რა მოხდებოდა, თუ უჯრედს არ ჰქონდა დნმ?

დნმ-ს გარეშე არსებულ უჯრედს აქვს მრავალი შეზღუდვა, რომელსაც შეუძლია დააჩქაროს მისი განადგურება. უჯრედები საჭიროებენ დნმ-ს სიცოცხლისთვის აუცილებელი ფუნქციების შესასრულებლად, გენეტიკური მასალის გადასაცემად, სწორი ცილების აწყობისა და გარემომცველ პირობებში ადაპტირებისთვის. ზოგიერთ სპეციალიზირებულ უჯრედს ბირთვი ეშვება, რათა უფრო ეფექტურად შეასრულოს კონკრეტული დავალება, როგორიცაა ჰემოგლობინის და ნახშირორჟანგის ტარება. ანუკლეტირებული უჯრედები, როგორიცაა მომწიფებული სისხლის წითელი უჯრედები, უფრო მგრძნობიარენი არიან გარემოს ტოქსიკურობის მიმართ და აქვთ შედარებით ხანმოკლე სიცოცხლე.

დეოქსირიბონუკლეინის მჟავა (დნმ) შეიცავს ცოცხალი ორგანიზმების გენეტიკური კოდირების ინსტრუქციას. დნმ შედგება ადენინის, ციტოზინის, გუანინისა და თიმინის ბაზებისაგან, რომლებიც წყვილდება და წყალბადის ობლიგაციებით უკავშირდება ერთმანეთს. დამატებით ბაზის წყვილს - ადენინის (A) და თიმინის (T) მსგავსად, შაქრისა და ფოსფატის მოლეკულებზე დამაგრებულ ნუკლეოტიდს უწოდებენ. ნუკლეოტიდების გრძელი ბოჭკოები ქმნიან ახლა ცნობილ ორმაგ დნმ-ს სპირალს, რომელიც 1952 წელს აღმოაჩინეს ჯეიმს უოტსონმა, ფრენსის კრიკმა, როზალინდ ფრანკლინმა და ლორიდონის კინგსის კოლეჯის მეცნიერებმა.

ეუკარიოტული უჯრედები იმეორებენ დნმ-ს და შემდეგ ასლის გადანაწილებას, როდესაც უჯრედი გაყოფილია მიტოზის ან მეიოზის პროცესით. მეიოზი მოიცავს დამატებით ნაბიჯს უჯრედის დაყოფის დროს, როდესაც დნმ – ის ფრაგმენტები იშლება ერთი ქრომოსომიდან და ემატება შესაბამის ქრომოსომას. დაყოფილი ქრომოსომები უჯრედის საპირისპირო ბოლოებისკენ იწევენ და ბირთვული კონვერტები რეფორმირდება ქრომატინის გარშემო.

ბირთვი მოქმედებს როგორც მთავარსარდალი, რომელიც ბრძანებებს გასცემს მეთაურობით. ბირთვში მოთავსებული დნმ გთავაზობთ ორგანიზმისთვის საჭირო ცილების კოდირების ყველა ინსტრუქციას. ბირთვის დაკარგვა გამოიწვევს უჯრედის შიგნით არეულობას. ინსტრუქციების მკაფიო კომპლექტის გარეშე, ტიპიურ სომატურ უჯრედს წარმოდგენა არ ექნება რა უნდა გააკეთოს შემდეგ.

უჯრედებს ასევე სჭირდებათ ბირთვი, რომელიც ხელს შეუწყობს ნივთიერებების მოძრაობის რეგულირებას უჯრედის მემბრანის გასწვრივ. მოლეკულები მოძრაობენ წინ და უკან ოსმოსის, ფილტრაციის, დიფუზიის და აქტიური ტრანსპორტის შედეგად. სხვადასხვა ტიპის ბუშტუკები ასევე თამაშობენ როლს უჯრედებში ან გარეთ უჯრედების გადაადგილებაში. შოუს გაშვების ბირთვის გარეშე, უჯრედი შეიძლება დაიშალოს ან შეშუპდეს და ადიდდეს.

ბირთვული კონვერტი არის ორმაგი მემბრანის სტრუქტურა, რომელიც ახდენს ბირთვის შიგნით მოთავსებულ დნმ-ს (ქრომატინს). ინტერფაზის დროს ბირთვი იძენს საკვებ ნივთიერებებს და უზრუნველყოფს ოპტიმალურ გარემოს დნმ – ის დუბლირებისთვის. მას შემდეგ, რაც უჯრედი მზად იქნება დაყოფისთვის, ბირთვული კონვერტი იშლება და გამოყოფს ქრომოსომებს ციტოპლაზმაში. დნმ დაცულია და ინახება ბირთვში, რადგან იგი შეიცავს ორგანიზმის მთელ გენომს, რომელიც საჭიროა სახეობების გამრავლებისთვის.

შეიძლება თუ არა ცხოვრება დნმ – ის გარეშე? ცხოვრობენ ვირუსები? ცოცხალია სიმსივნის უჯრედები? ამ კითხვებზე პასუხის გაცემა მოითხოვს გაგებას და შეთანხმებას ცხოვრების აზრთან დაკავშირებით, მაგრამ არა ეს არ არის arcane ფილოსოფიური გაგებით. Მიხედვით NASA– ს ასტრობიოლოგები, ”ცხოვრება არის თვითგამძლე ქიმიური სისტემა, რომელსაც შეუძლია დარვინის ევოლუცია.” ამასთან, სიცოცხლის განმარტებები განსხვავდება და ეს გავლენას ახდენს იმაზე, თუ როგორ ხდება კლასიფიკაცია ვირუსებზე, რომლებიც შეიცავს მხოლოდ RNA.

ეუკარიოტული უჯრედები თავის ბირთვში შეიცავს დნმ-ს, რომელიც ზედამხედველობას უწევს ნორმალურ ოპერაციულ პროცედურებს. უჯრედის დაყოფის მიზანი არის ზრდა და გამრავლება. ევოლუცია და ადაპტაცია დნმ ნუკლეოტიდების უნიკალური დაწყვილების შედეგად ხდება. უჯრედებს დნმ-ის გარეშე არ ექნებათ გადასაცემად გენეტიკური მასალა.

მესინჯერი რიბონუკლეინის მჟავას (mRNA) მოლეკულები მოქმედებენ ბირთვული დნმ-ისა და დანარჩენი უჯრედების შუალედში. როგორც სახელი გვთავაზობს, mRNA ასლის (გადაწერს) დნმ-ის ნაწილებს და აგზავნის კითხვით შეტყობინებებს ორგანელებს, რაც ასახავს გარკვეულ ტიპების პროტეინების გაყოფას ან აწყობას. თუ უჯრედმა დაკარგა ბირთვი და დნმ, ის საბოლოოდ შესუსტდებოდა და იმუნურ სისტემაში შთანთქმის მიკროფაგების ყურადღებას იპყრობდა.

ეუკარიოტულ უჯრედებს აქვთ ბირთვი, რომელიც შეიცავს დნმ-ს. განმარტებით, ეუკარიოტული ორგანიზმები დნმ-ის გარეშე არ იარსებებენ. ბირთვის გარდა, ეუკარიოტული ორგანიზმები შეიცავს მრავალი სახის ორგანელებს, რომლებიც ასრულებენ ნიშანს:

• ენდოპლაზმურ ბადეში (ER) არის დაკეცილი გარსი, რომელიც ერთვის ბირთვს. გარეთა შრეს უხეშ ER- ს უწოდებენ, რადგან იგი დაფარულია ბუსუსოვანი რიბოსომებით. ცილის მოლეკულები თავსდება ER- ის უხეში ER და გლუვ შიდა ფენას შორის. ვეზიკულები ახლად აწყობილ ცილებს გადააქვთ გოლჯის აპარატი შემდგომი დამუშავებისა და განაწილებისთვის.

• რიბოსომები არის პატარა, მაგრამ მნიშვნელოვანი ცილოვანი სტრუქტურები. Ribsomes გაშიფვრა დნმ-დან გადაწერილი მესენჯერი RNA და სწორი თანმიმდევრობით ათავსებს დანიშნულ ამინომჟავებს. ბირთვში ფორმირების შემდეგ, რიბოსომები ციტოპლაზმაში მიმოცურავს ან უხეში ენდოპლაზმური ბადეს უკავშირდება.
  

• ციტოპლაზმა არის ნახევრად თხევადი სითხე უჯრედში, რომელიც ხელს უწყობს ქიმიურ რეაქციებს. ციტოსკლეტი - ბოჭკოვანი პროტეინებისგან - ხელს უწყობს ორგანოების განლაგებას ციტოპლაზმაში. ქრომატიდები კონდენსირდება მიტოზში და ეწყობა უჯრედის შუა ნაწილში, სანამ არ გაიყოფა მიტოზური შპინდით, რომელიც შედგება ციტოპლაზმაში მიკროტუბლებისგან.
  

• ვაკუოლები არის საკანში შესანახი ჩანთები, რომლებიც დროებით ინარჩუნებენ საკვებს, წყალს და ნარჩენებს. მცენარეებს აქვთ დიდი ვაკუოლი, რომელიც ინახავს წყალს, არეგულირებს წყლის წნევას და აძლიერებს უჯრედის კედელს.
  

• მიტოქონდრია საყოველთაოდ ცნობილია, როგორც უჯრედის ელექტროსადგური. ადენოზინტრიფოსფატის (ATP) ენერგია წარმოიქმნება უჯრედული სუნთქვის საშუალებით. მაღალი ენერგიის საჭიროების მქონე უჯრედები დიდი რაოდენობით შეიცავს მიტოქონდრიებს.
  

პროკარიოტული უჯრედების დნმ მდებარეობს ნუკლეოიდულ რეგიონში. პროკარიოტული დნმ და ორგანელები გარშემორტყმული არ არიან გარსებით. ციტოპლაზმაში უპირატესად წარმოიქმნება რიბოსომები, რომლებიც პროტეინს წარმოქმნიან. ბაქტერიები წარმოადგენენ პროკარიოტული ცხოვრების ფორმებს; ზოგიერთ მათგანს აქვს შოლტის მსგავსი flagellum, რომელიც სენსორული ორგანელებია.

დნმ – ის უმეტესობა ბირთვში მდებარეობს (ბირთვული დნმ), მაგრამ მცირე რაოდენობით ასევე არის მიტოქონდრიებში (მიტოქონდრიული დნმ). ბირთვული დნმ არეგულირებს უჯრედების მეტაბოლიზმს და გადასცემს გენეტიკურ მასალას ერთი გამყოფი უჯრედიდან მეორეზე. მიტოქონდრიული დნმ ასინთეზებს ცილებს, ქმნის ფერმენტებს და რეპლიკირდება თავად. პროკარიოტული უჯრედები შეიცავს დნმ-ს, მაგრამ არ არსებობს ბირთვული მემბრანა და კონვერტი.

უჯრედისთვის საჭიროა ბირთვი, იმავე მიზეზების გამო, რაც სხეულს სჭირდება გული და ტვინი. ბირთვი მართავს უჯრედის ყოველდღიურ ოპერაციებს. Organelles საჭიროებს ინსტრუქციას ბირთვიდან. ბირთვის გარეშე, უჯრედს არ შეუძლია მიიღოს ის, რაც სჭირდება გადარჩენისა და აყვავებისთვის.

დნმ-ს გარეშე არსებულ უჯრედს არ აქვს შესაძლებლობა გააკეთოს ბევრი სხვა რამ, გარდა მისი დაკისრებული ამოცანისა. ცოცხალი ორგანიზმები დამოკიდებულია დნმ-ის გენებზე, ცილებისა და ფერმენტების წარმართვაში. პრიმიტიული ცხოვრების ფორმებსაც კი აქვთ დნმ ან RNA. ადამიანის სხეულის 46 ქრომოსომაში, დაახლოებით, არსებობს დნმ-ში 20 500 გენი, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ადამიანის ქსოვილში ტრილიონობით უჯრედზე, მიხედვით გენეტიკა დაიჯესტს.

ყველა ორგანიზმი იწყება უჯრედების პატარა ბურთულით, რომლებიც სპეციალიზდებიან სხვადასხვა ტიპის უჯრედებში, როგორიცაა ნეირონები, სისხლის თეთრი უჯრედები და კუნთების უჯრედები. დასაწყისში, ყველა უჯრედს სჭირდება ბირთვი, რომ უთხრას რა უნდა გააკეთოს. ინსტრუქციები შეიძლება შეიცავდეს დაპროგრამებულ სიკვდილს. მაგალითად, თმა, კანი და ფრჩხილები კერატინით სავსე მკვდარი უჯრედებია.

რეპროდუქციული ან თერაპიული კლონირება გულისხმობს კვერცხუჯრედის ბირთვის ამოღებას და მისი ჩანაცვლებას სომატური დონორის უჯრედის ბირთვით. შემდეგ უჯრედი ელექტრონულად ან ქიმიურად იწყება. ფრთხილად კონტროლირებად პირობებში, უჯრედები გაიზრდებიან და განასხვავებენ ახალ ორგანოს, ქსოვილს ან ორგანიზმს, რომელსაც აქვს დონორის დნმ.

კანისა და ნაწლავის მომწიფებული სისხლის წითელი უჯრედები და ეპითელური უჯრედები ექვემდებარება ცვეთას, დაზიანებას და მუტაციას საბორნე ნარჩენების ან გარემო ტოქსინებთან კონტაქტის გამო. გასაკვირი არ არის, რომ უჯრედები, რომლებსაც ბირთვი არ აქვთ, უფრო სწრაფად იღუპებიან, ვიდრე სხვა ტიპის უჯრედები. ასეთ უჯრედებში ბირთვის არარსებობა გთავაზობთ დამცავ ფაქტორს. თუ ამ უჯრედებს ბირთვი ექნებოდათ, ქრომოსომული დაზიანების შანსები უფრო მაღალი იქნებოდა და შესაძლოა ფატალურიც ყოფილიყო ორგანიზმს, თუ გაყოფა და სიცოცხლისთვის საშიში მუტაციების გადაცემა, დაავადებების გამომწვევი და სიმსივნეები.

დნმ-ს გარეშე უჯრედები ვერ გამრავლდნენ, რაც ნიშნავს სახეობის გადაშენებას. ჩვეულებრივ, ბირთვი ქმნის ქრომოსომული დნმ-ს ასლებს, შემდეგ დნმ-ის სეგმენტები ირეკლება და შემდეგ ქრომოსომები ორჯერ იყოფა და წარმოქმნიან ოთხ ჰაპლოიდურ კვერცხუჯრედს ან სპერმის უჯრედებს. მეიოზის შეცდომებმა შეიძლება გამოიწვიოს უჯრედები, რომლებსაც დაკარგული აქვთ დნმ და მემკვიდრეობითი დაავადებები.

ცხოველური უჯრედების მსგავსად, მცენარეულ უჯრედებსაც აქვთ გარსით მოცული ბირთვი, რომელიც შეიცავს დნმ-ს. გარდა ამისა, მცენარეები შეიცავს ქლოროფილს, რომელიც იღებს მზის ენერგიას ფოტოსინთეზისთვის და საკვების ენერგიის მოსავლელად. თავის მხრივ, მცენარეები აწარმოებენ საკვებს კვების დანარჩენი ქსელისთვის. მცენარეები ასევე აძლიერებენ გარემოს ჟანგბადის გამოყოფით და ატმოსფერული ნახშირორჟანგის ჩაძირვით.

ბირთვის არსებობა საშუალებას აძლევს მცენარეებს, გამრავლდნენ და შეინარჩუნონ პოპულაციის სტაბილურობა. თუ მცენარეებს არ ექნებათ უჯრედის საქმიანობის მმართველი ბირთვი, ისინი ვერ შეძლებენ საკვების წარმოებას. შესაბამისად, მცენარეები იღუპებოდა. თავის მხრივ, ბალახისმჭამელები საფრთხეში აღმოჩნდებიან, თუ მათი საკვები წყარო აღმოიფხვრება.

ბიომრავალფეროვნება მრავალუჯრედიანი ორგანიზმებისათვის სახეობების გადარჩენის გასაღებია. მცენარეთა სახეობებს არ შეუძლიათ მიგრაცია ახალ სახლში, თუ კლიმატის ცვლილებები ან დაავადების ვექტორები მოულოდნელად საფრთხეს უქმნიან კონკრეტულ ტერიტორიაზე იზოლირებული სახეობების გადარჩენას. მეიოზის დროს გენების რეკომბინაციის საშუალებით, პოპულაციებში არსებობს გენეტიკური ცვალებადობა, რაც გარკვეულ მცენარეთა გამძლეობასა და გამძლეობას განაპირობებს მათი უნიკალური გენომის წყალობით. მიუხედავად იმისა, რომ ერთი და იგივე ტიპის მცენარეები ერთი შეხედვით შეიძლება ერთნაირად გამოიყურებოდეს, გაწვრთნილი თვალისთვის, როგორც წესი, შეიმჩნევა მცირე, მაგრამ მნიშვნელოვანი განსხვავებები.

მაგალითად, ორი, ერთი შეხედვით, იდენტური მცენარე, რომლებიც გვერდიგვერდ იზრდებიან, შეიძლება ჰქონდეს მცირე ფოთლების ზომა, ვენეცია ​​და ფესვების სტრუქტურა მცირედი ცვალებადობით, მათი უნიკალური გენოტიპის გამო. ასეთი დახვეწილი განსხვავებები შეიძლება სასარგებლო ან საზიანო იყოს, თუ გარემო პირობები შეიცვლება. მაგალითად, გვალვის პერიოდში მცენარეები წყლის აორთქლების უფრო მაღალ მაჩვენებლებს აწყდებიან. მცენარეები, რომლებსაც აქვთ მძიმე ვენები, მცირე ფოთლები, უკეთესად შეეფერება გადარჩენას და გამრავლებას მშრალ პირობებში, მაგალითად.

ვირუსებმა შეიძლება სერიოზული საფრთხე შეუქმნას მასპინძელი უჯრედის დნმ-ს. ვირუსი თავის მასპინძელს აინფიცირებს მასპინძელ უჯრედში ვირუსული დნმ-ის ან რნმ-ის მოლეკულების ინექციით. ვირუსული დნმ ავალებს უჯრედს შექმნას ვირუსული ცილების ასლები და არა უჯრედისა, შექმნას მეტი ვირუსი, რომლებიც განაგრძობენ გამრავლებას. საბოლოოდ, უჯრედს შეუძლია აფეთქდეს და მოკვდეს, ვირუსების გავრცელება, რომლებიც ისევ და ისევ გაიყოფა. გავრცელებული დაავადებები, როგორიცაა ქათამი და გრიპი გამოწვეულია ვირუსებით, რომლებიც არ რეაგირებენ ანტიბიოტიკებზე.

უჯრედული და მოლეკულური ბიოლოგიის შემსწავლელ სტუდენტებს მკაცრად უნდა ესმოდეთ დნმ-ის როლი და მნიშვნელობა უჯრედული ციკლის ყველა ფაზაში. დნმ-ის გარეშე ცოცხალი ორგანიზმები ვერ იზრდებოდნენ. გარდა ამისა, მცენარეთა გაყოფა არ შეიძლებოდა მიტოზით და ცხოველებს არ შეეძლოთ გენების გაცვლა მეიოზის საშუალებით. უჯრედების უმეტესობა უბრალოდ არ იქნებოდა დნმ – ის გარეშე.

ტესტის კითხვების ნიმუში:

თუ მისი ბირთვი და დნმ არ იყო, ა მცენარეული უჯრედი ვერ შეძლებდა რომელიც ჩამოთვლილთაგან?

1. დაასრულეთ უჯრედის ციკლი.
2. გაიზარდე.
3. იყოფა მიტოზით.
4. Ყველა ზემოთხსენებული.

თუ მისი ბირთვი და დნმ არ იყო, ან ცხოველური უჯრედი ვერ შეძლებდა ამის გაკეთებას რომელიც ჩამოთვლილთაგან?

1. დაასრულეთ უჯრედის ციკლი.
2. გაიზარდე.
3. იყოფა მეიოზზე.
4. Ყველა ზემოთხსენებული.