§29. Жасушаның негізгі құрамбөліктерін анықтау
Бұл тақырыптың оқу мақсаты: микрофотографияларды пайдаланып, жасушаның негізгі құрамбөліктерін анықтау және сипаттау.
Өздеріңе белгілі жасуша органоидтерін атаңдар. Олардың құрылысының ерекшеліктері қандай? Бір органоидті басқасынан сырттай ажыратуға болатын негізгі белгілерді атай аласыңдар ма?
Тақырыпты табысты меңгеру үшін 7-сыныпқа арналған оқулықтан 12-параграфты, 9-сыныптан 1-параграфты қайталау керек.
Органоидтер тобы. Органоидтерді жіктеу негізіне өзара байланысты емес үш принцип алынатыны естеріңде болар. Оларды атайық:
1. Өсімдіктер немесе жануарлар патшалығына жататын эукариот жасушасында органоидтердің болуы. Осы принцип бойынша барлық органоидтер да үш топқа бөлінеді: 1) тек өсімдік жасушасына тән органоидтер – пластидтер, нағыз вакуольдер мен кейде целлюлозалық жасуша қабырғасы, ол жеке органоид болмаса да жасуша қабықшасының бөлігі: 2) тек жануар жасушасына тән органоидтер – талшықтар, кірпікшелер, жасуша орталығы және лизосомалар. 3) ең үлкен топ бұл – өсімдіктерге де, жануарларға да тән органоидтер. Оларға ядро, митохондриялар, ЭПТ, рибосомалар, Гольджи кешені, сыртқы мембрана және т.б. жатады.
2. Органоидтерде мембрананың болуы және олардың саны. Бұл принцип бойынша да барлық органоидтер үш топқа бөлінеді: 1) мембранасы жоқ немесе мембраналық емес органоидтер. Оларға рибосомалар, талшықтар, кірпікшелер, жасуша орталығы жатады; 2) бір мембранасы бар органоидтер, олардың құрамын цитоплазмадан бөлетін немесе бір мембраналылар кіреді. Олар: ЭПТ, Гольджи кешені, лизосомалар, вакуольдер; 3) екі мембраналы органоидтер: митохондриялар, пластидтер мен ядро.
3. Атқаратын қызметі бойынша органоидтерді топқа бөлу біршама шартты, себебі бір органоид бірнеше қызмет атқаруы мүмкін. Сондықтан ол сирек қолданылады. Бірақ талшықтар, кірпікшелер, жасуша орталығы жататын қозғалу органоидтерін бөлуге болады, ол сұйық ортада жасушаның қозғалысын қамтамасыз етпейді, жасуша бөлінген кезде цитоплазмада хромосома немесе хроматида қозғалысын қамтамасыз етеді. Тасымалдау органоидтеріне ЭПТ және Гольджи кешені жатады. Ыдыратушы (катаболизмдік) органоидтерге лизосомалар мен митохондриялар жатады. Қорға жинаушы органоидтер – вакуоль, лейкопластар. Синтездеуші (анаболизмдік) органоидтерге бірінші кезекте рибосомалар мен хлоропластар жатады. Бірақ келтірілген мысалдардан мұндай жіктеудің мінсіз емес екені көрініп тұр. Мысалы, митохондрияларды анаболизмдік органоидтерге жатқызуға болады, себебі оларда үшкарбон немесе май қышқылдары синтезделеді. Олар болмаса заттардың өзара айналуы, демек, анаболизм да мүмкін емес. Ал ЭПТ заттарды тасымалдап қана қоймай, оларды синтездейді және өзгертеді.
Органоидтердің сыртқы белгілері. Биолог ғалымдар жасушаның барлық органоидтерін электрондық микроскоп арқылы зерттегені белгілі. Олардың пішіні, құрылысы мен өлшемі әртүрлі заманауи әдістер: контрасты бояу, хроматография және т.б. арқылы жақсы зерттелген. Осы әдістер арқылы алынған көптеген бейнелер және компьютерлік графика арқылы салынған органоидтердің суретін танып-білу оңай емес, бірақ олардың құрылысы мен қызметінің өзара байланысын түсінуге жеңілдетеді. Осы тақырыптың оқу мақсаты – органоидтерді түрлі түсті 3D модельде емес, стандартты микрофотографияларда «тануды үйрену». Суретке түсірілген органоидтер бейнесі ақ-қара түсті болады.
Сонымен қатар берілген микрофотографияларда тұтас жасуша да, оның бөліктері де көрсетілуі мүмкін. Тұтас бейнеде көзге көрінетін нысандардың салыстырмалы мөлшерін және олардың өзара орналасуын танып-білу оңай. Себебі тірі эукариотты жасушалардың цитоплазмасы үнемі қозғалады, кейбір органоидтердің бір-біріне қатысты орналасуы микрофотографияда нақты қандай органоид орналасқаны туралы едәуір дәл қорытынды жасауға мүмкіндік береді.
Ұсынылған органоидтерді қарап, оларға тән сырттай ерекшеліктерді табуға тырысып көрейік. Эукариоттардағы ең ірі органоид ядродан бастайық.
24-суретте ядро бейнеленген. Оны сыртқы белгілері бойынша қалай ажыратуға болады? Бірінші кезекте егер ол жас өсімдік жасушасы болса, едәуір ірі және орталықта орналасады. Бұл кезде орталық бөлікті ғана емес, жасуша ішіндегі бүкіл кеңістікті үлкен вакуоль алып жатады. Одан кейін ядроның цитоплазмадан қосядролық мембрана, үзілмелі саңылау арқылы шектелетіні байқалады. Сонымен қатар ядрода «үйінділер» – хроматин шоғыры көрінеді, бірақ ядрошығы байқалмайды. Осыған ұқсас басқа микрофотографияларда ядрошық көрінеді. Осындай микрофотографияларда жасушаның басқа органоидтеріне қатысты митохондриялар анық көрінеді, бірақ анық байқалатын хлоропластар жоқ. Ұсақ вакуольдер көрінеді, бірақ олар лизосомалар болуы да мүмкін. Жасуша орталығы да, талшықтар да, кірпікшелер де көрінбейді. Белгілері бойынша бұл саңырауқұлақ жасушасы деп қорытынды жасауға болады, себебі жасуша қабырғасы және көптеген ұсақ вакуольдері (лизосомалар болуы мүмкін) бар. Бірақ тек өсімдікке немесе жануарға тән органоидтер байқалмайды.
24-сурет. Ядро
Митохондрияның бейнесі бірден танылады (25-сурет), себебі көптеген кристалар – ішкі мембрана өсінділері және кристалар арасында матриксте қалқып жүретін рибосомалар жақсы байқалады. Суретте сақинатәрізді митохондриялық ДНҚ байқалмайды. Бірақ бұл әбден мүмкін, себебі ол шиыршық қалыңдығы 2 нанометрге дейін болатын бір сақинатәрізді қосшиыршықты молекуладан тұрады. Сыртқы және ішкі митохондрия мембранасының қалыңдығы 7-8 нанометр құрайды. Бірақ бұл суретте олардың қосарлы құрылымы және мембранааралық кеңістік көрінбейді. Кристалар болмаса, қосмембрана туралы қорытынды жасау қиын.
Сонымен қатар микрофотографияда басқа органоидтер да көрінеді. Бұл – митохондрияны қоршайтын, рибосомалар қаптаған бұдыр ЭПТ мембранасы. Цитоплазманың бос рибосомалары сол жақта жоғары бұрышта және қандай да бір шартәрізді құрылымдар бар. Бұлар – қосындылар, мысалы, липид тамшылары, фагосомалар (бір затты сіңірген лизосомалар) немесе басқа сфератәрізді органоидтер, мысалы, сферосомалар болуы мүмкін.
25-сурет. Митохондрия
Келесі бейне – хлоропласт (26-сурет). Хлоропластың ішкі мембрана құрылымдары – грана тилакоидтары немесе граналар, строма тилакоидтары немесе ламеллалар жақсы көрінеді. Липид тамшылары да бейнеленген, бірақ рибосомалар көрінбейді.
5 есе үлкейткенде хлорофилл бар мембраналар, фотосинтездің жарықтағы реакциялары жүретін орын жақсы көрсетілген.
Келесі бейне – өсімдік жасушасы орталығындағы ірі біртұтас вакуоль (27-сурет). Протопластың қалған көлеміне қатысты вакуоль мөлшері бойынша бұл – ескіріп жатқан жасуша. Бірақ ол тірі және белсенді қызмет етеді, себебі бұзылмаған хлоропластар жақсы байқалады. Тонопласт – вакуоль мембранасы нашар көрінеді. Бірақ оның бар екеніне вакуольдің цитоплазманы жасуша шетіне тіреуі дәлел. Вакуоль мен хлоропласт арасындағы тамшылар немесе қосындылар, не кішкентай вакуольдер болуы мүмкін. Хлоропластар арасындағы көпіршікті емес құрылымдар түріндегі цитоплазма да айқын көрінеді.
26-сурет. Хлоропласт
27-сурет. Вакуоль
Бұл жасушадағы ядро цитоплазманың аз мөлшері бар мембранаға қысылып тұруы керек. Ол бұлыңғыр хлоропластан байқалмай тұр, себебі кескіні көлемді емес, жазық. Ол жартылай мөлдір вакуоль арқылы, жасуша мембранасының артқы бөлігіне сығылып (вакуоль ортасындағы қандай да бір құрылым – қара дақтар) көрінуі мүмкін.
Аз айқындаумен түсірілген ақ-қара түсті микрофотографиядағы ұсақ вакуольдерді лизосомадан, пероксисома немесе май тамшыларынан ажырату мүмкін емес екенін айта кету керек. Лизосоманы бекер асқорыту вакуольдері деп айтпайды. Дегенмен нағыз вакуольдер тек өсімдіктерге, ал лизосомалар гетеротрофтарға (жануарлар мен саңырауқұлақтарға) тән.
Олардың жалпы құрылысы ұқсас және айқын байқалатын сыртқы айырмашылықтары болмайды. Бұл – мембранамен шектелген сұйықтығы бар көпіршік. Мүмкін болатын айырмашылықтарына келетін болсақ, нағыз вакуольдер асқорыту вакуольдеріне қарағанда көбінесе мөлдір болады. Егер олардың іші толы болса, онда минералдар шоғырына ұқсас, друза (бір негізгі кристалдар тобы) түзетін, кальций оксалаттарының кристалдары болуы мүмкін.
28-сурет. Гольджи кешені
Келесі микрофотографияда Гольджи кешенінің кескіні көрініп тұр (28-сурет). Бұл органоид мембрана қуыстары дестесі және олардан шығатын көпіршіктер болып табылады. Сырттай бұл органоид тегіс ЭПТ-ға ұқсас. Сонымен қатар оларды ұқсас екі қызмет біріктіреді: жасушаішілік заттар тасымалы, көмірсулар мен липидтер синтезі және модификациясы. Бұдыр ЭПТ-дан Гольджи кешенін сырттай рибосомалары болмауынан оңай ажыратуға болады. Тегіс ЭПТ-дан ол орналасатын әрі алатын кеңістігі және ЭПТ-да бөлінетін мембрана көпіршіктері – диктиосомасының болмауымен айырмашылық жасайды.
29-сурет. Эндоплазмалық тор
Гольджи кешені әдетте ядроға жақын орналасқан және цитоплазманың кішкентай бөлігін алады, оны тегіс ЭПТ сияқты тесіп өтпейді.
Енді ЭПТ – тегіс әрі бұдыр эндоплазмалық тор туралы айтамыз. Берілген микрофотографиядан қуыстар мен өзекшелердің ирек жүйесін түзетін бір мембраналы органоид екені көрініп тұр. Көптеген цитологтердің пікірі бойынша ЭПТ өзекшелері жасуша цитоплазмасының жартысына жуық көлемін алуы мүмкін. Тегіс ЭПТ-ның осы қасиеті берілген микрофотографияда жақсы көрінген (29-сурет).
30-сурет. ЭПТ рибосомалары
Бұдыр ЭПТ тегіс ЭПТ-дан рибосомасының болуымен айырмашылық жасайды. Егер микрофотографияны үлкейтсе, кішкентай шарлардың шоғыры түрінде рибосомалардың өздері жақсы көрінеді (30-сурет). Олар бұдыр ЭПТ-да да, бос күйінде цитоплазмада да орналасады.
31-сурет. Жасушалық орталық екі центриольден тұрады: а) центриоль – көлденең кескіні (сандармен микротүтікшелердің 9 триплеті белгіленген); ә) центриоль – бойлық кескіні
Келесі микрофотографияда жасушалық орталық (31-сурет, а) және центриольдердің микротүтікшелері триплеттерінің құрылысының көлденең және бойлық кескіні берілген (31-сурет, ә). Көлденең кескінінде микротүтікшелердің 9 триплеті жақсы ажыратылады. Центриольдердің де, талшықтардың да, кірпікшелердің де ішкі құрылысының формуласы – 9+2, яғни 11 микротүтікше, оның екеуі ортасында, ал тоғызы шетіндесақина түзетінін еске салайық.
Бойлық кескінінде бір центриоль түзетін микротүтікшелердің созылған құрылымы көрінеді.
Центриольдің жасушада орналасуын да ескерген маңызды. Әдетте олар бір-біріне перпендикуляр және жасуша ядросына жақын орналасқан.
Анық емес немесе үзінді микрофотографиядан жасуша орталығын жасуша цитоқаңқасымен, миофибриллалармен немесе цитоплазма ішіндегі микрожіпшелермен шатастыру ықтимал. Бірақ әдетте цитоқаңқа элементтері цитоплазмада біркелкі және ретсіз орналасқан. Олардың жіпшелері жақсы ажыратылатын, центриоль сияқты шектелген құрылым түзбейді. Сонымен қатар жан-жаққа бағытталған, ол да әдетте бірден байқалады.
Қорыта айтқанда, берілген микрофотографиядан жасуша құрамбөліктерін тез әрі нақты анықтау терең теориялық дайындық пен қандай да бір органоид құрылысы мен қызметінің ерекшеліктері туралы материалды білуімен анықталмайтынын айта кету керек. Мұндай жетістік 2 себепке байланысты: 1) бүкіл жасушаны немесе оның жеке құрамбөліктерін шынайы көрсететін микрофотография сапасы; 2) микрофотографиямен жұмыс істеу дағдысы. Жазулары және түсіндірмелері бар, тіпті ол толық әрі анық емес, нашар ажыратылатын, үзінді не төңкерілген микрофотографияларды неғұрлым көп көрсе, соғұрлым ұқсас бейнені табу оңай болады.
Жасуша органоидтері, органоидтер тобы, микрофотографиялар.