Category: Կենսաբանություն 9

Պլաստիկ փոխանակություն

Պլաստիկ փոխանակությունն արտացոլում է բջջում օրգանական նյութերի կենսասինթեզի գործընթացները։Որոնց մեջ ամենակարևորը սպիտակուցների կենսասինթեզն է։

Էներգետիկ փոխանակություն

Բջիջն էներգիայով ապահովելու համար օգտագործում են օրգանական նյութեր՝ ածխաջրեր, ճարպեր, սպիտակուցներ։ Բջիջների մեծ մասը որպես էներգիայի աղբյուր առաջին հերթին օգտագործում են ածխաջրերը։ Օրինակ՝ կաթնասուննների գլխուղեղի բջիջների համար էներգիայի աղբյուր է գլյուկոզը։ Պոլիսախարիդները ներգրավվում են կատաբոլիզմի ռեակցիաներում նախապես հիդրոլիզվելով մինչև մոնոսախարիդների։ Ճարպերը նախապես ճեղքվում են գլիցերինի և ճարպաթթուների և որպես էներգիայի աղբյուր սկսվում են օգտագործվել, գլխավորապես այն ժամանակ, երբ վերջանում են ածխաջրերը։ Սակայն կան բջիջներ, որոնք գերադասում են որպես էներգիայի աղբյուր օգտագործել ճարպաթթուներին։ Սպիտակուցները նախապես ճեղքվում են ամինաթթուների և որպես էներգիայի աղբյուր են օգտագործվում, եթե վերջացել են բջջում ածխաջրերը և ճարպերը, քանի որ սպիտակուցները բջջում իրականացնում են այլ շատ կարևոր ֆունկցիաներ։ Սպիտակուցները՝ որպես էներգիայի աղբյուր կարող են օգտագործվել միայն երկար սովահարության պայմաններում։ Բջջում գլյուկոզի ճեղքումը տեղի է ունենում իրար հաջորդող երկու փուլով։ Առաջինը կոչվում է գլիկոլիզ կամ անթթվածին ճեղքում։ Երկրորդ փուլն անվանում են շնչառություն կամ թթվածնային ճեղքում։

Գլիկոլիզ

Գլյուկոզի անթթվածին ճեղքումը կոչվում է գլիկոլիզ, որն ընդհանուր է և՛ անաէրոբ, և՛ աէրոբ ճեղքավորումների համար։ Դիտարկենք գլյուկոզի անթթվածին ճեղքման գումարային հավասարումը. C6H12O6 + 2ԱԿՖ + 2H3PO4 → C3H6O3 + 2ԱԵՖ + 2H2Օ Գլիկոլիզի արդյունքում մեկ մոլեկուլ գլյուկոզից առաջանում է երկու մոլեկուլ պիրոխաղողաթթու և ջրածնի չորս ատոմ։ Անջատված էներգիայի հաշվին սինթեզվում է երկու մոլեկուլ ԱԵՖ։ Ջրածինների համար որպես ընդունիչ հանդես է գալիս ՆԱԴ+-ը, որն, իրեն միացնելով ջրածիններին, վերականգնվում է՝ ՆԱԴ •H + H+ (ՆԱԴ•H2)։ Էուկարիոտ բջիջներում գլիկոլիզը տեղի է ունենում ցիտոպլազմայում, և այդ գործընթացի իրականացման համար թթվածնի առկայությունը պարտադիր չէ։

Ավտոտրոֆ

Ավտոտրոֆներն ընդունակ են անօրգանական նյութերից օրգանական միացություններ սինթեզել։ Դրանցից են որոշ բակտերիաներ և բոլոր կանաչ բույսերը։ Կախված այն բանից, թե էներգիայի ինչ աղբյուր են օգտագործում այդ գործընթացու, ավտոտրոֆները բաժանվում են երկու խմբի՝ ֆոտոտրոֆներ և քեմոտրոֆներ։ Ֆոտոտրոֆների համար էներգիայի աղբյուր է ծառայում լույսը, քեմոտրոֆների համար՝ քիմիական ռեակցիաները։

Հետերոտրոֆ

Ընդունակ չեն անօրգանական նյութերից օրգանական միացություններ սինթեզելու։ Նրանք իրենց կենսագործունեության համար անհրաժեշտ օրգանական նյութերը ստիպված են դրսից ստանալու։ Մանրէների զգալի մասը, սնկերը, որոշ մակաբույծ բույսեր, գրեթե բոլոր կենդանիները, ինչպես նաև մարդը հետերոտրոֆներ են։ Կան կենդանի օրգանիզմներ, օրինակ՝ գիշատիչ բույսերը, որոնք ավտոտրոֆ նյութափոխանակության հետ միասին օժտված են նաև հետերոտրոֆով։

Ֆոտոսինթեզ

Ֆոտոսինթեզ, ածխաթթու գազից և ջրից` լույսի ազդեցության տակ օրգանական նյութերի առաջացումն է, ֆոտոսինթետիկ գունանյութերի մասնակցությամբ։

Ֆոտոսինթեզի լուսային փուլը

Ֆոտոսինթեզի լուսային փուլում առաջանում է ջրածնի ատոմներ,անջատվում է մոլեկուլային թթվածին և սինթեզվում է ԱԵՖ (ադենոզին եռֆոսֆորական թթու)։

Ֆոտոսինթեզի մթնային փուլ

Մթնային փուլում կապվում է CO2—ը, որը H-ի ատոմների հետ փոխազդելով՝ առաջացնում է շաքար (գլյուկոզ) և այլ օրգանական նյութեր։

Քեմոսինթեզ

Քեմոսինթեզ է կոչվում քիմիական ռեակցիաների էներգիայի փոխարկումը սինթեզվող օրգանական միացությունների քիմիական կապերի էներգիայի հետ։

Տրանսկրիպցիա

Տրանսկրիպցիան գենային էքսպրեսիայի (արտահայտում) առաջին քայլն է, երբ ԴՆԹ-ի որոշակի հատված ՌՆԹ-պոլիմերազի միջոցով պատճենվում է որպես ՌՆԹ (ի-ՌՆԹ)։ Համարվում է մոլեկուլային կենսաբանության կենտրոնական դոգմայի երկրորդ փուլը։

ՌՆԹ-ն և ԴՆԹ-ն նուկլեինաթթուներ են, որոնք օգտագործում են նուկլեոտիդների ազոտային հիմքերով պայմանավորված կոմպլեմենտրաությունը տեղեկատվության փոխանցման համար։ Տրանսկրիպցիայի ընթացքում ԴՆԹ շղթան կարդացվում է ՌՆԹ-պոլիմերազի օգնությամբ, որի հետևանքով սինթեզվում է ԴՆԹ շղթային կոմպլեմենտար և հակազուգահեռ ՌՆԹ շղթա։

Տրանսկրիպցիան ընթանում է հետևյալ փուլերով՝ 
1.մեկ կամ ավելի սիգմա ֆակտորներ միանում են ՌՆԹ-պոլիմերազին, որը թույլ է տալիս վերջինիս միանալ ԴՆԹ-ի որոշակի հաջորդականության՝ պրոմոտորին: 
2.ՌՆԹ-պոլիմերազը ձևավորում է տրանսկրիպցիոն պղպջակ: Այս արվում է կոմպլեմենտար ԴՆԹ նուկլեոտիդների միջև ջրածնային կապերի քանդման միջոցով։ 
3.ՌՆԹ-պոլիմերազը կոմպլեմենտարության սկզբունքի համաձայն սկսում է ռիբոնուկլոտիդներից սինթեզել նոր ՌՆԹ շղթա։ 
4.ՌՆԹ-պոլիմերազի օգնությամբ ձևավորվում է ՌՆԹ-ի շաքարա-ֆոսֆատային հենքը։
5.ՌՆԹ և ԴՆԹ շղթաների միջև գործող ջրածնական կապերը քանդվում են և նոր սինթեզված ՌՆԹ շղթան ազատվում է։ 
6.Եթե բջիջն ունի ձևավորված կորիզ, ապա ՌՆԹ-ն ենթարկվում է մշակման։ Այս կարող է լինել պոլիադենիլացում, կեպինգ և սպլայսինգ: 
7.ՌՆԹ-ն կարող է կամ մնալ կորիզում կամ անցնի ցիտոպլազմա:

ԴՆԹ-ի հատվածը, որից ինֆորմացիան անցնում է ՌՆԹ-ին, կոչվում է «տրանսկրիպցիոն միավոր» և կոդավորում է ամենաքիչը մեկ գեն։ Եթե այդ գենը կոդավորում է սպիտակուց, ապա ՌՆԹ-ն կլինի ի-ՌՆԹ։ Վերջինս հետագայում կծառայի կաղապար սպիտակուցի սինթեզի համար: Սակայն գենը կարող է կոդավորել նաև չկոդավորող ՌՆԹ, ռիբոսոմային ՌՆԹ (ռ-ՌՆԹ), փոխադրող ՌՆԹ (փ-ՌՆԹ), կամ մեկ այլ ֆերմենտային հատկությամբ օժտված ՌՆԹ (ռիբոզիմ): Ընդհանուր առմամբ ՌՆԹ-ն բջջում կատարում է ահռելի կարևորության ֆունկցիաներ, օգնելով սինթեզել, կարգավորել և մշակել սպիտակուցները։ Վիրուսաբանությունում այս եզրույթը կարող է օգտագործվել նաև բնութագրելու ի-ՌՆԹ-ի սինթեզը ՌՆԹ մոլեկուլից։ Այդ գործընթացը կատալիզվում է վիրուսային ՌՆԹ-ռեպլիկազի կողմից:

Տրանսլյացիա

Տրանսլյացիան՝ բջջում սպիտակուցի կենսասինթեզն է, որը իրենից ներկայացնում է ՌՆԹ-ից սպիտակուց ինֆորմացիայի փոխանցումը։

Տրանսլյացիան տեղի է ունենում ռիբոսոմներում։ Այն կատարվում է երեք փուլով՝ 1.Ինիցիացիա(սկիզբ) 2.Էլոնգացիա(երկարացում) 3.Տերմինացիա(ավարտ)

Ինիցիացիա Սպլայսինգից հետո տՌնթ-ին միացել էին չկոդավորող հատվածներ՝ գլուխ և պոչ, դրանք, բացի պաշտպանելուց տՌՆԹ-ին. նաև օգնում է նրան միանալ ռիբոսոմին։ Ինիցիացիաի ժամանակ տՌՆԹ-ն միանում ռիբոսոմի փոքր ենթամիավորին, իսկ փՌՆԹ-ն գտնվելով ռիբոսոմի A հատվածում միանում է տՌՆԹ-ի ստարտ կոդոնին, որտեղից էլ սկսվում է տրանսյացիան։ Ստարտ կոդոնը AUG կոդոնն է, փՌՆԹ-ի անտիկոդոնը UAC, որը իր հետ բերում է ՄԵԹ ամինաթթուն։

Ինիցիացիայից հետո առաջանում է առաջին ամինաթթուն։ ՓՌՆԹ-ն տեղափոխվում է P հատված։ Մյուս փՌՆԹ-ն ճանաչում է կոդոնը և բերում համապատասխան ամինաթթուն։ Նոր եկած փՌՆԹ-ն միանում է ռիբոսոմի A հատվածին։ Այն փՌՆԹ-ն, որը գտնվում է ռիբոսոմի P հատվածում իր ամինաթթուն միացնում է A հատվածի վրա գտնվող փՌՆԹ-ի ամինաթթվին, առաջացնելով պեպտիդային կապ, և հեռանում։ A հատվածում գտնվող փՌՆԹն տեղափոխվում է ռիբոոմի P հատված։ Դրանից հետո A հատվածին է միանում նոր փՌՆԹ-ն և գործընթացը կրկնվում է։ Այս գործընթացը շարունակվում է մինչև տերմինացիան։ Էլոնգացիա

Տերմինացիա Էլոնգացիան շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև հասնում է ստոպ կոդանին (UAA, UAG կամ UGA)։ Ի տարբերություն ստարտ կոդոնի ստոպ կոդոնները ամինաթթու չեն սինթեզում, այլ միայն հայտարարում տրանսլյացիայի ավարտը։ Ստոպ կոդոնին հասնելուն պես ամիանաթթուների ավարտուն պոլիպեպտիդը անջատվում է փՌՆԹից։ Ռիբոսոմները բաժանվում են ենթամիավորների։ Տրանսլյացիան համարվում է ավարտված։

Ցիտոպլազմա, բջջի հիմնական օրգանոիդները, 2 ՝ էջ 32-36 Լրացուցիչ աշխատանք. Կրկնում եք նաև նախորդ թեմաները, թարգմանում, նյութ պատրաստում։

Ցիտոպլազմա

Ցիտոպլազման բջջի հիմնական բաղադրամասն է ու նրա կիսահեղուկ ներքին միջավայրը: Ցիտոպլազման անօրգանական աղերի և տարբեր օրգանական նյութերի ջրային լուծույթ է: Նրանում գերակշռում են սպիտակուցները: Ցիտոպլազմի բաղադրությունը հարաբերականորեն կայուն է, թեև ցիտոպլազմի և բջջի շրջակա միջավայրի միջև անընդհատ տեղի է ունենում նյութերի փոխանակություն, իսկ ցիտոպլազմում շարունակվում են քիմիական նյութերի փոխարկումները: Ցիտոպլազմայում կարող են կուտակվել տարբեր նյութեր, օրինակ՝ սպիտակուցային մասնիկներ կամ պահեստային սննդանյութեր: Դրանք կոչվում են ներառուկներ, որոնք ոչ մշտական կառուցվածքներ են և ի տարբերություն օրգանոիդների, առաջանում, այնուհետև ծախսվում են բջջի կենսագործունեության ընթացքում: Որոշ բջիջների ցիտոպլազմային բնորոշ է սպիտակուցային թելիկների և միկրոխողովակների առկայությունը, որոնք կազմավորում են բջջակմախքը: 

Կառուցվածքը․ Ցիտոպլազման անգույն, լույսի ճառագայթները ուժեղ բեկող սպիտակուցների և այլ օրգանական նյութերի կոլոիդային լուծույթ է և իր խտությամբ հիշեցնում է թանձր հեղուկ՝ իր մածուցիկությամբ մոտ գլիցերինին։ Կազմված է մեմբրաններից և օրգանոիդներից, որոնց միջակա տարածությունը լցված է ցիտոպլազմայի մատրիքսով՝ հիալոպլազմայով։ Վերջինս որոշակի պայմաններում կարող է փոխակերպվել ավելի պինդ, կարծր վիճակի: Ի տարբերություն էլեկտրոնային մանրադիտակի, սովորական լուսային մանրադիտակի տակ հնարավոր չէ տարբերել էկտոպլազման էնդոպլազմայից։ Ցիտոպլազմայի հիմնական զանգվածն ունի մանրահատիկավոր կազմություն, և նրանում գտնվում են շատ բարակ թելիկներ՝ ֆիբրիլներ, որոնք ստեղծում են ցանցանման գոյացություններ:                                       

Բջջի հիմնական օրգանոիդները

Էուկարիոտիկ բջջի օրգանոիդներից է էնդոպլազմային ցանցը: Այն թաղանդների մի բարդ համակարգ է և կառուցված է բազմաթիվ ծուղակներից և խոռոչներից: Էնդոպլազմային ցանցի ծավալը կազմում է բջջի ընդհանուր ծավալի 30-50%-ը: 

Տարբերվում են էնդոպլազմային ցանցի երկու տեսակ՝ հատիկավոր և հարթ կամ ողորկ: Դրանցից առաջինի հիմնական ֆունկցիան լիպիդների և ածխաջրերի սինթեզն է, ինչպես նաև օտարածին նյութերի օքսիդացումը: Այդ ցանցով հարուստ են հատկապես ճարպագեղձերի, լյարդիմ ինչպես նաև բույսերի սերմերի բջիջները: Երկրորդի թաղանթների վրա դասավորված են ռիբոսոմներ, որոնք էլ նրնց խոդուբորդ տես են տալիս: 

Էնդոպլամային ցանցն իր խուղակների միջոցով իրականացնում է նաև նյութերի տեղափոխությունը բջջի ներոսում՝ դրանց հասցնելով տարբեր օրգանոիդներ:

Նուկլեինաթթուների կառուցվածքը, ֆունկցիան, Գենետիկական կոդ:

Լրացուցիչ աշխատանք

Որո՞նք են նուկլեինաթթուների ֆունկցիաները, պատրաստել ուսումնական նյութ:

Նուկլեինաթթուների կառուցվածքը

Նուկլեինաթթուների պոլիմեր մոլեկուլները կոչվում են պոլինուկլեոտիդներ։ Նուկլեոտիդները միմյանց են միանում ֆոսֆոդիեթերային կապի միջոցով։ Քանի որ նուկլեոտիդներում գոյություն ունեն միայն 2 տեսակի շաքարային օղակներ՝ ռիբոզան ու դեզօքսիռիբոզան, ապա գոյություն ունեն միայն 2 տեսակի նուկլեինաթթուներ՝ ԴՆԹ–ն և ՌՆԹ–ն։

Նուկլեինաթթուների ֆունկցիան

Նուկլեինաթթուների հիմնական ֆունկցիան սպիտակուցների կառուցվածքի մասին տեղեկատվության պահպանումն է, հաջորդ սերունդներին փոխանցումը և սպիտակուցի սինթեզի իրականացումը:

Գենետիկական կոդ

Գոյություն ունի մոտավորապես 30000 սպիտակուցներ, որոնք կազմված են 20 ամինաթթուների համախմբից: Նրանք այբոուբենի տառերի պես համկցվում են իրար հետ, որպեսզի կազմեն մակրոմոլեկուլյար շղթաներ մոտ 100 միավոր երկարությամբ: Եթե ամինաթթուներ շղթան ճիշտ հերթականությամբ է կազմված ապա այդ շղթան դառնում է ակտիվ գործող սպիտակուց : Ամինաթթուները ոչ թե քաոսային հերթականությամբ են դասավորված , այլ խիստ կանոնավոր նախապես պլանավորված հերթականությամբ : Հենց այդ դասավորվածությունն է որոշում այդ սպիտակուցի կառուցվածքը, հատկությունները:Ամինաթթուների համախումբը սպիտակուցային շղթայում շատ կառևոր է: Եթե ամինաթթուները ունեն սխալ հերթականություն  ապա կառաջանան անօգուտ շղթաներ:Սպիտակուցները ինքնատիպ կառուցվածք ունեն:Ամինաթթուների քիմիական հատկություններն են նպաստում նրանց փոխադարձ ձգողականությանը:Դրա միջոցով նրանք կարող են կազմել երկար շղթաներ,որոնք դառնում նե սպիտակուց: Դրանից էլ հետևում է որ կյանքի առաջանալը անխուսափելի էր և դա պայմանավորված  է քիմիական օրենքներով: Ամինաթթուները իրար հետ միանում են ոչ միայն փոխադարձ ձգողությամբ,ալյ այդ ամբողջ գործընթացը  ղեկավարում է մեկ առանձին մոլեկուլ, որը անվանում են ԴՆԹ :

ԴՆԹ-ի թ շղթաների միջև կա կարևոր օրինաչափություն մի շղթայի նուկլեոիդների դիմաց հայտնվում է ղիստ որոշակի նուկլեոիդ: Այդ զուգակցումներից յուրաքանչյուրում զույգ նուկլեոիդները  կարծես իրար լրացնում են:

Նուկլեինաթթուներ, դրանց ֆունկցիաները, գենետիկական կոդ

Լրացուցիչ աշխատանք

Թարգմանել հղումներով նշված  որևէ նյութ և պատրաստել ուսումնական նյութեր:

Նուկլեինաթթուները պոլիմերներ են, որոնց մոնոմերները կոչվում են նուկլեոիդներ: Այս նյութերն առաջին բջջի կորիզում հայտնաբերել է շվեցարացի կենսաքիմիկոս Ֆրիդրիխ Միշերը 19-րդ դարում, դրանով է պայմանավորված նրանց ավանումը: Իսկ հետագայում նուկլեինաթթուներ գտնվել են նաև բջջի այլ օրգանոիդներում և մասերում:

ԴՆԹի-ի մոլեկուլն իրենից ներկայացնում է երկու թելեր՝ մեկը մյուսի շուրջ ոլորված՝ շղթաներ, որոնցից յուրաքանչյուրը պոլիմեր է, որի մոնոմերներն են նուկելոդիները: Նուկլեոտիդը միացություն է՝ կազմված է երեք նյութերից՝ազոտական որոշակի տեսակի հիմքից, ածխաջրից և ֆոսֆորական թթվից: ԴՆԹ-ի մոլեկուլում տաբերում են 4 տեսակ նուկլեոտիդներ, որոնցում ածխաջուրը և ֆոսֆորական թթուն միանման են, և դրանք իրարից տարբերվում են միայն ազոտական հիմքով: Նուկլեինաթթուների հիմնական ֆունկցիան սպիտակուցների կառուցվածքի մասին տեղեկատվության պահպանումն է, հաջորդ սերունդներին փոխանցումը, ինչպես նաև սպիտակուցի սինթեզի իրականացումը: 

ԴՆԹ-ի երկու շղթների միացման մեջ կարևոր օրինաչափություն կա, մի շղթայի նուկլեոտիդ: Այս զուգակցումներից յուրաքանչյուրում զույգ նուկլեոտիդները կարծես իրար լրացնում են:

ԴՆԹ-ի այսպիսի կառուցվածքը հայտնաբերել է ամերիկացի կեսնաբան Ջեյս Ուոթսոնը և անգլիացի ֆիզիկոս Ֆրենսիս Քրիկը: ՌՆԹ-ն կառուցվածքով նման է ԴՆԹ-ի մեկ շղթային: ՌՆԹ-ի նուկլեոտիդներում ածխաջուրը ոչ թե դեզոսիռիբոզն է այլ ռիբոզը: Այստեղից էլ առաջանում է ՌՆԹ անվանումը:

Նուկելինաթթուների մոլեկուլում գաղտնագրված է տվյալ բջջին բնորոշ տեղեկություն: Կա մի ծածկագիր, որը որոշում է սպիտակուցի մոլեկուլում այս կամ այն ամինաթթվի առկայությունը: Դա նուկլեոտիդների դասավորման հաջորդականությունն է, որոնք երեքական քանակով գաղտնագրում են որոշակի ամինաթթու: Գենետիկական այսպիսի ծածկագիրը լրիվ վերծանված է, և հայտնի է թե նուկլեոտիդների ինչ զուգակցմամբ է որոշվում սպիտակուցի մոլեկուլում յուրաքանչյուր ամինաթթու: Ծածկագիրը համընդհանուր է բոլոր կենդանի օրգանիզմների, այդ թվում նաև մարդու, ինչպես նաև վիրուսների համար:

Կենդանի օրգանիզմի բաղադրություն, օրգանական, անօրգանական նյութեր, հիդրոֆիլ և հիդրոֆոբ նյութր: Բջջի օրգանական նյութեր, սպիտակուցներ, դրնաց կառուցվածքը՝ առաջնային, երկրորդային, երրորդային, չորրորդային կառուցվածք, բնափոխում, ֆունկցիան: Ածխաջրեր, ճարպեր դրանց կառուցվածքը:

Լրացուցիչ աշխատանք՝

Բերել առօրյաում հենդիպող սպիտակուցների բնափոխման օրինականեր, նշել պատճառները, ինչ գործոնների ազդեցությամբ են դրանք բնափոխվում, պատրաստել ուսումնական նյութ:

Ամփոփիչ աշխատանք՝

Սպիտակուցներ

Հատկությունները բազմազան են։ Կան ջրում լուծվող-չլուծվող, կարծր-փափուկ, ակտիվ-պակաս և այլն։ Սպիտակուցների ակտիվությունը դրսևորում են երրորդային և չորրորդային կառուցվածքում։

Սպիտակուցի բնական կառուցվածքի խախտումը կոչվում է բնափոխում (դենատուրացիա)։ Այն առաջանում է տարբեր գործոնների ազդեցության տակ (ջերմություն, ճնշում, ճառագայթում, քիմիական նյութեր) խզում են թույլ կապերը։ Բնափոխված սպիտակուցի հատկությունները փոխվում են։ Դարձելի բնափոխման ժամանակ չեն խզվում պեպտիդային կապերը, այսինքն առաջնային կառուցվածքը չի խախտվում։ Մինչդեռ պեպտիդային կապերի խզումը բերում է անդարձելի դենատուրացիայի։

Բջջում սպիտակուցները կատարում են կարևոր և բազմապիսի ֆունկցիաներ։