خلیے کے اندر سیر: حیوانی، نباتی اور بیکٹیریا

آپ کہاں کھڑے ہیں

خلیہ اتنا چھوٹا ہے کہ اس کا تصور مشکل ہے۔ اسکول کی کتاب کی عام تصویر ایک دائرے کے اندر مرکزہ، چند مائٹوکونڈریا اور اینڈوپلازمک ریٹیکولم کی کچھ لہریا لکیریں دکھاتی ہے، سب تقریباً ایک ہی سائز کی اور سب خالی جگہ میں تیرتی ہوئی۔ یہ نمائش ایک حیوانی خلیے کو دس لاکھ گنا بڑا کرتی ہے اور آپ کو عام آنکھ کی اونچائی پر اس کے اندر گھومنے دیتی ہے۔ ہر چیز اصل خلیوں میں ناپے گئے سائز پر بنائی گئی ہے، اس لیے مائٹوکونڈریا ایک ایسا کیپسول ہے جس پر آپ بیٹھ سکتے ہیں، اور رائبوسوم بڑے کنچے جتنا ایک گہرا موتی ہے۔

خلیے کی شکل شیشے کی پلیٹ پر پھیلے خلیے جیسی ہے: ایک نیچا گنبد، 30 µm لمبا، 24 µm چوڑا اور درمیان میں 8 µm اونچا۔ آپ اس کے فرش سے شروع کرتے ہیں، جو پلازما جھلی کا وہ حصہ ہے جو شیشے سے چپکا ہے۔ درمیان میں مرکزہ ہے، اس کے بائیں حصے کے گرد کھردرا ریٹیکولم لپٹا ہے اور دائیں طرف گولجی کا ڈھیر ہے۔ مائٹوکونڈریا اور لائسوسوم ادھر ادھر بکھرے ہیں، مائیکروٹیوبیولز مرکزے کے پاس ایک نقطے سے پنکھے کی طرح پھیلتی ہیں، اور چھوٹے ویسیکل ان پر سوار ہو کر خلیے کے کنارے کی طرف جاتے ہیں۔

ماڈل دس لاکھ گنا بڑا کیوں ہے

سیدھا خیال یہ ہوتا کہ خلیے کو اتنا بڑا کیا جائے کہ آپ کا جسم اس میں سما جائے۔ 100,000 گنا بڑائی کافی نہیں۔ اس پیمانے پر 20 µm کا خلیہ 2 m کا بلبلہ بنتا ہے، اور مرکزہ آپ کے سر سے بھی چھوٹا ہوتا۔ 1.6 m لمبا شخص 16 µm اونچا ہوتا، یعنی پورے خلیے سے بھی اونچا۔

1,000,000 گنا بڑائی پر اعداد پڑھنا آسان ہو جاتا ہے۔ ماڈل کا ایک میٹر خلیے کا ایک مائیکرومیٹر ہے، اور ایک ملی میٹر ایک نینومیٹر۔ آپ کی 1.6 m کی آنکھ کی اونچائی 1.6 µm کے برابر ہے۔ اوپر بائیں کونے کا پیمانے کا خانہ یہی دکھاتا ہے، اور اس کی پٹی ہر بار اس چیز کے لیے دوبارہ بنتی ہے جو آپ کے بالکل سامنے ہے۔ اگر آپ 3 m دور کی دیوار کو دیکھیں تو پٹی بتاتی ہے کہ اس فاصلے پر 1 µm کتنا لمبا نظر آتا ہے۔

ماڈل میں سائز

یہ اہم حصے ہیں اور وہ سائز جن پر انہیں بنایا گیا ہے۔ اصل اعداد ایک حد میں ہیں، کیونکہ خلیے ایک قسم سے دوسری قسم تک مختلف ہوتے ہیں۔

خلیے کا حجم تقریباً 3,000 µm³ بنتا ہے۔ Cell Biology by the Numbers انسانی خلیے کے لیے موٹے اندازے کے طور پر 2,000 µm³ لیتی ہے، جس میں زیادہ تر خلیے 500 سے 4,000 µm³ کے بیچ آتے ہیں، اور اپنی حل شدہ مثالوں میں ایک عام ممالیہ خلیے کے لیے 3,000 µm³ لیتی ہے۔ سلائیڈ پر پھیلے HeLa خلیے تقریباً 40 µm چوڑے ہو جاتے ہیں جبکہ اونچائی بس چند مائیکرومیٹر رہتی ہے، اسی لیے ماڈل گیند نہیں بلکہ نیچا گنبد ہے۔

کچھ اعداد خود جانچیے

شروع کے پاس کٹے ہوئے مائٹوکونڈریا کے ساتھ کھڑے ہو جائیے۔ یہ 1 m چوڑا ہے، اس لیے اس کا اوپری حصہ آپ کی آنکھ سے ذرا نیچے ہے۔ اصل خلیے میں یہ 1 µm ہے، انسانی بال کی چوڑائی کا تقریباً سواں حصہ۔

جھلی سب سے مشکل سے نظر آنے والا حصہ ہے۔ 4 سے 10 nm موٹی ہونے کی وجہ سے ماڈل میں یہ 4 سے 10 mm ہے، تقریباً پنسل جتنی موٹی، اور 30 m لمبے کمرے کے گرد لپٹی۔ Cell Biology by the Numbers اس کا موازنہ ہوائی جہاز کی بیرونی چادر اور اس کے ڈھانچے کی چوڑائی سے کرتی ہے۔ اسی لیے دائیں دیوار کا ایک حصہ باقی سے 20 گنا موٹا بنایا گیا ہے۔ اس حصے میں ہر لپڈ سر 0.8 mm کے بجائے 16 mm چوڑا ہے، اور آپ دونوں تہیں گن سکتے ہیں۔

مرکزے کا DNA وہ عدد ہے جو بالکل نہیں سماتا۔ ایک انسانی خلیے میں تقریباً 2 m DNA ہوتا ہے (تقریباً 3 ارب بیس جوڑوں والے جینوم کی دو نقلیں، ہر بیس جوڑا 0.3 nm)۔ ماڈل میں یہ 2,000 km دھاگا ہوتا، جسے 9 m لمبی گیند میں بھرنا پڑتا۔ کھڑکی کے اندر نظر آتے جامنی دھاگے بناوٹ دکھانے کے لیے بنایا گیا چھوٹا سا نمونہ ہیں۔

جھلی کا عرضی تراشہ

فاسفولپڈ کا ایک سر پانی میں گھل مل جاتا ہے اور دو دمیں نہیں۔ پانی میں دمیں اس سے بچنے کے لیے دم سے دم ملا کر قطار بناتی ہیں، جس سے دو تہیں بنتی ہیں اور دونوں بیرونی سطحوں پر سر ہوتے ہیں۔ ہر تہہ تقریباً 2 nm گہری ہے، اس لیے دوہری تہہ کا اندرونی حصہ تقریباً 4 nm موٹا ہے۔ پروٹین اسی پتلی جھلی میں بیٹھتے ہیں۔ بڑے کیے گئے حصے کا نیلا پیپا ایک چینل ہے جو دونوں تہوں کے آر پار جاتا ہے، اور باہر سبز موتیوں والا پروٹین شکروں کی ایک زنجیر اٹھائے ہوئے ہے۔

جھلی مائع ہے۔ لپڈ ہر وقت اپنے پڑوسیوں کے برابر سے کھسکتے رہتے ہیں، مگر ایک تہہ سے دوسری تہہ میں بہت کم پلٹتے ہیں، اس لیے دونوں تہیں الگ الگ لپڈ آمیزے رکھ سکتی ہیں۔ ماڈل انہیں ساکن رکھتا ہے۔

مرکزہ اور اس کے مسام

مرکزی غلاف دو جھلیاں ہے، ایک اندرونی اور ایک بیرونی، جن کے بیچ چند درجن نینومیٹر کا فاصلہ ہے۔ مرکزے کے سامنے کاٹی گئی کھڑکی دونوں کنارے دکھاتی ہے، جو ماڈل میں تقریباً 4 cm دور ہیں۔ بیرونی جھلی آگے بڑھ کر کھردرا ریٹیکولم بن جاتی ہے، اسی لیے ماڈل میں ریٹیکولم کی چادریں مرکزے کے بالکل پاس سے شروع ہوتی ہیں۔

مرکزی مسام دونوں جھلیوں کے آر پار ایک ساتھ جاتے ہیں۔ ہر مسام تقریباً 120 nm چوڑا پروٹینوں کا حلقہ ہے جس کے بیچ میں ایک چینل ہے، اور کسی ریڑھ دار جانور کے مرکزے میں ایسے تقریباً 2,000 مسام ہوتے ہیں۔ پیغام رساں RNA اور رائبوسوم کی ذیلی اکائیاں مساموں سے باہر جاتی ہیں، اور مرکزے کے اندر درکار پروٹین اندر آتے ہیں۔ ماڈل آپ کے آلے کے مطابق 300 سے 1,100 مسام دکھاتا ہے۔

اندر نیوکلیولس ایک گھنا علاقہ ہے جس کے گرد کوئی جھلی نہیں، اور ماڈل میں یہ 2 µm چوڑا بنایا گیا ہے۔ یہ رائبوسومی RNA کے جینوں کے گرد بنتا ہے، اور رائبوسوم کے دونوں حصے باہر بھیجے جانے سے پہلے یہیں جوڑے جاتے ہیں۔

پروٹین کہاں بنتے اور پیک ہوتے ہیں

رائبوسوم پیغام رساں RNA پڑھتا ہے اور امینو ایسڈ کو ایک زنجیر میں جوڑتا ہے۔ سائٹوسول میں تیرتے رائبوسوم ایسے پروٹین بناتے ہیں جو سائٹوسول میں ہی رہتے ہیں۔ جب نئے پروٹین کے شروع میں ریٹیکولم کا اشارہ ہوتا ہے تو رائبوسوم ریٹیکولم پر ٹک جاتا ہے اور بڑھتی زنجیر کو جھلی کے آر پار تھیلی میں ڈالتا ہے؛ اسی سے ریٹیکولم کھردرا دکھائی دیتا ہے۔ ہموار ریٹیکولم پر رائبوسوم نہیں ہوتے۔ یہ 30 سے 100 nm چوڑی نالیوں کا جال ہے جو لپڈ بناتا ہے اور کیلشیم جمع رکھتا ہے۔

ریٹیکولم سے پروٹین چھوٹے ویسیکلز میں گولجی اپریٹس تک جاتے ہیں۔ ممالیہ کے ایک خلیے میں 40 سے 100 گولجی ڈھیر ہوتے ہیں، عموماً سینٹروسوم کے پاس جمع، اور ہر ڈھیر میں چار سے آٹھ تھیلیاں۔ ماڈل چھ تھیلیوں کا ایک ڈھیر دکھاتا ہے۔ پروٹین ریٹیکولم کے سب سے قریب والے سس رخ سے آتے ہیں، گزرتے ہوئے ان کی شکریں تراشی اور جوڑی جاتی ہیں، اور وہ ٹرانس رخ سے ویسیکلز میں نکلتے ہیں جو جھلی، لائسوسوم یا دوسرے خانوں کی طرف جاتے ہیں۔

مائیکروٹیوبیول پر چلتا کائنیسن

مائیکروٹیوبیولز تقریباً 25 nm چوڑی کھوکھلی نالیاں ہیں، عموماً ٹیوبیولن کی 13 قطاروں سے بنی۔ ہر قطار الفا اور بیٹا ٹیوبیولن جوڑوں کی زنجیر ہے جو ہر 8 nm پر دہرائی جاتی ہے۔ زیادہ تر مائیکروٹیوبیولز مرکزے کے پاس کے سینٹروسوم سے شروع ہو کر خلیے کے کنارے کی طرف جاتی ہیں۔ خلیے کے اندر کے فاصلوں پر یہ سخت اور تقریباً سیدھی رہتی ہیں۔

کائنیسن-1 کے دو موٹر سر ہیں جو ایک لمبی بل دار ڈنڈی سے جڑے ہیں، اور ایک دم ہے جو سامان پکڑتی ہے۔ PDB-101 کے بیان کے مطابق یہ ہاتھ پر ہاتھ رکھتے ہوئے چلتا ہے۔ ایک سر مائیکروٹیوبیول سے بندھا رہتا ہے جبکہ دوسرا چھوٹ کر اس سے آگے جھولتا ہے اور 16 nm آگے جا کر بندھتا ہے۔ ہر قدم سامان کو 8 nm آگے لے جاتا ہے اور ایک ATP خرچ کرتا ہے۔ Cell Biology by the Numbers ٹیسٹ ٹیوب میں عام کائنیسن کی رفتار تقریباً 800 nm فی سیکنڈ بتاتی ہے، اور گرنے سے پہلے تقریباً 100 قدم۔

دس لاکھ گنا سائز پر 800 nm فی سیکنڈ 0.8 m فی سیکنڈ بن جاتا ہے، یعنی آہستہ چال۔ مگر سر ہر سیکنڈ تقریباً 100 قدم رکھتے ہیں، جو اسکرین پر دیکھ پانے کے لیے بہت تیز ہے۔ اس لیے کائنیسن والا رہنمائی کا مرحلہ اصل رفتار کے 1/20 پر سست رفتار چالو کر دیتا ہے، تاکہ آپ ہر سر کو دوسرے سے آگے جھولتے دیکھ سکیں۔

مائٹوکونڈریا اور لائسوسوم

مائٹوکونڈریا کی دو جھلیاں ہوتی ہیں۔ بیرونی ہموار ہے۔ اندرونی جھلی کرسٹی نام کی تہوں میں مڑی ہے، جو ATP بنانے والے پروٹینوں کو بڑی سطح دیتی ہیں۔ Cell Biology by the Numbers ایک عام مائٹوکونڈریا کو تقریباً 2 µm لمبا اور 1 µm چوڑا کیپسول بتاتی ہے، اگرچہ بہت سے خلیوں میں یہ جڑ کر درجنوں مائیکرومیٹر لمبے شاخ دار جال بنا لیتے ہیں۔ ماڈل دس الگ کیپسول استعمال کرتا ہے اور ایک کو کاٹ کر کھولتا ہے تاکہ آپ کرسٹی دیکھ سکیں۔

لائسوسوم 60 سے زیادہ قسم کے ہاضمے کے خامروں کی تھیلیاں ہیں، اور ایک خلیے میں عموماً ان کی تعداد سینکڑوں میں ہوتی ہے۔ ماڈل چھ دکھاتا ہے۔ ان کے اندر pH 4.5 سے 5 رکھا جاتا ہے، اور خامرے اسی تیزابیت پر سب سے اچھا کام کرتے ہیں۔ ان کے آس پاس کا سائٹوسول تقریباً pH 7.2 پر ہے، جہاں یہ خامرے ٹھیک سے کام نہیں کرتے، اس لیے رستا ہوا لائسوسوم باقی خلیے کو ہضم نہیں کرتا۔

دس اور سو گنا چھوٹا ہونا

دس لاکھ گنا سائز پر خلیے میں گھومنا آسان ہے، مگر تقریباً 20 nm سے چھوٹی کوئی بھی چیز آپ کے پیروں کے پاس پڑا ایک ذرہ ہے۔ رائبوسوم کنچے جتنا ہے اور پوٹاشیم چینل 8 mm چوڑا۔ مالیکیول دیکھنے کے لیے بڑائی کا ایک اور قدم چاہیے، اور اوپر دائیں جانب کے سائز کے بٹن آپ کو دو اور دیتے ہیں: ×10 اور ×100۔

بٹن خلیے کو دوبارہ نہیں بناتے۔ وہ آپ کو چھوٹا کرتے ہیں۔ ×10 پر پیمانہ 10,000,000 : 1 ہے، آپ کے سامنے کا ایک میٹر 100 nm ہے، اور آپ کی آنکھیں فرش سے 160 nm اوپر ہیں۔ ×100 پر پیمانہ 100,000,000 : 1 ہے، ایک میٹر 10 nm ہے، اور آپ 16 nm اونچے کھڑے ہیں، تقریباً ایک پروٹیزوم جتنے۔ اوپر بائیں کونے کا خانہ ہمیشہ موجودہ بڑائی، ایک میٹر کس کے برابر ہے، اور آپ کی اصل اونچائی دکھاتا ہے، اس لیے آپ جس بھی قدم پر ہوں اعداد دیانت دار رہتے ہیں۔ خلیہ خود نہیں بدلتا۔ جو مائٹوکونڈریا صوفے جتنا تھا وہ 100 m لمبی عمارت بن جاتا ہے، اور ×100 پر اس کے برابر سے گزرنے میں کئی منٹ لگیں گے۔

اپنے اصل سائز میں مالیکیول

مالیکیول موتیوں کے ماڈل کی صورت میں بنائے گئے ہیں، پروٹین کے ہر تہہ شدہ حصے کے لیے ایک موتی، RCSB PDB-101 کی تصویروں کے انداز میں۔ انہیں اصل سائز میں بنا کر وہیں رکھا گیا ہے جہاں وہ کام کرتے ہیں، پھر تب تک چھپایا گیا ہے جب تک آپ اتنے قریب نہ آ جائیں کہ وہ دکھائی دیں۔ خلیے کے دوسرے سرے سے انہیں بنانے میں کوئی خرچ نہیں آتا۔

حیوانی خلیے میں انہیں ڈھونڈنے کی چار جگہیں ہیں:

• فرش کی جھلی پر، سامنے دائیں جانب۔ پوٹاشیم چینل، سوڈیم پوٹاشیم پمپ، ریسیپٹر اور ایکواپورن جھلی کے ایک ٹکڑے میں بیٹھے ہیں، جو 0.8 nm کے فاصلے پر لپڈ سروں سے پٹا ہے۔ ایک کلیتھرن سے ڈھکا گڑھا، تقریباً 100 nm چوڑا پنجرہ، جھلی کی ایک کلی کو اندر کھینچ رہا ہے۔ 7 nm چوڑے ایکٹن فلامینٹ فرش کے آر پار جاتے ہیں، ان میں سے ایک پر مائیوسن V موٹر چل رہی ہے، اور پاس میں رسی جیسا ایک درمیانی فلامینٹ پڑا ہے۔
• ان کے ساتھ والے ہجوم میں۔ ہر طرف 100 nm کا ایک ڈبہ اصل سائٹوسول کی کثافت پر پروٹینوں سے بھرا ہے، تقریباً 30 لاکھ فی مکعب مائیکرومیٹر۔ ×100 پر یہ مالیکیولوں کی ایک دیوار ہے جس میں آپ گھس سکتے ہیں۔ اس کے کنارے پر ایک پروٹیزوم، ایک Hsp90 شیپیرون، ایک گلائکوجن دانہ اور ایک ہی پیغام رساں RNA پڑھتے رائبوسوم کی ایک لڑی ہے۔
• مرکزے میں۔ نیوکلیوسوم پر لپٹا DNA کا ایک ٹکڑا، جس پر RNA پولیمریز II ایک RNA دھاگا بنا رہا ہے، اور غلاف پر پوری تفصیل والا ایک مرکزی مسام کمپلیکس۔
• خلوی اعضا پر۔ اپنے Sec61 چینل کے ذریعے کھردرے ریٹیکولم پر ٹکا ایک رائبوسوم، کھلے مائٹوکونڈریا کے کٹے کنارے پر ATP سنتھیز کی ایک قطار، اور کائنیسن کی پٹڑی کے نیچے ایک ڈائنین موٹر۔

جہاں رہنما کتاب بتاتی ہے (ہجوم کا ڈبہ، لپڈ فرش) وہاں کثافت اصل ہے، اور باقی جگہ کم کر دی گئی ہے، کیونکہ اصل جھلی پروٹینوں سے اتنی بھری ہوتی ہے کہ چینلوں کو الگ پہچاننا مشکل ہوتا۔

اسی پیمانے پر نباتی خلیہ

خلیے کا بٹن اسی پیمانے پر بنے پتے کے ایک خلیے پر لے جاتا ہے۔ یہ 40 µm لمبا، 24 µm چوڑا اور 20 µm اونچا ہے، سیلولوز کی دیوار کے اندر۔ Cell Biology by the Numbers اس طرح کے نباتی خلیوں کا ذکر کرتی ہے جن کا زیادہ تر حجم ویکیول گھیرتا ہے، اور یہی پہلی چیز ہے جو آپ دیکھتے ہیں: ایک نیم شفاف ٹکڑا درمیان کو بھرتا ہے، اور خلیے کا باقی حصہ اس کے گرد ایک پتلی تہہ میں اور ایک سرے کے کمرے میں دبا ہے جہاں مرکزہ بیٹھا ہے۔

کلوروپلاسٹ ویکیول کے نیچے فرش پر اور ایک دیوار سے لگے پڑے ہیں۔ یہ 5 µm لمبے بنائے گئے ہیں، رگ دار پودوں کے لیے بتائی گئی 4 سے 6 µm کی حد میں، اور ایک کو کاٹ کر کھولا گیا ہے تاکہ اس کے گرانا، یعنی چپٹی تھائیلاکوئیڈ تھیلیوں کے ڈھیر، اور نشاستے کا ایک دانہ دکھائی دیں۔ دور کی دیوار پر پلازموڈیسمیٹا کا ایک گڑھوں والا حصہ، تقریباً 50 nm چوڑے چینل، اس خلیے کو اس کے پڑوسی سے جوڑتا ہے۔ قریب کی دیوار کے ساتھ خلوی اعضا ایکٹن کی رسیوں کے ایک چکر کے گرد 4 µm فی سیکنڈ سے بہتے ہیں، جو سائٹوپلازم کے بہاؤ کے لیے ناپی گئی 1 سے 100 µm فی سیکنڈ کی حد میں ہے۔ کٹے ہوئے کلوروپلاسٹ کے اندر ×100 پر آپ روبسکو پا سکتے ہیں، وہ خامرہ جو کاربن ڈائی آکسائیڈ جکڑتا ہے، اور فوٹوسسٹم II، جو پانی توڑ کر آکسیجن چھوڑتا ہے۔

اسی پیمانے پر بیکٹیریا

تیسرا خلیہ ای کولائی (E. coli) ہے۔ Cell Biology by the Numbers موٹے اندازے کے طور پر تقریباً 1 µm چوڑائی، 2 µm لمبائی اور 1 µm³ حجم لیتی ہے، اس لیے دس لاکھ گنا سائز پر پورا جاندار پلیٹ پر پڑا 2 m لمبا کیپسول ہے، حیوانی خلیے کے ایک مائٹوکونڈریا جتنا۔ یہ ماڈل کا اتفاق نہیں۔ مائٹوکونڈریا ان بیکٹیریا کی نسل سے ہیں جنہیں بہت پہلے کسی دوسرے خلیے نے اپنے اندر لے لیا تھا، اور وہ آج بھی اپنا ایک چھوٹا جینوم رکھتے ہیں۔ پلیٹ پر جالی 1 µm کے مربعوں میں بنی ہے۔

×1 پر آپ اندر جانے کے لیے بہت بڑے ہیں، اس لیے سیر ×10 سے شروع ہوتی ہے۔ اندر رائبوسوم نیوکلیائڈ کے گرد کی زیادہ تر جگہ بھرتے ہیں؛ نیوکلیائڈ درمیان میں کروموسوم کا الجھا گچھا ہے جس کے گرد کوئی جھلی نہیں۔ سر کے اوپر غلاف کی تین تہیں ہیں: اندرونی جھلی، پیپٹیڈوگلائکن کا پتلا جال اور بیرونی جھلی۔ تقریباً 45 nm چوڑی فلیجیلر موٹریں غلاف میں لگی ہیں، ہر ایک پیچ دار دھاگے کو ہر سیکنڈ تقریباً 100 بار گھماتی ہے، اور ایک سرے پر کیمو ریسیپٹرز کی جالی موٹروں کو بتاتی ہے کہ کب الٹا گھومیں۔ بیچ میں مرکزہ نہ ہونے کی وجہ سے رائبوسوم پیغام رساں RNA کو تبھی پڑھنا شروع کر دیتے ہیں جب وہ بن ہی رہا ہوتا ہے، جسے ماڈل شروع کے پاس دو جگہوں پر دکھاتا ہے۔

رہنما کتاب

رہنما کتاب کا بٹن دیکھنے کی 78 چیزوں کی فہرست کھولتا ہے: حیوانی خلیے میں 49، نباتی خلیے میں 14 اور بیکٹیریا میں 15۔ آپ نام سے تلاش کر سکتے ہیں، خلیے اور قسم (خلوی اعضا، مالیکیول اور عمل) سے چھانٹ سکتے ہیں، اور سائز کی ترتیب سے لگا سکتے ہیں۔ کسی ایک کو چننے پر ضرورت ہو تو خلیہ اور سائز بدل جاتے ہیں اور آپ اس کے سامنے کی جگہ پر پہنچ جاتے ہیں۔ پھر ایک کارڈ اس کا اصل سائز، ایک خلیے میں وہ کتنا ہوتا ہے، مختصر بیان، اس کے ماخذ، اور ایک پٹی دکھاتا ہے جو اس کے سائز کا موازنہ ایک پروٹین، ایک رائبوسوم، ای کولائی، ایک حیوانی خلیے اور موجودہ سائز پر آپ کی اپنی اونچائی سے کرتی ہے۔

سات عمل، یعنی مائٹوسس کے مراحل، خلوی چکر، تقسیم ہوتے نباتی خلیے کی خلوی پلیٹ اور بیکٹیریا کی بائنری فشن، 3D خلیوں میں ہوتے ہوئے نہیں دکھائے گئے۔ ان کے کارڈ پر اس کی جگہ ایک چھوٹی تصویر ہے۔

دس لاکھ گنا بڑا کرنے سے رفتار اور فاصلے کا کیا ہوتا ہے

ماڈل کا 1 m خلیے کا 1 µm ہے، اس لیے کسی بھی لمبائی کو بدلنے کے لیے اکائی کو چھ درجے اوپر لے جانا کافی ہے۔

20 µm چوڑا خلیہ ماڈل میں 20 m چوڑا ہے، یعنی ڈیڑھ بس کو آگے پیچھے کھڑا کرنے جتنا لمبا۔

25 nm کا رائبوسوم 25 mm، یعنی 2.5 cm کا ہو جاتا ہے، ایک بڑی گولی جتنا۔

5 nm کا پروٹین 5 mm کا ہے، کھڑے کیے ہوئے چاول کے دانے جیسا، اور 5 nm موٹی جھلی 5 mm موٹی ہے، ایک ایسی تہ جسے دو انگلیوں کے بیچ پکڑا جا سکے، 30 m لمبے ہال کے گرد لپٹی ہوئی۔

رفتار بھی اسی تناسب سے بدلتی ہے، کیونکہ وقت کھنچتا نہیں۔

کائنیسن تقریباً 800 nm فی سیکنڈ چلتا ہے، جو ماڈل میں 0.8 m فی سیکنڈ ہے۔

جو پروٹین ایک سیکنڈ میں چند مائیکرومیٹر بہتا ہے وہ چند میٹر طے کر لیتا ہے۔

آپ تقریباً 1.4 m فی سیکنڈ چلتے ہیں، جو اصل خلیے میں 1.4 µm فی سیکنڈ ہے، یعنی کائنیسن سے ذرا تیز۔

خلیے کی 30 m لمبائی پار کرنے میں آپ کو تقریباً 21 سیکنڈ لگتے ہیں۔

×100 پر وہی قدم 14 nm فی سیکنڈ کا ہے، اور اسی لیے چلنے کے کنٹرول میں تیز رفتار کا اختیار ہے۔

اکائیوں میں ایک جال چھپا ہے۔ رقبہ مربع کے حساب سے اور حجم مکعب کے حساب سے بدلتا ہے۔

1 µm³ کا مائٹوکانڈریا ماڈل میں 1 m³ کا ہے، ایک میٹر کے ضلع والا مکعب۔

پورا خلیہ، تقریباً 3000 µm³، 3000 m³ کا ہے، اولمپک تیراکی تالاب سے بڑا ہال، جس میں تقریباً 2500 m³ آتا ہے۔

اوپر کی جدول کی تعداد لمبائیاں ہیں۔ جب یہ گائیڈ فی خلیہ گنتی بتاتا ہے تو اس کا مطلب انہی 3000 مکعب میٹروں کی گنتی ہے۔

کتنے سالمے ہیں اور انہیں پار کرنے میں کتنا وقت لگتا ہے

Cell Biology by the Numbers کے مطابق خلیے کے ہر مکعب مائیکرومیٹر میں تقریباً 30 لاکھ پروٹین ہوتے ہیں، اس لیے 2000 سے 4000 µm³ حجم کے انسانی خلیے میں تقریباً 1000 کروڑ (10¹⁰) پروٹین ہوتے ہیں۔

اس ماڈل کے 3000 µm³ کے لیے حساب 3000 × 30 لاکھ بنتا ہے، یعنی تقریباً 900 کروڑ۔

ماڈل میں آپ کے گرد ہر مکعب میٹر جگہ میں 30 لاکھ پروٹین ہیں۔

برابر برابر پروٹینوں کے بیچ اوسط فاصلہ 1 µm³ کو 30 لاکھ سے تقسیم کرنے سے ملنے والی عدد کا مکعبی جذر ہے، تقریباً 0.007 µm یا 7 nm، جو اسکرین پر 7 mm ہے۔

ایک عام پروٹین تقریباً 5 nm کا ہوتا ہے، اس لیے وہ تقریباً چھوتے رہتے ہیں۔

ہجوم والا ڈبہ یہی کثافت دہراتا ہے۔ ماڈل کی باقی ہر جگہ اس سے کہیں زیادہ خالی ہے۔

خلیے کے سالمے سیدھی لکیر میں نہیں چلتے۔ پانی کے سالمے انہیں اِدھر اُدھر دھکیلتے ہیں، اس حرکت کو پھیلاؤ کہتے ہیں، اور فاصلہ x طے کرنے کا اوسط وقت اس فاصلے کے مربع کے ساتھ بڑھتا ہے۔

ایک بُعد میں چلنے والے ذرے کے لیے: t ≈ x² / 2D، جہاں D پھیلاؤ کا مستقلہ ہے۔

تین بُعد میں 2 کی جگہ 6 آ جاتا ہے۔

کتاب D کو اوسط سائز کے پروٹین کے لیے پانی میں تقریباً 100 µm²/s اور خلیے کے اندر تقریباً 10 µm²/s بتاتی ہے۔ ان اعداد سے:

• ایک E. coli خلیہ پار کرنا، x = 1 µm: t ≈ 1 / 60، تقریباً 0.02 s۔ کتاب میں تقریباً 0.01 s دیا ہے۔
• HeLa خلیہ پار کرنا، x = 20 µm: t ≈ 400 / 60، تقریباً 7 s۔ کتاب میں تقریباً 10 s دیا ہے۔
• 1 cm لمبے محور کے ساتھ، x = 10,000 µm: t ≈ 10⁸ / 60، تقریباً 17 لاکھ s، یعنی تین ہفتے کے قریب۔ کتاب تقریباً دو ہفتے کہتی ہے، کیونکہ وہ D اور مضروب کو گول کرتی ہے۔

1 µm فی سیکنڈ سے چلنے والی موٹر کو 1 cm طے کرنے میں 2 سے 3 گھنٹے لگیں گے، اسی لیے اعصابی خلیے سامان کو پھیلاؤ کے بھروسے پر نہیں چھوڑتے بلکہ خُردنالیوں پر لے جاتے ہیں۔

پھر بھی ایک خلیے کے پیمانے پر دونوں طریقے قریب قریب ہیں۔ 20 µm پر موٹر کو 20 s چاہییں اور پھیلاؤ کو 10 s سے کم، اس لیے چھوٹا خلیہ سالموں کو پھیلنے دیتا ہے اور موٹروں کو بڑے سامان یا ایسے سامان کے لیے رکھتا ہے جسے کسی خاص جگہ پہنچنا ہے۔

عام غلط فہمیاں

• "خلیائی اجسام خالی پانی میں دور دور تیرتے ہیں۔" اصل خلیے میں خلیہ مایہ ٹھسا ہوا جیل ہے اور خلیائی اجسام پاس پاس ہوتے ہیں، اور اندرونی جالی تقریباً ہر جگہ پھیلی ہوتی ہے۔ ماڈل میں جس کھلی جگہ میں آپ چلتے ہیں وہ چلنے کی سہولت کے لیے سادہ کی گئی ہے۔
• "سالمے جانتے ہیں کہ کہاں جانا ہے۔" زیادہ تر اپنا ساتھی اتفاق سے، پھیلاؤ کے ذریعے پاتے ہیں اور صرف تب عمل کرتے ہیں جب صحیح سمت میں ٹکرائیں۔ کائنیسن جیسی موٹریں استثنا ہیں کیونکہ وہ پٹڑی پر چلتی ہیں، مگر سامان کو بھی پٹڑی ڈھونڈنی پڑتی ہے۔
• "کائنیسن انسان کی طرح چلتا ہے۔" اینیمیشن میں ایسا لگتا ہے، مگر اس کے سر اتنے چھوٹے ہیں کہ آس پاس کا پانی انہیں مسلسل دھکیلتا رہتا ہے۔ یہ چال ایک ریچٹ ہے جس میں ہر ATP ایک سر کو آگے جھلا کر جوڑ دیتا ہے، اور کپکپاہٹ ایک سمت کے قدموں میں بدل جاتی ہے۔
• "مرکزہ خلیے کا دماغ ہے اور سب کچھ براہِ راست قابو کرتا ہے۔" مرکزہ جینوم کو سنبھالتا اور اس کی نقل بناتا ہے اور RNA بناتا ہے، مگر پروٹین خلیہ مایہ اور جالی پر بنتے ہیں، اور خلیے کے کئی فیصلے جھلی پر پہنچنے والے اشاروں سے آتے ہیں۔ مائٹوکانڈریا تو اپنا چھوٹا جینوم تک رکھتے ہیں۔
• "تمام خلیے نصابی کتاب کی تصویر جیسے دکھتے ہیں۔" ماڈل شیشے پر پھیلا ہوا ایک ہی قسم کا خلیہ دکھاتا ہے، جس کا سائز سب سے زیادہ پڑھے جانے والے خلیوں جیسا ہے۔ سرخ خون کے خلیے میں مرکزہ نہیں ہوتا اور پٹھے کے ریشے میں کئی ہوتے ہیں، اور خلیوں کا حجم کئی درجوں تک پھیلا ہے۔

ماڈل اصل خلیے سے کیسے مختلف ہے

• یہاں سائٹوسول تقریباً خالی ہے۔ اصل خلیے کے ہر مکعب مائیکرومیٹر میں تقریباً 30 لاکھ پروٹین ہوتے ہیں۔ آپ کے گرد تیرتے ذرے زیادہ سے زیادہ چند ہزار ہیں، اور وہ تیزی سے دھکم پیل کرنے کے بجائے آہستہ آہستہ بہتے ہیں۔
• رائبوسوم کم کر دیے گئے ہیں۔ ماڈل چند ہزار بناتا ہے۔ اصل خلیے میں کہیں زیادہ ہوتے ہیں، کھردرے ریٹیکولم پر اتنے گھنے کہ چادریں جڑی ہوئی لگتی ہیں۔
• ایکٹن اور درمیانی فلامینٹ کم ہیں۔ ایکٹن کے گچھے فرش کو پار کرتے ہیں اور چند درمیانی فلامینٹ مرکزے کو لپیٹتے ہیں، مگر جھلی کے نیچے کا گھنا ایکٹن جال چھوڑ دیا گیا ہے تاکہ راستے صاف رہیں۔
• دور سے مالیکیول چھپے رہتے ہیں۔ مالیکیول ماڈل تبھی دکھائی دیتے ہیں جب آپ انہیں دیکھنے کے لائق قریب ہوں، اور وہ لڑھکنے کے بجائے ساکن رہتے ہیں۔
• زیادہ تر خلوی اعضا ساکن ہیں۔ زندہ خلیے میں مائٹوکونڈریا چلتے، بٹتے اور جڑتے ہیں، اور ریٹیکولم منٹ بہ منٹ شکل بدلتا ہے۔
• مرکزے میں کھڑکی ہے۔ اصل غلاف اپنے مساموں کے سوا بند ہوتا ہے۔
• رنگ فرضی ہیں۔ اس سائز پر خلوی اعضا کا اپنا کوئی رنگ نہیں ہوتا۔ الیکٹران خوردبین انہیں سرمئی دکھاتی ہیں، اور فلوریسنس تصویروں میں رنگ استعمال ہوتے ہیں۔

چلنا پھرنا

کمپیوٹر پر چلنے کے لیے WASD یا تیر والی کلیدیں استعمال کریں اور ارد گرد دیکھنے کے لیے ماؤس سے کھینچیں۔ R آپ کو اوپر اٹھاتا ہے اور F واپس نیچے آنے دیتا ہے۔ Shift سے آپ تیز چلتے ہیں۔ فرش پر کلک کرنے سے آپ وہاں چلے جاتے ہیں۔ فون پر اسکرین کا بایاں آدھا حصہ جوائے اسٹک ہے اور دایاں آدھا آپ کی نظر گھماتا ہے۔ دائیں جانب کے دو تیر آپ کو اوپر یا نیچے لے جاتے ہیں۔

اسٹیج کے دائیں جانب کے پینل میں تین قطاریں ہیں۔ خلیہ حیوانی خلیے، نباتی خلیے اور بیکٹیریا کے بیچ بدلتا ہے۔ سائز آپ کو ×10 یا ×100 تک چھوٹا کرتا ہے اور واپس لاتا ہے۔ چال آپ کی رفتار آہستہ، عام یا تیز کرتی ہے، جو ×100 پر کام آتی ہے، جہاں عام چال ہر سیکنڈ صرف 13 nm طے کرتی ہے۔ اوپر بائیں جانب کا چھوٹا نقشہ اوپر سے دکھاتا ہے کہ آپ کہاں ہیں؛ اس جگہ تک چلنے کے لیے اس پر کلک کریں۔

کسی چیز کے قریب آنے پر نام کی تختیاں دکھائی دیتی ہیں، اور ×100 پر وہ اکیلے مالیکیولوں کے نام بتاتی ہیں۔ تمام نام کی تختیاں والا کنٹرول ایک وقت میں ان میں سے زیادہ دکھاتا ہے۔ پرزوں کی فہرست اور رہنما کتاب دونوں آپ کو سیدھا وہیں لے جاتے ہیں جو آپ چنیں۔