Жасушанын мембраналык органеллары

4.8    10-11-дәріс. Тақырыбы: ЖАСУШАНЫҢ  МЕМБРАНАЛЫ  ОРГАНЕЛЛАЛАРЫ

 

 

  

 

Мақсаты: Жасушаның органеллалары және олардың құрылысы мен атқаратын қызметі туралы түсінік беру. 

 

Негізгі сұрақтар:

1. Жасушаның мембраналық  органелллалары.

2. Эндоплазмалық тор.

3. Гольджи кешені.

4. Лизосома.

5. Пероксисома.

6. Сферосома.

7. Вакуоль. 

 

1. Жасушаның  мембраналық органелллалары. Жасушаның мембраналық компоненттеріне ядро, митохондрия, ЭПТ (ЭПТ) немесе ретикулум, Гольджи кешені, лизосома, биомембрана жатады. Жасуша органелллаларының маңызды қасиеттері:

1. Жасушаның құрамына  өздеріне тән қызмет атқаратын  органоидтер: митохондрия, хлоропласт, Гольджи жиынтығы, лизосома, сферосома,  вакуоль және жасуша орталығы  кіреді.

2. Олар өздерінің құрылысы  және қызметі бойынша ерекшеленеді. Барлық органоидтер бір-бірімен әсерлесіп, жасушаның қалыпты жұмысын қамтамасыз етеді.

3. Митохондрия — жасушаның  энергетикалық станциясы. Ол органикалық  қышқылдардың тотығуы нәтижесінде  АТФ және НАДН түрінде энергия  жасап шығады. Хлоропласт күн  сәулесі энергиясын АТФ және НАДФН энергиясына айналдырады.

4. Хлоропластарда, сонымен  бірге оттектің бөлініп шығуымен  жүретін су фотолизі процесі  және көмірқышқыл газының органикалық  қосылыстарға, ең бірінші қантқа  айналу процесі жүреді.

5. Гольджи жиынтығында қант қалдықтарының ақуыз молекулаларына қосылу процесі жүзеге асады да, соның салдарынан ақуыздар күшті гидрофильдік қасиетке ие болады. Өзгеріске түскен ақуыздар әр түрлі кілегейлі заттардың негізі болады.

6. Лизосомада майлар, ақуыздар және көмірсуларды ыдырататын ферменттер шоғырланған.

7. Өсімдік жасушасының  жануар жасушасынан айырмашылығы  — онда вакуоль деп аталатын  ерекше түзілім болады. Жас жасушаларда  вакуоль болмайды. Ол пісіп-жетілген  жасушаларда пайда болып, қартайған  жасушаларда ұлғаяды.

8. Сферосомалар гормондық сигналдарды жүзеге асыру процесіне қатысады. Жасуша қосындылары ақуыздар, майлар және көмірсуларды қорға жинау орталығы қызметін атқарады. 

 

2. Эндоплазмалық  тор (ЭПТ); (reticulum endoplasmaticum, лат. reticulum — тор, лат. endoplasmaticum — эндоплазмалық) — ұзынша келген қуысты түтікшелер мен өзекшелерден тұратын, қабырғасы биологиялық мембраналрармен шектелген жасуша цитоплазмасының органелласы. ЭПТ 1945 жылы К. Портер электронды микроскоптың көмегімен тауық балапандарының фибробластарынан тапты. 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. ЭПТ негізінде барлық эукариотты жасушаларда жақсы жетілген. 

ЭПТ жасушадағы заттардың  тасымалдануына және түзілуіне қатысады. Әртүрлі жасушада оның даму дәрежесі әртүрлі болады. ЭПТ көптеген биосинтездік процестер жүреді. Ол цитоплазмалық  мембрананың, Гольджи кешенінің, лизосома мембранасының, секреторлық көпіршіктің және эндосомалардың түзілуіне қатысады. Сонымен қатар, олардың конфигурациясы: қалыңдатылған қапшық (цистерна), түтікшелі және көпіршік тәрізді болып келеді. ЭПТ морфологиясы, оның компоненттерінің нақты саны мен қатынасы жасушаның метаболиттік белсенділігін көрсетеді. ЭПТ беткейлік қабатта рибосоманың болуына байланысты кедір-бұдырлы, түйіршікті ЭПТ және тегіс түйіршіксіз ЭПТ болып бөлінеді.

Кедір-бұдырлы, түйіршікті ЭПТ рибосомалар  байланысқан күйінде болатындықтан, мембраналық, лизосомалық, пероксисомалық ақуыздарды белсенді түрде синтездейді. Тегіс түйіршіксіз ЭПТ цитоплазмада рибосомалар бос күйінде кездеседі, олар мембранамен байланыспаған болады. Тегіс түйіршіксіз ЭПТ липидтерді синтездеп, кальцийді жинақтайды. Сонымен қатар, бауыр ЭПТ көптеген ксенобиотиктердің цитохром Р450 арқылы микросомалды тотығуы өтеді. Рибосомалардың ЭПТ мембранамен байланысуы тек трансляция кезінде ғана жүзеге асады. Ал бос рибосома ешқашан ЭПТ мембранасымен байланыспайды. 

 

3. Гольджи аппараты. 1878 ж. Италия ғалымы Гольджи ашқан. (apparatus goigiensis,dcomplexus golgiensis, грек, apparatus - аппарат, complexus — жиынтық, кешен, Golgi - итальян ғалымы) — биологиялық жарғақпен (мембрана) шектелген жасуша органелласы. Электрондық микроскоппен қарағанда бұл органелла үш түрлі құралымдардан: созылыңқы келген қапшықтар мен көпіршіктерден және түтікше келген қуыстардан (вакуольдерден) түрады. Бұл құрылымдар сыртынан мембраналармен шектеліп, жасуша цитоплазмасында шоғырланған шағын аймақтар түзеді. Осылай жекеленіп орналасқан цитоплазма аймағын диктиосома деп атайды. Бір диктиосомада 5-10 шақты созылыыңқы қапшықтар мен түтікшелер және көпіршіктер орналасады. Гольджи аппараты өзінен секрет бөледі және біріншілік лизосомаларды түзеді.  

 

4.  Лизосомалар. Лизосома (гр. 'λύσις' – еру және sōma – дене) – жануарлар мен саңырауқұлақ жасушасының органелласы, жасуша ішінде ас қорыту қызметін атқаратын және гидролиттік ферменттердің қор ретінде жиналатын орны. Оның диам. 0,2 – 0,7 мкм. Лизосома — жасушалар органоиды. Олардың құрамына гидролиттік ферменттер тобы — қышқыл фосфатаза, нуклеаза, протеазалар, гликозидазалар т. б. (барлығы 20-дан астам) кіреді. Лизосома жасушаның өзінің (аутолиз) және оның ішіне кірген заттардың ыдырауына қатынасады. Лизосома құрамына кіретін ферменттер торша және белоктарының жетілуіне (процессинг) қатынасады.

Жасушада лизосомаларды 1956—1959 жылдары  француз ғалымы Де Дюв бастаған ғалымдар тобы ашкан. Лизосомалар — диаметрі 0,5 мкм шамасында болатын жасушаішілік көпіршіктер. Лизосомалар морфологиялық жағынан бір текті емес және жасушаның басқа мембраналарымен қосылуы нәтижесінде үнемі әр түрлі өзгерістерге ұшырайды. Лизосоманың негізгі қызметі—лизосомалық ферменттерді жекелендіріп жинақтау және сақтау, төменгі молекулалық қосылыстарды, сонымен қатар макромолекулалардың ыдырау өнімдерін тасымалдау. Осы органелланың құрамында 50-ге тарта түрлі гидролиттік ферменттер (протеазалар, липазалар, фосфолипазалар, нуклеазалар, гликозидазалар, фосфатазалар, оның ішінде қышқылды фосфатаза т.б.) бар, олар жасуша-ішілік асқорыту қызметіне қатысады. Лизосомалар мембраналары қосқабатты болып ерекшеленеді. Олардың рН-төмен, яғни қышқыл орта болғандықтан, Na ионының Н ионымен алмасуын тудырып, мембранамен байланысқан АТФ-тәуелді протондық сорғыш арқылы жүзеге асады.

Лизосомада орналасқан ферменттер түйіршікті (тегіс) ЭПТ-да синтезделіп, Гольджи жиынтығына тасымалданады. Кейін одан өзгеріске ұшыраған ферменттері  бар Гольджи жиынтығының көпіршіктері бөлектеніп шығады. Мұндай көпіршіктер бірінші реттік лизосомалар деп аталады. Олар, негізінен, жасушаішілік қорыту және кейде ас қорыту ферменттерінің секрециясымен байланысты қызмет атқарады. Бірінші реттік лизосома пиноцитоз және фагоцитоз процестері аркылы келген заттарды қосып алып, көлемін ұлғайтады, оны екінші реттік лизосомалар (ас қорыту вакуольдері) деп атайды. Олар бірінші реттік лизосомадан құрамында шығу тегі лизосомадан бөлек субстраттар болуымен ерекшеленеді. Сонымен қатар, екінші реттік лизосомалар қосылу қабілетіне ие, мысалы, (көпіршіктер мен везикулалар) митохондриялар, ЭПТ немесе ядромен.

Гидролаза ферменттерінің жетіспеушілігі, не олардың қызметтерінің бұзылуы  лизосомалық ауруларға алып келеді. Лизосомалық гидролазарға байланысты адамдардың көптеген тұқымқуалайтын аурулары сипатталған, олардың бір бөлігінмукополихаридтердің жинақталуы аурулары деп аталады. Олар дерматансульфат, кератансульфаттар мукополисахаридтер  деп аталатын ерекше глюкозамингликандар тобына жатады. Толық ыдырамаған мукополисахаридтер ұлпаларда жинақталып, несеп арқылы сыртқа шығарылады. Бірақ олар толық шығарылмай жасушаларда және жасуша-аралық кеңістіктерде жинақталып, өлім қаупін тудырады.  Кринофагия - секреторлы гранулалары бар алғашқы лизосомалардың қосылулары. Жаңармайтын жасушалардың лизосомаларында бірнеше дүркін жүретін аутофагия нәтижесінде кәрілік пигменті – липофусцин жиналады. Аутофагия - жасушаішілік құрылымдарды жаңартатын механизмдердің бірі, яғни жасуша-ішілік физиологиялық регенерация. Аутофагия  нәтижесінде ескіру салдарынан өз белсенділігін жоғалтқан органеллалар жойылады. 

 

5. Пероксисомалар. Пероксисомалар көлемдері 0,2 мкм-ден 0,5 мкм-ге дейінгі мөлшердегі мембраналы көпіршіктер. Олар  лизосомалар секілді Гольджи кешенінің транс-полюсінен бөлініп шығады. Көпіршіктің мембранасының астында неғұрлым тығыз бөлігі мен перифериялық аймағы болады. Пероксисомалардың мембраналары тегіс ЭПТдан бүршіктеніп бөлініп шығады, ал ферменттері цитозольдің полирибосомаларында синтезделініп, пероксисомаға келіп түседі деген көзқарастар да бар.  Пероксисомада пероксидаза, каталаза және D-АҚның оксидазасы сияқты тотығу ферменттері болады. Пероксидаза жасушаға токсинді әсер ететін сутегі тотығының алмасуларында қатысады. Пероксисомаларда биохимиялық реакциялар үшін молекулалы оттегі қолданылады. Сондай-ақ пероксисомалар басқа да зиянды заттардың қосылыстарын, мысалы этанолды бейтараптауға қатысады. Каталаза пероксисоманың басқа ферменттерінің ішінде барлық ақуыздардың 40% құрайды. Пероксисомалар липидтер, холестерин және пуриндердің алмасуларына қатысады.

6. Сферосомалар өсімдік жасушаларындағы анық ажыратылатын органоидтар. Оларды 1880 жылы неміс ғалымы Ханштейн тапқан. Сферосомалар шар пішінді болады, ұзақ уақыт сферосоманы олеосомамен (май тамшылары) шатастырып келген. Сондықтан олардың құрылысы мен қызметі мүлде белгісіз болды. Сферосоманың құрылымы мен қызметін дүние жүзінде бірінші болып ашқан Қазақстан ғалымдары (профессор, б.ғ.д. КРҒА академигі М.Қ.Гильманов және оның әріптестері). Сферосомалар диаметрі 1 мкм шамасындағы дұрыс пішінді дөңгелек денешіктер. Сферосомалардың барлық өсімдіктерге тән екені анықталған. Сферосоманың орталығында екі кабатты фосфолшшдті шар орналаскан, оған көптеген нөруыз молекулалары бекініп, пісіп-жетілген бақбақ гүліне ұқсас құрылым түзеді. Сферосомалар фосфолипидтер мен ақуызды корға жинау және өсімдіктің өсуі мен дамуы процестерін реттеу қызметін атқарады. Цитоплазмада әр түрлі заттар — қосындылар жинақталады. Қосындылар дегеніміз — цитоплазмадағы (кейде ядродағы) салыстырмалы түрде тұрақсыз құрылымдар. Бұған зат алмасу өнімдері (пигменттер, секторлы жасушалардағы ақуызды түйіршіктер) немесе қор ретінде жиналатын қоректік заттар (гликоген, май тамшылары) жатады. 

 

7. Вакуольдер (латынша: vacuus-бос) - өсімдік жасушасының цитоплазмасындағы - мембраналармен шектеулі- (тонопластпен) және жасуша шырынымен толған қуыстар. Барлық өсімдік жасушасының вакуольдер жүйесі вакуоль деп аталады. Жас жасушада вакуоль арық тәрізді және көпіршік күйінде болады. Өсімдік өскен сайын вакуоль ұлғаяды және бір үлкен вакуольге айналады. Ол жетілген жасушаның 70-95% құрайды.  Жетілген өсімдік жасушаларында вакуольдер айқындалған, жас, жаңа жасушаларда әлі айқандала қоймаған құрылым. Вакуоль жасушалардың дамуы мен ескіруі барысында цитоплазмада анық көрінеді.

Вакуольдің сұйықтығының құрамына ерітінді күйінде минералды тұздар, көмірсулар, сондай-ақ жасушаның тіршілігіне қажетті әр түрлі органикалық қышқылдар, таниндер, пигменттер және тағы да басқа заттар болады. Онда қор заттармен қатар жасушаға қатерлі улы заттар, сондай-ақ екінші реттік метаболиттер жинақталады. Вакуольдердің пішіні көпіршік, жіңішке түтікшелер тәрізді. Олар тонопласт деп аталатын мембранамен шектелген. Вакуоль жасушаның осмос қысымын анықтап, зат алмасу, секреттеу және қорғаныш қызметтерін атқарады. 

 

Өздік бақылау сұрақтары:

1. Жасушаның мембраналық  органелллалары.

2. Эндоплазмалық тор.

3. Гольджи кешені. Лизосома.

4. Пероксисома. Сферосома.

5. Вакуоль.

Ұсынылатын әдебиеттер: НӘ 1-4; ҚӘ 1-5.