Қысқаша дәрістер жинағы

   Жарық микроскопымен көрінетін клетка. орталығындағы сәуле тәрізді  аймақты  (центросфера)  электронды микроскоппен тексергенде оның микротүтікшелерден тұратыны анықталды. Интерфазада микротүтікшелердің пайда болуына осы қосымша кұрылыстардың (центросфера, матрикс, сателлиттер) маңызы зор. Осы қосымша құрылыстардың көмегімен тубулиннен микротүтікшелер пайда болады.

   Центрольдердің  химиялық кұрылысы толық анықталған жоқ, өйткені олардан таза фракция  алатын әдістер әлі де жеткіліксіз. Бірақ та тубулиннің микротүтікшелердің құрамына кіретіні белгілі. Егер де колхицинді клеткаға жіберсек, «аналық» центрольдердің сыртындағы микротүтікшелердің өсуі кенет тоқтайды. Талшықтардың құрылыстары да осы центрольдің құрылыстарына және химиялық құрамына ұқсас келеді.

   Клетка  орталығы бөлінетін клеткаларда  ұршық жіпшелерін құруда үлкен қызмет атқарады. Центрольдердің көмегімен  интерфазада клеткалардың полюстерін анықтауға болады. Негізінде клетка орталығы Гольджи аппаратына тақау  орналасады және клетка ядросымен тығыз байланыста болады. Егер ядро фракциясыи центрифуга әдісімен бөліп алатын болсақ, оның құрамында центрольдердің болатынына бірден көз жеткізуге болады.

   Митохондриялар (грекше митос — жіп және хондрион — түйіршік) — жіпше және түйіршік тәрізді органоид. Ол автотрофты және гетеротрофты организмдердің ци-топлазмасында кездеседі. Мнтохондрияларды ең бірінші 1850 жылы Р. А. Келликер насекомдардың бұлшық еттерінен байқады, оған «саркосома» деген термин берді (бұлшық еттегі митохондрияларды осы кезге дейін осылай атап жүр). Альтман (1890 жылы) арнаулы бояулар арқылы митохондриялардың анық көрінетінін дәлелдеп, оларды «биобластылар» деп атады. Бенде 1898 жылы бұл органоидқа митохондриялар деген ат берді. Михаэлис тірі клеткалардың митохондрияларын жасыл янус бояуымен бояп, олардың клеткадағы тотығу процестерімен байланысы бар екенін атап көрсетті.

   Митохондриялардың көлемі тұрақты емес, сондықтан да олардың сыртқы пішіні әркез өзгермелі  келеді. Көп клеткаларда олардың  қалыңдығы тұрақты (0,5 мкм), ал ұзындығы тұрақсыз (жіпше тәрізді митохондриялар) 7—10 мкм-ге дейін жетеді. Митохондриялардың шын көлемін жарық микроскопымен анықтау қиын. Электронды микроскоппен митохондриялардың жұқа (400—500 А°) кесінділерін тексеру арқылы да оның көлемін дәлелдеу оңайға түспейді. Сондықтан да мүмкіндігінше митохондриядан алынған көптеген жұқа кесінділердің реконструкциясын (кеңістіктегі көлемі) жасап, оның нақты көлемін анықтауға болады.

   Митохондрияның  саны клетканың түріне қарай өзгермелі  болады. Кейбір балдырлардың клеткаларында және қарапайымдарда бір ғана митохондрия, әр түрлі жануарлардың аталық жыныс клеткаларында (спермотозоид) олардың саны 20 — 70-ке дейін, сүтқоректілердің дене клеткаларында 500 — 1000-на дейін, ал алып амебада (Сһао8 сһаоз) 500000 дейін жетеді. Жануарлар клеткаларына қарағанда жасыл өсімдіктерде митохондриялар аз кездеседі, өйткені митохондриялардың кейбір қызметтерін хлоропластар атқарады.

   Митохондриялар  клетканың цитоплазмасында біркелкі, ал кей жағдайларда, әсіресе, патология  кезінде, ядроның айналасына немесе цитоплазманың шет жағына қарай орналасады. Цитоплазмада клетка қосындылары (гликоген, май) көп болған жағдайда олар митохондрияларды клетканың шетіне ығыстырады. Митохондриялар митоз процесінде ұршық жіпшесінің айналасына шоғырланып, клетка бөлінгенде олар жас клеткаларға тең беріледі. Негізінде митохондриялар АТФ керек жерлерге миофибрилдерге тақау, ал сперматозоидтарда талшықты оран орналасады.

   Сонымен митохондриялардың саны клетканың  түріне және оның атқаратын кызметіне  байланысты болады. Бауыр клеткасында болатын жалпы белоктың 30 — 35%-і митохондриялардың құрамында кездесетіні, ал бүйректе 20%-і болатыны анықталды.

   Митохондрия екі мембранамен қоршалған, 6-7 нм шамасындай қалыңдығы бар, гиалоплазмадан бөліп тұратын сыртқы мембранадан және митохондрияның қүрылысына қарай күрделі өсінділер («криста») беретін ішкі мембранадан тұрады. Ішкі және сыртқы мембраналардың арасында ені 10-20 нм-ге тең кеңістік болады. Ішкі мембрана митохондрияның ішіндегі матрикс немесе митоплазмасын қоршап жатады. Күрделі өсінділерді немесе кристалар құратын мембраналардың ара қашықтыры 10-20 нм шамасындай болады. Кристалардың митохондрияларда орналасуы әр түрлі, кейбір клеткаларда көлденең бағытта орналасады, кейбіреулері тармақтанып келеді. Қарапайымдардың, бір клеткалы балдырлардың, кейбір жоғары сатыдары өсімдіктер мен жануарлардың клетка аралық митохондриялардың ішкі мембранасының өсінділері түтікше Митохондрияның құрылысы: көлденең кесіндісінен, кристалардың бетіне саңырауқұлақ тәрізді денешіктер мен АТФ-соманың орналасуы тәрізді болып келеді. Олардың диаметрі 50 нм-ге дейін жетеді, митохондрияның матриксінің құрамында жіңішке жіпше (2—3 нм) тәрізді және түйіршікті (10—20 нм) заттар кездеседі. Бұл заттар қазіргі кезде толық анықталды: матрикстегі жіпшелер — ДНҚ молекуласы, ал кішкене түйіршіктер — митохондрияның құрамындағы рибосомдар. Бұдан басқа матриксте үлкен тығыз жатқан түйіршіктер (20—40 нм) кездеседі, бұлар магний және кальций тұздары орналасқан денешіктер болып есептеледі. Митохондрияның ішкі мембраналарының бетінде диаметрі 90 А° шамасындай шар тәрізді денешіктер орналасады. Олардың (саңырауқұлақ тәрізді денешік «немесе F 1— бөлшегі») бас жағының диаметрі —90 А° болса, аяқшасының диаметрі 40 А° ғана. Митохондрияның құрамында белоктар (65—70% құрғақ салмағының) липидтер (25—30%), нуклеин кышқылдары (ДНҚ, РІНҚ) витаминдер және  т. б. енеді. Митохондрияның құрамына енетін  белоктардың көпшілігі — тотығу процесін қамтамасыз ететін, матриксінде және ішкі мембраналарына орналасқан ферменттер. Митохондриялардың қызметі осы ферменттерге байланысты.

   Митохондрияның  сыртқы мембранасының құрамындағы  белоктар 20% болса, ал ішкі мембранасында 75%-ке дейін жетеді, мұның өзі оның басқа клеканың мембраналарына қарағанда  ерекшелігін көрсетеді. Митохондрияның сыртқы мембранасы көрсеткіштері жағынан эндоплазмалық торға ұқсас. Сыртқы мембранада және мембрана аралық кеңістікте тотығу процесіне қатысатын ферменттер аз болады.

   Сонымен митохондриядағы ферменттер клетканың  тыныс алуына қажетті ферменттер болып табылады. Митохондрияның матриксінде «Кребс» цикліне қатысатын ферменттер шоғырланады. Ішкі мембранасында электрондарды тасымалдайтын тізбек және фосфорландыру процесіне қатысатын тасымалдау ферменттері (АДФ-тен АТФ) орналасады. Митохондрияда органикалық субстраттардың тотығуы және АДФ фосфорлануы нәтижесінде АТФ синтезделеді, сондықтан да митохондрияны клетканың күш беретін станциясы деп атайды. Клеткадағы тотығу және энергия жинау процестері бірнеше кезеңмен жүреді.

   Бастапқы  субстрат ретінде әр түрлі көмірсулар май қышқылдары, аминқышкылдары қолданылады. Көмірсулардың бастапқы тотығуы гиалоплазмада оттегісіз жүреді. Сондықтан оны анаэробты тотығу немесе гликолиз деп атайды. Анаэробты тотығудың негізгі субстраты — глюкоза. Кейбір бактериялар энергияны пентозаның, май қышқылдарының, амин қышқылдарының тотығуы арқылы алады. Бұл процесс мына теңдеуге сәйкес келеді:

    С6Н1206 + 602         6Н2О + 6СО2 + 680 ккал.

   Клеткада  энергия бірден бөлінбейді, ол сатыланып  жүреді, химиялық энергия жылуға айналмайды, ол тек макроэнергиялық байланысқа АТФ-ке ауысады.

   Гликолиз  процесінде глюкоза триозаға дейін  ыдырайды, мұнда 2 молекула АТФ жұмсалады  да, 4 молекула АТФ синтезделеді, сонымен 1 моль глюкоза ыдырағанда 10% энергия  жұмсалады. Гликолиз процесінде аз энергия  жұмсалғанмен де бұл табиғатта жиі кездеседі. Микроорганизмдердің, кейбір ішек паразиттерінің, жаңадан дамып келе жатқан эмбриональды организмдердің клеткалары үшін гликолиз негізгі энергия көзі болып табылады. Сүтқоректілердің эритроциттері өздеріне керекті энергияны    гликолиз арқылы    алады,  өйткені    оларда митохондриялар болмайды.  Гликолиз процесінде пайда болған триозалардың одан әрі тотығуы осы митохондриялардың өздерінде жүреді. Мұнда барлық химиялық қосылыстардан  ыдыраған  энергия  қолданылады,    осыған байланысты СО2 бөлінеді және оттегін қолдана отырып көп мөлшерде АТФ синтезделеді. Бұл процестер трикарбон кышқылының тоғыруымен жүреді. Осыдан АТФ-тың фосфорлануы арқылы АТФ молекулалары синтезделеді.   Митохондрияларда толық белок синтездейтін жүйе болады, осыған байланысты ол өзінің ДНҚ-сы арқылы РНҚ молекулаларын синтездейді.   Митохондриялардың құрамында рибосомдар болғандықтан, белок синтезі тұрақты жүреді. Митохондриялардың құрамындағы ДНҚ-ның ядродағы ДНҚ-дан айырмашылығы болады  (молекулалық салмағы жағынан және нуклеотидтердің құрамы және орналасуы жағынан).Митохондрияда жүретін ДНҚ синтезінің ядродағы ДНҚ синтезімен    байланысы жоқ, олар өз ферменттері арқылы ғана байланысады. Митохондриялардың матриксында ДНҚ матрицасы арқылы РНҚ синтезі өтеді. Митохондрияда  РНҚ-ның информациялық, тасымалдаушы,  рибосомды    түрлері синтезделеді.       

   Пластидтер

     Пластидтер - өсімдіктер клеткаларында  (саңырауқұлақтар мен кейбір балдырларда  болмайды) кездесетін органоид. Пластидтерді  пигменттерінің құрамына қарай  хлоропластар, хромопластар, лейкопластар деп үш түрге бөледі. Олар бір түрден екінші түрге ауысып отырады. Хлоропластар өзінің бойындағы хлорофилл пигменттері арқылы Күн сәулесінің жарық энергиясы арқылы бейорганикалық заттардан органикалық заттар синтездейді. Бұл процесті фотосинтез деп атайды. Фотосинтез реакциясын былайша көрсетуге болады:

   СО2+6Н2О=С6Н12О6+6О2

   Хлоропластардың құрылысы митохондриялардың құрылысына ұқсас болғанымен де көптеген ерекшеліктері  де бар. Хлоропластардың пішіні көбіне сопақша болып келеді, оның ұзындығы 5—10 мкм, ені 2—4 мкм. Хлоропластардың саны әр өсімдікте әр түрлі, жоғары сатыдағы өсімдіктерде 10—30 шамасында. Хлоропластарды ішкі және сыртқы мембраналар қоршап жатады, олардың, қалыңдьғы 7 нм. Хлоропластардың ішіне орналасқан стромалардың ламеллаларын құрайтын және тилакоидтардың құрамына кіретін мембраналарды байқауға болады Строманың ламеллаларын құрайтын мембраналар жалпақ қапшықтар тәрізді: олар хлоропластардың ішкі мембранасымен тығыз байланысып, бір-біріне параллель орналасады.

   Жалпак, жабық мембраналы қапшықтар — тилакоидтер бірінің үстіне бірі орналасып, граналар түзеді. Бір гранада 50-ге дейін тилакоидтер бар. Хлоропластың барлық граналары өзара мембраналар аркылы байланысқан. Хлорофилл осы граналарда шоғырланғандықтан, мұнда фотосинтез процесі жүреді.

   Хлоропластардың матриксында нуклеин қышқылдары (ДНҚ, РНҚ) және рибосомалар орналасады. Хлоропластардың рибосомалары белок  синтезін жүзеге асырады. 

5-дәріс.  Тақырыбы: «Клетка ядросының химиясы және құрылысы»                                                (2 сағат)

    Дәрістің  мақсаты: Клетканың тіршілігіндегі ядроның рөлі. Ядроның негізгі қызметі: транскрипция, редупликация және генетикалық материалдың қайта таралуы. Прокариот және эукариоттардағы ДНК молекуласының репликациясы. Клетка ядросының химиясы және құрылымы: хроматин (хромосомалар), ядрошық, кариоплазма, ядро қабықшасы. Ядрошықтың химиялық құрылысы (ДНК, РНК, белоктар). Ядрошық – рибосомалық РНК синтезделетін орын. Ядрошықтың ультрқұрылымдық бірлігі, түйіршікті және жіпшелі компоненттері. Ядрошықтың қызметіне байланысты құрылымының өзгеру циклы. Митоз кезіндегі ядрошықтың күйі және оның митотикалық хромосомалармен байланысы. Диффузды және ширатылған хроматин (эухроматин және гетерохроматин). Клетканың тіршілік циклындағы үздіксіз хромосом-хроматиндердің концепциясы. Митотикалық хромосомалардың жалпы құрылысы, түрлері және пішіндері. Хромосомның нәзік құрылымы. Кариотип туралы түсінік. Ядро қабықшасының құрылысы және маңызы. Ядро пораларының құрылысы. Ядро қабықшасының цитоплазмалық құрылымдармен және хромосомалармен байланысы.

Кілтті  сөздер: транскрипция, редупликация, кариоплазма,

    Клеткада  жүретін күрделі процестер белоктардың  және баска да макромолекулалардың (нуклеин қышқылдары, майлар, полисахаридтер) кешендері мен қосылыстары арқылы жүзеге асырылады.  Клеткадағы барлық синтездеу процестері, онымен қоса, белоктардың, нуклеин қышқылдарының, көмірсулардың, майлардың қайта кұрылуы ондағы  белоктардың - ферменттердің    активті қызметтері арқылы жүреді. Тірі клеткалар өздеріне қажетті белоктарды синтездеп   отырады.   ДНҚ-ның әрбір бөлігінде келешекте синтезделетін белоктар   құрылымы туралы хабар жазылады. Осы арқылы белок синтезделетін бөлікке -рибосомға хабар беріледі. Осы хабарды хабарлаушы РНҚ, (Х-РНҚ) дәлме-дәл көшіріп рибосомға жібереді. Хабарды ДНҚ-дан   белокқа   Х-РНҚ ғана береді (ДНҚ, РНҚ, белок). ДНҚ молекуласы өзара ширатылған 2-полипептид тізбегінен тұрады. Олардың мономерлері - дезоксирибонуклеотидтің 4 түрі: аденин, тимин (А-Т), гуанин, цитозин (Г-Ц). Нуклеотидтердің орналасуы әрбір ДНҚ молекуласында ерекше болады.    ДНҚ    молекуласының әрбір бөлігі өз алдына бір ғана белок синтездеуге міндетті. Бұл бөлімді - «цистрон» деп атайды, яғни ол «ген» деген ұғымға сәйкес келеді. Сонымен осы ДНҚ молекуласының бір белок синтездейтін хабары бар ДНҚ бөлігін ген деп атайды. ДНҚ молекуласы бірнеше жүздеген гендердің жиынтығы болып саналады.

   Клеткаға  кажетті белок синтезделуі үшін хабар ДНК молекуласынан алынады. ДНҚ молекуласында алғашкы хабар  сақталады және оның көшірмесі клеткадан клеткаға, ұрпақтан-ұрпаққа беріліп отырады. Эукариотты организмдерде ДНҚ молекуласы клетканың ядросында, прокариоттарда, нуклеоидтерінде орналасады, ал белок биосинтезі цитоплазмада болатын рибосомаларда өтеді.

   Жоғарыда  айтылғандай клеткада белок биосинтезі жүру үшін рибосомаға ДНҚ-ға жазылып, сақталып тұрған белоктың қүрылымы жөніндегі хабар хабарлаушы РНҚ-ға көшіріліп жазылады. Осы процесті транскрипция деп атайды. Бұл процесс комплементарлы принцип бойынша жүреді. Бір тізбектегі нуклеотидтен екінші тізбектегі нуклеотидтердің сипатын көрсетеді. Егер бір тізбекте А (аденин) болса, екінші тізбектің нак, сол деңгейінде Т (тимин), ал Г (гуанин) қарсы Ц (цитозин) орналасады. Баскаша болмайды. Комплементарлы Принцип хабардың РНҚ синтезі кезінде де қызмет жасайды, бірақ РНҚ-да Т (тимин) нуклеотидтерінің орнына урацил (У) нуклеотиді қатысады.

   Егер  де ДНҚ-ның тізбегі екіге бөлінсе, ол сыртқы ортадан келген нуклеотидтерді комплементарлы принцип бойынша  жинап жаңадан екінші тізбек түзеді. Сонымен клеткада жаңа ДНҚ синтезі бұрынғы болған ДНҚ тізбегінен синтезделеді, бірінші тізбегі алғашқы ДНҚ нуклеотидтерінен тұрса, екінші тізбек жаңадан комплементарлы принцип бойынша құрылады. ДНҚ синтезі ДНҚ-полимераза ферменті арқылы жүреді.