జీవకణం

జీవకణం (ఆంగ్లం: Cell) జీవులన్నిటిలో మూలాధారమైన ప్రాణశక్తి. ప్రతి జీవకణం త్వచం (ఒకరకమైన పొర) తో కప్పబడి ఉండే సైటోప్లాజం తో నిండిఉంటుంది. ఈ పొరలో ప్రోటీన్లు, కేంద్రకామ్లాల వంటి జీవాణువులు అనేకం ఉంటాయి.

జీవకణంలోని సూక్ష్మాంగాలు: (1) కేంద్రకాంశం (2) కేంద్రకం (3) రైబోసోము (4) vesicle (5) గరుకు అంతర్జీవ ద్రవ్యజాలకం) (6) గాల్గీ సంక్లిష్టం (7) సూక్ష్మనాళికలు (8) నునుపు అంతర్జీవ ద్రవ్యజాలకం (9) మైటోకాండ్రియా (10) రిక్తిక (11) కణద్రవ్యం (12) లైసోసోము (13) సెంట్రోసోమ్

జీవకణాల చరిత్ర

• 1632 – 1723: అంథోని వాన్ లివెహాక్ కటకం ఉపయోగించి ఒక సూక్ష్మదర్శిని తయారుచేసుకొని వర్షపు నీటిలో ఉండే వొర్టిసెల్లా అనే ప్రోటొజోవా జీవినీ, తన నోటిలో సూక్ష్మక్రిములను చూసి, వాటి బొమ్మలు గీశాడు.
• 1665: రాబర్ట్ హుక్ కణాలను బిరడా, మొక్కలలో గుర్తించాడు.
• 1839: థియోడార్ ష్వాన్, మథయాస్ జాకబ్ ష్లీడెన్ మొక్కలు, జంతువులన్నీ కణాలతో నిర్మించడ్డాయని గుర్తించారు. ఇదే కణ జీవశాస్త్రానికి మూలం.
• రుడాల్ఫ్ విర్కో కణ విభజన ద్వారా మాత్రమే కొత్త కణాలు తయారవుతాయని గుర్తించాడు.
• 1931: ఎర్నెస్ట్ రుస్క మొట్టమొదటి ట్రాన్స్మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ సూక్ష్మదర్శిని (TEM) at the బెర్లిన్ విశ్వవిద్యాలయం. 1935 నాటికి అతను కాంతిని ఉపయోగించుకొనే సూక్ష్మదర్శిని కన్నా రెండు రెట్లు శక్తివంతమైన ఎలక్ట్రాన్ సూక్ష్మదర్శిని తయారుచేశాడు. దాని వలన అప్పటిదాకా తెలియని కణాంతర్గత నిర్మాణాల గురించి తెలుసుకోవడం సాధ్యమైంది.
• 1953: జేమ్స్ డి.వాట్సన్, ఫ్రాన్సిస్ క్రిక్ డి.ఎన్.ఎ. యొక్క నిర్మాణాన్ని ప్రకటించారు.
• 1981: లిన్ మార్గులిస్ Lynn Margulis ఎండోసింబయాటిక్ సిద్ధాంతాన్ని Endosymbiotic theoryప్రతిపాదించాడు. ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం, బాక్టీరియా వంటి ఏకకణ జీవులే కణాంతర్గత నిర్మాణాలుగా ఏర్పడ్డాయి.దాని గురించిSymbiosis in Cell Evolution అనే పరిశోధన పత్రంలో ప్రచురించాడు.

సూక్ష్మ నిర్మాణం

కేంద్రక నిర్మాణం

కేంద్రకం

ప్రధాన వ్యాసం: కేంద్రకం

కేంద్రకం (Nucleus) రెండు త్వచాలతో ఆవరించిన సూక్ష్మాంగం. లోపలి, వెలుపలి పొరలుగా ఏర్పడిన ఈ త్వచాలు రెండింటిని కలసి 'కేంద్రక ఆచ్ఛాదనం' అంటారు. రసాయన సంఘటనలో ఒక్కో కేంద్రక పొరల మధ్య పరికేంద్రక కుహరిక ఉంటుంది. వెలుపలి పొర అంతర్జీవ ద్రవ్యజాలంతో కలిసి ఉంటుంది. కణక్రియల నియంత్రణకు కేంద్రకం ప్రధాన కేంద్రంగా పనిచేస్తుంది. ఇది సాధారణంగా గోళాకరంలో కణం మధ్య అమరి ఉంటుంది. దీనిలో కేంద్రక రసం ఉంటుంది. ఈ కేంద్రక రసంలో క్రోమోసోములు, కేంద్రకాంశం తేలుతూ ఉంటాయి. క్రోమోసోములలో డి ఆక్సీ రైబోనూక్లియక్ ఆమ్లం (డి.ఎన్.ఎ.) అనే సంక్లిష్ట అణువులుంటాయి. ఈ ఆమ్ల అణువులు అనేక పదార్థాలను ముఖ్యంగా మాంసకృత్తులను సంశ్లేషిస్తాయి. తల్లిదండ్రుల నుంచి బిడ్డలకు సంక్రమించే వంశపారంపర్య లక్షణాలను నిర్దేశిస్తాయి.

ప్లాస్మాత్వచ రూపం

పూర్తి వ్యాసం కొరకు చూడండి ప్లాస్మాత్వచం‌. కణద్రవ్యం చుట్టూ ఉన్న పలుచని పొరను ప్లాస్మాత్వచం అంటారు. ఇది పారదర్శకంగా ఉండి, స్థితిస్థాపక శక్తి కలిగిన నిర్మాణం. ఇది కణంలోని భాగాలను బాహ్య పరిసరాలతో వేరు చేస్తుంది. వాస్తవంగా ఈ కణత్వచం రెండు పొరలతో ఏర్పడింది. ఒక్కొక్క పొర ప్లాస్మా కొవ్వులు, మాంసకృత్తులతో ఏర్పడి ఉంటుంది. ఇది కొన్ని పదార్థాల ప్రవేశాన్ని, నిష్క్రమణను నియంత్రిస్తుంది. ఇది కొన్ని బాహ్యపదార్థాలను అంతర్గ్రహణం జరిపి లోపలికి తీసుకొంటుంది. అంతర్గ్రహణం రెండు విధాలుగా ఉంటుంది. 1. కణభక్షణ (Phagocytosis), 2. కణపానం (Pinocytosis). కొన్ని పదార్థాలను (స్రావక, విసర్జక ఉత్పత్తులను) బయటకు పంపిస్తుంది.

కణద్రవ్యం

కణత్వచంతో ఆవరించబడి పాక్షిక పారదర్శకత కలిగి, విషమ జాతీయ కొల్లయిడల్ పదార్థంతో ఏర్పడిన కణభాగాన్ని కణద్రవ్యం అంటారు. ఇది 'సైటోసాల్' అనే ద్రవరూప మూలపదార్థం లేదా మాత్రికను కలిగి ఉంటుంది. ఈ మాత్రికలో అనేక విధులను నిర్వహించే ఎన్నో రకాల సూక్ష్మాంగాలు (Organelles) తేలుతూ ఉంటాయి. కణద్రవ్యంలో చాలా రకాల పోషక పదార్థాలు (Nutrients); వర్ణ పదార్థాలు (Pigments), స్రావక కణికలు (Secretory granules), చమురుచుక్కలు (Oil droplets), రిక్తికలు (Vacuoles), సూక్ష్మనాళికలు (Microtubules) ఉంటాయి.

అంతర్జీవ ద్రవ్యజాలకం

కణద్రవ్యంలో త్వచనిర్మిత నాళికల మాదిరిగా అంతర్జీవ ద్రవ్యజాలకం ఉంటుంది. దీనినంటి పెట్టుకొని 80s రైబోసోము రేణువులుంటే ఇది గరుకుగా ఉంటుంది. ఇవిలేని పక్షంలో ఇది నునుపుగా ఉంటుంది. అంతర్జీవ ద్రవ్యజాలకం వెలుపలివైపున కణత్వచంతో, లోపలివైపున కేంద్రక త్వచ వెలుపలిపొరతో కలిసి ఉంటుంది. గరుకు అంతర్జీవ ద్రవ్యజాలకం (Rough endoplasmic reticulum) ప్రొటీనుల సంశ్లేషణలో పాల్గొంటుంది. నునుపు అంతర్జీవ ద్రవ్యజాలకం (Smooth endoplasmic reticulum) గ్లైకోజన్, కొవ్వుల సంశ్లేషణలో పాల్గొంటుంది. ఇక్కడ సంశ్లేషణ చెందిన పదార్ధాలు ప్రసరించే సుక్ష్మ ఆశయాల రూపంలో విడుదలవుతాయి. ఈ తిత్తులు గాల్గీ సంక్లిష్టానికి సంబంధించిన సిస్టర్నాలతో కలసిపోతాయి.

గాల్గీ సంక్లిష్టం

గాల్గీ సంక్లిష్టం త్వచనిర్మిత సూక్ష్మాంగం. ఇది స్రావక కణాలలో బాగా అభివృద్ధి చెంది ఉంటుంది. ఇది రెండు రూపాలలో ఉంటుంది. 1. చదునుతిత్తులు 2. ఆశయాలు. అంతర్జీవ ద్రవ్యజాలకం సంశ్లేషణ గావించి విడుదల చేసిన పదార్ధాలను గాల్గీ సంక్లిష్టం గ్రహించి సాంద్రీకరించి, రూపాంతరం చెందించి మూటగట్టి స్రావక ఆశయాల రూపంలో విడుదల చేస్తుంది. ఈ ఆశయాలు ప్లాస్మాత్వచం వద్దకు జరిగి దానితో కలిసి దానిలోని పదార్ధాలను బయటకి విడుదల చేస్తాయి. గాల్గీ సంక్లిష్టం విడుదల చేసిన మొన్ని స్రావక ఆశయాలు లైసోసోములుగా కణద్రవ్యంలోనే ఉండిపోతాయి.

లైసోసోములు

ప్రధాన వ్యాసం: లైసోసోము

లైసోసోములు త్వచనిర్మిత ఆశయాలవంటి నిర్మాణాలు. ఇవి చాలా రకాల ఎంజైములతో నింపబడి ఉంటాయి. ఈ ఎంజైములన్నింటినీ కలిపి 'ఆసిడ్ హైడ్రోలేసులు' అంటారు. ఈ ఎంజైములు ప్రోటోజోవన్ లలో ఆహార పదార్ధాల కణాంతస్థ జీర్ణక్రియకు చాలా అవసరం. కణంలోని నిరుపయోగ సూక్ష్మాంగాలను నిర్మూలించటంలో కూడా ఇవి పాల్గొంటాయి. అందువల్లనే లైసోసోములను 'ఆత్మహత్య తిత్తులు' (Suicidal bags) అంటారు. ఇవి కణంలోకి ప్రవేశించిన బాక్టీరియాను కూడా చంపేస్తాయి. ఇవి కణాంతర జీర్ణక్రియను నిర్వహించేటప్పుడు బహురూపకతను ప్రదర్శిస్తాయి.

మైటోకాండ్రియా

ప్రధాన వ్యాసం: మైటోకాండ్రియా

మైటోకాండ్రియాలు (Mitochondria) కణంలో పాక్షిక స్వతంత్ర ప్రతిపత్తిగల సూక్ష్మాంగాలు. ఇవి స్థూపాకారంలోగాని, గోళాకారంలోగాని ఉంటాయి. ఒక్కొక్కటిగా గాని సమూహాలుగా గాని ఉండవచ్చు. జీవనక్రియలు చురుకుగా సాగే కణాలలో ఇది చాలా అధికసంఖ్యలో ఉంటాయి. ఇవి రెండు పొరలతో ఏర్పడిన సూక్ష్మాంగాలు. ఈ పొరలు కణత్వచాన్ని పోలి ఉంటాయి. దీనివెలుపలి పొర చదునుగా ఉండగా, లోపలి పొర ముడతలుగా ఏర్పడి ఉంటుంది. ఈ ముడతలను క్రిస్టోలు అంటారు. ఇవి మాత్రికలోకి విస్తరించి ఉంటాయి. మాత్రికలో వలయాకారపు DNA, ATP, 70s రైబోసోములు, ఎలక్ట్రాన్ రవాణా వ్యవస్థ, కణాంతర శ్వాసక్రియకు అవసరమైన ఆక్సీకరణ ఎంజైములు ఉంటాయి. కణాలలో జరిగే అనేక జీవన క్రియా చర్యలకు అవసరమైన శక్తిని మైటోకాండ్రియాలు సిద్ధంచేసి ఉంచుతాయి. అందువల్ల వీటిని కణంయొక్క 'శక్త్యాగారాలు' అని వర్ణిస్తారు.

రైబోసోములు

రైబోసోములు అతిసూక్ష్మకణికారూప కణాంగాలు. ఇవి రెండు రకాలు. 1. 80s రకం, 2. 70s రకం. ఇవి కణద్రవ్యంలో స్వతంత్రంగా గానీ లేదా అంతర్జీవ ద్రవ్యజాలానికి అంటిపెట్టుకొని గాని ఉంటాయి. కొన్ని మైటోకాండ్రియాలో ఉంటాయి. రైబోసోములు ప్రోటీనుల సంశ్లేషణలో ప్రధానపాత్రను పోషిస్తాయి.

సెంట్రోసోమ్

సెంట్రోసోము కణద్రవ్యంలో ఏర్పడిన గోళాకారప్రాంతం. కాబట్టి ఇది కణత్వచంతో ఆవరించబడిన నిర్మాణం కాదు. దీనిలో ఒక జత స్థూపాకార తారావత్ కేంద్రాలు ఒకదానిలో మరొకటి లంబకోణంలో అమరి ఉంటాయి. ఇది కణవిభజనలో, 'విభజన కండె' అనే నిర్మాణానికి అవసరమైన సూక్ష్మనాళికలను రూపొందిస్తాయి. ఇవి జంతుకణాల్లోనే ఉన్నాయి. వృక్షకణాల్లో లేవు.

కైనెటోసోములు

కైనెటోసోములను ఆధార కణికలని కూడా అంటారు. ఇవి తారావత్ కేంద్రాలను పోలిన నిర్మాణాలు. దీనిలోనూ కణత్వచం ఉండదు. ఇవి శైలికామయ, కశాభయుత కణాల్లోని కణద్రవ్యం యొక్క పరిధీయ ప్రాంతంలో, కశాభాల శైలికల మూలభాగంలో ఉంటాయి. వీటినుంచి కశాభాలు, శైలికలు ఏర్పడతాయి. ఇది కశాభాలు, శైలికల కదలికలను ఆరంభించడమే కాకుండా వాటిని అదుపులో ఉంచుతుంది.

సూక్ష్మనాళికలు

సూక్ష్మనాళికలు (Microtubules) కూడా కణత్వచంతో ఆవరించని, కణద్రవ్యంలో ఉన్న ప్రోటినులతో ఏర్పడిన నిర్మాణాలు. ఇవి కణానికి ఆకారాన్నివ్వటంలోను, కణంలో జరిగే జీవపదార్ధ భ్రమణం వంటి కణాంతర కదలికల్లోనూ, కణంలో పదార్ధాల రవాణాలలోను, కణవిభజనలోను తమవంతు పాత్రను నిర్వహిస్తాయి.

రకాలు:నిర్మాణం

The cells of eukaryotes (left) and prokaryotes (right)

నిర్మాణాత్మకంగా జీవకణాలు రెండు రకాలు, ప్రోకారియోటిక్, యూకారియోటిక్.

పెట్టె 1: ప్రోకారియోటిక్, యూకారియోటిక్ కణాల లక్షణాల బేరీజు

	ప్రోకారియోట్లు	యూకారియోట్లు
జీవులు	బాక్టీరియా, ఆర్కియా	ప్రొటిస్ట్లు, శిలీంధ్రాలు, మొక్కలు, జంతువులు
సాధారణ పరిమాణం	~ 1-10 మైక్రాన్లు	~ 10-100 మైక్రాన్లు (sperm cells, apart from the tail, are smaller)
కేంద్రక రకము	nucleoid region; నిజ కేంద్రకము లోపించింది	నిజ కేంద్రకము రెండు పొరల త్వచాన్ని కలిగి ఉంటుంది
డి.ఎన్.ఎ.	circular (సాధారణంగా)	linear molecules (క్రోమోసోములు) with histone proteins
ఆర్.ఎన్.ఎ.-/protein-synthesis	coupled in cytoplasm	RNA-synthesis inside the nucleus protein synthesis in cytoplasm
రైబోసోమ్లు	50S+30S	60S+40S
కణాంతర్గత నిర్మాణాలు	అతి సరళమైన నిర్మాణాలు	అత్యంత అభివృద్ధి చెందినవి, సైటోస్కెలిటన్‌ను కలిగి ఉంటాయి.
చలనము	కశాభాలు made of flagellin	కశాభాలు, శైలికలు made of tubulin, lamellipodia
మైటోకాండ్రియా	ఉండవు	కొన్ని వేలు ఉంటాయి (కొన్నింటిలో లోపించవచ్చును)
హరితరేణువులు	ఉండవు	శైవలాలు, మొక్కలలో ఉంటాయి
Organization	సాధారణంగా ఏకకణాలు	ఏకకణాలు, కణజాలాలు, బహుకణజీవులు
కణ విభజన	ప్రత్యక్ష కణవిభజన	సమ విభజన క్షయకరణ విభజన

అనుబంధ నిర్మాణాలు

గుళిక

గుళిక (Capsule) కొన్ని బాక్టీరియాలలో మాత్రమే కణత్వచం బయట ఉండే నిర్మాణము. ఇది జెలటిన్ పదార్ధంతో చేయబడివుంటుంది. అయితే మెనింగోకాకస్, న్యూమోకాకస్ లలో పాలిసాకరైడుతోను, బాసిల్లస్ ఆంథ్రాసిస్ లో పాలీపెప్టైడుతోను, స్ట్రెప్టోకాకస్ లో హయల్యురానిక్ ఆమ్లంతోను చేయబడివుంటుంది. గుళికలు కొన్ని ప్రత్యేకమైన రంజనాలతో మాత్రమే కనిపిస్తాయి. ఇవి ప్రతిజనకాలుగాను, కణభక్షణను ఎదిరించగలిగివుంటాయి. అందువలన బాక్టీరియాల తీవ్రతను నిర్దేశిస్తాయి.

కశాభాలు

కశాభాలు (Flagella) కొన్ని జీవకణాల చలనాంగాలు. ఇవి కణద్రవం నుండి మొదలై కణత్వచం బయటకు పొడుచుకొని వస్తాయి. ఇవి పొడవుగా, సన్నంగా దారం వంటి నిర్మాణాలు. ఇవి ఫ్లెజెల్లిన్ (Flagellin) అనే ప్రోటీన్ తో నిర్మించబడతాయి. వీటి అమరికను బట్టి కొన్ని కణాల్ని monotrichate, amphitrichate, lophotrichate, peritrichate గా వర్గీకరిస్తారు.

Fimbriae (pili)

ఇవి పొట్టిగా సన్నగా ఉండే నిర్మాణాలు. ఇవి పైలిన్ (Pilin) అనే ప్రోటీన్ తో తయారుచేయబడతాయి. ఇవి బాక్టీరియా జీవులు మానవుల కణాలలోని గ్రాహకాలకు అతుక్కోవడానికి ఉపయోగపడతాయి. కొన్ని ప్రత్యేకమైన సెక్స్ పైలి ప్రత్యుత్పత్తిలో సహాయపడతాయి.

కణ విభజన

Three types of cell division

పెరుగుదల, ప్రత్యుత్పత్తి కొరకు కణములో జరుగు విభజనను కణ విభజన అంటారు. ఇలా ఏర్పడిన పిల్ల కణములు పరిపూర్ణముగా పెరిగిన తరువాత మరల విభజన జరుగును. ఈ విభజనలో క్రోమోసోములు ముఖ్య పాత్రను నిర్వహిస్తాయి. ఇవి పిల్ల కణములకు ఆ జాతి లక్షణములను అందజేయును.

జంతు కణములలో మూడు రకములైన కణ విభజనలు జరుగును: ప్రత్యక్ష కణ విభజన, సమ విభజన, క్షయకరణ విభజన.

ప్రత్యక్ష కణవిభజన

ప్రత్యక్ష కణవిభజన లేదా ఎమైటాసిస్ అకణజీవులలో జరిగే ప్రత్యుత్పత్తి విధానము. ప్రోటోజోవా, బాక్టీరియా మొదలైన వానిలో ఈ విభజన జరుగును. ఈ విభజనలో క్రోమోసోములు విభజన చెందవు. కేంద్రకము మొదట పొడవుగా సాగి మధ్యలో ఒక కుంచనము ఏర్పడును. ఇది క్రమేపి పెరిగి కేంద్రకము రెండు పిల్ల కేంద్రకములుగా విభజింపబడును. వెంటనే జీవద్రవ్యము కూడా విభజన చెంది రెండు పిల్ల కణములు ఏర్పడును.

సమ విభజన

సమ విభజన లేదా మైటాసిస్ అన్ని రకముల దైహిక కణములలో జరిగును. పిల్ల కణములు ఒకదానినొకటి పోలి ఉండటమే గాక తల్లి కణమును కూడా పోలియుండును. చనిపోయిన, గాయపడిన కణముల స్థానము నాక్రమించుటకు కూడా కణములలో ఈ విధమైన విభజన జరిగి కొత్త కణములేర్పడును.

• ప్రథమ దశ (Prophase) :
• మధ్య దశ (Metaphase) :
• చలన దశ (Anaphase) :
• అంత్య దశ (Telophase) :

క్షయకరణ విభజన

క్షయకరణ విభజన లేదా మియోసిస్ (Meiosis) లో ద్వయస్థితికలో నున్న జనకతర కణము నుండి ఏకస్థితికలో నున్న పిల్ల కణములు ఏర్పడును. ఈ పిల్లకణముల నుండి జీజ కణములు (Germ cells) ఏర్పడును. జీజకణములు సంయోగ సమయంలో కలిసి సంయుక్త బీజకణము నేర్పరచి మరల ద్వయస్థితిక కోమోసోములు ఉండును. ఈ విధముగా ఒక జాతి యొక్క క్రోమోసోముల సంఖ్య నిర్దిష్టముగ ఉండుటకు, యూకారియోటులలో ప్రత్యుత్పత్తి జరుగుటకు క్షయకరణ విభజన చాలా అవసరము.

బయటి లింకులు

• Endocytosis and cell biology basics
• Inside the Cell Archived 2017-07-20 at the Wayback Machine
• Virtual Cell's Educational Animations
• The Inner Life of A Cell, a flash video showing what happens inside of a cell
• The Virtual Cell
• Cells Alive!
• Journal of Cell Biology
• The Biology Project > Cell Biology
• Centre of the Cell online
• The Image & Video Library of The American Society for Cell Biology Archived 2011-06-10 at the Wayback Machine, a collection of peer-reviewed still images, video clips and digital books that illustrate the structure, function and biology of the cell.
• Gall JG, McIntosh JR, eds (2001). Landmark Papers in Cell Biology Archived 2009-12-02 at the Wayback Machine. Bethesda, MD and Cold Spring Harbor, NY: The American Society for Cell Biology and Cold Spring Harbor Laboratory Press; 2001. Commentaries and links to original research papers published in the ASCB Image & Video Library

పాఠ్య పుస్తకాలు

• Alberts B; Johnson A; Lewis J; Raff M; Roberts K; Walter P (2002). Molecular Biology of the Cell (4th ed.). Garland. ISBN 0815332181.
• Lodish H; Berk A; Matsudaira P; Kaiser CA; Krieger M; Scott MP; Zipurksy SL; Darnell J (2004). Molecular Cell Biology (5th ed.). WH Freeman: New York, NY. ISBN 978-0716743668.
• Cooper GM (2000). The cell: a molecular approach (2nd ed.). Washington, D.C: ASM Press. ISBN 0-87893-102-3.
• ఎనిమిదవ తరగతి పాఠ్య పుస్తకం, ఆంధ్ర ప్రదేశ్ ప్రభుత్వ ప్రచురణ