Клетканын козгалыс органеллалары

Эукариоттық клеткалардың прокариоттармен салыстырғандағы айырмашылығы - оларда ядро болады. Клеткадағы ДНҚ-ның көп мөлшері қос қабат мембранамен қоршалған ядроның ішінде. Сөйтіп, құрамында ДНҚ бар компартмент көптеген зат алмасу реакциялары өтетін клетканың басқа бөлігі - цитоплазмадан бөлінген.

Цитоплазманың ішінде әртүрлі озіне тән коптеген органеллалар болады. Олардың ішінде ерекше көзге түсетін екі түрі - митохондриялар және хлоропластар. Бүл органеллалардьщ әрқайсысы қосқабат мембранамен қоршалған, химиялық қасиеті ядроны қоршаған мембранадан өзгеше. Митохондриялар эукариоттық клеткалардың әмбебап компоненті (лат. "сотропепк" - қүраушы) болса, хлоропластар фотосинтезге бейім эукариоттық клеткаларда ғана, яғни осімдік клеткаларында болады, ал жануарлар мен саңырауқұлақтарда кездеспейді. Екі органелланың да шығу тегі симбиотикалық  тұрғыдан түсіндіріледі.

Митохондриялар өз бетімен омір сүретін прокариоттық организмдерге көп ұқсас. Олар, мысалы, сыртқы пішіні, колемі жағынан бактерияларға үқсас; олардың құрамында ДНҚ бар және бөліну арқылы көбейеді. Эукариоттық клетканы бұзып, компоненттерін жеке бөліп алып, митохондриялардың клетканың демалысына жауапты екенін және бұл процесс клетканың басқа бөлшектерінде жүрмейтінін көрсетуге болады. Митохондриясыз жануарлар мен саңырауқұлақтардың клеткалары анаэробты, оның энергетикалық сұранысы әлжуаз жөне көне гликолиз процесіне тәуелді болар еді. Осы замандағы коптеген бактериялар тыныс алады, олардың дем алу механизмі митохондриялардың демалуына өте үқсас.

Сөйтіп, эукариоттық клеткалар аэробтық бактерияларды жұтып, оттегіне бай дүниеде тірі қалған жабайы анаэробтық организмдердің ұрпақтары деуге толық негіз бар. Бактерияларды қорытып жіберудің орнына бұл организмдер оларды қоректендіріп, өздеріне қажетті атмосфералық оттегін пайдалану үшін және энергия ондіру үшін оларды симбиоздық   күйде ұстаған. Бүл біздің шөпті жеп, сүт  беретін қасиеті үшін сиырларды  ұстайтынымызға ұқсас. Әрине, дәл осылай болды деуге тікелей дәлел жоқ, дегенмен, осы күнгі кейбір микроор-ганизмдердің ерекшеліктері эволюцияның осыған үқсас бірізділігінің мүмкіндігін растайды.

Митохондриялардың әрбір мембранасының құрамы үш қабаттан құралады: екі қабаты белок молекулаларынан, бір қабаты (ортаңғы) май молекулаларынан түзілген.

Сыртқы мембрана тегіс, ешқандай қатпарлар мен өсінділер түзілмейді. Оған керісінше, ішкі мембранада митохондрияның ішкі қуысына қарай бағытталған көптеген қатпарлар түзілген. Ішкі мембрананың қатпарлары кристалар (лат. "криста" - тарақша, өсінді) деп аталады. Митохондриялардың көпшілігінде олар көлденең бағытта орналасады да кейбіреулері тармақтанып тұрады. Әр түрлі клеткалар митохондрияларындағы кристалардың саны бірдей болмайды: олардың саңы бірнеше оннан, өсіресе белсенді қызмет ететін клеткалардың митохондрияларында көп болады.

Митохондриялардың ішкі қуысы қоймалжың сұйық затқа толып түрады. Оның ішінде рибосома жөне нуклеин қышқылдары (РНҚ, ДНҚ) болады.

Қызметі. Митохондриялардың сыртқы және ішкі мембраналарының, әсіресе кристалардың бетінде, сондай-ақ, оның ішкі қуысында алуан түрлі ферменттер көп болады, бұл органоидтардың әрекеті сол ферменттерге байланысты. Оларға, ең алдымен, клеткалардың тыныс алуына қажетті ферменттер жатады, ал тыныс алу митохондриялардың аса маңызды қызметінің бірі, өйткені, клетканың тіршілік әрекетінде басты орын алатын затты - АТФ-ты синтездеуге қажетті энергия сол тыныс алу процесінде ғана пайда болады.

АТФ барлық организмдер  клеткаларының митохондрияларында синтезделеді және ол клеткамен тұтас организмнің тіршілік әрекетін жүзеге асыратын процесс үшін әмбебап энергия көзі болып саналады. АТФ синтезі митохондриялардың негізгі қызметі болып саналады. Соның нәтижесінде оларды клетканың күш беретін тетігі деп атайды. Митохондрияларда синтезделген АТФ еркін жылжып цитоплазмаға барады да, одан әрі клетканың ядросымен органоидтарына бағытталады, сол жерде оның бойындағы энергия жүмсалады.

Митохондрияларда, АТФ-тан басқа, аздаған мөлшерде белоктарда синтезделеді, олар осы органоидтардың құрамына енеді. Митохондрияларда аздаған мөлшерде болатын ДНҚ мен РНҚ синтезін де солардың қызметі деп есептеу керек.

  Прокариоттық клеткалар микоплазмадан жоғарғы өсімдіктер мен жануарлардың күрделі эукариоттық клеткаларына дейін үздіксіз қатар тізіп шығу мүмкін еместігі белгілі. Мүмкін, соңғылары эволюция барысында біріншілерінен, әлде, дұрысы, осы замандағы екі түрі де бір текті болуы мүмкін, бірақ аралық кезеңдері жоқ, немесе белгісіз болып қала береді. Біздің кезіміздегі эукариоттарға тек қана митохондриялар ғана емес сонымен қатар прокариоттардан өзгешеленетін басқа да бірқатар ерекшеліктер тән. Осы ерекшеліктердің бәрі эукариоттық клеткалардың мүмкіндік қабілетін көрсетеді және екеуінің (про немесе эукариоттар) қайсысы бұрын дүниеге келгенін айту қиын.

Эукариоттық клеткалардың колемі, прокариоттармен салыстырғанда әлдеқайда үлкен - әдетте 1000 еседен артық. Сондықтан эукариоттық клеткалар өздерінің аумағын үлкейтпеу үшін әртүрлі ілмек-иірімдерге, қатпарларға және басқа күрделі мембраналық пішінге түсуге мәжбүр.

Бір жағынан ішкі мембраналардың құрылысының күрделілігін және көптігін, барлық эукариоттық клеткаларға тән негізгі ерекшеліктерін осымен түсіндіруге болатын сияқты. Ядро, митохондриялар жене хлоропластарда (өсімдіктерде) мембранамен қоршалғандығы жоғарыда айтылған.

Клеткада  шығарылатын заттар және липидтермен  мембраналық белоктар синтезделетін эндоплазмалық ретикулум (тор) шытырманын құрайтында мембраналар. Гольджи аппараты да бірінің үстінде бірі орналасқан жалпақ шөлмек тәрізді мембраналардан тұрады, әртүрлі органикалық молекулалардың синтезіне және тасымалдауына қатынасады. Ферменттердің клетка ішіндегі ас қорытуына қажетті қорын сақтайтын лизосомаларда мембранамен қоршалған; соның арқасында клеткадағы белоктар мен нуклеин қышқылдарын осы ферменттердің әсерінен сақтайды. Осылайша пероксисомалар да мембраналардың құшағында, ал ішінде организмге зиянды жоғары әсерлеткіш асқын тотықтар (пероксидтер) түзіледі және ыдырайды. Осы мембраналармен қоршалған қүрылымдар цитоплазманың белгілі бір компартменттеріне сәйкес. Жиынтығында олар қалыпты тірі клетканың жарты көлемін алып жатыр. Мембранамен қоршалмаған органеллалар, ішіне бәрі кіретін цитоплазмалық компартмент, әдетте цитозолъ деп аталады.

Органеллалар – белгілі  бір  құрылысы  және  атқаратын  қызметі  бар  цитоплазманың   тұрақты  жоғары  дифференциялданған  құрылымдары.   Олар  құрылысына қарай    мембраналы  және мембраналы емес,  атқаратын қызметіне  қарай   арнайы  және  жалпы қызмет  атқаратын организмдер болып бөлінеді.

Арнайы  қызмет атқаратын  органойдтар:  клетканың  белгілі  бір  типтеріне  бұлшықет  клеткасының  жиырылуын  қамтамасыз  ететін  миофибрилдерге тыныс алу жолдарындағы эпителий кірпікшелеріне ащы ішек  бүрлеріне тән қызмет атқаратын клеткалары  жатады. 

Жалпы  қызмет атқаратын  органойдтар:  эндоплазмалық тор, пластидтер,  митохондрия,  лизосома,  рибосомалар,  гольджи  аппараты,  клетка  орталығы,  микротүтікшелер.

Мембраналы  органоидтар:  митохондрия,   эндоплазмалық  тор,  гольджи аппараты,  лизосома.

Мембраналы  емес органоидтар:   рибосомалар,  микротүтікшелер,  клетка  орталығы,  филаменттер.

1.  Эндоплазмалық  тор -  1945 жылы  Портер  ашты.  Эндоплазмалық тордың   2  түрі  бар.  а) тегіс  б)  түйіршікті

Түйіршікті  эндоплазмалық  тордың  мембранасы  қапшықты  цистерналы  түтікшелі  болады.  Онда  белок синтезделетін   рибосомалар  орналасқан.  Бауыр, нерв клеткасында  түйіршікті эндоплазмалық  тор  жеке-жеке  орналасқан.  Ұйқы  безінде  эндоплазмалық тор  ядроның  маңайында  шоғырланып  орналасады. Атқаратын қызметі: синтезделген белоктар клетканың басқа бөліктеріне тасымалданады.

Тегіс  эндоплазмалық  тор  - мембранасы  кіші  вакуольдер  мен түтікшелер  түзеді.  Онда  рибосома  болмайды.  Тегіс  эндоплазмалық  тор  түйіршікті  эндоплазмалық  тордан  дамиды.  Қызметі липидтердің синтезіне қатысады, арнайы  ферменттердің көмегімен тотығуы нәтижесінде улы заттардан  залалсыздандыруға  қатысады. 

 Гольджи  аппараты.  1898  жылы  Гольджи ауыр  металдардың көмегімен нерв  клеткаларынан тапқан.  Құрылысы:  мембраналары  жинақталып  қабаттасып  диктиосома  қабатын құрайды Гольджи  аппараты  көпіршіктері  бар  түтікшелерден  тұрады. Оның әр қабатыннан жан жаққа ұштарында көпіршіктері бар түтікшелер тарайды. Әр клеткадағы мұндай диктиосомалардың саны бірнеше жүзден бірнеше мыңға дейін ауытқиды.  Қуыстардың кеңейген жерлерінен вакуольдер түзіледі. Омыртқалы жануарлардың күрделі құрылысты клеткаларында диктиосомалар көпшілік жағдайда ядро маңында орналасқан. Клеткада синтезделген заттар бірден сыртқа шығарылмай, алдымен Гольджи комплексінің қуыстарына еніп, онда бірқатар химиялық өзгерістерге ұшырайды. Тығыздалып, жинақталған мұндай заттар соңынан майда көпіршіктер түрінде мембранамен қоршалып, сыртқа шығарылады немесе клетканың өз ішінде жұмсалады. Бұл көпіршіктерден лизосомалар құрылады. Қызметі:  цитоплазмада  синтезделген  заттар  сақталады,  ал  цистерналарында  полисахаридтердің  синтезі   көпіршікті  түйіршіктелген  липопротеидер  түзіле  отырып  клеткадан  сыртқа  тасымалдайды. Олардың белоктармен байланысынан гликолипидтер мен гликопротеидтер клетка мембранасының сыртқы гликокаликс қабатын құрауда үлкен рөл атқарады.

  Лизосомалар -  шар  тәріздес  көлемі  0,2-0,4  мкм  1 мембранамен  қапталған  органелла  құрамында гидролиттік ферменттер - гидролаза, протеиназа,  нуклеаза,  гликозидаза,  фосфатаза, липазалар  болады.  Олар  биополимерлерді  ыдыратады.

1949. жылы  ДеДювь  ашқан.  Лизосоманың  3  түрі  бар.

1. Біріншілік  лизосомалар 
2. Екіншілік  лизосомалар
3. Қалдық  денешілік  немесе  телолизосомалар

Біріншілік лизосомалар  диаметрі  0.2 - 0.5 мкм құрамында гидролаза, фосфатаза ферменттері эндоплазмалық тордың мембранасында синтезделіп, гольджи аппаратына түсіп, лизосоманың құрамына кіреді. Атқаратын қызметі: Клетка ішілік асқорыту процесіне қатысады. Фагоцитоз не пиноцитоз көпіршіктерімен қосылған  лизосомалар асқорыту вакуольдерін түзіп, клеткаға енген бөтен заттарды жояды. Лизосомалардың көмегімен клетка ішіндегі ескірген немесе бұзылған құрылымдық компоненттер, тіпті кейде тұтас клеткалар  мен мүшелер ыдырап жойылады.(мысалы, итбалықтың құйрығы)

  Митохондрия -  органикалық қосылыстардың  тотығуы  нәтижесінде  түзілетін  энергия  АТФ  молекуласының  синтезіне  қатысады.  Клетканың  тыныс алу  органелласы  деп аталады.  Митохондрияның  терминын  1897   жылы  Бельда  енгізген.  Көлемі:  қалыңдығы  0,5  мкм,  ұзындығы  1-10  мкм  клеткадағы  саны  әртүрлі.  Құрылысы:  2  мембраналы.  Сыртқы  мембранасы  тегіс,  ал  ішкісі  қыртысты  кристалдарды  түзейді.  Митохондриялар матриксінде жіңішке жіпше гранулалар оорналасқан. Жіпшелер ДНК молекуласынан, ал гранулалар митохондриялық рибосомадан тұрады. Митохондрия ішіндегі сұйықтықта бейорганикалық заттардың иондары, көмірсулар, белоктар, РНК, ДНК және т.б. компоненттер кездеседі. Митохондриялардың ішкі мембранасындағы  өсінділерде белгілі тәртіппен ферменттер орналасқан. Ол ферменттер клетканың тыныс алу процестеріне қатынасады. Тыныс алу нәтижесінде босап шыққан энергия АТФ тың синтезіне жұмсалады. Түзілген  АТФ сол клетканың секреторлық қызметін, қозғалысын, өсуін және басқа да тіршілік әрекеттрін қамтамасыз ететін энергия көзі. АТФ тың түзілуі митохондриялардың атқаратын негізгі қызметі болып саналады. Митохондрияларда бұл органоидтың өзіне қажетті белоктар да синтезделеді. Себебі, митохондриялық матриксте белок биосинтезінің өзіндік аппараты орналасқан. Ол аппарат прокариоттардағы сияқты құрамында гистондары жоқ, екі - алты ғана көшірмесі бар сақина тәрізді ДНК дан, рибосомалардан, м РНК жиынтығынан, ДНК редупликациясын және транскрипция мен трансляция процестерін қамтамасыз ететін ферменттерден құралған.Митохондрияларда кейбір стероидтық гормондар мен глутамин амин қышқылы синтезделеді.Түрлі клеткалардағы митохондриялардың саны сол клеткалардың қызмет атқару қарқындылығына байланысты түрліше.  Қызметі жоғары клеткаларда  олардың саны едәуір артық (150 – 1500, кейде одан да көп).

   Рибосомалар  -  күрделі рибонуклеопротеидтер  құрамында  белок  және  РНК  молекулалары  болады,  мембранасы болмайды, құрылысы:  үлкен  және  кіші  бөліктерден  тұрады.  Көлемі:  20-40 нм  қызметі: белоктың  биосинтезіне  қатысады.  Рибосомалар жеке дара, көбінесе иРНК қатысуымен бірнешеуден бірігіп, полисомалар түзейді. Олар цитоплазмада бос күйінде немесе кедір бұдырлы эндоплазмалық тордың мембранасында орналасады. Цитоплазмада бос орналасқан полисомаларда сол клетканың тіршілігіне қажетті белоктар синтезделеді, ал мембранаға бекіген полисомаларда клеткадан тыс қызмет атқаратын белоктар түзіледі.(мысалы, асқорыту ферменттері, емшек сүтінің белокары т.б.)

  Микротүтішелер  -  диаметрлері  24-28  нм    цилиндр   тәріздес  түтікшелер.  Олар  тубулин белогының  полимеризация  нәтижесінде түзіледі  бұл түтікшелерден ахроматин жіпшелері, ал қозғалуға икем клеткаларда кірпікшелер мен талшықтар қалыптасады.  Клеткада  тірек қызметін  атқаратын су  иондарды  тасмалдауға қатысады.  Цитоплазмада кездесетін микрофиламенттер ұзын, жіңішке түзілістер.Олар да тірек қызметін атқарып, органоидтардың клетка ішілік орын алмастырып қозғалысын реттейді.

  Филаменттер -  ұзын,  жіңішке  түзілістер,  тірек  қызметін  атқарып  органоидтардың  клетка ішілік  орын  алмастырып  қозғалысын  реттейді. 

  Клетка  орталығы  -  1895  жылы  Бовери  ашқан.    Барлық жануарлар клеткасы мен кейбір өсімдік клеткаларында кездесетін органоид. Ол өзара перпендикуляр бағытта  орналасқан екі центриольден тұрады. Әр центриоль электронды микроскоптың көрсетуі бойынша үш үштен бірігіп, тоғыз триплет құрайтын жиырма жеті микротүтікшелерден тұратын, диаметрі жүз елу нм, ұзындығы 300 – 500 нм келетін цилиндр пішіндес қуыс денешік.

Қызметі: ядро  маңында  орналастырып  митоз кезінде бөліну  ұршығының  жіпшелерін  түзу  және анафазада екі жақ полиске хроматидтердің  теңдей  ажыратуын қамтамасыз  етеді.

  Ядро -  құрылысы:  қабықшасы, ядро  мембранасы,  ядро  шырыны,  ядрошық,  хроматин. Ядро қабықшасы әрқайсысы үш қабаттан тұратын ішкі және сыртқы мембранадан құралған.Сыртқы мембрана эндоплазмалық тордың каналдарымен байланысқан.Ядро қабықшасында көптеген саңылаулар (диаметрі 120 нм) болады. Бұл қабықша ядро құрам бөліктерінің шектеуші қызметін атқарумен қатар цитоплазмамен екі аралықтағы зат алмасуды реттейді. Қабықшадағы саңылаулардың саны сол клетканың атқаратын қызметіне байланысты. Синтездік активтілігі жоғары клеткаларда олардың саны да көп болады. Мысалы, төмеңгі сатыдағы омыртқалы жануарлардың эритробластарында өте қарқынды түрде гемоглобиннің түзілуі және жинақталуы жүреді. Ядро қабықшасының әр бір мкм квадрат бетіне отызға жуық саңылау болады.  Ядро шырыны қоймалжың зат,оның құрамында нуклеин қышқылдарының және рибосомалардың синтезіне қажетті ферменттер болады. Ядрошықта рибосомалық РНК синтезі және олардың белоктармен байланысуы жүреді. Рибосомалық РНК жайлы информация жазылған гендер бірқатар хромосомалардың (адамның 13 – 15, 21 – 22 жұптары )