Էկոհամակարգ

Էկոհամակարգը օրգանիզմների և անօրգանական բաղադրիչների ցանկացած միասնություն է, որտեղ տեղի է ունենում նյութերի շրջանառությունը: Էկոհամակարգի օրինակ է լիճը` ջրային հատկություններով, բուսատեսակներով և կենդանատեսակներով: Այս բոլոր երևույթերը մեկը մյուսի շարունակություններ են, եթե ջուրը կորցնի իր այս ինչ հատկությունը, դրանից կառաջանա բուսատեսկի և ձկնատեսակի ադապտացման խնդիր:  Էկոհամակարգ ասելով պետք չէ հասկանալ միյան մեծ անտառ կամ մեծ լիճ, էկոհամակարգը կարող է լինել փոքր ճահիճը, կամ փոքր  անտառ:  Էկոհամակարգերի շարժիչ ուժ հանդիսանում է էներգիան:  Այդ տեսանկյունից հարմար է առանձնացնել էկոհամակարգերի չորս հիմնական տիպեր՝

 

Ցակացած էկոհամակարգում գոյություն ունեն նյութափոխականկությամբ իրար հետ կապված տարբեր նյութեր: Այն նյութերի օրգանիզմների տարբեր տեսակներ իրենց աճի, զարգացման և վերարտադրման համար միջավայրից կլանում են նյութեր և միջավայր արտանետում օրգանական ու անօրգանական բնույթի իրենց կենսագործունեության արգասիքները:
Ածխածինը, ջրածինը, ազոտը, ֆոսֆորը և ևս 30 այլ տարրեր կազմում են էկոհամակարգերի բաղադրիչ մասը: Այս նյութերը անընդհատ գտնվում են փոխակերպումների մեջ, որը կատարվում է էներգիայի միջոցով: Այս նյութերից յուրաքանչյուրը ունի իր դերը էկոհամակարգում:

Գոյության կռիվ, բնական ընտրություն

Դարվինը տեսավ, որ կետդանիները ծնվում են անասելի մեծ քանակությամբ, բայց դրանց քանակը բնության մեջ նույնն է մնում: Ըստ նրա ձագերը մինչև սեռահասուն դառնալը սատկում են և այդ պատճառով կենդանիների քանակը բնության մեջ կայուն է: Դրան նպաստում է գոյության կռիվը:

Տարբերվում է գոյության կռվի երեք տեսակ ներտեսակային, միջտեսակային և կռիվ անօրգանական աշխարհի անբարենպաստ պայմանների դեմ:   Ներտեսակային կռիվը ամենատարածվածն է և տեղի է ունենում նույն տեսակի կենդանիների միջև: Դրանք կռվում են եգի, տարածքի և սննդի համար:    Միջտեսակայինը կռիվն է տարբեր տեսակների պատկանող կենդանիների միջև: Գոյություն ունի պայքար անբարենպաստ պայմանների դեմ ևս: Դարվինն ասել է, որ Անգլիայում ցրտաշունչ ձմեռվա ընթացքում սատկել են թռչունների 80 %-ը: Նրանք չեն կարողացել պայքարել:

Արհեստական ընտրություն: Ըստ Դարվինի ընտանի կենդանիները հարմարվել են մարդուն այսինքն պարդը ստեղծել է արհեստական ընտրություն և վարժեցնելով կենդանուն առաջացրել է նոր ցեղատեսակ:

Բնական ընտրություն: Դարվինը նկատեց, որ միևնույն տեսակի առաձնյակներում ևս նկատվում է կենդանի օրգանիզմների տարբերություն: Նա հասկացավ, որ նոր ծնված կենդանիների մի մասը, որ առավել հարմարված էր ոչնչացնում են չհարմարվածներին: Սա անվանվեց բնական ընտրություն:

Շարժական ընտրությունը արտաքին միջավայրի փոփոխությունից կախված առաձնյակի փոփոխությունն է: Երբ արդյունաբերական փոշու պատճառով ծառերը սևացան սև թիթեռների քանակը աճեց, քանի որ դրանք ծառերի սև բների վրա չէին երևում ու դրանց որսալը դժվար էր:

Կայունացող ընտրությունը գործում է միջավայրի հաստատուն պայմաններում և ամրապտդում է օրգանիզմի ձեռք բերած օգտակար հատկանիշները:

Դարվինի էվոլյուցիոն տեսությունը

Չարլզ Դարվինը մայրցամաքից կղզի ճամփորդելով և ուսումնասիրելով ֆլորան ու ֆաունան տեսավ, որ կղզում գտնվող որոշ կենդանիների տեսակներ, որ գրանցված չէին նման են մայրցամաքի կենդանիներին: Նրանք տարբերվում էին չնչին նշաններով: Դարվինը եզրակացրեց, որ կղզու կենդանիները մայրցամաքից են այնտեղ թափանցել և հարմարվել են տեղանքին այդ պատճառով նրանք որոշ չափով փոփոխվել են: Ըստ Դարվինի էվոլյուցիան փոփոխականությունն է: Էվոլյուցիան հարմարվելու ունակությունն է: Գոյության կռիվը էվոլյուցիայի հիմնական շարժից ուժն է:

Ոչ ժառանգական փոփոխականություն

Ոչ ժառանգական փոփոխականությունը կոչվում է որոշակի, քանի որ հայտնի են դրա պատճառները: Օրինակ՝ եթե ձիուն տեղափոխեն լեռներ ժամանակի ընթացքում նրա ոտքերը կկարճանան: Նա կհարմարվի տեղանքին:

Ժառանգական փոփոխականություն

Ժառանգական փոփոխականությունը կոչվում է անորոշ: Անորոշ փոփոխականությունը կրում է ժառանգական բնույթ: Այսինքն միևնույն ծննդի կենդանիները ունեն չնչին տարբերություններ:

Սեռական բջիջների առաջացումը՝ գամետոգենեզ: Մեյոզ: Բեղմնավորում

Ձվաբջիջների և սպերմատազոիդներ հապլոիդ հավաքակազմ ձեռք բերելու գործընթացը կոչվում է գամետոգենեզ: Այն տեղի է ունենում ձվարաններում և սերմնարաններում: Գամետոգենեզի հիմնական գործառույթը գամետների առաջացումն է, որ տեղի է ունենում մեյոզի միջոցով: Մեյոզը բարդ գործընթաց է, որի միջոցով դիպլոիդ հավաքակազմ ունեցող բջիջը հասունանում է դառնալով հապլոիդ: Մեթոզը տեղի է ունենու չորս փուլով՝ պրոֆազ, մետոֆազ, անաֆազ և թելոֆազ:

Գամետոգենի արդյունքում առաջացած ձվաբջիջներն ու սպերմատազոիդները երկուսն էլ պարունակում են քրոմոսոմների հապլոիդ հավաքակազմ, Բայց դրանք տարբերվում են միմյանցից տարբեր հատկանիշներով: Սպերմատազոիդները մանր են և շարժուն, իսկ ձվաբջիջները խոշոր են և անշարժ, քանի որ պարունակում է ապագա օրգանիզմի զարգացման համար անհրաժեշտ բոլոր  նյութական հնարավորությունները:

Սպերմատազոիդը մոտենալով ձվաբջջին գլխիկով ծակում է բջջաթաղանթը և ներս է մտնում: Երկու կորիզները միանում են և առաջանում է զիգոտը՝ բեղմնավորված ձվաբջիջը:

Բջջի բաժանումը՝ միտոզ

Մարդու օրգանիզմում գտնվող բջիջների մի մասը զարգանում, կիսվում և մահանում են, իսկ մյուս մասը զարգանում և մահանում: Բջջի կիսման պռոցեսը կոչվում է միտոզ: Միտոզը բաղկացած է չորս հիմնական փուլերից: Առաջին փուլը կոչվում է պրոֆազ: Պրոֆազի ժամանակ կորիզը մեծանում է, կորիզակները տարրալուծվում են, քրոմոսոմները պարուրվում են, կարճանում են ու հաստանում, դադարում է ՌՆԹ-ի սինթեզը: Այս ամենի վերջում անհետանում է բջջաթաղանթը և քրոմոսոմները հայտնվում են ցիտոպլազմայում: Հաջորդ փուլը մետաֆազն է: Այս փուլում քրոմոսոմները բաշխվում են բջջի ամբողջ երկայնքով: Հետո երկու քրոմատիտները դառնում են ինքնուրույն դուստր քրոմոսոմներ: Անաֆազ փուլում երկու դուստր քրոմոսոմները գնում են դեպի բևեռներ: Վերջին՝ թելոֆազ կոչվող փուլում ձևավորվում է կորիզը՝ իր առանձին ցիտոպլազմայով և բջջաթաղանթով:

Սեռի գենետիկա: Սեռի հետ շղթայված հատկանիշների ժառանգում: Ժառանգական հիվանդություններ

Մարդիկ ունեն 23 զույգ քրոմոսոմներ: 22 մարմնական, որոնք նույնն են կանանց և տղամարդկանց օրգանիզմում և մեկ սեռական, որը կանանց օրգանիզմում պարունակում է x քրոմոսոմ, իսկ տղամարդկանց օրգանիզմում x և y քրոմոսոմ: Եթե ձվաբջիջը բեղմնավորված է x քրոմոսոմ պարունակող սպերմատազոիդով, ապա երեխան աղջիկ է, եթե ան պարունակում է y քրոմոսոմ երեխան տղա է: Ձվաբջիջը պարունակում է միայն  x քրոմոսոմ (xx-աղջիկ, xy- տղա):

Սեռական քրոմոսոմը նաև պարունակում է ոչ սեռական հատկանիշներ՝ սեռի հետ շղթայված հատկանիշներ: Օրինակ՝ դալտոնիզմ կոչվող հիվանդության կրողն է x քրոմոսոմը նշանակում է, որ x քրոմոսոմի վրա նստած հիվանդությունը ժառանգաբար կանցնի զիգոտին: Ժառանգական հիվանդություն է նաև հեմոֆիլիան՝ արյան չմակարդվելը, որի կրողն է y քրոմոսոմը:

Գոյություն ունի մոտ 3000 ժառանգական հիվանդություն պայմանավորված քրոմոսոմների քանակի խախտմամբ:

Հատկանիշների ժառանգման օրինաչափություն

Գենետիկայի հիմնադիրը չեխ գիտնական Մենդելն է:

Ժառանգականություն

Ժառանգականությունը անվանում են նաև գենետիկա: Սա կենդանի օրգանիզմների հիմնական հատկությունն է, որ փոխանցվում է ծնողական մարմնից: Սեռական բազմացման ժամանակ ժառանգականությունն փոխանցվում է գամետների միջոցով, իսկ անսեռ բազմացման ժամանակ՝ սոմատիկ բջիջների միջոցով:

Փոփոխականություն

Փոփոխականությունն օրգանիզմի անհատական զարգացման ընթացքում նոր հատկանիշներ ձեռք բերելու հատկությունն է:

Գենոտիպ

Յուրաքանչյուր օրգանիզմի բոլոր գետերի ամբողջությունը կոչվում է գենոտիպ: Մարդուն գենոտիպորեն նկարագրելն անհնար է սակայն, եթե մարդն ունի կապույտ աչքեր կարելի է ասել, որ նա ունի երկեւ մեծատառ ա՝ AA:

 

Ֆենոտիպ

Օրգանիզմի բոլոր հատկանիշների ամբողջությունը կոչվում է ֆենոտիպ: Մարդուն ֆենոտիպորեն նկարագրելը հեշտ է: Մազերի գույնը, հասակը, մաշկի գույնը մարդու ֆենոտիպային հատկանիշներն են:

 

Միահիբրիդային խաչասերում

Սկզբում մենդելը վերցրեց իրարից մեկ հատկանիշով տարբերվող օրգանիզմներ և խաչասեչեց դրանք: Այս դեպքում այդ օրգանիզմները կանաչ և դեղին ոլոռներն էին, որ տարբերվում էին գույնով:

 

Մենդելի առաջին օրենք

Մենդելը ոլոռները խաչասերելով տեսավ, որ բոլոր սերունդները ունեն դեղին գույն, բայց նա հասկանում էր, որ կանաչ գույնը չի կարող կորել այս փորձի հիման վրա նա սահմանեց իր առաջին օրենքը ըստ որի՝ կանաչ գույնը ռեցեսիվ է, իսկ դեղինը դոմինանտ և այդ պատճառով դեղին գույնը կանաչին ճնշելով արտահայտվել է:

 

Հոմոզիգոտ և հետերոզիգոտ

Օրգանիզմը հոմոիգոտ է կոչվում, եթե նրա գեները համընկնում են օրինակ՝ AA, BB կամ aa, bb: Հետերոզիգոտ է կոչվում, երբ դչանք չեն համընկնում օրինակ՝ Aa, Bb կամ Ab, Ba:

 

Մենդելի երկրորդ օրենք

Ըստ մենդելի երկրորդ օրենքի երկրորդ սերնդում ռեցեսիվ գետը նույնպես արտահայտվում է կազմելով հետնորդների ամբողջ թվի մեկ քառորդը:

Օրինակ՝ եթե հայրը ունի գանգուր մազեր, իսկ մայրը ուղիղ երեխան կծնվի ալիքաձև մազերով:

Բջիջ

Բջիջը օրգանիզմի տարրական կառուցվածքային միավորն է: Բջիջները բաժանվում են երկու խմբի՝ նախակորիզավորներ և կորիզավորներ: Նախակորիզավոր բջիջները ունեն օրգանոիդնոր, բայց չունեն բջջակորիզ: Կորիզավորները ունեն բարդ կառուցվածք, բազմաթիվ օրգանոիդներ և կորիզ:

ԲՋՋԱԹԱՂԱՆԹ

 

Ցանկացած բջիջ ունի բջջաթաղանթ, որով բաժանվում է շրջակա միջավայրից:Այն կազմված է բջջապատից և պլազմալեմից:Բջջապատը կատարում է պաշտպանողական գործառույթ:

 

ՑԻՏՈՊԼԱԶՄԱ

 

Ցիտոպլազման բջջի ներքին կիսահեղուկ միջավայրն է:

 

ՆԵՐԱՌՈՒԿՆԵՐ

Ներառուկները ցիտոպլազմայում կուտակված նյութերն են: Դրանք մշտական չեն:

 

ԷՆԴՈՊԼԱԶՄԱՅԻՆ ՑԱՆՑ ԵՎ ՌԻԲՈՍՄՄՆԵՐ

 

Գոյություն ունի էնդոպլազմային ցանցի երկու տեսակ՝ հարթ և հատիկավոր: Հարթ ենդոպլազմային ցանցը սինթեզում է լիպիդներ և ածխաջրեր: Հատիկավոր էնդոպլազմային ցանցի վրա նստած են ռիբոսոմները, որոնք սպիտակուցներ են սինթեզում և ցանցին խորդուբորդություն են հաղորդում:

 

ԳՈԼՋԻԻ ԱՊԱՐԱՏ

 

Գոլջիի ապարատը կազմված է բշտիկներից, վակոուլներից և պղպջակների փաթեթներց, որոնք ցանց են առաջացնում: Գոլջիի ապարատը տեղափոխում է էնդոպլազմային ցանցի սինթեզած նյութերը բջջի այլ մասեր:

 

ԼԻԶՈՍՈՄՆԵՐ

 

Լիզոսոմը կլորավուն մարմին է, որը շրջապատված է թաղանթով: Այն իր մեջ կրում է 30 տարբեր մարսողական ֆերմենտներ, որոնց շնորհիվ ճեղքում է բջջի կենսագործունեության համար ոչ պիտանի նյութերը:

 

ՄԻՏՈՔՈՆԴՐԻՈՒՄՆԵՐ

Միտոքոնդրիումի պատը կազմված է արտաքին և ներքին թաղանթներից, որոնց մեջ կա որոշակի տարածություն: Արտաքին թաղանթը հարթ է, իսկ ներքինը ծալքավոր: Ծալքերում գտնվում են ԱԵՖ սինթեզողները, իսկ ԱԵՖ-ը բջջի էներգիայի աղբյուրն է:

 

 

ՊԼԱՍՏԻԴՆԵՐ

 

Քլորոպլաստները իրականացնում են ֆոտոսինթեզ:  Քրոմոպլաստները ապահովում են վառ գունավորում: Լեյկոպլաստներում սինթեզվում է օսլա, կուտակվում են ճարպեր և սպիտակուցներ:

 

ԲՋՋԱԿՈՐԻԶ

 

Բջջակորիզը բջջի կարևորագույն բաղադրիչն է: Այն կատարում է 2 հիմնական գործառույթ: Գենետիկական տեղեկատվության պահպանում, վերարտադրում և նյութափոխանակության գործընթացի կարգավորում:

 

Բջիջ

Բջիջ (լատ.՝ cellula՝ խորշիկ, փոքր սենյակ^[1], բջիջ, հունարեն՝ ցիտոս՝ անոթ, բջիջ), բոլոր հայտնի կենդանի օրգանիզմների կառուցվածքային, ֆունկցիոնալ և ժառանգական տարրական միավորը։ Բջիջը, որպես օրգանիզմի կառուցվածքի տարրական միավոր, օժտված է կենդանի նյութին բնորոշ հատկություններով, որոնք պահպանում ու փոխանցվում են հաջորդ սերունդներին։ Բջիջն ուսումնասիրող գիտությունը բջջաբանություննէ։

Բջիջը կազմված է ցիտոպլազմայից, որը պարփակված է բջջաթաղանթի մեջ։ Ցիտոպլազման պարունակում է կենսամոլեկուլներ, որոնցից են, օրինակ, սպիտակուցները և նուկլեինաթթուները^[2]։

Շատ միկրոօրգանիզմներ (օրինակ՝ բակտերիաները, որոշ ջրիմուռներ ու սնկեր, նախակենդանիները) կազմված են 1 բջջից և անվանվում են միաբջիջ օրգանիզմներ։ Բազմաբջիջ օրգանիզմները, որոնցից են բարձրակարգ բույսերն ու կենդանիները, այդ թվում և մարդը, կազմված են մեծ քանակությամբ բազմազան բջիջներից, որոնք միավորված են հյուսվածքներում ու օրգաններում։ Օրինակ՝ մարդու օրգանիզմը բաղկացած է մոտ 10¹² բջիջներից^[3]։ Վերջիններիս կենսագործունեությունը հնարավոր է էներգիայի արտաքին աղբյուրների և քիմիական նյութերի օգտագործման շնորհիվ, որն անհրաժեշտ է բարդ կազմավորված ու փոխադարձ կապված բջջային կառուցվածքների սինթեզի և վերականգման, ինչպես նաև մասնագիտացված ֆունկցիաների կատարման համար։ Բույսերի և կենդանիների բջիջների մեծ մասը տեսանելի են միայն մանրադիտակի տակ և ունեն 1-100 միկրոմետր չափեր^[4]։

Բջիջը հայտնաբերել է Ռոբերտ Հուկը 1665 թվականին, որը նմանացրել է բջիջը վանքի սենյակներում քրիստոնյա հոգևորականների դասավորությանը^[5][6]։ Բջջային տեսությունն առաջին անգամ զարգացրել են Մաթիաս Յակոբ Շլեյդենը և Թեոդոր Շվանը 1839 թվականին։ Այս տեսությունը պնդում է, որ բոլոր օրգանիզմները կազմված են մեկ կամ ավելի բջիջներից, որոնք կրում են բջիջների գործունեությունը կարգավորող՝ ժառանգական տեղեկատվություն։ Բջիջները Երկրի վրա առաջացել են նվազագույնը 3,5 միլիարդ տարի առաջ^[7][8][9]։

 

Սկզբնաղբյուր

Սպիտակուցներ պրոտեիններ, պոլիպեպտիդներ

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 պատասխանումև 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։

Սեքվենավորման մեթոդով առաջին սպիտակուցի՝ ինսուլինի ամինաթթվային հաջորդականության բացահայտման համար Ֆրեդերիկ Սենգերը 1958 թվականին ստացավ Նոբելյան մրցանակ քիմիայի բնագավառում: Ռենտգենային ճառագայթների դիֆրակցիայի մեթոդով 1950-ական թվականներին առաջին անգամ ստացվել է հեմոգլոբինի և միոգլոբինի եռաչափ կառույցները Մաքս Պեուցի և Ջոն Քենդրյուի կողմից համապատասխանաբար, որոնց համար 1962 թվականին նրանք ևս ստացել են քիմիայի բնագավառում Նոբելյան մրցանակ^[1][2]:

 

Սկզբնաղբյուր