Клетка туралы ілім.

1. Клетка туралы ілімнің тарихы.

2. Өсімдік клеткасының құрылысы.

3. Протопласт және оның құрамдас бөлігі.

4. Ядро.

 

Жасушаның микроскопиялық және субмикроскопиялық структурасы және тіршілік әрекеті жөніндегі ғылымды – цитология деп атаймыз. Яғни цитология жасуша туралы ілім.

Алғашқы рет жасушаны бузинаның жабындық ұлпасын тозды зерттеу барысында ағылшын жаратылыс зерттеушісі Р.Гук көрген. Ол 1609 ж. Г.Галилей және әкелі балалы Янсендердің ойлап тапқан микроскоптарын жетілдіріп, оны өсімдіктер мүшелерінің жұқа кесінділерін зерттеуге пайдаланған. Өзінің зерттеулерінің нәтижесін Р.Гук 1965 ж. жарық көрген «Микрография» деген шығармасында толық баяндаған және осы еңбегінде ол алғашқы рет «клетка», яғни жасуша деген ұғымды қолданған. Уақыт өте бұл ғылыми терминге айналды. Тоз қабаты тек қабықшалары ғана болатын, өлі жасушалардан тұратын болғандықтан, жасушаның тіршілік әрекеті негізінен оның қабықшасына байланысты болады деген қате пікір қалыптасқан. Ол кезде жасуша ішілік заттарға онша көп көңіл бөлінбеген. Оларды «қоректік шырын» немесе «өсімдік кілегейлері» деп қараған.

Тек ХІХ ғасырда ғана жасуша ішілік заттарға зерттеушілер көңіл аудара бастады. Бірақ бұл кезге дейін крахмал дәндері, кристалдар, хлоропластар және тағы басқа жасушаның кейбір бөліктері белгілі болған еді.

Өсімдіктер анатомиясы туралы тұңғыш еңбек жазған ағылшын ғалымы Н. Грю мен италяндық ғалым М. Мальпиги болды. Олар бір-біріне қатысы жоқ өсімдік ұлпалары мен жасушаларының құрылымын зерттей келе М. Мальпиги 1671 жылы «Өсімдіктер анатомиясы туралы мәлімет», ал Н. Грю 1682 жылы «Өсімдіктер анатомиясының бастамасы» атты еңбектерін жарыққа шығарды.

1831 жылы ағылшын ботанигі Р.Броун ядроны ашып, оның жасуша тіршілігі үшін аса маңғызды рөл атқаратыны туралы пікір айтты, ал 1839 жылы Чех физиологы Я.Пуркинье жасуша ішіндегі сұйықтықты зерттеп оны «протоплазма» (протопласт) деп атады.  Жасушаның осы компоненттеріне атау беру мүмкіндігіне де сол кісілер ие болды.

Өсімдіктер мен жануарлардың жасушалық құрылысы туралы зерттеушілер жинақтаған көптеген мәліметтерді жинақтап және өз зерттеулерінің нәтижелерін пайдалана отырып, неміс ғалымдары ботаник М.Шлейден мен зоолог Т.Шванн  1838-1839 жж. жасуша теориясының негізін қалады. Жасуша теориясының қағидалары М.Шлейденнің «Өсімдіктердің дамуы туралы деректер», және Т.Шванның «жануарлар мен өсімдіктердің құрылымы мен өсуіндегі сәйкестік туралы микроскоптық зерттеулер» деген еңбектерінде жарық көрген. Бұл теорияның мәні мынада, жасуша барлық тірі организмдердің - өсімдіктердің де жануарлардың да негізгі қарапайым структуралық бірлігі болып табылады. Жасушалық теория өсімдіктер мен жануарлардың шығу тегінің, құрылысының және эволюциясының бір екендігін дәлелдеп берді. Ф.Энгельс жасушалық теорияны энергияның сақталу заңымен және Ч.Дарвиннің эволюциялық теориясымен қатар XIX ғасырдағы жаратылыстану саласындағы үш үлкен жаңалықтың бірі деп жоғары бағалаған.

Біртіндеп микроскопиялық техниканың жетілуіне байланысты тірі организмдердің жасушалық құрылымына көптеген жаңалықтар, жаңа эксперименттік материалдар жинақтала бастады.

XIX ғасырдың екінші жартысында жаңа ғылыми жаңалық ашылды. И.Д.Чистякованың, Э.Страстбургердің аса жоғарғы дәлдікпен жүргізілген эксперименттік зерттеулердің негізінде жасушаның бөлінетіндігін анықтады. Одан кейінгі зерттеулер нәтижесінде 1892-1894 жылы В.И.Белялов мейоз жолмен бөлінуін дәлелдеп берсе, 1898 жылы С.Г. Навшин гүлді өсімдіктердің қосарынан ұрықтануын ашты. Сөйтіп жасушаның жасушасыз заттардан өздігінен пайда болады де­ген көзқарасты түгелдей жоққа шығарды. Жасушалардың цитоплазмалық мембраналар арқылы бір-бірімен байланыста болатындығы айқындалғаннан кейін (Э.Руссовтың, И.Н.Горожанкиннің және т.б. жұмыстары) барып организмнің тұтастығы дәлелденді. Олар жасушалық теорияны байыта түсті.

XIX ғасырдың аяғында цитология жеке ғылым ретінде түпкілікті қалыптасты. Оптикалық микроскоптың базасында жасушаның негізгі компоненттерінің барлығы және олардың химиялық құрамы зерттелді. Олардың атқаратын қызметтері жөнінде көптеген мәліметтер жинақталды. Цитологияның одан арғы дамуы электронды микроскопты ойлап табумен тікелей байланысты. Биологияда электронды микроскопты XX ғасырдың ортасында пайдалана бастады. Электронды микроскоптың көмегімен жасушаның белгілі компоненттерінің структурасының бөліктерін көріп қана қоймай, сонымен бірге олардың бұрын белгісіз болып келген жақтарын да ашудың мүмкіндігі туды. Қазіргі уақытта цитология биологияның ең жақсы жетіліп келе жатқан саласының бірі. Оның алдында жасушаның компоненттерінің структурасының детальдарын, тұқымқуалаушылық қасиеттерін, қорғаныштық бейімделушілігін (иммунитетін) сыртқы ортаның факторларының әсеріне байланысты болатын өзгерістерді және т.б. зерттеу міндеттері тұр. Цитологияның жаңа салаларының (физиологияның, биохимияның, жасушаның компоненттерінің физико-химиясының) дамуы табиғаттың тағы бір құпия сырын, тіршіліктің өзінің мәнін ашуға мүмкіндік берді.

Жасушаны зерттеу  тәсілдері.         

Жасушаны зерттеуде қолданылып жүрген тәсілдер алуан түрлі. Олардың негізгілерінің бірі микроскопиялық тәсіл. Бұл тәсілмен жұмыс істеуде оптикалық микроскоп үлкен роль атқарып келеді, оның қазіргі кездегі модельдері объектіні 2 мың есеге дейін үлкейтіп көрсетеді. Оптикалық микроскоптардың көмегімен жұқа кесінділерді, олар арқылы тік өтетін немесе айнаға шағылысқан жарықтың сәулелерін пайдалана отырып зерттейді. Физикалық контрастық жабдықтарды пай­далана отырып, жарықтың сәулесін бірдей сындыратын, бірақ тығыздықтары әртүрлі болып келетін, тірі жасушалардың компоненттерінің құрылысын зерттейді. Бірақта жарықтың табиғатына байланысты оптикалық микроскоптың мүмкіндігі шектеулі болады. Мұндай микроскоп арқылы 0,2 мкм ⁹-ден ұсақ бөлшектерді көру мүмкін емес.

Электронды микроскоп объектіні 200-300 мың есе, тіптен оданда көп етіп үлкейтіп көрсете алады. Мұнда жарықтың сәулесінің орнына, үлкен жылдамдықпен келе жатқан электрондардың ағыны пайдаланылады. Зерттелетін кесінділердің қалыңдығы 0,05 мкм-ден аспау керек және арнайы бояулармен боялған болуы шарт. Электрондардың тасқыны кесінді арқылы өтіп, электронды магниттік линзалардың көмегімен шашырап жайылады, содан кейін барын электрондардың соққысынан жарық беретін экранда, немесе фотопластинкада оның кескіні (проекциясы) түседі. Электронды микроскоп арқылы мөлшері 1,5 нм 10-дай болатын құрылымды көруге болады.

Өсімдікті ұлпадан немесе жасушадан өсіру тәсілі (куль­тура клеток). Бұл тәсіл арқылы тірі жасушалардың құрылысын және тіршілік жағдайын организмнен тыс жерде зерттейді.

Цитологиялық тәсіл.  Бұл тәсіл жасушадағы әртүрлі заттардың: ақуыздардың, майлардың, көмірсулардың, нуклеин қышқылдарының, гармондардың, дәрумендердің және т.б. болуын және олардың жасушадағы мөлшерінің қаншалықты екендігін анықтауға мүмкіндік береді.

Жасушаның тығыздығы әртүрлі болып келетін компоненттерін центрифугиралық тәсілі арқылы бір-бірімен қоспай бөлек зерттеуге болады. Жасушадан оның жекелеген компоненттерін мүлдем бөліп алу (ядросын, митохондриясын және т.б.) микрохирургиялық тәсіл арқылы жүзеге асырылады.

Жасушаның алуан түрлілігі.

Өсімдік жасушаларының пішіні мен мөлшері әр түрлі, ол жасушаның өсімдік денесінде орналасуына және атқаратын қызметіне тікелей байланысты. Жасушалардың  формасы негізінен көп қырлы денешіктер түрінде болып келеді. Олардың формасының бұлай болып қалыптасуы, жақын орналасқан жасушалардың бір-біріне қысым түсіруімен тікелей байланысты. Еркін өсетін жасушалардың формасы шар, жұлдызша, цилиндр тәрізді және тағы басқаша болып келеді. Жасушалардың алуан түрлі формаларын паренхималық (латынша - тең, грекше «энхима» - құйылған) және прозенхималық (грекше «прос» - бір бағытқа қарай) деп екі типке бөлуге болады. Паренхималық жасушалардың ұзыңдығы енімен бірдей не­месе одан 2-3 еседен артық болмайды немесе бір-бірінен айырмашылықта болмайтын изодиаметрлі жасушалар. Бұған жапырақ жасушалары, жемістердің жасушалары мысал бола алады. Ал прозенхималық жасушалардың ұзындығы енінен бірнеше есе артық болады. Жоғарғы сатыдағы өсімдіктердің жасушаларының орташа ұзындығы 10-100 мк-ге тең. Ең үлкен паренхималық жасушалардың ұзындығы бірнеше миллиметрге жетеді және жай көзге көрінеді.  Оларға қарбыздың, лимонның жемістерінің және картоптың түйнегінің жасушалары мысал болады. Әсіресе зығырдың, қалақайдың, раманың, кенепшөптің сабақтарының прозенхималық жасушалары үлкен ұзындыққа жетеді. Бірақта бактерияның жасушаларының кішкентай болатындығы сонша (0,5—5 мкм), оларды оптикалық микроскоптың ең үлкен үлкейткішінің өзімен зорға көруге болады.

Жасушаның құрылысы.

Толық жетіліп қалыптасқан өсімдіктің жасушасын оптикалық микроскоппен қарағаңда, оның мынандай компоненттерден: 1) қабықшадан - жасушаның сырт жағын жауып тұратын  қатты және мықты көмірсутекті қабаты, 2) вакуольден - жасушаның ортаңғы бөлігін алып жататын бір үлкен, немесе 2-3 кішілеу бөлігі, ол әдетте жасуша шырыны деп аталатын сұйық қосылыстармен толып тұратын кеңістік, 3) цитоплазмадан - вакуоль мен жасуша қабықшасының арасын алып жатады, 4) цитоплазмада болатын - ядродан тұратындығын байқауға болады  (1-сурет). Ядро мен цитоплазма жасушаның тірі бөлігі және олар бірігіп протопласты түзеді. Қабықша мен вакуольдер жасушаның өлі бөлігі, олар протопластың тіршілік әрекетінің нәтижесінде жасуша дамуының белгілі кезеңінде пайда болады. Протопластта және жасуша шырынында (сирек жасуша қабықшасында) белгілі бір пішінге ие болатын басқа заттар кездеседі. Оларды туынды заттар (кристалдар,

 

 

 

1-сурет. Пияздың  етженді  жұмсақ қабыршағының эпидермисінің   жасушалары: 1 - жасуша қабықшасы,  2 -цитоплазма, 3 - ядро,  4 – вакуоль

 

крахмал дәндері, ақуыз, май тамшылыры және т.б.) деп атайды. Сонымен қатар жасушаны фазалық контраст тәсілінің көмегімен және электронды микроскоппен қарап зерттегенде цитоплазма мен ядроның көптеген органоидтардан тұратын аса күрделі құрылысты жүйелер екендігі анықталды

(1,2-суреттер). Олардың бір-бірінен ажыратуға болатын өзіне тән құрылымы,   

атқаратын қызметі бар.

Жасуша органойдтарына: ядро, пластидтер, митохондрия, рибосомалар, эндоплазматиқалық торлар, диктиосомалар, лизосомалар   жатады.  Органойдтардың   барлығы гиалоплазмаға   батып отырады. Гиалоплазма органойдтардың бір-бірімен қарым-қатынасын байланыстырып отыратын цитоплазманың сұйықтық ортасы.

Органойдтарды көп жағдайда оптикалық микроскоппен көрінетін және тек электронды микроскоппен көрінетін деп екі топқа бөледі.

Әрбір топтағы органойдтарды екі мембраналы, бір мембраналы және мембранасыз деп бөледі. Органойдтардың классификациясы 2-суретте берілген.

Протопластың пластидтерден басқа компоненттерінің барлығы әдетте түссіз болып келеді. Ал пластидтердің түсі жасыл немесе қызғыш сары болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-сурет. Электронды микроскоппен өсімдік жасушасының көрінісі.

 

 

 

Микростуктурасы                                 Ультроструктурасы
Протопласт	Ядро	1. ядрошық      ---------------	2. қабықша        ========== 3. хромосома      ---------------- 4. нуклеоплазма  =========
	Цитопазма	5. хлорапластар   ======== 6. лейкопластар   ======== 7. хромопластар  ======== 8. митохондриялар  ======	9. плазмалемма   __________ 10. тонопласт     ___________ 11. эндоплазматикалық тор  __ 12. лизосома     ____________ 13. сферасома    ___________ 14. рибосома      ___________ 15. Гольджи аппараты  _____ 16. гиалоплазма    --------------
Протопласт   өнімдері		17. вакуоль 18. крахмал дәні 19. алейрон дәндері 20. липид тамшылары 21. тұздардың кристалдары 22. жасуша қабықшасы 23. физиологиялық активті заттар (ферменттер, витаминдер,       гармондар)

 

================  - екі мембраналы органойдтар

_____________ - бір мембраналы органойдтар

-------------------  - мембранасы жоқ органойдтар

6,7 және 19 – номерлерімен белгіленген заттар жасушада кездеспейді.

13,14,21,23 -  номерлерімен белгіленген заттар жасушада көрінбейді.

 

Жасушаны түзетін заттар да алуан түрлі болады. Жасушада ең көп мөлшелерде болатын зат ол - су (60-90%), ол зат алмасу реакциясының дұрыс жүруіне аса қажет. Химиялық қосылыстардың қалған бөлігінің негізін органикалық зат­тар түзеді, (10-23%), ал органикалық емес заттардың мөлшері көп болмайды (құрғақ заттардың 2-6%).

Органикалық заттарды конституциялық және эргастикалық деп екіге бөледі. Конституциялық заттар органойдтардың құрамына кіреді және зат алмасу процесіне қатысады. Ал эргастикалық заттар органойдтардың тіршілік әрекетінің жемісі.

Конституциялық заттарға ақуыздар, липидтер, нук­леин қышқылдары және көмірсулар жатады. Олардың алғашқы екеуі органойдтардың құрылысы мен қасиеттерін айқындайды. Нуклеин қышқылдары ақуыздармен қосылып тұқым қуалаушылық мәліметтерін сақтаушы және ұрпаққа жеткізуші қызметін атқарады, сонымен бірге олар зат алмасу процесін де реттеп отырады. Көмірсулар биологиялық активті заттармен және басқалармен қосылып органойдтардың түзілуіне қатысады.

Эргастикалық заттар физиологиялық жағынан активті болуы мүмкін, мысалы, ферменттер (биологиялық ката­лизаторлар), гармондар (өсуді реттейді), артық қор заттары (уақытынша зат алмасуға қатысудан тыс қалған заттар), экскреторлық заттар (зат алмасудың соңғы өнімдері). Со­нымен бірге эргастикалық заттар жасуша қабықшасын түзуге қажетті материал болып табылады.

 

       Әдебиеттер:

      1. Н. Мухитдинов, Ә Бегенов, С Айдарова. Өсімдіктер морфологиясы мен  

          анатомиясы. Алматы, РБК, 1993.

     2. Тутаюк В.Х. Анатомия и морфология растений, Изд. 2-е – М: 1980.

     3. Хржановский В.Г. Курс общей ботаники. Москва, «Высшая школа»  

         1976, том

     4. Хржановский В.Г., Паноморенко С.Ф. Ботаника, - М: 1979.