MPSC 2026 पूर्व परीक्षा पेपर-१ · प्रश्न 58 / 100

बरोबर — पर्याय (2), "तंतुकणिका (Mitochondria)". प्रश्नाच्या मांडणीतच त्याचा गाभा दडलेला आहे, आणि 'परंतु' या शब्दावर तो उभा आहे. स्वतःचे DNA असणे आणि 70S रायबोझोम असणे ही दोन्ही लक्षणे मुळात प्रोकॅरियोटिक — म्हणजे जीवाणूंची — लक्षणे आहेत. युकॅरियोटिक पेशीचे DNA केंद्रकात असते आणि तिच्या पेशीद्रव्यातील रायबोझोम 80S प्रकारचे असतात. तरीही युकॅरियोटिक पेशीच्या आत असे एक अंगक आहे जे या दोन्ही प्रोकॅरियोटिक लक्षणांसह वावरते. ते म्हणजे तंतुकणिका. तंतुकणिकेत स्वतःचे वर्तुळाकार DNA असते — केंद्रकाच्या रेषीय गुणसूत्रांपासून पूर्णपणे वेगळे — आणि तिच्याजवळ स्वतःचे 70S रायबोझोम असतात, म्हणजे जीवाणूंमध्ये आढळतात तशाच आकाराचे. या दोन गोष्टींमुळे ती स्वतःची काही प्रथिने स्वतःच तयार करू शकते आणि पेशी विभाजित होत नसतानाही स्वतःचे विभाजन करू शकते. म्हणूनच तिला अर्ध-स्वायत्त अंगक (semi-autonomous organelle) म्हणतात: पूर्ण स्वतंत्र नाही, कारण तिची बहुतांश प्रथिने केंद्रकातील जनुकांवरून तयार होऊन तिच्यात आयात केली जातात; पण पूर्णपणे परावलंबीही नाही. हे असे का, याचे उत्तर अंतःसहजीवन सिद्धांत (endosymbiotic theory) देतो, ज्याची आधुनिक मांडणी लिन मार्गुलिस यांची आहे. सिद्धांतानुसार तंतुकणिका ही मुळात एक स्वतंत्र, ऑक्सिजनवर श्वसन करणारी जीवाणूपेशी होती; ती एका पूर्वज पेशीने गिळंकृत केली, पचवली मात्र नाही, आणि दोघांचे परस्परसोयीचे नाते तयार होऊन ती आतच राहिली. या सिद्धांताला पाठिंबा देणारे पुरावे नेमके प्रश्नात दिलेलेच आहेत — स्वतःचे वर्तुळाकार DNA, स्वतःचे 70S रायबोझोम — आणि त्यांच्या जोडीला दुहेरी पटल (गिळंकृत करताना बाहेरून चढलेला दुसरा थर) आणि विभाजनाने होणारी वाढ. हरितलवकाच्या बाबतीतही हीच कथा आहे, फक्त तिथला पूर्वज सायनोबॅक्टेरिया होता. एक प्रामाणिक नोंद: हरितलवकातही स्वतःचे DNA आणि 70S रायबोझोम असतात, म्हणजे प्रश्नाच्या अटी तेही पूर्ण करते. पण ते पर्यायांत छापलेलेच नाही, आणि छापलेल्या चार अंगकांपैकी या अटी पूर्ण करणारे एकमेव अंगक तंतुकणिकाच आहे. उरलेली तिन्ही — लायसोसोम, गॉल्जी काय आणि अंतर्द्रव्यजालिका — पटलांपासून बनलेली असली तरी त्यांपैकी कोणाहीजवळ स्वतःचे DNA नाही आणि कोणाहीजवळ स्वतःचे रायबोझोमही नाहीत. दोन आकड्यांचा गोंधळ टाळण्यासाठी एक सूत्र लक्षात ठेवा: प्रोकॅरियोटिक रायबोझोम 70S (50S + 30S) आणि युकॅरियोटिक पेशीद्रव्यातील रायबोझोम 80S (60S + 40S). इथले S हे स्वेडबर्ग एकक असून ते अवसादनाचा दर मोजते; तो दर वस्तुमानासोबत आकारावरही अवलंबून असल्याने 50 आणि 30 यांची बेरीज 80 न होता 70 होते — हा तपशील परीक्षक स्वतंत्र प्रश्न म्हणूनही विचारतो.

• (1)लायसोसोम — लायसोसोम हे एकाच पटलाने वेढलेले पिशवीसारखे अंगक असून त्यात जलविच्छेदक विकरे भरलेली असतात; ती जुनी अंगके, बाहेरून आलेले कण आणि गरज पडल्यास पेशीचे स्वतःचेच घटक पचवतात — म्हणूनच त्यांना 'आत्मघातकी पिशव्या' म्हणतात. पण त्यांच्याजवळ स्वतःचे DNA नाही आणि स्वतःचे रायबोझोमही नाहीत; त्यांच्यातील विकरे केंद्रकातील जनुकांवरून खरखरीत अंतर्द्रव्यजालिकेवर तयार होतात आणि गॉल्जी कायातून पॅकबंद होऊन येतात. म्हणजे लायसोसोम स्वतःचे काहीही तयार करू शकत नाही — ते पूर्णपणे परावलंबी अंगक आहे, अर्ध-स्वायत्त नाही.
• (3)गॉल्जी काय — गॉल्जी काय हे चपट्या पटल-पिशव्यांचे रचलेले थर असून ते पेशीचे पॅकिंग व पाठवणी केंद्र आहे: अंतर्द्रव्यजालिकेकडून आलेली प्रथिने व मेदे इथे सुधारित केली जातात, त्यांना शर्करा जोडल्या जातात, त्यांची वर्गवारी होते आणि पुटिकांमध्ये भरून त्यांची योग्य ठिकाणी रवानगी होते; लायसोसोमही याच ठिकाणी तयार होतात. पण या सर्व कामांसाठी त्याला स्वतःचे अनुवांशिक साहित्य लागत नाही आणि त्याच्याजवळ ते नाहीही. तो केंद्रकाच्या सूचनांवर आणि जालिकेकडून येणाऱ्या मालावर पूर्णपणे अवलंबून असतो, म्हणून प्रश्नाच्या दोन्ही अटी तो पूर्ण करत नाही.
• (4)अंतर्द्रव्यजालिका (Endoplasmic Reticulum) — हा या प्रश्नातील सर्वात हुशार सापळा आहे, कारण खरखरीत अंतर्द्रव्यजालिकेवर रायबोझोम खरोखरच चिकटलेले असतात आणि 'रायबोझोम' हा शब्द प्रश्नात असल्याने ती ओळखीची वाटते. पण दोन गोष्टी तपासा. पहिली, ते रायबोझोम जालिकेचे स्वतःचे नसतात; ते पेशीद्रव्यातील रायबोझोम असून प्रथिन तयार होत असताना तिच्या पृष्ठभागावर तात्पुरते जोडलेले असतात. दुसरी आणि निर्णायक, ते 80S प्रकारचे असतात, 70S नाहीत — म्हणजे प्रश्नाने दिलेली नेमकी अटच पूर्ण होत नाही. शिवाय अंतर्द्रव्यजालिकेजवळ स्वतःचे DNA नाही. मऊ जालिका तर मेदांचे संश्लेषण व विषनाशाचे काम करते आणि तिच्यावर रायबोझोमही नसतात.

तंतुकणिका ही दुहेरी पटलाने वेढलेली अंगक असून तिचे बाह्य पटल गुळगुळीत असते आणि आतील पटल घड्यांमध्ये दुमडलेले असते; या घड्यांना क्रिस्टी म्हणतात आणि त्यांच्यामुळे आतील पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ प्रचंड वाढते. आतील पोकळीतील अर्धद्रव भाग म्हणजे मॅट्रिक्स. कामाची विभागणीही याच रचनेप्रमाणे आहे: क्रेब्स चक्र मॅट्रिक्समध्ये चालते, तर इलेक्ट्रॉन वहन साखळी आणि ऑक्सिडीकारक फॉस्फोरिलीकरण आतील पटलावर — म्हणजे क्रिस्टींवर — चालते. इथेच पेशीच्या ATP चा बहुतांश भाग तयार होतो, आणि म्हणूनच तंतुकणिकेला पेशीचे ऊर्जाकेंद्र (powerhouse) म्हटले जाते. जास्त ऊर्जा लागणाऱ्या पेशींमध्ये — हृदयस्नायू, यकृत, स्नायुपेशी — तंतुकणिकांची संख्या लक्षणीयरीत्या जास्त असते, तर परिपक्व मानवी तांबड्या रक्तपेशीत तर तंतुकणिकाच नसतात. मॅट्रिक्समध्येच तिचे स्वतःचे वर्तुळाकार DNA आणि स्वतःचे 70S रायबोझोम असतात, आणि त्यांच्या जोरावर ती स्वतःची काही प्रथिने बनवते व स्वतःचे विभाजनही करते — म्हणून ती अर्ध-स्वायत्त. हरितलवकाची रचना यापेक्षा वेगळी असली तरी तत्त्व तेच: दुहेरी पटल, स्वतःचे वर्तुळाकार DNA, स्वतःचे 70S रायबोझोम आणि विभाजनाने होणारी वाढ.

या दोन अंगकांचे प्रोकॅरियोटिक स्वरूप हा योगायोग नाही, आणि त्याचे स्पष्टीकरण अंतःसहजीवन सिद्धांत देतो: तंतुकणिका ही मुळात ऑक्सिजनवर श्वसन करणारी स्वतंत्र जीवाणूपेशी होती आणि हरितलवक हे मुळात प्रकाशसंश्लेषण करणारे सायनोबॅक्टेरियम होते; दोघेही पूर्वज युकॅरियोटिक पेशीने गिळले पण पचवले गेले नाहीत, आणि परस्परसोयीच्या नात्यातून ते कायमचे आत राहिले. लिन मार्गुलिस यांनी या सिद्धांताची आधुनिक मांडणी केली, आणि त्याच्या बाजूचे पुरावे नेहमी एकाच यादीत सांगितले जातात: दुहेरी पटल, वर्तुळाकार DNA, 70S रायबोझोम, आणि पेशीविभाजनापासून स्वतंत्र असे द्विभाजनाने होणारे विभाजन. मानवी अनुवंशशास्त्राच्या दृष्टीने याचा एक महत्त्वाचा परिणाम आहे: शुक्राणूची तंतुकणिका फलनानंतर गर्भात टिकत नाही, त्यामुळे तंतुकणिकेतील DNA जवळपास पूर्णपणे मातेकडून येते — म्हणजे तो मातृवंशीय वारसा असतो. यामुळेच तंतुकणिका-DNA चा वापर मानवी स्थलांतराचा माग काढण्यात आणि ओळख पटवण्याच्या न्यायवैद्यकीय कामात केला जातो, आणि तंतुकणिकांशी संबंधित काही अनुवांशिक विकार केवळ आईकडूनच पुढे जातात.

• तंतुकणिका हे अर्ध-स्वायत्त अंगक आहे: तिच्याजवळ स्वतःचे वर्तुळाकार DNA आणि स्वतःचे 70S रायबोझोम असतात, त्यामुळे ती स्वतःची काही प्रथिने स्वतः बनवते आणि स्वतःचे विभाजनही करते.
• प्रोकॅरियोटिक रायबोझोम 70S (50S + 30S उपघटक) असतात आणि युकॅरियोटिक पेशीद्रव्यातील रायबोझोम 80S (60S + 40S) असतात. S हे स्वेडबर्ग एकक अवसादनाचा दर मोजते, आणि तो आकारावरही अवलंबून असल्याने उपघटकांच्या आकड्यांची साधी बेरीज होत नाही.
• अंतःसहजीवन सिद्धांतानुसार तंतुकणिका मुळात ऑक्सिजनश्वसन करणारा जीवाणू आणि हरितलवक मुळात सायनोबॅक्टेरियम होते, जे पूर्वज पेशीने गिळले पण पचवले नाहीत. दुहेरी पटल, वर्तुळाकार DNA, 70S रायबोझोम आणि द्विभाजनाने होणारे विभाजन हे त्याचे प्रमाणित पुरावे आहेत.
• तंतुकणिकेच्या आतील पटलाच्या घड्यांना क्रिस्टी म्हणतात; क्रेब्स चक्र मॅट्रिक्समध्ये आणि इलेक्ट्रॉन वहन साखळी व ऑक्सिडीकारक फॉस्फोरिलीकरण आतील पटलावर चालते, जिथे पेशीचा बहुतांश ATP तयार होतो.
• मानवात तंतुकणिकेतील DNA जवळपास पूर्णपणे मातेकडून येतो — म्हणजे तो मातृवंशीय वारसा असतो — आणि म्हणूनच तो वंशावळीच्या व न्यायवैद्यकीय अभ्यासात वापरला जातो.

• खरखरीत अंतर्द्रव्यजालिकेवरील रायबोझोम 70S आहेत असे गृहीत धरणे. ते 80S असतात आणि जालिकेचे स्वतःचेही नसतात — ते पेशीद्रव्यातील रायबोझोम प्रथिननिर्मितीच्या वेळी तिच्यावर तात्पुरते जोडलेले असतात.
• 70S आणि 80S यांची अदलाबदल करणे. 70S प्रोकॅरियोटिक आणि तंतुकणिका व हरितलवकातील; 80S युकॅरियोटिक पेशीद्रव्यातील.
• उपघटकांचे आकडे बेरीज करून पाहणे. 50S + 30S = 70S आणि 60S + 40S = 80S अशी साधी बेरीज होत नाही, कारण स्वेडबर्ग एकक वस्तुमानाबरोबरच आकार व आकारमानावरही अवलंबून असते.
• 'अर्ध-स्वायत्त' म्हणजे 'पूर्ण स्वतंत्र' असा अर्थ घेणे. तंतुकणिकेची बहुतांश प्रथिने केंद्रकातील जनुकांवरून तयार होऊन तिच्यात आयात केली जातात; ती स्वतःच्या DNA वरून फक्त काहीच प्रथिने बनवते.

पेशी व तिची अंगके हा MPSC च्या सामान्य विज्ञानातील हमखास येणारा भाग आहे आणि त्याचे साचे ठरलेले आहेत. पहिला ओळखीचा — दिलेल्या वर्णनावरून अंगक ओळखा, जसा हा प्रश्न. दुसरा कार्याचा — 'पेशीचे ऊर्जाकेंद्र', 'आत्मघातकी पिशव्या', 'पॅकिंग व पाठवणी केंद्र' अशा प्रचलित उपाध्या आणि त्या कोणत्या अंगकाच्या. तिसरा तुलनेचा — प्रोकॅरियोटिक विरुद्ध युकॅरियोटिक पेशी, किंवा वनस्पती विरुद्ध प्राणी पेशी, आणि कोणते अंगक कुठे आढळते. चौथा आकडेवारीचा — रायबोझोमचे आकार, पटलांची संख्या, आणि गुणसूत्रांची रचना. तयारीसाठी सर्वात उपयोगी साधन म्हणजे स्वतः बनवलेला एक तक्ता, ज्यात प्रत्येक अंगकासाठी चार स्तंभ असतील: पटलांची संख्या, स्वतःचे DNA (हो/नाही), रायबोझोम (हो/नाही व कोणते), आणि मुख्य कार्य. या प्रश्नासारखे बहुतेक प्रश्न त्या तक्त्याच्या दुसऱ्या व तिसऱ्या स्तंभावरच सुटतात.

या प्रश्नाशी थेट संबंधित मागील PYQ आढळला नाही.

• सराव प्रश्न — प्रत्यक्ष PYQ नाही

  अंतःसहजीवन सिद्धांताच्या बाजूने दिला जाणारा पुरावा खालीलपैकी कोणता नाही ?

  • (a)तंतुकणिका व हरितलवक यांना दुहेरी पटल असते
  • (b)त्यांच्याजवळ स्वतःचे वर्तुळाकार DNA असते
  • (c)त्यांच्याजवळ 80S रायबोझोम असतात
  • (d)ते पेशीविभाजनापासून स्वतंत्रपणे द्विभाजनाने विभाजित होतात

  उत्तर(c) त्यांच्याजवळ 80S रायबोझोम असतात — हा पुरावा नाही, कारण वस्तुस्थितीच उलट आहे. तंतुकणिका व हरितलवक यांच्याजवळ 70S रायबोझोम असतात, म्हणजे जीवाणूंसारखे; आणि नेमके तेच त्यांच्या जीवाणू-पूर्वजाकडे बोट दाखवते. 80S रायबोझोम युकॅरियोटिक पेशीद्रव्यातील असतात. उरलेले तिन्ही पर्याय या सिद्धांताच्या प्रमाणित पुराव्यांच्या यादीतलेच आहेत.

• सराव प्रश्न — प्रत्यक्ष PYQ नाही

  खालीलपैकी कोणत्या पेशीअंगकाला 'आत्मघातकी पिशव्या' असे म्हणतात ?

  • (a)तंतुकणिका
  • (b)लायसोसोम
  • (c)गॉल्जी काय
  • (d)रिक्तिका

  उत्तर(b) लायसोसोम. त्यात भरलेली जलविच्छेदक विकरे जुनी अंगके व बाहेरून आलेले कण पचवतात, आणि पेशी मरण्याच्या वाटेवर असेल तेव्हा हीच विकरे बाहेर पडून पेशीचे स्वतःचेच घटक पचवून टाकतात — म्हणून हे नाव. लायसोसोमला एकच पटल असते आणि त्याच्याजवळ स्वतःचे DNA नसते; त्यातील विकरे खरखरीत अंतर्द्रव्यजालिकेवर तयार होऊन गॉल्जी कायातून पॅकबंद होऊन येतात.