Субжасушалық органоидтердің құрылысы мен қызметі

Эукариоттық жасушаның ішінде ерекше түзілімдер — органоидтер болады. Органоид деген атау орган деген сөзді кішірейтіп айтудан шыккан. Адам денесінің мүшелері әр түрлі пішінде болатыны және арнайы қызмет аткаратыны секілді жасуша органоидтері де бір-бірінен пішіні және әр түрлі қызмет атқаруымен ерекшеленеді. Жасушада органоидтерден басқа да жасуша қосындылары кездеседі. Олар май тамшылары немесе крахмал дәндері түрінде болады. Қосындылардың органоидтерден айырмашылығы — олардың белгілі құрылымы болмайды және қандай болмасын арнайы қызмет атқармайды.

Митохондриялар

Митохондрия жасушасы

Митохондриялар жасушаның тіршілігіне қажетті барлық жасушаларға тән химиялық энергияны АТФ молекуласы (аденозинтрифосфор қышқылы ) түрінде синтездейтін жасушаның ерекше күш беретін станциясы. Митохондрияны ең алғаш неміс ғалымы В.Флеминг (1882) ашқан. Митохондрия термині грекше "митос" — жіп, "хондрион" — дән, түйіршік дегенді білдіреді. Митохондриялар сопақша цилиндрлі денешік, кейде жіп тәрізді формада болады. Диаметрі — 0,2—1 мкм, ұзындығы —5—7 мкм, кейде 15—20 мкм дейін жетеді. Әр түрлі ұлпа жасушаларындағы митохондрияның саны 20—22-ден бастап, 2500-ге дейін жетеді. Әсіресе митохондриялар саны бауыр және жүрек жасушаларында көп. Жасушадағы митохондрия саны мүшелердегі энергетикалық және биосинтетикалық процестердің қарқындылығына байланысты.

Митохондриялар ішкі және сырткы мембраналардан тұратын қос қабықшамен қапталған. Электрондық микроскоп арқылы бұл мембраналардың құрылымы жағынан қарапайым мембрана екенін көруге болады. Сыртқы мембрана митохондрияны негізгі плазмадан бөліп тұрады. Митохондрия ішінде тарақша немесе криста деп аталатын (көптеген мембраналарда тасымалдау тізбегін құра отырып) ферменттер бірінен соң бірі қатаң реттілікпен орналаскан. Олар протондардың суға дейін біртіндеп тотығуын жүзеге асырады. Мембранадағы ферменттердің ішіндегі аса маңыздысы — протондық АТФ-аза. Бұл фермент АДФ және фосфаттдн АТФ-ты синтездеу қызметін атқарады. Кристалар арасындағы кеңістік қоймалжың сұйықтық матрикспен толтырылған. Митохондриялардың матриксінде органикалық қышқылдардың тотығу процесін жүзеге асыратын барлық ферменттер болады. Митохондрияның басты қызметі — аэробты тыныс алуды жүзеге асыру. Бұл процесс нәтижесінде органикалық қышқылдар ауадағы оттекпен CO, және Н90 түзілгенше тотығады, ал бөлініп шыққан энергия АТФ молекулалары ретінде қорға жинақталады. АТФ молекулалары тірі жасушадағы әмбебап энергия көзі болып табылады. АТФ ыдыраған кезде көп мөлшерде әнергия бөлініп, ол жасушадағы әр түрлі заттардың синтезіне, дене температурасын қалыпты сақтауға қажетті жылудың пайда болуына және басқа да физиологиялық процестерге жұмсалады. Митохондрияда жүретін биохимиялық процестер "Зат және энергия алмасу" тарауында қарастырылады.

Бір жасушада 50-ден 5000-ға жуық митохондриялар кездеседі. Олардық пішіні таяқша, жіп және түйіршік тәрізді болып келеді де, жасушалардың "энергетикалық станциясы" деп аталады.

Хлоропластар

Хлоропластар есімдік жасушаларын энергиямен қамтамасыз етуде үлкен рөл атқарады. Хлоропластарда фотосинтез процесі кезінде жарық сәулесінің энергиясы АТФ-тың химиялық энергиясына айналады. Жоғары сатылы өсімдіктерде хлоропластардың болатындығын неміс ғалымы А.Шимпер (1885 ж.) дәлелдеген. Хлоропластар митохондриялар секілді екі мембранадан тұрады — ішкі және сыртқы. Хлоропластың ішкі кұрылымы тығыздалған мембрана жүйесі—тилакоидтерден түзілген. Олар кристалар сиякты ішкі мембранадан пайда болған. Энергияның өзгеруі мембраналарда жүзеге асады, ал заттар синтезделуінід биохимиялық реакциялары аралық кеңістік — стромада жүреді. Тилакоидті мембранада квантосома деп аталатын функциональды кешен бар. Онда жарьщ энергиясының АТФ энергиясына өзгеруінің барлық механизмі шоғырланған.

Электронды микроскоп арқылы қысқа және тығыз жинақталған тилакоидті қырын және ұзынша келген тилакоид стромасын көруге болады. Жарық микроскопы арқылы тилакоидтер құрылымы үйінді секілді көрінетін стромаға батырылған жасыл, дөңгелек пішінді грана түрінде керінеді. Граналар аймағындағы тилакоидтердід құрамында хлорофилл болады. Тилакоид мембраналарында, сонымен қатар каротиноидтер бар. Бұл заттар матриксте де болады. Онда олар басты құрамдас белігі — липидтерден тұратын глобулалардың құрамына кіреді. Матриксте крахмал дәндері де орналасады. Тилакоидтер мен матрикс ферменттерге бай. Хлоропластарда жүзеге асатын реакциялар "Зат және энергия алмасу" тарауында қарастырылады.

Гольджи жиынтығы

Гольджи жиынтығын еткен ғасырдың соңында италиялық ғалым К.Гольджи (1882—1885) жүйке жасушаларынан тапқан. Ол AgNOg және 0в04-пен боялатын торлы жиынтықка бірінші болып сипаттама берген. Содан кейін баска жасушалардан да табылған бұл жиынтықты диктиосома (грек. "диктиес" — тор) немесе Гольджи жиынтыгы деп атаған. Гольджи жиынтығы дөңгеленіп иілген қос мембранамен шектеліп, топтаса орналасқан қуыстардан, қуыстармен байланыса орналаскан ірі түтікшелерден тұрады. Қуыстардың ұштарынан ауалы көпіршіктерді байқауға болады. Кейбір жасушаларда бұл жиынтық тор түрінде кездеседі де, олардың қуыстары бір-бірімен байланысып жатады. Кейде жеке түйір денешік немесе орак төрізді больш келеді. Мұндай формалары диктиосома (лизосома) деп аталады. Жасушаның қызметіне карай бұл жиынтық үнемі өзгеріп отырады, әсіресе секрет бөлетін жасушаларда жақсы жетіледі.

Гольджи жиынтығында полисахаридтердің нәруыз молекулаларына қосылу процесі жүзеге асады да, соның нәтижесінде, нәруыз гидрофильді қасиетке ие болып, әр түрлі секреттердің (түзінділердің) негізі бола алады. Сілекей, тер және басқа да безді жасушалар Гольджи жиынтығының қызметі нәтижесінде түзіледі. Мысалы, құрбақаның терісіндегі көптеген безді жасушалар Гольджи жиынтығына бай. Олар үздіксіз ылғалды кілегейлі зат бөле отырып, теріні құрғап кетуден сактайды. Осы кілегейлі заттың арқасында құрбақа қосмекенді жануар болса да, шөл және жартылай шөлейт жер жағдайларында тіршілік ете алады. Гольджи жиынтығының тығыздалған қуыстар пакеті немесе ұсақ кепіршіктер түзетін негізгі құрылымдық элементі тегіс мембрана арқылы жүреді. Бұл жиынтық нөруыз секреттерін (түзінділерін) жасап шығаратын жасушаларда және нейрондар мен овоциттерде жаксы дамыған. Гольджи жиынтығының қызметі эндоплазмалық тормен тікелей байланысты, оның құыстары эндоплазмалық тордың өзектерімен косылған. Эндоплазмалық тордың мембранасында синтезделген нәруыздар, полисахаридтер, майлар Гольджи жиынтығына тасылмалданып, оның ішкі құрылымында жинақталып, бөлініп шығуға дайын секрет (түзінді) түрінде сақталады немесе жасушаның тіршілік процесіне жұмсалады. Сонымен Гольджи жиынтығының басты қызметі — секрет (түзінді) түзу және бөліп шығару. Сондай-ақ тағы да бір қызметі — онда лизосома қалыптасады.

Лизосома

Жасушада лизосомаларды 1956—1959 жылдары француз ғалымы Де Дюв бастаған ғалымдар тобы ашкан. Лизосомалар — диаметрі 0,5 мкм шамасында болатын жасушаішілік көпіршіктер. Лизосомалар морфологиялық жағынан бір текті емес және жасушаның басқа мембраналарымен қосылуы нәтижесінде үнемі әр түрлі өзгерістерге ұшырайды. Лизосоманың негізгі қызметі—лизосомалық ферменттерді жекелендіріп жинақтау және сақтау, төменгі молекулалық қосылыстарды, сонымен қатар макромолекулалардың ыдырау өнімдерін тасымалдау.

Лизосомада орналасқан ферменттер түйіршікті (тегіс) эндоплазмалық торда синтезделіп, Гольджи жиынтығына тасымалданады. Кейін одан өзгеріске ұшыраған ферменттері бар Гольджи жиынтығының көпіршіктері бөлектеніп шығады. Мұндай көпіршіктер бірінші реттік лизосомалар деп аталады. Олар, негізінен, жасушаішілік қорыту және кейде ас қорыту ферменттерінің секрециясымен байланысты қызмет атқарады. Бірінші реттік лизосома пиноцитоз және фагоцитоз процестері аркылы келген заттарды қосып алып, көлемін ұлғайтады, оны еттиіреттік лизосомалар дейміз (ас қорыту вакуольдері). Олар бірінші реттік лизосомадан құрамында шығу тегі лизосомадан бөлек субстраттар болуымен ерекшеленеді. Сонымен қатар екінші реттік лизосомалар қосылу қабілетіне ие, мысалы, (көпіршіктер мен везикулалар) митохондриялар, эндоплазмалық тор немесе ядромен.

Лизосомамен қосылуға қабілетті көпіршіктер екі негізгі процестің нәтижесінде түзіледі: эндоцитоз (жасушадан тыс құрауыштардың ыдырауымен байланысты) және аутофагия (жасушаішілік құрылымдардың ыдырауымен байланысты). Эндоцитоз — жасушадан тыс құрауыштардың плазмалық мембранадан түзілген қосындылар көпіршіктерімен бірге қосылып жасуша ішіне ену процесі. Эндоцитоз екі негізгі категорияға: фагоцитозга және пиноцитозга жіктеледі.

Вакуоль

Жасуша құрылысы, вакуоль (10 нөмірде)

Вакуоль және оның мембранасы — тонопласты неміс ғалымдары X. Де Фриз және В. Пфеффер 1885—1886 жылдары ашқан. Өсімдік жасушасының өсу және даму процестері кезінде цитоплазмада жасуша шырынына толтырылған қуыстар — вакуольдер түзіледі. Вакуоль қуысын толтырып тұрған жасуша шырыны — жасушадағы зат алмасудың сұйық өнімдері болып табылады. Ол, негізінен, судан және онда еріген көмірсулар, органикалық қышқылдар және минералдық тұздардан тұрады. Жас жасушалардағы вакуольдер цитоплазманың әр жерінде шашырап жаткан ұсақ секреттер түрінде болады. Жасуша қартая бастағанда, вакуольдер бір-бірімен косылып, көлемі ұлғайып, ең соңында бір үлкен орталық вакуоль түзеді. Жай кезбен қарағанда көрінетін ең ірі вакуольді піскен қарбыздан байкауға болады. Қарбыздың вакуольді құрамы фруктоза және глюкозадан тұратын сұйықтықпен толтырылған. Жасушаның құрамы вакуольмен салыстырғанда өте аз орын алады. Вакуольдің атқаратын қызметі — жасушаға қажетсіз заттарды сұйық түрінде жинақтау.

Сферосомалар

Сферосомалар өсімдік жасушаларындағы анық ажыратылатын органоидтер. Оларды 1880 жылы неміс ғалымы Ханштейн тапқан. Сферосомалар шар пішінді болады, ұзақ уақыт сферосоманы олеосомамен (май тамшылары) шатастырып келген. Сондықтан олардың құрылысы мен қызметі мүлде белгісіз болды. Сферосоманың құрылымы мен қызметін дүние жүзінде бірінші болып ашқан Қазақстан ғалымдары (профессор, б.ғ.д. КРҒА академигі М.Қ.Гильманов және оның әріптестері).

Сферосомалар диаметрі 1 мкм шамасындағы дұрыс пішінді дөңгелек денешіктер. Сферосомалардың барлық өсімдіктерге тән екені анықталған. Сферосоманың орталығында екі кабатты фосфолшшдті шар орналаскан, оған көптеген нөруыз молекулалары бекініп, пісіп-жетілген бақбақ гүліне ұқсас құрылым түзеді. Сферосомалар фосфолипидтер мен нәруызды корға жинау және өсімдіктің өсуі мен дамуы процестерін реттеу қызметін атқарады. Цитоплазмада әр түрлі заттар — қосындылар жинақталады. Қосындылар дегеніміз — цитоплазмадағы (кейде ядродағы) салыстырмалы түрде тұрақсыз құрылымдар. Бұған зат алмасу өнімдері (пигменттер, секторлы жасушалардағы нәруызды түйіршіктер) немесе қор ретінде жиналатын қоректік заттар (гликоген, май тамшылары) жатады.

• 1. Жасушаның құрамына өздеріне тән қызмет атқаратын органоидтер:

митохондрия, хлоропласт, Гольджи жиынтығы, лизосома, сферосома, вакуоль және жасуша орталығы кіреді.

• 2. Олар өздерінің құрылысы және қызметі бойынша ерекшеленеді. Барлық органоидтер бір-бірімен әсерлесіп, жасушаның қалыпты жұмысын қамтамасыз етеді.
• 3. Митохондрия — жасушаның энергетикалық станциясы. Ол органикалық қышқылдардың тотығуы нәтижесінде АТФ және НАДН түрінде энергия жасап шығады. Хлоропласт күн сәулесі энергиясын АТФ және НАДФН энергиясына айналдырады.
• 4. Хлоропластарда, сонымен бірге оттектің бөлініп шығуымен жүретін су фотолизі процесі және көмірқышқыл газының органикалық қосылыстарға, ең бірінші қантқа айналу процесі жүреді.
• 5. Гольджи жиынтығында қант қалдықтарының нәруыз молекулаларына қосылу процесі жүзеге асады да, соның салдарынан нәруыздар күшті гидрофильдік қасиетке ие болады. Өзгеріске түскен нәруыздар әр түрлі кілегейлі заттардың негізі болады.
• 6. Лизосомада майлар, нәруыздар және көмірсуларды ыдырататын ферменттер шоғырланған.
• 7. Өсімдік жасушасының жануар жасушасынан айырмашылығы — онда вакуоль деп аталатын ерекше түзілім болады. Жас жасушаларда вакуоль болмайды. Ол пісіп-жетілген жасушаларда пайда болып, қартайған жасушаларда ұлғаяды.
• 8. Сферосомалар гормондық сигналдарды жүзеге асыру процесіне қатысады. Жасуша қосындылары нәруыздар, майлар және көмірсуларды қорға жинау орталығы қызметін атқарады.