ПӘннің ОҚУ-Әдістемелік кешені биология 5В080100

Полисома - полисома. Информациялық РНҚ молекуласымен біріккен және белок синтезін жүзеге асыратын рибосомалар жиынтығы.

2. 
   ДӘРІСТЕР
   

1-Дәріс

1. 
   Биология - тірі агзалар туралы гылым. Биологияның негізгі бөлімдері.
   
2. 
   Жасуша - тірі материяның негізгі кұрылымдык және функцияналлык бірлігі.
   
3. 
   Клетканың бөлінуі..
   

1. 
   Биология - тірі агзалар туралы гылым. Биологияның негізгі бөлімдері.
   

Көптеген биологиялық ғылымдар өздеріне тән ерекшеліктері бар арнайы ілімдер. Әдеттегідей олар зерттелетін тірі организмдерге байланысты ботаника - өсімдіктер ғылымы, зоология - жануарлар ғылымы және микробиология - микроорганизмдер ғылымы болып жіктеледі.

Биология салалары одан әрі қарай организмдердің зерттелу ауқымдылығы мен зерттеу әдістеріне қарай бөлінеді.

• 
  биохимия - тіршіліктің химиялық негізі ілімі;
  
• 
  молекуляр биология - биологиялық молекулалар жүйелерінің бір-бірімен күрделі арақатынастарын зерттейді;
  
• 
  жасуша биологиясы - барлық жанды нәрселердің құрушы бөлігі - жасушаны зерттейді;
  
• 
  физиология - организмнің ұлпалары мен мүшелерінің химиялық және физикалық функциясын қарастырады;
  
• 
  экология - әртүрлі организмдердің қоршаған орталарымен байланысын саралайтын ілім.
  
• 
  зоология - Жануарлар әлемін зерттейтін ғылым.
  
• 
  орнитология - зоология ғылымының құстарды зерттейтін саласы.
  
• 
  Арахнология- зоология ғылымының өрмекшілерді зерттейтін саласы.
  
• 
  анатомия- тірі ағзалардың ішкі және сыртқы құрылыстарын зерттейтін биология ғылымы.
  
• 
  Бриология- мүктерді зерттейтін ботаника ғылымының саласы.
  

2. 
   Жасуша - тірі материяның негізгі кұрылымдык және функцияналлык бірлігі.
   

Жасушаны зерттейтін ғылым –цитология . Алғаш рет жасушаны Р.Гук көрген. 1831 жылы ағылшын ботанигі Р.Броун ядроны , ал 1839 жылы Чехия биологы Ян Пуркинье цитоплазманы ашты.

Тек ХІХ ғасырда ғана жасуша ішілік заттарға зерттеушілер көңіл аудара бастады. Бірақ бұл кезге дейін крахмал дәндері, кристалдар, хлоропластар және тағы басқа жасушаның кейбір бөліктері белгілі болған еді.

Өсімдіктер анатомиясы туралы тұңғыш еңбек жазған ағылшын ғалымы Н. Грю мен италяндық ғалым М. Мальпиги болды. Олар бір-біріне қатысы жоқ өсімдік ұлпалары мен жасушаларының құрылымын зерттей келе М. Мальпиги 1671 жылы «Өсімдіктер анатомиясы туралы мәлімет», ал Н. Грю 1682 жылы «Өсімдіктер анатомиясының бастамасы» атты еңбектерін жарыққа шығарды.

Өсімдіктер мен жануарлардың жасушалық құрылысы туралы зерттеушілер жинақтаған көптеген мәліметтерді жинақтап және өз зерттеулерінің нәтижелерін пайдалана отырып, неміс ғалымдары ботаник М.Шлейден мен зоолог Т.Шванн  1838-1839 жж. жасуша теориясының негізін қалады. Жасуша теориясының қағидалары М.Шлейденнің «Өсімдіктердің дамуы туралы деректер», және Т.Шванның «жануарлар мен өсімдіктердің құрылымы мен өсуіндегі сәйкестік туралы микроскоптық зерттеулер» деген еңбектерінде жарық көрген. Бұл теорияның мәні мынада, жасуша барлық тірі организмдердің - өсімдіктердің де жануарлардың да негізгі қарапайым структуралық бірлігі болып табылады. Жасушалық теория өсімдіктер мен жануарлардың шығу тегінің, құрылысының және эволюциясының бір екендігін дәлелдеп берді. Ф.Энгельс жасушалық теорияны энергияның сақталу заңымен және Ч.Дарвиннің эволюциялық теориясымен қатар XIX ғасырдағы жаратылыстану саласындағы үш үлкен жаңалықтың бірі деп жоғары бағалаған.

Біртіндеп микроскопиялық техниканың жетілуіне байланысты тірі организмдердің жасушалық құрылымына көптеген жаңалықтар, жаңа эксперименттік материалдар жинақтала бастады.

XIX ғасырдың екінші жартысында жаңа ғылыми жаңалық ашылды. И.Д.Чистякованың, Э.Страстбургердің аса жоғарғы дәлдікпен жүргізілген эксперименттік зерттеулердің негізінде жасушаның бөлінетіндігін анықтады. Одан кейінгі зерттеулер нәтижесінде 1892-1894 жылы В.И.Белялов мейоз жолмен бөлінуін дәлелдеп берсе, 1898 жылы С.Г. Навшин гүлді өсімдіктердің қосарынан ұрықтануын ашты. Сөйтіп жасушаның жасушасыз заттардан өздігінен пайда болады де­ген көзқарасты түгелдей жоққа шығарды. Жасушалардың цитоплазмалық мембраналар арқылы бір-бірімен байланыста болатындығы айқындалғаннан кейін (Э.Руссовтың, И.Н.Горожанкиннің және т.б. жұмыстары) барып организмнің тұтастығы дәлелденді. Олар жасушалық теорияны байыта түсті.

XIX ғасырдың аяғында цитология жеке ғылым ретінде түпкілікті қалыптасты. Оптикалық микроскоптың базасында жасушаның негізгі компоненттерінің барлығы және олардың химиялық құрамы зерттелді. Олардың атқаратын қызметтері жөнінде көптеген мәліметтер жинақталды. Цитологияның одан арғы дамуы электронды микроскопты ойлап табумен тікелей байланысты. Биологияда электронды микроскопты XX ғасырдың ортасында пайдалана бастады. Электронды микроскоптың көмегімен жасушаның белгілі компоненттерінің структурасының бөліктерін көріп қана қоймай, сонымен бірге олардың бұрын белгісіз болып келген жақтарын да ашудың мүмкіндігі туды. Қазіргі уақытта цитология биологияның ең жақсы жетіліп келе жатқан саласының бірі. Оның алдында жасушаның компоненттерінің структурасының детальдарын, тұқымқуалаушылық қасиеттерін, қорғаныштық бейімделушілігін (иммунитетін) сыртқы ортаның факторларының әсеріне байланысты болатын өзгерістерді және т.б. зерттеу міндеттері тұр. Цитологияның жаңа салаларының (физиологияның, биохимияның, жасушаның компоненттерінің физико-химиясының) дамуы табиғаттың тағы бір құпия сырын, тіршіліктің өзінің мәнін ашуға мүмкіндік берді.

Өсімдік жасушаларының пішіні мен мөлшері әр түрлі, ол жасушаның өсімдік денесінде орналасуына және атқаратын қызметіне тікелей байланысты. Жасушалардың  формасы негізінен көп қырлы денешіктер түрінде болып келеді. Олардың формасының бұлай болып қалыптасуы, жақын орналасқан жасушалардың бір-біріне қысым түсіруімен тікелей байланысты. Еркін өсетін жасушалардың формасы шар, жұлдызша, цилиндр тәрізді және тағы басқаша болып келеді. Жасушалардың алуан түрлі формаларын паренхималық (латынша - тең, грекше «энхима» - құйылған) және прозенхималық (грекше «прос» - бір бағытқа қарай) деп екі типке бөлуге болады. Паренхималық жасушалардың ұзыңдығы енімен бірдей не­месе одан 2-3 еседен артық болмайды немесе бір-бірінен айырмашылықта болмайтын изодиаметрлі жасушалар. Бұған жапырақ жасушалары, жемістердің жасушалары мысал бола алады. Ал прозенхималық жасушалардың ұзындығы енінен бірнеше есе артық болады. Жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің жасушаларының орташа ұзындығы 10-100 мк-ге тең. Ең үлкен паренхималық жасушалардың ұзындығы бірнеше миллиметрге жетеді және жай көзге көрінеді.  Оларға қарбыздың, лимонның жемістерінің және картоптың түйнегінің жасушалары мысал болады. Әсіресе зығырдың, қалақайдың, раманың, кенепшөптің сабақтарының прозенхималық жасушалары үлкен ұзындыққа жетеді. Бірақта бактерияның жасушаларының кішкентай болатындығы сонша (0,5—5 мкм), оларды оптикалық микроскоптың ең үлкен үлкейткішінің өзімен зорға көруге болады.

Толық жетіліп қалыптасқан өсімдіктің жасушасын оптикалық микроскоппен қарағаңда, оның мынандай компоненттерден: 1) қабықшадан - жасушаның сырт жағын жауып тұратын  қатты және мықты көмірсутекті қабаты, 2) вакуольден - жасушаның ортаңғы бөлігін алып жататын бір үлкен, немесе 2-3 кішілеу бөлігі, ол әдетте жасуша шырыны деп аталатын сұйық қосылыстармен толып тұратын кеңістік, 3) цитоплазмадан - вакуоль мен жасуша қабықшасының арасын алып жатады, 4) цитоплазмада болатын - ядродан тұратындығын байқауға болады . Ядро мен цитоплазма жасушаның тірі бөлігі және олар бірігіп протопласты түзеді. Сонымен қатар жасушаны фазалық контраст тәсілінің көмегімен және электронды микроскоппен қарап зерттегенде цитоплазма мен ядроның көптеген органоидтардан тұратын аса күрделі құрылысты жүйелер екендігі анықталды

Олардың бір-бірінен ажыратуға болатын өзіне тән құрылымы, атқаратын қызметі бар. Жасуша органойдтарына: ядро, пластидтер, митохондрия, рибосомалар, эндоплазматиқалық торлар, диктиосомалар, лизосомалар   жатады.  Органойдтардың   барлығы гиалоплазмаға   батып отырады. Гиалоплазма органойдтардың бір-бірімен қарым-қатынасын байланыстырып отыратын цитоплазманың сұйықтық ортасы.

Протопластың пластидтерден басқа компоненттерінің барлығы әдетте түссіз болып келеді.

Цитоплазма үш мембранадан тұрады. Плазмаллема цитоплазманы жасуша қабықшасынан бөліп тұратын мембрана. Тонопласт цитоплазманы вакуольден бөліп тұрады. Екі мембрана арасында мезоплазма болады.

Пластидтер.

Пластидтер тек өсімдіктерде ғана болады. Атқаратын қызметіне және түріне қарай пластидтер үшке бөлінеді: хлоропластар (жасыл түсті), лейкопластар (түссіз), хромопластар (қызыл). Хлоропластарда жасыл пигмент хлорофилл болады. Хлоропластардың негізгі қызметі тікелей хлорофилмен байланысты. Хлоропласт екі мембраналы органоид. Ішінде строма деп аталатын зат болады. Онда қапшық тәрізді ламеллалар немесе тилакоидтар болады. Тилакоидтар топтасып диск тәрізді грандар түзеді. Грандар бір-бірімен гранаралық тилакоидтар арқылы байланысып жатады. Осы грандарда хлорофилл дәндері орналасатындықтан фотосинтез процессі жүреді. Лейкопластарда пигменттер болмайды. Лейкопластар өсімдіктің күн сәулесі түспейтін ұлапаларынан, органдарынан және тамырларында, түйнектерінде кездеседі. Негізгі атқаратын қызметі артық қоректік заттарды жинау болып табылады. Хромопластарда каратинойдтар тобына жататын түсі қызыл сары, сары пигменттері болады. Өсімдіктің гүлінің, піскен жемісітерінде, күзгі жапырақтарында кездеседі.

Протопласта және жасуша шырынында (сирек жасуша қабықшасында) белгілі бір пішінге ие болатын басқа заттар кездеседі. Оларды туынды заттар (кристалдар, крахмал дәндері, ақуыз, май тамшылыры және т.б.) деп атайды.

Жасуша шырынының химиялық кұрамы. Вакуольдегі жасуша шырынының  химиялық құрамы  өсімдіктердің түріне, орналасқан жеріне байланысты өзгеріп отырады. Дегенмен негізгі құрамды бөлігі – су. Шырынның құрамындағы басқа заттарды органикалық және бейорганикалық деп екіге бөлеміз. Органикалық заттар азотты және азотсыз заттар деп тағы жіктеледі.

Азотты органикалық заттар: ақуыздар (протеиндер, протеидтер); амин қышқылдары (аспарагин, триозин, лейцин жене басқалар); алкалоидтар (хинин, мор­фин, никотин, колхицин, кофеин, кодеин, папаверин және басқалар); гликоалколоидтар (голанин, дигиталин).

Азотсыз органикалық заттар: көмірсулар: моносахаридтер - глюкоза, фруктоза; дисахаридтер - сахароза, мальтоза; полисахаридтер - инулин пектиндер, декстриндер; глюкозидтер: (амигдалин; сапонин; ванилин; соланин, пигменттер, антоциан, антохлор және басқалар); илік заттар (танидтер, катехиндер). Органикалық қышқылдар (қымыздық, алма, вино, лимон жене басқалар) және олардың тұздары - кристалдар (қымыздық және басқа кышқылдардың тұздары), терпеноидтар, эфир майылары және басқалар.

Интерфаза- жасушаның екіге бөлінуі аралығындағы тіршілік кезеңі. Профаза- ядроның бөлінуге жайындалған бірінші сатысы. Бұл кезде хромосома жіпшелерінің өз осінде шиыршықталып, бұратылуының арқасында хромосомалар қысқарып, жуандайды. Ядро қабығы бұзылады. Метофазада- Хромомомалар хасушаның экватор аймағына жиналаып шоғырланады, жасуша бөлінуге дайындалады. Әрбір хромосоманың центромерасы дәл экваторда ал қалған денесі экватордан тыс жазықтықта жатады. Анафаза- хроматин жіпшелерінің болашақ жас жасушалардың полюстеріне қарай созылып, ахроматин ұршығын құрау кезеңі. Телофаза-митоздың ақарғы сатысы. Хромосомалардың қозғалуы аяқталады. Митоздық аппарат бұзылады. Ядрошықтар пайда болады. Жасушаның қарама-қарсы полюстерінде пайда болған хромосомалардың сыртынан ядролық қабық пайда болады. Жаңа ядролардың қайта құрылуымен қатар әдетте жасуша денесі бөлініп, цитокинез өтеді. Екі жасуша құрылады. Жыныстық көбею жануарлар мен өсімдіктердің көбеюінің бір түрі. Жыныстық көбею жолында жаңа организм аналық және аталық жыныс жасушалары - гаметалардың қосылуынан пайда болған зиготадан дамиды. Жыныс жасушаларының даму жолдары мен ұрықтану процестері әртүрлі. Бірақ жыныс жасушаларының даму негізінде бір жалпы процессбар- ол ұрық жасушаларының бөлшектенуі және осы жасушалардың хромосомалар санының азаю механизмі. Бұл механизмді басқаратын мейоз- жыныс жасушаларының бөліну әдісі. Жасушадағы хромосомалардың саны екі есе азайып диплоидты жасушаға, бұдан тағы екі рет бөлініп төрт гаплоидты жасушаға айналады. Ұрықтананан кейін хромосомалардың диплоидты саны қайтадан қалпына келеді. Мейоз жыныс жасушаларының қалыптасуын, организмде кариотиптің тұрақтылығын сақтайды және гендер мен хромосомалардың рекомбинациялануын қамтамасыз етеді.

Жарғақшаның қызметі: Жасушаның ішіндегі барлық қоректік заттар мен кажетсіз өнімдер жарғақша арқылы өтеді. Плазмалық жарғақшаның өте жұқарған жерінде жұқалтырлы ұсақ тесікшелер - шұрықтар болады. Заттардың барлығы осы шұрықтар арқылы өтеді.

Плазмалық жарғақша жасушаның ішіне қажетті заттарды оңай өткізіп, зиянды заттарды өткізбейді;

Жарғақша арқылы жасуша қоршаған ортамен қатынас жасайды. Әр түрлі заттар тек жасушаның ішіне ғана өтпей, көршілес жасушаларға да өтеді. Қатар жатқан екі жасушаның цитоплазмалары саңылау арқылы бір-біріне өтеді.

Өсімдіктердің жасушасының жануарлар жасушасынан айырмашылығы сол, олардың жақсы жетілген, әдетте қатты қабықшасы болады. Жасуша қабықшасы өсімдік жасушасының сыртын қаптап жатады.

Жасуша қабықшаларының жиынтығы өсімдікке мықтылық береді, қорғаныштық қызметін атқарады және  оның қаңқасын (скелетін) түзеді. Әр түрлі заттардың өсімдіктің бойына сіңірілуіне және тасымалдануына қабықшаның маңызы аса зор. Ол көп жағдайда протопластқа қарағанда ұзақ сақталады, соған байланысты тіпті өлі жасушалардың өзі әр түрлі қызметтер атқаруын тоқтатпайды.

Жасуша қабықшасының мұндай қасиетке ие болуы оның химиялық құрамына тікелей байланысты. Оның химиялық құрамы целлюлоза, гемицеллюлоза және пектинді заттардан тұрады.

Целлюлоза - өте мықты және серпінді, күрделі полисахаридтерге жататын қосылыс. Ол қайнап тұрған суда, көптеген қышқылдарда, негіздерде ерімейді, көптеген жануарлардың (жылқы, ірі қара малдан басқа) асқазанында қорытылмайды.

Пектинді заттар – жоғары молекулалы көмірсулы қосылыс, суда бөрітеді, кейбіреулері ериді. Сілтінің және қышқылдардың әсерінен оңай бұзылады. Жас жасушалардың қабықшасында көп мөлшерде кездеседі. Жасуша аралық кеңістіктер пектин заттарымен толып тұратындықтан олар жасуша қабықшасының талшықтарын және қатар орналасқан жасушаларды бір-бірімен байланыстырып біріктіреді.

Алғашқы қабықша. Алғашқы   қабықша   жасушаның бөлінуінің нәтижесінде пайда болады. Телофазаның соңына таман жасушаның экваториалдық бөлігінде жасушалық табақша пайда болады,  келешегінде ол орталық табақшаға айналады.    Ол    негізінен пектинді заттардан  тұрады. Жасушалық табақшаға, әрбір жас жасушаның протопласты алғашқы қабықшаны бөліп отырады.  Оның қалыңдығы 0,1—0,5 мкм. тең. Алғашқы қабықшаның      құрамына негізінен пектинді заттар, гемицеллюлозалар және целлю­лоза (барлығы 10—12%), сонымен бірге көп мөлшерде су кіреді. 

Қабықшаның түзілуі және оның өсуі Гольджи аппаратының және плазмаллеманың тіршілік әрекетіне бай­ланысты болады.  Алғашқы қабықшаның өсуі оған плазмаллеманың сыртынан синтезделетін целлюлозаның молекуласының және Гольджи көпіршігі жеткізетін аморфты пектинді  заттардың  өтуіне байланысты болады (27-сурет).

Екінші реттік қабықша. Алғашқы қабықшаның іш жағынан жаңа қабаттардың түзілуінің нәтижесінде пайда бо­лады. Бұл жағдайда қабықша қалыңдап өседі, ал жасушаның қуысының көлемі кішірейеді. Екінші реттік қабықшаның қалыңдығы жасушаның арнайы мамандануына бай­ланысты болады және 1 ден 10 мкм. арасында ауытқып отырады. Екінші реттік қабықша, әсіресе арқаулақ қызмет атқаратын жасушаларда қалың болады. Бойымен су жүретін жасушаларда екінші реттік қабықша сақиналар, спиральдар тәрізді бөлініп отырады, немесе қалыңдығы тегіс болмайды.

Екінші реттік қабықша негізінен целлюлозадан (90% дейін) және гемицеллюлозадан тұрады. Онда пектинді заттар мен судың мөлшері алғашқы қабықшаға қарағанда әлде қайда аз болады.

Целлюлозаның молекуласының параллель орналасуы, қабықшаның ішкі құрылысының жұқа жүйесін түзеді. Бірнеше ондаған жіп тәрізді молекулалар бірігіп мицеллалар түзеді, олардан микрофибриллдер пайда болады. Микрофибриллдер қабықшаның негізгі кұрылыстық бірлігі болып табылады. Микрофибриллдердің диаметрі 10-30 нм. тең, ал ұзындығы бірнеше микрометрге жетеді.

Микрофибриллдер     фибриллдерге     бірігеді.     Фибриллдер дегеніміз оптикалық микроскоппен көрінетін ұзындығы 0,4-0,5 мкм.-ден аспайтын талшықгар немесе табақшалар. Паренхималық жасушалардың   алғашқы   қабықшасында   және   екінші   реттік қабықшасында  микрофибриллдер   не жасушаның   тік   өсіне талшықгы   текстура,    немесе   оған   перпендикуляр   (сакиналы текстура),  немесе  бірқатар  бұрыш түзіп  (спиральды текстура) орналасады. Қыбықшаның өсуі барысында микрофибриллдердің бағыты     өзгеріп     отыруы     мүмкін,     ол     қабықшаның     қат-қабаттылығын көрсетеді.  Микрофибриллдердің арасында сұйық матрикс     болады.     Ол     судан,     пектинді     заттардан     және гемицеллюлозадан тұрады.

Целлюлозадан тұратын қабықшалар майысқақ және өте берік болады. Бірақ та тіршілік процесінің барысында, ерекше қызмет атқаруына   байланысты   жасушаның   қабықшасының   химиялық құрамы өзгеруі мүмкін. Ол қабықшаның физикалық қасиетінің өзгеруіне  әкеліп соғады.  Көп жағдайда алғашқы және соңғы қабықшаның матриксінде және орталық табақшасында лингин жиналады.   Бұл   майысқақтылықтың  жойылуына,   қаттылықтың артуына,   өткізгіштік   қабілетінің   төмендеуіне   әкеліп   соғады. Мұндай  қабықшаларды  сүректенген   (ағаштанған)  деп  атайды. Бұлар арқаулық қызмет атқарады. Кейбір жасушалардың қабықшаларында липидтер болады - балауыз, кутин, суберин. Бұл заттар қабықшаның матриксімен қосылмай, бөлек кабаттар түзеді. Әдетте кутин мен суберин балауызбен бірге алма кезек ауысып келіп отыратын параллель қабаттар түрінде бөлінеді. Кутин жасуша қабықшасының сыртқы жағынан бөлінеді және сыртқы ортамен шектеседі (кутикула), ал суберин - жасуша қабықшасының ішкі жағынан бөлінеді және плазмадесмамен шектеседі. Балауыздың жеке өзі жасушаның сыртқы қабықшасында қабаттар түзе алады. Липидтер жасушаның үстінен судың булануын тежейді. Суберин суды және газдарды өткізбейді, сондықган да ол жиналғаннан кейін протопласт өледі. Суберині бар қабықшаларды тозданған деп атайды. Жасушаның қабықшасының матриксінде кристалдар түрінде минералды заттар жиналады. Бұлар көбіне кремнезем   немесе   қальцийдің   тұздары   болып   келеді.   Осы тұздардың қатысуының негізінде қабықша әрі қатты, әрі морт болып   келеді.   Жасуша   қабықшалары   осындай   болып   келетін өсімдіктерді малдар нашар жейді.

3. 
   Клетканың бөлінуі.