புவியோட்டில் ஏறத்தாழ 92 மூலகங்கள் இயற்கையாகக் காணப்பட்டாலும், அவற்றுள் 20–25% மட்டுமே உயிரினங்களின் ஆரோக்கியமான வாழ்விற்கும் இனப்பெருக்கத்திற்கும் அத்தியாவசியமானவை — குறிப்பாக ஏறத்தாழ 25 மூலகங்கள் மனிதனுக்கும், 17 மூலகங்கள் தாவரங்களுக்கும் தேவைப்படும். ஒட்சிசன் (O), காபன் (C), ஐதரசன் (H), நைதரசன் (N) ஆகிய நான்கு மூலகங்களும் சேர்ந்தே உயிர்ப்பதார்த்தத்தின் திணிவில் 96% ஐ ஆக்குகின்றன — இவையே சேதன மூலக்கூறுகளின் எலும்புக்கூட்டை அமைக்கின்றன. கல்சியம் (Ca), பொச்பரசு (P), பொத்தாசியம் (K), கந்தகம் (S) எஞ்சிய 4% இன் பெரும்பகுதியை ஆக்குகின்றன. Na, Cl, Mg, B, Co, Cu, Cr, F, I, Fe போன்ற சுவட்டு மூலகங்கள் (trace elements) மிகச் சிறிய அளவில் தேவைப்பட்டாலும் இன்றியமையாதவை; அவற்றின் குறைபாடு நோய்களை ஏற்படுத்தும்.
நீர் மூலக்கூறில் ஒட்சிசன் அணு சிறிதளவு மறை ஏற்றமும் (δ−), ஐதரசன் அணுக்கள் சிறிதளவு நேர் ஏற்றமும் (δ+) கொண்டிருப்பதால் நீர் ஒரு முனைவுள்ள (polar) மூலக்கூறு. ஒரு மூலக்கூறின் δ+ ஐதரசனுக்கும் அயல் மூலக்கூறின் δ− ஒட்சிசனுக்கும் இடையே ஏற்படும் நலிந்த கவர்ச்சியே ஐதரசன் பிணைப்பு (hydrogen bond) — நீரின் அனைத்து விசேட பண்புகளுக்கும் இதுவே அடிப்படைக் காரணம். நான்கு உயிர்-தாங்கும் பண்புகள் இதிலிருந்தே வருகின்றன.
| பண்பு | காரணமும் விளைவும் |
|---|---|
| பிணைவு + ஒட்டற்பண்பு | நீர்–நீர் கவர்ச்சி (பிணைவு) + நீர்–கலச்சுவர் கவர்ச்சி (ஒட்டற்பண்பு) → காழின் (xylem) ஊடாக நீர்த்தம்பம் புவியீர்ப்புக்கு எதிராக மேலேறல்; உயர் மேற்பரப்பிழுவிசையால் நீர்ச்சறுக்கி போன்ற பூச்சிகள் மேற்பரப்பில் நடத்தல் |
| உயர் தன்வெப்பம் (specific heat) | வெப்பநிலையில் சிறு மாற்றத்துடன் அதிக வெப்பத்தை உறிஞ்சி/வெளிவிடும் → வெப்பத் தாங்கியாக (thermal buffer) செயற்பட்டு உயிர்த்தொகுதிகளின் வெப்பநிலையை நிலைப்படுத்தும் |
| உயர் ஆவியாதல் வெப்பம் | குறைந்த நீரிழப்புடன் அதிக வெப்பசக்தி வெளியேறும் → வியர்வை ஆவியாதலாலும் தாவரத்தின் ஆவியுயிர்ப்பாலும் (transpiration) குளிரூட்டல் |
| 4 °C யில் அதிகபட்ச அடர்த்தி | 0 °C அல்ல, 4 °C யில் அடர்த்தி உச்சம் அடைகிறது; அதற்குக் கீழே பனிக்கட்டி பளிங்குச் சாலகமாக விரிவடைந்து அடர்த்தி குறைந்து மிதக்கும் → துருவப் பிரதேச நீர்நிலைகளில் அடியிலுள்ள நீரை வெப்பப் பிரிக்கையாக்கி நீர்வாழ் அங்கிகளைப் பாதுகாக்கும் |
| பல்பதார்த்தக் கரைப்பான் | கரைதிறன் தங்கியிருப்பது கரைபொருளின் முனைவுத் தன்மையிலேயே, அயன் தன்மையில் அல்ல; பெரும்பாலான உயிர்வேதியியல் தாக்கங்கள் நீர்க் கரைசலிலேயே நிகழும் |
கார்போஹைட்ரேட்டுகள் புவியில் மிக அதிகமாகக் காணப்படும் சேதன மூலக்கூறுகள் — மூலகச் சேர்க்கை C, H, O; H : O விகிதம் நீரிலுள்ளதைப் போன்றே 2 : 1 என்பதால் "கார்பனின் நீரேற்றுகள்" எனப்படுகின்றன. மூன்று பிரதான வகைகள் உள்ளன. ஒருசக்கரைட்டுக்கள் (monosaccharides) — கார்பன் எண்ணிக்கை 3 முதல் 7 வரை வேறுபடும் (டிரையோஸ், டெட்ரோஸ், பென்டோஸ் — ரைபோஸ்/டியோக்சிரைபோஸ், ஹெக்சோஸ் — குளுக்கோஸ்/பிரக்டோஸ்/கலக்டோஸ்); எல்லாம் தாழ்த்தும் வெல்லங்கள், நீரில் கரையும். இருசக்கரைட்டுக்கள் (disaccharides) — இரு ஒருசக்கரைட்டுக்கள் ஒரு கிளைக்கோசிடிக் பிணைப்பால் இணைந்து உருவாகும்; இப்பிணைப்பு ஒரு நீர் மூலக்கூறு நீங்கும் ஒடுக்கல் தாக்கத்தால் (condensation) உருவாகும் — குளுக்கோஸ்+குளுக்கோஸ் = மால்ட்டோஸ்; குளுக்கோஸ்+பிரக்டோஸ் = சுக்ரோஸ் (தாழ்த்தாத வெல்லம்); குளுக்கோஸ்+கலக்டோஸ் = லாக்டோஸ். பல்சக்கரைட்டுக்கள் (polysaccharides) — நூற்றுக்கணக்கான ஒருசக்கரைட்டு உபஅலகுகளால் ஆன மாமூலக்கூறுகள்; படிகமற்றவை, நீரில் கரையாதவை.
| பல்சக்கரைட்டு | ஒருபகுதி | தொழில் / இடம் |
|---|---|---|
| மாப்பொருள் (Starch) | குளுக்கோஸ் | தாவரங்களில் சேமிப்பு |
| கிளைக்கோஜன் (Glycogen) | குளுக்கோஸ் | விலங்கு/பூஞ்சையில் சேமிப்பு |
| செல்லுலோஸ் (Cellulose) | β-குளுக்கோஸ் | தாவரக் கலச்சுவரின் கூறு |
| கைட்டின் (Chitin) | குளுக்கோசமீன் | பூஞ்சைக் கலச்சுவர்; ஆர்த்ரோபோடா வெளி எலும்புக்கூடு |
இலிப்பிட்டுகள் நீர்வெறுப்பு (hydrophobic) இயல்புடையவை; பொலிமர்களாகவோ மாமூலக்கூறுகளாகவோ கருதப்படுவதில்லை; H : O விகிதம் 2 : 1 அல்ல. மூன்று வகைகள்: கொழுப்புகள் (fats) — கிளிசரோலும் மூன்று கொழுப்பமிலங்களும் எசுத்தர் பிணைப்பால் (ஒடுக்கலால்) இணைந்து மூவேசைல்கிளிசரோல் உருவாகும்; நிரம்பிய கொழுப்பில் இரட்டைப் பிணைப்பு இல்லை (திடம், விலங்கு), நிரம்பாத கொழுப்பில் இரட்டைப் பிணைப்பு உண்டு (திரவம், தாவரம்). பொஸ்போலிப்பிட்டுகள் — கிளிசரோல் + இரு கொழுப்பமிலம் + பொஸ்பேட்; இருமுனைத் தன்மை (amphipathic) — நீரீர்ப்புப் பொஸ்பேட் தலையும் நீர்வெறுப்பு ஐதரோக்காபன் வால்களும் — காரணமாக நீரில் தானாகவே இரட்டை அடுக்கு (bilayer) உருவாகி கலமென்சவ்வை உருவாக்குகிறது. ஸ்ரிறோயிட்டுக்கள் — நான்கு இணைந்த வளையம்; கொலஸ்ரரோல் மென்சவ்வின் பாயுமைத் தன்மையைப் பேணி, ஸ்ரிறோயிட் ஹார்மோன்களின் முன்னோடியாகவும் இருக்கிறது.
புரதங்கள் 20 வேறுபட்ட அமினோவமிலங்களால் ஆக்கப்பட்டவை (C, H, O, N, S). ஒவ்வொரு அமினோவமிலத்திலும் ஒரு சமச்சீரற்ற கார்பன் அணுவுடன் அமினோ கூட்டமும் காபொட்சைல் கூட்டமும் ஒரு H அணுவும் ஒரு மாறி R கூட்டமும் இணைந்துள்ளன — அமினோ கூட்டம் காரம், காபொட்சைல் அமிலம் என இரண்டும் ஒரே மூலக்கூறில் இருப்பதால் அமினோவமிலங்கள் ஈரியல்புள்ளவை (amphoteric). இரு அமினோவமிலங்கள் ஒடுக்கல் தாக்கத்தால் ஒரு நீர் மூலக்கூறு நீங்க பெப்ரைட் பிணைப்பு உருவாக்குகின்றன.
வெப்பம், வலிமையான அமிலம்/காரம், கனலோகங்கள், சேதனக் கரைப்பான்கள் போன்ற காரணிகள் புரதத்தின் தனித்துவ முப்பரிமாண வடிவத்தை இழக்கச் செய்யும் நிலைக்குலைவை (denaturation) ஏற்படுத்தும். புரதங்கள் பல தொழில்களைச் செய்கின்றன — வினையூக்கி (பெப்சின்), கட்டமைப்பு (கெரற்றின், கொலாஜன்), சேமிப்பு (கசீன்), கடத்தல் (ஹீமோகுளோபின்), ஹார்மோன் (இன்சுலின்), சுருங்கு (அக்டின்/மயோசின்), தற்காப்பு (இம்யூனோகுளோபுலின்).
நியூக்கிளிக் அமிலங்கள் நியூக்கிளியோட்டைடுகளால் ஆன பல்நியூக்கிளியோட்டைடுப் பொலிமர்கள் (C, H, O, N, P). ஒவ்வொரு நியூக்கிளியோட்டைடிலும் ஒரு பென்ரோசு சர்க்கரையும் (ரைபோஸ்/டியோக்சிரைபோஸ்), ஒரு நைதரசன் மூலமும் (பியூரின் — A,G; பிரிமிடின் — T,U,C), ஒரு பொஸ்பேட் குழுவும் உள்ளன. நியூக்கிளியோட்டைடுகள் பாஸ்போடைஎசுத்தர் பிணைப்பால் இணைந்து சர்க்கரை-பொஸ்பேட் முதுகெலும்பை உருவாக்குகின்றன. DNA இல் இரு எதிரிணைச் சங்கிலிகள் இரட்டைச் சுருளியை (double helix) உருவாக்குகின்றன — A = T (2 ஐதரசன் பிணைப்பு); G ≡ C (3 ஐதரசன் பிணைப்பு); ஒரு முழுத் திரும்பலில் பத்து மூலச் சோடிகள். RNA பொதுவாக ஒற்றை இழை; மூன்று வகைகள் — mRNA (மரபுத் தகவலை நகலெடுத்துக் கடத்தல்), tRNA (குலோவர்-இலை வடிவம், எதிர்க்கோடானுடன் அமினோவமிலம் கடத்தல்), rRNA (பல்பெப்ரைட்டு தொகுப்பு இடம் வழங்கல்).
உருப்பெருக்கம் (magnification) என்பது விம்ப அளவுக்கும் உண்மை அளவுக்கும் உள்ள விகிதம்; பகுத்தாற்றல் (resolution) என்பது தனித்தனிப் புள்ளிகளாக வேறுபடுத்தக்கூடிய இரு புள்ளிகளுக்கு இடையிலான ஆகக் குறைந்த தூரம். கூட்டு ஒளி நுணுக்குக்காட்டியில் மொத்த உருப்பெருக்கம் = பொருள் வில்லை × பார்வைத் துண்டு (எ.கா. ×40 × ×15 = ×600); உயர் உருப்பெருக்கம் ~1000×, பகுத்தாற்றல் ~0.2 µm. இலத்திரன் நுணுக்குக்காட்டி குறைந்த அலைநீளமுள்ள இலத்திரன் கற்றையைப் பயன்படுத்துவதால் உருப்பெருக்கம் ~5×10⁵×, பகுத்தாற்றல் ~2 nm — ஒளியால் தெரியாத பல கலப்புன்னங்கங்களை வெளிப்படுத்தியது. TEM கலங்களின் உள் கட்டமைப்புகளை ஆராய — மெல்லிய மாதிரி கனலோகங்களால் சாயமிடப்பட்டு இலத்திரன் கற்றை ஊடுருவும். SEM தங்கத்தால் பூசப்பட்ட மாதிரியின் மேற்பரப்பிலிருந்து இலத்திரன் எதிரொளித்து முப்பரிமாண மேற்பரப்புத் தோற்றத்தைத் தருகிறது.
ரொபேர்ட் ஹூக் (1665) எளிய நுணுக்குக்காட்டியால் கார்க்கை அவதானித்து "CELL" எனப் பெயரிட்டார். அந்தோனி வான் லீவன்ஹூக் (1650) உயிருள்ள ஒற்றைக் கல உயிரிகளை (பாக்டீரியா, யூக்ளீனா) முதன்முதலில் விபரித்தார். மத்தியாஸ் ஸ்லீடன் (1838) எல்லாத் தாவரங்களும் கலங்களால் ஆனவை எனத் தீர்மானித்தார்; தியோடர் ஸ்வான் (1839) விலங்கு இழையங்களும் கலங்களால் ஆனவை என்றார். ருடால்ஃப் விர்ச்சோ (1855) எல்லாக் கலங்களும் முன்னிருந்த கலங்களிலிருந்தே தோன்றும் என நிறுவினார். இம்மூவரின் (ஸ்லீடன், ஸ்வான், விர்ச்சோ) தொகுப்பே கலக் கோட்பாடு: (1) எல்லா உயிரிகளும் ஒன்று/பல கலங்களால் ஆனவை; (2) கலம் அடிப்படைக் கட்டமைப்பு + தொழிற்பாட்டு அலகு; (3) எல்லாக் கலங்களும் முன்னிருந்த கலங்களிலிருந்தே தோன்றும். எல்லாக் கலங்களும் பகிரும் பண்புகள் — கலமென்சவ்வு, குழியவுருத் திரவம் (cytosol), மரபுப் பொருளாக DNA, ரைபோசோம்கள்.
கல அமைப்பில் இரு வகைகள் உள்ளன — புரோக்கரியோட்டிக் மற்றும் ஈயூக்கரியோட்டிக். இரண்டும் கலமென்சவ்வு, குழியவுருத் திரவம், DNA, ரைபோசோம்கள் ஆகியவற்றைப் பகிர்ந்துகொள்கின்றன; ஆனால் ஒழுங்கமைப்பில் பெரிதும் வேறுபடுகின்றன.
| பண்பு | புரோக்கரியோட்டு | ஈயூக்கரியோட்டு |
|---|---|---|
| எடுத்துக்காட்டு | பாக்டீரியா, ஆர்க்கீபாக்டீரியா | புரோட்டிஸ்டு, பூஞ்சை, தாவரம், விலங்கு |
| விட்டம் | 0.5–5 µm | 10–100 µm |
| கூர்ப்பு தோற்றம் | ~3.5 பில்லியன் ஆண்டு முன் | ~1.8 பில்லியன் ஆண்டு முன் |
| கலப்பிரிவு | இருபிளவு (binary fission) | இழையுருப்பிரிவு / ஒடுக்கற்பிரிவு |
| மரபுப் பொருள் | வட்ட DNA, கருப்பகுதியில் (nucleoid); ஹிஸ்டோன் இல்லை | நேரிய DNA, கருவினுள்; ஹிஸ்டோனுடன் இணைந்தது |
| ரைபோசோம் | 70S | 70S (இழைமணி/பச்சையவுரு) + 80S |
| புன்னங்கங்கள் | சவ்வடைந்தவை இல்லை | சவ்வடைந்தவை உண்டு, பல்வகைமை |
| கலச்சுவர் | பெப்டிடோகிளைகான் | செல்லுலோஸ் (தாவரம்) / கைட்டின் (பூஞ்சை) |
ஒரு ஈயூக்கரியோட்டிக் கலத்தை ஒரு சிறு நகரத்திற்கு ஒப்பிடலாம் — ஒவ்வொரு புன்னங்கமும் ஒரு குறிப்பிட்ட வேலையைச் செய்கிறது.
| புன்னங்கம் | கட்டமைப்பும் தொழிலும் |
|---|---|
| கரு (Nucleus) | இரட்டைச் சவ்வான கருவுறை + கருத்துளைகள்; புன்கரு (rRNA தொகுப்பு) + குரோமற்றின் (DNA+புரதம்); எல்லாக் கல நடவடிக்கைகளையும் கட்டுப்படுத்தும் மையம் |
| ரைபோசோம் | பெரிய+சிறிய உபஅலகுகள் (rRNA+புரதம்); புரதத் தொகுப்பு செய்யும்; 70S புரோக்கரியோட்டில்/இழைமணி/பச்சையவுருவில், 80S ஈயூக்கரியோட்டில் மட்டும் |
| ER — சொரசொர | மேற்பரப்பில் ரைபோசோம்; புரதக் கடத்தல் + சவ்வுப் பொஸ்போலிப்பிட் தொகுப்பு ("சவ்வுத் தொழிற்சாலை") |
| ER — வழுவழு | ரைபோசோம் இல்லை; லிப்பிட்/ஸ்ரிறோயிட் தொகுப்பு, நச்சு நீக்கம், Ca²⁺ சேமிப்பு |
| கோல்கி கருவி | சிஸ் முகம் (ER இலிருந்து பெறல்) → டிரான்ஸ் முகம் (சுரப்பு); பொருட்களைச் சேகரி/மாற்று/பொதியிடு/விநியோகி; கலச்சுவர்க் கூறு + லைசோசோம் உருவாக்கம் |
| லைசோசோம் | ஒரு சவ்வு; நீராற்பகுப்பு நொதியங்கள்; பாகோசைட்டோசிஸ் செரிமானம், தேய்ந்த புன்னங்கச் செரிமானம், சுயக்கரைப்பு |
| பெராக்சிசோம் | ஒரு சவ்வு; ஒட்சியேற்ற நொதியங்கள்; H₂O₂ உடைப்பு; நச்சு நீக்கம், ஒளிச்சுவாசம் |
| இழைமணி (Mitochondria) | இரு சவ்வு; உட்சவ்வு மடிந்து கிறிஸ்ரே (மேற்பரப்பு ↑); தாயத்தில் 70S ரைபோசோம், mtDNA; காற்றுச் சுவாசத்தில் ATP தொகுப்பு |
| பச்சையவுரு (Chloroplast) | இரு வழுவழுச் சவ்வு; தைலகாய்டு அடுக்கு = கிரானம், ஒளித்தொகுதிகள்; ஸ்ட்ரோமாவில் cpDNA, 70S ரைபோசோம்; ஒளிச்சேர்க்கை |
| கல எலும்புக்கூடு + குறுமயிர்/கசையிழை | நுண்குழாய்கள் + புரத நாரிழைகள்; கல வடிவம் + நகர்வுத்தன்மை; குறுமயிர்/கசையிழை 9+2 நுண்குழாய் அமைப்பு |
1972 இல் Singer மற்றும் Nicolson முதலுருமென்சவ்வின் பாயும் பல்லறை மாதிரியை (fluid mosaic model) முன்வைத்தனர்; மென்சவ்வின் தடிப்பு ஏறத்தாழ 7 nm. இது பிரதானமாகப் பொஸ்போலிப்பிட்டுகளாலும் புரதங்களாலும் ஆனது. பொஸ்போலிப்பிட்டுகள் இருதன்மையானவை (amphipathic) — நீரீர்ப்புத் தலைகள் வெளிப்புறமாகவும், நீரொதுக்கும் ஐதரோகாபன் வால்கள் உள்நோக்கியும் அமைந்து, அசையக்கூடிய தன்மையால் மென்சவ்வுக்குப் "பாயும்" (fluid) தன்மையை வழங்குகின்றன. புரத மூலக்கூறுகள் எழுந்தமானதாகப் புதைந்து "பல்லறை" (mosaic) தன்மையில் பங்கெடுக்கின்றன — ஒருங்கிணைந்த புரதங்கள் (integral) இலிப்பிட் இரட்டைப்படையினுள் புதைந்தவை (பெரும்பாலும் மென்சவ்வுக்குக் குறுக்கான புரதங்கள், நீரீர்ப்புக் கால்வாய்களுடன்); சுற்றயலுக்குரிய புரதங்கள் (peripheral) மேற்பரப்பில் தளர்வாகப் பிணைந்தவை. கிளைக்கோப்புரதமும் கிளைக்கோலிப்பிட்டும் வெளிப்புறத்தில் அமைந்து கல அடையாளங்காணலில் பங்கெடுக்கின்றன. கொலஸ்திரோல் மென்சவ்வுக்கு உறுதியையும் நிலைப்புத்தன்மையையும் வழங்கி, குறைந்த வெப்பநிலையில் திண்மமாகுதலைத் தடுத்து பாயித்தன்மையைச் சமனப்படுத்துகிறது.
முதலுருமென்சவ்வின் தொழில்கள்: உட்கல கூறுகளை வெளிச் சூழலிலிருந்து பிரித்தல்; தேர்ந்து ஊடுபுகவிடும் (selectively permeable) தடையாகச் செயற்படுதல்; கல அடையாளங்காணல் + அருகிலுள்ள கலங்களுடன் தொடர்பாடல்; ஹார்மோன்/நரம்புக்கடத்தி வாங்கி மூலக்கூறுகளாகச் செயற்படுதல்; குழியவன்கூட்டு நார்களுடன் இணைந்து கல வடிவத்தைப் பேணுதல்; சில புரதங்கள் நொதியங்களாகச் செயற்படுதல்.
கலச்சுவர் தாவரக் கலங்களின் கலப்புறக் கட்டமைப்பு; விலங்குக் கலங்களில் இல்லை (புரோக்கரியோட்டு, பூஞ்சை, சில புரோட்டிஸ்டுகளில் மெல்லிய சுவர் உண்டு). தாவரங்கள் இரு வகைச் சுவர்களை ஆக்குகின்றன. முதலான சுவர் (primary) — இளம் கலப்பிரிவின்போது முதலில் சுரக்கப்படும் மெல்லிய, நெகிழக்கூடிய, ஊடுபுகவிடும் செல்லுலோஸ் சுவர். நடுமென்றட்டு (middle lamella) — முதலான சுவருக்கு வெளியே பெக்டின் நிறைந்த மெல்லிய அடுக்கு; அயற்கலங்களை ஒட்டவைக்கிறது. துணையான சுவர் (secondary) — முதலுருமென்சவ்விற்கும் முதலான சுவருக்கும் இடையே செல்லுலோஸுடன் இலிக்னின் + சுபரின் சேர்ந்து விறைப்பான, ஊடுபுகாத அமைப்பைத் தருகிறது. முதலுருஇணைப்புகள் (plasmodesmata) சுவரிலுள்ள குழிகளினூடாக அயற்கலங்களின் குழியவுருக்களை நேரடியாக இணைக்கின்றன. சுவரின் தொழில்கள் — பாதுகாப்பு, ஆதாரம், விறைப்புத்தன்மை (turgidity), வெடிப்புத் தடை, தாவரத்தை நிமிர்த்தி வைத்திருத்தல்.
நெருக்கமான சந்திகள் (tight) கலப்புற திரவங்களின் கசிவைத் தடுக்கும் (எ.கா. தோல் மேலணி). டெஸ்மோசோம்கள் (desmosomes) இடைத்தர இழைகளால் குழியவன்கூட்டை இணைத்து வலிமையான பொறிமுறைப் பிணைப்பைத் தரும் (எ.கா. தசையிழையம்). இடைவெளிச் சந்திகள் (gap junctions) குழியவுருக் கால்வாய்களை வழங்கி அயன்/வெல்லம்/அமினோவமிலம் கடத்தி தொடர்பாடலை அனுமதிக்கும் (எ.கா. இதயத்தசை). விலங்குக் கலங்களில் சுவர் இல்லாவிட்டாலும் விரிவான கலப்புறத்தாயம் (ECM) உண்டு — கொலாஜென் நார்கள் புரோட்டியோகிளைக்கான் வலையினுள் புதைந்து, ஃபைப்ரோனெக்டின் மூலம் முதலுருமென்சவ்வுடன் இணைந்து, பாதுகாப்பையும் பொறிமுறை/இரசாயன சமிக்ஞையையும் அளிக்கின்றன.
ஒரு கலப்பிரிவின் இறுதியிலிருந்து அடுத்த கலப்பிரிவின் இறுதிவரையான நிகழ்வுகளின் வரிசையே கலவட்டம் (cell cycle). இடையவத்தை (interphase) வட்டத்தின் ~90% — G₁ (புரதத் தொகுப்பு + கல வளர்ச்சி), S (DNA பிரதியெடுத்தல்), G₂ (சென்ட்ரோசோம் இரட்டிப்பு) என மூன்று அவத்தைகள். G₁, G₂, M புள்ளிகளில் சரிபார்ப்புப் புள்ளிகள் (checkpoints) கலம் அடுத்த அவத்தைக்குத் தயாரா எனச் சரிபார்க்கும்; "செல்க" சமிக்ஞை கிடைக்காவிட்டால் கலம் G₀ அவத்தைக்குச் செல்லும் — மனித நரம்புக் கலங்கள், தசைக் கலங்கள் பெரும்பாலும் G₀ இல் உள்ளன. ஆ-அவத்தை (M phase) வட்டத்தின் ~10% மட்டுமே; இழையுருப்பிரிவும் குழியவுருப்பிரிவும் இதில் அடங்கும்.
குழியவுருப்பிரிவு (cytokinesis) — விலங்குக் கலங்களில் பிளவுசால் (cleavage furrow); தாவரக் கலங்களில் கோல்கி நுண்பைகளால் கலத்தட்டு (cell plate). தாவரக் கலங்களில் சென்ட்ரோசோம்/சென்ட்ரியோல் இல்லாவிட்டாலும் திரட்டப்பட்ட நுண்குழாய்ச் சிக்கலிலிருந்து கதிர் உருவாகும். இழையுருப்பிரிவின் முக்கியத்துவம் — பிறப்புரிமை நிலைப்புத்தன்மை, வளர்ச்சி/விருத்தி, கலச் சீரமைப்பு/பழுதுபார்த்தல்/மீளுருவாக்கம், அலிங்க இனப்பெருக்கம்.
இலிங்கமுறையில் இனப்பெருகும் அங்கிகளில், ஒரு இருமடிய (2n) தாய்க் கருவிலிருந்து நான்கு ஒருமடிய (n), பிறப்புரிமை ரீதியில் வேறுபட்ட மகட் கருக்கள் உருவாகும் இரு தொடர்ச்சியான கருப்பிரிவுகளே ஒடுக்கற்பிரிவு. ஒடுக்கற்பிரிவு I இன் முற்அவத்தையில் அமைப்பொத்த நிறமூர்த்தங்கள் சினாப்டோனீமல் சிக்கலால் நெருக்கமாக இணைந்து (சைனாப்சிஸ்) குறுக்குமாற்றம் (crossing over) நிகழும் — இது கயாஸ்மேட்டாவாகத் தெரியும். அனுஅவத்தை I இல் சோடிகள் சமவாய்ப்பாக அமைவதே சுயேச்சைப் பகிர்வுக்கு (independent assortment) அடிப்படை. மேன்முக அவத்தை I இல் அமைப்பொத்த நிறமூர்த்தச் சோடிகளே பிரிந்து செல்கின்றன (உடன்பிறந்த அரைநிறவுருக்கள் அல்ல) — இதுவே இழையுருப்பிரிவிலிருந்து வேறுபடும் முக்கியப் புள்ளி. ஒடுக்கற்பிரிவு I க்கும் II க்கும் இடையே DNA பிரதியெடுப்பு நிகழாது; ஒடுக்கற்பிரிவு II இழையுருப்பிரிவை ஒத்தது — உடன்பிறந்த அரைநிறவுருக்கள் மையப்பாத்தில் பிரிந்து, நான்கு ஒருமடிய, பிறப்புரிமை ரீதியில் வேறுபட்ட மகட் கலங்கள் உருவாகும்.
| பண்பு | இழையுருப்பிரிவு | ஒடுக்கற்பிரிவு |
|---|---|---|
| கருப்பிரிவுகள் | 1 | 2 (I மற்றும் II) |
| மகட் கலங்கள் | 2 | 4 |
| மகட் கல இயல்பு | இருமடியம் (2n), ஒத்தவை | ஒருமடியம் (n), வேறுபட்டவை |
| சைனாப்சிஸ் / குறுக்குமாற்றம் | இல்லை | உண்டு (முற்அவத்தை I) |
| தொழில் | வளர்ச்சி, சீரமைப்பு, அலிங்க இனப்பெருக்கம் | கேமீட்டு உருவாக்கம் |
ஒடுக்கற்பிரிவின் முக்கியத்துவம் இரட்டையானது — கருக்கட்டலுடன் இணைந்து தலைமுறைகள் தோறும் நிறமூர்த்த எண்ணிக்கையை நிலையாகப் பேணுதல்; குறுக்குமாற்றமும் சுயேச்சைப் பகிர்வும் மூலம் பிறப்புரிமை வேறுபாட்டை உருவாக்குதல்.
இயல்பான கலம் கலவட்டத்தைச் சீராக்கும் சமிக்ஞைகளுக்குக் கீழ்ப்படிந்தே பிரிகிறது. புற்றுநோய்க் கலங்கள் இச்சமிக்ஞைகளைக் கருத்தில் கொள்வதில்லை, வளர்ச்சிக் காரணி இன்றியே பிரிந்துகொண்டே இருக்கும், அசாதாரண கலவட்டக் கட்டுப்பாட்டுத் தொகுதியைக் கொண்டவை. ஒரு தனிக்கலம் மாற்றத்திற்கு (transformation) உள்ளாகி, நிர்ப்பீடனத் தொகுதியால் அழிக்கப்படாவிட்டால், விரைந்து பெருகி கழலை (tumour) உருவாகும். சாந்தமான கழலை (benign) மூலத் தானத்திலேயே இருக்கும், அறுவையால் முற்றாக அகற்றலாம் — புற்றுநோய் அல்ல. துன்புறுத்து கழலை (malignant) ஆக்கிரமித்து அங்கங்களைத் தாக்கும் — இதுவே புற்றுநோய். சில கழலைக் கலங்கள் குருதி/நிணநீர்க் கலன்கள் வழியே பயணித்து தூர இடங்களில் புதிய கழலையை உருவாக்குவது கடக்குநிலை (metastasis) — இது துன்புறுத்து கழலையின் அடையாளம்.
தாவரங்களில் காய்ப்புகள் (galls) ஒட்சின்–சைற்றோகைனின் சமநிலை இழக்கப்பட்டு ஏற்படும் கட்டுப்படாத இழையுருப்பிரிவினால் தோன்றுகின்றன — வைரசு, பங்கசு, பற்றீரியா, பூச்சி, சிற்றுண்ணி ஆகியன தாவரத்தின் வளரும் இழையங்களை ஊடுருவி விருந்துவழங்கியின் கலங்களை மீள ஒழுங்காக்கி வியத்தமடையாத கலத் திணிவை உருவாக்குகின்றன.
நொதியம் (enzyme) ஒரு உயிரியல் ஊக்கியாகச் (biological catalyst) தொழிற்படும் கோளப்புரதம் — தான் ஊக்குவிக்கும் தாக்கத்தின் ஏவல் சக்தியை (activation energy) குறைத்து வீதத்தை அதிகரிக்கிறது; இறுதி விளைபொருட்களின் தன்மையை மாற்றாது, தாக்கத்தில் செலவழிக்கப்படாது. நொதியம் அதன் கீழ்ப்படையுடன் (substrate) இணைந்து நொதிய-கீழ்ப்படைச் சிக்கலை உருவாக்குகிறது; கீழ்ப்படை இணையும் உயிர்ப்பு மையம் (active site) சிறிதளவு வடிவம் மாறி கீழ்ப்படையுடன் இறுக்கமாகப் பொருந்துவதே தூண்டப்பட்ட பொருத்த பொறிமுறை (induced fit). சில நொதியங்களுக்குப் புரதமல்லாத துணைக்காரணிகள் (cofactors) தேவை — சேதனத் துணைநொதியங்கள் (NAD⁺, FAD) அல்லது அசேதன அயன்கள் (Zn²⁺, Fe²⁺).
நொதியத் தாக்க வீதம் நான்கு காரணிகளால் பாதிக்கப்படும். வெப்பநிலை சிறப்பு வெப்பநிலை வரை வீதத்தை அதிகரிக்கும் (மனித நொதியங்கள் ~35–40°C); அதற்கு மேல் உயிர்ப்பு மையத்தின் பிணைப்புகள் சிதைந்து நிலைக்குலைவு (denaturation) ஏற்பட்டு வீதம் வீழ்ச்சியடையும். pH ஒவ்வொரு நொதியத்திற்கும் சிறப்பு வீச்சு உண்டு (பெரும்பாலானவை 6–8; பெப்சின் pH 2, திரிப்சின் pH 8). கீழ்ப்படைச் செறிவு அதிகரிக்க வீதம் ஏறும், ஆனால் நொதியம் நிறைவடைந்தபின் (saturation) நிலைப்படும், குறையாது. நிரோதிகள் (inhibitors) — போட்டிக்குரியவை உயிர்ப்பு மையத்திற்காகக் கீழ்ப்படையுடன் போட்டியிட்டு, கீழ்ப்படைச் செறிவை அதிகரிப்பதால் மீளக்கூடியவை; போட்டியற்றவை வேறு இடத்தில் பிணைந்து உயிர்ப்பு மையத்தின் வடிவையே மாற்றுவதால் கீழ்ப்படைச் செறிவால் மீளாது. கலங்களில் அலோஸ்ரெறிக் ஒழுங்காக்கம் (ஏவும்/நிரோதிக்கும் மூலக்கூறுகள் தனி இடத்தில் பிணைதல்), கூட்டுறவு (ஹீமோகுளோபின் போன்றவற்றில்) மற்றும் பின்னுட்ட நிரோதம் (இறுதி விளைபொருள் ஆரம்ப நொதியை நிரோதித்தல்) மூலம் நொதியச் செயற்பாடு நுட்பமாகக் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது.
அனுசேபத்தில் (metabolism) சிதைவியல் (catabolism) கலப்பான மூலக்கூறுகளை உடைத்து ஆற்றலை வெளியிடும் வெளியாற்றல் தாக்கம் (exergonic); கட்டியல் (anabolism) எளிய மூலக்கூறுகளிலிருந்து கலப்பானவற்றைத் தொகுத்து ஆற்றலைக் கிரகிக்கும் உள்ளாற்றல் தாக்கம் (endergonic). எளிய பாக்டீரியா முதல் மனிதன் வரை எல்லா உயிரிகளிலும் ATP ஆற்றல் கடத்தியாகச் செயற்படுவதால் அது ஆற்றலின் உலகளாவிய நாணயம் (universal currency) எனப்படுகிறது. ATP ஒரு நியூக்ளியோட்டைடு — ரைபோஸ் சர்க்கரை + அடினின் + மூன்று பொஸ்பேட் தொகுதிகளின் சங்கிலி. நீராற்பகுப்பின்போது இறுதிப் பொஸ்பேட் நீங்கி ADP + Pᵢ உருவாகும்போது −30.5 kJ/mol சுதந்திர ஆற்றல் வெளியிடப்படுகிறது (ATP + H₂O → ADP + Pᵢ, வெளியாற்றல் தாக்கம்); ATP நகரும் தன்மை கொண்டதால் கலத்தினுள் எந்த ஆற்றல்-தேவைப்படும் தாக்கத்திற்கும் ஆற்றலைக் கொண்டு செல்ல முடியும்.
கலங்களினுள் ATP உற்பத்தி — பொஸ்பரிலேற்றம் (phosphorylation) — மூன்று வகைப்படும்: ஒளிப் பொஸ்பரிலேற்றம் (ஒளிச்சேர்க்கையில் சூரிய ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி), அடிமூலக்கூற்றுப் பொஸ்பரிலேற்றம் (மூலக்கூறுகள் உடைபடும்போது வெளியாகும் ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி), ஒட்சியேற்றப் பொஸ்பரிலேற்றம் (கல சுவாசத்தில் ஒட்சியேற்றத்தால் வெளியாகும் ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி). ஆற்றல் உயிர்க்கோளத்தில் ஓடும் விதம் — சூரியனிலிருந்து ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் கார்போஹைட்ரேட்டில் இரசாயன ஆற்றலாகச் சேமிக்கப்பட்டு, கல சுவாசம் மூலம் ATP ஆக மாற்றப்பட்டு, தொகுப்பு, தூண்டு கடத்தல், நரம்புத் தூண்டல் கடத்தல், தசைச் சுருக்கம், உயிரொளிர்தல் போன்ற பல்வேறு ஆற்றல்-தேவைப்படும் செயன்முறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.