Клеткалық циклдің бақылаушы пункттері
Клеткалық циклдегі бақылаушы пункттер клетканы келесі кезеңге өткізуді дайындау үшін қажет. Егерде клеткалар дайын болмаса, өтуге рұқсат етілмейді.
Мысалы: Егер зақымдалу G1 –фазада көрінетін болса, онда р53 гені (немесе р53 ақуызы), репарация ферменттері зақымдалуды қайта қалпына келтіргенге дейін, клетканы G1- фазада кідіртіп тұрады.
(Метастазды ісіктердің клеткаларындағы екі аллельді р53 белсенсіз, зақымдалған ДНҚ реплицирленіп, ісіктің өсуіне алып келеді).
Егер қателер немесе мутациялар репликация процессінде байқалса (S-фазада), онда қатені жөнделгенге дейін және ДНҚ репликациясын дәл өткізгенге дейін, клетка S-фазадан шыға алмайды.
G1—ден Митозға (М) өту осылай реттеледі. Егер зақымдалу алынып тасталынбаса, онда р53 гені клетканың апоптозға өтуіне сигнал береді. Сондықтан, р53 гені «геном сақшысы» деп аталады.
ДНҚ-ның зақымдалу типтері:
- негіздің өзгеруі (алмасу, тігілу, үзілу);
димердің пайда болуы;
электро-магниттік сәулеленудің әсері.
Әртүрлі ұлпалар әртүрлі митотикалық белсенділікке иелі, олар бөлінеді:
тұрақты;
өсуші;
жаңарушы.
Тұрақты ұлпалар – оларда клеткалар бөлінбейді, ДНҚ саны тұрақты (орталық жүйке жүйе клеткалары).
Өсуші ұлпалар– жеке клеткалар митоз жолымен бөлінеді (бүйрек, ішкі секреция бездері, қаңқалы және жүрек бұлшық еттері. Клетканың бөлінуі арқасында ұлпалардың көлемі ұлғаяды).
Жаңарушы ұлпалар - өлген клеткалар жаңа клеткалармен ауыстырылады (эпидермис, сүйек миы, асқазан-ішек трактісінің шырыштары).
Митоздың маңызы.1. Генетикалық тұрақтылық.
2. Өсу. 3. Жыныссыз көбею. 4. Регенерация.
Мейоз негізгі ерекшеліктері. Мейоз (грекше «мейозис» - азаю, редукция латынша «редуцерес» - кішірею,азаю) – жыныс клеткаларының редукциялық бөліну тәсілі. Клеткадағы хромосомалардың саны екі есе азайып диплоидты клеткаға, бұдан тағы екі рет бөлініп төрт гаплоидты клеткаға айналады. Ұрықтанғаннан кейін хромосомалардың диплоидты саны қайтадан қалпына келеді. Мейоз жыныс клеткаларының қалыптасуын, организмде кариотиптің тұрақтылығын сақтайды және гендер мен хромосомалардың рекомбинациялануын (лат. «ре» - қайыра, «комбинатио» - қосылу) қамтамасыз етеді. Тұқым қуалау заңы мейоз кезіндегі хромосомаларға тікелей байланысты.
Мейоз кезінде ядро екіге бөлінеді: 1) редукциялық-хромосомалардың санының екі есе азаюы, 2) эквациялық (теңестіру) – жалпы митозға ұқсас бөлінуі.
Әрбір мейоздық бөлінуде төрт сатысы бар: профаза, метафаза, анафаза және телофаза.
1-мейоздың профазасы лептотена, зиготена, пахитена, диплотена және диакинез секілді бес кіші кезеңдерден тұрады.
Лептотенаға (жіңішке жіпшелер сатысы) хромосомалардың тығыздалуы және спираль тәрізденуі тән.
Зиготена (жіпшелердің бірігу сатысы) кезінде гомологты хромосомалар бір-біріне жақындап ұзына бойы жұптанады да, коньюгацияланады.
Пахитена сатысында (жуан жіпшелер сатысы) гомологты хромосомалардың хроматидтері айқасады (кроссинговер). Нәтижесінде әр гомологта аталық және аналық тұқым қуалаушылық материал араласады.
Диплотена (екі жіпшелер сатысы) гомологтар бір-бірінен ажырасуынан және хиазма пайда болуынан басталады.
Диакинез (екі жіпшелердің ажырасу сатысы) хромосомалардың барынша жуанданып және спираль тәрізденуімен сипатталады; хиазмалар биваленттердің ұшына (шетіне) қарай жылжиды. Диакинез аяқталғанда, ядроның қабықшасы және ядрошықтар еріп, жойылып кетеді.
Әр клеткада хромосомалардың саны мейоздың бастапқы кезеңіндей екі қатар (2N) емес, бір N болады. ІІ профаза өте тез өтеді немесе мүлдем болмайды. ІІ метафазада хромосомалар центромераларымен ұршық жіпшелерге жабысып, метафаза пластинкасында орналасады. ІІ анафазада әр центромера екі бөлініп, жаңа хроматидтер хромосомаларға айналып, қарама-қарсы полюстерге орналасады. ІІ телофаза екі гаплоидтық ядроның сыртында ядролық мембрана құрылуымен аяқталады. Мейоздың тізбектеліп екі бөлінуінің нәтижесінде бастапқы бір диплоидтық клеткадан төрт гаплоидтық клеткалар құрылады. Мейоздың биологиялық маңызы өте зор.
Мейоз жыныс жолымен көбейетін организмдер ұрпақтарының хромосома санының тұрақтылығын қамтамасыз етіп, гаметаларда жаңа гендік комбинациялар пайда болуына мүмкіншілік береді.
Эндорепродукция және полиплоидия. Клетканың бөлінуін тоқтату үшін оны төмеңгі температурада үстап, немесе колхицинмен әсер ететін болсак, онда ұршық микротүтікшелері бұзылып клетка өзінің бөліну процесін тоқтатады. Соның нәтижесінде ұршықтар жоғалып, ал хромосома полюске ажырамай өзінің циклдік айналымын жасай береді және де олар ісініп ядро қабықшасымен жабылады. Тарамай кеткен хромосомдардың жиынтығының салдарынан үлкен жаңа ядро пайда болады. Олар бастапқысында хроматиндердің саны 4п және ДНҚ мөлшері 4с болады. Бұл диплоидты клетка емес, тетраплоидты клетка болып саналады. Мұндай полиплоидты клеткалар G1 деңгейінен S-деңгейінен ауысады. Егерде колхицинді алып тастасак клетка митоз жолымен бөліне бастайды да үрпакка 4п санды хромосомдар береді. Осының салдарынан полиплоидты клеткалар (4п, 8п, 16п т.б.) пайда болады. Мұндай жолмен полиплоидты өсімдіктерді алуға болады. Кейбір калыпты жағдайдағы диплоидты өсімдіктер мен жануарлар организмдерінде ДНҚ саны 2п болатын үлкен ядролы клеткалар кездеседі. Бүндай клеткалар бөлінген кезде, олардың хромосомалард диплоидты клеткаларға карағанда еселеніп көбейгені байқалады. Осындай текті клеткаларда ДНҚ мөлшері бірнеше есе көбейген, бүндай күбылысты эндорепродукция деп атайды. Осындай клеткалар көбінесе хромосомалардың полюстерге ажырамауының салдарынан болады.
Митоз процесінде бірнеше нүктелер пайда болады, ал олардың тақтауының салдарынан полиплоидты клеткалар пайда болады. Мұндай тоқтау көбінесе О2 кезеңінен митозға ауысқанда немесе профазаға, метафаза кезеңдерінде ұршық жіпшелерінің бұзылуының нәтижесінде болады. Цитотомияның бұзылуына сэйкес клетканың бөлінуінің тоқтауыиа байланысты екі ядролы және полиплоидты клеткалардың түзілуі пайда болады. G2 кезеңінен профазаға өткенде митоз блокадасының салдарынан келесі репликация цикліне, осының салдарынан ядрода ДНҚ мөлшері өссді. Морфологиялық тұрғыдан карағанда ядрода өзгерістер байқалмайды, тек қана оның көлемі үлкейеді. Осындай эндорепродукцияның түрі омыртқасыз жануарларда және де омырткалы жануарлар мен өсімдіктерде кездеседі. Кейбір омырткасыздарда митоздың токтауына байланысты полиплоидия дәрежесі маңызды болып келеді. Тритондардың алып нейрондарыпдағы ядроның үлкендігі 1мм шамасындай, ал оның құрамындағы гаплоидты ДНҚ 2x105тең. Кейбір омыртқасыздардың 18-20 циклді эндорепродукциядан откен алып безді және жүйке клеткаларындағы ДНҚ мөлшері 2 097 152с болады. Эндорепродукцияның бірі көрінісі - политения. Политения хромосомдар жіпшелерінің еселеп өсуі.
Хромосомалар интерфаза ксзіндс репликация цикліне ұшырайды, бірақ ажырамайды. Хромосомалардмң жіпшелерінің репликациясының және хромосома жіпшелерінің ажырамау салдарынан интерфаза хромосомаларының политенді көпжіпшелі түрі пайда болады. Осындай алып политенді хромосомалар еш уақытта митозга қатыспайды, бірак оларда ДНҚ және РНҚ синтезі жүреді.[
Дәріс.
Тақырыбы: Клеткалық пролиферацияны реттейтін механизмдер.
Мақсаты: Клеткалық пролиферацияны реттейтін механизмдермен танысу
Жоспар:
1. Пролиферация құбылысы.
2. Трансдукция процесі.
3. Сигналдардың берілуі.
4. Беткейлік рецепторлардың түрлері.
Пролиферация құбылысы. Пролиферация (лат. ' proles - ұрпақ, fero - әкелу) - қабынуға қатысатын әсіресе макрофагтар мен лимфоциттердің, жергілікті тін клеткаларының өсіп-өнуі. Пролиферацияны дамытатын бірнеше медиаторлар белгілі, пролиферация үрдісі белгілі бір мөлшерде болуы қажет. Оның тым артық болуы ағзаның сыртқы пішінін өзгертетін және қызметін бұзатын артық тыртық тіннің өсіп-өніп кетуіне әкеледі. Бұл әсіресе жүрек қақпақшаларының, ми қабықтарының қабынуы кезінде өте қауіпті. Сондықтан қабыну ошағында дәнекер тіні клеткаларының өсіп-өнуі белгілі мөлшерде шектеліп тұруы қажет. Сайын келгенде, тіннің кішігірім бүлінулерінде, жарақаттануында асқынбай бітетін қабыну үрдісі толық қалпына келумен аяқталады. Тым көп клеткалар тіршілігін жоғалтқанда ақау дәнекер тінге ауысып артынан тыртық пайда болады.
Пролиферация (көбею) бірклеткалы зиготаның бөлінуі арқылы көпклеткалы ұрық дамиды.Бөліну ағзаның өсуін, қалыпты дамуын қамтамасыз етеді. Мысалы: мутациялардың әсерінен клеткалардың көбеюін бақылаудың жойылуы қатерлі ісіктердің пайда болуына әкеп соқтырады.
Клетка пролиферациясының бір қатар ингибиторларының синтезі мен секрециясына жағдай жасайды. Мысалы , ісіктер некрозының факторы ̶ β – ингибині көршілес, жанаса орналасқан клеткалардың пролиферациясын тоқтатып ол жерде апоптоз механизмдерінің іске қосылуына мүмкіндік береді.
1. Клетка ішілік құрылымдардың әсіресе хромосомалар мен мембраналардың алуан түрлі факторлардың әсерінен зақымдануы.
2. Арнайы протеинкиназалар және басқа модификациялық ферменттердің көмегімен p53 транскрипциялық факторларына зақымдануы, бұзылулар жайлы сигнал беру. Сигналға жауап ретінде p53 факторының мөлшері (ыдыраудың баяулауына байланысты) артады және активтілігі жоғарылайды.
3. P53 белогының BCL – 2 тұқымдасына жататын гендерге әсеріне және тікелей мембрананың зақымдануына байланысты митохондриялық мембраналардың өткізгіштігі жоғарылайды.
4. Митохондрилардан бөлініп кететін факторлардың әсерінен каспазалар тобының активтенуі және қызмет атқаруы. Каспазалардың көптеген белокнысаналарды жарым – жартылай протеолизденуі.
5. Жарым – жартылай жүретін протеолиздің салдарынан болатын жағдайлар:
а) хроматиннің тығыздалып жинақталуы (Н1гистоны мен ламиннің протеолизі нәтижесінде)
Трансдукция процесі. Трансдукция (лат. transductіo – орын алмастыру) – генетикалық материалдың бір бактериядан (донор) екіншісіне (реципиент) бактериофагтардың көмегімен тасымалдануы. Бұл клетканың тұқым қуалаушылық қасиеттерінің өзгеруіне себеп болады. Трансдукцияны 1952 жылы америкалық ғалымдар Дж. Ледерберг және Н.Циндер ``Salmonellа typhіmurіum`` бактериясының кейбір штаммдарында белгілердің тұқым қуалауындағы өзгерістердің себебін талдауда ашқан. Трансдукция көптеген бактериялар, салмонеллалар, бацилл және актиномицеттерден табылған. Донор клеткасынан реципиент клеткасына бактериофаг типіне байланысты бактерия хромосомасының тек белгілі бөліктері ғана тасымалданса, оны арнайы Трансдукция, ал егер реципиент клеткасына бактерия хромосомасының кез келген бөліктері тасымалданатын болса, оны жалпы немесе арнайы емес Трансдукция деп атайды. Реципиент клеткасына тасымалданатын ДНҚ молекуласының бөлігі бірнеше гендерден тұрады, ұзындығы фагтың ақуыз қабатының мөлшерімен анықталады (мысалы, лямбда) және ол бактерия геномының 1 – 2%-ынан аспайды. Мұндай Трансдукция бактерия хромосомын құрайтын ДНҚ молекуласындағы гендер арасындағы қашықтыққа тәуелді болады. Трансдукция бактерия хромосомаларының генетикалық картасын құру кезеңінде қолданылады. Жалпы Трансдукция тұрақты болған жағдайда хромосомалық бөлік қос кроссинговер арқылы реципиент клеткасының хромосомына еніп, соның нәтижесінде төзімді рекомбинаттар пайда болады. Жалпы Трансдукция абортивті (тұрақсыз) болған жағдайда донор клеткасындағы хромосомалық бөлік реципиенттің хромосомасына енбейді және репликация процесіне ұшырамайды. Сондықтан да клеткалардың бөліну барысында бұл хромосомалық бөлік ұрпақтардың тек бір ғана линиясында сақталады. Шектеулі Трансдукция кезінде донор клеткаларының хромосомалық бөлігі реципиент клеткасының хромосомасына фаг геномымен енеді және осылайша профаг күйіне өтеді.
Трансдукция — ген кұрамын бір бактериядан (донор) екінші бактерияға (реципиент) бактериофаттардың көмегімек көшіру. Фагтың туріне байланысты бактерия геномының белгілі бір жері ғана (тәнді Трансдукция), не кез келген жері (тәнсіз Трансдукция) көшіріледі. Тәнді Трансдукция гендік карта жасауға қолданылады.
Сигналдардың берілуі.
Сигналдардың берілуінің келесі механизмдері кездеседі:
а) клетканың беткейлік рецепторлармен байланысуы арқылы;
б) беткейлік рецепторлармен байланыспай.
Информация берілуінің бірінші этапы – бұл “лиганд-рецептор комплексінің” түзілуі. Екінші этапы – бұл лиганданың сигналын түрлендіру және клетка ішіне өткізу. Бұл трансдукция процесі.
Сигналдардың берілуінің беткейлік рецепторлармен байланысты механизмі. Бұл рецепторлар интегралдық белоктардың жиынына жатқызылады.
Беткейлік рецепторларда үш домен болады:
1. Эктодомен немесе клеткасыртылық домен. Құрамында сигналдық молекуланы байланыстырушы бөлік болады. Қалыпты жағдайда бұл белоктық рецептордың ең үлкен бөлігі.
2. Трансмембраналық домен. Ол монотопты немесе политопты болады.
3. Цитоплазмалық домен. Лиганда байланысқаннан кейін рецептордың плазмалық домені активтенеді. Кейбір рецепторларда бұл домен ферменттік активтілік көрсетеді (мысалы, киназдық активтілікті). Басқаларында ол басқа ферменттер (мысалы, киназалар) үшін өзі субстрат болады. Лиганда байланысқанда, рецептор фосфорланады да активтенеді. Цитоплазмалық кейбір рецепторлар басқа белоктармен ассоциациялануы мүмкін, мысалы, G-белоктармен.
Беткейлік рецепторлардың түрлері.
Беткейлік рецепторлардың келесі үш негізгі класы жақсы зерттелген:
1. G-белоктарға қосарланған рецепторлар;
2. Иондық канал тәріздес рецепторлар;
3. Каталиттік рецепторлар.
1. G-белокпен қосарланған рецепторлар. Бұл жиынның жоғары спецификалық рецепторлары келесі лигандалармен реакцияласады: гормондармен (адреналин, глюкагон, мобеиндеуші гормон, антидиуреттік гормон және т.б.), жарық импульстері, ұшқыш иісті заттар және т.б.
Лиганданың рецептормен байланысуы спецификалық G-белоктың активтенуіне әкеледі
G-белоктар – бұл 3 суббірліктен тұратын тример. Бұл белоктар мембрана құрамына кірмейді. Олар бір жағынан мембрананың цитоплазмалық бөлігіндегі липидтермен жалғасқан, екінші жағымен цитоплазмалық доменмен қосылған. G-белок активсіз қалпында ГДФ-пен комплексте болады. G-белоктарды ашқаны және олардың сигнал берудегі механизмін зерттегені үшін америкалық ғалымдар А. Гилман және М. Родбелл 1994 ж. Нобель сыйлығын алды.
G-белоктар және олардың физиологиялық әсерлері.
| Стимул (лиганда) | Клетка типі | G-белок | Эффектор | Эффект |
| Адреналин Глюкагон | Бауыр клеткасы | Gs | Аденилатциклаза | Гликогеннің ыдырауы |
| Адреналин Глюкагон | Адипоциттер | Gs | Аденилатциклаза | Майлардың ыдырауы |
| Лютеиндеуші гормон | Жұмыртқа фолликулалары | Gs | Аденилатциклаза | Экстроген мен прогестерон-ның синтезінің күшеюі |
| Антидиуреттік гормон | Бүйрек клеткасы | Gs | Аденилатциклаза | Бүйректер ар-қылы судың ұсталуы |
| Ацетилхолин | Жүрек бұлшық-еті клеткасы | G | Калий каналдары | |
| Энкефалиндер, эндорфиндер, отлоидтар | Бас миы нейрондары | Gi/ Gо | Кальций, калий каналдары, аденилатциклаза | Нейрондардың электрлік ак-тивтілігінің өзгерісі |
| Ангиотензин | Жарық бұл-шықет клеткалары, қанта-мырлары | Gс | Фосфолипаза | Бұлшықет жиырылуы, артериалық қысым |
| Иісті заттар | Мұрынның нейроэпитемиалдық клеткасы | Golf | Аденилатциклаза | Иіс сезу |
| Жарық | Көз торларының таяқшала-ры | Gt | ЦАМФ-фосфо-диэстераза | Жарық сигналдарын сезу |
G-белоктармен қосарланған рецепторлардың құрлысының ерекшеліктері. Олардың N-соңдары клетка мембранасының сыртқы бетінде болады. Белок мембрананы 7 рет тігіп өтеді, сондықтан олар серапантиндік рецепторлар деп аталады. Цитоплазмалық домен құрамында G- белокпен байланысатын бөлік болады.
Нысана-молекула CREB-белоктар.
1. Гормонның рецептормен байланысуы рецептордың конформациясын өзгертіп, G-белокқа әсерін жоғарылатады. Гормон-рецептор-G-белок-ГДФ комплексі түзіледі.
2. Бұл комплекс G-белоктағы альфа-протомердің ГДФ-қа әсерін төмендетеді, ГТФ-қа жоғарылатады. ГДФ, ГТФ-қа ауыстырылады. Нәтижесінде, диссоциациядан соң альфа-суббірлік-ГТФ және бета, гамма-димер комплекстері түзіледі.
3. Альфа-суббірлік-ГТФ аденилатциклазамен байланысады. Оның конформациясы өзгеріп активтенеді. Нәтижесінде, АТФ-тан цАМФ түзілуінің жылдамдығы жоғарылайды.
4. цАМФ протеинкиназа А-ның реттеуші суббірлігімен қайтымды байланысады.
5. Протеинкиназа А-ның активті формасы CREB-белоктарды фосфорландырады (сАМФ response element binding protein).
6. Фосфорланған соң бұл спецификалық белоктар транскрипцияның активті факторына айналады да, ядроға өтіп, кейбір гендердің спецификалық реттеуші бөліктерімен байланысып, транскрипция процесін босатады.
Нысана-молекула фосфолипаза С (инозитолфосфаттық жүйе).
Дәріс 9.
Тақырыбы: Клеткалардың қартаю және иммортализациясы
Мақсаты: Клеткалардың қартаю және иммортализациясы ерекшеліктерімен танысу.
1. Қартаю процесі.
2. Қартаю теориялары.
3. Л. Хейфлик лимити және оған негізделген А.Оловниковтің теломерлік гипотезасы.
4. Теломеразаның құрылысы Теломерлер және теломеразаның қызметі.
5. Адамның қалыпты клеткасындағы теломеразаның экспрессиясы.
6. Адамның ісік клеткасындағы теломеразаның активтілігі.
Қартаю процесі.Қартаю- барлық тірі жандарға тән, адам ағзасы « қартаюының» жалпы биологиялық заңдылығы.
Қарттылық-өліммен аяқталатын, онтогенездің ақырғы табиғи сатысы.
Клеткалар өсіп-өніп көбеюі, тіршілігін жоғалтқанда клеткалардың орнын толтыру үшін олардың тектік құралдарындағы ақпарат бойынша ДНҚ, РНҚ, нәруіздар түзіліп тұруы керек . ал , қартайған организмдерде олардың түзілуі , клеткалардың жаңаруы қатты азаяды. Оның себебін клеткалардың қабықтарындағы қанықпаған май қышқылдарының асқын тотығуға ілігіп кетуімен түсіндіруге болады.Қартаю кезінде байқалатын созылмалы гипоксияның, ойсоққылық жағдайлардың т.б нәтижелерінде , ферменттік және ферменттік емес антиоксиданттық жүйелердің тапшылығы дамып ішкі ағзалар мен тіндердің клеткалары мен олардың ішіндегі құрылымдардың мембраналарында майлардың асқын тотығуы артып кетеді. Осыдан оларда бос радикалдар , гидроасқын тотықтар жиналып қалады. Бұлардың әсерлерінен клеткалардың ядроларында ДНҚ молекуласының өзгерістері пайда болады, РНҚ, нәруіздардың түзілуі бұзылады. Бұл өз алдына клеткалардың өсіп-өнуіне бөгет жасайды. Сондықтан қартайған организмдерде :
— ферменттердің, нәруыздардың, пептидтікгормондардың, қан клеткаларының аз өндірілуі ;
— микробтарға қарсы антиденелердің аз түзілуі;
— мида жаңа шартты байланыстардың бекімеуі т.с.с көптеген құбылыстар байқалады. Шын мәнінде сүйек кемігінің бағаналы клеткалары мен ішек үңгіршіктерінің клеткалары жас ұлғаюына қарай азаятыны белгілі.
Тағы бір назар аударатын жай-ол клеткалардың екіге бөлініп өсіп-өнуі екі қарама қарсы реттеуші ықпалдардың қатысуымен болады. Олардың біріншісі клеткалардың бөлініп көбеюін арттыратын цитокиндер ( әр түрлі өсу факторлары), екіншісі оны тежейтін –цитокидер. Қартаю кезінде бұлардың екеуінің де өндірілуі азаяды. Сонымен бірге , бөлінетін клеткалардың бұл цитокиндерге сезімталдығы төмендейді. Осыдан клеткалардың өсіп-өніп кетуі де мүмкін. Қарттарда өспелердің жиі дамуында осы келтірілген құбылыс маңызды болуы ықтимал.
Жалпы қарттардың барлық клеткаларында көптеген құрылымдық және функциялық өзгерістер байқалады. Клеткалардың ядросының құрылымы өзгереді, митохондтиялардың көлемі үлкейіп, құрылымы бұзылады, нәруыз түзетін рибосомалары азаяды, лизосомалары көбейеді, плазмолеммалары қалыңдайды. Бұндай клеткаларда жиі қуыстар пайда болады, энергия түзілуі бұзылады. Клетка сыртындағы мембраналарында рецепторлардың қызметі бұзылудан олардың сезімталдығы көтеріледі немесе төмендейді және жүйкелік-сұйықтық реттелулері бұзылады. Клеткалардың өзара қатынасы мен байланыстары өзгереді. Тіндердегі рецепторлрдың сезімталдығы көтерілуінен кейде тіпті әлсіз, қалыпты жағдайларда әсер етпейтін , қоздырғыштардың әсерлерінен қарттық дерттердің туындауы байқалады.
Мәселен, терінің суық температураны қабылдайтын рецепторларының сезімталдығы көтерілуінен жасы ұлғайған адамдар өте тоңғыш болады, оларда бір жерлерінен жел үрлеп тұрған сияқты сезім қалыптасады.
Қартаю организмнің барлық функцияларының кемуіне әкеледі. Осыдан қоршаған ортаның өзгеріп тұратын ықпалдарына органимнің бейімделу қабілеті шектеледі. Қарт адамдар жиі аурушаң болады.
Адам ағзасының қартаю себептері туралы 300-ге жуық болжамдар айтылған. Олардың көбінің тек тарихи тұрғыдан ғана маңызы бар.
Қартаю теориялары ішінен М. Рубнердің (1908) "қуаттық қартаю теориясын" атауға болады. Бұл теория бойынша әрбір ағзаның қуат қоры болады. қуат қоры таусылса, сағаттың пружинасы босағандай, тіршілік те баяулап, дүние салуға алып келеді. Ағзаның қуат қорын жұмсауы дененің сыртқы мөлшеріне тәуелді болады, яғни ағза дене сыртына жылуды қаншалықты көп шығарса, соншалықты энергия алмасуы белсенді түрде болып, оның қоры тез таусылады және ондай ағзалар көп өмір сүрмейді. Ұсақ жануарлардың дене салмағына қарағанда оның үстіңгі бетінің көлемі үлкен, сондықтан да олардың тіршілік ұзақтығы қысқа болады (мысалы, егеуқұйрық 2-3 жыл, ит 20 жыл, піл 80 жыл өмір сүреді). Бірақ бұл тұжырымды барлық жануарлар үшін қолдана беруге болмайды, кейбіреулерінің тіршілік ұзақтығы бұл тұжырымға қайшы келеді. Мысалы, егеуқұйрықтарға туыс болып келетін тиіндер салмағы да, дене бетінің көлемі де, онымен пара-пар, бірақ тиіндер актив қозғалып 15-20 жыл тіршілік етеді, яғни егеуқұйрықтардан 10 есе артық өмір сүреді. Актив қозғалып тіршілік ететін сұр қояндар үй кроликтеріне қарағанда екі есе артық өмір сүреді.
И.И. Мечниковтың интоксикациялық (улану) теориясы бойынша қартаю құбылысы тек қана биологиялық факторға - физиологиялық, патологиялық т.с.с. тәуелді болмай, сол сияқты әлеуметтік факторларға да тәуелді болады. И.И. Мечниковтың пайымдауынша ағзаның өсуімен қатар әртүрлі заттардың алмасуы, мысалы азоттың алмасуы нәтижесінде жинақталған ыдырау өнімдері - аммиак, ағзаны улайды, тоқ ішекте шіру өнімдері көптеп жинақталады. Бұл теория бойынша улы ыдырау өнімдері кейбір мүшелер мен ұлпаларды көбірек улайды, мысалы бауыр, ми клеткаларын, ал дәнекер ұлпа клеткалары керісінше көбейеді. И.И. Мечников қартаю құбылысын тек фагацитоз ілімі негізінде түсіндірмек болды. Ол ішекте шіру құбылысын болдырмау үшін шіріту бактерияларының тіршілігіне қолайсыз орта жасау керек, сондықтан сүт өнімдерімен көбірек қоректену кажет деп айтқан.
Академик А.А.Богомольц (1922) қартаю себептері ағзадағы ұлпааралық қатынастардың бұзылуы деп болжамдаған. Ол клеткалар мен ұлпалардың қоректенуін қамтамасыз ететін және реттейтін дәнекер ұлпалардың қартаю құбылысындағы маңызы ерекше деп түсінген.
Қартаю құбылысының себептерін түсіну үшін И.П. Павлов (1912) ілімінің де маңызы зор, себебі орталық жүйке жүйесі ағзаның барлық мүшелері мен мүшелер жүйесінің қызметін реттеуші, басқарушы орталық больш табылады. Әртүрлі тәжірибелердің нәтижесінде И.П. Павлов жүйке күйзелісі мен ұзақ уақыт жүйкенің шаршауы ерте қартаюды тудыратын факторлар екенін анықгаған.
1940 жылы Нагорный қартаю - клеткада ақуыз молекуласының синтезделуінің бұзылуы салдарынан болады деп болжамдаған. Қартаюдың қазіргі теориялары бойынша қартаю клетканың генетикалық аппаратының бұзылуы салдарынан болады. Онтогенез барысында нуклеопротеид кешенінің саңдық және сапалық өзгерістері байқалады, ал ол тіршіліктің түпкілікті қасиеттерінің бірі- өзін-өзі жаңарту, ақуыз синтезі, сияқты құбылыстардың өзгеруіне алып келеді.
Қартаю кезінде гистондар мөлшері көбейеді, олардың ДНҚ молекуласымен байланысы қатая түседі, ал бұл көптеген гендер мен гендер кешенінің актив күйінен активсіз күйіне көшуіне алып келеді. Бұл құбылысты Г.Д. Бердышев(1972), В.Н. Никитин (1972) өз тәжірибелерінен байқаған. XX ғ. 90 жылдары американ ғалымдары адам ағзасының "кәрілік" генін тауып оны "клото" гені деп атаған. Бұл ген адамзаттың шамамен 25 пайызында кездеседі. Ол ағзада екі не одан да көп дана күйінде кездесуі мүмкін және геномда оның саны неғүрлым көп болса адамдар солғұрлым ерте қартайып дүние салады. "Клото" геннің екі данасы жаңадан туылған нәрестелердің 3 пайызында кездессе, 65 жастағы адамдардың тек 1,1 пайызында ғана кездескен. Демек, осыншама "клото" гені бар адамдар ерте кезде, яғни 65 жасқа жетпей, дүние салған. "Клото"генімен ағзаның ерте қартаюы арасыңда тікелей байланыс болатындығына ғалымдар әлі де күмандануда. Әйтседе, осы геннің адамдардың тіршілік ұзақтығын реттеуге қатынасы сөзсіз. Адамдарда ерте қартаю синдромы - прогерия дейтін ауру белгілі. Бұл аурумен ауыратын адамдарда балалық шақтан бастап (мүмкін, жыныстық жетілу шақта — 13 - 15 жаста) клеткаларда жедел қартаю құбылыстары байқалады. Олардың терісінде қыртыстар пайда болып, шаштары ағарады, көздері нашар көреді, тамырлардың атеросклерозы т.б. дамиды, яғни 20 жасқа жетпей-ақ нағыз кәрі адамдарға тән қартаю құбылыстары дамиды. Тап осыңдай құбылыс 2001 жылы Атырау облысының тұрғыны 9-10 жастағы Нұржан атты балада байқалған.
Бүгінгі таңда медицина бұңдай генетикалық сиңдроммен ауыратын адамдарға түбегейлі көмек көрсете алмайды, себебі оның пайда болу және даму тетіктері әлі толық анықталмаған. Дегенмен, цитологиялық және молекулалық - биологиялық зерттеулер нәтижесінде клетканың не тұтас ағзаның тіршілік ұзақтығын "таразылап" өлшеп отыратын кейбір механизмдер анықталған.
Л. Хейфлик лимити және оған негізделген А.Оловниковтің теломерлік гипотезасы
Олардың ішінен Л. Хейфлик лимитин және оған негізделген А.Оловниковтің теломерлік гипотезасын айтуға болады.
XX ғ. 70 жылдары америка дәрігері Л. Хейфлик тірі ағзалар клеткаларының санаулы рет қана бөлінетіндігіне көңіл аударған. Кейінірек әртүрлі түрлердің клеткаларының бөліну максимумы түрліше болатындығы белгілі болды және ол ағзаның тіршілік ұзақтығына тура пропорционал болатындығы анықталды. Мысалы, жүз жылға дейін өмір сүретін адамдарда (Ноmo sapiens) Хейфлик лимиті- 50-ге, 3 жыл өмір сүретін тышқандарда - 15-20-ға, 175 жыл өмір сүретін галапагосс тасбақаларында- 110-ға тең. Ерте қартаю синдромы (прогерия) байқалатын адамдар клеткаларында Хейфлик лимиті 50 - ден 10 - 15 ке дейін азайған. Ғалымдардың пікірінше клетка бөлінген сайын онда кейбір нәрселер бір жолата жойылып не жинақталып отыра ма деген ой пайда болды.
XX ғ. 80 жылдары А.М.Оловников - клеткалардың әрбір бөлінуінде олардың хромосомаларының ұштары - теломералар азды-көпті үзіліп қысқарып отырады, ал хромосома теломерлерінің ұзындығы минимальды мөлшерге жеткенде клетка бөлінуін тоқтатады деген гипотеза айтқан. Кейінірек бұл гипотеза тәжірибе күйінде дәлелденді. Хромосома теломерлері маңызды механикалық (хромосомаларды ядро матриксіне жабыстырады; хроматидалар ұштарын бір -біріне жалғайды;) хромосома құрылымын тұрақтандырушы, гендердің экспрессиялануына әсер етуші және клетка бөлінуін есептеуші қызметтерді атқарады. Кейбір клеткаларда хромосома теломерлерінің үзілген бөліктерін қалпына келтіріп жалғап отыратын арнайы фермент -теломераза ферменті синтезделінетіні анықталды (1985 ж.). Рак және жыныс клеткаларында теломераза ферменті үнемі синтезделініп олардың шексіз бөлінуін қамтамасыз етеді. Сонымен, қартаюдың нақтылы бір себептерін (тетіктерін) бөле жара қарастыруға болмайды және ағзаның кәрілік өзгерістері бір мүшеде жайлап басталып әрі қарай тасқындап үдеп дамып көптеген мүшелер мен мүшелер жүйесін қамтиды.
Теломеразаның құрылысы Теломерлер және теломеразаның қызметі.
Хромосома ұштарында оларды қорғайтын ерекше бір құрылымдардың болатынын генетика классиктері, Нобель сыйлығының лауреаттары Барбара Мак- Клинток және Герман Меллер 1938 жылы дәлелдеді. Меллер бұл құрылымды “теломерлер” деп атауды ұсынды. Грек тілінен аударғанда “телос” – соңы, ұшы , ал “мерос” – бөлшек деген мағынаны білдіреді.
Тірі организмде теломерлерді бастапқы қалпына дейін қалыптастыратын ферменттің болуы қажет екендігін 1971 ж Москва биологы Алексей Оловников, дәделдесе, 1985 ж. Грейдер мен Блэкборн теломераза ферментін ашты.
Соңғы кезде теломерлерді клетка қартаюын, ісік клеткаларының дамуын тежеу бағытында қолдану шаралары талқылануда. Теломер және теломераза құрылысы Теломерлер – омыртқалыларда ТТАГГГ/ААТЦЦЦ сегменттерінен тұратын хромосомалар жалғауы. Адам организмінде теломерлер монотонды түрде қайталанып отырады, ұзындықтары 7-15 мың п.н. 1989 ж Thomas Cech теломеразалардың құрылысы мен функциясын толық зерттегені үшін Нобель сыйлығына ие болды.
Теломеразада РНК-матрицасы бар, сондықтан кері транскриптазалар қатарына жатқызылады. Теломер және теломераза құрылысы Теломераза – екі компонентті РНК фермент. Бұл белоктар ферменттің катализдік аймағын құрайды. Соматикалық клеткаларда теломеразалар кездеспейді. Теломеразалар активтілігінің жоғары болуы ұрық клеткаларында байқалады. 85-90% жиілікте теломераза ісік клеткалары мен тканьдерінде активтілік көрсетеді. Теломеразалық активтілігі жоғары болған сайын ісік қаупі арта түседі.
Теломерлер және теломеразаның қызметі Механикалық: Теломерлер ядро матриксінің компонеттеріне хромосомалардың бекітілуін, ядрода хромосомалардың дұрыс ұйымдастырылуын, мейоздың профаза сатысында ядро мембранасының беткейінде хромосомалар ұштарының бір бағытта ығысуына қажет. Теломерлер екі көрші хроматидтердің ұштарын бір-бірімен тізбектелуіне қатысады.
Теломерлер және теломеразаның қызметі Тұрақтаушы: Егер клеткада теломераза ферменті болмаса, теломерлер ДНК-ның генетикалық маңызы бар аймақтарын репликацияланбауынан сақтайды. Егер клеткада теломеразды белсенділік болса, ажыратылған хромосомалардың ұштары тұрақталады. Теломераза ферменті болмаған жағдайда, аталған фрагменттер бір-біріне жабысып, деградацияға ұшырап, клетка циклінің тоқтауына және клеткалардың өлуіне әкеледі. Теломерлер және теломеразаның қызметі Гендер экспрессиясына қатысуы: Сайленсинг – теломерлермен байланысқа түсетін белоктардың (Rap1 немесе TFR1 белогы) әсерінен болуы мүмкін. Бұл белоктар теломерлі ДНК-ны әр түрлі ферменттердің әсерінен сақтайды. Жағдайлық эффект ядро қабығына байланысты болуы мүмкін. А.М.Оловниковтың гипотезасы бойынша, ядро қабығында Са2+ иондарының өзегі болады және Са 2+ иондарының ағымы белоктардың қасындағы гендермен байланысуын қамтамасыз етеді.
Теломерлер және теломеразаның қызметі Cанаулы қызметі. ДНК-ның теломерлі бөліктері сағат құрылымы секілді қызмет атқарады. Теломерлер теломеразды белсенділік жойыдған соң, бөлінген клетка санын санайды. Әр бөлінген клетка теломерді 50-65 нуклеопротеидке қысқартады. Клеткалардың қалыпты тіршілігі үшін олардың қанша рет бөлінуімен қатар, теломерлердің критикалық қысқаруына қанша уақыт қалғаны маңызды. Теломерлер критикалық деңгейге дейін қысқарғанда, көптеген қызметтерін атқара алмайды. Теломераза Адамның қалыпты клеткасындағы теломеразаның экспрессиясы Теломермерлердің әсер ету механизмі: Теломеразалар теломердің G-тізбегін ұзартады. Бұл процестің механизмін келесі түрде көрсетуге болады: Теломераза ұзындығы 450 нуклеотидтен тұратын теломеразды РНҚ-мен байланысқан. Оның комплементариясының орташа қысқа аймағы теломерлі қайтарымдардың жартысына тең: (3’)---------------АУЦ ЦЦА АУЦ------------(5’) Теломермерлердің әсер ету механизмі: Аналық ДНҚ шынжыры "дочерняя" цепь ДНК Адамның қалыпты клеткасындағы теломеразаның экспрессиясы РНК-ның сол триплеті (АУЦ) ДНК-ның G-тізбегінің теломерлі жарты қайтарымымен байланысуына қажет. Ал келесі гексануклеотид (ЦЦАААУЦ) матрица рөлін атқарады, яғни теломерлі қайтарымның G-тізбегінің 3’-соңын ұзартады. Ал келесіде қатарласа қосылған нуклеотидтер теломеразаның белокты суббірліктерімен катализге ұшырайды.
Адамның қалыпты клеткасындағы теломеразаның экспрессиясы. Адамның ісік клеткасындағы теломеразаның активтілігі Қартаюдан басқа теломерлер және теломераза маңызды биологиялық мәселемен байланысты, бұл-ісікті процесс (онкогенез). Ісік клеткалардың бөлінуінде шек жоқ: олардың популяциялары тоқтаусыз көбейе береді. Мұндай клеткалардың ерекшелігін иммортализді (мәңгі өлмейтін) деп атайды. Мәңгі өлмейтін клеткаларды екі жолмен алуға болады: Қалыпты клеткаларды in vitro трансформациялауға болады. In vivo тәсілімен ісікті процестен клеткаларды алу жолмен.
Адамның ісік клеткасындағы теломеразаның активтілігі.
Біріншілік ісікті процесті теломерлер және теломеразаға байланысты тексерілген. Адам организмінде көптеген ісік аурулардың пайпа болуы теломеразды белсенділікпен тікелеі байланысты. Қатерлі ісік аурулардың 85%-да теломеразды белсенділік табылған. Алайда бас ми ісігінде теломераза ферменті 40-60% жағдайда анықталған. Керісінше: қатерсіз ісікті процесте теломераза ферменті, қалыпты сау клеткаларда болатын мөлшерге сәйкес келеді (27%). Теломераза ферменті – қатерлі ісікті процестердің биохимиялық маркері болып саналады. Теломерлердің ұзындығы критикалық деңгейіне дейін жеткенде, клетка қартая бастайды, ал осы деңгейге жеткенде өле бастайды. Теломераза және қартаю. Теорияны дәлелдейтін фактілер: Қалыпты клеткалар бөлінгенде теломерлер қатарының ұзындығы 50-100 нуклеопротеидке қысқарып отырады.
Дәріс
Тақырыбы:Клетканың тірек-қимыл жүйесі. Цитоқаңқа.
Мақсаты:Клетканың тірек-қимыл жүйесі, цитоқаңқаның ерекшеліктерімен танысу.
Жоспар:
1. Тіректік құрылымдар. Цитоқаңқа.
2. Тубулиндер – динеин жүйесі.
3. Актин – миозиндік жүйесі.