Το φαινόμενο της ζωής

Τι είναι η Βιολογία;

Βιολογία είναι η Επιστήμη που ασχολείται με τα έμβια όντα (δηλαδή τα πλάσματα που έχουν ζωή) και αναζητεί πώς και γιατί λειτουργούν οι διάφορες μορφές τους.

Τι είναι η ζωή;

Ζωή ονομάζεται ένα σύνολο συνδυασμού πολύπλοκων φυσικών φαινομένων και χημικών αντιδράσεων στο εσωτερικό ζωντανών οργανισμών που προσπαθούν να προσαρμοστούν όσο μπορούν πιο κατάλληλα σε μεταβολές του περιβάλλοντας, διατηρώντας σταθερή την οργάνωσή του και έχουν ορισμένες χαρακτηριστικές και θεμελιώδεις εκδηλώσεις: 1. Ο μεταβολισμός (ανασχηματισμός) της ύλης: Κάθε ζωντανός οργανισμός λαμβάνει διάφορες ουσίες (μερικές φορές και ορισμένες μορφές ενέργειας) από το περιβάλλον του (οτιδήποτε τον περιβάλλει), από τις οποίες κάποιες κρατάει και τις χρησιμοποιεί αμετάβλητες και κάποιες τις ανασχηματίζει (τις μετατρέπει σε άλλες) με σκοπό να κερδίσει χρήσιμη ενέργεια ή να σχηματίσει τις δομικές ουσίες (αυτές που αποτελούν τμήματα του σώματός του) που τον αποτελούν. Έπειτα αποβάλλει στο περιβάλλον ότι του περισσεύει ή του είναι επικίνδυνο. Ο ανασχηματισμός των ουσιών που παίρνει από το περιβάλλον του δηλαδή, άλλοτε παράγει ενέργεια (καταβολισμός), συνήθως διασπώντας μεγαλομοριακές ενώσεις (που έχουν μεγάλα μόρια) σε απλούστερες και άλλοτε δεσμεύει ενέργεια (αναβολισμός) για να συνθέσει (συνήθως) μεγαλομοριακές ενώσεις από απλούστερες. Κάποιες από τις δομικές ουσίες παίζουν το ρόλο των αποθηκών βιοκαυσίμων. Δηλαδή αποθηκεύονται με σκοπό να καταβολιστούν(διασπαστούν) αργότερα, όταν θα χρειαστεί η χημική ενέργεια που περιέχουν. Ο καταβολισμός και ο αναβολισμός μπορούν να συνδυάζονται και το σύνολο τω αντιδράσεων αυτών ονομάζεται μεταβολισμός. $\mathrm {M} \epsilon \tau \alpha \beta o\lambda \iota \sigma \mu {\acute {o}}\varsigma {\begin{cases}\alpha \nu \alpha \beta o\lambda \iota \sigma \mu {\acute {o}}\varsigma \;(\sigma {\acute {\upsilon }}\nu \theta \epsilon \sigma \eta )\\\kappa \alpha \tau \alpha \beta o\lambda \iota \sigma \mu {\acute {o}}\varsigma \;(\delta \iota {\acute {\alpha }}\sigma \pi \alpha \sigma \eta )\end{cases}}$ 2. Η ερεθιστικότητα: Είναι η ικανότητα ενός ζωντανού οργανισμού να αντιλαμβάνεται κάποιες από τις αλλαγές του περιβάλλοντός του (ερεθίσματα, δηλαδή αυτά που μπορούν να γίνουν αντιλληπτά από ένα ζωντανό οργανισμό), ώστε να μπορεί να αντιδρά σε κάποιοες από αυτές και να διατηρείται (τουλαχιστον) στην ίδια λειτουργική κατάσταση (ομοιόσταση δηλαδή προσπάθεια για διατήριση της ζωής του). 3. Η αναπαραγωγή: Είναι η ικανότητα που έχει ένας ή μια ομάδα ομοειδών ζωντανών οργανισσμών να παράγουν νέους ζωντανούς οργανισμούς του είδους τους, έτσι ώστε το είδος αυτό να συνεχίσει να υπάρχει και μετά το θάνατο των προηγούμενων οργανισμών. Γενικα: Η ζωή προέρχεται μόνο από τη ζωή.

Τι ονομάζεται ομοιόσταση;

Ομοιόσταση ονομάζεται το σύνολο των ενεργειών που κάνει ένας (συνήθως) ζωντανός οργανισμός για να διατηρήσει κάποιες ιδιότητες που του είναι ζωτικές για τη σωστή λειτουργία ή και για την ίδια του τη ζωή.

Παράδειγμα αποτελεί η αντίδραση του ανθρώπινου σώματος στη μεταβολή της θερμοκρασίας του περιβάλλοντός του: Όταν κάνει ζέστη ιδρώνουμε, ώστε με την εξάτμιση του ιδρώτα να αποβληθεί μέρος της θερμότητας που περισσεύει. Επίσης αυξάνεται ο ρυθμός της αναπνοής μας, ώστε με την εξάτμιση επιπλέον υδρατμών να αποβληθέι και άλλη θερμότητα. Με αυτούς και άλλους μηχανισμούς το σώμα μας προσπαθεί να διατηρήσει σταθερή τη θερμοκρασία στο εσωτερικό του στο φυσιολογικό (δηλαδή 36,6^oC).

Τι είναι οι ιοί

Iοί ονομάζονται εκείνες οι υπερμικροσκοπικές (δηλαδή μικρότερες από το ελάχιστο μέγεθος χρήσης οπτικού μικροσκοπίου) μη κυτταρικές ζωντανές οντότητες που δε διαθέτουν δικό τους μεταβολισμό και μπορούν να αναπαραχθούν μόνο παρασιτικά μέσα σε ζωντανά κύτταρα άλλων ζωντανών οργανισμών.

Συνεπώς πρόκειται για υπομικροσκοπικά ενδοκυτταρικά παράσιτα που το μέγεθος αυτών κυμαίνεται από 25 μέχρι 250 nm. Η ύπαρξή τους διαπιστώθηκε για πρώτη φορά τον 19o αιώνα και παρατηρήθηκαν στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο κατά τον 20ό αιώνα, όταν έγινε δυνατή η κρυστάλλωσή τους.

Δομή

Ως προς τη δομή (κατασκευή) τους οι ιοί είναι απλά σωματίδια που αποτελούνται από ένα πρωτεϊνικό περίβλημα, μέσα στο οποίο υπάρχει το γενετικό τους υλικό. Αυτό είναι συνήθως ένα μόριο νουκλεϊκού οξέος, (DNA, ή RNA) που μπορεί να είναι με μονή ή διπλή έλικα, κυκλικό , γραμμικό (αλυσίδα) ή και σε χωριστά τμήματα. To πρωτεϊνικό περίβλημα ονομάζεται κάψα ή καψίδιο, είναι ποικίλου σχήματος (ελικοειδές, ραβδοειδές, πολυεδρικό ή συνδυασμός) και αποτελείται από πολλές υπομονάδες ενός είδους πρωτεΐνης, ενώ η διάμετρός του ποικίλλει μεταξύ 10 και 300 nm. Μερικοί ιοί που προσβάλλουν ζωϊκά κύτταρα έχουν εξωτερικά του καψιδίου μια ψευδομεμβράνη (περίβλημα), που αποτελείται τόσο από υλικό του ιού όσο και του ξενιστή (δηαλαδή των κυττάρων του ζωντανού οργανισμού που προσβάλλει ο ιός). Αποτελείται δηλαδή. από λιπίδια, πρωτεΐνες και υδατάνθρακες, όπου σε μερικούς ιούς συνυπάρχουν και αγκάθια.

Μερικοί από τους ιούς προσβάλλουν βακτηριακά κύτταρα (βακτηριοφάγοι ή απλά φάγοι) έχουν τα πιο περίπλοκα καψίδια, που αποτελούνται από περίπλοκες κεφαλές και ουρές με τις οποίες προσκολλώνται στα βακτήρια.

Αναπαραγωγή

Συνοπτικά, η ζωή των ιών εξαρτάται σε απόλυτο βαθμό από τα κύτταρα που προσβάλλουν. Οι έρευνες του κύκλου ζωής των ιών έδειξαν ότι το κύτταρο που προσβάλλεται από έναν ιό (ξενιστής) περνά υπό τον έλεγχο των γενετικών πληροφοριών του ιού. Γίνεται κατά κάποιον τρόπο κατάληψη του κυττάρου, έτσι ώστε να παράγει τα απαιτούμενα υλικά για την αναπαραγωγή και την σύνθεση πρωτεϊνών των ιών. Τα νέα τμήματα των ιών που παράγονται απελευθερώνονται τελικά από το κύτταρο, ενώ το ίδιο αποσυντίθεται.

Εξαιτίας του γεγονότος ότι οι ιοί δεν αυτοδιπλασιάζονται², χαρακτηρίζονται ως ενδοκυτταρικά παράσιτα, το γενετικό υλικό των οποίων κατευθύνει τα ένζυμα και τα ριβοσώματα, χρησιμοποιώντας τα δομικά συστατικά του κυττάρου-ξενιστή για να συνθέσει πολλαπλά αντίγραφα του γονιδιώματος του ιού και του καψιδίου του. Αυτά τα δομικά υλικά αυτοσυγκροτούνται σε εκατοντάδες ή χιλιάδες αντίγραφα του αρχικού ιού, που ελευθερώνονται από το ξενιστικό κύτταρο, έτοιμα να μολύνουν ένα νέο ξενιστή.

Οι ιοί διπλασιάζονται ανάλογα με το είδος του γενετικού υλικού. Αν το γενετικό υλικό είναι δίκλωνο DNA, η αντιγραφή του γίνεται από τον μηχανισμό του ξενιστικού κυττάρου. Ορισμένοι ιοί, όμως, διαθέτουν ως γενετικό υλικό μονόκλωνο κυκλικό DNA. Όταν το κυκλικό αυτό DNA εισχωρήσει στο κύτταρο, ένα κυτταρικό ένζυμο συνθέτει μια συμπληρωματική αλυσίδα³. Έτσι, ο μονόκλωνος κύκλος γίνεται δίκλωνος και συνεχίζει η αναπαραγωγή με τη δίκλωνη μορφή. Με την παρέλευση σύντομου χρονικού διαστήματος ορισμένοι κύκλοι αρχίζουν να συνθέτουν μονόκλωνους κύκλους που εξελίσσονται σε πλήρεις ιούς. Μέσω αυτού του μηχανισμού τοποθετείται η ίδια, μονόκλωνη αλυσίδα στους απογόνους.

Οι RNA ιοί, επειδή όπως είναι γνωστό το κύτταρο δε διαθέτει μηχανισμούς για τη σύνθεση RNA από RNA ή DNA από RNA, έχουν εξελιχθεί ώστε να διαθέτουν το απαιτούμενο ένζυμο για τον διπλασιασμό του γενετικού τους υλικού. Ο ιός της πολυομυελίτιδας, για παράδειγμα, λειτουργεί ως εξής: Όταν ο ιός μολύνει ένα κύτταρο, το RNA του λειτουργεί σαν μήνυμα για τη σύνθεση του ενζύμου διπλασιάση που μπορεί να αντιγράψει το RNA του ιού συνθέτοντας αρχικά μια συμπληρωματική αλυσίδα RNA και έπειτα καινούργιες αλυσίδες RNA του ιού.

Περίπλοκη είναι η διαδικασία διπλασιασμού των ρετροϊών. Οι ρετροϊοί είναι μια κατηγορία RNA ιών που προκαλούν καρκίνο στα ζώα και στον άνθρωπο. Εκτός από μονόκλωνο RNA περιέχουν και ένα ένζυμο, την αντίστροφη μεταγραφάση, που μπορεί να συνθέσει DNA με μήτρα το RNA. Μαζί με τo RNA ενός τέτοιου ιού εισέρχεται στο κύτταρο και η αντίστροφη μεταγραφάση. To ένζυμο συνθέτει μια αλυσίδα DNA συμπληρωματική με τo RNA και δημιουργείται έτσι ένα υβρίδιο DNA-RNA. Κατόπιν παράγεται και η δεύτερη αλυσίδα DNA. Με αυτόν τον τρόπο το κύτταρο αποκτά τον ιό με τη μορφή δίκλωνου DNA. To DNA αυτό μπορεί να ενωθεί με τo DNA των χρωμοσωμάτων του κυττάρου, συνιστώντας με αυτόν τον τρόπο αιτία μεταμόρφωσης των φυσιολογικών κυττάρων σε καρκινικά.

• (άρθρο υπό διαμόρφωση)
• Επιστροφή στο Τμήμα Βιολογίας.