Бағаналық жасушалар мен физикалық белсенді заттардың синтезі

Жоспар: 

Кіріспе

1. Клетка дегеніміз не?
2. Органоидтар;
3. Бағаналық жасуша туралы түсінік;
4. Зерттелу тарихының кезеңдері;

 

Негізгі бөлім

5. Бағаналық жасушаларға негізгі сипаттама;
6. Бағаналық ниша
7. Мезенмалді бағаналық жасушалар;

 

Қорытынды

8. Бағаналық жасушалар мен физикалық белсенді заттардың синтезі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Клетка

Барлық тірі организмдердің құрылысы мен тірішілік әрекеттерінің негізі – клетка. Тірі организмдерге тән: өсу мен көбею, зат алмасу,  тыныс алу, тітіркену т.б. тірішілік әрекеттерінің жүзеге асырылуы және ұрпақтан ұрпаққа берілуі тек клеткамен байланысты жүреді. Олай болса, тірі материяға тән барлық қасиеттер клеткаға да тән. Клетка тірішіліктің элементарлық, құрылымдық – функционалдық және генетикалық бірлігі. Клетканы алғаш рет зерттеп ашқан ағылшын физигі Роберт  Гук (1665ж) өсімдіктердің тозы мен сабақ кесінділерін қарапайым микроскоп астында қарап, кірінген араның ұяшықтарына ұқсас қуыстарды «клетка» деп атады. Сәл кейінрек Руктың ашқан жаңалығын ботаниктер М.Мальпиги және Н.Грю (1671ж) өсімдіктердің басқа ұлпаларын зерттеу нәтижесінде тағы да дәлелдеді. Іле-шала (1680ж) голландиялық ғалым Левенгук ұлғайтып көрсететін шыны астында жануарлар клеткасы мен бірклеткалы организмдерді көрді. Микроскоп құрылғысының күрделенуіне байланысты ХІХ ғасырда клетканың протоплазмасы ашылды.

Органеллалар жалпы мағыналы және арнайы болып бөлінеді. Арнайы органеллар эпителиарлы ішек жасушаларының беткейіндегі микротүктердің құрамында, трахея мен бронхтардың эпителия кірпікшелерінде, синаптикалық көпіршіктерде, миофибрилларда табылады. Жалпы мағыналы органеллаларға түтікшелі және вакуолярлы жүйедегі кедір-бүдір, тегіс цитоплазмалық тор түріндегі элементтер, митохондрии, рибосома, полисома, лизосома, периоксисома, микрофибриллар, микротүктер және т.б. жатады. Сонымен қатар өсімдік жасушаларында хлоропластты айырады, ол жерде фотосинтез жүреді.

Түтікшелі және вакуолярлы жүйе байланысқан немесе оқшауланған кернеумен немесе тығыздалған цистернадан құралған, олар мембраналармен шектеліп жасуша цитоплазмасы бойымен таралған. Цистерналар кейде көпіршік тәрізді кеңейген. Аталған жүйеде кедір-бүдір және тегіс цитоплазмалық торды бөледі. Кедір-бүдір тордың құрлымының ерекшелігі ол мембранаға полисомдардың жабысуымен сипатталады. Кедір-бүдір торлы аймақта цитоплазмалық мембраналардың ақуыз бен липидтердің құрылуы және олардың жиналуы  байқалады. Кедір-бүдір тордың тығыздалып орналасқан қатпарлы цистерна құрлымы орнында ақуыздың белсенді синтезі жүреді және оны эргастоплазма деп атайды.

• Тегіс цитоплазма торының мембранасы полисомдардан құр қалған. Бұл тордың қызметі көмірсулардың, майлардың және басқада табиғаттағы ақуызсыз заттардың алмасуымен байланысты. Мысалы, жыныс бездерінің, бүйрек үсті безінің қабыршықты қабаттың стеройдты гормондары. Тегіс тордың құрлымымен бай бауыр жасушаларының бөліктерінде зиянды токсикалық заттар (кейбір дәрілер- барбитураттар) бұзылады және залалсызданады. Көлденең – жолақты бұлшықеттің тегіс торлы көпіршіктерінде және түтікшелерінде кальций ионы сақталып, жиырылу процессінде үлкен рөл атқарады.

Рибосома- 20-30нм өлшемі бар дөңгелек рибонуклеопротеинді бөлшек. Ол кіші және үлкен суббірліктен тұрады, олардың қосылуы ақпараттық (матрицалық) мРНК-ң қатысуымен жүреді. мРНК-ң бір молекуласы бірнеше рибосоманы қосып моншақты құрайды. Мұндай құрлымды полисома деп атайды. Полисомалар цитоплазманың негізгі затында бос орналасады немесе кедір-бүдір цитоплазма торының мембранасына жабысады. Екі жағдайда да ақуызды белсенді синтездейтін орын болып табылады. Гольджи аппараты диктиосомалар жиынтығынан құралған (20-дан мыңға жуық).

• Гольджи  комплексі- бірінің үстіне бірі жанаса орналасқан цискі тәрізді ірі қуыс- тардан тұратын мембраналы диктиосомалар жиын- тығы. Ол қуыстардан жан-жаққа ұштарында көпіршіктері бар түгікшедер тарайды. Әр клеткадағы мұндай  диктиосамалардың саны бірнеше жүздей бірнеше мыңға дейін ауытқиды. Қуыстардың кеңейген жерлерімен вакуольдер түзіледі. Омырқалы жануарлардың күрделі құрылысты клеткаларында диктисомалар көпшілік жағдайда ядро маңына шоғырланған. Клекткада синтезделген заттар бірден сыртқа шығарылмай, алдымен Голдьжи 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 қалыптасады. Диктисома қуыстарында сонымен қатар полисохоридтер, липиттер синтезделеді. Олардың белоктармен байланысыман түзілген гликопротидтер мен гликолипидтер клетка мембранасының сыртқы гликокаликс қабатын құрауда үлкен рөл атқарады.

      Митохондриялар –екі мембранамен қапталған, пішіндері домалақ, сопақшалау немесе таяқша тәрізді болып келген, мөлшері 1,0-7,0мкм шамасындағы органоидтар. Электронды микроскоптың көрсетуі бойынша сыртқы мембрана тегіс, ал ішкісі баспалдақ тәрізді өсінділер кристалдар түзейді. Кристалдардың саны түрліше болып клетканың

қызметі жоғарырылаған сайын, олардың мөлшері артта түседі. Митохондриялардың ішіндегі сұйықтықта бейорганикалық заттардың иондары, көмірсулар, белоктар, РНҚ, ДНҚ т.б. компоненттер кездеседі. Митохондрияның ішкі мембранасындағы өсінділерде белгілі тәртіптен ферментер орналасқан.

Ол ферменттер клетканың тыныс алу процестерде қатынасады. Тыныс алу нәтижесінде босап шыққан энергия АТФ-тың синтезіне жұмсалады.Түзелген АТФ сол клетканың секторлық қызметін, қозғалысын, өсуін және басқа да тіршілік әрекеттерін қамтамасыз ететін энергия көзі.

     Лизосомалар – мембранамен қоршалған диаметрі 0,2-0,4 мкм шамасындағы кішігірім көпіршіктер. Лизосомаларда нуклеин қышқылдарын, белоктарды, майларды, көмірсуларды ыдыратушы ферметтер болады. Бұл ферменттер кедір бұдырлы эндоплазмалық тордың мембранасында синтезделіп, одан

     Гольджи комплексінде  келіп түседі де осы жерде  лизосомалардың кұрамына енеді.

     Лизасомалар клетка  ішілік ас қорыту процестерін

қамтамассыз етеді. Фагоцитоз не пиноцитоз көпіршіктерімен қосылған лизасомалар ас қорыту вакуольдерін түзеп, клнткаға енген бөтен заттарды залалсыздандырады. Лизосомалардың көмегімен клетка ішіндегі  ескірген немесе бұзылған құрлыфмдық компоненттер, тіпті кейде тұтас клеткалар мен мүшелер ыдырап жойылады (мысалы, итбалықтың құйрығы).

Клеткалар орталығы – барлық жануарлар клеткасы мен кейбір өсімдік клеткаларында кездесетін оргоноид. Ол өзара перпендикуляр бағытта орналасқан екі центриольден тұрады. Әр центриоль электронды микраскоптың көрсетуі бойынша үш-үштен бірігіп, тығыз триплет құрайтын 27 микротүршіктен тұратын, диаметрі 150 нм, ұзындығы 300-500 нм келетін цилиндр пішіндес қуыс денешік. Ядро маңында орналасқан центриольдің қызметі митоз кезінде бөліну ұршығының жілтерін түзу және анафазада екі жақ полюске хроматиттердің тура теңдей ажыратуын камтамассыз ету.

Микротүршіктілер – ұзынша келген, диаметрі 24 нм, жіңішке цилиндр тәрізді түтікшелер. Олар тубулин белогының иолимеризацияланудан түзіледі.

     Бөліну кезінде клеткада  мұндай түтікшелерден ахромин  жіпшелері, ал қозғалғанда клеткаларда  кірпікшелер мен талшықтар қалыптасады.

     Сонымен қатар микротүтікшелер  клеткада тірек қызметін атқара  отырып, судың, иондардың және кейбір  молекулалардың тасмалдануын қамтамассыз етеді. Цитоплазмада кездесетін микрофиламенттер – ұзын, жіңішке түзілістер. Оларда тірек қызметін атқарып оргонойдтардың клетка ішілік орын алмастырып қозғалысын реттейді.

 

        Бағаналы жасушалар (БЖ) – медицина мен қазіргі уақыттық биологияда жалпыға түсінікті, әйгілі түсініктердің бірі. PabMed электрондық базаның өзінде осы тақырыпқа соңғы 10жылдың ішінде 75мың, ал соңғы 2жылдың ішінде 20мыңдай мақалалар жазылып, басылған. Осы көрсеткішке қарап медицина мен биология мамандарының үлкен қызығушылығы бар екені көрінеді.

       Көптеген анықтамалардың  ішінде мыналарды бөліп алдым:

       «Бағаналы жасушылар - әртүрлі бағыттағы дамудың потенциалын сақтайтын жасушалар. Бағаналы жасушадан тері, жүйке, қан және т.б. жасушалары пайда бола алады» (Корочкин,2004).

        Немесе «көлемдірек»: «Бағаналы жасушалар бірегей жасуша популяциясы болып табылады, бір уақытта өзіндік жаңаруға және арнайы жасушалық типтің дифференцировкасына қабілетті»(Егоров және т.б.,2003).

       Немесе нақты – толық айтқанда: «Қабылданған көрініске сай, бағаналы жасушалар – дефференциалданбаған жасушалардың ерекше тобы, екі негізгі қасиетке ие: жаңадан өзіндік өндірілуге және арнайы тіндерде дифференцировка жасауға қабілетті. Сонымен қатар БЖ негізгі қасиетіне пролиферативті потенциалды жатқызуға болады, көп бөлінуге және өмір бойы ағзаның популяциясында сақталып қалуына мүмкіндік береді»(Мусина, Егоров, 2004).

         Осы және  басқа формулировкаларды қоса  отырып, биология дамуының заңдылығына сәйкес БЖ-ға моруланың тотипотентті жасушалары, бластоцисталардың плюрипотентті жасушалары және де мультипотентті аймақтық герминативті жасушалары жатады, эмбриогенез кезінде солардан ағзаның барлық тіндері түзіледі. Аймақтық тінгеспецификалық бағаналы жасушалар ағзаның бүкіл өмірінде сақталады, өзін қолдап, жоғалтқан жасушалы популяцияны әрдайым толықтырып отырады.

        Сонымен, мен  ерекше жасуша туралы айтамын, оның басқалардан ерекшелігі  арнайы қызметті орындауда ұйымшыл және индуцирленген сигналды қабылдамағанша дифференциалданбайды.

       Барлық бағаналы  жасушалар ағзада: 1) ұзақ уақыт бойы өзін қолдап жүреді; 2) арнайы жасушаларда дифференцировкаға қабілетті; 3) ешқандай арнайы тіндік маркерлері жоқ.

        Қағаналы жасушалардың  негізгі қызметі ағзаның өмір бойы жоғалтқан жасушаларын барлық тіннің жасушалары әрқашан компенсацияланып тұрады. Осы БЖ-ның үлкен биологиялық ролі, жасушалық және тіндік гомеостаздың регуляциялық компоненті.

 

ЗЕРТТЕУ ТАРИХЫ ЖӘНЕ КЕЗЕҢДЕРІ

        Ең алғаш рет бағаналы жасушаның ағзадағы ролі арнайы қанның жасушаларында (эритроциттер, тромбоциттер, макрофактар, лимфоциттер және т.б. ) in vivo қайта құруына қабілетті болып, ізашар-жасушалардан дифференцировка кезеғдерін өтіп, қызыл сүйек кемігінде қан түзуші бағаналы жасушасын ашқан кезде анықталды. Ең алғаш рет 1908 жылы А.А. Максимов өзінің гематопоэздің унитарлы теориясын ашқанда пайда болды. Бірнеше он жылдықтар бойы тыныштықтан кейін, сәулеге түскен тышқандарға қан тамырына сүйектің қызыл кемігінің немесе айырша бездің экстратын еккен тәжірибесінде бастапқы дамуын алды. Процедурада айырша бездің жасушалары эндогенді колониялар түзіп, жануарлардың өмірін ұзартты (1963). Бағаналы жасушалардың тарихын зерттеуіндегі үшінші кезеңі А.Я. Фриденштейн есімімен байланысты, олар сүйектің қызыл кемігінің, айырша бездің жасушаларын in vitro өсіріп, фиброьласттардың түзілген колонияларын алды (1976). Кейінірек осы авторлар ең алғаш рет бағаналы жасушалардың пролиферациясы мен дифференцировкасы өсу факторларына тәуелді екенін анықтады (1999).

 

 

 

БАҒАНАЛЫ ЖАСУШАЛАРДЫҢ НЕГІЗГІ СИПАТТАМАЛАРЫ

 

     Егер бұрында бағаналы  жасушаларды тек қантүзуші ағзаларда анықтайтын болса (сүйектің қызыл кемігі) және де осы бағаналы жасушалар қанның барлық жетілген жасушаларына дифференциалатын болса, қазіргі кезде тек гемопоэтикалық тіндерде емес, басқа да тіндерде «бағаналылыққа» икемді жасушаларды кездестіре аласыз, олар ағзаның барлық тіндерінің арнайы ізашар-жасушалары болып табылады.

       Бағаналы жасушалардың  жіктелуі (Егоров, Иванов, Пальцев, 2003):

(а) Эмбрионның және ұрықтың тінінің бағаналы жасушалары:

= эмбрионалді карциноманың жасушалары

= эмбрионалді герминалді жасушалар

= эмбрионалді бағаналы жасушалар

(б) Ересек ағзаның бағаналы жасушалары (соматикалық):

= қан түзуші бағаналы жасушалар

= стромалді (мезенхималді) бағаналы жасушалар

= бұлшықетті бағаналы жасушалар

= проэндотелиалді бағаналы жасушалар

= эпидермалді бағаналы жасушалар

= нейралді бағаналы жасушалар

Бағаналы жасушалардың «Биологиялық тарихы» ұрықталған аналық жұмыртқаның дамуының негізгі  сатыларымен көрінеді, әрұрықтанған қабатта дифференцировка процесінде өзінің «ұрықты» бағаналы жасушасы түзіледі, ол бластоциста сатысында эмбрионалді жасушаның плюрипотентті қасиеті туралы генетикалық жадын сақтайды. Алайда басқа да трактовка болуы мүмкін: бластоциста сатысында дифференцировка процесінде гаструла сатысы арқылы эмбрионалді бағаналы жасушалардың бір бөлігі нақты микроайналасына байланысты әртүрлі құрылымдық және функционалді көрінісін табады (Козлов, т.б.2004).

       Бағаналы жасушалардың  қандай да түрі болмасада, әрқайсысының өзінің функционалді көрінісі болады, бағаналы жасушалардың трансформацияланатын жерінің  арнайлығы мен түріне байланысты.

       ПОТЕНТТІЛІК – жасушалық трансформацияның функционалді потенциалы. Тотипотенттілік түсінігіне қосып кеті керек,  біріншілікті эмбрионалді жасушаларлың ағзаға толық беруге мүмкіншілігі мол, және де соған байланысты жетілген ағзаның барлық жасушалары түзіледі: а) ПЛЮРИПОТЕНТТІЛІК – бластоцисталардың ішкі жасушаларының бағаналы жасушалары әртүрлі типті жасушаларға бастау бола алады – үш ұрықтық жапырақшаларға, және б) МУЛЬТИПОТЕНТТІЛІК – бір турге жататын тіннің әртүрлі типті жетілген жасушалардың дифференцирлеуіне қабілетті; мысалы, жүйкелі бағаналы жасушалар үш типті жасушалар өндіреді: нейрондар, астроциттер және олигодендриттерді.