Қысқаша дәрістер жинағы

    1-дәріс.  Тақырыбы: “Цитология тарихы. Клетка теориясы” (2 сағат).

Дәрістің  мақсаты: цитологияның биология ғылымының үлкен саласы екенін анықтау. Цитологияның басқа да іргелі пәндермен байланысын көрсету. Клетка ілімінің пайда болу тарихы. Клетка теориясының негізгі қағидалары. Клетканы зерттеу тәсілдері. Жарық және электрондық мироскоппен зерттеу тәсілдері. Тірі және бекітілген клеткаларды зерттеу тәсілдері. Клетка компоненттерін зерттеудің иммунохимиялық тәсілдері туралы жалпы түсінік беру. 

Кілтті  сөздер: цитология, иммунохимия, микроскоп.

   Цитология клеткалардың құрылысын, атқаратын  қызметін, дамуын зерттейтіи ілі.м. Грекше kytos — клетка, logos— ілім деген мағынаны білдіреді.

   Цитологияның  биология ілімінен өзінің іргесін бөлгеніне небары жүз жылдай ғана уақыт өтті. Осы аралықта ол жедел қарқынмен дамып, жазбаша морфологиялық ілімнен экспериментальды ілімге айналды. Сөйтіп цитология бүгінгі таңда клетканының құрылысын ғана емес, ондағы күрделі физиологиялық процестерді де зерттейтін ауқымды ғылым саласының біріне айналып отыр.

   Морфология  ілімінен өрбіген цитология анатомия, гистология, физиология, эмбриология, генетика, биохимия т. б. ілімдерімен  тығыз байланыса келіп, клетка физиологиясы, цитохимия, цитогенетика, цитоэкология, салыстырмалы цитология сияқты өзінің төл тармақтарын туындатты.

   Цитология да биохимия, биофизика, генетика және молекулалық биология салаларындай ғылыми әдістемелік тәсілдерге жүгінеді. Осы тәсілдер арқылы ол соңғы жылдары  клетканы жан-жақты зерттеуде нәтижелі жетістіктерге жетті.

   XIX ғасырдың басында жүргізілген микроскопиялық зерттеулер жануарлар мен өсімдіктер организмдерінің клеткадан құрылатынын дәлелдеп қана қоймады, органикалық дүниенің даму заңдылықтарын ашып берді. Я. Э. Пуркине және И. П. Мюллер ұйымдастырған ғылыми мектептер өмірге клетка теориясы жөнінде көп жаңалықтарды әкелді. Жалаң физиологиямен және фармакологиямен айналысқан Пуркине енді өзінің  ғылыми  бағыт-бағдарын өсімдіктер мен жануарлар клеткаларын зерттеуге қарай.бұрды.

   Клетка  теориясы ашылғанға  дейін биология саласында оптикалық құралдармен жабдықтау, оны жетілдіру сияқты күрделі жұмыстар жүргізілді. Сөйтіп өсімдіктер мен жануарларды зерттеуде алғашқы мағлұматтар алына бастады. 1665 жылы Роберт Гук тұңғыш рет үлкейтіп көрсететін шынының көмегімен тозағашының құрылысын зерттеп, оның «клеткадан» тұратынын анықтады. Кейін өсімдіктердің өсіп дамуын бақылай келе М. Мальпиги (1671), II. Грю (1671) бұл жаңалықтарды толық. дәлелдеді.

   А. Левенгук  (1680)  бірінші рет  қан құрамында эритроциттердің  барын анықтаса, Фантана  (1781)  жануарлар клеткаларындағы небір құпияларды  ашты. Осыдан кейін өсімдіктер мен жануарлардың клеткаларының құрылыстары белгілі бола бастады. Қлетканың құрамындағы  негізгі  элемент — протоплазма   (Пуркине  1830)   мен ядро (Браун 1833) табылды. Осы мағлұматтарды негізге алып әрі әр түрлі ұлпалардың құрылысын, дамуын жанжақты зерттеп, соңынан нәтижелі қорытындыларын саралай отырып,  1838—1839 жылдары    Т. Шванн    өзінің атақты клетка теориясын жазды. Бұл жаңалық табиғаттану ғылымдарында бұрын-соңды болмаған  ұлы жетістіктердің    бірі еді.  Т. ІІІванның    тұжырымы    бойынша клетканың пайда болуы өсімдіктерге де жануарларға да қатысы  бірдей заңдылыққа    бағынады.    Ғалымның ой елегінен өткізілген осы қағида    органикалық    дүниенің даму заңдылығын тағы да бір қырынан көрсетті.

   Ф. Энгельстің клетка теориясын XIX ғасырдағы ұлы жаңалықтардьң бірі деп атауына да осы негіз болса керек.

   Клетка зерттеу әдістері

   Цитололгияда  негізгі колданылатын әдістердің бірі-жарық  микроскопы. Соңғы жылдары клетканы зерттеуде жарық микроскоптарының бірнеше түрлері қолданылып жүр (люминесценттік, фазасы карама-карсы, электронды микроскопты). Жарық микроскоптарының көмегімен ұлпадан алынған және әр түрлі бояулармен боялған жұқа кесінділерді (препарат) зерттеуге болады. Ол үшін кесіндінің қалыңдығы 5—7 микроннан (мк) аспау керек, сонда ғана жарық кесінділер арқылы   өте алады.   Жарық микроскоптары арқылы тексеретін ұлпалардан кесінділер дайындау (препарат) өте күрделі жұмыс. Цитологиялық препараттар жасау бірнеше кезеңдерге бәлінеді: материал алу және оны бекіту, ұлпаларды тығыздау, парафинге құю, кесінділер жасау, бояу, бальзамға бекіту.

   Микроскоптың  көру қабілеттілігі қолданылып отырған  жарық ағымына байланысты және жарық  ағынының 1/3 бөлігіне тең болады. Жарық толқынының ұзындыры неғұрлым қысқа болса, микроскоптың көру қабілеттілігі соғұрлым артады. Егер жарық толқынының ұзындығы 0,6 милли микрон (мкм) болса, микроскоптың кәру қабілеттілігі— 0,2 мкм— 1/3 ХО, 6 мкм — 0,2 мкм. Люмиесцент микроскопы ультракүлгін жарық толқынымен жұмыс істейді, толқын ұзындығы— 0,27—0,4 мкм. Осындай толқын препаратқа түскенде ол сәулені сіңіре отырып, өзінен жарық шығарады, бүл құбылыс флюоресценция деп аталады. Шыққан жарық толқыны сінген жарық. Толқынына қарағанда әрдайым ұзын болады. Кейбір заттар түскен жарық толқынының жартысын сіңіріп, өзімен жасыл, сары, қызыл спектрді шығарады. Флюоресценция деп заттарды ультракүлгін жарығымен шағырылыстырылғанда өзінен жарық бөлуін айтады. Оларға пигменттер, витаминдер, майлар жатады. Кейбір заттарды флюрохром бояуларымен бояу арқылы флюоресценцияны көруге болады. Мысалы, ДНК-ны акридин қызыл сары бояуымен боялғанда клеткадағы дизоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) ашық жасыл сәуле береді, ал рибонуклеин қышқылы (РНҚ) ашық қызғылт сәуле береді.

   Фазасы  қарама-қарсы микроскоп.

   Бүл микроскоптың ерекшелігі тірі клеткаларды, боялмаған объектілерді зерттеуге мүмкіндік береді.

   Электронды  микроскоп.

   Электронды  микроскоптарда жарықтың орнына электрон сәулелері қолданылады, осыған байланысты қолданылатын қуаттың күші 50—100 кВ-қа дейін барады, ал толқын үзындығы 0,056—0,035 А°-ге жетеді. Толқын ұзындығы неғұрлым қысқа болса, микроскоптың көрсеткіштік қабілеттілігі сорғұрлым артатынын физика курсынан жақсы білеміз. Осыған байланысты электроиды микроскоптардың көрсеткіштік қабілеттілігі —1—7А°-ға, ал үлкейткіштік қабілеттілігі 600 000-ға дейін жетеді. Электронды микроскопты пайдаланып қалыңдығы 400—600А° препаратты көруге болады, өйткені қалың препараттан электрондар өте алмайды, олардың өткізгіштік қасиеті нашар. Электронды микроскопқа препарат дайындайтын приборды ультрамикротом деп атайды. Осы прибордың көмегімен жұқа кесінді жасап, оны объекті торына бекітіп, арнайы бояулармен бояп, электронды микроскоппен қарайды. Электрон сәулелері препарат арқылы өткенде объектінің үлкейтілген «көлеңкесі» экранға түседі.

   Цитохимиялық  және гистохимиялық әдістер клетканың,  ұлпаның  құрамындағы  химиялық заттардың  мөлшерін, саласын тексеруге    мүмкіндік    береді. Бұл    әдіс химиялық реакциялар арқылы клеткалар  мен ұлпалардың құрамындағы қосылыстарды тексереді. Қазіргі кездерде қолданылып жүрген тәсілдер арқылы клетканың құрамындары белоктарды, нуклеин қышкылдарын (ДНҚ, РМҚ), ферменттерді анықтауға болады. Мұндай заттарды   анықтау   үшін   химиялық   қосындылар   мен   клеткалардың   немесе    ұлпаның    арасындағы    реакцияның нәтижесінде заттардың боялып көрінуін  қамтамасыз ету керек. Мысалы, клетканың құрамындары РНҚ-ны анықтау үшін — галлоцианин бояуы қолданылады,    ал оның клеткада барын білу    үшін    рибонуклеазамен РНҚ-ны ажыратады (немесе жояды). Сәуле спектрін өзіне сіңіру арқылы клетканың құрамындағы химиялық    заттардың мөлшерін есептеуге негізделген приборды    цитоспектро-фотометр деп атайды. Бұл әдіс абсорбция заңына бағынады.

   Авторадиография.

   Бұл әдіс клеткадағы зат алмасу процесін зерттеуде қолданылады. Ол үшін фосфор- (Р32),көміртегі   (С14), сутегі II'3)  радиоактивті элементтер немесе олардың қосындылары пайдаланады.

   Клеткаларды толық және жан-жақты зерттеуде  басқа да әдістер қолданылады: ұлпалар мен клеткаларды өсіру, микрохирургия т. б.

    2-дәріс.  Тақырыбы: “Цитоплазманың, плазматикалық мембрананың  құрылысы және  қызметі” (2 сағат).

    Дәрістің  мақсаты: Цитоплазманың құрылысы мен қызметіне жалпы сипаттама. Цитоплазманың (гиалоплазманың) матриксы, гиалоплазманың трабекулалық жүйесі. Цитоплазманың мембранасы: клетка мембранасының құрылысындағы белоктар мен майлардың рөлі. Вакуолдік жүйе және цитоплазмадағы мембраналы органоидтар. Плазматикалық мембрананың құрылысы және қызметі. Мембрана арқылы заттардың тасымалдануы (пассивті және активті), плазмолемманың рецепторлық қызметі. Клеткааралық байланыстар. Палзматикалық мембрананың маманданған құрылымдары.

Кілтті  сөздер: цитоплазма, мембрана, гиалоплазма.

   Тірі  организмдердің құрамына кіретін клеткаларды екі топқа бөлуге болады: ядро қабаты болмайтыны прокариоттар оларға көк жасыл балдырлар және бактериялар жатады, ядро кабаты жақсы жетілгені эукариоттар, бұған өсімдіктер мен жануарлар клеткалары жатады.

   Эукариотты  клеткалар үш бөлімнен тұрады: сыртын қоршап жатқан плазматикалық мембранадан, цитоплазмадан және ядродан. Прокариоттар мен өсімдік клеткаларының плазматикалық мембраналарының сыртында клетка қабаты болады, ал жануарлар клеткаларында мұндай қабат болмайды. Клетканың ядросын қоршап жатқан қоймалжың затты цитоплазма деп атайды Эукариотты клеткалар цитоплазмасының әртектілігі оның құрамында гиалоплазманың болуынан. Гиалоплазма мембраналы және мембранасыз компоненттерден тұрады. Мембраналы ком-поненттерге митохондриялар, пластидтер, эндоплазмалық тор, Гольджи аппараты, лизосомалар, ал мембранасыз компоненттерге центрольдар, рибосомдар, микротүтікшелер, микрофиламенттер жатады. Цитоплазманың кұрамындағы жоғарыда аталған компоненттер бір-бірімен өте тығыз байланыста болады.

   Клетканың зат алмасу процесінде гиалоплазма үлкен рөл аткарады. Цитоплазманың негізгі матриксы (негізгі плазмасы) болып саналатын гиалоплазма — клетканын өте маңызды бөлімі. Электронды микроскоптан қарағанда цитоплазманың кұрамында гомогенді жұқа түйіршікті денелердің, бары байқалады. Цитоплазманың физикалық және химиялық ерекшеліктеріне келетін болсак, ол Негізінде кұрамында белоктар, нуклеин қышқылдары, көмірсулар болатын күрделі қоймалжың заттардан тұрады. Бұл жүйе сұйық күйден қатты күйге немесе керісінше ауысып отырады. Бұл жағдай көбіне сыртқы әсерлермен байланысты. Егерде клеткаға жоғарғы гидростатикалық қысыммен әсер ететін болсақ, цитоплазма қатаймай сұйыла бастайды. Бұл құбылыс молекулалардың арасындағы байланыстардың нашарлауынан туады. Физика-химиялық және электронды-микроскопиялық әдістерді қолдана отырып зерттеулердің арқасында негізгі плазма деген түсінік пайда болды. Бұл көп компонентті цитоплазманың жұмысын реттеп, үйлестіріп тұратын жүйе болып саналады.

   Атқаратын қызметтеріне карай цитоплазманың әрбір бөлімдері өздерінің агрегатты күйін өзгертіп отырады. Мысалы, кейбір жағдайларда тубулин-белоктарының молекулалары цитоплазмада шашырап, ал белгілі бір мезгілде жинақталып, микротүтікшелер түзеді. Микротүтікшелердің өздігінен жиналуы— қайтымды процесс. Егер де клетканың өмір сүру жағдайын өзгертсек (қысымды көбейтсек немесе клетка мембранасының өзгергіштігін өзгертсек), онда микротүтікшелер тубулин молекулаларына дейін  ыдырап кетеді. .Сонымен гиалоплазмада  белок молекулаларының кешені пайда болып және ыдырап отырады.

   Егер  клетка гомогенатынан оның ядроларын, мембранадан тұратын органоидтарын, рибосомдарын тұндырып алып, қалған сұйықтықты (цитозоль) тексерсек, онда оның күрамында  гиалоплазманың негізгі химиялық құрамын  табуға болады.

   Гиалоплазманың  құрамында белоктар, цитоплазмалық ферменттер  көрінеді.  Эукариотты клеткалардағы белоктың 20—25%-і осы гиалоплазманың    кұрамында бар. Бактерия клеткасының гиалоплазмасы барлық белоктардың 50%-тін қамтиды. Гиалоплазма матриксында гликолиз  ферменттері,  қант   метаболизміне  қатысатын ферменттер, азот негіздері,  аминкышқылдары,    майлар және т б. күрделі қосылыстар бар. Матрикс кұрамында белок синтездеу барысында  аминқышқылдарын күшейтетін   ферменттер   де   баршылық. Гиалоплазма — клетканың   барлық құрамдарын   біріктіріп   тұратын   және бір-бірімен химиялық қатынасын камтамасыз ететін орта. Гиалоплазма арқылы клетка ішіндегі аминқышқылдары, нуклеотидтер: (қанттар, майларды тасымалдау) процесі жүреді.   Гиалоплазма АТФ молекулалары    жинақталатын орын. Мұнда гликоген, май тамшылары сияқты қоректік заттар жиналады.

   Соңғы жылдары меговольтты электронды микроскоптың көмегімен К. Р. Портер клетканың гиалоплазмасынан микротрабекулярлық тор тапты.  Осы тордың негізінде  цитоплазманың ішкі (2-нм)  талшықтардан түратынын  байқаған. Трабекуля жүйесі — гиалоплазмадағы бүкіл жүқа түтікшелерді, жіпшелерді, мембраналы органеллаларды және плазматикалық мембрананы біріктіріп тұратын тор. Трабекуля- тордың түйісетін не косылатын нүктелеріне рибосомдар I (полисомдар)  орналасады. Сонымен трабекуля    жүйесі гиалоплазманы белоктарға  бай полимерлі фазаға және трабекулялар арасындағы сүйықтық фазаға бөледі. Трабекуля жүйесі клетканың ішкі тірегі болумен катар, цитоплазмадағы ферменттердің орналасуын реттеп отырады. Трабекуля жүйесі — козғалмалы жүйе. Ол сырттан келген әсерлердің салдарынан ыдырап та кете алады.