თანამედროვე ბიოლოგიური თეორიები სიბერეზე

ჩვენ არ ვხედავთ სამყაროს როგორიც ის არის,
არამედ ვხედავთ ისეთად, როგორიც ვართ ჩვენ.

თალმუდი

რატომ ბერდებიან ადამიანები? როდის იწყება დაბერება? რა არის დაბერების განსაზღვრის მარკერი? არსებობს კი ზღვარი იმ ასაკამდე, სანამდე შეგვიძლია ზრდა? ესაა ის შეკითხვები, რომლებიც ხშირად აფიქრებდა კაცობრიობას საუკუნეების განმავლობაში. მიუხედავად მოლეკულური ბიოლოგიისა და გენეტიკის განვითარებისა, ფენომენი, რომელიც აკონტროლებს სიცოცხლის ხანგრძლივობას არაა ამოხსნილი.

მრავალი თეორია იქნა შემოთავაზებული დაბერების პროცესის ახსნისათვის, მაგრამ მათგან არც ერთი არაა სრულიად დამაკმაყოფილებელი (1). ტრადიციული თეორიები დაბერებაზე თვლიან, რომ სიბერე არ არის ადაპტაციური ან გენეტიკურად პროგრამირებული. ადამიანების სიბერის თანამედროვე ბიოლოგიური თეორიები ემთხვევა ორ ძირითად კატეგორიაში: პროგრამირებულ და დაზიანებით ან ცთომილებით თეორებში. პროგრამირებული თეორია გულისხმობს იმას, რომ სიბერე შესაძლოა ემორჩილება და წარმოადგენს იმ ბიოლოგიური განრიგის გაგრძელებას, რომელიც არეგულირებს ბავშვობიდან ზრდასა და განვითარებას. ეს რეგულირება დამოკიდებული უნდა იყოს ცვლილებებზე გენების ექსპრესიაში, რომლებიც გავლენას ახდენს სისტემის სიცოცხლის უნარიანობაზე, აღდგენაზე და საპასუხო დაცვაზე. დაბერების დაზიანებითი ან ცთომილების თეორია ყურადღებას ამახვილებს გარემო ფაქტორებზე, რომლებიც ნეგატიურად მოქმედებენ ცოცხალ ორგანიზმებზე და იწვევენ დაზიანებას სხვადასხვა დონეზე, რაც ხდება დაბერების მიზეზი. Continue reading

Leave a comment

Filed under ბიოფიზიკა

თავისუფალი რადიკალები და ანტიოქსიდანტები

health2b_pic3

ირონიულია, ის რომ ჟანგბადი, ასე აუცილებელი სიცოცხლისათვის, შეიძლება გარკვეულ ვითარებაში გამანადგურებლად იმოქმედოს ადამიანზე. ყველაზე მეტად ჟანგბადის პოტენციურად დამაზიანებელი ეფექტი შეიძლება იყოს ისეთი ქიმიური ნაერთების ფორმირება, რომლებიც ცნობილია თავისუფალი რადიკალების ყველაზე გავრცელებული სახის, რეაქტიული ჟანგბადის ფორმების სახელით (ROS – Reactive oxygen species ), როგორებიცაა სუპეროქსიდანიონის რადიკალი, ჰიდროქსილის რადიკალი, წყალბადის ზეჟანგი და სინგლეტური ჟანგბადი, რომლებზე ქვემოთ გვექნება საუბარი, მაგრამ საჭიროა თანმიმდევრულად ვუპასუხოთ კითხვებს. რა არის თავისუფალი რადიკალები? როგორ აზიანებენ ისინი უჯრედებს? როგორ იცავს ვიტამინ E, C და სხვა ანტიოქსიდანტები სხეულს თავისუფალი რადიკალებისაგან?

ადამიანის სხეული აგებულია სხვადასხვა ტიპის უჯრედებისაგან. თავის მხრივ უჯრედები კონსტრუირებულია მრავალი სახის მოლეკულით [1], ხოლო მოლეკულები აგებულია ერთმანეთთან ქიმიური ბმებით დაკავშირებული ატომებისაგან [2]. მოლეკულა შეიძლება იყოს ერთი ქიმიური ელემენტის [3] ან სხვადასხვა ატომის კავშირი.  რატომ ერთიანდებიან ატომები მოლეკულებად? ამისთვის კიდევ უფრო ღრმად უნდა ჩავიხედოთ.

როგორც სკოლის მასალიდან შეიძლება გახსოვდეთ, ატომი შედგება ბირთვისაგან (თავის მხრივ ბირთვში შეკავშირებულია პროტონები, დადებითად დამუხტული ნაწილაკები, და ნეიტრონები, მუხტის არ მქონე ნაწილაკები [4] და მის გარშემო სხვადასხვა ორბიტალზე [5] მყოფი უარყოფითი მუხტის მქონე ელექტრონებისაგან. ატომი ჩვეულებრივ მდგომარეობაში ელექტრულად ნეიტრალურია, რადგან პროტონების (+) და ელექტრონების (-) რაოდენობა ტოლია – ისინი ერთმანეთს აკომპენსირებენ.

ატომში, სადაც ელექტრონთა რიცხვი შედარებით დიდია, რამდენიმე ელექტრონული შრეა. ყოველ ელექტრონულ შრეს თავისი ნომერი აქვს, რომელიც n-ით აღინიშნება. გადათვლა იწყება იმ ელექტრონული შრიდან, რომელიც ყველაზე ახლოსაა ბირთვთან: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.  ენერგეტიკულ დონეზე ელექტრონთა დასახლების მაქსიმალური რიცხვი გამოითვლება ფორმულით N=2n2 , სადაც N – ელექტრონთა მაქსიმალური რიცხვია, n კი – შრის ნომერია. ე.ი. არ შეიძლება პირველ შრეზე ორზე მეტი ელექტრონი იყოს. რაც უფრო ახლოსაა ელექტრონი ატომბირთვთან, მით უფრო მცირეა მისი ენერგია, ატომბირთვიდან დაშორებისას ელექტრონის ენერგია იზრდება, შესაბამისად გარე შრის ელექტრონები ყველაზე სუსტადაა დაკავშირებული ბირთვთან. სწორედ ელექტრონები არიან ჩართულები ქიმიურ რეაქციებში და ქმნიან ქიმიურ ბმებს მოლეკულებში. ატომის ყველაზე მთავარი სტრუქტურული განსაკუთრებულობა, რაც განაპირობებს მის ქიმიური ქცევას არის ელექტრონების რიცხვი  მის გარე შრეზე. ყოველი ელემენტი მიისწრაფვის ენერგეტიკულად მომგებიანი და მდგრადი რვაელექტრონიანი ელექტრონული შრის ფორმირებისაკენ. ატომებს, რომელთაც აქვთ სავსე გარე ელექტრონული შრე, აქვთ ტენდენცია არ შევიდნენ ქიმიურ რეაქციებში და მათ ინერტული ელემენტები ეწოდებათ, მაგალითად ნეონი (Ne), არგონი (Ar), კრიპტონი (Kr), ქსენონი (Xe). ვინაიდან ატომები მიისწრაფვიან მაქსიმალური სტაბილურობისაკენ, ისინი ცდილობენ შეივსონ თავიანთი გარე შრე: Continue reading

2 Comments

Filed under ბიოფიზიკა

ნანოტექნოლოგია: ლიპოსომები

liposome-600x272

სხვადასხვა დაავადებების მკურნლობის დროს, მიუხედავად იმისა რომ დაავადების კერები კონკრეტულ ორგანოებზე და ქსოვილებზეა განლაგებული (მაგალითაც ციროზის დროს ღვიძლში), წამალი მთელს სხეულში მეტ-ნაკლებად თანაბრად ნაწილდება სისხლძარღვთა ცირკულაციური სისტემის გამო, ამის გამო საჭიროა დოზის გაზრდა, რაც თავის მხრივ გვერდით ეფექტებსა და უკუჩვენებებს იწვევს. მეორეს მხრივ სისხლის იმუნური სისტემის შემადგენელ კომპონენტებს ახასიათებს გარკვეულ ნაერთა დაშლის თვისება. ამიტომ ზოგიერთი პრეპარატის სისხლში შეყვანა არ არის პერსპექტიული, ვინაიდან პრეპარატი დაიშლება მანამ, სანამ ის მიაღწევს დანიშნულების ადგილას. ამიტომ მკურნალობის ეფექტურად წარმართვისთვის, განსაკუთრებით ისეთი ტოქსიკური წამლების გამოყენებისას, რომლებიც კურნავენ თვით დაავადებას, მაგრამ აზიანებენ სხვა ქსოვილებს, საჭირო გახდა მეცნიერებს შეექმნათ წამლის გადამტანი საშუალებები, რომლებიც დანიშნულების ადგილზე მიტანდა წამალს საჭირო კონცენტრაციით ისე, რომ არ შეეხობოდა სხვა ორგანოებს და დაიცავდა გადასატან ნივთიერებას (წამალს) ფერმენტული ცილების დამანგრეველი მოქმედებისაგან.

ერთ-ერთი ამგვარ გადამტანს წარმოადგენს ლიპოსომები, სფეროსებური ვეზიკულები, რომელიც შედგება ფოსფოლიპიდური ბიშრესაგან, პირველად აღწერილ იქნა 60-იან წლებში. მათი წარმოება არის ადვილი და დღეისათვის ის გამოიყენება მეცნიერების სხვადასხვა სფეროებში მათემატიკისა და თეორული ფიზიკის ჩათვლით, ბიოფიზიკაში, ქიმიაში, ბიოქიმიაში და ბიოლოგიაში. ლიპოსომები გამოჩნდა უკვე ფარმაციულ ინდუსტრიაში, როგორც წამლის გადამტანი სისტემები. კვლევები ლიპოსომების ტექნოლოგიაზე პროგრესირდა ჩვეულებრივი ვეზიკულებიდან “მეორე თაობის” ლიპოსომებით, რაც გულისხმობს ლიპიდური შემადგენლობის მოდულირებას სისხლში ხანგრძლივი ცირკულაციისთვის, ასევე ზომის, ზედაპირული მუხტის ცვლილების, აგრეთვე ისეთი აქტიური მოლეკულების (მაგ, გლიკოლიპიდები, ცილები) ინტეგრაციით, რომელიც საშუალებას მისცემს ლიპოსომას დაუკავშირდეს უჯრედს რეცეპტორული გზით, რაც უკვე ლიპოსომას მიზანმიმართულს ხდის. Continue reading

Leave a comment

Filed under ბიოფიზიკა

ვიტამინები

ვიტამინები არის მნიშვნლოვანი ნაწილი რაციონის, ჩვენი ორგანიზმის ნორმალური ფუნქციონირებისათვის, მაგრამ მათი ქიმიური სტრუქტურის შესახებ ნაკლები წარმოდგენა გვაქვს. ქვემოთ ნაჩვენები იქნება ცამეტივე ვიტამინის ქიმიური სტრუქტურა მოკლე დახასიათებით. თუმცა შეიძლება არსებობდეს მცირეოდენი განსხვავებები ამ სტრუქტურებში მასინთეზირებელი წყაროსდა მიხედვით.

უპირველეს ყოვლისა ყურადსაღებია ის თუ რა აქცევს ქიმიურ ნაერთს ვიტამინად. ვიტამინი განმარტებულია როგორც ისეთი ორგანული ნაერთი, რომელიც საჭიროა ორგანიზმის ცხოველმოქმედებისათვის, მაგრამ თავად ორგანიზმს არ შეუძლია მისი დასინთეზირება. ეს განმარტება არ მოიცავს სხვა ბუნებრივ სასიცოცხლო ნივთიერებებს, როგორებიცაა ამინო მჟავები, ცხიმოვანი მჟავები, ნახშირწყლები და მინერალები, რომლებიც ორგანიზმისთვის აუცილებელია უფრო მეტი ოდენობებით, ვიდრე ვიტამინები.

დღეისათვის აღმოჩენილია 13 ვიტამინი: ვიტამინი A-დან E-მდე, B ჯგუფის ვიტამინების ჩათვლით, ასევე K ვიტამინი. E-დან K ვიტამინამდე ალფაბეტური ნახტომი განაპირობა იმან, რომ ადრე F-დან J-მდე კლასიფიცირებული ნივთირებები რეკლასიფიცირდნენ იმით, რომ ზოგი ვიტამინი არ აღმოჩნდა, ხოლო ზოგი გაერთიანდა B ჯგუფში. მაგალითად ვიტამინ B7, ბიოტინი, ადრე მოიხსენიებოდა როგორც ვიტამინ H. K ვიტამინი იმიტომ არ დაუბრუნდა ალფაბეტის თანმიმდევრობას, რომ ის ენაში უკვე დამკვიდრებული იყო: ის გამოყვეს და აღწერეს გერმანულენოვანმა მეცნიერებმა, ეს ვიტამინი უკავშირდება ჭრილობის შემდგომ სისხლდენის ბუნებრივ შეჩერებას – კოაგულაციას (გერმანულად Koagulation). რაც შეეხება თავად ტერმინი ვიტამინის ეტიმოლოგიას, ის მოდის სიტყვების ვიტალურის (სასიცოცხლო) და ამინოს (ორგანული ნაერთი, რომლის ფუნქციური ჯგუფი აზოტის ატომს შეიცავს) კომბინაციით.

ჩვენ შეგვიძლია ვიტამინების კლასიფიკაცია ძირითადად ორ კატეგორიაში: ცხიმებში ხსნადი ვიტამინები ( ვიტამინი A, D, E და K ), რომლებიც შეიძლება შენახულ იქნას ჩვენი სხეულის ღვიძლში ან ცხიმოვან ქსოვილებში. ისინი რეზერვშია მანამ, სანამ მოთხოვნადი არ იქნება ორგანიზმისთვის. მაშასადამე ეს ნიშნავს იმას, რომ მათი მიღება ხშირად არ არის საჭირო. მეორე მხრივ წყალში ხსნადი ვიტამინები სხეულში არსად არა კონსერვირებული, ამიტომ ისინი რეგულარულად უნდა იქნას მიღებული კვების დროს, რომ შევსებულ იქნას დეფიციტი. ცხიმში ხსნადი ვიტამინებისაგან განსხვავებით, ვინაიდან წყლაში ხსნადი ვიტამინები არ არიან შენახული ორგანიზმში, ძნელია მათით ზედოზირება, რომელსაც აგრეთვე შეუძლია არასასურველი ეფექტები იქონიოს.

უმეტესად ვიტამინებს შეიცავს საკვები პროდუქტი, მაგრამ ზოგიერთი მათგანი მიიღება სხვა გზით. მაგალითად ვიტამინ K და ბიოტინს ასინთეზებს ადამიანის კუჭის მიკრო ფლორაში არსებული ანაერობული ბაქტერია. ადამიანისა და ბაქტერიის ამგვარი ურთიერთობა არის სიმბიოტური (ურთიერთდახმარებაზე დაფუძნებული). ხოლო ვიტამინი D ადამიანის კანში სინთეზირდება მზის ულტრაიისფერი სინათლის ტალღის დასხივების საშუალებით. ზოგერთი ვიტამინი ქიმიურად უფრო მარტივია ვიდრე სხვები; მაგალითად ვიტამინი D ბუნებრივად არსებობს ისე როგორც გრაფიკშია ნაჩვენები. სხვები, როგორიცაა მაგალითად ვიტამინი E შეიძლება წარმოიქმნას სხვადასხვა სტრუქტურულად მსგავსი კომპონნენტისაგან – ბეტა კაროტინისაგან, ნიაცინისაგან და ამინომჟავა ტრიფტოფანისგან. ძუძუმწოვრების ქსოვილებში არსებული ვიტამინების აქტიური ფორმები შეიძლება უმნიშვნელოდ ვარირებდეს იმისდა მიხედვით, თუ რომელ საკვებში გვხვდება.

ვიტამინი A

            რეტინოლი

აქტიური ფორმა ძუძუმწუვართა ქსოვილებში

 

მნიშვნელოვანი ელემენტია მხედველობისთვის. აგრეთვე აძლიერებს იმუნურ სისტემას და კანს.

 

Continue reading

1 Comment

Filed under ბიოფიზიკა

კვერცხისა და კვერცხის ნაჭუჭის ქიმია

the-chemistry-of-eggs-eggshells

ვიზუალი მაღალი ხარისხით

კვერცხის ქერქი

კვერცხის ნაჭუჭი პირველ რიგში წარმოადგენს კალციუმის კარბონატს, რომელიც არის ძირითადი ქიმიური კომპონენტი ზღვის ნიჟარებისა, აგრეთვე ცარცისა და კირქვისა. კალციუმის კარბონატის ნანონაწილაკები კრისტალურ წერსირგშია მოყვანილი ცილების მიერ, მინერალი კალციტის ფორმირების დროს. კვერცხის გარსი არ არის აბსოლუტურად ერთგვაროვანი – ის შეიცავს ათასობით პატარა ფორებს, საშუალოდ 9000, რომლებიც საშუალებას აძლევს აირთა მიმოცვლას გარემოდან კვერცხში და პირიქით. როგორც მოგვიანებით ვნახავთ, მას აქვს გარკვეული მნიშვნელობა საკვებად მომზადების დროს.

კვერცხის ნაჭუჭი შეიძლება იყოს სხვადასხვა ფერის; ქათმის კვერცხები ვარირებს თეთრისა და ყავისფერის სპექტრს შორის, მაგრამ სხვა ფრინველთა სახეობის კვერცხი შეიძლება შეიცავდეს ლურჯ ან მწვანე ფერებს. ეს ფერადოვნება განპირობებულია საშვილოსნოს მილში კვერცხის ნაჭუჭის ფორმირების დროს პიგმენტის მოლეკულების ჩართვისას. ზოგი პიგმენტი, როგორიცაა პროტოპორფირინი ანიჭებს კვერცხის ნაჭუჭს ყავისფერ შეფერილობას და წარმოადგენს ჰემოგლობინის, ჟანგბადის გადამტანის შემადგენელ პროდუქტს, რომელიც ნაპოვნია სისხლში. სხვა პიგმენტები, როგორიცაა ოოციანინი (oocyanin) რომელიც აძლევს ლურჯ და მწვანე ფერს, წარმოადგენენ ნაღველის ფორმირების გვერდით პროდუქტებს. კვერცხის ნაჭუჭის სითეთრე კი პიგმენტების ნაკლებობის შედეგია. Continue reading

Leave a comment

Filed under ბიოფიზიკა

რა არის ბიოფიზიკა

ბიოფიზიკა არის ხიდი ბიოლოგიასა და ფიზიკას შორის.

ბიოლოგია შეისწავლის სიცოცხლეს მთელი მისი მრავალფეროვნებითა და სირთულით. ის აღწერს ცოცხალ ორგანიზმებს, თუ როგორ მოიპოვებენ ისინი საკვებს, კომუნიკაციას მათ შორის, გარემოდან ინფორმაციის აღქმას და რეპროდუქციას. მეორეს მხრივ ფიზიკა ეძებს ბუნების მათემატიკურ კანონებს და ქმნის დეტალურ ვარაუდებს ძალებზე, რომლებიც ამოძრავებენ იდეალიზებულ სისტემებს. კომპლექსური სიცოცხლისა და ფიზიკური კანონების სიმარტივეს შორის არსებული დისტანციის წვდომა წარმოადგენს ბიოფიზიკის გამოწვევას. მოდელების ძიება და მათი ანალიზი მათემატიკითა და ფიზიკით არის მძლავრი საშუალება სიცოცხლის სრული გაგებისათვის. viralshells

ბიოფიზიკოსები ეძებენ პრინციპებს, რომლებიც აღწერს მოდელებს. თუ პრინციპები სწორია, მაშინ ის იძლევა წინასწარმეტყველების საშუალებას, რომელიც შემდგომ შეიძლება შემოწმდეს.

რას იკვლევენ ბიოფიზიკოსები?

ბიოფიზიკოსები სწავლობენ სიცოცხლეს ყველა დონეზე, დაწყებული ატომებიდან და მოლეკულებიდან, უჯრედებით, ორგანიზმებითა და გარემოცვით დამთავრებული. ინოვაციები მოდის ფიზიკისა და ბიოლოგიის ლაბორატორიებიდან. ბიოფიზიკოსები აფართოებენ კვლევების არეალს, იგონებენ ახალ ხელსაწყოებს. სამუშაოებს ყოველთვის აქვს მიზანი და ის გულისხმობს მოიძებნოს თუ როგორ მუშაობს ბიოლოგიური სისტემები. ბიოფიზიკოსები სვამენ კითხვებს, როგორებიცაა: Continue reading

1 Comment

Filed under ბიოფიზიკა

აბიტურიენტთა მომზადება ხელოვნებაში

Creación_de_Adán_(Miguel_Ángel)

აბიტურიენტთა ინდივიდუალური მომზადება / მეცადინეობა ერთიანი ეროვნული გამოცდების საგანში – „სახვითი და გამოყენებითი ხელოვნება“ გამოცდების ეროვნული ცენტრის პროგრამის მიხედვით xelovnebis-programa (pdf).

რეპეტიტორი: ხელოვნების სერტიფიცირებული მასწავლებელი, ვეფხვია მანია

განათლება: 2006 – 2012  ა. ქუთათელაძის სახელობის თბილისის სახელმწიფო სამხატვრო აკადემია [ფერწერა / ხელოვნების ისტორია ]

სამუშაო გამოცდილება: ორი წელი სახვითი და გამოყენებითი ხელოვნების პედაგოგი საჯარო სკოლაში.

TEL: 593 20 00 41 , თბილისი

Leave a comment

Filed under ხელოვნება