Жасушаның тiршiлiк циклi және әрекеттерi


Ұрпақ қалдыру қызметi, тектiк хабарды ұрпақтан ұрпаққа беру жасуша циклi кезiнде қамтамасыз етiледi. Жасушаның бiр бөлiнуiнен екiншi бөлiнуiне дейiнгi кезеңдi, оның бөлiнгенiнен өлгенiне дейiнгi мезгiлiн тiршiлiк, жасушалық цикл (cyclus mitoticus et cellularis, грек. киклос-шеңбер) деп атайды (16 сурет). Тiршiлiк цикл-таза митоз бөлiнуiмен екi бөлiну аралығы-кезеңаралық фазадан (interphasis) тұрады.

Жасушаның тiршiлiк әрекеттерi белгiлерiне-заттек алмасуы, көбеюi, қозғалысы, өсуi, тiтiркенгiштiгi, тозуы, бейiмделуi, өлуi, түзiндi (секрет) бөлуi (секрециясы) және бөлiнуi жатады.

Жасуша ашық жүйе, себебi ол сыртқы ортамен зат, қуатпен алмасады. Алмасудың сыртқы, iшкi түрi болады. Сыртқы алмасуда-заттардың сiңiрілуi және шығарылуы, iшкi алмасуда-жасушада бұл заттардың химиялық өзгеруi жүредi.

Заттек алмасуы (метаболизм-лат. mеtаbоlе-өзгеру) тiрi организм құрамбөлiгiнiң үздiксiз түзiлiс процесiн (анаболизм-грек. аnаbоlе-көтiрiлу), жартылай ыдырау процесiн (катаболизм-грек. kаtаbоlе-төмен түсу) қосады. Организм тiршiлiк ету үшiн әр уақытта қуат (қолдаушы, қызмет) қажет. Оны аса қуатты қоспа-аденозинтрифосфат (АТФ) жеткiзедi. Ол қуат қорын ассимиляцияда құралатын органикалық заттардың (көмiрсу, май, белок) ыдырауынан (диссимиляция) алады.

Ассимиляция-заттарды жасуша бойына сiңiру. Ол екi жолмен жүредi.

Алғашқыда бейорганикалық заттардан (СО2, Н2О, NН3) органикалық заттар-қоректер түзiледi. Мұндай қабілетi бар жасушалар автотрофты деп аталып, жасыл өсiмдiктерде кездеседi.

Екiншiсiнде бейорганикалық заттардан органикалық түрi түзiлмейдi. Жасуша дайын басқа көмiрсу, май, белоктармен қоректенедi. Бұл құбылыс жануарлар жасушаларына тән. Оларды гетеротрофты деп атайды.

Заттек алмасуы арқасында жасуша ортадан қоректi заттарды қабылдап, ыдыратып, бойға сiңiрiп, қажетсiзiн жасушадан шығарып отырады. Заттек алмасуынсыз тiршiлiк болуы мүмкiн емес. Ол-химиялық реакциялар жиынтығы болып, организмдегi заттар, қуат өзгерiсiн туғызады. Заттек алмасуы-осмос, диффузия, фагоцитоз, пиноцитоз, сiңiрiлумен iске асады.

Осмос - шалаөткiзгiш жарғақ арқылы ерiтiндiнiң өтуi. Диффузия - екi зат түйiскенде бiрiне-бiрiнiң араласуы. Осмос, диффузия жолдары жасуша қабығының көмегiмен жүредi.

Фагоцитоз атауын 1882 жылы И.И. Мечников ашты. Жануарлар организмiнiң қорғануға бейiмдiлiгi. Фагоциттер бөгде бөлшектер мен микробтарды, бұзылған жасушалар қалдығын тұтып қалып, қорытады. Фагоцитоз қарапайым бiр (жасуша цитоплазмасы қоректiк заттарды толық орап алады), көпжасушалы организмдерде қоректену және ас қорыту қызметiн атқарады. Онда қоректiк заттар жасуша қабығына жанасады. Жанасқан жерде ойыс пайда болады. Ол бiрте-бiрте iшiне қарай тереңдеп, жасуша қабығынан үзiлiп, жасуша цитоплазмасына түседi. Жасуша цитоплазмасына жарғағымен қоршалып түскен құрылымды-фагосома (phagosoma) деп атайды. Оның тағдыры жасушаның тұрақты қосындысы-лизосомаға байланысты болады.

Пиноцитоз - сұйықты жұту. Бұл атауды 1931 ж. Люис бердi. Оның екi - эндоцитоз және экзоцитоз түрiн ажыратады. Эндоцитоз түрiнде жасушаны қоршап жатқан ортадағы ерiтiндi бөлшектер ұсталады, ал экзоцитозда жасуша түйiршiктi, көпiршiктi секреция түрiнде сұйық бөлiп шығарады.

Сiңiрiлу ащы iшектiң кiлегейлi қабығындағы, бүйрек өзекшелерiндегi жасушаларда өтедi. Олардың бос жоғарғы бетiнде көптеген микробүрлер болады. Олар сiңiру бетi көлемiн екi есе ұлғайтады.

Жасушаның көбеюi - организмнiң өзiне ұқсас ұрпақ беру процесi. Ол екi: вегетативтi және жыныстық тәсiл арқылы жүзеге асады; вегетативтi көбеюде организм денесiнiң бiр бөлiгi үзiлiп, жаңа дарақ бередi, ал екiншi жыныстық жолмен көбейген кезде жыныс жасушасынан жаңа организм пайда болады.

Жасушаның қозғалысы организм iшiндегi заттарды тасымалдауда байқалады. Оның белсендi және енжар түрлерi болады.

Белсендi қозғалыс жасушаның ерекше түзiлiстерi-жалған аяқтар, қыл, шыбыртқы, кiрпiкше, жасушаны жиырылтатын фибриллдерге байланысты жүредi.

Енжар қозғалыс жасушаның тiршiлiк қасиеттерiмен байланыссыз, механикалық себептер әсерiнен болады. Оған қан ағымымен қатар жүретiн қан жасушаларының қозғалысы жатады.

Жасушаның өсуi организмде ассимиляция диссимиляциядан басым болғанда жүредi. Жасушаның саны көбейсе, организмнiң массасы артады. Жасушаның өсуi организмде бүлiнген жасушаларды алмастыруға, санын арттыруға байланысты өтетiн өзгерiс.

 

Тiтiркенгiштiк - жасушаның қалыпты тыныштық күйден күштi қызмет ету күйiне өтуi. Оны тудыратын және организм күйiне әсер ету арқылы өзгертетiн факторды - тiтiркендiргiш деп атайды. Тiтiркендiргiштiң сыртқы түрлерiне: дыбыс, жарық, қараңғы, иiс, химиялық, электр тогы, ыстық-суық; ал iшкiсiне-ағзалар қызметтерiнiң өзгеруi, тағы басқалар жатады. Жасушаның тiтiркендiргiшке керiсiнше жылжу реакциясын - таксис деп атайды. Жарыққа берген әсерi - фотосинтез, ылғалға - гидротаксис, электр тогына - электро (гальвано) таксис, химиялық затқа - хемотаксис, қатты затқа - тигмотаксис, сәулеге - гемотаксис, сұйық затқа - реотаксис деп аталады.

Жасушаны қатты, ұзақ тiтiркендiрсе, қабығы түрлi заттарды босатып, қалыпты қызметiн атқармайды. Митохондрийлерi бұзылып, жасушаның тыныс алуы бүлiнедi. Ол қуатты ферменттер арқылы ыдырау - гликолизден ала бастайды. Сондықтан толық қышқылданбаған өнiмдер (сүт қышқылы) жиналады. Жасушада қышқылдану басталады, ол нәрсiздендiру туғызады. Протеин ыдырауы жүредi. Жасуша құрылымын бұзады. Белоктар ыдырауы аммиак бөлiнуiн, қалыпты күйге қарағанда, 10 есе көбейтедi. Ол жасуша түгiлi бүкiл организмге зиянын тигiзедi. Жасушаға су жиналып, жасуша iсiнедi. Жасушаның мұндай күйiн - жансыздану қасы (паранекроз) деп атайды. Бұл қайтымды процес. Тiтiркендiрудi тоқтатса, жасуша қайтадан өз қалпына келе алады, әйтпесе жасуша керi дамиды (дегенерация), өлi еттенедi (некроз).

Кезеңаралық фаза (interphasicus) митозға қарағанда ұзақ, үш: түзiлу алды (митоздан кейiнгi)-G1, түзiлу-S және түзiлу соңы (митоз алды)-G2 кезеңдерiне бөлiнедi.

Түзiлу алды кезең жасушаның митозбен бөлiнгенiнен кейiн басталып, оның қарқынды өсуi, белокпен РНҚ түзiлуiмен сипатталады. Сондықтан жасуша қалыпты мөлшерiне жетедi, қажеттi тұрақты қосындыларын бұрыңғы қалпына келтiредi. Бұл кезең бiрнеше сағаттан бiрнеше күнге дейiн созылады.

Түзiлу (periodus synthesis) кезеңде ДНҚ екi еселенедi (репликация), белоктар (цитоплазмадан ядроға түсетiн, қайта түзiлген ДНҚ орайтын нуклеосоманы қамтамасыз ететiн гистондар) түзiлуi жүредi. Хромосома және центриольдер саны да екi еселенедi. Бұл кезең көптеген жасушаларда 8-12 сағат iшiнде өтедi.

Түзiлу соңы кезең митоз басталғанға дейiн жүредi, жасуша бөлiнуге дайындалады. Бөлiнуге қажет центриольдер жетiлуi, қуат қоры жиналуы өтiп, РНҚ және белоктар (тубулин) түзiле бастайды. Кезеңнiң ұзақтығы 2-4 сағат құрады.

Жасушаның күрделi бөлiнуi, митоз (mitosis, грек.-жiп), кариокинез 1-3 сағат iшiнде аяқталып, жас жасушаларға материалдарының тең бөлiнуiн қамтамасыз етедi.

Митозда (кариокинезде) негiзгi: про-, мета-, ана-, телофазалар (17 сурет) болады.


Профаза (рrорhаsis-көрiну) хромосома конденсациясынан басталып, жарық микроскопта хромосома жiпше тәрiздi құрылымдар болып көрiнедi. Әр хромосома қос паралель жатқан хроматидтерден (грек. сhrоmа-түс, еidоs-тәрiздi, ұқсас) тұрып, центромерлер (centromеrus-бөлiк) аймағында байланысады. Ядрошықпен ядро қабығы кезең соңында жоғалып кетедi, кариоплазма цитоплазма құрамымен араласып, миксоплазма (лат. miхtus-аралас) түзедi. Центриолилер жасушаның қарама-қарсы беттерiне ауысып, митоз ұршығы жiпшелерiн бере бастайды. Центромера аймағында ерекше белок кешендерi - кинетохорлар (kinеtochоrus) құрылады. Кинетохорларға ұршықтың кейбiр микротүтiкшелерi жабысатындықтан-кинетохорлар микротүтiкшелерi деп, жасушаның бiр полюсiнен екiншi полюсiне дейiн созылып орналасқан ұршық микротүтiкшелерiн-полюс микротүтiкшелерi, ал ұршықтан тыс жатып, жасуша ортасынан плазмалеммаға бағытталған микротүтiкшелердi - жұлдызша немесе нұр шашуы деп, атайды.

Метафазада (metaphasis) хромосомалар конденсациясы ең жоғары деңгейге сәйкес, митоз ұршығы экватор аймағына шоғырланып, метафаза тақташасын немесе аналық жұлдыз бейнесiн құрады.

Анафазада (anaphasis) хромосомалар бiр мезгiлде хроматидтерге бөлiне бастап, жасушаның қарама-қарсы полюстерiне 0,2-0,5 мкм/мин. жылдамдықпен ұршық микротүтiкшелерi бойымен беттейдi.

Телофаза (telophasis) кезiнде жас жасушалар ядролары қайта құрылып, бөлiнуi тоқтайды. Жас жасушалардың конденсияланған хромосомалар айналасына көпiршiктер жарғақшаларынан кариолемма қайтадан қалпына келедi. Онымен қалыптасудағы ламина байланысады, қайта ядрошықтар пайда болады. Ядро бiртiндеп үлкейiп, хромосома шиыршықсыздануы күшейiп, хроматинге айналады. Сөйтiп жасуша цитоплазмасы екiге бөлiнiп (цитотомия-грек. tоmе-қақ айыру; цитокинез-грек. kinеsis-қозғалыс деп аталады), қос жас жасуша пайда болады.

Жасуша негiзiнен екi түрлi әдiспен бөлiнiп (митоз, амитоз), көбейедi. Митозды жоғарыда сипаттадық, екiншiсi, тiкелей бөлiну - амитоз (грек. а-жоқ, mitоs-жiп). Бұлардан басқа жасушаның бөлiну түрлерiне мейоз (mеiоsis-азаю, өзгеру), эндомитоз (грек. еndоs-iшкi) жатады.

Амитоздағы (18 сурет) бөлiну ұршықтың түзiлуiнсiз жүредi. Хромосома шиыршықтанбайды, ядро ұзарып, ортасы жiңiшкерiп, тiкелей екiге бөлiнедi. Одан кейiн жасуша цитоплазмасы бөлiнiп, бiр жасушадан екi жасуша пайда болады. Кейде жасуша ядросы бiрнеше рет тiкелей бөлiнiп, ал цитоплазмасы бөлiнбей қалады. Онда жасушаның бiрнеше ядросы болады.

Амитоздың - өндiру (gеnеrаrе, генаративтi-жасап шығару; пайда болған жас жасушалар қайтадан митоз жолымен бөлiнiп, қалыпты қызметiн толық атқара алады), керi даму (dеgеnеrаrе, өзгеру-дегенеративтi, жасушаның ыдырау, өлу процестерiне байланысты), қайта әсерленген (rеасtiо-жауап, реактивтi-организмге қандай да болмасын әсерлер ықпалынан туады) түрлерi болады.

Мейоз (meiosis, 19 сурет) жыныс жасушаларының бiрiнен соң бiрi жылдам жалғасатын екi–жою, теңестiру бөлiнуi. Онда қысқа кезеңаралық болып, түзiлу кезеңi болмайды. Сондықтан екiншi бөлiну алдында ДНҚ қосарлануы жүрмейдi. Әр бөлiнуде про-, мета-, ана-, телофазалар болады.

Мейоз митозға қарағанда өте ұзақ жүредi.

Бiрiншi мейоз профазасының түрленуi өте күрделi өтiп, ұзақ уақыт алады. Кейiнгi бiрнеше күндерден жылдарға созылуы мүмкiн.

1-профазада ДНҚ молекуласының жекелеген бөлiгiнiң жаңадан пайда болған тiркестерiмен, бiр жұпқа жататын хромосомалар арасында үлескiлер алмасуы, рРНҚ, иРНҚ түзiлулерi, ядрошықтар белсендiлiгiмен сипатталады. Мұнда кариолемма сақталады. 1-профазада бес саты: лептонема, зигонема, пахинема, диплонема және диакинез болады.

Лептонемада (leptonema, грек. lерtоs-жiңiшке, nеmа-жiп) хромосомалар екi еселенген (қосплоид) күйде, жiңiшке, ұзын жекеленген жiп тәрiздес, ұшы жуан (оны хромомерлер - chromomerus деп атайды) болады.

Зигонемада (zуgоnema) бiр жұп хромосомалары бiр-бiрiне жанасып, ұзына бойы бiрiккен қос жiп тәрiздi қосылады. Бұндай қосылу - конъюгация-conjugatio деп аталады. Ол хромосоманың шетiнен, центромерлерден бастала алады.

Пахинемада (расhуnema - жуан) бiрiккен бiр жұп хромосомалар жұптасып-бивалент (bivalens) түзедi. Хромосомада екi хроматида, бивалентте екi хромосома болатындықтан, бұл бейне - тетрада (quadrivalens) деп аталады. Конъюгация бiтiп, хромосомалар ажырасуы басталады.

Диплонемада (diрlоnema) конъюгация соңындағы хромосомалар бiр-бiрiмен кейбiр нүктелерде ғана байланысады. Осы қиылысқан жерлердi - хиазмалар деп атайды. Оның тұсындағы айқасулар биваленттер құрамына кiретiн хромосомалардың бiр-бiрiнен толық ажырасуына бөгет жасайды. Осы кездегi тұқым қуалау ерекшелiктерiн, алмасуын - айқасу (кроссинговер) деп атайды.

Диакинезде (diаkinеsis-қозғалыс) биваленттер қысқарып, хромосома хроматидтерi болар-болмас қана байқалады. Жекеленген хромосомалар саны азайып, хиазмалар олардың ұшына ығысады.

1-метафаза ядро қабығының ыдырауынан басталады. Ядрошықтары жойылып, бөлiну ұршығының дамуы басталады. Хромосомалар экватор тақташасына шоғырланатындықтан, санауға қолайлы жағдай туады.

1-анафазада тек хиазмалар жоғалып, олар биваленттер ұшынан сырғып түседi, не болмаса метафазаның соңында үзiлiп қалады. Бұл кезең соңында хромосомалар саны әр полюсте гаплоидты болады.

1-телофазада хромосомалар полюске жетедi, ядро қалыптасады да, цитотомия басталады. Жас жасуша пайда болады.

Қысқа кезеңаралықта мейоздың екiншi бөлiнуiне дайындық басталады. Мұнда ДНҚ, белок-гистондардың түзiлуi жүрмейдi, бiрақ қуат жиналады, бөлiну ұршықтарына қажет белок–тубулиндер түзiледi.

Одан кейiн мейоздың екiншi бөлiнуi басталады, ол митозға ұқсас өтедi.

Мейоздың митоздан айырмашылығы, бiрiншiден-кезеңаралығы қысқа, тiптi жоқ десе де болады; екiншiден-ядросы қатар екi рет бөлiнетiндiктен жасушадағы хромосомалар саны екi есе азаяды.

Мейоз жолымен пайда болған төрт жыныс жасушадағы хромосомалар гаплоидты, олардың әр қайсысында бiр жұпқа жататын хромосомалар конъюгациясынан өзара бөлiктерiмен айқасуынан тұқым қуу қасиетi де әр түрлi болады.

Эндомитоз (endomitosis) митоздың бiр түрi, бұзылмаған ядро қабығы iшiнде бөлiну ұршығы құрылмай-ақ, хромосомалар саны көбейедi. Эндомитоз жиi қайталанса, хромосомалар саны айтарлықтай көбейедi, онда сақталатын ДНҚ екi есе өсiп, көпплоидты (грек. роlу-көп, рlооn-қосу) болады, ядро көлемi ұлғаяды. Көпплоидтылық митоз аяқталмай, қос ядролы жасуша цитотомиясы жүрмесе де болуы мүмкiн. Бұл жасуша қызметiнiң белсендiлiгiн көрсетедi. Жасушаның көпплоидтылығы бауыр, қуық эпителийi, ұйқы және сiлекей бездерiнiң соңғы бөлiмдерiндегi жасушаларға тән.