себебі кейбір хромосомалар мөлшері және центромераларының орналасуы жағынан бірдей немесе ұқсас болып келеді.
Қазіргі кезде метафазалық хромосомаларды бояудың дифференциалды әдісі жүргізіледі, бояудың 4 түрі R, C, Q, G қолданылады (46-сурет). Онда хромосомалар бӛліктерінің бояуды сіңіру дәрежесі әртүрлі, соған байланысты хромосомалар жолақты болып боялады, ал гомолықтық хромосомалардың жолақтары бірдей болып келеді.
Әр хромосома біркелкі емес, ақшыл және қара жолақтарға боялатын бӛліктердің үздіксіз жиынтығы деп қаралады. Бұл хромосоманың гетеро- және эухроматиндік аудандары. Сондықтан хромосоманың иіндерін ауданға, аудандарын сегментке бӛледі. Таңдамалы бояуды негізге ала отырып 1971 жылы Парижде хромосомаларды дифференциацияланудың сызықты картасы жасалды және белгілер енгізілді. Латын әріптерімен қысқа иінін – р, ұзын иінін – q деп белгіледі.
Иіндерін – ауданға, ауданды – сегменттерге бөлді, оларды араб цифрларымен белгіледі. Сонымен, 1р 22 деген символ былай оқылады: 1 хромосоманың қысқа иініндегі 2 сегменттің, 2 районы. Дифференцияциялды бояу ―тіркесу тобының‖ цитологиялық картасын құруға мүмкіндік жасайды. Мысалы: Х – хромосомада 96 локус бар екені анықталды.
Дәріс-6
КЛЕТКАНЫҢ ФИЗИОЛОГИЯСЫ
Тірі ағзаның басты қасиеттерінің бірі қоршаған ортамен тығыз байланыста болу. Олардың арасында зат алмасу немесе метаболизм процесі жүріп отырады. Метаболизм процесінің маңыздылығы ағзаны қоректік заттар және энергиямен қамтамасыз ету болып табылады. Метаболизм екі процесс арқылы жүзеге асырылады:
1. Анаболизм – синтез немесе ассимиляция;
Катаболизм - ыдырау немесе диссимиляция.
Анаболизм – энергия жұмсау арқылы жәй заттардан, күрделі заттардың түзілу реакцияларының жиынтығы. Мысалы, мономерлерден полимерлер түзілуі – амин қышқылдарынан белоктардың түзілуі. Анаболизм кезінде катаболизм реакциясы нәтижесінде пайда болған қарапайым заттар (мономерлер) және АТФ пен НАДФ*Н энергиясы жұмсалып, әртүрлі макромолекулалар синтезделеді.
Катаболизм – күрделі заттардың ферменттер кӛмегімен қарапайым заттарға ыдырау реакцияларының жиынтығы. Катаболизмдік реакциялар кезінде энергия босап шығады. Мысалы, белоктар - амин қышқылдарына, майлар - май қышқылы мен глицеринге, кӛмірсулар - моносахаридтерге дейін ыдырайды. Ыдырау кезінде бӛлініп шыққан энергияның бір бӛлігі АТФ ретінде сақталады, екінші бӛлігі энергияға бай сутегі атомын қосып алған «кофермент» НАДФ*Н түрінде сақталады.
Барлық анаболизмдік реакциялардың жиынтығы «Пластикалық алмасу» деп аталса, барлық катаболизмдік реакциялардың жиынтығы
«Энергетикалық алмасу» деп аталады.
Пластикалық алмасу – кезінде жасушаға сырттан түскен заттардан, жасушаға тән заттар түзіледі. Пластикалық алмасу әсіресе ағзаның ӛсуі кезінде қарқынды жүреді. Бұл алмасудың тіршілік үшін ең маңыздылары фотосинтез және белок биосинтезі болып табылады.
Энергетикалық алмасу – кезінде жасушаға түскен органикалық күрделі заттар ферменттер әсерінен ыдырап, энергияға бай күрделі қосылыстар түзіледі. Жасушаның пайдаланатын энергия кӛзі негізінде макроэргиялық фосфаттық қосылыстар. Макроэргиялық дегеніміз гидролиз кезінде энергияның мол мӛлшерін бӛліп шығаратын фосфор қышқылының эфирлері. Макроэргиялық фосфаттарға аденозинтрифосфат (АТФ), уридин, цитидин мен гуанозиннің (УТФ, ЦТФ, ГТФ) фосфаттары және басқалары жатады. Макроэргиялық косылыстардың ішіңде маңыздысы АТФ. Клеткадағы синтез процестеріне жұмсалатын энергияның бәрін АТФ қамтамасыз етеді. АТФ синтезі АДФ пен бейорганикалық фосфаттың
ферменттік жолмен қосылуынан пайда болады. Жасушадағы энергияның алмасуын тотықтыру және кӛмірсулар, майлар мен белоктар гидролизінің ӛнімдері қамтамасыз етеді. Жасушалардың кӛпшілігі алдымен кӛмірсуларды пайдаланады. Сүтқоректілер миының жасушалары тыныс алу үшін глюкозадан баска қосылысты пайдалануға қабілетсіз.
Глюкозаның тотығуы үш фазаға бӛлінеді: гликолиз (Эмбден-Мейергоф жолы), тотығып декарбоксилдену (трикарбон кышқылының циклы) және тотығып фосфорлану (сутегімен электрондарды тасымалдайтын тыныс тізбегі). Трикарбон қышқылы циклын «Лимон қышқылының циклы», немесе бұл циклды ашқан зерттеушінің атымен «Кребс циклы» деп те атайды.
Гликолиз анаэробты және аэробты тынысқа ортақ фаза, ал қалған екі фаза аэробты жағдайда ғана жүреді.
Гликолиздің негізгі міндеті лимон қышқылының циклы үшін пируватты (пирожүзім қышкылын) түзу. Гликолиз, глюкозаның бір молекуласын пирожүзім қышқылының екі молекуласына ыдырататын, кезектесіп жүретін реакциялардан тұрады. Бұл реакциялар цитоплазмада жүреді және оттегін қажет етпейді.
Аэробты клеткалар энергияның негізгі бӛлігін тыныс алу арқылы алады. Тыныс алу гликолизге қарағанда анағұрлым күрделі процесс. Энергия Кребс циклы кезінде электрондарды тасымалдау тізбегі деп аталатын тасымалдаушы молекулалар қатары арқылы беріледі. Кребс циклы ферменттік кезектесіп жүретін кӛптеген реакциялардан тұрады. Әрбір жеке реакция ерекше ферментпен катализденеді. ІІирожүзім, май және кейбір амин қышқылдарының тотығуына, сол сияқты электрондарды тасымалдауға және АДФ-ты фосфорлауға қатысатын ферментер митохондрияларда орналасқан. Кребс циклының нәтижесінде жиналған энергия, клетка ішіндегі түрлі процестерге жұмсалады. Тотығу мен фосфорлану бір мезгілде жүретін болғандықтан тотығып — фосфорлау реакциясы деп аталады.
1.4.1 Клетканың өткізгіштігі
Тірі клетканың қызметі мен клетка ішіндегі физиологиялық гомеостазды сақтауда ӛткізгіштіктің маңызы зор. Клеткаға қандай заттардың ӛтуге тиісті екенін оның ӛткізгіштігі анықтайды. Олардың кӛпшілігі жасушаның тіршілік процестеріне және жасушаның кұрылымдық бӛліктерін синтездеуге қажет заттар. Сонымен қатар, оның тіршілік әрекетінің нәтижесінде пайда болған ыдырау ӛнімдері мен судың сыртқа шығарылуын реттейді.
Иондардың сіңу қабілеті тӛмен; жасуша әдетте аниондарды катиондардан ажыратады, катиондар жеңіл сіңеді. Бірақ, эритроциттерге бұл ереже сәйкес келмейді және аниондарды катиондарға карағанда миллион есе тез сіңіреді.
Жануарлар жасушасына түрлі амин кышқылдары, аскорбин қышқылы, пирожүзім қышқылы мен зәр қышқылы жеңіл сіңеді. Бірақ, әртүрлі жасушалардың түрлі амин қышкылдары мен аскорбин қышқылын сіңіру жылдамдығы әркелкі болады. Жасушаның амин қышқылындағы азоттың, полипетидтердің, аскорбин қышқылы мен пирожүзім қышқылының концентрациясы қанның плазмасына қарағанда кӛп болып келеді. Жасушадағы амин қышқылының мӛлшері қоршаған ортадағы оның концентрациясына тәуелді. Жасушаға бір, -екі, -үш, -тӛрт, -бес атомды спирттер баяу сіңеді, ал алты атомды спирттер сіңбейді. Бір ағзаның әртүрлі жасушаларына бір түрге жататын заттың сіңу жылдамдығы әркелкі. Бірақ, соған қарамастан заттардың кӛпшілігі жасушаға сіңетіні анықталған.
Заттардың жасушаға сіңуіне әсер ететін факторлардың бірі — температура. Температура кӛтерілген кезде қоршаған ортадан жасушалардың заттарды сіңіру жылдамдығы артады, ал температура тӛмендеген кезде, керісінше, заттардың сіңу жылдамдығы кемиді. Заттардың жасушаға сіңуі мен олардың жасушадан шығуының тӛрт негізгі механизмі бар:
диффузия, осмос, белсенді тасымалдану мен экзо- және эндоцитоз.
Алдыңғы екі процесс пассивті жүреді, яғни энергияны қажет етпейді; ал соңғы екі механизм энергияның жұмсауына байланысты жүретін активті процесс.
Клеткада заттарды клеткаға тасымалдайтын немесе оларды клеткадан концентрация мен электорлық потенциалдарға қарсы айдап шыға алатын биохимиялық жүйе болады. Бұл жүйелердің жұмысы - глюкозаның тотығуы кезінде синтезделетін АТФ-тың ыдырауының нәтижесінде пайда болатын энергияның есебінен жүреді. АТФ ыдырауы плазмалық мембранада орналасқан АТФ-аза ферментінің кӛмегімен жүреді. Клеткалардың көпшілігінде концентрация градиенті бойынша клеткаға енген Na+ иондарын сыртқы ортаға үздіксіз айдап шығарып отыратын жүйе болады. Бұл жүйені «натрий насосы» деп атайды. Сол сияқты сыртқы ортадан клеткаға калий иондарын жеткізетін «калий насосы» болады. Осы екі насосты біріктіріп «натрий-калий насосы» деп атайды. Бұндай насос клеткалардың кӛпшілігінде байқалады және кӛптеген маңызды функциялар атқарады. Насос АТФ арқылы іске қосылады.
Калий концентрациясының жоғары болуы белоктың синтезіне, гликолизге, фотосинтезге және кейбір басқа маңызды тіршілік процестеріне
кажет. Сіңген калийдің әрбір екі ионының орнына клеткадан натрийдің үш ионы шығарылып отырады. Клеткадан шығарылған натрий әдетте клеткаға өз бетімен кері сіңуге тырысады. Бірақ мембрана натрийді нашар өткізеді. Соңдықтан кері бағыттағы бұл диффузия өте баяу жүреді.
Кӛпшілік жағдайда макромолекулалар немесе олардың агрегаттары, ал кейде ірі бӛлшектер клеткаға эндоцитоз процестерінің нәтижесінде енеді. Эндоцитозда плазмалық мембрана, кейін бӛлініп кӛпіршіктерге немесе вакуольдерге айналатын, ойындылар немесе ӛсінділер түзеді.
Эндоцитоздің екі типін ажыратады: фагоцитоз бен пиноцитозды.
XX ғасырдың 30-шы жылдарында американдық биолог Уоррен Льюис клетканың сұйық тамшыларды сіңіре алатынын байқаған, бұл құбылысты ол пиноцитоз (грекше ріnеіn — ішу) деп атаған. Пиноцитоз амеба тәрізді қарапайымдарға және басқа да клеткаларға, мысалы, лейкоциттерге, ұрықтың клеткаларына, бауырдың клеткаларына және су-тұз алмасуына қатысатын бүйректің қайсыбір клеткаларына тән. Пиноцитоз ӛсімдіктер клеткаларында да байқалады.
Клетка тәулігіне ӛз кӛлеміне тен сұйықты жеңіл «ішеді». Фагоцитоз бен пиноцитоздың механизмі бір болғандықтан эндоцитоз деп атаған. Заттарды тасымалдаудың басқа түрлеріне қарағанда эндоцитоз сирек кездеседі. Бұл механизм ӛткізгіштің басқа механизмнің орнын баспайды, тек оны толықтырады.
Клетка қайсыбір ӛнімдерді плазмалық мембрана арқылы сыртқа шығарып отырады. Мысалы, түрлі белоктар, мукополисахаридтер, май тамшылары экзоцитоз арқылы шығарылады. Осы жолмен жануарлар клеткаларының бетінде гликокаликсті түзуші гликопротеидтерді бӛліп шығарады. Ӛсімдік клеткаларының цитоплазмасынан клетка қабырғасын құрауға қатысатын қайсыбір полисахаридтер де (гемицеллюлозалар) шығарылады. Кейде эндоцитоз заттарды кері қайтарып алуға да пайдаланылады. Мысалы, бүйрек арқылы бӛлінген белоктарды қайтару кезінде, бүйрек каналшықтары арқылы ӛткен белоктар кері сіңіріледі де, ӛңделіп амин қышқылына айналады. Бұндай құбылыс фибробластар мен дәнекер ұлпасының компоненттерінде де орын алады.
Клеткадан экзоцитоз арқылы бӛлінген гидролиздеуші ферменттер гликокаликс қабатына жиналып түрлі биополимерлер мен органикалық молекулалардың клетка мембранасының бетінде ыдырауын қамтамасыз етеді. Экзоцитоз секреция кезінде маңызды рӛл атқарады. Экзоцитоз процесі клеткадағы Са2+ концентрациясының артуын қажет етеді. Экзо- және эндоцитозды іске асыру үшін клетканың беткі аппараты толықтай катысады.
1.4.2 Клетканың сыртқы орта факторларына реакциясы
Клеткалар сыртқы ортамен тұрақты түрде қарым-қатынаста болып, сыртқы ортаның әсер кӛрсету факторларына (токсиндер, температура, химиялық заттар, физикалық әсерлер, т.б.) реакция береді. Тірі клеткалардың осы универсальдық қасиетін тітіркенгіштік деп атайды. Тірі клетка сияқты күрделі және ӛзара байланысты жүйеде, қандай да болмасын бір процестің немесе құрылымның ӛзгеруі оның кӛптеген қасиеттеріне ӛзгеріс туғызады. Сондықтан, тітіркендіретін заттың әсеріне клетканың жауабы комплексті болады және оның биохимиялық, физика- химиялық, морфологиялық, физиологиялық қасиеттерінің ӛзгеруіне әкеледі. Қарапайымдылар мен жабайы кӛп жасушалы ағзалардың клеткалары сыртқы орта факторларының әсеріне тікелей жауап береді. Жоғарғы сатыдағы жануарларда түрлі ұлпалар жүйесінің күрделі жіктелуіне байланысты әсер ететін факторлар клеткаға тікелей әсер етпейді, нейро-
гумаральдық реттеу жүйесі арқылы әсер етеді.
Жасушаға әртүрлі заттардың әсер кӛрсетуін зерттеу, әсер етуші факторлар әртүрлі болғанымен жасушалар жауабының ұқсас болатынын анықтаған. Олардың бәрі цитоплазма мен ядроның коллоидтық дисперциялық дәрежесін кеміткен, цитоплазманың тұтқырлығы артқан. Тітіркендіргіштердің әсерінен тірі клетканың цитоплазмасы бояғыштарды байланыстыратын қабілетін арттырған және клетканың ӛткізгіштігі артқан, тыныштық потенциалы кеміген және басқа да белгілері ӛзгерген. Аталған ӛзгерістермен бірге тітіргендіргіштердің әсерінен калийдің иондары мен фосфаттардың, креатиннің, қайсыбір пигменттердің босауы және клеткадан шығуы жүрген. Осы ӛзгерістермен бір мезгідде қоршаған ортадан клеткаға натрий мен хлордың иондары енген. Тітіркендіргіш әсерінің бастапқы кезінде осы ӛзгерістердің бәрі қайтымды болған. Тітіркендіргіштің әсері тоқтаған кезде цитоплазма мен ядроның коллоидтық дисперсиялығы артқан, цитоплазманың тұтқырлығы кеміген. Клеткадан шығып кеткен калийдің иондары мен фосфаттар қайтадан клеткаға кері қайтып енген, хлор мен натрийдің клеткадағы мӛлшері қалпына келген. Бұл ӛзгерістердің жиынтығын «паранекроз» деп аталған. Паранекроз кезінде жоғарыда аталған ӛзгерістермен бірге клетканың ӛткізгіштігі артады, тыныштық потенциалы кемиді және кейбір белгілері ӛзгереді. Тітіркендіргіштің күші жоғары болмаса, ӛзгерістерді туындатқан факторлардың әсері тоқтағаннан кейін, ӛзгерістердің барлық комплексі қайта қалпына келген, ал тітіргендіргіштің күші жоғары болса немесе ол ұзақ уақыт әсер етсе байқалған ӛзгерістер кері қайтпай клетка тіршілігін жойған.
1.4.3 Клетканың қозғалысы
Қозғалу қабілеті тірі материяның маңызды қасиеті. Белгілі дәрежедегі қозғалыс жасушалардың бәріне тән. Қозғалыстың бірнеше түрі бар. Жасушаның цитоплазмасы үздіксіз қозғалып тұрады, онымен бірге ондағы митохондриялар, сферосомалар (микросомалар), пластидтер және басқа клетка ішіндегі құрылымдар да қозғалыста болады. Жасушаның ядросы да айналып қозғалып тұрады. Синтезделген жіп пішінді белок молекуласы матрицадан түсіп, ӛзінің екінші және үшінші кұрылысын қалыптастыру кезінде қозғалыстың күрделі түрлерін байқатады. Кейбір жасушаларда кірпікшелер мен талшықтар сияқты қозғалысты қамтамасыз ететін мамандалған құрылымдар бар. Бұлшық ет жасушаларының жиырылуымен қамтамасыз етілетін қозғалыс, сол жасушалардың негізгі арнайы қызметі. Барлық қозғалыс реакцияларына тән, жалпы ортақ молекулалық механизм болады.
Жасушалар қозғалысының негізгі формаларына жататындар:
- цитоплазмалық қозғалыс (циклоз),