Қысқаша дәрістер жинағы

   Цитоплазма  мембраналары

   Клеткада  кездесетін барлық мембраналар (плазматикалық  органоидтардың мембраналары). Мембраналардың кұрылыстарын анықтайтын көптеген модельдер ұсынылды. Олар негізінде белоктар мен фосфолипидтердің байланысын көрсетеді. Кейбір модельде мембрана үзілмейтін қатпарлы құрылым кейбіреуінде мицелла түрінде көрсетіледі. Мембрананың ішкі глобулярлы түйіршіктері ашылғаннан кейін мембраналарды белоктар кіретін сұйық  қүрылым ретінде қарайды және ішкі клетка мембраналары кұрылысы және химиялық құрамы жағынан бір-біріне ұқсас келеді. Электронды микроскоптан мембрананың үш кабаттан тұратынын анық көруге болады. Ортаңғы ашық кабат бимолекулалы май қабатынан, ал шеткі күңгірт қабаттары белок молекулаларынан түзіледі (4-сурет). Клетканың сыртқы қабаты (плазматикалық) оны сыртқы ортадан бөліп тұрады, ал ішкі мембраналар көпіршік түрінде келіп, өзінің құрамындағы заттарды цитоплазмадан ажыратады.

   К.летка  цитоплазмасындағы мембраналар қуыстар, түтікшелер немесе көпіршіктер жасап, өздерінің ішіндегі заттарды гиалоплазмадан бөліп, күрделі тор құрайды. Мұндай мембраналарға митохондрия, пластидтер, эндоплазмалық торлардың мембраналары жатады.

   Плазмалемма. Плазмалемма. клетканы қоршап тұрғандықтан сыртқы ортамен тікелей байланысты, сондықтан бұл мембрананың клетка тіршілігіндегі рөлі өте зор. Плазмалемманың қалыңдығы 10 нм шамасындай, басқа мембраналарға қарағанда қалыңдау, өйткені оның сыртқы беті көмірсулардан, ішкі жағы қалың белок молекулаларынан тұрады. Мембрананың негізгі химиялық компоненттері — белоктар (60%), майлар (40%) және көмірсулар (2—10%). Клетканың ішкі мембраналарына қарағанда плазмалемма холестеринге бай. Плазмалемманың бір ерекшелігі оның сыртында көмірсулардан тұратын гликокаликс қабаты орналасады. Бүл қабаттың қалындығы 3—4 нм-дей болады. Плазмалемма негізгі атқаратын қызметі: қорғаныштық, өткізгіштік және тасымалдаушы. Тасымалдаушы плазмалемма сулардың, иондардың және молекулалардың сыртқы ортадан клеткаға өтуін және кері өтуін реттеп отырады. Зат  алмасу процесінде клеткада  пайда  болған  қорытылған заттар да осы плазмалемма арқылы сыртқа шығарылып отырады. Плазмалемманың сыртқы бетіне рецепторлық ферменттер орналасады, олар клетканың  күйін басқа көрші клеткаларға жеткізіп тұрады. Плазмалемма клетканың бөліну процесінде маңызды рөл атқарады. Оның сыртында микротүтікшелер, талшықтар сияқты әр түрлі өсінділер болады.

   Плазмалемманың  тасымалдаушы   қызметі

     Сыртқы ортадан клеткаға әр  түрлі заттар енетінін атап  кеттік. Үлкен молекулалар жай өтеді де, кіші молекулалар жылдам өтеді. Ең жылдам өтетін су және оның құрамындағы ерітінділер екен. Егер эритроцитті өзінің цитоплазмасынан гөрі шоғырлануы аз тұзды ерітіндіге салсақ, онда сыртқы ортадан су клеткаға көп енеді де клетканың көлемі өсіп, оның сыртқы  мембранасы  жарылып  кетеді. Керісінше, егер эритроцитті шоғырлануы көп тұзды суға салсақ, онда клеткадағы су бөлініп шығады да, ол қабысып, жиырылып қалады. Клетканың сыртқы мембранасында линопротеин қабатында «порлар» болады, олар арқылы иондар және сулар өтеді. Осы мембрана арқылы К+ ,  N+   катиондары   аса  жылдамдықпен   жүреді.  Мембрананың тасымалдау қызметі:  иондар  мен судың шоғырлануы көп ортадан шоғырлануы аз ортаға  (пассивті тасымалдау), және керісінше,    шоғырлануы    аз заттың Шоғырлануы көп ортаға енуін (активті тасымалдау) реттеп отырады. Активті тасымалдау энергия жұмсау арқылы өтеді   (АТФ), Қ+, Nа+  -иондарының шоғырлануын реттеп тұратын К+, Nа+—«насосы» плазмалеммаға орналасады. Осы «насостардың» жұмыстарын зерттеу үшін эритроцитті алуға болады.    Бұл клеткада К+, Nа+ иондарының шоғырлануы қанның   плазмасына    карағанда өзгеше    болады  (бірақ концентрациясының    жиынтығы шамалас, клетканың сыртында және ішінде изотониялы). Белоктар, нуклеин қышқылдары, майлар, ыдырап барып мономерлер түрінде ғана плазмалеммадан өте алады.

   Кейбір  жағдайларда макромолекулалар немесе ірі түйіршіктер клеткаға эндоцитоз  процесі арқылы өтуі мүмкін. Эндоцитозды  фагоцитоз жәме пиноцитоз деп  екі түрге бөлуге болады: фагоцитоз процесі дегеніміз клеткалардың ірі түйіршіктерді кабылдап цитоплазмасына өткізуі. Бұл процесті бірінші рет зерттеген орыс ғалымы — И. И. Мечников. Пиноцитоз процесінде клетка цитоплазмасына ерітінділерді қабылдайды. Плазмалемма арқылы ішінде сұйық заттары бар көпіршіктердің клеткаға өтуін пиноцинтоз деп атаймыз. Эндоцитоздың бірінші кезеңінде (адсорбция) энергия жұмсалмайды. Сырттан келген көпіршіктер плазмалемманы итеріп, ойыс жасап барып өтеді немесе плазмалемма өсінділері біртіндеп клеткаға енеді, клеткаға енген көпіршіктер плазмалеммадан жеке бөлініп барып орналасады. Клеткаға түскен түйіршікті заттар лизосомадағы гидролаза ферменттер арқылы қорытылады. Пиноцинтоз процесін көптеген клеткалардан, яғни өзіне қоректік заттарды сіңіретін, мысалы ішек клеткаларынан(энтороциттер) байқауға болады. Энтороциттердің жоғарғы (апикальді) бөлімінде пиноцитоз көпіршіктері орналасады, олар клеткаға ыдырап майларды, кемірсуларды т. б. өткізіп отырады.

   Пиноцитоз процесі арқылы клеткара заттардың  өтуін жануарлар клеткаларынан, жоғарғы сатыдағы өсімдіктерден, төменгі саңырауқүлақтардан, қарапайымдардан, тіпті бактериялардан да байқауғра болады.

   Плазмалемма заттарды клеткадан шығаруға эндоцитозға  қарама-қарсы процесте — экзоцитозда  маңызды рөл атқарады. Мысалға  әр түрлі белок молекулалары, ферменттер, мукополисахаридтер, май тамшылары экзоцитоз арқылы клеткадан шығарылады. Клеткадан көп мөлшерде шыққан ферменттер клетканың жоғарғы бетіндегі гликокаликс қабатында жиналады. Ферменттер биополимерлерді және органикалык қосылыстарды мембранадан тыс ыдыратуда үлкен қызмет атқарады.

   Әр  түрлі иммунологиялық әдістердің көрсетуі бойынша клетканың үстіңгі бетінде (илазмалеммада) антигенді компонеттер  шоғырланады, олар антиденелерге керісінше  әсер етеді. Антигендер көмірсулардан, гликолипидтер мен гликопротеидтерден тұрады. Осы глипопротеид мембранасында құрамында активті заттар болатын (гормондар, медиаторлар) әр түрлі рецепторлар орналасады. Жануар организміндегі әр түрлі клеткалар әр түрлі рецепторлардың жиынтығына ие болады, басқаша айтқанда, бір рецепторлардың әр түрлі ссзгіштік қасиеттері болады. Осы рецепторлар арқылы клетканың «күй-жағдайы» туралы хабарлар беріліп отырады.

   Қорытып айтқанда, рецепторлар физикалық  әсерлерге төтеп беруімен, әрі  ерекше заттарды байланыстыруымен қатар клетканың бетіндегі хабарды клетканың ішіне өткізу қызметін де атқарады.

   Клетка  аралық байланыстар.

   Көп клеткалы организмдерді клетка аралық қатынастар байланыстырып тұрады. Мұны тіпті ұрықтық ұлпалардың клеткаларынан  да байқауға болады. Осы ұлпалар  сияқты клеткалардың бір-бірімен бірігуін, қосылысуын адгезия деп атайды. Ал осындай қасиет клетканың плазмалеммасының бетінде жатқан химиялық қосылыстардың ерекшеліктерімен де сипатталады. Клетка аралық байланыстардың механизмі әлі толық зерттеліп біткен жоқ.  Әйтсе де кейбір мәліметтер бойынша, бұларды байланыстыратын плазмалеммадағы липопротеидтер мен гликокаликс арасындағы   өзара    байланыстар екен. Эмбриональды клеткалардың  плазмалемма мембраналарының   арасындағы осындай   байланыстар саңылауы 20 нм   шамасындай болады. Ал саңылаудын, өзі гликокаликске бай болып келеді.

   Атқаратын қызметтеріне қарай клетка байланыстарын  айырғыш, механикалык,, химиялық    деп    үш    түрге бөледі. Бірінші топқа жай, «құлып» тәрізді және десмосом  байланыстары жатады. Екінші топқа тығыз   байланыс, үшіншісіне саңылау арқылы қосылатын байланыстар жатады. Жай байланыс жолымен көптеген клеткалар қосылысады, мұнда екі плазмалемманың арасындағы кеңістік 15—20 нм-ге   дейін барады. Плазмалеммаға цитоплазма   жағынан   ешкандай қосымша құрылыс келіп жалғаспайды.   Тіпті   байланыс («құлып»), әсіресе эпителий ұлпаларында көп кездеседі,     мұнда     клетканың плазмалеммасы  бір-біріне инвагинации жасап қосылады. Десмосомды байланыста мембрана аралығында тығыз орналасқан   заттарға  цитоплазма   жағынан   электронды тығыз орналасқан жіңішке талшықтар (тонофиб-риллдер) келіп түйіседі. Дссмосома аумағы 0,5 мкм ша-масындай. Десмосомдар механикалық қызмет атқарады. Тығыз байланыста екі плазмалемманың сыртқы беттері бір-біріне түйісіп қалыңдығы 2—3 нм-дей бір қабат түзеді. Бұл мембраналардың түйісетін нүктелері болады. Тығыз десмосома байланысын толық көру үшін күрделі әдістер қолданылады (мембраналарды мұздатып барып қақ бөледі). Сонда цитоплазма жағынан бұл аймаққа көптеген жіңішке жіпшелердің орналасатынын көреміз. Тығыз байланыстар арқылы молекулалар мен иондар алмасуы жүрмейді. Мұндай байланыстар эпителий, эндотелий және мезенхима клеткаларының аралықтарынан байқалады.

   Саңылаулы байланыстардың негізгі қызметі  — клетка аралық қатынастарды реттеу, атап айтқанда, химиялық заттардың алмасуын, әсіресе дамып келе жатқан клеткалардың байланысын күшейтіп, төменгі молекулалы қосылыстардың бір клеткадан екінші клеткаға өтуін реттеу. 

3-дәріс.  Тақырыбы: «Эндоплазмалық тордың, Гольджи аппаратының, құрылысы мен қызметі» (2 сағат)

    Дәрістің  мақсаты: Түйіршікті эндоплазмалық ретикулумның құрылысы және қызметі, оның белок синтезіндегі және цитоплазмалық мембранадағы рөлі. Түйіршіксіз эндоплазмалық тордың құрылысы және қызметі және оның полиқанттарды, майларды, стероидтарды, т.б. молекулаларды синтездеудегі рөлі. Гольджи аппаратының құрылысы және қызметі, оның синтездегі, сегрегациядағы, жетілудегі, секрет шығарудағы және клеткаға басқа заттарды өткізудегі рөлі. Лизосомдардың құрылысы, қызметі, класификациясы, олардың клеткаішілік асқорытудағы және фагоцитоздағы рөлі. Митохондрияның құрылысы: мембраналары, кристылары, матриксы. Оның синтездегі және АТФ жинақтаудағы рөлі. Клеткадағы АТФ-ң синтезделу жолдары: анаэробты гликолиз және тотығу-тотықсыздану процестері.  Бактериялардағы митохондрияның қызметін атқаратын туындылар. Пластидтер – классификациясы, құрылысы, химиялық құрамы. Фотосинтездегі пластидтердің рөлі. Митохондрия мен пластидтердің шығу тегі.

Кілтті  сөздер: түйіршікті, түйіршіксіз эндоплазмалық тор, белок синтезі, АТФ синтезі.

   Жоғарыда  айтқандай, цитоплазмада мембраналы және мембранасыз компоненттер кездеседі. Мембранасыз компоненттерге микротүтікшелер, құрамында микротүтікшелер кездесетін органиодтар, микрофиламенттер және микрофибрилдер жатады. Мембраналы органеллаларға эндоплазмалық торлар (тегіс және кедірлі-бұдырлы), лизосомдар, Гольджи комплексі және екі мембраналы митохондриялар мен пластидтер жатады.

   Эндоплазмалық тор

   Эндоплазмалық торды 1945 жылы К. Портер электронды микроскоптың көмегімен тауық балапандарының фибробластарынан тапты. Фибробластарды бекітіп және бояп барып жарық микроскопымен қарағанда оның цитоплазмасындағы эндоплазма аумағы эктоплазма аумағына қарағанда бояуды жақсы қабылдайтыны анықталды. Ал эндоплазма аумағының қуыстар мен каналдардан тұратынын және олар бір-бірімен байланысып барып, күрделі тор түзетіні байқалды, 1950 жылдары өте жұқа кесіндіні жасау әдісі жетілгеннен кейін эндоплазманың құрылысы толық анықталды. Эндоплазмалық   тор   негізінде   барлық   эукариотты  клеткаларда жақсы жетілген.

   Эндоплазмалық тор түйіршікті (кедір-бұдырлы) және жазық болып келеді.

   Кедір-бұдырлы  эндоплазмалық тор ұзынша келген каналдар мен қуыстардан турады. Қуыстардың ені 20 нм, кейде олардың диаметрі бірнеше мкм-ге дейін барады, бұл  құбылыс эндоплазмалық тордың қызметіне сәйкес өзгеріп отырады. Түйіршікті эндоплазмалық тор мембранасының гиалоплазмаға қараған бетінде тығыз түйіршіктер орналасады, оның басқалардан айырмашылығы да осында. Бұл түйіршіктерді зерттегенде оның рибонуклеопротеидтерден тұратыны анықталды. Ал рибонуклепротеидтердің өзі рибосома деп аталады. Түйіршікті эндоплазмалық тор белок синтездейтін клеткаларда жақсы жетілген, өйткені рибосомдар белок синтездеу процесіне қатысады. Эндоплазмалық тор барлық жануарлардың, өсімдіктердің, қарапайымдылардың клеткаларынан табылды. Жетілген эритроциттерде, көк жасыл балдырларда эндоплазмалык, тор кездеспейді. Эндоплазмалық тордың құрылыстары мен даму ерекшелігі клетканың түріне байланысты. Мысалы, эндоплазмалық торлар секрет бөлетін, әсіресе, белок синтездейтін клеткаларда жақсы дамиды (қарын асты безінің ацинозды клеткаларында, бауырда т. б.).

   Түйіршікті  эндоплазмалық тор кейбір клеткаларда  шашыраңқы мембрана түрінде кездеседі. Ал бауыр клеткаларында эндоплазмалық  торды шоғырланған аймақ (Берга денешігі) нерв клеткаларындағы эндоплазмалық тор орналасқан аймақты Ниссель денешігі дейді. Электронды микроскоп осы аймақтың эноплазмалық тор түтікшелері мен каналдарынан тұратынын анықтады. Биохимиялық әдістерді қолдана отырып, эпдоплазмалық тордың негізгі компоненттерін клеткадан бөліп алуға болады. Ол үшін клетканы дифференциалды центрифуга арқылы фракцияларға бөледі. Одан алынған клетка гомогенаттары тұнбасынан ядро, макросом (митохондрия фракциясы) және микросом фракциялары алынады. Осы микросом фракциясында белок биосинтезі жүретіні толық анықталды, өйткені микросом фракциясында эндоплазмалық тордың көпіршіктері және рибосомдар орналасқан. Ал егер сол фракциялары эндоплазмалық тордың мембранасын ерітсе, онда таза рибосомдар бөлінеді. Сонымен, түйіршікті эндоплазмалық тор белок биосинтезі жүретін орталық болып саналады.

   Эндоплазмалық тордың мембранасындағы рибосомдардың  көп болуы синтетикалық процестің  күшті жүретінін көрсетеді. Мысалға  сүтқоректілердің желіндемеген кезінде  клеткада болатып рибосомдардың 25%-і ғана эндоплазмалық тордың мембранасымен тығыз байланыста болады, ал желіндеген мезгілінде цитоплазмадағы рибосомдардың 70%-і эндоплазмалық тормен байланыста болады. Клеткада дифференциалдану процестері жүргенде және патологиялық жағдайда эндоплазмалық тормен байланысқан рибосомдардың саны күрт азаяды. Өсіп келе жатқан клеткада немесе клетканың бөлінер алдында белок молекулалары күшті синтезделеді, мұндай клеткаларды негіздік бояғыш заттармен бояғанда цитоплазма базофильді болады. Бұл құбылыс клеткада РНҚ-молекуласының көптігін және белок синтезіне қатынасатын рибосомдардың молдығын көрсетеді. Сонымен рибосомдар белок синтездеуде үлкен рөл атқарады. Эндоплазмалық тордың мембранасында орналасқан рибосомдар (түйіршікті эндоплазмалық тор) сыртқа (экспортқа) шығатын белоктарды синтездеуде басты қызмет атқарады. Мысалы, қарын асты безінің, ацинус бөлігінің клеткалары көп мөлшерде ішектердегі астарды ыдырататын белок-ферменттерді шығарады (протеиназа, липаза, нуклеаза т. б.). Бауыр клеткалары — қанның альбуминін, плазмоциттер - глобулиндерді, сүт бездері - казсинді, сілекей бездерін -  ас қорыту ферменттерін - амилазаны және РНҚ-азаны және т. б. Бөледі. Былайша айтқанда, көп клеткалы организмдердің клеткалары организмнің зат алмасу процесіне қажетті белоктарды синтездейді.