Կենսաբանություն

Սպիտակուցներ        

Սպիտակուցներ (պրոտեիններ, պոլիպեպտիդներ^{[Ն 1]}), բարձրամոլեկուլային օրգանական միացություններ, որոնք կազմված են պեպտիդային կապով իրար միացած ալֆա-ամինաթթուներից: Կենդանի օրգանիզմներում սպիտակուցների ամինաթթվային հաջորդականությունը որոշվում է գենետիկական կոդով, սինթեզելիս հիմնականում օգտագործվում է ամինաթթուների 20 տեսակ։ Ամինաթթուների տարբեր հաջորդականություններն առաջացնում են տարբեր հատկություններով օժտված սպիտակուցներ։ Ամինաթթվի մնացորդները սպիտակուցի կազմում կարող են ենթարկվել նաև հետատրանսլյացիոն ձևափոխությունների, ինչպես բջջում ֆունկցիայի իրականացման ժամանակ, այնպես էլ մինչև ֆունկցիայի իրականացումը։ Հաճախ կենդանի օրգանիզմներում սպիտակուցի երկու տարբեր մոլեկուլներ միանում են միմյանց՝ առաջացնելով բարդ սպիտակուցային կոմպլեքսներ, ինչպիսին, օրինակ,ֆոտոսինթեզի սպիտակուցային կոմպլեքսն է։

Կենդանի օրգանիզմներում սպիտակուցների գործառույթները բազմազան են։ Սպիտակուց ֆերմենտները կատալիզում են օրգանիզմում ընթացող կենսաքիմիական ռեակցիաները և կարևոր դեր են խաղում նյութափոխանակության մեջ։ Որոշ սպիտակուցներ կատարում են կառուցվածքային և մեխանիկական գործառույթ՝ առաջացնելով բջջային կմախքը: Սպիտակուցները կարևոր դեր են կատարում նաև բջիջների ազդանշանային համակարգում, իմունային պատասխանում և բջջային ցիկլում:

Սպիտակուցները մարդու և կենդանիների սննդի կարևոր մասն են կազմում (միս, թռչնամիս, ձուկ, կաթ, ընկուզեղեն, ընդավոր,հացահատիկային բույսեր), քանի որ այս օրգանիզմներում սինթեզվում է միայն անհրաժեշտ սպիտակուցների մի մասը։ Մարսողության գործընթացում սննդի մեջ պարունակվող սպիտակուցները քայքայվում են մինչև ամինաթթուներ, որոնք հետագայում օգտագործվում են սպիտակուցի կենսասինթեզում՝ օրգանիզմի սեփական սպիտակուցների սինթեզի համար, կամ քայքայման գործընթացը շարունակվում է էներգիա ստանալու համար։

                                                                  ԴՆԹ

1984թ սեպտենբերի 3-ին բրիտանացի գենետիկ Ալեք Ջեֆֆրիզը բացահայտում է, որ յուրաքանչյուր մարդու ԴՆԿ-ն անկրկնելի է. ինչպես մարդու մատնահետքերը: Ռենգեն նկարներին նայելով նա հանկարծ նկատում է, որ ԴՆԿ-ի շղթաները տարբերվում են իրարից: Ջեֆֆրիզը դրանք անվանեց «գենետիկական մատնահետքեր»:
Դրանց միջոցով կարելի է որոշել հարազատական կապը, ապացուցել հանցագործության մասնակից լինելու փաստը, կամ հակառակը, օգնել մարդկանց ազարտվելու պատասխանատվությունից, եթե դատական սխալ է կատարվել:
Նա առաջարկում է Բրիտանիայի բոլոր քաղաքացիների ԴՆԿ-ն մտցնել գենետիկ տվյալների բազա որը շատ կօգնի ոստիկանության գործին: Ըստ Ջեֆֆերիզի, բազայում պետք է պահել այն մինիմում տվյալներ, որոնք անհրաժեշտ են մարդու նույնականացման համար, իսկ օրինակները պետք է ոչնչացնել:
Դա անհրաժեշտ է, որպիսի դատաբժշկական փորձագետները չկարողանան գեներից տեղեկություն ստանալ ազգության, աչքերի և մազի գույնի մասին:
Այդպիսով, ոստիկանությունը, եթե կասկածյալ չունի նախ պետք է ապացուցի, որ հանցագործության վայրում հայտնաբերած ԴՆԿ-ն համընկնում է բազայի տվյալների հետ, հետո միայն տեղեկություն ստանա մարդու մասին, այլ ոչ թե օգտվի գենետիկների հուշումից:

Հազարավոր մարդկանց ԴՆԿ-ն օգնել է ապացուցել կամ հերքել հարազատական կապը:

h.uzunyan@mskh.am

                                       Ածխաջրեր

Ածխաջրեր, (ածխաջրատներ, շաքարներ), քիմիական միացություններ՝ կազմված ածխածին, թթվածին և ջրածինտարրերից։ Ածխաջուր են կոչվում, որովհետև միացության մեջ ջրածին և թթվածին տարրերը գտնվում են ջրիմոլեկուլում ունեցած համամասնությամբ՝ C(H₂O)։ Կառուցվածքով և քիմիական հատկություններով ունենշաքարների բնույթ։ Սպիտակուցների և ճարպերի հետ միասին ածխաջրերը կարևոր նշանակություն ունեն մարդու և կենդանիների օրգանիզմներում ընթացող նյութերի ու էներգիայի փոխանակության շարժընթացում։ Մտնում են բուսական, կենդանական և բակտերային օրգանիզմների կազմության մեջ։ Ածխաջրերը մարդու և կենդանիների սննդի կարևոր բաղադրամաս են և ապահովում են դրանց կենսագործունեության համար անհրաժեշտ էներգիան։ Հասուն մարդու օրգանիզմում էներգիայի կեսից ավելին առաջանում է ածխաջրերից:

Ածխաջրերը կարևոր նշանակություն ունեն որպես հիմնական շինանյութ բույսերի և կմախք՝ միջատների,խեցգետնակերպերի ու մյուս օրգանիզմների համար։ Մտնում են բջջապատի, շարակցական հյուսվածքի հիմնական նյութի կազմության մեջ, բացի այդ, բարդ կենսապոլիմերների, օրինակ՝ գլիկոպրոտեիդների բաղադրության մեջ ածխաջրերը կարող են լինել կենսաբանական ինֆորմացիայի կրողներ և պայմանավորել այդ միացությունների իմունաբանական առանձնահատկությունը։ Այսպես՝ արյան պատկանելությունը որևէ խմբի որոշվում է արյան խմբայիննյութերի կազմության մեջ մտնող ածխաջրերի կառուցվածքով և հաջորդականությամբ։ Հաստատվել է բջիջների մակերևույթի նյութերի բաղադրիչ մասը կազմող ածխաջրերի կարևոր նշանակությունը բջիջների փոխներգործություններում։ Նույն տիպի բջիջների միմյանց «ճանաչումը», տարբերակումը, աճումը, կենսապոլիմերների (սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ և այլն) արտազատումը պայմանավորված են բջիջների մակերևույթի ածխաջրերի առանձնահատուկ գործունեությամբ։ Պարզվել է, որ դրանք կարևոր են չարորակ ուռուցքների առաջացման, վիրուսներիու բջիջների փոխներգործության գործընթացներում։ Մարդու և կենդանիների օրգանիզմում որոշ բարդ ածխաջրեր (օրինակ՝ հիալուրոնաթթուն) «քսանյութերի» ֆունկցիա են կատարում և ծառայում են որպես հեղուկ միջավայր բջիջների տեղաշարժման համար, դրանցով պատվում են շփվող, օրինակ՝ հոդային մակերևույթները: Որոշ ածխաջրեր (վիտամին C,վիտամին B15, հեպարին) օժտված են առանձնահատուկ կենսաբանական ակտիվությամբ։

Ֆոտոսինթեզ 

ածխաթթու գազիցև ջրից` լույսի ազդեցության տակ օրգանական նյութերի առաջացումն է ֆոտոսինթետիկ գունանյութերի (բույսերիմոտ` քլորոֆիլ, բակտերիաների մոտ՝ բակտերիոքլորոֆիլ և բակտերիոռոդօպսին) մասնակցությամբ։ Բույսերի ժամանակակից ֆիզիոլոգիայում ֆոտոսինթեզի տակ հասկանում են նրանց ֆոտոավտոտրոֆ գործառույթը՝ ֆոտոնիկլանման, էներգիայի փոխակերպման և օգտագործման գործառույթների համախմբությունը տարբերէնդերգոնիկական ռեակցիաներում, այդ թվում ածխաթթու գազի փոխակերպումը օրգանական նյութերի:

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։

Քեմոսինթեզ,

անօրգանական նյութերից օրգանական նյութեր սինթեզելու ընդունակությունը, որով օժտված ենբակտերիաների որոշ տեսակներ։ Այն եղանակը, որի շնորհիվ դրանք էներգիա են կուտակում սինթեզի ռեակցիաների համար, սկզբունքորեն այլ է բուսական բջիջների համեմատությամբ։ Փոխանակության այս տիպը հայտնաբերել է ռուս գիտնական, մանրէաբան Ա.Ն. Վինոգրադսկին։ Այդ բակտերիաներն օժտված են հատուկ ֆերմենտային ապարատով, որը նրանց հնարավորություն է տալիս օրգանական միացություններ։ Այս գործընթացը կոչվում է քեմոսինթեզ։ Էներգիա կարող է անջատվել ջրածնի, ծծմբաջրածնի, ծծմբի, երկաթի (II), ամոնիակի, նիտրիտի և այլ անօրգանական միացությունների օքսիդացումից։

Կարևոր քեմոսինթեզողներից են նիտրիֆիկացնող բակտերիաները։ Դրանից մի տեսակի համար էներգիայի աղբյուրն ամոնիակի օքսիդացումն է ազոտային թթվի, իսկ նիտրիֆիկացնող բակտերիաների մյուս խումբն օգտագործում էազոտային թթուն ազոտականի օքսիդացնելու ժամանակ անջատվող էներգիան։

NH₃→NO₂^-+էներգիա

NO₂^-→NO₃^-+էներգիա

Ամոնիակը (ամոնիում իոնը), որը կարող է առաջանալ ինչպես ազոտֆիքսացիայի, այնպես էլ օրգանական նյութերի հանքայնացման արդյունքում, թթվածնի առկայության պայմաններում, հողում արագ ենթարկվում է օքսիդացման։ Կատիոնի փոխարկումն անիոնի բերում է հողի թթվայնության մեծացմանը, դրանով իսկ մեծացնելով հանքային աղերի լուծելիությունը։

Ավտոտրոֆ քեմոսինթեզողներ են նաև երկաթաբակտերիաները և ծծմբակատերիաները։ Դրանցից առաջիններն օգտագործում են երկվալենտ երկաթն, եռավալենտ երկաթի փոխարկվելուց անջատվող էներգիան, երկրորդներն՝ օրինակ, անգույն ծծմբակտերիաները, ծծումբը օքսիդացնում են մինչև ծծմբական թթու.

Fe²⁺→Fe³⁺+էներգիա

S→SO₄^-+էներգիա

Երկաթ և ծծումբ օքսիդացնող որոշ բակտերիաներ օգտագործվում են աղքատ հանքաքարերից տարբեր մետաղների՝ պղնձի, ցինկի, նիկելի, մոլիբդենի, ուրանի և այլ մետաղների կորզման համար։ Ներկայումս այդ մեթոդը լայն կիրառություն ունի հանքարդյունաբերության բնագավառում։

Բոլոր քննարկված բակտերիաներն աէրոբ օրգանիզմներ են։ Քեմոսինթեզողների դերը շատ մեծ է։ Դրանք կարևոր նշանակություն ունեն նյութերի և տարրերի շրջապտույտում։