უჯრედი არის ყველა ორგანიზმის ელემენტარული ერთეული. აქტივობის ხარისხი, გარემო პირობებთან ადაპტაციის უნარი დამოკიდებულია მის მდგომარეობაზე. უჯრედის სასიცოცხლო პროცესები გარკვეულ ნიმუშებს ექვემდებარება. თითოეული მათგანის აქტივობის ხარისხი დამოკიდებულია სასიცოცხლო ციკლის ფაზაზე. საერთო ჯამში ორი მათგანია: ინტერფაზა და გაყოფა (ფაზა M). პირველს დრო სჭირდება უჯრედის წარმოქმნასა და მის სიკვდილს ან დაყოფას შორის. ინტერფაზის პერიოდში აქტიურად მიმდინარეობს უჯრედის სასიცოცხლო აქტივობის თითქმის ყველა ძირითადი პროცესი: კვება, სუნთქვა, ზრდა, გაღიზიანება, მოძრაობა. უჯრედის რეპროდუქცია ხორციელდება მხოლოდ M ფაზაში.
ინტერფაზური პერიოდები
უჯრედების ზრდის დრო დაყოფებს შორის იყოფა რამდენიმე ეტაპად:
- პრესინთეზური, ან ფაზა G-1, - საწყისი პერიოდი: მესინჯერი რნმ-ის, ცილების და ზოგიერთი სხვა უჯრედული ელემენტის სინთეზი;
- სინთეზური, ან ფაზა S: დნმ-ის გაორმაგება;
- პოსტინთეტიკური, ან G-2 ფაზა: მომზადება მიტოზისთვის.
გარდა ამისა, ზოგიერთი უჯრედი წყვეტს დაყოფას დიფერენცირების შემდეგ. მათშიარ არის G-1 პერიოდი ინტერფაზაში. ისინი იმყოფებიან ეგრეთ წოდებულ დასვენების ფაზაში (G-0).
მეტაბოლიზმი
როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ცოცხალი უჯრედის სასიცოცხლო პროცესები უმეტესწილად მიმდინარეობს ინტერფაზის პერიოდში. მთავარია მეტაბოლიზმი. მისი წყალობით ხდება არა მხოლოდ სხვადასხვა შინაგანი რეაქციები, არამედ უჯრედშორისი პროცესები, რომლებიც აკავშირებს ცალკეულ სტრუქტურებს მთელ ორგანიზმში.
მეტაბოლიზმს აქვს გარკვეული ნიმუში. უჯრედის სასიცოცხლო პროცესები დიდწილად დამოკიდებულია მის დაცვაზე, მასში რაიმე დარღვევის არარსებობაზე. ნივთიერებები, სანამ გავლენას მოახდენენ უჯრედშიდა გარემოზე, უნდა შეაღწიონ მემბრანაში. შემდეგ ისინი განიცდიან გარკვეულ დამუშავებას კვების ან სუნთქვის პროცესში. შემდეგ ეტაპზე, მიღებული გადამამუშავებელი პროდუქტები გამოიყენება ახალი ელემენტების სინთეზირებისთვის ან არსებული სტრუქტურების გარდაქმნისთვის. ყველა ტრანსფორმაციის შემდეგ დარჩენილი მეტაბოლური პროდუქტები, რომლებიც საზიანოა უჯრედისთვის ან უბრალოდ არ არის საჭირო, გამოიყოფა გარე გარემოში.
ასიმილაცია და დისიმილაცია
ფერმენტები მონაწილეობენ ერთი ნივთიერების მეორეში გარდაქმნის თანმიმდევრული ცვლილების რეგულირებაში. ისინი ხელს უწყობენ გარკვეული პროცესების სწრაფ დინებას, ანუ ისინი მოქმედებენ როგორც კატალიზატორები. ყოველი ასეთი „აჩქარებელი“გავლენას ახდენს მხოლოდ კონკრეტულ ტრანსფორმაციაზე, წარმართავს პროცესს ერთი მიმართულებით. ახლად წარმოქმნილი ნივთიერებები შემდგომში ექვემდებარება სხვა ფერმენტებს, რომლებიც ხელს უწყობენ მათ შემდგომ ტრანსფორმაციას.
ამავდროულად, ყველაფერიუჯრედის სასიცოცხლო აქტივობის პროცესები ასე თუ ისე დაკავშირებულია ორი საპირისპირო ტენდენციით: ასიმილაცია და დისიმილაცია. მეტაბოლიზმისთვის, მათი ურთიერთქმედება, ბალანსი ან გარკვეული წინააღმდეგობა არის საფუძველი. სხვადასხვა ნივთიერებები, რომლებიც მოდის გარედან, ფერმენტების მოქმედებით გარდაიქმნება უჯრედისთვის ჩვეულებრივ და აუცილებელ ნივთიერებებად. ამ სინთეზურ გარდაქმნებს ასიმილაციას უწოდებენ. თუმცა, ეს რეაქციები ენერგიას მოითხოვს. მისი წყაროა დისიმილაციის, ანუ განადგურების პროცესები. ნივთიერების დაშლას თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა, რომელიც აუცილებელია უჯრედის სასიცოცხლო აქტივობის ძირითადი პროცესების გასაგრძელებლად. დისიმილაცია ასევე ხელს უწყობს უფრო მარტივი ნივთიერებების წარმოქმნას, რომლებიც შემდეგ გამოიყენება ახალი სინთეზისთვის. ზოგიერთი დაშლის პროდუქტი ამოღებულია.
უჯრედის სასიცოცხლო პროცესები ხშირად ასოცირდება სინთეზისა და დაშლის ბალანსთან. ამრიგად, ზრდა შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ასიმილაცია ჭარბობს დისიმილაციაზე. საინტერესოა, რომ უჯრედი განუსაზღვრელი ვადით ვერ იზრდება: მას აქვს გარკვეული საზღვრები, რომელთა მიღწევაც ჩერდება.
ინფილტრაცია
ნივთიერებების ტრანსპორტირება გარემოდან უჯრედში ხდება პასიურად და აქტიურად. პირველ შემთხვევაში გადატანა შესაძლებელი ხდება დიფუზიისა და ოსმოსის გამო. აქტიურ ტრანსპორტს თან ახლავს ენერგიის ხარჯვა და ხშირად ხდება ამ პროცესების საწინააღმდეგოდ. ასე, მაგალითად, კალიუმის იონები შეაღწევენ. ისინი შეჰყავთ უჯრედში, მაშინაც კი, თუ მათი კონცენტრაცია ციტოპლაზმაში აღემატება მის დონესგარემო.
ნივთიერებების მახასიათებლები გავლენას ახდენს მათთვის უჯრედის მემბრანის გამტარიანობის ხარისხზე. ასე რომ, ორგანული ნივთიერებები ციტოპლაზმაში უფრო ადვილად შედიან, ვიდრე არაორგანული. გამტარიანობისთვის ასევე მნიშვნელოვანია მოლეკულების ზომა. ასევე, მემბრანის თვისებები დამოკიდებულია უჯრედის ფიზიოლოგიურ მდგომარეობაზე და გარემო მახასიათებლებზე, როგორიცაა ტემპერატურა და სინათლე.
საჭმელი
შედარებით კარგად შესწავლილი სასიცოცხლო პროცესები მონაწილეობს გარემოდან ნივთიერებების მიღებაში: უჯრედების სუნთქვა და მისი კვება. ეს უკანასკნელი ტარდება პინოციტოზის და ფაგოციტოზის დახმარებით.
ორივე პროცესის მექანიზმი მსგავსია, მაგრამ პინოციტოზის დროს უფრო მცირე და მკვრივი ნაწილაკები იჭერს. აბსორბირებული ნივთიერების მოლეკულები შეიწოვება მემბრანის მიერ, იტაცებს სპეციალური გამონაზარდებით და ჩაეფლო მათთან ერთად უჯრედის შიგნით. შედეგად, იქმნება არხი, შემდეგ კი ბუშტები ჩნდება საკვების ნაწილაკების შემცველი გარსიდან. თანდათანობით, ისინი თავისუფლდებიან ჭურვიდან. გარდა ამისა, ნაწილაკები ექვემდებარება მონელებასთან ძალიან ახლოს მყოფ პროცესებს. გარდაქმნების სერიის შემდეგ, ნივთიერებები იშლება უფრო მარტივებად და გამოიყენება უჯრედისთვის აუცილებელი ელემენტების სინთეზირებისთვის. ამავდროულად, წარმოქმნილი ნივთიერებების ნაწილი გამოიყოფა გარემოში, ვინაიდან არ ექვემდებარება შემდგომ დამუშავებას ან გამოყენებას.
სუნთქვა
კვება არ არის ერთადერთი პროცესი, რომელიც ხელს უწყობს უჯრედში საჭირო ელემენტების გამოჩენას. ამოისუნთქემისი არსი ძალიან ჰგავს მას. ეს არის ნახშირწყლების, ლიპიდების და ამინომჟავების თანმიმდევრული გარდაქმნების სერია, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ახალი ნივთიერებები: ნახშირორჟანგი და წყალი. პროცესის ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილი ენერგიის ფორმირებაა, რომელსაც უჯრედი ინახავს ატფ-ის და სხვა ნაერთების სახით.
ჟანგბადით
ადამიანის უჯრედის სასიცოცხლო პროცესები, ისევე როგორც მრავალი სხვა ორგანიზმი, წარმოუდგენელია აერობული სუნთქვის გარეშე. მისთვის აუცილებელი ძირითადი ნივთიერება ჟანგბადია. ძალიან საჭირო ენერგიის გამოყოფა, ისევე როგორც ახალი ნივთიერებების წარმოქმნა, ხდება დაჟანგვის შედეგად.
სუნთქვის პროცესი ორ ეტაპად იყოფა:
- გლიკოლიზი;
- ჟანგბადის ეტაპი.
გლიკოლიზი არის გლუკოზის დაშლა უჯრედის ციტოპლაზმაში ფერმენტების მოქმედებით ჟანგბადის მონაწილეობის გარეშე. იგი შედგება თერთმეტი თანმიმდევრული რეაქციისგან. შედეგად, ორი ATP მოლეკულა იქმნება ერთი გლუკოზის მოლეკულისგან. შემდეგ დაშლის პროდუქტები შედიან მიტოქონდრიაში, სადაც იწყება ჟანგბადის ეტაპი. კიდევ რამდენიმე რეაქციის შედეგად წარმოიქმნება ნახშირორჟანგი, დამატებითი ATP მოლეკულები და წყალბადის ატომები. ზოგადად, უჯრედი იღებს 38 ATP მოლეკულას ერთი გლუკოზის მოლეკულისგან. დიდი რაოდენობით დაგროვილი ენერგიის გამო აერობული სუნთქვა უფრო ეფექტურია.
ანაერობული სუნთქვა
ბაქტერიებს აქვთ სხვადასხვა ტიპის სუნთქვა. ჟანგბადის ნაცვლად იყენებენ სულფატებს, ნიტრატებს და ა.შ. ამ ტიპის სუნთქვა ნაკლებად ეფექტურია, მაგრამ ის დიდ როლს თამაშობს.როლი ბუნებაში მატერიის ციკლში. ანაერობული ორგანიზმების წყალობით ტარდება გოგირდის, აზოტის და ნატრიუმის ბიოგეოქიმიური ციკლი. ზოგადად, პროცესები ჟანგბადის სუნთქვის მსგავსად მიმდინარეობს. გლიკოლიზის დასრულების შემდეგ მიღებული ნივთიერებები შედიან ფერმენტაციის რეაქციაში, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ეთილის სპირტი ან რძემჟავა.
გაღიზიანებადობა
უჯრედი მუდმივად ურთიერთქმედებს გარემოსთან. სხვადასხვა გარე ფაქტორების გავლენის რეაქციას გაღიზიანებადობა ეწოდება. იგი გამოიხატება უჯრედის აგზნებად მდგომარეობაში გადასვლასა და რეაქციის წარმოქმნაში. გარე გავლენებზე რეაგირების ტიპი განსხვავდება ფუნქციური მახასიათებლების მიხედვით. კუნთოვანი უჯრედები პასუხობენ შეკუმშვით, ჯირკვლის უჯრედები სეკრეციით, ხოლო ნეირონები ნერვული იმპულსების წარმოქმნით. ეს არის გაღიზიანება, რომელიც საფუძვლად უდევს ბევრ ფიზიოლოგიურ პროცესს. მისი წყალობით, მაგალითად, ნერვული რეგულაცია ხორციელდება: ნეირონებს შეუძლიათ აღგზნების გადაცემა არა მხოლოდ მსგავს უჯრედებზე, არამედ სხვა ქსოვილების ელემენტებზეც.
დივიზიონი
ამგვარად, არსებობს გარკვეული ციკლური ნიმუში. მასში უჯრედის სასიცოცხლო პროცესები მეორდება ინტერფაზის მთელი პერიოდის განმავლობაში და მთავრდება ან უჯრედის სიკვდილით ან მისი გაყოფით. თვითრეპროდუქცია არის ზოგადად სიცოცხლის შენარჩუნების გასაღები კონკრეტული ორგანიზმის გაქრობის შემდეგ. უჯრედის ზრდის დროს ასიმილაცია აღემატება დისიმილაციას, მოცულობა უფრო სწრაფად იზრდება ვიდრე ზედაპირი. შედეგად, პროცესებიუჯრედის სასიცოცხლო აქტივობა ითრგუნება, იწყება ღრმა გარდაქმნები, რის შემდეგაც უჯრედის არსებობა შეუძლებელი ხდება, ის გაყოფისკენ მიდის. პროცესის ბოლოს წარმოიქმნება ახალი უჯრედები გაზრდილი პოტენციალით და მეტაბოლიზმით.
შეუძლებელია იმის თქმა, თუ რომელი უჯრედის სასიცოცხლო აქტივობის პროცესები თამაშობს ყველაზე მნიშვნელოვან როლს. ყველა მათგანი ურთიერთდაკავშირებული და უაზროა ერთმანეთისგან იზოლირებულად. საკანში არსებული მუშაობის დახვეწილი და კარგად ზეთიანი მექანიზმი კიდევ ერთხელ გვახსენებს ბუნების სიბრძნესა და სიდიადეს.
