Жасушаның құрылысы

Жасушаның ашылуы оптикалық құрал — микроскоптың құрастырылуымен тығыз байланысты. Оптикалык әйнектер туралы деректер өте ерте кезден-ақ қалыптаса бастаған. XV ғасырдың басында оптикалық әйнектерді адамдар көзәйнек ретінде пайдаланған. Екі линзадан тұратын және ұсақ денелерді үлкейтіп көрсететін ең қарапайым оптикалық құралды XVI ғасырдың аяғында ағайынды Янсендер құрастырған, бірақ ол арқылы жасушаны көруге мүмкіндік болмаған.

Жасушаны көруге мүмкікдік берген алғашқы микроскопты 1665 жылы физик Р.Гук құрастырып, сол микроскоп арқылы жасушаны ашқан. 1671 жылы М.Мальпиги, Н.Грю жасушаларды зерттеп, олардың ең негізгі құрамдық бөлігі - кабықшасы деп болжамдаған.

XVIII—XIX ғасырларда микроскоптың күрделенуі, микроскопиялық зерттеулер әдісінің жетілуі нәтижесінде бірте-бірте жасушаның тірі заттары ашылған.

1831 жылы ағылшын ғалымы Р.Броун жасушаның түйіршіктенген құрылымын ашып, оны ядро деп атаған; 1841 жылы чех ғалымы Ян Пуркинье жасушаның қоймалжың заты - тірі затын ашып, оны протоплазма деп атаған. Осылайша XIX ғасырда ғалымдардың жасуша туралы пікірі бірте-бірте өзгеріп, оның негізгі заты кабықшасы емес, тірі заты — деген ұғым қалыптасқан.

1838-1839 жылдары неміс ғалымдары Т.Шванн және М.Шлейден еңбектерінде өсімдіктер мен жануарлар жасушаларының 200 жылға жуық созылған зерттеулері қорытындыланып, жасуша теориясы қалыптасқан. Сол сияқты жасуша теориясының әрі қарай дамуына неміс дәрігері Р.Вирхов та (1858) өз үлесін қосқан.

Қазіргі кезде жасуша теориясының мынадай негізгі қағидалары белгілі:

1) жасуша тіршіліктің ең ұсақ құрылым бірлігі болып табылады, себебі барлық тірі ағзалар (өсімдіктер, жануарлар, саңырауқұлақтар, бөлшектенушілер) жасушалардан тұрады;

2) өсімдіктер мен жануарлардың жасушаларының құрылысы, жалпы алғанда бір-біріне ұқсас болады;

3) жасуша тек жасушадан, оның бөлінуі нәтижесіңде пайда болады

4) жасуша - ашық биологиялық жүйе, ол арқылы үнемі заттардың, энергияның және ақпараттар ағыны өтіп отырады.

Қазіргі кездегі тұжырым бойынша тіршіліктің 2 формасы белгілі:

1) Тіршіліктің жасушасыз формасы - оған вирустар жатады. Вирустар — өте кішкентай, тіпті жай микроскоп арқылы көрінбейтін, денелер. Олар нуклеин қышқылдарынан және ақуыздан тұрады. Нуклейн қышқылдарында вирустың генетикалық ақпараты жазылады, ал ақуыз қорғаныштық қызмет атқарады, вирустың жасушаға енуін қамтамассыз етеді. Олардың тіршілігі тек жасушаға енгеннен кейін ғана байқалды, ал өз беттерінше оларда тіршілік құбылыстары байқалмайды. Вирустарды 1892 жылы орыс ғалымы Д.И. Ивановский ашқан. Вирустар - нағыз паразиттер болып табылады, ағзада жасушаға енген вирус сол ағзадағы пластикалық және энергетикалық алмасу нәтижесінен түзілген өнімді, өзі өсіп көбеюге пайдаланады. Адамда вирус көптеген аурулардың қоздырғышы болып табылады. Мысалы: желшешек, тұмау, полиомиелит, эпидемиялық паротит, герпестік инфекция, сүйел, құтыру, қызылша, қызамық, жүре пайда болған иммунтапшылық синдромы (ЖИТС).

Бактерияларда паразитті тіршілік етіп бактерияларды ерітіп жіберетін вирустар тобын бактериофагтар деп атайды. Өсімдік және жануарлар ағзасында тіршілік ететін фактор құрылысы жағынан вирустардан күрделі. Көптеген фактор итшабаққа ұқсайды. Денесі: бас,мойын және құрылымы-ДНҚ, ал ақуызды компоненті қабықша құрайды (1 сұр қара).

Белгілі бір бактерияға енген фаг көбейіп бактерия жасушасын ерітіп жібереді. Кейбір бактериофагтар жұқпалы аурулар: дизентерия, холера, іш сүзегі, сальмоноллез ауруларын емдеуге қолданылады.

2) Тіршіліктің жасушалы формасы. Оның 2 түрі белгілі, а) прокариотты жасушалар (бактериялар, көк-жасыл балдырлар) цитоплазмасы қос қабатты липидтік мембранамен қоршалған, ядросы болмайды, тұқым қуалайтын материал сақина тәрізді ДНҚ молекуласынан тұрады; рибосомадан басқа органоидтары болмайды, мөлшері жағынан өте ұсақ болып келеді 0,1—0,5 мкм, митоз кездеспейді.

3) Эукариотты жасушалар — цитоплазмасы қос қабатты липидтік мембранамен коршалған, ядросы болады; тұқым қуалайтын материалы хромосомаларда орналасады, барлық органоидтары болады; жасуша мөлшері біршама ірі болып келеді — 15—65 мкм., митоз жолымен бөлінеді.

Эукариоттарды бір жасушалы ағзалар жасушасы және көп жасушалы ағзалар жасушалары деп жіктейді. Ал соңғыларын өсімдіктер және жануарлар жасушалары деп бөледі (1-сурет).

Бір жасушалы ағзалардың жасушасы (қарапайымдылар) — өздері бір жасуша бола түрып, тұтас ағзаға тән қызметтер атқарады: қозғалу, тітіркену, көбею, зәр шығару, ас қорыту жөне т.б. Ал көпжасушалы ағзалардың жасушалары белгілі бір қызмет атқаруға маманданады, оларда әр түрлі ақуыздар синтезделінеді, мысалы: эпителий ұлпасының жасушаларында — меланин, бұлшықет жасушаларында - миозин т.б.

Өсімдіктер жасушасының жануарлар жасушасынан ерекшелігі мынадай:

1-сурет. Жасуша түрлері

а) прокариоттар; б) эукариоттық. өсімдік жасушасы;

в) эукариотгық жануар жасушасы.

 

1) жасуша сыртын қалың целлюлоза қабығы қаптап тұрады;

2) цитоплазмада пластидтер (хлоропласттар, хромопласттар, лейкопласттар) кездеседі;

3) вакуолялары болады.

Қазіргі деректер бойынша жасушаның негізгі заты болып протопласт саналады. Протопласт цитоплазмаға және ядроға жіктеледі. Ол сыртқы ортадан шеткі мембрана - плазмолемма арқылы шектелген. Цитоплазма өз кезегінде гиалоплазмаға (цитоплазманың негізгі заты - матриксы) және органеллаларға жіктелген.

Гиалоплазма - 2 мембранамен (плазмолемма, тонопласт) шектелген қоймалжың сұйықтық. Ол органикалық; және бейорганикалық; заттардан тұрады. Оның 80-90 пайызын су құрайды. Органикалық заттардың ішінен негізгілері - ақуыз, нуклеин қышқылдары, майлар, көмірсулар, АТФ т.б.

Гиалоплазмада органеллалар бытыраңқы орналасады. Органеллалар - жасушада белгілі-бір қызмет атқарып, цитоплазмада тұрақты түрде кездесетін құрылымдар. Оларға — митохондриялар, Гольджи комплексі, эндоплазмалық тор, пластидтер, рибосомалар, лизосомалар, жасуша орталығы, микроденешіктер, микротүтікшелер т.б. жатады (2-сурет).

Эндоплазмалық торды 1945 жылы Портер ашқан. Ол өте ұсақ,тек кана электрондық мироскоп арқылы көруге болатын, қос кабат мембранамен шектелген және тарамданып гиалоплазманы өне бойына торлап тесіп өтіп орналасқан микроарнашықтар мен микроқуыстар жүйесі болып табылады. Оның 2 түрі белгілі: гранулалы немесе кедір-бұдырлы және агранулалы немесе тегіс.

 

 

Жасушаның мембраналық жүйесі 1-ядро, 2-кедір-бұдыр эндоплазмалык тор, 3-цитоплазмалық көпіршік, 4-Гольджи кешені, 5-гранула, 6-митохондрия, 7-лизосома

 

Эндоплазмалық тор. Гранулалы (кедір-бұдыр) эндоплазмалық тордың мембранасына рибосомалар бекінген, ал тегіс эндоплазмалық торда рибосомалар болмайды. Цитоплазмада, әдетте гранулалы тор агранулалы торға қарағанда әлдеқайда жақсы жетілген. Агранулалы тор кейбір ерекше қызмет атқаратын, яғни майлы заттарды көп синтездейтін жасушаларда ғана жақсы жетілген болады. Гранулалы тордың қызметі — ақуыз синтездеу, жасуша мембраналарын пайда ету орталығы болып саналады. Сол сияқты, ол вакуоля, лизосома, микроденешіктерді де пайда ете алады. Эндоплазмалық арналар арқылы макромолекулалар, иондар тасымалданады. Агранулалы тор липидтерді және көмірсуларды синтездеуге қатынасады.

Гольджи кешенін 1878 жылы итальян ғалымы Гольджи жануарлар жасушасынан ашқан және соңғы кездерге дейін ол тек жануарлар жасушаларына ғана тән деп келінген. Бірақ, кейінірек ол өсімдіктер жасушаларынан да табылған. Сондықтан Гольджи кешені барлық эукариотты жасушаларға тән органелла болып саналады. Гольджи кешені өте жұқа, жалпақ, бірінің үстіне бірі орналасқан 5—20 қалташықтардан - диктиосомалардан құралған. Әрбір қалташықтың диаметрі 1 мкм, ал қалындығы не бары 20—25 нм болып келеді. Қалташықтардың жиектері тесіліп бірте-бірте торға айналған. Гольджи кешенінің қызметі - полисахаридтерді синтездеу, жинақтау және тасымалдау болып саналады.

Митохондриялар — жасушаның міндетті органеллаларынын бірі. Оның пішіні түрліше болып келеді: таяқша тәрізді, дөңгелек, сопақша т.с.с, ал мөлшері 0,5—7 мкм тең. Митохондриялар қос қабат мембранамен шектелген. Сыртқы мембранасы тегіс, тұйық, ал ішкі мембранасы митохондрияның ішіне қарай қатпарлар пайда етеді. Оларды кристтер деп атайды. Кристтер арасыңда митохондрияның негізгі заты — матриксі орналасқан. Оңда ДНҚ, рибосомалар, ақуыздар т.б. кездеседі. Митохондриялар органикалық заттарды ыдырату, АТФ синтездеу қызметтерін атқарады.

Рибосомаларды 1955 жылы Палладе ашқан. Ол екі бөлшектен (кіші бөлшегі, үлкен бөлшегі) тұрады. Олар өте ұсақ, тек электрондық микроскоп арқылы көруге болатын — органеллалар. Оның мөлшері не бары 15—35 нм болады. Рибосомалар р-РНҚ-дан және ақуыздан тұрады, оның негізгі қызметі ақуызды синтездеу болып саналады.

Лизосомалар - диаметрі 2 мкм, әр түрлі ферменттерден тұратын көпіршіктер. Олар органикалық заттарды гидролиздеу ыдырату процесіне қатынасады, яғни жасушаішілік ас қорыту кызметін атқарады.

Жасуша орталығы — жануарлар жасушаларына тән органелла. Ол 2 центриолядан түрады. Әрбір центриоля диаметрі 150 нм, ұзыңдығы 300-500 нм болып келетін қуыс цилиндр. Оның қабырғасы үш-үштен 9 топқа топтасқан 27 микротүтікшелерден құрылған. Жасуша орталығының қызметі митоздың қалыпты жүруін қамтамасыз ету, яғни, анафаза кезінде хроматидалардың полюстерге ажырауын қамтамасыз ету болып табылады.

Микротүтікшелер — түрліше болып келетін ұзын түтіктер, оның диаметрі 24 нм-ге тең. Олар тірек қызметін атқарады.

Пластидтер тек өсімдік жасушаларына тән органеллалар. Олардың 3 түрі белгілі: жасыл пластидтер — хлоропласттар (Компаретти, 1791) сары, қызыл пластидтер — хромопласттар (Берцелиус 1837), түссіз пластидтер - лейкопласттар (Крюгер, 1854).

Цитологияның соңғы кездердегі ең маңызды жетістіктеріне мыналарды жаткызуға болады:

1. Цитоплазманың мембраналық құрылыс принциптерін тұжырымдау;

2. Жасушаның ашық биологиялық жүйе екендігін тұжырымдау, яғни заттар, энергия және ақпарат ағындары туралы тұжырымның қалыптасуы.

Цитоплазма және оның органеллалары биологиялық мембраналардан тұрады, оның қызметі, қасиеттері сол мембраналарға байланысты болады. Шынында да, цитоплазманың құрғақ затының 90 пайызын биологиялық мембраналар құрайды; гиа-лоплазма 2 мембранамен (плазмолемма, тонопласт) шектелген; органеллалардың көбісі мембраналардан тұрады.

Биологиялық мембрана өте жұқа, қалыңдығы не бары 5—10 нм болып келетін қабықша. 1972 С.Сингер мен Г.Никольсон ұсынған биомембрананың сұйықтық - мозайкалық моделіне сәйкес, ол 2 биополимерден тұрады: ақуыз және липидтер (3-сурет).

Липидтер молекуласы биологиялық мембраналардың қаңқасын құрайды, ол екі қабат сұйық фаза күйінде болады, ал оның бетінде немесе оған еніп, кейде оны түгел тесіп өтіп ақуыз молекулалары орналасқан. Биологиялық мембраналар жартылай өткізгіштік (таңдамалы өткізгіштік) қасиетке ие, оның ұштары үнемі тұйықталған. Биологиялық мембраналар арқасында жасушада көптеген дербес, тұйық қуыстар (органеллалар) түзіледі. Мембраналар арқасында осы қуыстарда тек өздеріне ғана тән химиялық құрамы қалыптасып, бір мезгілде түрліше химиялық реакциялардың жүруіне мүмкіндік туады.

Биологиялық мембрананың құрылысы 1-фосфолипид қабаттары, 2-ақуыз молекулалары.

 

Жасуша ашық биологиялық- жүйе болып саналады. Ол арқылы үнемі заттар, энергия және ақпараттар ағыны өтіп отырады.

Заттар ағыны - жасуша тіршілігі үшін өте қажет құбылыс. Жасушаға үнемі заттар еніп, олар зат алмасу процесінде өзгеріп (ыдырап, синтезделіп), сыртқа шығарылып отырады. Бұл процесс үздіксіз жүреді, себебі заттар ағыны тоқталса, жасуша да өз тіршілігін тоқтатады. Жасушаға түйіршік тәрізді заттар - фагоцитоз, ал сұйық заттар - пиноцитоз арқылы енеді. Пиноцитоз осмос құбылысы нәтижесінде жүреді. Оған мысал ретінде жасушада байқалатын плазмолиз - деплазмолиз құбылыстарын келтіруге болады. Заттардың мембранадан белсенді тасымалдануы ферменттердің қатысуы және энергия жұмсалуы арқылы жүреді.

Энергия ағыны - жасуша тіршілігі үшін энергия қажет. Ол энергия органикалық заттардың ыдырауы нәтижесінде бөлініп шығады да АТФ молекуласында жинақталады. АТФ-та жинақталған энергия оның әрі қарай АДФ, АМФ-қа ыдырауы арқылы бөлініп әр түрлі тіршілік әрекеттеріне пайдаланылады. Энергия синтезі жасушада анаэробтық гликолиз, фотосинтез, хемосинтез, аэробтық гликолиз реакциялары нәтижесінде іске асады. Энергияның синтезделуі өсімдіктер жасушаларында пластидтерде, ал жануарларда—митохондрияларда жүреді.

Ақпараттар ағыны - жасуша тіршілігі туралы ақпарат ядрода, хромосомаларда, ДНҚ молекуласында биологиялық (генетикалық) код күйінде жазылған. Міне осы ақпарат ДНҚ—ДНҚ-ға, ДНҚ—РНҚ-ға, РНҚ-дан ақуызға беріліп отырады. Арнайы зертхана жағдайларында ревертаза ферментінің көмегімен РНҚ-нан—ДНҚ-ны синтездеуге мүмкіндік пайда болды. Ал ақуыздар (ферменттер) жасушаның барлық тіршілік процестерін басқарып, реттеп отырады. Ақпараттар ағынысыз жасуша тіршілігінің болуы мүмкін емес.

Әдебиеттер:

1. Медицинская биология и генетика/ Под.редакцией Куандыкова Е.У., Алматы, 2004

2. Әбилаев С.А. Молекулалық биология және генетика. Шымкент. 2008, 424 б.

3. Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Н. Молекулярная биология. Учебное пособие для студентов медицинских вузов, Москва: Наука, 2003, 544 с.

4. Гинтер Е.К. Медицинская генетика. М., Медицина, 2003.

5. Медицинская биология и генетика/ Кулешова Г.Т.2007.

Бақылау сұрақтары:

1. Тіршілік дегеніміз не, анықтамасын беріңіз.

2. Тіршілікті сипаттайтын, заңдылықтарды атаңыз.

3. Өзін-өзі реттеудің ағзадағы маңызы неде?

4. Тіршіліктің түпкілікті қасиеттері

5. Тіршілік материядағы тіршілік деңгейлерін ата?

6. Әр деңгейдің адамға аурудың алдын-алу үшін маңызы қандай?

7. Жер бетіндегі тіршіліктің формаларын атаңыз?

8. Вирустың медициналық маңызы неде?

9. Ағзаның жасушасыз формасы- вирустарға сипаттама бер.

10. Бактериофагтар деген не? Бактериофагты қандай ауру түрлерін емдеуге қолданады?

11. Құрылымы жағынан эукариотты және прокариотты жасушалардың

бір-бірінен айырмашылығы қандай?

12.Эукариотты жасушалардың құрылысы, молекула генетикалық рөлі

неде?