Կենսաբանություն

Կյանքի ծագում, բնագիտության և փիլիսոփայության կենտրոնական խնդիրներից մեկը։Իդեալիստները առաջնորդվում են թեոլոգիական համոզմունքներով, որի համաձայն՝ կյանքն Արարչի գործունեության արդյունքն է։ Հակառակ դրան, մատերիալիստները գտնում են, որ կյանքն ունի նյութական ծագում և առաջացել է կենսաքիմիական էվոլյուցիայի արդյունքում ։ Գիտության մեջ կյանքի ծագման վերաբերյալ ընդունված տեսությունը աբիոգենեզն է կամ բիոգենեզը, ըստ որի պարզագույն օրգանիզմներն առաջացել են օրգանական մոլեկուլներից։ Աբիոգենեզի ուսումնասիրությունը ընդգրկում է երեք դասի մոտեցումներ՝ երկրաբանական, քիմիական և կենսաբանական։ Երկիր մոլորակը մարդկանց հայտնի միակ մոլորակն է, որտեղ գոյություն ունի կյանք։

Կենսաքիմիական էվոլյուցիայի տեսություն, կյանքի ծագման վարկածներից է։ Ըստ այս վարկածի, կյանքն առաջ է եկել քիմիական և ֆիզիկական օրինաչափ գործընթացների արդյունքում։ Կյանքի ծագման կենսասքիմիական վարկածի մանրամասն նկարագրությունները ներառված են Ա. Ի. Օպարինի վարկածում։ Ըստ Օպարինի վարկածի կյանքը ծագել է անօրգանական նյութերից՝ աստիճանաբար։

Պանսպերմիա Այս վարկածի էությունն այն է, որ իբր Երկրի վրա կյանքը ծագել է Տիեզերքում ցրված կյանքի սաղմերի՝ սպորների, ծաղկափոշու, միկրոօրգանիզմների առկայության շնորհիվ, որոնք երկնաքարերի կամ տիեզերական փոշու միջոցով թափանցել են Երկիր։ Այս տեսությունը ստացել է պանսպերմիա անունը, այսինքն «ամենուրեք կյանք»։

Էվոլյուցիան կենդանի օրգանիզմների աստիճանական փոփոխությունն է ժամանակի ընթացքում՝ գոյության փոփոխվող պայմաններին տեսակների հարմարման ճանապարհով:Կենդանի էակների էվոլյուցիայի մասին ամբողջական ուսմունք ստեղծելու առաջին փորձը կատարել է ֆրանսիացի կենդանաբան Ժ. Լամարկը XIX դարում: Նա ենթադրել է էվոլյուցիայի գոյության մասին, որի շարժիչ ուժը բնության ինքնակատարելագործման ձգտումն է:Չառլզ Դարվինը ձևակերպել է էվոլյուցիայի գիտական տեսությունը, ըստ որի` էվոլյուցիայի շարժիչ ուժերն են ժառանգականությունը, փոփոխականությունը և բնական ընտրությունը: Երկրի վրա կյանքի էվոլյուցիան սկսվել է ավելի քան 3,5 մլրդ տարի առաջ: Գիտնականները ճշգրիտ չգիտեն, թե որքան ժամանակում է տեղի ունեցել կենդանու կամ բույսի այս կամ այն տեսակի ձևավորումը:

Էվոլյուցիայի ընթացքում, բացի խոշոր հարմարանքներից, ինչպիսին են արոմորֆոզները, կենդանի օրգանիզմների մոտ ի հայտ են գալիս նաև միջավայրի պայմանների որոշակի փոփոխությունների հետ կապված ավելի նեղ հարմարանքներ։ Այդպիսի հարմարանքները Ա. Ն. Սևերցովը անվանել է իդիոադապտացիաներ։

Օրինակներ

Իդիոադապտացիաներ են, օրինակ, Չ.Դարվինի կողմից նկարագրված Գալապագոսյան կղզիներում բնակվող սերինոսների տարբեր տեսակների կտցի ձևերը։ Ունենալով կառուցվածքային միևնույն առանձնահատկությունները՝ սերինոսները տարբեր պայմաններում բնակվելու հետևանքով ձեռք են բերել այդ պայմաններում ապրելու հատկություններ։Սերինոսների որոշ տեսակներ հարմարվել են միջատներով, մյուսները՝ սերմերով սնվելուն, կան նաև բույսերով սնվողներ։ Ծառաբնակ կենսակերպ վարող որոշ երկկենցաղների, ավազուտներում բնակվող մի շարք մողեսների մատները կրում են լայնացումներ, որոնք թույլ չեն տալիս նրանց թաղվելու ավազի մեջ։

 

 

 

 

Բջջի կենսացիկլը․ Բջիջն առաջանում է, աճում ու զարգանում և հետո կամ բաժանվում է, կամ էլ մահանում։ Սա է բջջի կյանքի օրինաչափությունը։ Բջիջների առաջացումից մինչև մահը կամ հաջորդ բաժանումը բջջի կենսացիկլն է։ Տարբեր բջիջների կյանքի տևողությունը նույնը չէ։ Օրինակ նյարդային և մկանային բջիջների սաղմնային զարգացման ավարտից հետո դադարում են կիսվել և գործում են օրգանիզմի ամբողջ կյանքի ընթացքում։ Ոսկրուղեղի և էպիթելային հյուսվածքի բջիջներն իրենց ֆունկցիաներն իրակացնելիս արագ մահանում են, ուստի այդ հյուսվածքներում բջիջներն անընդհատ բազմանում են։ Էուկարիոտիկ, ինչպես նաև որոշ պրոկարիոտիկ բջիջների բաժանումը հիմնականում կատարվում է միտոզի ճանապարհով։ Բջջի բաժանման նախապատրաստման, ինչպես նաև միտոզի ընթացքում տեղի ունեցող գործընթացների համախումբը կոչվում է միտոտիկ ցիկլ։  Անընդհատ կիսվող բջիջների մի մասի կենսացիկլը համընկնում է միտոտիկ ցիկլի հետ։ Բջջի կենսացիկլը կազմված է ինտերֆազից և բաժանման փուլերից։

Ինտերֆազ։ ԴՆԹ-ի սինթեզը։ Բաժանման արդյունքում առաջացած նոր բջիջն անցնում է ինտերֆազ և սկսում է նախապատրաստվել ԴՆԹ-ի սինթեզին։ Ինտերֆազի այդ փուլը կոչում են G1 փուլ։ Այդ փուլում բջջում սինթեզվում են ՌՆԹ-ները և սպիտակուցները։ Այնուհետև ինտերֆազի միջին ժամանակահատվածում սկսվում է ԴՆԹ-ի կրկնապատկումը։ ԴՆԹ-ի երկու թելիկները հեռանում են իրարից, և յուրաքանչյուրի վրա վերարտադրվում է ԴՆԹ-ի նոր թելիկներ։ ԴՆԹ-ի կրկնապատկման դերը կայանում է նրանում, որ այս մոլեկուլում գաղտնագրված ժառանգական տեղեկատվությունը անփոփոխ անցնում է մյուս սերունդներին։

ԴՆԹ-ի սինթեզից հետո բջիջը սկսում է նախապատրաստվել կիսվելուն՝ մինտոզին, ինչի համար անհրաժեշտ են նաև ցինտրիոլների կրկնապատկում, բաժանման իլիկի թելիկները կազմող սպիտակուցների սինթեզ և այլն։ Այդ գործընթացներն իրականանում են G2 փուլում։

Միտոզ։ Միտոզը կազմված է չորս հաջորդական փուլերից։ Այն սկսվում է պրոֆազից, որի ժամանակ կորիզը մեծանում է, քրոմոսոմները պարուրվում են։ Դադարում է ՌՆԹ-ի սինթեզը։ Բջջային կոնգտրոնի ցինտրիոլները տարահանվում են դեպի բջջի տարբեր բևեռներ, որոնց միջև ձգվում են բաժանման իլիկի թելիկները։ Պրոֆազի վերջում կորիզաթաղանթն անհետանում է, և քրոմոսոմները հայտնվում են ցիտոպլազմայում։ Միտոզի հաջորդ փուլը անվանում են մետաֆազ։ Մյուս փուլը անվանում են անաֆազում, որի ընթացքում իլիկի ցենտրոմերներին միացած թելիկները քրոմատիդներին ձգում են դեպի բևեռներ։ Միտոզի վերջին փուլում՝ թելաֆազում, բևեռներում հավաքված քրոմոսոմները պարուրվում են և միահյուսվում, վերականգնվում են կորիզները։ Փաստորեն միտոզը բաժանման այնպիսի եղանակ է, որի արդյուքնում գենետիկական տեղեկատվությունը հավասարաչափ բաշխվում է դուստր բջիջների միջև։ Սա ապահովում է բջջից բջիջ, սերնդից սերունդ ժառանգական տեղեկատվության կայուն փոխանցումը։

Մեյոզը  բջիջների՝ կենդանիների, բույսերի և սնկերի սեռական բազմացման ժամանակ իրականացող բաժանման հատուկ եղանակ։ Մեյոզով կիսվող բջիջներում քրոմոսոմային հավաքակազմի քանակը կրճատվում է երկու անգամ՝ մեկ դիպլոիդ բջջից առաջանում են չորս հապլոիդ բջիջներ։ Մեյոզի արդյունքում առաջացած բջիջները, կամ գամետներ են, կամ սպորներ։ Կենդանիների արական գամետներն անվանում են սպերմատոզոիդներ, իսկ իգականը՝ ձվաբջիջներ։ Մեյոզի ընթացքում երկու անգամ կրճատված քրոմսոմային հավաքակազմ ունեցող գամետները միաձուլվում են բեղմնավորման ընթացքում․ առաջացած զիգոտում քրոմոսոմների սկզբնական քանակը վերականգնվում է։ Մինչ մեյոզի սկիզբը բջջային ցիկլի ընթացքում, յուրաքանչյուր քրոմոսոմի ԴՆԹ-ն կրկնապատկվում է և յուրաքանչյուր քրոմոսոմ ունենում է 2 քույր քրոմատիդ։ Մեյոզի առաջին փուլն սկսվում է այն բջիջների մոտ, որոնց յուրաքանչյուր քրոմոսոմն ունի երկու միանման զույգեր։ Յուրաքանչյուր զույգը բաժանվում է՝ գոյացնելով 2 առանձին հապլոիդ բջիջներ, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի մեկ քրոմոսոմ։ Սա տեղի է ունենում մեյոզի առաջին փուլի ընթացքում առաջացած երկու բջիջների մոտ։ Մեյոզը առաջին և երկրորդ բաժանումների միջև ընկած կարճ ինտերֆազի ընթացքում գենետիկական նյութի կրկնապատկում տեղի չի ունենում, որի հետևանքով մեյոզը երկրորդ բաժանման վերջում առաջանում են 4 բջիջներ քրոմոսոմների հապլոիդ հավաքակազմով։

Միաբջիջ օրգանիզմներ

ka

 

Ֆոտոսինթեզը  ածխաթթու գազից և ջրից` լույսի ազդեցության տակ օրգանական նյութերի առաջացումն է ։ Բույսերի ժամանակակից ֆիզիոլոգիայում ֆոտոսինթեզի տակ հասկանում են նրանց ֆոտոավտոտրոֆ գործառույթը՝ ֆոտոնի կլանման, էներգիայի փոխակերպման և օգտագործման գործառույթների համախմբությունը տարբեր էնդերգոնիկական ռեակցիաներում, այդ թվում ածխաթթու գազի փոխակերպումը օրգանական նյութերի:

Ֆոտոսինթեզի պրոցեսը

Բույսերի բջիջներում, որոնցում քլորոֆիլ է պարունակվում, տեղի են ունենում կենդանի աշխարհի համար վիթխարի նշանակություն ունեցող ուրույն գործընթացներ։ Բուսական բջիջներն ընդունակ են օրգանական նյութեր սինթեզելու պարզ անօրգանական միացություններից՝ դրա համար օգտագործելով Արեգակի ճառագայթային էներգիան։ Արեգակնային (լուսային) ճառագայթման հաշվին կատարվող օրգանական միացությունների սինթեզը կոչվում է ֆոտոսինթեզ։

Ֆոտոսինթեզն արտահայտվում է հետևյալ գումարային հավասարումով.

6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2

Այս գործընթացում էներգիայով աղքատ նյութերից՝ ածխածնի (IV) օքսիդից և ջրից առաջանում է էներգիայով հարուստ ածխաջուր (գլյուկոզ, C6H12O6)։ Ֆոտոսինթեզի հետևանքով առաջանում է նաև մոլեկուլային թթվածին: Ֆոտոսինթեզը բաժանվում է երկու փուլի՝ լուսային և մթնային։ Լուսային փուլը ընթանում է միայն լույսի առկայության պայմաններում, իսկ մթնային փուլը կարող է իրականանալ ինչպես լուսային, այնպես էլ մթնային պայմաններում։ Ֆոտոսինթեզի պրոցեսում կարևոր նշանակություն ունեն ֆոտոսինթեզող գունակի՝ քլորոֆիլի դերը։ Գունակները ներդրված են քլորոպլաստի գրանների մեջ և շրջապատված են սպիտակուցները, լիպիդների և այլ նյութերի մոլեկուլներով։ Քլորոֆիլն իր կառուցվածքով նման է հեմոգլոբինում պարունակվող հեմին, բայց այն տարբերությամբ, որ հեմում պարունակվում է երկաթ, իսկ քլորոֆիլում մագնեզիում: Քլորոֆիլը հիմնականում կլանում է կարմիր և կապտամանուշակագույն լույսը, իսկ կանաչն անդրադարձնում է, որի պատճառով բույսերը հիմնականում կանաչ գույն ունեն, իհարկե, եթե դրան չեն խանգարում այլ գունակներ։

Քրոմոսոմը կորիզի գլխավոր բաղադրիչն է, որը լավ է երևում բջջի բաժանման ժամանակ, և որի հիմնական ֆունկցիան ԴՆԹ-ի պահպանումն է և փոխանցումը սերնդեսերունդ։

Քրոմոսոմ անվանումը առաջարկել է Վ. Վալդեյերը՝ 1888 թ.: Քրոմոսոմն իր անվանումը ստացել է լավ ներկվելու շնորհիվ՝ հունարեն քրոմա-գույն, ներկ իսկ սոմա-մարմին։

Կառուցվածք

Քրոմոսոմները ունեն բարակ՝ 14 նմ տրամագծով թելերի ձև։ Քրոմոսոմներն ունեն բարդ կառուցվածք։ Բջջի բաժանման սկզբնական և միջին փուլերում նրանք կազմված են երկու իրար կցված թելանման կամ ձողաձև մարմնիկներից՝ քրոմատիդներից։

Քրոմոսոմները տարբերակված են նաև երկարությամբ։ Նրանք կազմված են ցենտրոմերից և մեկ կամ երկու թևերից։ Այսպիսով, բույսերի և կենդանիների բջիջներում յուրաքանչյուր քրոմոսոմ ունի իր հոմոլոգ զույգը։

Բջջի քրոմոսոմների միակցությունը իրենից ներկայացնում է կրկնակի հավաք, որը կազմված է յուրաքանչյուր տեսակի քրոմոսոմների զույգերի քանակից։ Այսպիսի կրկնակի հավաքը կոչվում է դիպլոիդ։

ԴՆԹ-ի սինթեզի հետևանքով յուրաքանչյուր քրոմոսոմ կրկնապատկվում է։ Սինթեզի հիմքում ընկած է ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կրկնապատկվելու եզակի ընդունակությունը։

ԴՆԹ-ի պարույրի նուկլեոսոմային հատվածի հաստությունը 13 նմ է, մինչդեռ երկու պարույրների միջև երկարությունը՝ 50 նմ։ Եթե հաշվի առնենք, որ մեկ գենում կա մոտ հազար զույգ նուկլեոտիդներ, ապա այն պարունակում է ԴՆԹ-ի 5-6 նուկլեոսոմային հատված։  Մարդու մեկ սոմատիկ բջջում ԴՆԹ-ի բոլոր մոլեկուլների երկարությունը 1.5 մ-ից ավելի է։ Այսպիսով, ապապարուրված ԴՆԹ-ի մոլեկուլը չորս անգամ լրացուցիչ պարուրվում է, որի հետևանքով առաջանում է անհամեմատ կարճ, կոմպակտ քրոմոսոմը։

Բաղադրություն

Քրոմոսոմի բաղադրության մեջ մտնում են՝

• ԴՆԹ
• հիմնային սպիտակուցներ
• թթվային սպիտակուցներ
• քրոմատին։

Քրոմատինը ներկվող նյութ է, որը պարունակվում է քրոմոսոմների բաղադրության մեջ։ Քրոմատինը նուկլեոպրոտեիդային բարդ համակարգ է, որտեղ ամփոփված է էուկարիոտիկ բջիջների կորիզային ԴՆԹ-ն։ Այլ կերպ ասած՝ քրոմատինը քրոմոսոմային նյութ է։

Ֆունկցիաներ

Քրոմոսոմի ֆունկցիաներն են՝

• ԴՆԹ-ի՝ ժառանգական ինֆորմացիայի պահպանումը և փոխանցումը սերնդեսերունդ
• քրոմոսոմային ԴՆԹ-ն կարգավորում է ՌՆԹ-ի մոլեկուլների առաջացումը, որոնք կորիզից անցնում են ցիտոպլազմայի մեջ, որտեղ մասնակցում են սպիտակուցի սինթեզին։

Սեռական քրոմոսոմներ

Սեռական բջիջները պարունակում են քրոմոսոմների հապլոիդ հավաք, այսինքն՝ այն կազմում է մարմնի բջիջների քրոմոսոմների քանակի կեսը։ Մարդու սեռական բջիջներում քրոմոսոմների հապլոիդ հավաքը 23 է, իսկ մարմնի բջիջներում դիպլոիդը՝ 46:

Քրոմոսոմային մուտացիաներ

Քրոմոսոմային երեք մուտացիաներ; ջնջում , կրկնապատկում և ներխուժում .

Այս մուտացիաների հիմքում ընկած է քրոմոսոմների կառուցվածքի փոփոխությունը։ Այսպես, երբեմն քրոմոսոմի մասը պակասում է, իսկ երբեմն էլ այն շրջվում է 180 աստիճան անկյան տակ։ Բացի այդ, որոշ դեպքերում քրոմոսոմի մի մասը պոկվում և միանում է մեկ այլ՝ ոչ հոմոլոգ քրոմոսոմին, որից առաջանում է գեների նոր համակցություն։

Քրոմոսոմային մուտացիաները կամ աբերացիաները, հաճախ բերում են տարբեր ծանրության մտավոր և ֆիզիկական թերզարգացության, իսկ երբեմն էլ օրգանիզմը դարձնում են բոլորովին անկենսունակ։ Օրինակ՝ սպիտակարյունություն, Դաունի սինդրոմ:

Բջջի կառուցվածք

Բջիջները լինում են երկու տեսակ՝ էուկարիոտներ, որոնք ունեն կորիզ և պրոկարիոտներ՝ որոնք չունեն։ Պրոկարիոտները միաբջիջ օրգանիզմներ են, իսկ էուկարիոտները կարող են լինեն միաբջիջ և բազմաբջիջ։

Օրգանոիդներ

Օրգանոիդները մասնագիտացված մշտական կազմավորումներ են, որոնք կատարում են որոշակի ֆունկցիա։

Օրգանոիդներն են՝

• Էնդոպլազմային ցանց
• Գոլջիի համալիր
• Ռիբոսոմներ
• Միտոքոնդրիումներ
• Ցետրիոլներ
• Լիզոսոմներ
• Պլաստիդներ
• Վակուոլներ
• Ներառուկներ
• Բջջակորիզ
• Կորիզակ

Տարբերում են՝ ընդհանուր նշանակության օրգանոիդներ և հատուկ նշանակության օրգանոիդներ։

• Հատուկ նշանակության օրգանոիդները բնորոշ են միայն որոշակի բջիջներին, օրինակ՝ միոֆիբրիլները հանդիպում են մկանայից բջիջներում,  նեյրոֆիբրիլները՝ նյարդային բջիջներում, թարթիչները՝ շնչառական ուղիների, միկրոթավիկները՝ աղիների էպիթելի բջիջներում և այլն։
• Ընդհանուր նշանակության օրգանոիդները բաժանվում են 2 խմբի՝ մեմբրանային և ոչ մեմբրանային։ Մեմբրանային կազմություն ունեն էնդոպլազմային ցանցը, գոլջիի համալիրը, լիզոսոմները, միտոքոնդրիումները, պլաստիդները, միկրոմարմնիկները։ Ոչ մեմբրանային կազմություն ունեն ռիբոսոմները, բջջային կենտրոնը, միկրոխողովակները, միկրոֆիլամենտները։

Կատարում են զանազան ֆունկցիաներ։ Տարբերում են՝

• կմախքային
• հենարանային օրգանելներ, որոնք ապահովում են օրգանիզմի պաշտպանությունը մեխանիկական, քիմիական և այլ վնասակար ազդեցություններից (խեցիներ, զրահներ), շարժական և կծկողական օրգանելներ (օրինակ, մտրակիկներ, թարթիչներ, միոնեմներ), զգայական օրգանելներ (լուսազգայուն «աչքեր»), հարձակողական և պաշտպանական օրգանելներ (մարմնից դուրս նետվող ձողիկաձև գոյացություններ՝ տրիխոցիստներ), մարսողական օրգանելներ, որոնք կատարում են սնունդը որսալու, բջիջ տեղափոխելու և մարսելու ֆունկցիա (մարսողական վակուոլները), ներզատական և արտազատական օրգանելներ։

Կորիզը պարունակում է միկրոկառուցվածքներ, որոնք կրում են բջջի ժառանգական ինֆորմացիան։ Բջիջների մեծամասնությունը պարունակում է 1 կորիզ, բայց կան նաև երկ- և բազմակորիզավորներ։ Կորիզը կազմված է 4 հիմնական բաղադրամասերից՝ կորիզաթաղանթից, կորիզանյութից, կորիզակից և քրոմատինից։ Կորիզն արտաքինից սահմանազատված է թաղանթով, որի ծակոտիներով դեպի բջջապլազմա կարող են անցնել նույնիսկ խոշոր մոլեկուլները, օրինակ՝ ինֆորմացիոն

ռիբոնուկլեինաթթուները։