरुवेट लैक्टिक अम्ल में बदलता है, और पेशियों में इसका जमा होना क्रैम्प (ऐंठन) का कारण बन सकता है।

पुस्तक के आरेख में पायरुवेट के नीचे "3-वायु में अणु" छपा है, उत्तर में "3-कार्बन अणु" लिखिए।

चूने का पानी, किण्वन और ATP

चूने के पानी वाला क्रियाकलाप: एक परखनली में ताज़ा बना चूने का पानी लेकर उसमें नली से अपनी निःश्वास वाली हवा प्रवाहित कीजिए। दूसरी परखनली के चूने के पानी में सिरिंज या पिचकारी से साधारण हवा प्रवाहित कीजिए। निःश्वास वाली हवा से चूने का पानी बहुत जल्दी दूधिया होता है। इससे पता चलता है कि निःश्वास की वायु में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा अधिक होती है। दूधियापन कैल्सियम कार्बोनेट के बनने से आता है: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

चित्र के नामांकन: 1. साधारण हवा भेजने वाली सिरिंज (पिचकारी), 2. साफ़ चूने का पानी, 3. निःश्वास वायु फूँकने की नली, 4. दूधिया हुआ चूने का पानी

यीस्ट वाला क्रियाकलाप: फल के रस या चीनी के घोल में थोड़ा यीस्ट मिलाकर एक छिद्र वाली कॉर्क लगी परखनली में रखिए। कॉर्क में मुड़ी हुई काँच की नली लगाइए और उसका दूसरा सिरा ताज़े चूने के पानी वाली परखनली में डुबो दीजिए। कुछ समय में चूने का पानी दूधिया हो जाता है। यह दिखाता है कि किण्वन के उत्पादों में कार्बन डाइऑक्साइड भी है।

चित्र के नामांकन: 1. एक छिद्र वाली कॉर्क, 2. यीस्ट मिला चीनी का घोल, 3. मुड़ी हुई काँच की नली, 4. दूधिया हुआ चूने का पानी

ए.टी.पी. (ATP), कोशिका की ऊर्जा मुद्रा: कोशिकीय श्वसन में मुक्त ऊर्जा तुरंत ATP (एडिनोसिन ट्राइफ़ॉस्फ़ेट) नाम के अणु बनाने में लग जाती है। ADP (एडिनोसिन डाइफ़ॉस्फ़ेट) और अकार्बनिक फ़ॉस्फ़ेट ऊर्जा लेकर ATP बनाते हैं:

ADP + फ़ॉस्फ़ेट + ऊर्जा → ATP

जब कोशिका को ऊर्जा चाहिए, जल की मदद से ATP का अंतिम फ़ॉस्फ़ेट बंधन टूटता है और 30.5 kJ/mol के बराबर ऊर्जा मुक्त होती है। इसी से कोशिका की आंतरोष्मि (endothermic, ऊर्जा लेने वाली) क्रियाएँ चलती हैं। जैसे एक बैटरी से टॉर्च, रेडियो और पंखा, सब चल सकते हैं, वैसे ही ATP से पेशियों का सिकुड़ना, प्रोटीन का संश्लेषण और तंत्रिका आवेग का संचरण, सब चलता है। इसीलिए अधिकांश कोशिकीय प्रक्रमों के लिए ATP को ऊर्जा मुद्रा कहा जाता है।

गैसों का आदान-प्रदान: पौधे और जलीय जंतु

वायवीय श्वसन ऑक्सीजन पर टिका है, इसलिए हर वायवीय जीव को पर्याप्त ऑक्सीजन लेने का इंतज़ाम चाहिए।

पौधों में: गैसों का आदान-प्रदान रंध्रों से होता है, और कोशिकाओं के बीच के अंतर्कोशिकीय अवकाश हर कोशिका को हवा के संपर्क में रखते हैं। ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड यहाँ विसरण से आती-जाती हैं। किस ओर जाएँगी, यह पर्यावरण और पौधे की आवश्यकता पर निर्भर है:

• रात में प्रकाश संश्लेषण नहीं होता, इसलिए मुख्य घटना कार्बन डाइऑक्साइड का बाहर निकलना है।
• दिन में श्वसन से बनी CO₂ प्रकाश संश्लेषण में खप जाती है, इसलिए CO₂ बाहर नहीं निकलती और मुख्य घटना ऑक्सीजन का निकलना है।

जल में रहने वाले जंतु जल में घुली ऑक्सीजन लेते हैं। जल में घुली ऑक्सीजन की मात्रा हवा की ऑक्सीजन से बहुत कम है, इसलिए जलीय जीवों की श्वास दर स्थलीय जीवों से तेज़ होती है। मछली मुँह से पानी लेकर उसे ज़ोर से क्लोम (गलफड़ों) तक पहुँचाती है, जहाँ घुली ऑक्सीजन रुधिर ले लेता है। किसी जलशाला की मछली को ध्यान से देखिए: मुँह खुलने-बंद होने के साथ आँखों के पीछे क्लोमछिद्र का ढक्कन भी तालमेल से खुलता-बंद होता है। गिनिए कि मछली एक मिनट में कितनी बार मुँह खोलती है, और इसकी तुलना अपनी साँसों की गिनती से कीजिए।

स्थलीय जंतु वायुमंडल की ऑक्सीजन लेते हैं, और अलग-अलग जंतुओं में अलग अंग यह काम करते हैं। इन सब अंगों में एक बात समान है: ऐसी रचना जो हवा के संपर्क वाली सतह का क्षेत्रफल बढ़ा दे। गैसों का विनिमय इसी सतह के आर-पार होता है, इसलिए यह बहुत पतली और मुलायम होती है और सुरक्षा के लिए शरीर के अंदर रहती है। वहाँ तक हवा पहुँचने का रास्ता और हवा को अंदर-बाहर करने की एक क्रियाविधि भी होती है।

मनुष्य का श्वसन तंत्र

हवा नासाद्वार से शरीर के अंदर जाती है। रास्ते के महीन बाल हवा को छान देते हैं, और श्लेष्मा की परत भी इसमें मदद करती है, जिससे धूल और दूसरी अशुद्धियाँ अंदर नहीं जातीं। यहाँ से हवा कंठ से होकर फुफ्फुस (फेफड़े) की ओर जाती है। रास्ते में उपास्थि के वलय होते हैं, जो हवा के मार्ग को पिचकने नहीं देते। (पुस्तक के वाक्य में ये वलय "कंठ में" छपे हैं, उत्तर में श्वासनली में लिखिए, जैसा श्वसन तंत्र के चित्र में दिखाया गया है।)

फुफ्फुस के अंदर रास्ता छोटी और छोटी नलिकाओं (श्वसनी, फिर श्वसनिका) में बँटता जाता है, जो अंत में गुब्बारे जैसी रचना कूपिका में खत्म होती हैं। कूपिका वह सतह देती है जहाँ गैसों का विनिमय होता है, और इसकी भित्ति में रुधिर वाहिकाओं का घना जाल होता है।

साँस की क्रियाविधि: साँस अंदर लेते समय पसलियाँ ऊपर उठती हैं और डायाफ़्राम चपटा हो जाता है। इससे वक्षगुहा बड़ी हो जाती है और हवा फुफ्फुस में खिंचकर कूपिकाओं को भर देती है। शरीर से आया रुधिर कार्बन डाइऑक्साइड कूपिकाओं में छोड़ता है और कूपिका की हवा से ऑक्सीजन लेकर शरीर की सभी कोशिकाओं तक पहुँचाता है। साँस के पूरे चक्र में फुफ्फुस में हमेशा कुछ हवा बची रहती है, जिसे अवशिष्ट आयतन कहते हैं। इससे ऑक्सीजन सोखने और कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ने के लिए पर्याप्त समय मिल जाता है।

मानव श्वसन तंत्र के चित्र में कूपिकाओं का गुच्छा अलग से बड़ा करके दिखाया गया है।

चित्र के नामांकन: 1. नासाद्वार, 2. मुखगुहा, 3. ग्रसनी, 4. कंठ, 5. श्वासनली, 6. उपास्थि वलय, 7. श्वसनी, 8. श्वसनिका, 9. कूपिका कोश, 10. फुफ्फुस, 11. पसलियाँ, 12. डायाफ़्राम

क्या आप जानते हैं?

• शरीर का आकार बढ़ने पर अकेला विसरण सब अंगों तक ऑक्सीजन नहीं पहुँचा सकता। मनुष्य में यह काम श्वसन वर्णक हीमोग्लोबिन करता है, जो लाल रुधिर कणिकाओं में होता है और ऑक्सीजन के लिए उच्च बंधुता रखता है। कार्बन डाइऑक्साइड जल में अधिक विलेय है, इसलिए उसका परिवहन रुधिर में घुली अवस्था में होता है।
• सारी कूपिकाओं की सतह फैला दी जाए, तो वह लगभग 80 वर्ग मीटर जगह ढक लेगी।
• अगर ऑक्सीजन शरीर में विसरण से ही चलती, तो फुफ्फुस से पैर के अँगूठे तक एक अणु पहुँचने में लगभग 3 वर्ष लग जाते।

मनुष्य में वहन: रुधिर और हृदय

पास के किसी स्वास्थ्य केंद्र में पूछकर देखिए कि मनुष्य में हीमोग्लोबिन की सामान्य मात्रा कितनी होती है, और क्या यह बच्चों और बड़ों में, पुरुषों और महिलाओं में एक जैसी है।

रुधिर एक तरल संयोजी ऊतक है। इसके तरल भाग प्लैज़्मा में कोशिकाएँ तैरती रहती हैं। प्लैज़्मा भोजन, कार्बन डाइऑक्साइड और नाइट्रोजनी अपशिष्ट को घुले रूप में ले जाता है, और ऑक्सीजन को लाल रुधिर कोशिकाएँ ले जाती हैं। लवण जैसे बहुत से पदार्थ भी रुधिर से जाते हैं। इस काम के लिए तीन चीज़ें चाहिए: एक पंप (हृदय), नलियों का परिपथ (रुधिर वाहिकाएँ) और टूट-फूट की मरम्मत का तंत्र।

हृदय एक पेशीय अंग है, लगभग हमारी मुट्ठी के आकार का। ऑक्सीजन प्रचुर रुधिर को कार्बन डाइऑक्साइड वाले रुधिर से मिलने से बचाने के लिए यह चार कोष्ठों में बँटा है: ऊपर दायाँ और बायाँ अलिंद, नीचे दायाँ और बायाँ निलय। रुधिर इस क्रम में चलता है:

1. फुफ्फुस से ऑक्सीजन प्रचुर रुधिर बाएँ अलिंद में आता है। उस समय बायाँ अलिंद शिथिल रहता है।
2. बायाँ अलिंद सिकुड़ता है और बायाँ निलय फैलता है, तो रुधिर बाएँ निलय में चला जाता है।
3. पेशीय बायाँ निलय सिकुड़कर रुधिर को महाधमनी के रास्ते पूरे शरीर में भेज देता है।
4. शरीर का विऑक्सीजनित रुधिर महाशिरा से दाएँ अलिंद में आता है, जब वह फैलता है।
5. दायाँ अलिंद सिकुड़ता है और दायाँ निलय फैलकर रुधिर ले लेता है।
6. दायाँ निलय रुधिर को ऑक्सीजन लेने के लिए फुफ्फुस धमनी से फुफ्फुस में भेज देता है।

निलयों को रुधिर फुफ्फुस और पूरे शरीर तक भेजना होता है, इसलिए उनकी पेशीय भित्ति अलिंदों से मोटी होती है। अलिंद या निलय के सिकुड़ने पर वाल्व रुधिर को उल्टी दिशा में बहने से रोकते हैं।

चित्र के नामांकन: 1. शरीर के ऊपरी भाग से आने वाली महाशिरा, 2. शरीर के निचले भाग से आने वाली महाशिरा, 3. दायाँ अलिंद, 4. दायाँ निलय, 5. फुफ्फुस धमनियाँ, 6. फुफ्फुस शिराएँ, 7. बायाँ अलिंद, 8. बायाँ निलय, 9. महाधमनी, 10. दोनों निलयों के बीच की विभाजिका, 11. वाल्व

दोहरा परिसंचरण: मनुष्य में एक पूरे चक्र में रुधिर हृदय से दो बार गुज़रता है, एक बार फुफ्फुस वाले रास्ते पर और एक बार शरीर वाले रास्ते पर। दाएँ और बाएँ भाग के बँटवारे से ऑक्सीजनित और विऑक्सीजनित रुधिर अलग रहते हैं और शरीर को भरपूर ऑक्सीजन मिलती है। पक्षी और स्तनधारी अपने शरीर का ताप बनाए रखने में लगातार ऊर्जा ख़र्च करते हैं, इसलिए उनके लिए यह बहुत लाभदायक है।

जलस्थलचर और सरीसृप का शरीर ताप पर्यावरण के ताप पर निर्भर करता है, उन्हें इसके लिए ऊर्जा नहीं लगानी पड़ती।

रक्तदाब, रुधिर वाहिकाएँ, प्लेटलैट्स और लसीका

रक्तदाब: रुधिर वाहिकाओं की भित्ति पर रुधिर जो दाब डालता है, उसे रक्तदाब कहते हैं। यह शिराओं की तुलना में धमनियों में बहुत अधिक होता है। निलय के सिकुड़ने (प्रकुंचन) के समय धमनी के अंदर का दाब प्रकुंचन दाब और निलय के शिथिल होने (अनुशिथिलन) के समय का दाब अनुशिथिलन दाब कहलाता है। सामान्य प्रकुंचन दाब लगभग 120 mm (पारा) और अनुशिथिलन दाब लगभग 80 mm (पारा) होता है, जिसे 120/80 लिखते हैं। रक्तदाब स्फाइग्मोमैनोमीटर नाम के यंत्र से नापा जाता है। उच्च रक्तदाब को अति तनाव भी कहते हैं। धमनिकाओं के सिकुड़ने से बहाव में प्रतिरोध बढ़ता है, और इससे धमनी फट सकती है तथा आंतरिक रक्तस्राव हो सकता है।

रुधिर वाहिकाएँ:

(पुस्तक के एक वाक्य में शिराओं के लिए "रुधिर में दाब होता है" छपा है, पर शिराओं में दाब कम होता है, उत्तर में यही लिखिए।)

अंग तक पहुँचकर धमनी बँटते-बँटते सबसे छोटी वाहिकाएँ, केशिकाएँ, बनाती है, जिनकी भित्ति एक कोशिका जितनी मोटी होती है। रुधिर और आसपास की कोशिकाओं के बीच पदार्थों का लेन-देन इसी पतली भित्ति से होता है। फिर केशिकाएँ आपस में मिलकर शिराएँ बनाती हैं।

प्लेटलैट्स द्वारा अनुरक्षण: चोट लगने पर रुधिर बहने लगे, तो रुधिर की हानि होगी और दाब घटने से पंपिंग की दक्षता भी कम होगी। इसे रोकने के लिए रुधिर में प्लेटलैट्स (पट्टिकाणु) होते हैं, जो पूरे शरीर में घूमते रहते हैं और रक्तस्राव की जगह थक्का बनाकर रास्ता बंद कर देते हैं।

लसीका: केशिकाओं की भित्ति के छिद्रों से कुछ प्लैज़्मा, प्रोटीन और रुधिर कोशिकाएँ बाहर निकलकर ऊतकों के अंतर्कोशिकीय अवकाश में आ जाती हैं और लसीका (ऊतक तरल) बनाती हैं। यह प्लैज़्मा जैसा ही है, पर रंगहीन है और इसमें प्रोटीन कम होते हैं। लसीका, लसीका केशिकाओं से होकर बड़ी लसीका वाहिका में और अंत में बड़ी शिरा में पहुँचती है। क्षुद्रांत्र से सोखी गई वसा का वहन लसीका करती है, और यह अतिरिक्त तरल को वापस रुधिर में ले आती है।

पादपों में परिवहन

पौधे चलते-फिरते नहीं और उनके कई ऊतक मृत कोशिकाओं के बने होते हैं, इसलिए उन्हें कम ऊर्जा चाहिए और अपेक्षाकृत धीमा वहन तंत्र काफ़ी है। फिर भी ऊँचे पेड़ों में जड़ और पत्ती के बीच की दूरी इतनी अधिक है कि विसरण से काम नहीं चलता। इसके लिए पौधे में दो अलग चालन रास्ते हैं:

जल का परिवहन: जड़, तने और पत्ती की वाहिनिकाएँ और वाहिकाएँ आपस में जुड़कर एक सतत जाल बनाती हैं। जड़ की कोशिकाएँ मिट्टी से सक्रिय रूप से आयन लेती हैं, जिससे जड़ और मिट्टी के आयन सांद्रण में अंतर बनता है। इस अंतर को मिटाने के लिए मिट्टी से जल जड़ में आता है, और जाइलम में जल का एक स्तंभ लगातार ऊपर धकेला जाता है। यह मूल दाब है, पर ऊँचे पेड़ों की चोटी तक जल पहुँचाने के लिए अकेला काफ़ी नहीं।

पत्ती की कोशिकाओं से जल के अणुओं का वाष्पन एक चूषण (खिंचाव) पैदा करता है, जो जड़ से जल को जाइलम के रास्ते ऊपर खींचता है। पौधे के वायवीय भागों से वाष्प के रूप में जल की हानि वाष्पोत्सर्जन कहलाती है। यह जल के अवशोषण में, जड़ से पत्तियों तक जल और उसमें घुले खनिज लवणों की ऊपर की ओर गति में, और ताप के नियमन में सहायक है। जल के वहन में रात में मूल दाब खास तौर पर प्रभावी है, जबकि दिन में रंध्र खुले रहने पर वाष्पोत्सर्जन खिंचाव मुख्य प्रेरक बल होता है।

वाष्पोत्सर्जन वाला क्रियाकलाप: एक जैसे और बराबर मिट्टी वाले दो गमले लीजिए। एक में पौधा लगाइए और दूसरे में पौधे जितनी ऊँची छड़ी गाड़ दीजिए। दोनों की मिट्टी प्लास्टिक से ढकिए ताकि मिट्टी से नमी न उड़े, फिर दोनों को पूरा प्लास्टिक शीट से ढककर कुछ देर तेज़ धूप में रखिए। कुछ समय बाद पौधे वाली शीट के अंदर पानी की बूँदें दिखती हैं, छड़ी वाली में नहीं। यह जल पत्तियों से उड़ा है, और यही वाष्पोत्सर्जन का प्रमाण है।

भोजन का स्थानांतरण: प्रकाश संश्लेषण के विलेय उत्पादों का वहन स्थानांतरण कहलाता है, और यह फ्लोएम करता है। सुक्रोज़ जैसे पदार्थ ATP की ऊर्जा से फ्लोएम में भेजे जाते हैं। इससे ऊतक का परासरण दाब बढ़ता है, जल अंदर आता है, और यही दाब पदार्थों को कम दाब वाले ऊतकों तक धकेल देता है। ये पदार्थ जड़ के भंडारण अंगों, फलों, बीजों और वृद्धि वाले भागों तक जाते हैं। बसंत में जड़ और तने में जमा शर्करा कलिकाओं तक पहुँचती है, जिन्हें बढ़ने के लिए ऊर्जा चाहिए।

उत्सर्जन: मनुष्य, कृत्रिम वृक्क और पौधे

प्रकाश संश्लेषण और श्वसन में बनी गैसें कैसे निकलती हैं, यह आप देख चुके हैं। दूसरी उपापचयी क्रियाओं में नाइट्रोजन युक्त हानिकारक पदार्थ भी बनते हैं। जिस जैव प्रक्रम में ये हानिकारक उपापचयी अपशिष्ट शरीर से बाहर निकाले जाते हैं, उसे उत्सर्जन कहते हैं। बहुत से एककोशिक जीव ये अपशिष्ट शरीर की सतह से सीधे जल में विसरित कर देते हैं, जबकि जटिल बहुकोशिकीय जीवों में इसके लिए विशिष्ट अंग होते हैं।

मानव उत्सर्जन तंत्र: एक जोड़ा वृक्क, उनसे निकलने वाली मूत्रवाहिनियाँ, एक मूत्राशय और एक मूत्रमार्ग। वृक्क उदर में रीढ़ की हड्डी के दोनों ओर होते हैं। वृक्क में बना मूत्र मूत्रवाहिनी से मूत्राशय में आकर जमा रहता है और मूत्रमार्ग से बाहर निकलता है। (पुस्तक में "एक मूत्रवाहिनी" छपा है, उत्तर में दो मूत्रवाहिनियाँ लिखिए, क्योंकि हर वृक्क से एक निकलती है।)

चित्र के नामांकन: 1. बायाँ वृक्क, 2. बाईं वृक्क धमनी, 3. बाईं वृक्क शिरा, 4. महाधमनी, 5. महाशिरा, 6. बाईं मूत्रवाहिनी, 7. मूत्राशय, 8. मूत्रमार्ग

मूत्र कैसे बनता है: फुफ्फुस में CO₂ रुधिर से अलग होती है, जबकि यूरिया या यूरिक अम्ल जैसे नाइट्रोजनी अपशिष्ट वृक्क में अलग किए जाते हैं। वृक्क की निस्यंदन इकाई वृक्काणु (नेफ्रॉन) है, और हर वृक्क में ऐसे बहुत से नेफ्रॉन पास-पास सटे रहते हैं।

• नेफ्रॉन में बहुत पतली भित्ति वाली रुधिर केशिकाओं का गुच्छ, केशिका गुच्छ (ग्लोमेरुलस), होता है। यह नलिका के कप जैसे सिरे, बोमन संपुट, के अंदर रहता है, जो छना हुआ द्रव इकट्ठा करता है।
• शुरू के निस्यंद में ग्लूकोज़, अमीनो अम्ल, लवण और बहुत सारा जल भी चला आता है। नलिका में आगे बढ़ते हुए इनका चयनित पुनरवशोषण हो जाता है।
• कितना जल वापस सोखा जाएगा, यह शरीर में अतिरिक्त जल की मात्रा और निकाले जाने वाले विलेय अपशिष्ट की मात्रा पर निर्भर है। मूत्र की मात्रा का नियमन इसी से होता है।
• मूत्राशय पेशीय है और तंत्रिका नियंत्रण में है, इसलिए हम प्रायः मूत्र निकासी को रोक पाते हैं।

चित्र के नामांकन: 1. वृक्क धमनी की शाखा, 2. वृक्क शिरा की शाखा, 3. केशिका गुच्छ (ग्लोमेरुलस), 4. बोमन संपुट, 5. वृक्काणु का नलिकाकार भाग, 6. संग्राहक वाहिनी

कृत्रिम वृक्क (अपोहन): संक्रमण, चोट या वृक्क में रुधिर का बहाव कम होने से वृक्क ठीक से काम नहीं कर पाते, और शरीर में विषैले अपशिष्ट जमा होने लगते हैं, जिससे मृत्यु भी हो सकती है। तब कृत्रिम वृक्क नाइट्रोजनी अपशिष्ट को रुधिर से अपोहन (dialysis) द्वारा निकालता है। इसमें अर्धपारगम्य आस्तर वाली बहुत सी नलिकाएँ अपोहन द्रव से भरी टंकी में लगी रहती हैं। इस द्रव का परासरण दाब रुधिर जैसा होता है, पर इसमें नाइट्रोजनी अपशिष्ट नहीं होते। रोगी का रुधिर इन नलिकाओं से गुज़रता है, अपशिष्ट विसरण से द्रव में चले जाते हैं, और शुद्ध रुधिर वापस शरीर में पंप कर दिया जाता है। वृक्क से अंतर यह है कि इसमें कोई पुनरवशोषण नहीं होता। एक स्वस्थ वयस्क के वृक्कों में रोज़ लगभग 180 लिटर आरंभिक निस्यंद बनता है, पर मूत्र एक-दो लिटर ही निकलता है, क्योंकि बाकी निस्यंद वृक्क नलिकाओं में वापस सोख लिया जाता है।

पादप में उत्सर्जन: पौधों के तरीके जंतुओं से बिल्कुल अलग हैं।

• प्रकाश संश्लेषण में बनी ऑक्सीजन भी अपशिष्ट मानी जा सकती है, और गैसें रंध्रों से निकल जाती हैं।
• अतिरिक्त जल वाष्पोत्सर्जन से निकलता है।
• बहुत से अपशिष्ट कोशिकीय रिक्तिका में जमा रहते हैं, और कुछ उन पत्तियों में जमा होते हैं जो बाद में गिर जाती हैं।
• दूसरे अपशिष्ट रेज़िन और गोंद के रूप में, खास तौर पर पुराने जाइलम में जमा रहते हैं।
• कुछ अपशिष्ट पौधे अपने आसपास की मिट्टी में छोड़ देते हैं।

विसरण क्यों काफ़ी नहीं

प्रश्न 1. हमारे जैसे बहुकोशिकीय जीवों में ऑक्सीजन की आवश्यकता पूरी करने में विसरण क्यों अपर्याप्त है? (2 अंक)

उत्तर:

हमारा शरीर बड़ा और जटिल है। इसकी ज़्यादातर कोशिकाएँ शरीर के अंदर हैं और बाहर की हवा के सीधे संपर्क में नहीं रहतीं। विसरण बहुत धीमी क्रिया है और थोड़ी दूरी पर ही ठीक काम करती है। अगर ऑक्सीजन विसरण से ही चलती, तो फुफ्फुस से पैर के अँगूठे तक पहुँचने में लगभग 3 वर्ष लग जाते। इसलिए हमें फुफ्फुस जैसे श्वसन अंग, ऑक्सीजन ढोने वाला हीमोग्लोबिन और रुधिर का वहन तंत्र चाहिए।

सजीव होने का मापदंड

प्रश्न 2. कोई वस्तु सजीव है, इसका निर्धारण करने के लिए हम किस मापदंड का उपयोग करेंगे? (2 अंक)

उत्तर:

चलना, साँस लेना या बढ़ना जैसी दिखाई देने वाली गति सजीव की एक पहचान है, पर यह पक्की पहचान नहीं, क्योंकि कुछ सजीवों में ऐसी गति दिखती ही नहीं। असली मापदंड आणविक गति है। सजीव के शरीर में अणु लगातार गतिशील रहते हैं, जिससे उसकी मरम्मत और अनुरक्षण चलता रहता है। ऐसी वस्तु पोषण, श्वसन, वहन और उत्सर्जन जैसे जैव प्रक्रम करती है, वृद्धि करती है और अपने जैसे जीव पैदा करती है।

प्रकाश संश्लेषण का कच्चा माल

प्रश्न 3. प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक कच्ची सामग्री पौधा कहाँ से प्राप्त करता है? (2 अंक)

उत्तर:

• कार्बन डाइऑक्साइड: वायुमंडल से, पत्तियों के रंध्रों द्वारा।
• जल: मिट्टी से, जड़ों द्वारा। जाइलम इसे पत्तियों तक पहुँचाता है।
• प्रकाश ऊर्जा: सूर्य से, जिसे पत्ती के क्लोरोप्लास्ट में मौजूद क्लोरोफिल सोखता है।
• नाइट्रोजन, फ़ॉस्फ़ोरस, लोहा, मैग्नीशियम जैसे तत्व: मिट्टी से। नाइट्रोजन नाइट्रेट या नाइट्राइट के रूप में ली जाती है और प्रोटीन बनाने में लगती है।

क्लोरोफिल की आवश्यकता का प्रयोग

प्रश्न 4. एक प्रयोग द्वारा सिद्ध कीजिए कि प्रकाश संश्लेषण के लिए क्लोरोफिल आवश्यक है। (5 अंक)

उत्तर:

सामग्री: गमले में लगा शबलित पत्ती वाला पौधा (मनीप्लांट या क्रोटन), बीकर, ऐल्कोहॉल, जल ऊष्मक, तनु आयोडीन विलयन, कागज़।

विधि:

1. पौधे को तीन दिन अँधेरे कमरे में रखते हैं, ताकि पत्तियों का सारा मंड ख़र्च हो जाए।
2. फिर पौधे को लगभग छः घंटे धूप में रखते हैं।
3. एक पत्ती तोड़कर उसके हरे भागों की आकृति कागज़ पर उतार लेते हैं।
4. पत्ती को कुछ मिनट उबलते पानी में डालते हैं, जिससे वह नरम हो जाती है।
5. पत्ती को ऐल्कोहॉल वाले बीकर में डुबाकर बीकर को जल ऊष्मक में तब तक गर्म करते हैं जब तक ऐल्कोहॉल उबलने न लगे।
6. पत्ती निकालकर कुछ मिनट तनु आयोडीन विलयन में रखते हैं, फिर धो लेते हैं।

प्रेक्षण: ऐल्कोहॉल में गर्म करने पर पत्ती का हरा रंग निकल जाता है और ऐल्कोहॉल हरा हो जाता है। आयोडीन डालने के बाद पत्ती के वही भाग नीले-काले होते हैं जो पहले हरे थे। सफ़ेद भागों पर यह रंग नहीं आता।

निष्कर्ष: आयोडीन मंड के साथ नीला-काला रंग देता है। मंड केवल उन्हीं भागों में बना जहाँ क्लोरोफिल था, इसलिए प्रकाश संश्लेषण के लिए क्लोरोफिल आवश्यक है।

सावधानी: ऐल्कोहॉल को सीधे लौ पर गर्म नहीं करना चाहिए, क्योंकि वह जल्दी आग पकड़ता है। इसीलिए जल ऊष्मक का उपयोग होता है।

वसा का पाचन

प्रश्न 5. हमारे शरीर में वसा का पाचन कैसे होता है? यह प्रक्रम कहाँ होता है? (3 अंक)

उत्तर:

वसा का पाचन क्षुद्रांत्र (छोटी आँत) में होता है।

1. आमाशय से आया भोजन अम्लीय होता है। यकृत से आया पित्त रस उसे क्षारीय बनाता है, ताकि अग्न्याशय के एंजाइम काम कर सकें।
2. क्षुद्रांत्र में वसा बड़ी गोलिकाओं के रूप में होती है, जिन पर एंजाइम ठीक से काम नहीं कर पाते। पित्त लवण इन्हें छोटी गोलिकाओं में तोड़ देते हैं। इसे इमल्सीकरण कहते हैं।
3. अग्न्याशयिक रस का लाइपेज एंजाइम इमल्सीकृत वसा का पाचन करता है।
4. अंत में आंत्र रस के एंजाइम वसा को वसा अम्ल और ग्लिसरॉल में बदल देते हैं, जिन्हें आंत्र की भित्ति सोख लेती है।

वायवीय और अवायवीय श्वसन

प्रश्न 6. वायवीय तथा अवायवीय श्वसन में क्या अंतर है? कुछ जीवों के नाम लिखिए जिनमें अवायवीय श्वसन होता है। (3 अंक)

उत्तर:

अवायवीय श्वसन वाले जीव: यीस्ट (किण्वन में) और कुछ जीवाणु। ऑक्सीजन की कमी होने पर हमारी पेशी कोशिकाएँ भी कुछ समय के लिए अवायवीय श्वसन करती हैं।

दौड़ के बाद पैरों में ऐंठन

प्रश्न 7. विद्यालय की दौड़ में अचानक बहुत तेज़ दौड़ने के बाद कभी-कभी पैरों की पेशियों में ऐंठन क्यों हो जाती है? (2 अंक)

उत्तर:

तेज़ दौड़ने पर पेशियों को बहुत ऊर्जा चाहिए, पर उन्हें उतनी ऑक्सीजन नहीं मिल पाती। तब पेशी कोशिकाओं में ग्लूकोज़ से बना पायरुवेट ऑक्सीजन के बिना लैक्टिक अम्ल में बदल जाता है और थोड़ी ऊर्जा मिलती है:

ग्लूकोज़ → पायरुवेट → लैक्टिक अम्ल + ऊर्जा

पेशियों में लैक्टिक अम्ल के जमा होने से ऐंठन (क्रैम्प) होती है। आराम करने पर ऑक्सीजन मिलती है और ऐंठन ठीक हो जाती है।

स्थलीय जीव का लाभ

प्रश्न 8. श्वसन के लिए ऑक्सीजन प्राप्त करने में एक जलीय जीव की अपेक्षा स्थलीय जीव किस प्रकार लाभ में है? (2 अंक)

उत्तर:

जलीय जीव जल में घुली ऑक्सीजन लेते हैं, और जल में घुली ऑक्सीजन की मात्रा हवा की तुलना में बहुत कम होती है। इसलिए उन्हें ज़्यादा पानी अपने क्लोम से गुज़ारना पड़ता है और उनकी श्वास दर तेज़ होती है। स्थलीय जीव वायुमंडल की ऑक्सीजन लेते हैं, जो प्रचुर मात्रा में है। इसलिए उन्हें कम मेहनत में पर्याप्त ऑक्सीजन मिल जाती है।

कूपिकाओं की बनावट

प्रश्न 9. गैसों के अधिकतम विनिमय के लिए मानव फुफ्फुस में कूपिकाएँ किस प्रकार अभिकल्पित हैं? (2 अंक)

उत्तर:

1. फुफ्फुस में श्वसनिकाओं के सिरों पर गुब्बारे जैसी करोड़ों कूपिकाएँ होती हैं। इन सबकी सतह फैला दी जाए तो लगभग 80 वर्ग मीटर हो जाएगी, यानी विनिमय के लिए बहुत बड़ी सतह मिलती है।
2. कूपिकाओं की भित्ति बहुत पतली होती है, जिससे गैसें आसानी से आर-पार जाती हैं।
3. इनकी भित्ति में रुधिर केशिकाओं का घना जाल होता है, जो तुरंत ऑक्सीजन ले लेता है और कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ देता है।

हीमोग्लोबिन की कमी

प्रश्न 10. हमारे शरीर में हीमोग्लोबिन की कमी के क्या परिणाम हो सकते हैं? (2 अंक)

उत्तर:

हीमोग्लोबिन लाल रुधिर कणिकाओं का वह वर्णक है जो फुफ्फुस से ऑक्सीजन लेकर कोशिकाओं तक पहुँचाता है। इसकी कमी होने पर कोशिकाओं तक कम ऑक्सीजन पहुँचेगी और भोजन से कम ऊर्जा मिलेगी। इससे व्यक्ति जल्दी थक जाता है, कमज़ोरी लगती है, थोड़ा चलने पर साँस फूलती है और चेहरा पीला दिखता है। इस अवस्था को रक्ताल्पता (एनीमिया) कहते हैं।

हृदय की रचना और रुधिर का प्रवाह

प्रश्न 11. मानव हृदय की रचना का वर्णन कीजिए और समझाइए कि इसमें रुधिर किस प्रकार प्रवाहित होता है। नामांकित चित्र में आप कौन-से भाग दिखाएँगे? (5 अंक)

उत्तर:

रचना: हृदय मुट्ठी के आकार का एक पेशीय अंग है। इसमें चार कोष्ठ होते हैं: ऊपर दायाँ और बायाँ अलिंद, नीचे दायाँ और बायाँ निलय। दाएँ और बाएँ भाग के बीच विभाजिका होती है, जिससे ऑक्सीजनित और विऑक्सीजनित रुधिर आपस में नहीं मिलते। निलयों की भित्ति अलिंदों से मोटी होती है, क्योंकि उन्हें रुधिर को दूर तक पंप करना होता है।

रुधिर का प्रवाह:

1. फुफ्फुस से ऑक्सीजनित रुधिर फुफ्फुस शिराओं से बाएँ अलिंद में आता है।
2. बायाँ अलिंद सिकुड़ता है और रुधिर बाएँ निलय में जाता है।
3. बायाँ निलय सिकुड़कर रुधिर को महाधमनी से पूरे शरीर में भेजता है।
4. शरीर से विऑक्सीजनित रुधिर महाशिरा से दाएँ अलिंद में आता है।
5. दायाँ अलिंद सिकुड़ता है और रुधिर दाएँ निलय में जाता है।
6. दायाँ निलय रुधिर को फुफ्फुस धमनी से फुफ्फुस में भेजता है, जहाँ वह फिर ऑक्सीजन लेता है।

अलिंद या निलय के सिकुड़ने पर वाल्व रुधिर को उल्टा बहने नहीं देते। एक चक्र में रुधिर हृदय से दो बार गुज़रता है, इसे दोहरा परिसंचरण कहते हैं।

चित्र में नामांकन: शरीर के ऊपरी और निचले भाग से आने वाली महाशिरा, दायाँ अलिंद, दायाँ निलय, फुफ्फुस धमनियाँ, फुफ्फुस शिराएँ, बायाँ अलिंद, बायाँ निलय, महाधमनी और विभाजिका। चित्र में ऑक्सीजनित भाग को बाईं ओर (देखने वाले के दाएँ हाथ की तरफ़) और तीर के निशान से रुधिर की दिशा दिखाइए।

चित्र के नामांकन: 1. शरीर के ऊपरी भाग से आने वाली महाशिरा, 2. शरीर के निचले भाग से आने वाली महाशिरा, 3. दायाँ अलिंद, 4. दायाँ निलय, 5. फुफ्फुस धमनियाँ, 6. फुफ्फुस शिराएँ, 7. बायाँ अलिंद, 8. बायाँ निलय, 9. महाधमनी, 10. दोनों निलयों के बीच की विभाजिका, 11. वाल्व

धमनी और शिरा

प्रश्न 12. धमनी और शिरा में तीन अंतर लिखिए। (2 अंक)

उत्तर:

फुफ्फुस धमनी को छोड़कर धमनियों में प्रायः ऑक्सीजनित रुधिर होता है, और फुफ्फुस शिरा को छोड़कर शिराओं में विऑक्सीजनित।

पेड़ की चोटी तक पानी

प्रश्न 13. किसी ऊँचे पेड़ में जड़ से पत्तियों तक जल कैसे पहुँचता है? मूल दाब और वाष्पोत्सर्जन की भूमिका समझाइए। (3 अंक)

उत्तर:

पौधे में जल का वहन जाइलम करता है। जड़, तने और पत्ती की वाहिनिकाएँ और वाहिकाएँ जुड़कर जल का एक सतत रास्ता बनाती हैं।

मूल दाब: जड़ की कोशिकाएँ मिट्टी से सक्रिय रूप से आयन लेती हैं। इससे जड़ में आयनों का सांद्रण मिट्टी से अधिक हो जाता है और मिट्टी का जल जड़ में आ जाता है। यह जल, जाइलम में जल के स्तंभ को ऊपर धकेलता है। रात में यह दाब खास तौर पर प्रभावी होता है।

वाष्पोत्सर्जन: दिन में रंध्र खुले रहते हैं और पत्तियों से जल वाष्प बनकर उड़ता रहता है। इससे एक चूषण (खिंचाव) बनता है, जो जल को जड़ से जाइलम के रास्ते ऊपर खींचता है। ऊँचे पेड़ों में दिन के समय यही मुख्य बल है। जल के साथ उसमें घुले खनिज लवण भी ऊपर पहुँच जाते हैं।

वृक्काणु की रचना और क्रियाविधि

प्रश्न 14. वृक्काणु (नेफ्रॉन) की रचना तथा क्रियाविधि का वर्णन कीजिए। (5 अंक)

उत्तर:

वृक्काणु वृक्क की निस्यंदन इकाई है। हर वृक्क में ऐसे बहुत से वृक्काणु पास-पास सटे रहते हैं।

रचना:

1. केशिका गुच्छ (ग्लोमेरुलस): बहुत पतली भित्ति वाली रुधिर केशिकाओं का गुच्छ, जिसमें वृक्क धमनी की शाखा से रुधिर आता है।
2. बोमन संपुट: नलिका का कप जैसा सिरा, जिसके अंदर केशिका गुच्छ रहता है।
3. नलिकाकार भाग: बोमन संपुट से निकलने वाली लंबी, घुमावदार नलिका, जिसके चारों ओर केशिकाएँ लिपटी रहती हैं।
4. संग्राहक वाहिनी: जिसमें कई वृक्काणुओं का मूत्र इकट्ठा होता है।

क्रियाविधि:

1. निस्यंदन: केशिका गुच्छ में रुधिर छनता है। यूरिया जैसे नाइट्रोजनी अपशिष्ट के साथ ग्लूकोज़, अमीनो अम्ल, लवण और बहुत सारा जल भी छनकर बोमन संपुट में आ जाता है।
2. चयनित पुनरवशोषण: निस्यंद जब नलिका से गुज़रता है, तो ग्लूकोज़, अमीनो अम्ल, लवण और आवश्यक जल वापस रुधिर में सोख लिए जाते हैं। कितना जल सोखा जाएगा, यह शरीर में अतिरिक्त जल और निकाले जाने वाले अपशिष्ट की मात्रा पर निर्भर करता है।
3. मूत्र: जो द्रव बचता है, वही मूत्र है। यह संग्राहक वाहिनी से मूत्रवाहिनी होते हुए मूत्राशय में जाता है।

रोज़ लगभग 180 लिटर निस्यंद बनता है, पर मूत्र एक-दो लिटर ही निकलता है, क्योंकि बाकी वापस सोख लिया जाता है।

चित्र के नामांकन: वृक्क धमनी की शाखा, वृक्क शिरा की शाखा, केशिका गुच्छ (ग्लोमेरुलस), बोमन संपुट, वृक्काणु का नलिकाकार भाग और संग्राहक वाहिनी।

चित्र के नामांकन: 1. वृक्क धमनी की शाखा, 2. वृक्क शिरा की शाखा, 3. केशिका गुच्छ (ग्लोमेरुलस), 4. बोमन संपुट, 5. वृक्काणु का नलिकाकार भाग, 6. संग्राहक वाहिनी

कूपिका और वृक्काणु की तुलना

प्रश्न 15. फुफ्फुस में कूपिकाओं की तथा वृक्क में वृक्काणु (नेफ्रॉन) की रचना तथा क्रियाविधि की तुलना कीजिए। (3 अंक)

उत्तर:

समानता: दोनों की भित्ति बहुत पतली होती है और दोनों में रुधिर केशिकाओं का घना जाल होता है। दोनों बहुत बड़ी संख्या में होकर लेन-देन के लिए बड़ी सतह देते हैं।

पौधे अपशिष्ट से कैसे छुटकारा पाते हैं

प्रश्न 16. उत्सर्जी उत्पाद से छुटकारा पाने के लिए पादप किन विधियों का उपयोग करते हैं? (2 अंक)

उत्तर:

1. प्रकाश संश्लेषण की ऑक्सीजन और श्वसन की कार्बन डाइऑक्साइड जैसी गैसें रंध्रों से विसरण द्वारा बाहर निकल जाती हैं।
2. अतिरिक्त जल वाष्पोत्सर्जन से निकल जाता है।
3. कई अपशिष्ट कोशिकीय रिक्तिकाओं में जमा रहते हैं, और कुछ पत्तियों में जमा होकर पत्तियों के गिरने के साथ हट जाते हैं।
4. कुछ अपशिष्ट रेज़िन और गोंद के रूप में पुराने जाइलम में जमा रहते हैं।
5. कुछ अपशिष्ट पौधे आसपास की मिट्टी में छोड़ देते हैं।

अभ्यास से पहले

इस अध्याय में कई शब्द जोड़ियों में आते हैं और उनमें उलझना आसान है: श्वसनी और श्वसनिका, अलिंद और निलय, धमनी और शिरा, जाइलम और फ्लोएम, वायवीय और अवायवीय। क्विज़ में कोई विकल्प चुनने से पहले एक पल रुककर तय कीजिए कि प्रश्न किस जैव प्रक्रम का है, फिर उस प्रक्रम के अंग और उनके काम मन में दोहराइए।

जिस प्रश्न में चूक हो, उस विषय वाला भाग पाठ में फिर पढ़िए और उस शब्द का अर्थ अपनी कॉपी में अपने शब्दों में एक पंक्ति में लिखिए। पाचन तंत्र, श्वसन तंत्र, हृदय और वृक्काणु के चित्र एक बार बिना देखे बनाकर नाम लिखने का अभ्यास भी कीजिए, क्योंकि लिखित प्रश्नों में इनके नामांकित चित्र माँगे जाते हैं।