Вирустар және прокариоттар

Жоспар:

 

I. Вирустар

II. Прокариоттар мен эукариоттар хромосомасы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вирустар

 

Дүниежүзілік  микробиология тарихында орыс ғалымы Д. И. Ивановскийдің алатын орны ерекше. Ол ХІХ ғасырдың соңында темекі теңбілі  ауруын зерттеп, ол аурудың қоздырғыштары бактериялардан да ұсақ тіршілік иесі екенін тапқан. Д. И. Ивановский ауруға шалдыққан жапырақты жуып, ол жуындыны бактерияларды сүзетін сүзгіден өткізгенде одан өтіп кеткен. Осы сұйықтықты темекіге жұқтырғанда, оның жапырағы қайтадан сарғайып, ауруға ұшыраған. Зақымданған темекі жапырағын үлкейткіш құралдармен тексергенде кристалдар байқалған. Кейіннен 1935 жылы америкалық ғалым У. Стенли бұл кристалдардың темекі теңбілі вирустарының шоғырланған жиынтығы екенін тапты.ХІХ ғасырдың соңында Д. И. Ивановский ашқан өте ұсақ тіршілік иесінің вирустар екендігі дәлелденді.

        Вирус– тірі организмдердің ішіндегі жасушасыз тіршілік иесі. Олар рибонуклеин қышқылынан немесе дезоксирибонуклеин қышқылынан құралған нуклеопротеидтерден, сондай-ақ ферментті нәруызбен қапталған қабықшадан – кабсидтерден тұрады. Бұл қабықша вирустың құрамындағы нуклеин қышқылдарын сыртқы ортаның қолайсыз жағдайларынан корғайды. Кейбір вирустардың құрамында нуклеин қышқылдарынан басқа көмірсулар, май текті заттар, биотин (Н витамині) және мыс молекулалары кездеседі. Вирустар тек тірі жасушада өніп-өсіп көбеюге бейімделген. Электрондық микроскоппен 300 мың есе үлкейтіп қарағанда, оның пішіні таяқша тәрізді, жіп тәрізді немесе іші қуыс цилиндр пішінді болатыны дәлелденді. Вирустар тірі организмдердің барлығын уландырады. Қазіргі кезде вирустардың жылы қанды омыртқалыларды уландыратын 500-дей, ал өсімдіктерді уландыратын 300-ден астам түрі белгілі болып отыр.Вирустардың құрылысы мен іс-әрекетін темекі теңбілі ауруын мысалға алып қарастырайық. Темекі теңбілі вирусы темекі жапырағындағы хлоропластарды зақымдайды. Осының салдарынан жапырақ тақтасы бүрісіп, шиыршықтанады. Сонымен қатар тостағанша, күлте жапырақшалары да өзгереді. Темекі теңбілі вирусымен зақымдалған жапырақ 9-11 күннен кейін сарғая бастайды.У. Стенлидің дәлелдеуі бойынша, темекі жапырағында вирус бөлшектері алты қырлы кристалл пішінді шоғыр түзеді.Бактерияларды зақымдап, ерітіп (лизис) жіберетін вирустарды бактериофагтар деп атайды. Бұларды алғаш рет 1915 жылы Ф. Туорт сипаттап жазды. Кейбір бактериофагтың пішіні итшабаққа ұқсайды. Олардың денесі – басы, құйрығы және іші қуыс тармақталған базальді түтікшелерден тұрады. Вирусты сыртынан нәруыз қабаты қаптайды, ішінде ДНҚ немесе РНҚ болады. Басының мөлшері 40 нм, ал «құйрығының» ұзындығы 20-22 нм-ге тең. «Құйрығының» ұшы – нәруыз молекуласынан тұратын қуыс түтік.

        Бактериофагтарды алғаш рет 1915 жылы ағылшын вирусологі және бактериологі Ф. Туорт сипаттап жазғандығы белгілі. Бірақ бұл тіршілік иесі ерте кезден зерттеле бастаған болатын. Мысалы, топалаңды қоздыратын бактерияларды ерітіп жіберетін бактериофагтарды 1898 жылы орыс микробиологі Н. Ф. Гамалея алғаш рет анықтаған. Іш сүзегі бактериясын ерітіп жіберетін бактериофагтарды 1917 жылы канадалық бактериолог Д’Эрелль (Ф. д’Эрелль) байқаған.Зерттеушілер осындай көзге көрінбейтін бактериялардың паразитін егжей-тегжей зерттеп жазды да, оларды бактерия «жеушілер» немесе «жалмаушылар» деп атады.

          Бұдан кейінгі зерттеушілер басқа бактерияларды ерітіп жіберетін табиғатта көптеген бактериофагтардың бар екендігін анықтаған болатын. Олар ауру қоздырғыш бактерияларды ғана жоймай, пайдалы түрлерін де жояды. Бактериофагтар өндіріске, тамақ өнеркәсібіне және тағыда басқа көп зиян келтіреді. Мысалы, олар пайдалы сүт қышқылы бактерияларын ерітіп жіберіп, алынған сүт тағамдарының сапасын төмендетеді.Вирус ұғымы 1899 жылы ғылымға алғаш рет голландиялық ғалым Мартин Бейеринк енгізді. 1935 жылы америкалық вирусолог Уэнделл Стэнли вирусты кристалл күйінде бөліп алды. Осы кристалдарды сау темекі өсімдігіне енгізгенде, ол теңбіл ауруымен ауыратынын дәлелдеді. 1898 ж. неміс ғалымы Фридрих Лефлер сиыр аусылының қоздырғышы аусыл вирусын, ал 1911 жылы америкалық ғалым Фрэнсис Роус тауық саркомасының вирусын тауып зерттеді. Қазіргі кезде жылы қанды жануарларда ауру тудыратын вирустардың бес жүздей, ал өсімдіктерде үш жүздей түрі белгілі. Кейбір қатерлі ісік ауруын тудыратын вирустардың адам мен жануарларда вирустық микрофлорасы қалыптасады. Вирустардың пішіні әр түрлі (мысалы, таяқша, иілгіш жіпше тәрізді, сфералық, көп қырлы, тағыда басқа). Вирустың жасушадан тыс (вириондар) және жасуша ішінде тіршілік ететін топтары бар. Барлық вирустар шартты түрде жай және күрделі болып бөлінеді. Жай вирустар – нуклеин қышқылдары мен ақуызды қабықтан (капсид) тұрады; бұларға таяқша, жіп және сфералық формалары жатады. Күрделі вирустар – нуклеин қышқылы мен капсидтен басқа, липопротеидті мембрана, көмірсу және ферменттерден тұрады. Вириондардың мөлшері 15 – 350 нм (кейбір жіптәрізді вирустардың ұзындығы 2000 нм-ге жетеді); негізінен вирустарды тек электрондық микроскоп арқылы көруге болады. Вирус тек бір типті нуклеин қышқылынан (ДНҚ немесе РНҚ) тұрады. ДНҚ-да вирустардың молекулалық саны 106 – 200Һ106, ал РНҚ-дағы вирустардікі – 106 – 15Һ106 болады. Вирустардың көптеген жылдар бойы тіршілік ортасында әрекетсіз жата беру қабілеті бар. Олар дамуына қолайлы жағдай туғанда бірнеше минуттың ішінде көбейіп, өзіне тән қасиеттерін көрсете алады. Адам мен жануарларда жиі кездесетін вирусты көпшілігі 60ӘС-та қыздырғанда тіршілігін немесе ауру қоздырғыштық қасиеттерін жояды. Ал темекі теңбілінің вирусы 10 минут бойы 90ӘС-қа дейін, сары ауру вирусы отыз минут бойы 80ӘС-қа дейін қыздырғанда ғана тіршілігін жояды. Вирус ультракүлгін сәулелер мен химиялық заттарға (қышқыл, сілті) төзімді келеді. Тотықтырғыш заттар вирустың белсенділігін жояды, ал барлық тотықсыздандырғыш заттар олардың тіршілігіне қолайлы келеді. Мысалы, полиомиелит вирусы фенолдың 0,5%, күкірт қышқылы аммонийдың 50%-дық ерітіндісінде сақтала береді. Ал тотықтырғыштарда, мысалы, сутек асқын тотығы немесе марганецқышқыл калий (1%) ерітіндісінде олар тіршілігін тез жояды. Вирус көбеюі бес сатыға бөлінеді: жасушаға ену; жасушада вирус нуклеин қышқылының құрылуын қамтамасыз ететін ферменттердің түзілуі; вирус құрылым бөлшектерінің жиналуы; одан вирионның түзілуі; ересек вирустың жасушадан шығуы. Вирус бактериялар клеткасына жасуша қабырғасы арқылы өтсе, жануарларда жасуша мембранасы арқылы адсорбцияланады. Өсімдіктерге вирус тек қана жасушаның зақымдалған жерінен ғана ене алады. Бір жасушаны «іштей жеген» вирустар көршілес жасушаларға ауысып, барлық организмді зақымдап, ауруға шалдықтырады. Вирустарды молекулалық биология зерттейді. Вирустар нуклеин қышқылдарының гендік қызметін ашу үшін (генетикикалық кодты анықтау) пайдаланылады. Компьютерлік вирус – компьютердегі мәліметтерді қасақана бүлдіру мақсатында жазылған арнаулы шағын бағдарлама. Ол өзінен-өзі (автоматты түрде) басқа бағдарламалардың соңына немесе алдына қосымша жасырын жазылып, оларды бүлдіруге кіріседі. Кейіннен дискідегі немесе желідегі мәліметтерді тасымалдау, көшіру кезінде, мәліметтерге ілесе отырып, басқа компьютерлерге «ауру жұқтырады». Мұндай зақымданған бағдарламаны пайдаланғанда зиянды іс-әрекеттер байқалады (мысалы, дискідегі файлдардың орналасу тәртібі бұзылады; кейбір бағдарламалар жұмыс істемей қалады; экранға әдеттегіден тыс бөтен символдар шығады; компьютердің жұмыс істеу жылдамдығы баяулайды; көптеген файлдардың бүлінгені не жоғалып кеткені байқалады, тіпті компьютердің қатты дискісін қайта форматтап шығады). Қазіргі кезде компьютерлік вирустардың жүз мыңдаған түрлері белгілі. Компьютердегі вирустарды анықтап, оларды жою үшін арнайы антивирустық (вирустарға қарсы) бағдарламалар қолданылады.Оларды дақылдау үшін 3 әдіс қолданады. 1. Жасуша дақылында. 2. Тауық эмбрионында. 3. Жануарлар организмінде. Вирустардың облигатты паразитизмнің себебеі оларда жасушалық құрылым мен меншікті зат алмасу процесі болмайды. Дақылдау әдісін таңдау вирустың мақсатына байланысты. Жасуша дақылын алғашқы (егілетін) жартылай егілетін және егілетін деп бөлінеді. Алғашқы 5-10 пассажѓа тњтеп беретін жасуша дақылы жатады. Алғашқы дақылды дайындау бірнеше этаптан тұрады: ұлпаны ұсақтау трипсинизация жолымен жасушаларды ажырату, жасушаларды трипсиннен ажырату, біртекті изоляцияланған жасушаларды қоректік ортада суспензиялау егілетін бір қабатты жасуша дақылдарын қатерлі және қалыпты жасуша тізбегін құрайды. Оларға қатерлі ісік жасушалары, адамның, маймылдың бүйрегінің қалыпты жасушалары жатады. Жартылай егілетін дақылдарға адамның диплоидты хромосома жиынтығын сақтайтын жасуша жүйесі ретінде беріледі. Вирустың жасуша дақылында өсуін цитопатиялық эффектісі, жасушада қосымшалар түзілуі, теңбіл дақтардың түзілуі бойынша және гемадсорбция феномені мен түрлі түсті реакция бойынша бағалайды. ЦПҚ-жасушаның микроскоппен көрінетін өзгерістері. Қосымшалар - арнайы бояу әдістерінде ядро мен цитоплазмада кездестіруге болатын вирустық бөлшектердің, вирустық ақуызтардың жұмысы. Теңбіл дақтар (бляшкы)- вирустардың әсерінен жасушадағы бұзылған бөліктер, оны бірқабатты жасуша дақылында вирустарды өсіру кезінде байқауға болады. Гемадсорбция реакциясы - вируспен залалданған жасуша дақылдарының өзінің беткейінде эритроциттерді адсорбциялау қабілеті, түрлі-түсті (цветная проба) сынақ индикаторлы қоректік орталардың түсіндегі өзгерістерге негізделген. Вируспен залалданбаған жасушаның өсуі салдарынан метаболизм өнімдері жинақталып, қоректік орта түсінің өзгеруі туады. Залалданған тіндер дақылдарында кейбір вирустар өзінің цитопатикалық әсерін бірнеше күннің ішінде, басқалары 1-2 апта өткен соң, вирустың қасиетіне, санына байланысты және жасушаның ерекшелігіне байланысты көрінеді.

 

Эукариоттар және прокариоттар

       Жасушалық құрылысы бар тірі ағзалардың барлығы ядросыздар (прокариоттар) және ядролылар (эукариоттар) болып екі топқа бөлінеді.Жасушалық құрылысы ұқсас өсімдіктердің, жануарлардың және саңырауқұлақтардың барлығы эукариоттарға жатады. Сонымен бірге өсімдіктер, жануарлар және саңырауқұлақтар ағзалары жасушаларының аралығында тіршілік әрекеті үдерістерінің құрылысы мен физиологиялық ерекшеліктерінде айырмашылық бар.Өсімдіктер жасушасына пластидтердің, ірі вакуольдің және жасунықтан тұратын жасуша қабығы болуы тән қасиет. Өсімдік жасушаларындағы қор заттары крахмал болып есептеледі.Саңырауқұлақтар жасушаларының қабырғасы хитиннен түзілген, пластидтері болмайды. Қорға жиналған зат - гликоген.Жануарлардың жасушаларында жасуша қабырғасы тығыз болмайды, пластид және нағыз вакуоль жоқ. Жануарлар жасушаларында да көмірсулар қоры - гликоген.Бактериялар, олардың ішінде цианобактериялар прокариоттарға жатады. Эукариоттардан айырмашылығы - бактерия жасушаларында толық жаратылған ядролар жоқ, онда сақиналы ДНҚ-ның тек бір молекуласы ғана болады. Оны жарғақша қоршамайды, сондықтан тікелей цитоплазмада жатады. Бактерия жасушасының қасиеттері туралы ақпараттардың барлығы сонда жазылады. Прокариот цитоплазмасында ұсақ, қарапайым құрылысты рибосомалар болады. Прокариот жасушаларында митохондриялар мен хлоропластар жоқ, олардың рөлін арнаулы жарғақша қатпарлары атқарады. Прокариот жасушасы қоршаған ортаны қолайсыз жағдайлардан қорғайтын жасуша қабығымен немесе сілемейлі қалташамен қорғалған плазмалы жарғақша каптайды.

Прокариоттар — Прокариоттарға микроорганизмдер мен көк-жасыл балдырлар жатады. Прокариоттардың мөлшері өте кішкентай, ұзындығы — 1—10 мкм. Прокариоттардың эукариоттардан айырмашылығы — олардың айқындалған органоидтері, яғни эндоплазмалық торы, Гольджи жиынтығы, митохондриялары болмайды. Жануарлардың және өсімдіктердің жасушаларында жаксы айқындалған түйіршіктер болады. Олар — нәруыз, май және гликоген сияқты қор заттарынан тұрады. Прокариоттың эукариоттан негізгі айырмашылығы — онда қалыптаскан ядросы және хромосомалары болмайды. Прокариот ДНҚ-сының эукариот ДНҚ-сынан айырмашылығы — мұнда ДНҚ-ның сыртын нәруыздар қаптап тұрмайды және пішіні сакина тәріздес болып келеді. Прокариот жасушаларында мембрана құрылымы болады, олар микроорганизмдердің энергетикалық процестеріне қатысады. Мысалы, көк-жасыл балдырлардың мембрана құрылымында хлорофилл болады және олар фотосинтез процесін жүзеге асырады.Кейбір микроорганизмдерде мембрана құрылымдары аэробты тыныс алу процестеріне катысады. Негізінен, прокариоттар жасушаның жай екіге бөлінуі арқылы көбейеді, яғни аналық жасуша екі жас жасушаға тікелей бөлінеді.

Эукариот клеткаларының ядросы

"Ядро" деген  терминді бірінші рет 1833 жылы  Браун қолданды. Эукариот клеткаларының  ядросынан айырмашылығы байкалады.  Біріншіден ДНҚ орналасатын аумак  цитоплазмадан ерекше мембрана арқылы бөлінген. Екіншіден эукариот клеткаларында ДНҚ мөлшері мың есе көп. Үшіншіден - ДНҚ аумағы күрделі нуклеопротеид кешенін - хроматинді құрайды. Әрбір хромосомды ДНҚ жартылай реплоконды кұрылым немесе автономды бөлімдерден тұрады. Эукариот клеткаларында синтез бен транскрипция күрделі түрде жүреді. Бүның құрамына ДНҚ молекуласының фрагментациясы (процессинг) және ДНҚ фрагменттерінің өсуі (сплайсинг) кіреді. Эукариот клеткаларының ядросында ақуыз синтезі жүрмейді, мұнда ДНҚ, РНҚ синтездері ақуыз синтезінен бөлінген. Ядроның құрамына ядро кабаты, хроматин, ядрошық, ядро матриксі және кариоплазма кіреді. Ядроның негізгі кұрамы хроматин болып табылады. Хроматин - генетикалық қызмет аткарады, ал хроматин ДНҚ-да бүкіл генетикалық ақпарат сакталады. Ядро қабатының атқаратын қызметі жан-жақты. Біріншіден-күрделі қорғаныштық - рецепторлы, екіншіден - тасымалдаушы және каркас қызметтерін аткарады. Ядроның матриксі хромосомдардың ядрода орналасуын және олардың қызметтерінің іске асуына әсер етеді. Ядрошық рРНҚ синтезін және рибосомдар құратын хромосомдардың бір бөлігі болып саналады. Ядрода хроматин мен матрикстен басқа әртүрлі РНҚ-дан тұратын рибонуклеопротеидтер орналасады. Осы екі компоненттердің арасында орналасқан сүйықтық кариоплазма орналасады. Кариоплазмада ядро метоболизміне және ядроның ішкі тасымалдауына қатысатын блоктар мен РНҚ сияқты күрделі процестер жүреді. Өсімдіктер мен жануарлар клеткаларын бекітіп барып бояғаннан кейін, ядроның құрамынан әртүрлі бояулармен әсіресе негізгі бояулармен боялатын тығыз денешіктер анықталды. Бұл денешіктер "хроматин " (Флеминг, 1880) деген атқа ие болды. Хроматиннің құрамы ДНҚ мен ақуыздардың тұратыны анықталды. Прокариотты клеткаларға карағанда эукариотты клеткаларда хроматиннің ДНҚ-дан тұратын заттары екі күйде кездеседі: интерфазада тығыз емес (деконденсированный) және митоз кезінде тығыздалған. Гидролиз кинетикасын зерттеу барысында ДНҚ нуклеаза синтезінде ядролық матрикс ДНҚ репликациясымен байланысты екендігі анықталды. Құрамында радиоактивті белгісі бар, матрикспен байланысқан; ДНҚ-ның көптеген бөлігі, ішкі ядролық матрикс аймағында 70% жоғары жаңа синтезделген ДНҚ-да орналаскан. Бұл жағдай ядро матриксінде меншікті ДНҚ репликациясы болатындығын көрсетті. ДНҚ фракциясы ядролық матриксте сипатталады; Ядролық матрикс құрамында ДНҚ полимераза ДНҚ репликациясының а- негізгі ферменті бар екендігі бар екендігі анықталды. Ядролық матрикс одаи басқа ДНҚ- полимераза, ДНҚ-лигаза, ДНҚ-топоизомераза ЫЫ репликативті ферменттер комплексімен байланысқан. ДНҚ ілмегі бекітілген репликаңия комплекс матриксімен бағытталатындығынан ДНҚ репликациясы бар деген болжам жасалды. ДНҚ-ның әдетте ядролық матриксі бекінетін аймағының маңында ДНҚ репликациясының басталу нүктелері орналасатындығын айқындады. Ядро матриксінің құрамында 1% шамасында РНҚ болады. Оғай рРНҚ және РНП-ның кіші ядролық РНҚ-сы мен гетерогенді жоғары молекулалы РНҚ кіреді. Матрикстің элементтері транкрипция процесі байланыстылығын көрсетілетінділігін матриксті қыска уақытта таңбалағанда ол тез арада таңбаланған гетерогенді РНҚ мен канығуы нәтижесінде байқалды. Бұл бақылаудың нәтижесінде ядролық матрикстің синтез, процессинг ядролық РНҚ-ны тасымалдау кезінде құрылымдық рөл атқаратындығы анықталды.

Эукариот клеткаларының  прокариоттардан негізгі ерекшелігі – олар жеке-жеке компартменттерге бөлшектенген, яғни көптеген мембраналық органеллалары  болады.  Эукариоттардың ақуызбен байланысқан ДНҚ-ы  хромосомаларға жинақталып, қос мембранамен қапталған ядрода орналасады.Эукариот клеткаларының пішіндері прокариоттарға қарағанда ірі келеді.

 

Пайдаланған әдебиететер:

1.Вирусология, иммунология, генетика, молекулалық биология. Орысша-қазақша сөздік. –Алматы, Ана тілі, 1993.

2.Сартаев А., Гильманов М. С22 Жалпы биология: Жалпы білім беретін мектептің қоғамдық-гуманитарлық бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық. — Алматы: "Мектеп" баспасы, 2006.

3. Цитология және гистология. Оқу құралы. Сапаров Қ.Ә. - Алматы: Қазақ университеті, 2009. - 128 бет.