- Бұл сабақта сіз жасуша теориясының қалыптасуының негізгі кезеңдерімен, жасуша теориясы қалай құрылғаны туралы алғышарттарымен және оның биология дамуындағы рөлімен танысасыз.
⇒Жасуша — бұл микроскопиялық формация, қарапайым тірі жүйе, организмнің өзін-өзі көбейтуге, өзін-өзі реттеуге және жаңаруға қабілетті негізгі құрылымдық бірлігі. Көбею, метаболизм және т.б. сияқты тіршілік қасиеттерінің көрінісі жасушалық деңгейде жүзеге асады және жасушалық құрылымдардың негізгі элементтері — белоктардың тікелей қатысуымен жүреді.⇐
Жасушаны 1665 жылы ағылшын микроскописті Р.Гук ашқан. Жасуша цитологияның зерттеу пәні болып табылады.
Оның мөлшері 10-6-дан 10-4 м-ге дейін, ұзындығы 1,5 м-ге дейін жетеді (нейрондар). Жасушалардың пішіні де әр түрлі болады. Адам ағзасында: сфералық, фузиформды, қабыршақты (жалпақ), текше, стелла, бағаналы (призматикалық), процесс (ағаш тәрізді) болады.
Жасуша генетикалық ақпаратты сақтайтын орталық болып табылады.
ЖАСУША ТЕОРИЯСЫ
Биологиялық макромолекулалар құрылымының күрделілігіне және олардың көптеген функцияларды, тірі бастауыш жүйелерді өз бетінше орындай алу қабілетіне қарамастан, өзін-өзі жаңартуға, өзін-өзі реттеуге және өзін-өзі көбейтуге қабілетті барлық тірі организмдердің негізгі құрылымдық-функционалдық бірліктері макромолекулалар емес, ЖАСУШАЛАР болып табылады. Химиялық заттардың концентрацияланған сулы ерітіндісімен толтырылған мембранамен қоршалған кішігірім қуыстар сияқты жасушалар туралы түсінік ескірген. Заманауи зерттеулер көрсеткендей, макромолекулалардың нақты өзара әрекеттесуі жасушаның құрылымдық элементтерін қалыптастырады және қолдайды және реттелген молекулалық конвейерлер түзеді, бұл жасушаны химиялық реакторға қарағанда машинаға ұқсайды. Ең қарапайым ұяшықтардың өзі жалпыға қарағанда әлдеқайда күрделі және әзірге жасалған кез-келген компьютерлерге қарағанда анағұрлым күрделі.
Жасушаны 1665 жылы Роберт Гук ашты, ол сонымен қатар «жасуша» («cellula») терминін енгізді. Алайда тірі ағзалардың жасушалық құрылымы туралы жасушалық теория деп аталатын негізгі ұғымдарды қорыту тек 1838-1839 жж. тұжырымдаған ботаник Маттиас Шлейден және зоолог Теодор Шванн.
Қазіргі жасушалық теорияға келесі ережелер кіреді:
1) Жасуша барлық тірі организмдердің құрылымы мен дамуының негізгі бірлігі, тіршілік етудің ең кіші бірлігі;
2) Әр түрлі организмдердің жасушалары құрылымы, химиялық құрамы, тіршілік әрекеті мен метаболизмінің негізгі көріністері бойынша ұқсас (гомологиялық);
3) Жасушалардың көбеюі тек бөліну жолымен жүзеге асады (жасушадан жасуша);
4) Күрделі көп жасушалы организмдерде жасушалар мамандандырылған және тіндерді құрайды; олар бір-бірімен тығыз байланысты және жүйке мен гуморальдық реттеудің бір жүйесіне кіреді.
Жасушалардың екі үлкен класы бар — ПРОКАРИОТТАР және ЭУКАРИОТТАР. Ең қарапайым, ең кішкентай прокариоттық жасушалардың шығу тегі ежелгі: 3 миллиард жылдан асқан осы жасушалардың қазба қалдықтары Африка мен Австралиядағы ежелгі тақтатастардан табылған. Прокариотты жасушалар бір клеткалы микроорганизмдердің әр түрлі типтерімен — бактериялармен ұсынылған. Прокариотты жасушада генетикалық материал (ДНҚ) біршама ретсіз, мембранасыз, нуклеоид деп аталатын денеде локализацияланған. Керісінше, эукариоттық жасушада екі мембранадан тұратын ядролық қабықпен қоршалған жоғары ұйымдастырылған, өте күрделі ядро бар. Прокариоттық жасушалардан 1 миллиард жылдан кейін пайда болған эукариоттық жасушалар да үлкен көлемімен және күрделі ұйымдастырылуымен ерекшеленеді. Барлық біржасушалы және көпжасушалы өсімдіктер, жануарлар мен саңырауқұлақтар эукариотты жасушалардан тұрады.
Жасушалар әрдайым дерлік микроскопиялық түрде кішкентай болып келеді. Прокариоттық жасушалардың мөлшері 0,5-тен бірнеше микронға дейін. Мысалы, ішек таяқшалары — ең көп таралған және зерттелетін бактериялардың жасушалары цилиндр тәрізді, биіктігі 2 мкм, диаметрі 0,8 мкм. Жануарлар жасушаларының орташа диаметрі 10-20 мкм, ал өсімдік жасушаларының — 30-40 мкм. Бұл жасушалардың өлшемдері белгілі шектеулерге байланысты. Mycoplasma — ең кішкентай клеткасының диаметрі шамамен 0,33 мкм құрайды және ол өзінен әлдеқайда аз болуы мүмкін емес, өйткені ол құрылған молекулалардың мөлшері көміртегі, сутегі, оттегі және азот өлшемдеріне сәйкес мөлшерленеді. Жасушаның тіршілік әрекетін қамтамасыз ету үшін оның құрамында макромолекулалардың белгілі бір саны болуы керек, сондықтан егер жасушалар кішірек болса, оларды кішігірім атомдардан немесе молекулалардан тұрғызуға тура келеді. Екінші жағынан, жасушалар олардан әлдеқайда үлкен бола алмайды, өйткені бұл жағдайда жасушалардағы химиялық реакциялардың жылдамдығы жасуша ішіндегі қоректік молекулалардың диффузия жылдамдығымен шектелетін еді. Үлкен өлшемдердің тағы бір шектеуі бетінің ауданы мен жасуша көлемінің арасындағы оңтайлы қатынастың болуымен байланысты. Жасуша көлемінің ұлғаюымен көлем беткі қабатқа қарағанда әлдеқайда тез өседі, бұл уақыт бірлігінде жасушаға енген көлем бірлігінде қоректік молекулалар санының күрт төмендеуіне әкеледі.
Әрбір жасуша — құрамында ядро мен цитоплазмасы бар, оның ішінде органеллалардан тұратын күрделі жүйе.
Жасушаның ішінде генетикалық ақпаратты сақтайтын және ақуыз синтезіне қатысатын ядро бар. Әдетте ядро дөңгелек немесе жұмыртқа тәрізді болады. Ядро сыртқы және ішкі ядролық мембраналармен ұсынылған ядролық қабықпен жабылған, олардың арасында тар перинуклеарлық кеңістік бар. Ядро нуклеоплазмамен толтырылған, оның құрамында ядро (бір немесе екі) және хроматин тығыз түйіршіктер немесе таспа тәрізді құрылымдар түрінде болады. ЯДРО — жасушаның маңызды метаболикалық және генетикалық функцияларын қамтамасыз етеді. Жасушалардың көпшілігінде бір ядро болады, анда-санда көп ядролы жасушалар болады (кейбір саңырауқұлақтар, қарапайымдылар, балдырлар, жолақты бұлшықет талшықтары және т.б.). Ядросынан айырылған жасуша тез өледі. Алайда, жетілген күйдегі кейбір жасушалар ядросын жоғалтады. Мұндай жасушалар не қысқа уақыт өмір сүреді, олардың орнын жаңа жасушалар алады (мысалы, эритроциттер), немесе тіршілік әрекетін метаболиттердің тығыз іргелес жасушалардан «қоректендіргіш» (мысалы, өсімдіктердегі флоэма жасушалары) ағымы сақтайды. Пішінде ядро сфералық, сопақша, лобелді, линзалық және т.б. Ядролардың мөлшері, формасы мен құрылымы жасушалардың функционалдық жағдайына байланысты өзгереді, сыртқы жағдайлардың өзгеруіне тез жауап береді. Әдетте ядро жасуша арқылы қоршаған цитоплазманың ағымымен пассивті қозғалады, бірақ кейде ол амебоидтық типтегі қозғалыстар жасай отырып, өз бетінше қозғалады.
Ядро цитоплазмамен(cytoplasma) қоршалған. Цитоплазма — негізінен судан тұратын сұйық плазма. Цитоплазмаға гиалоплазма, органоидтар және қосындылар кіреді. Гиалоплазма — цитоплазманың негізгі заты. Бұл күрделі құрылымсыз жартылай сұйық, мөлдір (грек тілінен алынған hyalos — шыны) формация; құрамында полисахаридтер, белоктар, нуклеин қышқылдары бар. Ол жасушаның метаболизм процестеріне қатысады. ЦИТОПЛАЗМА — жасушаның ішкі мазмұны. Ол цитокелетонды құрайтын ақуыз талшықтарының тығыз торымен өтеді, құрамында органеллалар және мембраналық вакуолярлық жүйе бар. Олардың арасындағы өзара әрекеттесу цитоплазманың жартылай сұйық компоненті — цитозол арқылы жүзеге асырылады. Цитозол — реттелген субмикроскопиялық құрылымы бар коллоидты жүйенің бір түрі. Цитозол құрамында 75 — 80% су, 10 — 12% белоктар мен амин қышқылдары, 4 — 6% көмірсулар, 2 — 3% липидтер және 1% бейорганикалық және басқа заттар бар. Барлық осы заттар жартылай сұйық, шырышты, сумен араласпайтын түссіз масса құрайды. Ол әдеттегі жасушаның жалпы көлемінің шамамен 54% алады. Цитозол айтарлықтай гетерогенді: мысалы, Гольджи аппаратын бірден қоршап тұрған цитозол жасуша ядросымен байланыстағы цитозолмен бірдей емес. Цитоплазманың органеллалары эукариоттық жасушаның маңызды құрылымдық элементтері болып табылады: олар болмаған кезде жасуша өзінің тіршілік ету қабілетін жоғалтады. Цитоплазманың органеллалары РИБОСОМА, МИТОХОНДРИЯ және ПЛАСТИД.
Органеллалар — бұл белгілі бір құрылымы бар және белгілі бір қызмет атқаратын жасушаның тұрақты бөліктері. Органеллаларға жатады:
— жасуша орталығы. Ол әдетте ядро немесе Гольджи кешенінің жанында орналасады.
Онда екі тығыз формациялар бар — центриолдар, олар бөлінетін жасушаның бөлігі болып табылады және қозғалмалы органдардың — флагелла, кірпіктердің түзілуіне қатысады;
— митохондриялар — жасушаның энергия мүшелері, тотығу, фосфорлану процестеріне қатысады. Олардың пішіні жұмыртқа тәрізді және екі қабатты митохондриялық қабықпен жабылған, олар бүктемелер (қабыршықтар) — криста түрінде ішке инвагинация түзеді;
Олардың негізгі қызметі органикалық қосылыстардың тотығуымен және осы қосылыстардың ыдырауы кезінде бөлінетін энергияны аденозинтрифосфат (АТФ) синтезіне жұмсауға байланысты. Сондықтан митохондриялар цитоплазмадан органикалық заттар мен оттегін сіңіріп, көмірқышқыл газын (органикалық қосылыстардың көміртегі «қаңқасының» ыдырауының соңғы өнімі) және АТФ-ті цитоплазмаға шығарады. Митохондриялар өздерінің қызметіне байланысты жасушаның «электр станциялары» деп аталады. Олар автотрофты (фотосинтездік өсімдіктерде) және гетеротрофты (жануарлар мен саңырауқұлақтарда) және прокариоттық жасушаларда (бактерияларда) жоқ барлық эукариотты жасушаларда болады.
— Гольджи кешені (ішкі торлы аппарат) — ядроға жақын орналасқан көпіршіктер, плиталар мен түтікшелер түрінде болады. Ол белоктармен әрекеттесетін полисахаридтерді синтездейді, жасушадан тысқалдықтарды шығарылуға қатысады;
— эндоплазмалық (цитоплазмалық) тор — тегіс және түйіршікті эндоплазмалық тор түрінде ұсынылған. Біріншісі липидтер мен полисахаридтер алмасуына қатысатын ұсақ цистерналар мен түтікшелерден түзіледі. Түйіршікті желі цистерналардан, түтікшелерден және плиталардан тұрады, олардың қабырғаларына рибосомалар бекітілген. Бұл желі ақуыз синтезіне қатысады.
Рибосомалар өздерінің кішкентай өлшемдеріне байланысты тек электронды микроскопта сфералық немесе саңырауқұлақ тәрізді тығыз түйіршіктер түрінде көрінеді. Рибосомалар — бұл тек полипептидтік тізбектердің синтезіне қызмет ететін мембраналық емес супрамолекулалық құрылымдар. Рибосомалардың екі түрі бар — прокариоттық және эукариоттық. Рибосомалардың екі типі де құрылымы жағынан ұқсас, РНҚ (~ 65%) және ақуыздан (~ 35%) тұрады, бірақ мөлшері бойынша ерекшеленеді. Жаңа рибосомалар жасушаларда жаңадан синтезделген рибонуклеин және ақуыз компоненттерінен өздігінен жиналу нәтижесінде пайда болады. Эукариоттық рибосомалардың жиынтығы, ол белгілі бір тығыздықта жүзеге асырылады, сондықтан ядро деп аталатын ядро микроскопы аймағында айқын көрінеді, ядро деп аталады. Интлюзиялар цитоплазмада үнемі болады. Олар белокты, майлы, пигментті және басқа түзілімдермен ұсынылуы мүмкін.
Жасуша мембраналар арқылы бір-бірімен байланысатын бөлек бөліктерге бөлінеді.
Сыртқы жасуша мембранасы — жасуша мембранасы, плазмалемма, жасушадан тыс ортадан жасушаның құрамын бөліп, рецепторлық қасиетке ие, жасушаға сыртқы ортаның әсерін реттейді және жасушаның реакциясын анықтайды. Селективті өткізгіштікке ие. Бұл сыртқы, аралық және сыртқы плиталардан тұратын жартылай өткізгіш биологиялық мембрана. Құрамы бойынша мембрана күрделі липопротеин кешені болып табылады. Барьер-рецепторлық және тасымалдау функцияларын орындайды. Мембраналардың негізгі компоненттері — белоктар мен липидтер.
Қолданылған әдебиеттер :
А. Сартаев, М. Гильманов «Биология» 10 сынып, Алматы «Мектеп» баспасы, 2006 ж.
Т. Қасымбекова, А. Мұхаметжанов «Жалпы биология» Алматы «Мектеп» баспасы, 2007ж
Гистология (введение в патологии) / Под ред. Э.Г. Улумбекова, Ю.А.