कोशिका के अंदर सैर: जंतु, पादप और जीवाणु

आप किसके अंदर खड़े हैं

कोशिका इतनी छोटी है कि उसकी कल्पना करना मुश्किल है। स्कूल की किताब का आम चित्र एक गोले के अंदर केंद्रक, कुछ माइटोकॉन्ड्रिया और अंतर्द्रव्यी जालिका की कुछ लहरदार रेखाएँ दिखाता है, सब लगभग एक जैसे आकार की और सब ख़ाली जगह में तैरती हुई। यह प्रदर्श एक जंतु कोशिका को दस लाख गुना बड़ा करता है और आपको सामान्य आँख की ऊँचाई पर उसके अंदर घूमने देता है। हर चीज़ असली कोशिकाओं में मापे गए आकारों पर बनाई गई है, इसलिए माइटोकॉन्ड्रिया एक कैप्सूल है जिस पर आप बैठ सकते हैं, और राइबोसोम बड़े कंचे जितना एक गहरा मनका है।

कोशिका का आकार काँच की तश्तरी पर फैली कोशिका जैसा है: एक नीचा गुंबद, 30 µm लंबा, 24 µm चौड़ा और बीच में 8 µm ऊँचा। आप इसके फ़र्श से शुरू करते हैं, जो प्लाज़्मा झिल्ली का वह हिस्सा है जो काँच से चिपका है। बीच में केंद्रक है, उसके बाएँ हिस्से के चारों ओर खुरदरी जालिका लिपटी है और दाईं ओर गॉल्जी का ढेर है। माइटोकॉन्ड्रिया और लयनकाय इधर-उधर बिखरे हैं, सूक्ष्मनलिकाएँ केंद्रक के पास के एक बिंदु से पंखे की तरह फैलती हैं, और छोटी पुटिकाएँ उन पर सवार होकर कोशिका के किनारे की ओर जाती हैं।

मॉडल दस लाख गुना बड़ा क्यों है

सबसे सीधा विचार यह होता कि कोशिका को इतना बड़ा किया जाए कि आपका शरीर उसमें समा जाए। 100,000 गुना आवर्धन काफ़ी नहीं है। उस पैमाने पर 20 µm की कोशिका 2 m का बुलबुला बनती है, और केंद्रक आपके सिर से भी छोटा होता। 1.6 m लंबा व्यक्ति 16 µm ऊँचा होता, यानी पूरी कोशिका से भी ऊँचा।

1,000,000 गुना आवर्धन पर संख्याएँ पढ़ना आसान हो जाता है। मॉडल का एक मीटर कोशिका का एक माइक्रोमीटर है, और एक मिलीमीटर एक नैनोमीटर। आपकी 1.6 m की आँख की ऊँचाई 1.6 µm के बराबर है। ऊपर बाएँ कोने का पैमाना-बक्सा यही दिखाता है, और उसकी पट्टी हर बार उस चीज़ के लिए दोबारा बनती है जो आपके ठीक सामने है। अगर आप 3 m दूर की दीवार को देखें, तो पट्टी बताती है कि उस दूरी पर 1 µm कितना लंबा दिखता है।

मॉडल में आकार

ये मुख्य हिस्से हैं और वे आकार जिन पर इन्हें बनाया गया है। असली आँकड़े एक दायरे में हैं, क्योंकि कोशिकाएँ एक प्रकार से दूसरे प्रकार तक अलग होती हैं।

कोशिका का आयतन लगभग 3,000 µm³ बैठता है। Cell Biology by the Numbers मानव कोशिका के लिए 2,000 µm³ को मोटा अनुमान मानती है, जिसमें ज़्यादातर कोशिकाएँ 500 से 4,000 µm³ के बीच आती हैं, और अपने हल किए उदाहरणों में एक विशिष्ट स्तनधारी कोशिका के लिए 3,000 µm³ लेती है। स्लाइड पर फैली HeLa कोशिकाएँ लगभग 40 µm चौड़ी हो जाती हैं जबकि ऊँचाई बस कुछ माइक्रोमीटर रहती है, इसीलिए मॉडल गेंद नहीं, बल्कि नीचा गुंबद है।

कुछ संख्याएँ ख़ुद जाँचिए

शुरुआत के पास कटे हुए माइटोकॉन्ड्रिया के बगल में खड़े होइए। यह 1 m चौड़ा है, इसलिए इसका ऊपरी हिस्सा आपकी आँख से थोड़ा नीचे है। असली कोशिका में यह 1 µm है, मानव बाल की चौड़ाई का लगभग सौवाँ हिस्सा।

झिल्ली सबसे मुश्किल से दिखने वाला हिस्सा है। 4 से 10 nm मोटी होने के कारण मॉडल में यह 4 से 10 mm है, लगभग एक पेंसिल जितनी मोटी, और 30 m लंबे कमरे के चारों ओर लिपटी। Cell Biology by the Numbers इसकी तुलना विमान की बाहरी चादर और उसके ढाँचे की चौड़ाई से करती है। इसीलिए दाईं दीवार का एक हिस्सा बाक़ी से 20 गुना मोटा बनाया गया है। उस हिस्से में हर लिपिड सिर 0.8 mm की जगह 16 mm चौड़ा है, और आप दोनों परतें गिन सकते हैं।

केंद्रक का DNA वह संख्या है जो बिल्कुल नहीं समाती। एक मानव कोशिका में लगभग 2 m DNA होता है (लगभग 3 अरब क्षार युग्मों वाले जीनोम की दो प्रतियाँ, हर क्षार युग्म 0.3 nm)। मॉडल में यह 2,000 km धागा होता, जिसे 9 m लंबी गेंद में भरना पड़ता। खिड़की के अंदर दिखते बैंगनी धागे बनावट दिखाने के लिए बनाया गया छोटा-सा नमूना हैं।

झिल्ली का अनुप्रस्थ काट

फ़ॉस्फ़ोलिपिड का एक सिर पानी में घुलता-मिलता है और दो पूँछें नहीं। पानी में पूँछें उससे बचने के लिए पूँछ से पूँछ मिलाकर क़तार बनाती हैं, जिससे दो परतें बनती हैं और दोनों बाहरी सतहों पर सिर होते हैं। हर परत लगभग 2 nm गहरी है, इसलिए दोहरी परत का भीतरी हिस्सा लगभग 4 nm मोटा है। प्रोटीन इसी पतली फ़िल्म में बैठते हैं। बड़े किए गए हिस्से का नीला बैरल एक चैनल है जो दोनों परतों के आर-पार जाता है, और बाहर हरे मनकों वाला प्रोटीन शर्कराओं की एक शृंखला लिए हुए है।

झिल्ली तरल है। लिपिड हर समय अपने पड़ोसियों के बगल से खिसकते रहते हैं, पर एक परत से दूसरी परत में बहुत कम पलटते हैं, इसलिए दोनों परतें अलग-अलग लिपिड मिश्रण रख सकती हैं। मॉडल उन्हें स्थिर रखता है।

केंद्रक और उसके छिद्र

केंद्रक आवरण दो झिल्लियाँ है, एक भीतरी और एक बाहरी, जिनके बीच कुछ दसियों नैनोमीटर का फ़ासला है। केंद्रक के सामने काटी गई खिड़की दोनों किनारे दिखाती है, जो मॉडल में लगभग 4 cm दूर हैं। बाहरी झिल्ली आगे बढ़कर खुरदरी जालिका बन जाती है, इसीलिए मॉडल में जालिका की चादरें ठीक केंद्रक के पास से शुरू होती हैं।

केंद्रक छिद्र दोनों झिल्लियों के आर-पार एक साथ जाते हैं। हर छिद्र लगभग 120 nm चौड़ा प्रोटीनों का छल्ला है जिसके बीच में एक चैनल है, और किसी कशेरुकी के केंद्रक में ऐसे लगभग 2,000 छिद्र होते हैं। संदेशवाहक RNA और राइबोसोम की उपइकाइयाँ छिद्रों से बाहर जाती हैं, और केंद्रक के अंदर ज़रूरी प्रोटीन भीतर आते हैं। मॉडल आपके उपकरण के अनुसार 300 से 1,100 छिद्र दिखाता है।

अंदर केंद्रिका एक घना क्षेत्र है जिसके चारों ओर कोई झिल्ली नहीं, और मॉडल में यह 2 µm चौड़ी बनाई गई है। यह राइबोसोमी RNA के जीनों के आसपास बनती है, और राइबोसोम के दोनों हिस्से बाहर भेजे जाने से पहले यहीं जोड़े जाते हैं।

प्रोटीन कहाँ बनते और पैक होते हैं

राइबोसोम संदेशवाहक RNA पढ़ता है और अमीनो अम्लों को एक शृंखला में जोड़ता है। कोशिकाद्रव्य में तैरते राइबोसोम ऐसे प्रोटीन बनाते हैं जो कोशिकाद्रव्य में ही रहते हैं। जब नए प्रोटीन की शुरुआत में जालिका का संकेत होता है, तो राइबोसोम जालिका पर टिक जाता है और बढ़ती शृंखला को झिल्ली के आर-पार थैली में डालता है; इसी से जालिका खुरदरी दिखती है। चिकनी जालिका पर राइबोसोम नहीं होते। यह 30 से 100 nm चौड़ी नलिकाओं का जाल है जो लिपिड बनाता है और कैल्शियम जमा रखता है।

जालिका से प्रोटीन छोटी पुटिकाओं में गॉल्जी उपकरण तक जाते हैं। स्तनधारी की एक कोशिका में 40 से 100 गॉल्जी ढेर होते हैं, आम तौर पर तारककाय के पास इकट्ठा, और हर ढेर में चार से आठ कुंड होते हैं। मॉडल छह कुंडों का एक ढेर दिखाता है। प्रोटीन जालिका के सबसे पास वाली सिस तरफ़ से आते हैं, गुज़रते हुए उनकी शर्कराएँ तराशी और जोड़ी जाती हैं, और वे ट्रांस तरफ़ से पुटिकाओं में निकलते हैं जो झिल्ली, लयनकाय या दूसरे कक्षों की ओर जाती हैं।

सूक्ष्मनलिका पर चलता काइनेसिन

सूक्ष्मनलिकाएँ लगभग 25 nm चौड़ी खोखली नलिकाएँ हैं, आम तौर पर ट्यूबुलिन की 13 पंक्तियों से बनी। हर पंक्ति अल्फ़ा और बीटा ट्यूबुलिन जोड़ों की शृंखला है जो हर 8 nm पर दोहराई जाती है। ज़्यादातर सूक्ष्मनलिकाएँ केंद्रक के पास के तारककाय से शुरू होकर कोशिका के किनारे की ओर जाती हैं। कोशिका के अंदर की दूरियों पर वे कड़ी और लगभग सीधी रहती हैं।

काइनेसिन-1 के दो मोटर सिर हैं जो एक लंबे कुंडलित डंठल से जुड़े हैं, और एक पूँछ है जो माल पकड़ती है। PDB-101 के वर्णन के अनुसार यह हाथ के ऊपर हाथ रखते हुए चलता है। एक सिर सूक्ष्मनलिका से बँधा रहता है जबकि दूसरा छूटकर उससे आगे झूलता है और 16 nm आगे जाकर बँधता है। हर क़दम माल को 8 nm आगे ले जाता है और एक ATP ख़र्च करता है। Cell Biology by the Numbers परखनली में पारंपरिक काइनेसिन की गति लगभग 800 nm प्रति सेकंड बताती है, और गिरने से पहले लगभग 100 क़दम।

दस लाख गुना आकार पर 800 nm प्रति सेकंड 0.8 m प्रति सेकंड बन जाता है, यानी धीमी चाल। पर सिर हर सेकंड लगभग 100 क़दम रखते हैं, जो स्क्रीन पर देख पाने के लिए बहुत तेज़ है। इसलिए काइनेसिन वाला गाइड चरण असली गति के 1/20 पर धीमी गति चालू कर देता है, ताकि आप हर सिर को दूसरे के आगे झूलते देख सकें।

माइटोकॉन्ड्रिया और लयनकाय

माइटोकॉन्ड्रिया की दो झिल्लियाँ होती हैं। बाहरी चिकनी है। भीतरी झिल्ली क्रिस्टी नाम की तहों में मुड़ी है, जो ATP बनाने वाले प्रोटीनों को बड़ी सतह देती हैं। Cell Biology by the Numbers एक सामान्य माइटोकॉन्ड्रिया को लगभग 2 µm लंबा और 1 µm चौड़ा कैप्सूल बताती है, हालाँकि कई कोशिकाओं में ये जुड़कर दसियों माइक्रोमीटर लंबे शाखित जाल बना लेते हैं। मॉडल दस अलग कैप्सूल इस्तेमाल करता है और एक को काटकर खोलता है ताकि आप क्रिस्टी देख सकें।

लयनकाय 60 से ज़्यादा तरह के पाचक एंज़ाइमों की थैलियाँ हैं, और एक कोशिका में आम तौर पर इनकी संख्या सैकड़ों में होती है। मॉडल छह दिखाता है। इनके अंदर pH 4.5 से 5 रखा जाता है, और एंज़ाइम इसी अम्लता पर सबसे अच्छा काम करते हैं। इनके आसपास का कोशिकाद्रव्य लगभग pH 7.2 पर है, जहाँ ये एंज़ाइम ठीक से काम नहीं करते, इसलिए रिसता हुआ लयनकाय बाक़ी कोशिका को नहीं पचाता।

दस और सौ गुना छोटे होना

दस लाख गुना आकार पर कोशिका में घूमना आसान है, पर लगभग 20 nm से छोटी कोई भी चीज़ आपके पैरों के पास पड़ा एक कण है। राइबोसोम कंचे जितना है और पोटैशियम चैनल 8 mm चौड़ा। अणु देखने के लिए आवर्धन का एक और क़दम चाहिए, और ऊपर दाईं ओर के आकार बटन आपको दो और देते हैं: ×10 और ×100।

बटन कोशिका को दोबारा नहीं बनाते। वे आपको छोटा करते हैं। ×10 पर पैमाना 10,000,000 : 1 है, आपके सामने का एक मीटर 100 nm है, और आपकी आँखें फ़र्श से 160 nm ऊपर हैं। ×100 पर पैमाना 100,000,000 : 1 है, एक मीटर 10 nm है, और आप 16 nm ऊँचे खड़े हैं, लगभग एक प्रोटिएसोम जितने। ऊपर बाएँ कोने का बक्सा हमेशा मौजूदा आवर्धन, एक मीटर किसके बराबर है, और आपकी असली ऊँचाई दिखाता है, इसलिए आप चाहे जिस क़दम पर हों, संख्याएँ ईमानदार रहती हैं। कोशिका ख़ुद नहीं बदलती। जो माइटोकॉन्ड्रिया सोफ़े जितना था, वह 100 m लंबी इमारत बन जाता है, और ×100 पर उसके बगल से गुज़रने में कई मिनट लगेंगे।

अपने असली आकार में अणु

अणु मनकों के मॉडल के रूप में बनाए गए हैं, प्रोटीन के हर मुड़े हुए हिस्से के लिए एक मनका, RCSB PDB-101 के चित्रों की शैली में। उन्हें असली आकार में बनाकर वहीं रखा गया है जहाँ वे काम करते हैं, फिर तब तक छिपाया गया है जब तक आप इतने पास न आ जाएँ कि वे दिखें। कोशिका के उस पार से इन्हें बनाने में कोई ख़र्च नहीं आता।

जंतु कोशिका में इन्हें खोजने की चार जगहें हैं:

• फ़र्श की झिल्ली पर, सामने दाईं ओर। पोटैशियम चैनल, सोडियम-पोटैशियम पंप, ग्राही और एक्वापोरिन झिल्ली के एक टुकड़े में बैठे हैं, जो 0.8 nm की दूरी पर लिपिड सिरों से पटा है। एक क्लैथ्रिन-आवरित गर्त, लगभग 100 nm चौड़ा पिंजरा, झिल्ली की एक कली को अंदर खींच रहा है। 7 nm चौड़े ऐक्टिन तंतु फ़र्श के आर-पार जाते हैं, उनमें से एक पर मायोसिन V मोटर चल रही है, और पास में रस्सी जैसा एक मध्यवर्ती तंतु पड़ा है।
• उनके बगल की भीड़ में। हर तरफ़ 100 nm का एक डिब्बा असली कोशिकाद्रव्य के घनत्व पर प्रोटीनों से भरा है, लगभग 30 लाख प्रति घन माइक्रोमीटर। ×100 पर यह अणुओं की एक दीवार है जिसमें आप घुस सकते हैं। इसके किनारे पर एक प्रोटिएसोम, एक Hsp90 चैपरोन, एक ग्लाइकोजन कण और एक ही संदेशवाहक RNA पढ़ते राइबोसोम की एक लड़ी है।
• केंद्रक में। न्यूक्लियोसोम पर लिपटा DNA का एक हिस्सा, जिस पर RNA पॉलीमरेज़ II RNA का एक धागा बना रहा है, और आवरण पर पूरे विवरण वाला एक केंद्रक छिद्र सम्मिश्र।
• कोशिकांगों पर। अपने Sec61 चैनल के ज़रिये खुरदरी जालिका पर टिका एक राइबोसोम, खुले माइटोकॉन्ड्रिया के कटे किनारे पर ATP सिंथेज़ की एक क़तार, और काइनेसिन की पटरी के नीचे एक डायनिन मोटर।

जहाँ गाइड बुक कहती है (भीड़ का डिब्बा, लिपिड फ़र्श) वहाँ घनत्व असली है, और बाक़ी जगह कम कर दिया गया है, क्योंकि असली झिल्ली प्रोटीनों से इतनी भरी होती है कि चैनलों को अलग पहचानना मुश्किल होता।

उसी पैमाने पर पादप कोशिका

कोशिका बटन उसी पैमाने पर बनी पत्ती की एक कोशिका पर ले जाता है। यह 40 µm लंबी, 24 µm चौड़ी और 20 µm ऊँची है, सेलूलोज़ की भित्ति के अंदर। Cell Biology by the Numbers इस तरह की पादप कोशिकाओं का वर्णन करती है जिनका ज़्यादातर आयतन रिक्तिका घेरती है, और यही पहली चीज़ है जो आप देखते हैं: एक पारभासी खंड बीच को भरता है, और कोशिका का बाक़ी हिस्सा उसके चारों ओर एक पतली परत में और एक सिरे के कमरे में दबा है जहाँ केंद्रक बैठा है।

हरितलवक रिक्तिका के नीचे फ़र्श पर और एक दीवार से सटे पड़े हैं। ये 5 µm लंबे बनाए गए हैं, संवहनी पौधों के लिए बताए गए 4 से 6 µm के दायरे में, और एक को काटकर खोला गया है ताकि उसके ग्रेना, यानी चपटी थाइलेकॉइड थैलियों के ढेर, और मंड का एक कण दिखें। दूर की दीवार पर जीवद्रव्य तंतुओं का एक गर्त क्षेत्र है, लगभग 50 nm चौड़े चैनल, जो इस कोशिका को उसकी पड़ोसी से जोड़ते हैं। पास की दीवार के साथ कोशिकांग ऐक्टिन की रस्सियों के एक घेरे पर 4 µm प्रति सेकंड से बहते हैं, जो कोशिकाद्रव्यी प्रवाह के लिए मापे गए 1 से 100 µm प्रति सेकंड के दायरे में है। कटे हुए हरितलवक के अंदर ×100 पर आप रूबिस्को पा सकते हैं, वह एंज़ाइम जो कार्बन डाइऑक्साइड को स्थिर करता है, और प्रकाश तंत्र II, जो पानी को तोड़कर ऑक्सीजन छोड़ता है।

उसी पैमाने पर जीवाणु

तीसरी कोशिका ई. कोलाई है। Cell Biology by the Numbers मोटे अनुमान के रूप में लगभग 1 µm चौड़ाई, 2 µm लंबाई और 1 µm³ आयतन लेती है, इसलिए दस लाख गुना आकार पर पूरा जीव तश्तरी पर पड़ा 2 m लंबा कैप्सूल है, जंतु कोशिका के एक माइटोकॉन्ड्रिया जितना। यह मॉडल का संयोग नहीं है। माइटोकॉन्ड्रिया उन जीवाणुओं के वंशज हैं जिन्हें बहुत पहले किसी दूसरी कोशिका ने अपने अंदर ले लिया था, और वे आज भी अपना एक छोटा जीनोम रखते हैं। तश्तरी पर जाली 1 µm के वर्गों में बनी है।

×1 पर आप अंदर जाने के लिए बहुत बड़े हैं, इसलिए सैर ×10 से शुरू होती है। अंदर राइबोसोम केंद्रकाभ के आसपास की ज़्यादातर जगह भरते हैं; केंद्रकाभ बीच में गुणसूत्र का उलझा गुच्छा है जिसके चारों ओर कोई झिल्ली नहीं। सिर के ऊपर आवरण की तीन परतें हैं: भीतरी झिल्ली, पेप्टिडोग्लाइकन का पतला जाल और बाहरी झिल्ली। लगभग 45 nm चौड़ी कशाभिका मोटरें आवरण में लगी हैं, हर एक कॉर्कस्क्रू जैसे एक तंतु को हर सेकंड लगभग 100 बार घुमाती है, और एक सिरे पर रसायनग्राहियों की जाली मोटरों को बताती है कि कब उलटी घूमें। बीच में केंद्रक न होने के कारण राइबोसोम संदेशवाहक RNA को तभी पढ़ना शुरू कर देते हैं जब वह बन ही रहा होता है, जिसे मॉडल शुरुआत के पास दो जगहों पर दिखाता है।

गाइड बुक

गाइड बुक बटन देखने लायक 78 चीज़ों की सूची खोलता है: जंतु कोशिका में 49, पादप कोशिका में 14 और जीवाणु में 15। आप नाम से खोज सकते हैं, कोशिका और प्रकार (कोशिकांग, अणु और प्रक्रियाएँ) से छाँट सकते हैं, और आकार के क्रम में लगा सकते हैं। किसी एक को चुनने पर ज़रूरत हो तो कोशिका और आकार बदल जाते हैं और आप उसके सामने की जगह पर पहुँच जाते हैं। फिर एक कार्ड उसका असली आकार, एक कोशिका में वह कितना होता है, छोटा विवरण, उसके स्रोत, और एक पट्टी दिखाता है जो उसके आकार की तुलना एक प्रोटीन, एक राइबोसोम, ई. कोलाई, एक जंतु कोशिका और मौजूदा आकार पर आपकी अपनी ऊँचाई से करती है।

सात प्रक्रियाएँ, यानी समसूत्री विभाजन की अवस्थाएँ, कोशिका चक्र, बँटती पादप कोशिका का कोशिका पट्ट और जीवाणुओं का द्विविभाजन, 3D कोशिकाओं में होती हुई नहीं दिखाई गईं। उनके कार्ड पर इसकी जगह एक छोटा चित्र है।

दस लाख गुना बड़ा करने से गति और दूरी का क्या होता है

मॉडल का 1 m कोशिका का 1 µm है, इसलिए किसी भी लंबाई को बदलने के लिए इकाई को छह पायदान ऊपर ले जाना काफ़ी है। 20 µm चौड़ी कोशिका मॉडल में 20 m चौड़ी है, यानी डेढ़ बस को आगे-पीछे खड़ा करने जितनी लंबी। 25 nm का राइबोसोम 25 mm, यानी 2.5 cm का हो जाता है, एक बड़ी कंचे की गोली जितना। 5 nm का प्रोटीन 5 mm का है, खड़े किए हुए चावल के दाने जैसा, और 5 nm मोटी झिल्ली 5 mm मोटी है, एक ऐसी परत जिसे दो उँगलियों के बीच पकड़ा जा सके, 30 m लंबे हॉल के चारों ओर लिपटी हुई।

गति भी उसी अनुपात में बदलती है, क्योंकि समय खिंचता नहीं है। काइनेसिन लगभग 800 nm प्रति सेकंड चलता है, जो मॉडल में 0.8 m प्रति सेकंड है। जो प्रोटीन एक सेकंड में कुछ माइक्रोमीटर बहता है, वह कुछ मीटर तय कर लेता है। आप लगभग 1.4 m प्रति सेकंड चलते हैं, जो असली कोशिका में 1.4 µm प्रति सेकंड है, यानी काइनेसिन से थोड़ा तेज़। कोशिका की 30 m लंबाई पार करने में आपको लगभग 21 सेकंड लगते हैं। ×100 पर वही क़दम 14 nm प्रति सेकंड का है, और इसीलिए चलने के नियंत्रण में तेज़ गति का विकल्प है।

इकाइयों में एक जाल छिपा है। क्षेत्रफल वर्ग के हिसाब से और आयतन घन के हिसाब से बदलता है। 1 µm³ का माइटोकॉन्ड्रिया मॉडल में 1 m³ का है, एक मीटर भुजा वाला घन। पूरी कोशिका, लगभग 3000 µm³, 3000 m³ की है, ओलंपिक तरणताल से बड़ा हॉल, जिसमें लगभग 2500 m³ आता है। ऊपर की तालिका की संख्याएँ लंबाइयाँ हैं। जब यह गाइड प्रति कोशिका गिनती बताता है, तो उसका मतलब इन्हीं 3000 घन मीटरों से है।

कितने अणु हैं और उन्हें पार करने में कितना समय लगता है

Cell Biology by the Numbers के अनुसार कोशिका के हर घन माइक्रोमीटर में लगभग 30 लाख प्रोटीन होते हैं, इसलिए 2000 से 4000 µm³ आयतन की मानव कोशिका में लगभग 1000 करोड़ (10¹⁰) प्रोटीन होते हैं। इस मॉडल के 3000 µm³ के लिए हिसाब 3000 × 30 लाख बनता है, यानी लगभग 900 करोड़। मॉडल में आपके चारों ओर हर घन मीटर जगह में 30 लाख प्रोटीन हैं। पास-पास के प्रोटीनों के बीच की औसत दूरी 1 µm³ को 30 लाख से भाग देने पर मिले घनमूल के बराबर है, लगभग 0.007 µm या 7 nm, जो स्क्रीन पर 7 mm है। एक सामान्य प्रोटीन लगभग 5 nm का होता है, इसलिए वे लगभग छूते रहते हैं। भीड़ वाला डिब्बा यही घनत्व दोहराता है। मॉडल की बाक़ी हर जगह इससे कहीं ज़्यादा ख़ाली है।

कोशिका के अणु सीधी रेखा में नहीं चलते। पानी के अणु उन्हें इधर-उधर धकेलते हैं, इस गति को विसरण कहते हैं, और दूरी x तय करने में लगने वाला औसत समय उस दूरी के वर्ग के साथ बढ़ता है। एक आयाम में चलने वाले कण के लिए t ≈ x² / 2D है, जहाँ D विसरण स्थिरांक है। तीन आयामों में 2 की जगह 6 आ जाता है। किताब D को औसत आकार के प्रोटीन के लिए पानी में लगभग 100 µm²/s और कोशिका के भीतर लगभग 10 µm²/s बताती है। इन संख्याओं से:

• E. coli की एक कोशिका पार करना, x = 1 µm: t ≈ 1 / 60, लगभग 0.02 s। किताब में लगभग 0.01 s दिया है।
• HeLa कोशिका पार करना, x = 20 µm: t ≈ 400 / 60, लगभग 7 s। किताब में लगभग 10 s दिया है।
• 1 cm लंबे तंत्रिकाक्ष के साथ, x = 10,000 µm: t ≈ 10⁸ / 60, लगभग 17 लाख s, यानी क़रीब तीन हफ़्ते। किताब लगभग दो हफ़्ते कहती है, क्योंकि वह D और गुणक को पूर्णांक में लेती है।

1 µm प्रति सेकंड से चलने वाले मोटर को 1 cm तय करने में 2 से 3 घंटे लगेंगे, इसीलिए तंत्रिका कोशिकाएँ माल को विसरण के भरोसे न छोड़कर सूक्ष्मनलिकाओं पर ले जाती हैं। फिर भी एक कोशिका के पैमाने पर दोनों तरीक़े पास-पास हैं। 20 µm पर मोटर को 20 s चाहिए और विसरण को 10 s से कम, इसलिए छोटी कोशिका अणुओं को विसरित होने देती है और मोटरों को बड़े माल या ऐसे माल के लिए रखती है जिसे किसी ख़ास जगह पहुँचना है।

आम ग़लतफ़हमियाँ

• "कोशिकांग ख़ाली पानी में दूर-दूर तैरते हैं।" असली कोशिका में कोशिकाद्रव्य ठसाठस भरी जेल है और कोशिकांग पास-पास होते हैं, अंतःप्रद्रव्यी जालिका लगभग हर जगह फैली रहती है। मॉडल में जिस खुली जगह में आप चलते हैं, वह चल पाने के लिए की गई सरलता है।
• "अणुओं को पता होता है कि कहाँ जाना है।" ज़्यादातर अपना साथी संयोग से, विसरण द्वारा पाते हैं और तभी अभिक्रिया करते हैं जब सही दिशा में टकराएँ। काइनेसिन जैसे मोटर अपवाद हैं, क्योंकि वे पटरी पर चलते हैं, पर माल को भी पटरी ढूँढनी पड़ती है।
• "काइनेसिन आदमी की तरह चलता है।" एनिमेशन में ऐसा लगता है, पर उसके सिर इतने छोटे हैं कि आसपास का पानी उन्हें लगातार धकेलता रहता है। यह चाल एक रैचेट है जिसमें हर ATP एक सिर को आगे झुलाकर जोड़ देता है, और काँपना एक दिशा के क़दमों में बदल जाता है।
• "नाभिक कोशिका का दिमाग़ है और सब कुछ सीधे नियंत्रित करता है।" नाभिक जीनोम को सँभालता और उसकी प्रति बनाता है तथा RNA बनाता है, पर प्रोटीन कोशिकाद्रव्य और जालिका पर बनते हैं, और कोशिका के कई निर्णय झिल्ली पर पहुँचने वाले संकेतों से आते हैं। माइटोकॉन्ड्रिया तो अपना छोटा जीनोम तक रखते हैं।
• "सभी कोशिकाएँ पाठ्यपुस्तक के चित्र जैसी दिखती हैं।" मॉडल काँच पर फैली एक ही प्रकार की कोशिका दिखाता है, जिसका आकार सबसे ज़्यादा पढ़ी जाने वाली कोशिकाओं जैसा है। लाल रक्त कोशिका में नाभिक नहीं होता और पेशी तंतु में कई होते हैं, और कोशिकाओं का आयतन कई कोटियों तक फैला है।

मॉडल असली कोशिका से कैसे अलग है

• यहाँ कोशिकाद्रव्य लगभग ख़ाली है। असली कोशिका के हर घन माइक्रोमीटर में लगभग 30 लाख प्रोटीन होते हैं। आपके आसपास तैरते कण ज़्यादा से ज़्यादा कुछ हज़ार हैं, और वे तेज़ी से धक्का-मुक्की करने के बजाय धीरे-धीरे बहते हैं।
• राइबोसोम कम कर दिए गए हैं। मॉडल कुछ हज़ार बनाता है। असली कोशिका में कहीं ज़्यादा होते हैं, खुरदरी जालिका पर इतने घने कि चादरें जड़ी हुई लगती हैं।
• ऐक्टिन और मध्यवर्ती तंतु विरल हैं। ऐक्टिन के गुच्छे फ़र्श को पार करते हैं और कुछ मध्यवर्ती तंतु केंद्रक को लपेटते हैं, पर झिल्ली के नीचे का घना ऐक्टिन जाल छोड़ दिया गया है ताकि रास्ते साफ़ रहें।
• दूर से अणु छिपे रहते हैं। अणु मॉडल तभी दिखते हैं जब आप उन्हें देखने लायक पास हों, और वे लुढ़कने के बजाय स्थिर रहते हैं।
• ज़्यादातर कोशिकांग स्थिर हैं। जीवित कोशिका में माइटोकॉन्ड्रिया चलते, बँटते और जुड़ते हैं, और जालिका मिनट-दर-मिनट आकार बदलती है।
• केंद्रक में खिड़की है। असली आवरण अपने छिद्रों के सिवा बंद होता है।
• रंग गढ़े गए हैं। इस आकार पर कोशिकांगों का अपना कोई रंग नहीं होता। इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी उन्हें धूसर दिखाते हैं, और प्रतिदीप्ति चित्रों में रंजकों का इस्तेमाल होता है।

चलना-फिरना

कंप्यूटर पर चलने के लिए WASD या तीर कुंजियाँ इस्तेमाल करें और चारों ओर देखने के लिए माउस से खींचें। R आपको ऊपर उठाता है और F वापस नीचे ले आता है। Shift से आप तेज़ चलते हैं। फ़र्श पर क्लिक करने से आप वहाँ चले जाते हैं। फ़ोन पर स्क्रीन का बायाँ आधा जॉयस्टिक है और दायाँ आधा आपकी नज़र घुमाता है। दाईं ओर के दो तीर आपको ऊपर या नीचे ले जाते हैं।

मंच के दाईं ओर के पैनल में तीन पंक्तियाँ हैं। कोशिका जंतु कोशिका, पादप कोशिका और जीवाणु के बीच बदलती है। आकार आपको ×10 या ×100 तक छोटा करता है और वापस लाता है। चाल आपकी रफ़्तार धीमी, सामान्य या तेज़ करती है, जो ×100 पर काम आती है, जहाँ सामान्य चाल हर सेकंड सिर्फ़ 13 nm तय करती है। ऊपर बाईं ओर का छोटा नक़्शा ऊपर से दिखाता है कि आप कहाँ हैं; उस जगह तक चलने के लिए उस पर क्लिक करें।

किसी चीज़ के पास आने पर नाम-पट्टियाँ दिखती हैं, और ×100 पर वे अकेले अणुओं के नाम बताती हैं। सभी नाम-पट्टियाँ नियंत्रण एक बार में इनमें से ज़्यादा दिखाता है। पुर्ज़े सूची और गाइड बुक दोनों आपको सीधे वहीं ले जाते हैं जो आप चुनें।