MPSC 2026 पूर्व परीक्षा पेपर-१ · प्रश्न 57 / 100

बरोबर — पर्याय (1), "अंटार्क्टिक मासे". प्रश्न 'अंदाज लावा' असे म्हणतो, म्हणजे तो स्मरणाचा नसून तर्काचा प्रश्न आहे. तो सोडवण्यासाठी दोन गोष्टी जोडाव्या लागतात, आणि दोन्ही अभ्यासक्रमातल्याच आहेत. पहिली गोष्ट रसायनशास्त्राची. संतृप्त मेदाम्लांच्या साखळ्या सरळ असतात, त्यामुळे त्या एकमेकांना घट्ट चिकटून दाटीवाटीने बसू शकतात. असंतृप्त मेदाम्लांच्या साखळ्यांत मात्र द्विबंधाच्या जागी कायमचे वळण असते; ते वळण साखळ्यांना घट्ट बसू देत नाही, अंतर वाढवते आणि त्यामुळे पेशीपटल अधिक तरल राहते. म्हणजे असंतृप्त फॉस्फोलिपिड्सचे प्रमाण जितके जास्त, तितके पटल कमी तापमानालाही तरल राहते. उलट संतृप्त मेदाम्लांचे प्रमाण जास्त असले की पटल थंडीत घट्ट, जेलसारखे होते आणि त्यातील प्रथिने हलू शकत नाहीत — म्हणजे वहन, संदेशवहन आणि इतर सगळी पटल-कार्ये थांबतात. दुसरी गोष्ट शरीरक्रियाशास्त्राची, आणि तिथेच या प्रश्नाचा खरा निर्णय होतो. पेशीपटलाला ज्या तापमानाशी जुळवून घ्यावे लागते ते बाहेरच्या हवामानाचे तापमान नसते — ते त्या पेशीचे प्रत्यक्ष तापमान असते. आणि हे दोन्ही एकच असतात फक्त असमतापी (शीतरक्ती) प्राण्यांमध्ये, ज्यांचे शरीरतापमान भोवतालच्या तापमानासोबत चढउतार करते. समतापी (उष्णरक्ती) प्राण्यांचे शरीर स्वतःचे तापमान चयापचयातून स्थिर ठेवते, म्हणून त्यांच्या अंतर्गत पेशी बाहेर कितीही थंडी असली तरी उबदार वातावरणातच जगतात. आता चार पर्याय तपासा. अंटार्क्टिक मासा हा असमतापी प्राणी असून तो गोठणबिंदूजवळच्या समुद्रात राहतो; त्याच्या पेशी प्रत्यक्षात त्याच अतिशीत तापमानाला असतात, आणि तरीही त्यांचे पटल तरल राहिलेच पाहिजे. म्हणून त्याच्याकडे असंतृप्त फॉस्फोलिपिड्सचे प्रमाण सर्वाधिक असणे अपेक्षित आहे. हाच पर्याय (1). या प्रश्नाचे सौंदर्य त्याच्या चौथ्या पर्यायात आहे. 'ध्रुवीय अस्वल' हा शब्द वाचताच थंडीची कल्पना येते आणि तोच पर्याय बरोबर वाटू लागतो. पण ध्रुवीय अस्वल समतापी सस्तन प्राणी आहे: त्याचे शरीरांतर्गत तापमान इतर सस्तन प्राण्यांइतकेच स्थिर आणि उबदार असते, आणि ते तापमान टिकवण्यासाठीच त्याच्याकडे जाड फर, त्वचेखालील चरबीचा थर आणि उच्च चयापचय आहे. म्हणजे बाहेरची थंडी त्याच्या पेशींपर्यंत पोहोचतच नाही, आणि त्याच्या पटलांना अंटार्क्टिक माशाइतकी टोकाची तडजोड करावी लागत नाही. या प्रश्नात परीक्षक 'थंड प्रदेश' आणि 'थंड पेशी' यांतील फरक तपासतो आहे, आणि हे दोन शब्द वेगळे करता येणे हाच संपूर्ण प्रश्न आहे. याला जीवशास्त्रात होमिओव्हिस्कस अनुकूलन (homeoviscous adaptation) म्हणतात: जीव आपल्या पटलातील मेदाम्लांची संतृप्तता बदलून, तापमान कोणतेही असो, पटलाची तरलता एका उपयुक्त पातळीवर टिकवतात. थंडीत असंतृप्ततेचे प्रमाण वाढते, उष्णतेत संतृप्ततेचे.

• (2)वाळवंटातील साप — वाळवंटातील साप असमतापी असल्याने त्याच्या पेशींचे तापमान खरोखर भोवतालाप्रमाणे बदलते — पण त्याचा भोवताल उष्ण आहे, थंड नाही. उष्णतेत पटल आधीच खूप तरल होण्याचा धोका असतो, आणि अतिरेकी तरल पटल गळके होते व त्याची निवडक पारगम्यता गमावते. म्हणून उष्ण अधिवासातील जीव नेमके उलट अनुकूलन करतात: ते संतृप्त मेदाम्लांचे प्रमाण वाढवून पटल आवश्यक तेवढे घट्ट ठेवतात. म्हणजे असंतृप्त फॉस्फोलिपिड्सच्या प्रमाणात हा प्राणी सर्वाधिक नव्हे तर सर्वात कमी असण्याची शक्यता आहे — 'असमतापी' एवढ्यावरून उत्तर देऊ नये, भोवतालचे तापमानही पाहावे लागते.
• (3)मानव — मानव समतापी सस्तन प्राणी असून त्याचे शरीरांतर्गत तापमान समशीतोष्ण पातळीवर स्थिर ठेवले जाते, बाहेरचे हवामान काहीही असो. म्हणून मानवी पेशीपटलांना अतिशीत तापमानात तरलता टिकवण्याची समस्याच भेडसावत नाही आणि त्यांच्यात असंतृप्ततेचे टोकाचे प्रमाण अपेक्षित नाही. या पर्यायात एक उपयुक्त संदर्भबिंदू मात्र आहे: मानवी पटल हे 'सामान्य' मानले तर अंटार्क्टिक मासा त्याच्यापेक्षा अधिक असंतृप्त आणि वाळवंटातील साप त्याच्यापेक्षा अधिक संतृप्त, अशी क्रमवारी लावता येते आणि प्रश्नाचे संपूर्ण चित्र स्पष्ट होते.
• (4)ध्रुवीय अस्वल — हा या प्रश्नातील मुख्य सापळा आहे, कारण अधिवास सर्वाधिक थंड असूनही उत्तर तो नाही. ध्रुवीय अस्वल समतापी सस्तन प्राणी आहे: चयापचयातून निर्माण होणारी उष्णता, जाड फर आणि त्वचेखालील चरबीचा थर यांच्यामुळे त्याचे शरीरांतर्गत तापमान इतर सस्तन प्राण्यांइतकेच उबदार व स्थिर राहते. पेशीपटल ज्या तापमानाशी जुळवून घेते ते बाहेरच्या हवेचे नव्हे तर त्या पेशीचे स्वतःचे तापमान असते, आणि ध्रुवीय अस्वलाच्या अंतर्गत पेशींचे तापमान अंटार्क्टिक माशाच्या पेशींच्या तुलनेत कितीतरी उंच असते. 'थंड प्रदेशात राहणारा प्राणी' आणि 'थंड पेशी असलेला प्राणी' या दोन वेगळ्या गोष्टी आहेत, आणि प्रश्न नेमका हाच भेद तपासतो.

पेशीपटलाची रचना सिंगर व निकोल्सन यांच्या 1972 च्या तरल मोझॅक प्रतिमानाने (fluid mosaic model) मांडली जाते: फॉस्फोलिपिड्सचा दुहेरी थर हा एक तरल पाया असून त्यात प्रथिनांचे रेणू तरंगत, सरकत आणि फिरत असतात. प्रत्येक फॉस्फोलिपिड रेणूला पाण्याकडे ओढ असलेले जलस्नेही डोके आणि पाण्यापासून दूर पळणाऱ्या दोन जलविरोधी मेदाम्ल शेपट्या असतात, आणि याच शेपट्यांची रचना पटलाची तरलता ठरवते. संतृप्त शेपटीत द्विबंध नसतो, ती सरळ राहते आणि शेजारच्या शेपट्यांशी घट्ट बसते. असंतृप्त शेपटीत सिस-द्विबंधामुळे कायमचे वळण असते, ते वळण घट्ट बसू देत नाही आणि पटल तरल ठेवते. तरलता ही चैन नाही, ती गरज आहे: वाहक प्रथिनांचे कार्य, संदेशग्राहकांचे वर्तन, अंतर्ग्रहण व बहिर्ग्रहण (endocytosis व exocytosis), पेशीविभाजनाच्या वेळी पटलाचे वाढणे-आकुंचन — हे सगळे पटल तरल असेल तरच घडते. पटल गोठले तर वाहतूक थांबते आणि पटल अतिरेकी तरल झाले तर ते गळके होऊन निवडक पारगम्यता गमावते. म्हणून प्रत्येक जीवाला त्याच्या स्वतःच्या पेशीतापमानाला योग्य अशी तरलतेची पातळी राखावी लागते, आणि तो ती मेदाम्लांची संतृप्तता व साखळ्यांची लांबी बदलून राखतो — यालाच होमिओव्हिस्कस अनुकूलन म्हणतात.

याच व्यवस्थेतील तिसरा घटक म्हणजे कोलेस्टेरॉल, जो प्राण्यांच्या पेशीपटलात फॉस्फोलिपिड्सच्या मध्ये बसतो आणि तरलतेचा 'नियंत्रक' म्हणून काम करतो: उच्च तापमानाला तो शेपट्यांची हालचाल आवरून पटल अतिरेकी तरल होऊ देत नाही, तर कमी तापमानाला तो शेपट्यांना घट्ट बसण्यापासून रोखून पटल गोठू देत नाही — म्हणजे तो दोन्ही दिशांना बफरसारखा वागतो. अतिशीत पाण्यातील माशांचे अनुकूलन याहीपुढे जाते: नोटोथेनिऑइड गटातील अंटार्क्टिक माशांमध्ये गोठणविरोधी ग्लायकोप्रथिने आढळतात, जी रक्तात तयार होणाऱ्या बर्फाच्या सूक्ष्म स्फटिकांना चिकटून त्यांची वाढ थांबवतात आणि त्यामुळे मासा गोठणबिंदूच्याही खाली जिवंत राहू शकतो. पटलातील असंतृप्तता आणि रक्तातील गोठणविरोधी प्रथिने ही दोन स्वतंत्र अनुकूलने एकाच समस्येची दोन उत्तरे आहेत. याच तत्त्वाचे परिचित उदाहरण स्वयंपाकघरातही आहे: संतृप्त मेदाम्लांचे प्रमाण जास्त असलेले तूप किंवा खोबरेल तेल खोलीच्या तापमानाला घट्ट राहते, तर असंतृप्ततेचे प्रमाण जास्त असलेली वनस्पती तेले द्रवरूपच राहतात — रेणूंच्या पातळीवर तेच वळण दोन्ही ठिकाणी काम करत असते.

• असंतृप्त मेदाम्लांच्या साखळ्यांत द्विबंधामुळे कायमचे वळण असते, त्यामुळे त्या घट्ट बसू शकत नाहीत आणि पटल कमी तापमानालाही तरल राहते; संतृप्त साखळ्या सरळ असल्याने दाटीवाटीने बसतात आणि पटल घट्ट करतात.
• होमिओव्हिस्कस अनुकूलन: जीव आपल्या पटलातील मेदाम्लांची संतृप्तता बदलून तापमान कोणतेही असो पटलाची तरलता उपयुक्त पातळीवर टिकवतात — थंडीत असंतृप्ततेचे प्रमाण वाढते, उष्णतेत संतृप्ततेचे.
• पेशीपटलाला ज्या तापमानाशी जुळवावे लागते ते त्या पेशीचे स्वतःचे तापमान असते, भोवतालच्या हवामानाचे नाही. असमतापी (शीतरक्ती) प्राण्यांत हे दोन्ही एकच असतात; समतापी (उष्णरक्ती) प्राण्यांत नाहीत.
• प्राण्यांच्या पेशीपटलातील कोलेस्टेरॉल तरलतेचा नियंत्रक म्हणून काम करतो: उच्च तापमानाला तो पटल अतिरेकी तरल होऊ देत नाही आणि कमी तापमानाला तो शेपट्यांना घट्ट बसण्यापासून रोखून पटल गोठू देत नाही.
• पेशीपटलाची प्रमाणित मांडणी म्हणजे सिंगर व निकोल्सन यांचे 1972 चे तरल मोझॅक प्रतिमान — फॉस्फोलिपिड्सचा तरल दुहेरी थर, ज्यात प्रथिने तरंगत असतात. अंटार्क्टिक माशांमध्ये याखेरीज गोठणविरोधी ग्लायकोप्रथिनांचे स्वतंत्र अनुकूलनही आढळते.

• 'थंड प्रदेशात राहणारा प्राणी' आणि 'थंड पेशी असलेला प्राणी' एकच मानणे. ध्रुवीय अस्वल पहिल्या गटात आहे पण दुसऱ्यात नाही, आणि पेशीपटलाचे अनुकूलन दुसऱ्या गटावर ठरते.
• असमतापी प्राणी म्हणजे नेहमी थंड पेशी असे गृहीत धरणे. वाळवंटातील साप असमतापी आहे पण त्याच्या पेशी उष्ण असतात, म्हणून त्याचे अनुकूलन उलट दिशेने — अधिक संतृप्ततेकडे — जाते.
• असंतृप्तता म्हणजे पटल कमकुवत होणे असे समजणे. असंतृप्तता पटल तरल ठेवते, आणि तरलता ही पटलाच्या कार्यासाठी आवश्यक अट आहे — गोठलेले पटल वाहतूक व संदेशवहन दोन्ही थांबवते.
• कोलेस्टेरॉल फक्त पटल घट्ट करतो असे लक्षात ठेवणे. तो दोन्ही दिशांना नियंत्रक आहे — उच्च तापमानाला तरलता आवरतो आणि कमी तापमानाला गोठणे रोखतो.

पेशीजीवशास्त्रावरील MPSC चे प्रश्न पाठांतरापेक्षा तर्कावर झुकत चालले आहेत, आणि हा प्रश्न त्याचे चांगले उदाहरण आहे — 'अंदाज लावा' असे शब्द वापरून तो एका तत्त्वाचा नव्या परिस्थितीत उपयोग करायला सांगतो. या भागातील नेहमीचे साचे तीन आहेत. पहिला रचनेचा — पटलाचे घटक, तरल मोझॅक प्रतिमान, आणि कोणता घटक कोणते काम करतो. दुसरा कार्याचा — वाहतुकीचे प्रकार, कोणती प्रक्रिया ऊर्जा वापरते व कोणती नाही. तिसरा हाच अनुकूलनाचा — दिलेल्या अधिवासातील जीवाच्या रचनेविषयी तर्क करायला लावणारा; इथे उत्तर नेहमी 'त्या पेशीला प्रत्यक्षात कोणत्या परिस्थितीला तोंड द्यावे लागते' या एका प्रश्नावर सुटते. तयारीसाठी प्रत्येक रचनात्मक वैशिष्ट्यासोबत 'हे कशासाठी उपयोगी' ही एक ओळ जोडून ठेवा; अशा तर्कप्रधान प्रश्नांत तीच ओळ उत्तरापर्यंत नेते.

या प्रश्नाशी थेट संबंधित मागील PYQ आढळला नाही.

• सराव प्रश्न — प्रत्यक्ष PYQ नाही

  पेशीपटलात कोलेस्टेरॉलची भूमिका काय असते ?

  • (a)तो पटलातून होणारी सर्व वाहतूक थांबवतो
  • (b)तो तरलतेचा नियंत्रक असून उच्च तापमानाला अतिरेकी तरलता आवरतो व कमी तापमानाला गोठणे रोखतो
  • (c)तो पटलाला ऊर्जा पुरवतो
  • (d)तो फक्त वनस्पती पेशींच्या पटलात आढळतो

  उत्तर(b) तो तरलतेचा नियंत्रक असून उच्च तापमानाला अतिरेकी तरलता आवरतो व कमी तापमानाला गोठणे रोखतो. कोलेस्टेरॉलचे रेणू फॉस्फोलिपिड्सच्या मध्ये बसतात: उष्णतेत ते मेदाम्ल शेपट्यांची हालचाल मर्यादित करून पटल गळके होऊ देत नाहीत, तर थंडीत ते त्याच शेपट्यांना घट्ट बसण्यापासून रोखून पटल जेलसारखे होऊ देत नाहीत. तो प्राण्यांच्या पेशीपटलात आढळतो, वनस्पतींच्या नव्हे — वनस्पतींत त्याच्या जागी स्टेरॉल्सचे इतर प्रकार असतात.

• सराव प्रश्न — प्रत्यक्ष PYQ नाही

  संतृप्त मेदाम्लांचे प्रमाण जास्त असलेले स्निग्ध पदार्थ खोलीच्या तापमानाला घट्ट का राहतात ?

  • (a)कारण त्यांचे रेणू आकाराने खूप मोठे असतात
  • (b)कारण त्यांच्या साखळ्यांत द्विबंध नसल्याने त्या सरळ राहतात आणि दाटीवाटीने बसू शकतात
  • (c)कारण त्यांच्यात पाण्याचे प्रमाण जास्त असते
  • (d)कारण ते जलस्नेही असतात

  उत्तर(b) कारण त्यांच्या साखळ्यांत द्विबंध नसल्याने त्या सरळ राहतात आणि दाटीवाटीने बसू शकतात. सरळ साखळ्या एकमेकांना अधिक जवळ येतात, त्यांच्यातील आकर्षण वाढते आणि पदार्थ घन राहतो; असंतृप्त साखळ्यांतील द्विबंधामुळे येणारे वळण हे जवळ येणे अशक्य करते आणि पदार्थ द्रवरूप राहतो. पेशीपटलाच्या तरलतेमागचे तत्त्व नेमके हेच आहे — तूप घट्ट आणि तेल पातळ का, याचे उत्तर आणि अंटार्क्टिक माशाच्या पटलाचे उत्तर एकच आहे.