जैव प्रक्रम

यह क्यों ज़रूरी है

आपको कैसे पता चलता है कि कुत्ता ज़िंदा है और पत्थर नहीं? आप कहेंगे — वह हिलता है, साँस लेता है। लेकिन एक पौधा बिलकुल चुपचाप खड़ा रहकर भी ज़िंदा होता है, और सोता हुआ इंसान, जो मुश्किल से हिलता है, वह भी ज़िंदा है। तो “हिलना-डुलना दिखना” ज़िंदगी की असली पहचान नहीं है।

असली पहचान छिपी हुई है। हर जीवित शरीर एक बेहद व्यवस्थित ढाँचा है — अंग ऊतकों से, ऊतक कोशिकाओं से, कोशिकाएँ अणुओं से बनी हैं। वातावरण लगातार इस व्यवस्था को तोड़ने की कोशिश करता रहता है (सोचिए, हर चीज़ कैसे धीरे-धीरे खराब होने लगती है)। ज़िंदा रहने के लिए शरीर को खुद की लगातार मरम्मत और दोबारा निर्माण करते रहना पड़ता है — दिन-रात, यहाँ तक कि जब आप सो रहे हों तब भी। इस मरम्मत के लिए बाहर से ऊर्जा और कच्चा माल चाहिए, और कचरे को बाहर निकालना भी ज़रूरी है।

जो काम इस मरम्मत को चलाते रहते हैं, वे ही हैं जैव प्रक्रम (life processes)। यह अध्याय चार बड़े जैव प्रक्रमों के बारे में है — पोषण, श्वसन, परिवहन और उत्सर्जन — और यह कि आपका शरीर, एक पौधा, और यहाँ तक कि एक कोशिका वाला अमीबा भी इन्हें कैसे पूरा करते हैं।

मुख्य विचार

जीवित शरीर एक व्यवस्थित ढाँचा है जो लगातार टूटने की ओर बढ़ता है। ज़िंदा रहने के लिए उसे खुद को बनाए रखना पड़ता है — जिसके लिए चाहिए भोजन (पोषण), ऊर्जा का निकलना (श्वसन), शरीर में चीज़ों को इधर-उधर पहुँचाने का तरीका (परिवहन), और कचरा बाहर निकालने का तरीका (उत्सर्जन)।

एक छोटे, एक-कोशिका वाले जीव में पूरी सतह वातावरण को छूती है, इसलिए भोजन, गैसें और कचरा सीधे विसरण (diffusion) से अंदर-बाहर हो सकते हैं। लेकिन आपके जैसे बड़े, बहु-कोशिकीय शरीर में ज़्यादातर कोशिकाएँ अंदर गहरे होती हैं — विसरण उन तक पहुँचने में बहुत धीमा है। बस यही समस्या वह वजह है जिसके कारण जटिल जीवों में विशेष तंत्र बने: पाचन तंत्र, फेफड़े, हृदय-और-रक्त वाला परिवहन तंत्र, और गुर्दे।

बस यह एक बात याद रखिए — व्यवस्था बनाए रखनी पड़ती है, और बड़े शरीर में अकेला विसरण यह नहीं कर सकता — फिर इस अध्याय का हर तंत्र समझ में आ जाएगा।

आइए इसे समझें

पोषण: भोजन पाना

हर जीव को ऊर्जा और कच्चा माल चाहिए; बस सबका तरीका अलग है।

• स्वपोषी (autotrophs) अपना भोजन खुद बनाते हैं — साधारण अकार्बनिक चीज़ों (CO₂ और पानी) से, सूरज की रोशनी की मदद से। जैसे हरे पौधे और कुछ बैक्टीरिया।
• विषमपोषी (heterotrophs) बना-बनाया जटिल भोजन लेते हैं और उसे तोड़ते हैं। जैसे जानवर और कवक (फंगस)। ये सीधे या अप्रत्यक्ष रूप से स्वपोषियों पर निर्भर रहते हैं।

प्रकाश-संश्लेषण (photosynthesis) वह तरीका है जिससे स्वपोषी भोजन बनाते हैं:

6CO₂ + 12H₂O →[क्लोरोफिल, सूरज की रोशनी] C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

तीन चीज़ें होती हैं: क्लोरोफिल रोशनी सोखता है, वह ऊर्जा पानी को तोड़ती है (O₂ निकलती है), और CO₂ का अपचयन होकर कार्बोहाइड्रेट (ग्लूकोज़) बनता है, जो स्टार्च के रूप में जमा होता है। CO₂ पत्ती के छोटे-छोटे छिद्रों रंध्र (stomata) से अंदर आती है, जिन्हें रक्षक कोशिकाएँ (guard cells) खोलती-बंद करती हैं; पानी जड़ों से ऊपर आता है।

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मनुष्य में पोषण

भोजन एक लंबी नली — आहार-नाल (alimentary canal) — से होकर गुज़रता है और कदम-दर-कदम टूटता जाता है:

जगह	क्या होता है	मुख्य रस / एंज़ाइम
मुँह	दाँत भोजन को पीसते हैं; लार उसे गीला करती है और स्टार्च पचाना शुरू करती है	लार-एमाइलेज़ (स्टार्च → शर्करा)
आमाशय (पेट)	मांसपेशीय दीवारें मथती हैं; अम्ल कीटाणु मारता है व एंज़ाइम चालू करता है	HCl + पेप्सिन (प्रोटीन) + म्यूकस
छोटी आँत	कार्ब, प्रोटीन व वसा का पूरा पाचन; अवशोषण	पित्त (वसा का इमल्सीकरण), अग्न्याशयी रस (ट्रिप्सिन, लाइपेज़), आंत्र रस
बड़ी आँत	बचे हुए से पानी सोखती है	—

छोटी आँत पाचन और अवशोषण की मुख्य जगह है। यकृत (लिवर) से आया पित्त भोजन को क्षारीय बनाता है और वसा के बड़े गोलों को छोटी-छोटी बूँदों में तोड़ता है (इमल्सीकरण — ठीक वैसे ही जैसे अध्याय 4 में साबुन चिकनाई पर करता था)। इसकी अंदरूनी दीवार पर उँगली जैसे दीर्घरोम (villi) होते हैं जो सतह का क्षेत्रफल बहुत बढ़ा देते हैं, ताकि पचा भोजन तेज़ी से खून में चला जाए।

श्वसन: ऊर्जा निकालना

भोजन के अंदर ऊर्जा बंद रहती है; श्वसन उसे ATP के रूप में निकालता है, जो कोशिका की ऊर्जा-”मुद्रा” है। पहला कदम हमेशा एक जैसा होता है — ग्लूकोज़ (6-कार्बन) कोशिकाद्रव्य (cytoplasm) में पाइरुवेट (3-कार्बन) में टूटता है। इसके बाद क्या हो, यह ऑक्सीजन पर निर्भर करता है:

रास्ता	कहाँ / कब	उत्पाद	ऊर्जा
वायवीय (O₂ के साथ)	माइटोकॉन्ड्रिया	CO₂ + पानी	बहुत ज़्यादा
अवायवीय — किण्वन	यीस्ट कोशिका में	एथेनॉल + CO₂	कम
अवायवीय — हमारी मांसपेशी में	मांसपेशी कोशिका, कम O₂	लैक्टिक अम्ल	कम

ज़ोरदार कसरत के दौरान यही लैक्टिक अम्ल जमा होकर मांसपेशियों में ऐंठन (cramps) लाता है।

साँस लेना ऑक्सीजन अंदर लाता है। मनुष्य में हवा नाक के छिद्रों → गले (जिसे उपास्थि के छल्ले खुला रखते हैं) → फेफड़ों तक जाती है, जहाँ लाखों गुब्बारे जैसी छोटी थैलियों वायुकोष्ठ (alveoli) पर ख़त्म होती है। इनकी बहुत बड़ी सतह (फैला दें तो करीब 80 m²!) और भरपूर रक्त-आपूर्ति O₂ को खून में और CO₂ को बाहर जाने देती है। ऑक्सीजन को लाल रक्त-कोशिकाओं में मौजूद हीमोग्लोबिन ढोता है; CO₂ (जो ज़्यादा घुलनशील है) ज़्यादातर प्लाज़्मा में घुली हुई जाती है। मछलियाँ, जिन्हें पानी में बहुत कम ऑक्सीजन मिलती है, गलफड़ों (gills) से तेज़ी से साँस लेती हैं।

मनुष्य में परिवहन

खून एक तरल ऊतक है: प्लाज़्मा (भोजन, CO₂, कचरा घुले रूप में ढोता है) और कोशिकाएँ (लाल कोशिकाएँ O₂ ढोती हैं; प्लेटलेट्स चोट पर खून जमाकर रिसाव रोकती हैं)।

हृदय एक मांसपेशीय पंप है जिसमें चार कक्ष (chambers) होते हैं ताकि ऑक्सीजन-भरपूर और ऑक्सीजन-रहित खून कभी न मिलें:

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खून का रास्ता देखिए: फेफड़ों से O₂-भरपूर खून → बायाँ अलिंद → बायाँ निलय → पूरे शरीर को पंप। शरीर से CO₂-भरपूर खून → दायाँ अलिंद → दायाँ निलय → फेफड़ों को पंप। चूँकि खून एक पूरे चक्कर में हृदय से दो बार गुज़रता है, इसे दोहरा परिसंचरण (double circulation) कहते हैं। यह ऑक्सीजन-भरपूर और ऑक्सीजन-रहित खून को अलग रखता है — जो पक्षियों और स्तनधारियों जैसे गरम-खून वाले, ज़्यादा ऊर्जा चाहने वाले जानवरों के लिए ज़रूरी है।

• धमनियाँ (arteries) खून को हृदय से दूर ले जाती हैं — मोटी, लचीली दीवारें (ज़्यादा दबाव)।
• शिराएँ (veins) खून को हृदय की ओर वापस लाती हैं — कपाट पीछे बहने से रोकते हैं।
• केशिकाएँ (capillaries) एक-कोशिका मोटी होती हैं, यहीं कोशिकाओं से आदान-प्रदान होता है।

पौधों में परिवहन

पौधे चीज़ें धीरे ले जाते हैं (वे हिलते नहीं और उनमें बहुत-सी मृत कोशिकाएँ होती हैं, इसलिए ऊर्जा की ज़रूरत कम है) पर कभी-कभी बहुत ऊँचाई तक। दो अलग पाइपलाइनें यह करती हैं:

• जाइलम (xylem) जड़ों से पानी और खनिज ऊपर ले जाता है। जड़ की कोशिकाएँ सक्रिय रूप से आयन लेती हैं, पानी परासरण से पीछे आता है (मूल-दाब), पर असली खिंचाव वाष्पोत्सर्जन (transpiration) से आता है — पत्तियों से पानी वाष्प बनकर उड़ने पर एक चूषण बनता है जो पानी के स्तंभ को ऊपर खींचता है।
• फ्लोएम (phloem) पत्तियों में बना भोजन (शर्करा) पौधे के बाक़ी हिस्सों तक ले जाता है (इसे स्थानांतरण / translocation कहते हैं)। यह ऊर्जा (ATP) लगाता है और भोजन को ऊपर या नीचे, ज़रूरत के मुताबिक़ ले जा सकता है।

उत्सर्जन: कचरा बाहर निकालना

प्रोटीन के टूटने से नाइट्रोजनी कचरा (जैसे यूरिया) बनता है जो ज़हरीला है और बाहर निकालना ज़रूरी है। मनुष्य में उत्सर्जन तंत्र में होते हैं — एक जोड़ी गुर्दे (kidneys), दो मूत्रवाहिनी (ureters), एक मूत्राशय (urinary bladder) और एक मूत्रमार्ग (urethra)।

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हर गुर्दे में लाखों छोटे छन्ने होते हैं जिन्हें नेफ्रॉन (nephrons) कहते हैं। खून केशिकाओं के एक गुच्छे (ग्लोमेरुलस) में छनता है, जो एक कप (बोमन-संपुट / Bowman’s capsule) के अंदर होता है। जैसे-जैसे छना हुआ द्रव नलिका में बहता है, काम की चीज़ें — ग्लूकोज़, अमीनो अम्ल, लवण और ज़्यादातर पानी — दोबारा सोख ली जाती हैं (reabsorption)। जो बचता है (यूरिया + फालतू पानी + लवण) वह मूत्र है। जब गुर्दे काम करना बंद कर दें, तो कृत्रिम गुर्दा (डायलिसिस) खून साफ़ कर सकता है।

पौधे अलग तरह से उत्सर्जन करते हैं: O₂ प्रकाश-संश्लेषण का एक “कचरा” है; फालतू पानी वाष्पोत्सर्जन से निकलता है; बाक़ी कचरा रसधानियों (vacuoles) में, झड़ने वाली पत्तियों में, या रेज़िन और गोंद के रूप में जमा होता है, या मिट्टी में छोड़ दिया जाता है।

आम ग़लतियाँ

झटपट जाँच

अभ्यास के सवाल

ये Curriv द्वारा बनाए गए हैं और पूरी तरह मुफ़्त हैं। उत्तर देखने से पहले खुद कोशिश करें।

आसान

मध्यम

चुनौती

सारांश

• जैव प्रक्रम जीवित शरीर की व्यवस्था बनाए रखते हैं: पोषण, श्वसन, परिवहन, उत्सर्जन। बड़े शरीरों को विशेष तंत्र चाहिए क्योंकि अकेला विसरण बहुत धीमा है।
• पोषण: स्वपोषी प्रकाश-संश्लेषण से भोजन बनाते हैं (CO₂ + पानी + सूरज की रोशनी → ग्लूकोज़, क्लोरोफिल से; रंध्र गैसें अंदर/बाहर करते हैं)। विषमपोषी बना-बनाया भोजन खाते हैं। मनुष्य में भोजन आहार-नाल में पचता है (मुँह में एमाइलेज़ → आमाशय में HCl + पेप्सिन → छोटी आँत में पित्त + अग्न्याशयी + आंत्र रस, दीर्घरोम से अवशोषित)।
• श्वसन: ग्लूकोज़ → पाइरुवेट (कोशिकाद्रव्य); फिर वायवीय (माइटोकॉन्ड्रिया, O₂ → CO₂ + पानी, बहुत ATP) या अवायवीय (यीस्ट → एथेनॉल+CO₂; मांसपेशी → लैक्टिक अम्ल → ऐंठन)। साँस में वायुकोष्ठ + हीमोग्लोबिन।
• मनुष्य में परिवहन: चार-कक्षीय हृदय, दोहरा परिसंचरण; धमनियाँ (दूर), शिराएँ (वापस), केशिकाएँ (आदान-प्रदान)।
• पौधों में परिवहन: जाइलम (पानी ऊपर, वाष्पोत्सर्जन के खिंचाव से); फ्लोएम (भोजन, स्थानांतरण से, ऊर्जा लगाकर)।
• उत्सर्जन: गुर्दों के नेफ्रॉन खून छानते हैं और काम की चीज़ें दोबारा सोखते हैं; डायलिसिस ख़राब गुर्दों की जगह लेता है। पौधे रसधानियों, झड़ती पत्तियों, रेज़िन, गोंद और मिट्टी का इस्तेमाल करते हैं।

आगे क्या?

अब आपने देखा कि शरीर खुद को कैसे चलाता है — भोजन लेना, ऊर्जा निकालना, चीज़ें इधर-उधर पहुँचाना और कचरा साफ़ करना। पर शरीर इन सबमें तालमेल कैसे बैठाता है, और बाहर की दुनिया का जवाब कैसे देता है? अध्याय 6: नियंत्रण एवं समन्वय में आप मिलेंगे तंत्रिका तंत्र, प्रतिवर्ती क्रियाओं, मस्तिष्क, और उन हार्मोनों से जो चुपचाप पूरा खेल चलाते हैं — कि एक जीवित शरीर कैसे महसूस करता है, फ़ैसला लेता है और काम करता है।