1. The Fundamental Unit of Life: The Cell
(जीवन की मौलिक इकाई: कोशिका)
Definition & Theory (परिभाषा और सिद्धांत): The cell is the "fundamental structural and functional unit of all living organisms" (कोशिका सभी जीवित जीवों की "मौलिक संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाई" है). This concept was established by Matthias Schleiden and Theodore Schwann who formulated the Cell Theory (कोशिका सिद्धांत). Rudolf Virchow later refined it, stating that "all cells arise from pre-existing cells" (सभी कोशिकाएँ पहले से मौजूद कोशिकाओं से उत्पन्न होती हैं - Omnis cellula-e cellula).
Prokaryotic Cells (प्रोकैरियोटिक कोशिकाएँ):
Lack a membrane-bound nucleus (झिल्ली-युक्त नाभिक) and other membrane-bound organelles (झिल्ली-युक्त कोशिकांग).
Genetic material is naked (नग्न).
Examples: bacteria, blue-green algae (बैक्टीरिया, नीले-हरे शैवाल).
They have a three-layered cell envelope (कोशिका आवरण).
Ribosomes are 70S.
Eukaryotic Cells (यूकैरियोटिक कोशिकाएँ):
Have an organized nucleus (संगठित नाभिक) and extensive compartmentalization.
Contain membrane-bound organelles (झिल्ली-युक्त कोशिकांग).
Examples: plants, animals, fungi (पौधे, जानवर, कवक).
Plant cells have a cell wall (कोशिका भित्ति), plastids (प्लास्टिड), and a large central vacuole (बड़ी केंद्रीय रिक्तिका), which are absent in animal cells (जंतु कोशिकाओं).
Ribosomes are 80S.
Cellular Components (कोशिकीय घटक):
Cytoplasm (कोशिका द्रव्य): The semi-fluid matrix where chemical reactions occur (अर्ध-तरल मैट्रिक्स जहाँ रासायनिक अभिक्रियाएँ होती हैं).
Nucleus (नाभिक): Contains chromosomes with DNA and controls cellular activities (इसमें DNA के साथ गुणसूत्र होते हैं और यह कोशिकीय गतिविधियों को नियंत्रित करता है).
Ribosomes (राइबोसोम): Non-membrane bound organelles for protein synthesis (प्रोटीन संश्लेषण).
Mitochondria (माइटोकॉन्ड्रिया): "Power houses" of the cell, producing ATP (कोशिका के "पावर हाउस" जो ATP का उत्पादन करते हैं).
Plastids (प्लास्टिड): Pigment-containing organelles in plant cells (पौधों की कोशिकाओं में वर्णक-युक्त अंग), like chloroplasts (for photosynthesis - प्रकाश संश्लेषण).
2. Biological Classification and Diversity
(जैविक वर्गीकरण और विविधता)
Historical Context (ऐतिहासिक संदर्भ): Early classification by Aristotle was based on simple utility. Later, a more scientific approach evolved.
Whittaker's Five Kingdom Classification (1969): The most widely used system that classifies life into five kingdoms (व्हिटेकर का पांच-जगत वर्गीकरण):
Monera (मोनेरा): Prokaryotic organisms (प्रोकैरियोटिक जीव), primarily bacteria.
Protista (प्रोटिस्टा): Single-celled eukaryotes (एकल-कोशिका वाले यूकैरियोट).
Fungi (कवक): Heterotrophic eukaryotes (विषमपोषी यूकैरियोट) with cell walls containing chitin (काइटिन).
Plantae (प्लांटे): Autotrophic (photosynthetic) eukaryotes (स्वपोषी यूकैरियोट) with cellulosic cell walls (सेल्युलोजिक कोशिका भित्ति).
Animalia (एनीमेलिया): Heterotrophic eukaryotes without cell walls (विषमपोषी यूकैरियोट जिनमें कोशिका भित्ति नहीं होती).
Viruses (विषाणु): Non-cellular (अकोशिकीय) and obligate parasites (अविकल्पी परजीवी). They have an "inert crystalline structure outside the living cell" (जीवित कोशिका के बाहर एक "अक्रिय क्रिस्टलीय संरचना"). They contain either DNA or RNA, but not both (उनमें या तो DNA या RNA होता है, दोनों नहीं).
3. Plant Kingdom: Detailed Classification and Characteristics
(पादप जगत: विस्तृत वर्गीकरण और विशेषताएँ)
Major Divisions (प्रमुख प्रभाग):
Algae (शैवाल): Simple, thalloid, largely aquatic, chlorophyll-bearing organisms (सरल, थैलॉइड, ज्यादातर जलीय, क्लोरोफिल-युक्त जीव).
Bryophytes (ब्रायोफाइटा): "Amphibians of the plant kingdom" ("पादप जगत के उभयचर"), including mosses and liverworts.
Pteridophytes (टेरिडोफाइटा): First terrestrial plants with vascular tissues (संवहनी ऊतक - xylem and phloem - जाइलम और फ्लोएम).
Gymnosperms (जिम्नोस्पर्म): Plants with naked ovules (नग्न बीजांड).
Angiosperms (एंजियोस्पर्म): Flowering plants (पुष्पी पौधे) where seeds are enclosed in fruits (फल के अंदर बीज बंद होते हैं).
Plant Anatomy & Tissues (पादप शरीर रचना और ऊतक):
Tissue Systems (ऊतक प्रणाली):
Epidermal (एपिडर्मल): Outermost protective layer (सबसे बाहरी सुरक्षात्मक परत).
Vascular (संवहनी): Composed of xylem and phloem for transport (जाइलम और फ्लोएम से बना).
Stomata (रंध्र): Pores on leaves for transpiration (वाष्पोत्सर्जन) and gaseous exchange (गैसीय विनिमय).
Anatomical Differences (Dicot vs. Monocot) (शारीरिक अंतर - द्विबीजपत्री बनाम एकबीजपत्री):
Stems (तने): Dicots have vascular bundles in a ring with cambium (रिंग में संवहनी बंडल जिसमें कैम्बियम होता है), allowing for secondary growth (द्वितीयक वृद्धि). Monocots have scattered, closed bundles (बिखरे हुए, बंद बंडल).
Plant Growth & Development (पादप वृद्धि और विकास):
Phases (चरण): Meristematic (cell division - कोशिका विभाजन), Elongation (cell enlargement - कोशिका वृद्धि), and Maturation (differentiation - विभेदन).
Plant Growth Regulators (PGRs) (पादप वृद्धि नियामक): Small molecules that control growth. Promoters include auxins, gibberellins, and cytokinins. Inhibitors include abscisic acid and ethylene.
4. Animal Kingdom: Classification and Systems
(जंतु जगत: वर्गीकरण और प्रणालियाँ)
Basis of Classification (वर्गीकरण का आधार): Based on levels of organization, body symmetry, and coelom (संगठन के स्तर, शरीर की समरूपता, और सीलोम के आधार पर).
Levels of Organisation (संगठन के स्तर):
Cellular (कोशिकीय): Loose cell aggregates (e.g., Porifera - पोरिफेरा).
Tissue (ऊतक): Cells form tissues (e.g., Coelenterates - सीलेंटरेटा).
Organ System (अंग प्रणाली): Organs form functional systems (e.g., Chordates - कशेरुकी).
Vertebrate Classes (कशेरुकी वर्ग):
Fish (मछली): Cartilaginous (Chondrichthyes - कॉन्ड्रिक्थीस) or bony (Osteichthyes - ऑस्टिक्थीस).
Amphibia (उभयचर): Can live on land and in water (जल और थल दोनों में रह सकते हैं).
Aves (पक्षी): Birds with feathers (पंखों वाले पक्षी). They are warm-blooded (homoiothermous) (गर्म-रक्त वाले).
Mammalia (स्तनधारी): Characterized by mammary glands (स्तन ग्रंथियां) and hair (बाल). Also homoiothermous and mostly viviparous (सजीवप्रजक).
Human Physiology - Key Systems (मानव शरीर विज्ञान - प्रमुख प्रणालियाँ):
Respiratory (श्वसन): Exchange of O2 and CO2 via lungs (फेफड़ों के माध्यम से O2 और CO2 का विनिमय).
Circulatory (परिसंचरण): Double circulation (दोहरा परिसंचरण) system with a four-chambered heart (चार-कक्षीय हृदय).
Excretory (उत्सर्जन): Kidneys filter blood to remove metabolic wastes (गुर्दे उपापचयी अपशिष्टों को हटाने के लिए रक्त को छानते हैं).
Neural (तंत्रिका): Provides rapid coordination via neurons (न्यूरॉन्स के माध्यम से तीव्र समन्वय प्रदान करता है). The brain is the central command system (मस्तिष्क केंद्रीय नियंत्रण प्रणाली है).
Endocrine (अंतःस्रावी): Provides chemical integration with hormones (हार्मोन).
5. Biochemistry: Biomolecules and Enzymes
(जैव रसायन: जैव-अणु और एंजाइम)
Biomolecules (जैव-अणु): All carbon compounds in living tissues (जीवित ऊतकों में सभी कार्बन यौगिक).
Micromolecules (सूक्ष्म-अणु): Low molecular weight (<1,000 Da), like amino acids and sugars (कम आणविक भार वाले, जैसे अमीनो अम्ल और शर्करा).
Macromolecules (बृहत्-अणु): High molecular weight (>10,000 Da), like proteins, polysaccharides, and nucleic acids (उच्च आणविक भार वाले, जैसे प्रोटीन, पॉलीसैकराइड, और न्यूक्लिक अम्ल).
Key Biomolecules (प्रमुख जैव-अणु):
Proteins (प्रोटीन): Polypeptide chains of amino acids (अमीनो अम्लों की पॉलीपेप्टाइड शृंखलाएँ). They serve diverse functions as enzymes, antibodies, and hormones (वे एंजाइम, एंटीबॉडी, और हार्मोन के रूप में विभिन्न कार्य करते हैं).
Polysaccharides (पॉलीसैकराइड): Chains of sugars (e.g., cellulose for structure, starch for storage - संरचना के लिए सेल्युलोज, भंडारण के लिए स्टार्च).
Nucleic Acids (न्यूक्लिक अम्ल): DNA stores genetic information (आनुवंशिक जानकारी संग्रहीत करता है); RNA acts as a messenger and catalyst (मैसेंजर और उत्प्रेरक के रूप में कार्य करता है).
Enzymes (एंजाइम):
Mostly proteins that act as catalysts for biochemical reactions (ज्यादातर प्रोटीन जो जैव रासायनिक अभिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक का काम करते हैं).
They have an active site (सक्रिय स्थल) where the substrate binds.
Highly sensitive to temperature and pH (तापमान और pH के प्रति अत्यधिक संवेदनशील).
6. Genetics and Molecular Biology
(आनुवंशिकी और आणविक जीव विज्ञान)
DNA as Genetic Material (DNA आनुवंशिक सामग्री के रूप में): Proven by experiments like those of Hershey and Chase.
DNA Structure & Replication (DNA संरचना और प्रतिकृति):
Double Helix Model (द्विकुंडलिनी मॉडल): Proposed by Watson and Crick, it has two anti-parallel polynucleotide chains (दो प्रति-समांतर पॉलीनुक्लियोटाइड शृंखलाएँ).
Semiconservative Replication (अर्ध-संरक्षी प्रतिकृति): Each new DNA molecule has one original and one new strand (प्रत्येक नए DNA अणु में एक मूल और एक नई स्ट्रैंड होती है), proven by Meselson and Stahl.
Central Dogma (सेंट्रल डोगमा): Information flows from DNA -> RNA -> Protein (जानकारी DNA -> RNA -> प्रोटीन में प्रवाहित होती है).
Genetics of Inheritance (Mendel) (आनुवंशिकी का आनुवंशिक विज्ञान - मेंडल):
Laws (नियम): Law of Segregation (पृथक्करण का नियम) and Law of Independent Assortment (स्वतंत्र अपव्यूहन का नियम).
Concepts (अवधारणाएं): Genes are units of inheritance (जीन आनुवंशिकता की इकाई हैं); alleles are different forms of a gene (एलील एक जीन के विभिन्न रूप हैं). Dominance describes how one allele can mask another (प्रभाविता बताती है कि एक एलील दूसरे को कैसे छिपा सकता है).
7. Evolution: The History of Life
(विकास: जीवन का इतिहास)
Origin of Life (जीवन की उत्पत्ति):
Chemical Evolution (रासायनिक विकास): Proposed by Oparin and Haldane, life arose from non-living organic molecules (कार्बनिक अणुओं से जीवन की उत्पत्ति हुई). The Miller-Urey experiment demonstrated the synthesis of amino acids (अमीनो अम्लों का संश्लेषण) under early Earth conditions.
Theories of Evolution (विकास के सिद्धांत):
Darwin's Theory of Natural Selection (डार्विन का प्राकृतिक चयन का सिद्धांत): Individuals with better survival traits "outbreed others" (बेहतर जीवित रहने वाले लक्षणों वाले व्यक्ति दूसरों से आगे निकल जाते हैं).
Hugo deVries's Mutation Theory (ह्यूगो डी व्रीस का उत्परिवर्तन सिद्धांत): Believed that mutations—large, sudden changes—drive evolution (उनका मानना था कि बड़े, अचानक परिवर्तन-उत्परिवर्तन-विकास को संचालित करते हैं).
Evidences for Evolution (विकास के प्रमाण):
Homology (समजातता): Similar structures with different functions (e.g., forelimbs of mammals - स्तनधारियों के अग्रपाद), indicating common ancestry (सामान्य वंश) and divergent evolution (अपसारी विकास).
Analogy (समवृत्तिता): Different structures with similar functions (e.g., wings of birds and insects - पक्षियों और कीड़ों के पंख), resulting from convergent evolution (अभिसारी विकास).
8. Ecology: Organisms, Populations, and Ecosystems
(पारिस्थितिकी: जीव, जनसंख्या, और पारिस्थितिकी तंत्र)
Ecology (पारिस्थितिकी): The study of interactions between organisms and their environment (जीवों और उनके पर्यावरण के बीच की परस्पर क्रिया का अध्ययन).
Populations (जनसंख्या): Groups of a species in an area. Growth follows a logistic model (लॉजिस्टिक मॉडल), slowing as it approaches the carrying capacity (K) (वहन क्षमता) of the habitat.
Population Interactions (जनसंख्या परस्पर क्रियाएँ):
Mutualism (+/+) (सहभोजिता): Both species benefit (दोनों प्रजातियों को लाभ होता है).
Competition (-/-) (प्रतिस्पर्धा): Both suffer due to limited resources (सीमित संसाधनों के कारण दोनों को नुकसान होता है).
Predation (+/-) (परभक्षण):): Predator benefits, prey suffers (परभक्षी को लाभ होता है, शिकार को नुकसान).
Parasitism (+/-) (परजीविता): Parasite benefits, host suffers (परजीवी को लाभ होता है, मेजबान को नुकसान).
Commensalism (+/0) (सहभोजिता): One benefits, the other is unaffected (एक को लाभ होता है, दूसरा अप्रभावित रहता है).
Biodiversity & Conservation (जैव विविधता और संरक्षण):
Levels (स्तर): Genetic, Species, and Ecological diversity (आनुवंशिक, प्रजाति, और पारिस्थितिक विविधता).
"The Evil Quartet" ("चार बड़ी बुराईयां"**): The four major causes of biodiversity loss (जैव विविधता हानि के चार प्रमुख कारण): habitat loss, over-exploitation, alien species invasions, and co-extinctions (आवास की हानि, अत्यधिक दोहन, विदेशी प्रजातियों का आक्रमण, और सह-विलुप्ति).
Conservation: In situ (स्व-स्थाने) (on-site, e.g., national parks - राष्ट्रीय उद्यान) and Ex situ (बाह्य-स्थाने) (off-site, e.g., zoos, seed banks - चिड़ियाघर, बीज बैंक).
9. Human Health and Welfare
(मानव स्वास्थ्य और कल्याण)
Health (स्वास्थ्य): A state of complete physical, mental, and social well-being (पूर्ण शारीरिक, मानसिक और सामाजिक कल्याण की स्थिति).
Immunity (रोग प्रतिरोधक क्षमता): The body's ability to fight disease (रोगों से लड़ने की शरीर की क्षमता).
Innate (सहज): Non-specific, present from birth (गैर-विशिष्ट, जन्म से मौजूद).
Acquired (उपार्जित): Pathogen-specific, with memory (रोगजनक-विशिष्ट, स्मृति के साथ).
Vaccination (टीकाकरण): Based on immune system memory, it generates protective antibodies (यह प्रतिरक्षा प्रणाली की स्मृति पर आधारित है और सुरक्षात्मक एंटीबॉडी उत्पन्न करता है).
Major Health Concerns (प्रमुख स्वास्थ्य चिंताएं):
AIDS (एड्स): Caused by the HIV retrovirus (HIV रेट्रोवायरस).
Cancer (कैंसर): Uncontrolled cell growth (अनियंत्रित कोशिका वृद्धि).
Drug & Alcohol Abuse (नशीली दवाओं और शराब का दुरुपयोग): Leads to addiction and dependence (लत और निर्भरता का कारण बनता है).
10. Microbes in Human Welfare
(मानव कल्याण में सूक्ष्मजीव)
Applications (अनुप्रयोग):
Household (घरेलू): Lactic Acid Bacteria (LAB) in curd (दही में लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया).
Industrial (औद्योगिक):
Fermented Beverages (किण्वित पेय): Yeasts produce ethanol (यीस्ट इथेनॉल का उत्पादन करते हैं).
Antibiotics (एंटीबायोटिक्स): Chemicals produced by microbes to kill other microbes (e.g., Penicillin - पेनिसिलिन).
Sewage Treatment (मलजल उपचार): Microbes are used in secondary treatment to consume organic matter (सूक्ष्मजीवों का उपयोग द्वितीयक उपचार में कार्बनिक पदार्थ का उपभोग करने के लिए किया जाता है).
Biogas Production (बायोगैस उत्पादन): Methanogens produce methane from cattle dung (मेथेनोजन गोबर से मीथेन का उत्पादन करते हैं).
Biofertilisers (जैव उर्वरक): Organisms that enrich soil nutrient quality (जीव जो मिट्टी की पोषक गुणवत्ता को समृद्ध करते हैं). Examples: Rhizobium (राइजोबियम), mycorrhiza (माइकोराइजा).
11. Biotechnology and Its Applications
(जैव प्रौद्योगिकी और इसके अनुप्रयोग)
Biotechnology: Uses genetically modified organisms (आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों का उपयोग करती है). Core techniques are Genetic Engineering (आनुवंशिक इंजीनियरिंग) and Bioprocess Engineering (जैव प्रक्रिया इंजीनियरिंग).
Recombinant DNA Technology (पुनर्योजी DNA प्रौद्योगिकी):
Tools (उपकरण): Restriction enzymes (प्रतिबंधन एंजाइम) cut DNA; DNA ligase joins it.
PCR (Polymerase Chain Reaction) (पॉलिमरेज़ शृंखला अभिक्रिया): Amplifies specific DNA segments (DNA खंडों को प्रवर्धित करती है).
Applications (अनुप्रयोग):
Agriculture (कृषि): Genetically Modified (GM) Crops (आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलें) like Bt cotton (बीटी कपास) for pest resistance (कीट प्रतिरोध).
Therapeutics (चिकित्सा विज्ञान): Production of human proteins like insulin (मानव प्रोटीन जैसे इंसुलिन का उत्पादन).
Gene Therapy (जीन थेरेपी): Corrects gene defects by inserting normal genes (सामान्य जीन डालकर जीन दोषों को ठीक करती है).
Transgenic Animals (पारजीवी जंतु): Animals with manipulated DNA (हेरफेर किए गए DNA वाले जंतु).
Ethical Issues (नैतिक मुद्दे): Concerns about biopiracy (बायोपायरेसी) - unauthorized use of bio-resources (जैव-संसाधनों का अनधिकृत उपयोग).
12. Reproduction
(प्रजनन)
Sexual Reproduction in Flowering Plants (पुष्पी पौधों में लैंगिक प्रजनन):
Pollination (परागण): Transfer of pollen from anther to stigma (पराग का परागकोष से वर्तिकाग्र पर स्थानांतरण).
Double Fertilisation (दोहरा निषेचन): Unique to angiosperms, involving two fusion events (एंजियोस्पर्म के लिए अद्वितीय, जिसमें दो संलयन घटनाएँ शामिल हैं).
Seed & Fruit (बीज और फल): The ovule becomes the seed (बीजांड बीज बनता है) and the ovary becomes the fruit (अंडाशय फल बनता है).
Human Reproduction (मानव प्रजनन):
Gametogenesis (युग्मकजनन): Formation of gametes (युग्मकों का निर्माण).
Menstrual Cycle (मासिक धर्म चक्र): Cyclical reproductive process in females (महिलाओं में चक्रीय प्रजनन प्रक्रिया).
Fertilisation (निषेचन): Fusion of sperm and ovum (शुक्राणु और अंडाणु का संलयन).
Pregnancy (गर्भावस्था): The development of the zygote and formation of the placenta (भ्रूण का विकास और प्लेसेंटा का निर्माण).
Parturition (प्रसव): Childbirth, triggered by oxytocin (ऑक्सीटोसिन).
Reproductive Health (प्रजनन स्वास्थ्य):
Concerns (चिंताएँ): Population explosion (जनसंख्या विस्फोट), STIs (यौन संचारित संक्रमण), and infertility (बांझपन).
Contraceptive Methods (गर्भनिरोधक विधियाँ): Methods to prevent unwanted pregnancies (अवांछित गर्भधारण को रोकने के तरीके).
Assisted Reproductive Technologies (ART) (सहायक प्रजनन तकनीक): Techniques for infertile couples (e.g., IVF-ET).