«Физико-химиялық биологияның кәзіргі мәселелері»

6М060700 «Биология» магистрантарға арналған

Семей

1. Глоссарий

2. Дәрістер

3. Зертханалық сабақтар

4. Магистрантардың өз бетімен істейтін жұмыстары

1. Глоссарий

2. Дәрістер

Жасуша биологияның зерттеу объектісі-жасуша барлық жануарлар мен өсімдіктердің тіршілігі, құрылысының негізі болып келеді. Жасуша тірі материяның әр түрлі денгейінде өмір сүреді. Жасуша организмнің негізгі құрылымы және басты элементі болып табылады. Сондықтан да әртүрлі белгілерді зерттеу механизмі, жынысын анықтау, организмнің өсуі, оның әр бөлігінің регенерациясы, секреция әдістері, жүйке жолдарының негізгі жеке механизмі және т.б.сол жағдайда жемісті болады, егер де бұл сұрақ «жасуша денгейінде» қарастырмаса, басқаша айтқанда жалпы биологиялық сұрақтарды оқу және ұғыну үшін жасушаның құрылысы мен компоненті түбегейлі қаралу керек.

М. Шлейден 1838 ж. өсiмдiк организмi клеткалық агрегат деп пайымдап, жасуша ерекшеленбеген заттан түзiлетiндiгiн дәлелдеп, бұл үрдiсте ядро маңызды рөл атқаратындығына назар аударды. Ол жасушаның құрылуы тек ядролық затқа байланысты екендiгiн көрсеттi. Т. Шванн хайуанаттар организмiн зертеуде М. Шлейден тұжырымын басшылыққа алып, түрлi ұлпалар құрылысын, дамуын жан-жақты зерттеп, өзiнiң, басқа зерттеушiлердiң қорытындыларын сараптай отырып, 1839 ж. атақты клетка теориясын жарыққа шығарды. Бұл жаңалық табиғаттану ғылымдарында бұрын-соңды болмаған ұлы жетiстiктердiң бiрi едi. Клетка теориясы дамуын 5 кезеңге: ХIХ ғасырға дейiнгi; ХIХ ғасырда теорияның пайда болуы; теорияның ХХ ғасырдың ортасына дейiнгi дамуы; ХХ ғасырдың ортасындағы теорияның дағдарысы; теорияның қазiргi күйi деп бөлуге болады.
Бақылау сұрақтары:

1. Клеткалық биология нені зерттейді?

2. Дамудың қысқаша тарихы

3. Клеткалық биология қандай проблемаларды қарастырады?

Органикалық әлемнің одан арғы даму экожүйелерінің құрамында организмдердің бөлек топтарының эволюциясы жатыр. Экожүйе кемінде 3 компоненттің қосылуынан пайда болады : продуценттердің, консументтердің және редуценттердің . Органикалық әлемнің даму кезеңдерінде қоректенудің негізгі тәсілдері : фотоавтотрофты ( голофитті ), голозойлы гетероторфты және фотоавтотрофты сапротрофты құрылуы тиісті болды. Гетероторфты ( голофитті) қоректену үлгісі дене бетімен жансыз заттардың жұтуын қосып жатыр және хемосинтез немесе фотосинтезді қосып жатыр . Бүкіл денесімен қоректену сапротрофтылармен гетероторфтылардың барлық ерітілген органикалық заттардың жұту үлгісі болып жатыр , ал голозойлы қоректенумен салыстырғанда гетероторфты үлгісі жанында – ірі тамақты кішкентай бөлшектердің басып алу және олардың езіліп кетуін қамтамасыз етеді .

Дайын органикалық заттардың молдық шарттарында гетероторфты ( сапротрофты ) алғашқы қоректену тәсілі негізінде жатыр . Сапротрофты- гетероторфты қоректенуде нақ архебионттар үлкен бөлімді мамандандырады . Оларда күрделі ферментті жүйелер қалыптасып жатыр. Генетикалық хабар көлемінің артуы- ядролық қабықтың көрінуіне әртүрлі мембраналардың және қозғалыс органоидтарының көрінуіне әкелді. Бөлімде гетеротрофты голозойлы қоректену сапротрофтыға ауысуын ақ тіндердің бұдан былай көрініп жатқанын – гистон десек, жасушаның бөлінулері: митоз және мейоз эукариотипті хромосомалардың қазіргі көрінуі жетілген тәсілдер болып есептеледі. Жасушалардың ұйым үлгісі прокариоттардың үлгісінен асуы болып жатыр.

Архебионттар басқа бөлімде автотрофтық қоректенуді мамандандырды . Автотрофты қоректенудің ең көне тәсілі - хемосинтез. Ферментті негізде хемосинтез транспорттық жүйелерінің айырбасталған фотосинтез процестерінің жиынтығы , негізінен көректенуде жарық энергияның арқасында әр түрлі - пигменттердің (бактериохлорофиллалар , a , b , c , d хлорофиллдер және басқалардың ) фотосинтезінің көрінісі жатыр. Көмірсутектердің молдығы , құрылушылардың бекіту жанында әр түрлі полисахаридтердің синтез жасауына рұқсат етеді.

Барлық саналған белгілер гетеротрофтар және автотрофтар ароморфозына әкеліп жатыр.

Ертеректе органикалық әлем эволюция сатыларында жердің жетілгені әр түрлі организмдер аралық гендермен айырбас кең көп таралған ( гендердің тасымалдауы трансдукция жолымен , түр аралық будандастырудың және - симбиоздың ) болуы мүмкін еді. Гетероторфты қасиет синтезогенезде және организмдердің фотоавтотрофты жасушаларының бір ғана бірігуі жүреді. Балдырлардың әртүрлі бөлімдерінің құрылуына – бірінші қазіргі өсімдіктер әлемі себепші болды. .

Балдырлардың фотоавтотрофты алғашқы - су организмдерінің көп санды біртекті емес тобын айтамыз. Балдырлардың қазып алынатын күй-жағдайында кембрийге дейін белгілі болған (570 млн жылдардың басында), ал қазіргі белгілі бөлімдер барлық протерозеой және мезозой басында бар болатын .

Балдырлар денелерінің морфологиялық ұйымдары үлгілерінің жиынын таллома деп атаймыз. Балдырлардың қатарында ( мысалы , қоңыр балдырдың ) күрделі жасалған талломы пластинкалы болып келеді, және жасушалардың бірсыпыра саралануы байқалып жатыр . Көп клеткалы балдырлардың ризоиды – таллома бойлары , қызмет ететіндер үшін – субстратқа бекінеді. Бірақ қазіргі балдырларда маталаржоқ болып жатыр, сондықтан ең төмендегілерге оларды апарып беріп жатыр. Сайып келгенде, ароморфозсыз балдырларда биологиялық алға басу басым: аллогенез жолымен және катагенезбен жарым-жартыны (бірсыпыра түрлерге процес жоғалту , жатып ішерлерге фотосинтезге қабілеттілік жоғалтуы ) десек болады.

Құрлыққа өсімдіктердің жылжуын ароморфоз қатарынан көруімізге болады:

• 
  Дифференцияциаланған маталардың көрінуі: жамылғылық, шығарып салушы, механикалық, дифференцияциаланған маталардың фотосинтездеушісінің көрінуі, меристема көрінуімен тығыз байлаулы және паренхималы болып келеді
  
• 
  Дифференцияциаланған органдардың көрінуі : қашудың ( көміртекті қоректену органының ) және түбірдің ( минералды қоректену органының ).
  
• 
  Гаметангиимен көп клеткалылардың көрініп жатуы: антеридии және архегонии .
  
• 
  Заттардың айырбасында маңызды өзгертулердің болып жатуы.
  

Эукариотты организмдер мамандандырушы гетероторфты қоректенуде жауарлардан шыққандығын дәлелдеді.

Біріншіден, дара клеткалы организмдермен пара-пар. Көптеген аралық жайлар балдырлар және саңырауқұлақтар олардан кейінгі орынға ие болды. Дара клеткалы патшалық тармағы осы шағын үлгілермен: саркомастигофоралар, инфузорияның және әр түрлілердің көп клеткалы жануарлардан шығатынын топтастырған.

Көп клеткалы омыртқасыз жауарлардан шығатын белгілі үлгілер барлық протерозой дәуірінде көрініс тапты. Көп клеткалылардың шығу тегінің екі негізгі теориясы бар. 1) Гастреи теориясы сәйкесінше ( Геккель Э), негізгі екіқабатты ұрық инвагинациясы тәсілімен құру болып табылады. 2) Фагоцителлы теориясы сәйкесінше негізгі екіқабатты ұрық иммиграциясы тәсілімен құруы ( ауыспалы бластомер мен бөліктердің бластулы қуысына). мүмкін, бұлар екі теорияны да өзара толықтырып жатыр .

Мезозой дәуірі мен юралық дәуірінде сүтқоректі жануарлар бес (көпбүгіршікті, үшбүгіршікті, трикодонттар, симметродонттар, пантотериялар ) кластан өтеді. Класты басынан кешірген ең алғашқы жануарлар боатын, ал басқа – қалталы және сүтқоректі жануарлар болса, плацента көрінуінің арқасында қазіргі дәуірге биологиялық алға басу күй-жағдайына көшіп өтіп отыр .

Қазіргі топтардың ішінде ұлы мұз болып қату заманына сүт қоректі жануарлардың ақырғы саралауын – плейстоцендер аяқтады . Замандас көріністі құрамға маңызды ықпалын жасау сүт қоректі жануарлардың жасанды факторын көрсетіп отыр . Тарихи уақытқа тур , стеллерова сиыры , тарпан және басқа түрлер жойылған болатын .

Соңыда - приматтардың бөлімінде дәуірлер ароморфоздың ерекше үлгісін көрді, ол- бас миының үлкен жарты шарларының қабықтық жетілуі еді. Организмдердің жетілген жаңа түрі нәтижесінде – ақылды адам дүниеге келді.
Бақылау сұрақтары:

1. Тіршілік алдындағы молекулалық эволюцияны атаңыз

2. Жасуша эволюциясының жолы және көп клеткалы организмдердің пайда болуы

Әдебиеттер: 1-10 ( негізгі), 11,12,20,22 ( қосымша )
№3 тақырып: Жасушалардың негізгі типтері және алуан түрлілігі
Жалпы сұрақтары: Бактериялар, өсімдіктер, жануарлар, адамның клеткалаларының ортақ және меншікті қасиеттері, гомология және клеткалардың мамандануы . Көп жасушалы организмдердің жасушаларының қызметтік бөлінуі, тотипотенттік және клетка дифференцировкасы.
Жасуша - тірі организмдердің құрылысы және функционалдық бірлігі. Мына бірлікке сондай белгілерді өзіне тән , елестету сияқты , метаболизм , реактивтік, құбылмалық, жиынтық өмірін анықтау алып жатыр . Алғашқы рет жасуша анықтамасын Макс Шультце (1861) жылы берді . Бактериялардың жасушалары және прокариоттық балдырларының синтезі қабылданған атау, ал қалған өкілдерің торлары тіріні – эукариоттық деп атаған.

Замандас анықтаманы айтып жатыр ,-«тор ашық элементарлық тірі жүйе , өсімдік және малдан шығатын организмдардың негізгі құрылысы бірлігі бар , қабілетті өзін-өзі жаңартуға , өздігінен жөнге келудің және дамып жетілуі ».

Жасушалардың пішіні әр түрлі болып келеді: дөңгелек , шар тәрізді , сопақ , призмалық , жұлдыз тәрізді. Прокариоттық жасуша - тірі қарапайым үлгісі , қайсыларға бактериялар , вирустар және көк - жасыл балдырлар жатады. Бактерияларды аз мөлшерде бөліп қарастырылады : олардың ұзындығы -0,1 , ал диаметр -1 мкм, құнарлы топырақ құрамында бір грамында бактериялардың 2,5 млрд, болып келеді. Органикалық зат өз тіршілік әрекеті нәтижесінде , олар табиғатта биогенді элементтерге айналып жүруін қамсыздандырып жатыр . Сонымен қатар, олар адам өмірінде маңызды мағынаны ие болып жатыр себебі биохимиялық реакциялардың оларға әр түрлілік байланысты қолданылып жатыр, көптеген биотехнологиялық процестерде кездеседі. Төрт түрлі бактериялар: коктар ( сфериялықтар ), бациллалар ( палочковидные ), спириллы ( спираллевидные ), вибриондар ( иілген түрінде үтірлердің ). Грам бойынша бір бактерия бояушыларды – грам оң , боялушылар емес - грамтеріс . 1898ж Голландиялық Бейеринк вирусты ойлап тапты.

1) вирустар өте ұсақ тірі организмдар; 2) олар жасушалы емес, өздігінен дамиды; 3) қарапайым жасалған тірі жасушаға кіріп, олар түзіліп, нуклеин қышқылды молекулалары немесе РНК қоршалған белоктықтық немесе липопротеиндік қабықпен қапталған; 4) олар өз үй иелерінде шексіз тіршілік етеді; 5) вирус бір орында тұрып, тіршілік еткен жеріне қаупін тигізеді.

Вирустар түзіледі :1) өзек – ДНК-мен көз алдына келген генетикалық материалдың немесе РНК-ның; 2) капсулада - қорғау белоктық қабықта; 3) нуклеокапсулада - күрделі құрылымны; 4) қабық - бірсыпыра вирустарда , сондайлардың ВИЧ сияқты - және тұмау вирустары , қосымша қабат болып жатыр; 5) капсомеров - ұқсас қайталанатындардың , кейбіреуінде қамтиды.

Балдырлар үлкен топты құрайды. Балдырларды пигмент арқылы ажыратып алаламыз. Жасыл және қоңыр балдырлар тіршілікте кездеседі. Балдырларды клеткалық қабырғасы, сыртқы қабатын қорғайды және мембрананы , цитоплазманы , түйін , кішкене дән , хлоропласт. Торлардың эукариоттық әр түрлі организмдерде түзіліп жатады : ең жақсы өсімдіктің , көп клеткалы малдан шығатындар , саңырауқұлақтар және т.б. Эукариоттық жасуша түзіліп екі негізгі компоненттерді - түйіндер және цитоплазманы тұрады Түйінде хромосомалар орнында болып жатыр , генетикалық хабарды ұстаушылар , транскрипция процесі нәтижесінде цитоплазмаға тұрақты сайлау салыстыра және бағыттап жатыр, ол жасуша тіршілік әрекетінің әр алуан жүруді бақылап жатыр , сонымен қатар , анаболизм синтез басталған процестері.

Цитоплазма компоненттері. Цитоплазма сыртқы орталары клеткалы мембранасымен плазмалемма және органеллалар байланысып жатыр. Гиолоплазма - құрылым цитоплазмасында тұрақты , мамандандырылғандар торда айқын функциялардың орындалуында . Олар жалпы мағына органеллалар және арнайы органеллар . Жалпы органеллаларына жатады: митохондриялар , рибосома , Гольджи кешені , лизосома , клеткалық орталық , эндоплазма. Арнайы органеллаларға цитоскелета компоненттері кірпікшелері, миофибриллар , тонофибриллар , нейрофибриллар.

Функционалдық жүйенің органеллалардың торлар - кешендері , түйін бақылауы астында тор өте маңызды функцияларының орындалуын қамсыздандырып жатыр . Синтетикалық аппарат , энергетикалық аппарат , аппаратты белгілеп жатыр - езіліп кетудің , цитоскелет .

Қосудың - цитоплазма уақытша компоненттері , білімділер торлардың метаболизм өнімдерінің қорлануы нәтижесінде . Оларға жатады: трофикалы , пигменттіктер , экскреторндар және түрлері .

Тор мембрандық құрылымдары - цитоплазма құрылымдарының тұтас және түйіннің : плазмалемасы, органеллалардың қатарының , қосулардың , транспорттықтардың , сонымен қатар құрамға ядролық қабықтың қайсылардың клеткалы мембраналары болады .

Гиалоплазма ( клеткалы шырын ), тор ішкі ортасы, жалпы көлемі 55%-і . Ол күрделі коллоид мөлдір жүйені ұсынып жатыр , органеллалар , қосуларды өлшенген , және әртүрлі биополимерлерді асырап жатыр : ақ тиіндер , полисахаридтар , нуклеинді қышқылдар және иондар .

Малдан шығатын тән келесі ерекшелік торының айырмашылыққа өсімдіктердің торларына: 1) бары органоидотпен ерекшелердің ( пластид ), қайсыларға синтетикалық процестерді, сонымен қатар органикалық заттардың алғашқы синтезі минералдардың энергия шотының артынан вакуольдердің маңызды жуандық берік қабық ;2) білім жүйе дамыған ;3) бар болуы , синтез өнімдерінің үлкен немесе аз сан торларында ;4) қорлану тор осмотикалық қасиеттері недәуір мөлшерде ескертуші .

Сондай цитоплазма және өсімдік тор түйінін принципта болып жатыр ғой құрылым , қалай және малдан шығатын торларда . Протопластіні белоктық қоршалған - мембранамен - плазмалеммой липоидной немесе энтопластом және екі көршілес тор қабықтарынан құрылушыны клеткалы қабырғамен шек қойылған , клетка аралық затпен қосылғандар.

Бактериялардың клеткалы қабырға тіреу каркасымен және құрастыра алып жатыр балдырлардың синезеленің полимер - глюкопептид муреин . Бактериялы қабырға қызмет етіп жатыр 20-30% бактериялардың құрғақ салмағынан .

Эндоплазмалық плазмадема арқылы көршілес торлардың ауымен эндоплазмалық хабар жатыр , вакуольдердің жүйе білімінде қатысу қабылдап жатыр . Пакеттер жалпақ мембраналар біршама , ұмытшақтар цитоплазмада , қалай және омыртқасыз торларда Гольджи кішкене денесі өзімен ұсынып жатыр , гранулалардың цитоплазмасында бөлек ұмытшақ өсімдіктерге Гольджи кешені түрді болып жатыр , диктиосома аталатындардың ол пачканы өзімен ұсынып жатыр төленгендердің, сәл үлкейтілгендердің соңыларда . Өсімдіктердің митохондриялары ішкі мембраналардың аз бойлығымен құйып алып жатыр , қалқалар және де орнына ( кристі ) май тамшыларының немесе қосу гранулалары түрінде сонымен қатар орналасып жатыр микротүтіктер немесе цитоплазмада қалыптасып жатыр .

Түйінді орналасып жатыр протопласта орталық бөлімдері және диаметрмен көп санды дөңгелек уақыттармен жабдықталған қабықпен қоршалған жанында 300 ал . Түйін қабығын тор ауымен эндоплазматическоймен бірыңғай жүйені құрастырып жатыр .

Түйін ішкі құрылымдары - қабықтардың қандай болмасын кішкене дән және хромосомаларды айрылған , айырылатындардың электрондық микроскопта , олар сондықтан айқын кескіндерді болмайды .
Бақылау сұрақтары:

1. Клеткалардың негізгі типтерін және алуан түрлілігін атаңыз

2. Прокариотты жасушаның сипаттамасы

3. Эукариотты жасушаның сипаттамасы

Клеткасыз құрылымдарға : клетка аралық зат , симпласті , синцитии, клетка аралық зат - қалай сондай торлармен дағдыланып жатыр - фибробласты , хондробласты , клетка аралық затты көз алдына келген : аморфты затпен , коллагенмен, икемділермен және аргирофильными талшықтармен . Өзімен Симпластіні ұсынып жатыр , салыстырмалы үлкен көлем зат цитоплазматическогосы , қайсыда болып жатыр емес бір , ал ядролардың жиыны . Мысалы , көлденең - жолақ бұлшықет талшық , қайда ядролардың саны 100 дананы жетіп жатыр ; түйелердің плацент көп ядролы торлары ; мегакариоциты .

Синцитии – клетканың ұстатқыштармен цитоплазматикалық байлаулары ( ретикулярлық мата ).