Тұқым қуалайтын ауруларға диагноз қою әдістері

By

-

08.02.2021

Генетика ғылымы қарастыратын тұқым қуалаушылық пен өзгергіштіктің барлық заңдылықтары адамға да тән болып есептеледі. Себебі ол да тіршіліктің бір түріне (Homo Sapіens) жатады. Тұқым қуалаушылығы мен өзгергіштігі жағынан адамның басқа жануарлардан айтарлықтай өзгешелігі жоқ. Бәрінде де тұқым қуалайтын қасиет ұрпақтан-ұрпаққа хромосома құрамында болатын гендер арқылы беріліп отырады. Адамның жануарлардан айырмашылығы оның саналылығы мен екінші сигналдық жүйесінің (системасының) болатындығында, соған байланысты оның сыртқы ортаға бейімделу мүмкіндігі де мол болып келеді.
Жалпы адамзат қоғамда өмір сүретіндіктен оның эволюциялық дамуында әлеуметтік факторлардың да рөлі бар. Бірақ, біз тек биологиялық жағын қарастырамыз.
Адамның генетикалық объект ретіндегі ерекшелігі — оның генетикасын зерттеуді қиындататын көптеген қайшылықтар бар. Олар: жыныстық жағынан кеш-пісіп жетілетіндігі; әр отбасынан тарайтын ұрпақ санының аздығы; барлық ұрпақтың тіршілік ортасын теңестірудің мүмкін еместігі, хромосома санының көп болатындығы, адамға тәжірибе жасауға болмайтындығы және басты бір қайшылық — адамның кейбір тұқым қуалайтын қасиеттерінің мысалы, қабілеті мен мінез-құлқының дамып қалыптасуына кедергі келтіретін ұлтшылдық, нәсілшілдік сияқты әлеуметтік теңсіздіктің болатындығы.
Осы аталған қиыншылықтарға қарамастан, кейінгі кездерде адам генетикасы жедел қарқынмен дамуда. Ең соңғы жаңалықтардың бірі — ХХІ ғасырдың басында адамның генетикалық кодының шешілуі.
Адамның тұқым қуалаушылығын зерттеу әдістері. Адамның генетикасын зерттеудегі кездесетін қиыншылықтар туралы жоғарыда айтылды. Соған қарамастан, оның тұқым қуалаушылығын зерттеуге мүмкіндік беретін әдістер бар. Олар: генеологиялық, цитогенетикалық, егіздік, онтогенетикалық, популяциялық, биохимиялық әдістер және т.б.

Клиникалық-генеологиядлық әдіс. Бұл әдіс бойынша туыстық қатынастарды, туыстар арасындағы аурулардың бірнеше ұрпақ бойы тұқым қуалау сипатын, оның шыққан тегіне шежіре құрастыру аркылы зерттеп аныктайды. Шежіре әдісінің негізгі мақсаты — жиналған деректер бойынша шежіре үлгісін құрастыру және оны талдау. Шежіре құрастыруды бастайтын адамды пробанд деп атайды. Оның іні-қарындастарын сибстер деп белгілейді.
Шежіреде талданатын ұрпақтар:
І Ата ұрпағы
ІІ Әке ұрпағы
ІІІ Өзінің ұрпағы
ІV Балалар ұрпағы
V Немерелер ұрпағы
VІ Шөберелер ұрпағы
VІІ Шөпшектер ұрпағы

Кейбір белгілер мен қасиеттер кез келген ұрпаққа беріле алады, яғни доминанттылық жолмен тұқым қуалап, Мендель заңдарына бағынады. Мұндай жолмен тұқым қуалайтын белгілерге полидактилия (саусақтардың артық болуы), беттің секпілі, катаракта, шаштың қаралығы және т.б. жатады. Генеологиялық әдіспен адамның кейбір қабілеттерінің мысалы, музыкаға, шешен сөйлеуге, математикаға бейімділігі және т.б. тұқым қуалайтындығы анықталған. Ондай қасиеттер ұрпақтан-ұрпаққа беріледі .

Әр адамның генотиігінде жағымсыз рецессивті гендер болады. Бұл гендердің сол ұрпақта көрінбеу себебі — ол гетерозигота күйінде болады. Ал туыстық неке кезінде жағымсыз гендер бойынша гетерозиготалы ата-анадан ауру ұрпақ тууының мүмкіндігі артады. Себебі рецессивті гендер гомозиготалы күйге көшуге мүмкіндік алады. Сонымен туыстық некелерде балалардың ауруы және өлуі, туыс емес некелермен салыстырғанда едәуір көп болады. Мысалы, тұқым қуалайтын ихтиоз (тері) ауруы 1 миллион адамның біреуінде немесе екеуінде кездеседі. Ал туыстық неке жағдайында (бөлелер) 16 мың адамға біреуі кездеседі. Туыс емес некелерде фенилкетонуриямен ауыратын балалар 1000 :1 кездессе, ал туыстык некеде 6—7 есе артык кездеседі.

Туыстык неке бойынша гетерозиготалы ата-анадан ауру бала тууының ықтималдығы:
Ұрпақ Гомозиготалы және гетерозиготалы даралар Гомозигота АА,аа Гетерозигота(ата-ана) Аа х Аа
І ұрпақ 1АА+2Аа+1аа 50% 50%
ІІ ұрпақ 6АА+4Аа+6аа 75% 25%
ІІІ ұрпақ 28АА+8Аа+28аа 87.5% 12.5%
ІV ұрпақ 120АА+16Аа+120аа 93.75% 6.25%
V ұрпақ 496АА+32Аа+496аа 96.87% 3.13%
VІ ұрпақ 2016АА+64Аа+2016аа 98.47% 1.53%
VІІ ұрпақ 8128АА+128Аа+8128аа 99.222% 0.78%

Кестеде жеті ұрпак бойы туыстық некеде (бөлелер) ауру ген бойынша гетерозиготалы ата-анадан наукас бала тууының ыктималдыры берілген. I ұрпақта ауру рецессивті гені бар гетерозиготалардың саны 50% болса, ал VII ұрпақта оның мөлшері бір пайызға да (0,78 %) жетпейді. Демек, бұл жеті атадан кейінгі ұрпакта мутантты гендердің әсері байқалмайтынын көрсетеді. Сондықтан біздің бабаларымыз жеті атадан соң кейбір ағайындар арасында қыз алысуға рұқсат еткені белгілі. Бұл құбылыс шығыс халықтарының ішінде еврейлерде, Өзбекстанның кейбір аудандарында, жапондықтарда кездеседі. Шежіре әдісі дәрігерлік-генетикалық консультацияларда тұқым қуалайтын ауруларды алдын ала ескертуге мүмкіндік береді. Оқушылар өз ата-баба шежіресін айта және жаза білуі қажет. Бұл мектеп кабырғасынан басталуы керек. Өз шежіресін білу туыстар арасындағы жақындыкты, бауырлар арасындағы сүйіспеншілікті, ата-баба, апа-әжелерді есте сақтауға көмектесіп, туыстык некенің болуын азайтады. Неміс, еврей және ағылшындар отбасылары өз шежіресін болашақ ұрпаққа қалдырып отырады екен.

Егіздік әдіс

Егіздер деп бір мезгілде екі немесе екіден көп туылған балаларды айтады. Егіздерді пайда болуына қарай екі топка бөледі. Бір жұмырткалы егіздер (БЕ) және әр түрлі жұмыртқалы егіздер (ӨЕ). Бір жұмыртқалы егіздер бір сперматозоид ұрықтандырған жұмыртқа жасушасының (бластуланың) тендей екі белікке бөлінуінен дамиды. Әр түрлі жұмыртқалы егіздер бір уакытта ігісіп-жетілген екі жұмыртқа жасушасының екі сперматозоидтен ұрықтануынан пайда болады. Сондыктан бір жұмыртқалы егіздердің генотипі біркелкі, барлық белгілері ұқсас, міндетті түрде бір жынысты (не ұл, не қыз) болады. Әр түрлі жүмыртқалы егіздердің генотипі әр түрлі, бір жынысты немесе екі жынысты болуы мүмкін. Адамда егіз туудың жиілігі орташа есеппен алғанда, 1 % шамасында болады, олардың 1/3 бір жұмыртқалы егіздер. Әр түрлі жұмыртқалы егіздер бір катар белгілері бойынша бір-біріне ұксас болмайды. Мысалы, кан топтары, бетте секпілдің болуы. Алғаш рет бұл әдісті адам генетикасында қолданған ағылшын антропологі Ф. Гальтон болды. Қазір бұл әдісті көптеген генетикалық зерттеулерде кеңінен қолданады. Егіздік әдісті адамның тұқым куалаушылық касиеті мен сыртқы орта жағдайын, белгілердің дамуындағы айырмашылықтарды зерттеу үшін пайдаланады. Организмдердің барлық белгілері мен касиеттері екі фактор генотип пен ортаның өзара әсерінен калыптасады. Мұны мына үлгіден көруге болады. Бір жұмыртқалы егіздер арасында пайда болған айырмашылықтарға генотиптің әртүрлілігі емес, ортаның физикалык және химияық факторларымен катар әлеуметтік жағдайлардың да әсері болады. Осыған байланысты егіздер арасында өте сирек кездесетін «сиам егіздері» деген атпен кемтар егіздер туады, 65—85 мың жаңа туған нәрестеге біреуі кездеседі. Мұндай егіздер елімізде Қызылорда облысының Шиелі аймағында 1998—2000 жылдары үш анадан туылғаны белгілі.

Онтогенетикалық әдіс. Бұл әдіспен адамның онтогенезі (жеке дамуы) барысында тұқым қуалайтын өзгерістердің бар-жоғы анықталады. Кейбір тұқым қуалайтын ауруларды соған жауапты рецессивті гендерден тұратын гомозиготалы организмнен ғана емес, аз да болса гетерозиготалылардан да байқауға болады. Мысалы, шизофрения ауруын рецессивті ген анықтайды, және ол ауру адам ата-анасының екеуінен де сондай генді алса, яғни рецессивті гомозигота (аа) болса ғана білінеді. Ал, гетерозиготалы (Аа) болса, ол адам ауру болмауға тиіс. Бірақ, кейде онтогенез барысында ондай адам бір қайғылы жағдайға ұшырап, стресс болса ол аурудың шығуы мүмкін.
Сонымен, онтогенетикалық әдістің маңызы — онтогенез барысында белгілі бір ауруды тасымалдайтын рецессивті гендерді анықтау арқылы болашақ ұрпақты ауыр зардаптардан алдын ала сақтандыру.
Биохимиялық әдіс
Бұл әдіс арқылы кейбір тұқым куалайтын аурулардың зат алмасу процесінің бұзылуынан болатынын аныктайды. Мысалы, қант диабеті алкантонурия (оксидоза ферментінің жетіспеуі) фенилкетонурия (кемақыл), альбинизм (меланин түзілмейді), т.б. Осы өдісті колдану нәтижесінде 500 аурудың түрі анықталды. Модельдеу әдісі. Адам генетикасында модельдеу әдісінің екі түрі болады: биологиялық және математикалық. Тұқым қуалайтын ауруларды биологиялық модельдеу Н.И. Вавиловтың тұқым куалаудағы өзгергіштіктің гомологтік катарлар заңына негізделген. Жануарларда кездесетін кейбір ауру тудыратын мутацияның түрлері, адамда да сондай өзгерістер тудырады. Мысалы, гемофилия, ахондроплазия, бұлшықет месопатиясы, кант диабеті, т.б. Тұқым куалайтын ауруларды математикалык модельдеудің ауру бала тууының ықтималдығын анықтауда маңызы зор.

Цитогенетикалық әдіс.

Бұл әдіс хромосомаларды микроскоп арқылы зерттеуге негізделген. Қалыпты жағдайда адамның дене жасушаларында 22 жұп аутосомдар және бір жұп жыныстық хромосома болатындығын 1956 жылы швед ғалымдары Дж. Тийо мен A. Jle-ван анықтады. Жыныстык хромосомалар ер адамдарда X және Ү, ал әйелдерде екеуі де біркелкі X болады. Адам генетикасында бұл әдіс мынадай жағдайларда қолданылады: 1. Хромосомалық ауруларды анықтауда. 2. Хромосомалардың картасын жасауда. 3. Мутациялық процестерді зерттеуде. Клайнфельтер синдромы бар еркектердің жасушаларының Тернер синдромында — әйелдерде 45 хромосома (44 + X), ал Трисомия X синдромында — 47 хромосома (44 + XXX) болады. Даун синдромында 21 жүп хромосомалар үшеу (трисомия), ал жалпы хромосомалар саны 47 (47ХҮ немесе 47ХХ) болады.

Бұл әдіспен сау немесе ауру адамның кариотипіне (хромосома жиынтығына) цитогенетикалық талдау жасалады. Цитогенетикалық әдісті пайдаланып тұңғыш рет 1956 жылы Дж.Тийо мен А.Леван қалыпты жағдайда адамның дене клеткаларында 22 жұп аутосомалар және бір жұп — жыныстық хромосомалар болатындығын анықтады. Бұрынғы жыныс генетикасы тақырыбында айтылғандай ер адамда жыныстық хромосома гетероморфты (ХУ), ал әйел адамда гомоморфты (ХХ) болып келетіндігі дәлелденді. Бұл әдісті қолдану адамның дене және жыныс клеткаларында пайда болатын хромосомалық өзгерістерді байқауға мүмкіндік туғызады. Мұндай өзгерістер түрлі аурулардың тууына себепкер болады. Сондықтан цитогенетикалық әдісті медицинада диагностикалық мақсатта қолданады.
Егіздік әдіс. Егіз болып туу адам баласында жиі кездесетін құбылыс. Олардың екі түрі болады: бір жұмыртқалық және әр жұмыртқалық. Бір жұмыртқалық егіздер дегеніміз — бір жұмыртқа клеткасының бір спермато-зоидпен ұрықтануынан екі зиготаның дамуы. Мұндай егіздер бір-біріне айнымастай ұқсас болады, себебі, олардың генотипі бір.
Ал әр жұмыртқа клеткаларының әр түрлі сперматозоидтармен бір мезгілде ұрықтануынан дамыған егіздер бір-біріне онша ұқсамауы мүмкін. Себебі әр түрлі жұмыртқа клеткалары мен сперматозоидтардағы гендердің үйлесімі түрліше болып келеді. Осының ішінде бір жұмыртқалық егіздер аса маңызды жалпы биологиялық проблеманы, атап айтқанда, белгі-қасиеттердің дамып қалыптасуы үшін тұқым қуалаушылық пен сыртқы ортаның әсерін зерттеуде ыңғайлы материал болып табылады. Мысалы, адамның бойындағы туа біткен қабілетті дамытып, қалыптастыру үшін оқу мен тәрбиенің қандай маңызы бар екендігі анықталады.
Сонымен қатар, егіздік әдіс адамның кейбір тұқым қуалайтын ауруларға (шизофрения, эпилепсия, гемофилия және т.б.) бейімділігін алдын ала анықтауға көмектеседі.

Популяциялық әдіс. Бұл әдіспен түрлі тұқым қуалайтын өзгерістердің адам популяциясына таралу жиілігі зерттеледі. Адамның әр түрлі популяцияларында тұқым қуалайтын генотиптік өзгерістердің таралуы түрлі мөлшерде болады. Мысалы, Мариан және Гуам аралдарындағы жергілікті тұрғындардың жұлын клеткасының склерозы ауруынан қаза болуы басқа елдермен салыстырғанда 100 есе көп. Сол сияқты Швейцарияда Роне өзенінің жағалауында орналасқан бір ауылдың 2000 тұрғынының ішінде 50 адам саңырау-мылқау, 200 адам саңырау болып шыққан. Себебі, көші-қонның болмауынан жекелеген отбасылар мен туыстар көп таралып көбейе алмайды. Сондықтан кейбір тұқым қуалайтын ауруларды тасымалдайтын ген мөлшері артып кетеді.
Биохимиялық әдіс. Бұл әдіс адам генетикасын зерттеуде соңғы кездері кеңінен қолданылып жүр. Жалпы адамда болатын түрлі тұқым қуалайтын өзгерістер клеткадағы зат алмасудың бұзылуына тікелей байланысты. Олар сол клетканың құрамына кіретін белоктар, нуклеин қышқылдары, көмірсулар, майлар, липидтер және т.б. екенін бұрынғы өткен сабақтардан білесіңдер. Айталық, ДНҚ молекуласында өзгеріс болса, онда ген өзгерді деген сөз. Себебі, геннің өзі сол ДНҚ-дан тұрады. Ал ондай өзгеріс тұқым қуалайды. Биохимиялық әдістің үлкен практикалық та маңызы бар. Мысалы, ДНҚ-ға талдау жасау арқылы баланың ата-анасын дәл анықтап табуға болады. Бұл әдіс қазір археологиялық зерттеулерде де қолданылып жүр. Соңғы кезде Шығыс Қазақстандағы Алтай тауынан табылған “Алтын Адамның” кейбір ұлпалары мәңгі мұздың астында жатқандықтан сақталған. Солардың құрамындағы ДНҚ-ны алып біздің (қазақтың) ДНҚ-мызбен салыстырып зерттегенде олар ұқсас болып шыққан. Бұл біздің арғы тегіміз сақтар, ғұндар екендігін дәлелдеп отыр.
Қорыта айтқанда, қазір адам генетикасын зерттеуде жоғарыда көрсетілгендей әр түрлі әдістер қолданылуда. Соған байланысты адамның генетикалық тұрғыдан толық зерттелген объектілер қатарына қосылатыны сөзсіз.
2. Адамның тұқым қуалаушылығын зерттеуде бірнеше әдістер қолданылады: генеалогиялық, цитогенетикалық, егіздік, популяциялық, онтогенетикалық және биохимиялық әдістер.

Гендік дактилоскопиялық әдіс
Бұл әдістің негізін салған — ағылшынның биолог-ғалымы А.Джеффис. Ол алғаш рет 1983 жылы ДНҚ молекуласында орналасқан азотты негіздердің қатарлары бірнеше рет кайталанып отыратынын тапты. Бұл негіздер геннің генетикалык ақпаратты тасымайтын бөлімінде нитрондарда орналасқан. Олардың ДНҚ тізбегінің бойында 3-тен 30-есеге дейін қайталанатын нуклеотидтер тұратыны белгілі болды. Адам организмінде ДНҚ-ның бір участегінен бірдей нуклеотидтердің 10 есе, екінші бір жерінде 20 есе, үтттінші бір жерінде 30 есе қайталанатыны анықталды. Бұл учаскелерді ДНҚ-ның мини сателлиттері деп атады. Минисателиттердің мөлшері, пішіні және оны құрайтын нуклеотидтердің саны әр адамның өзіне ғана тән. Бір адамның органдарындағы (жүрек, екпе, бауыр, кан, ми, тері, т.б.) жасушаларында ДНҚ-ның мини-сателлит учаскелері бірдей болады. Адам баласы қартаюдың, аурудың, өмірдің қиыншылықтарының өсерінен келбетін, түрін өзгертуі мүмкін. Бірак оның денесінің әр жасаушасындағы ДНҚ тізбегінің құрамы анасының құрсағында жатканнан бастап, өлгеннен кейін де сол күйінде сақталады. Генотипі бірдей бір жүмырткалы егіздерде де ДНҚ-ның минисателлиттері бірдей болады. Әдістің орындалу тәртібі мынадай: каннан, сілекейден, спермадан, шаштан, теріден (ете аз мөлшердегі) алынған ДНҚ молекуласы терт сынауыкка бөлініп салынады. Әр сынауыққа рестрикциялау фермент косады. Бұл фермент ДНҚ тізбегіндегі төрт азотты негіздің біреуін ғана талқандайды. Осының нәтижесінде ДНҚ тізбегі мини-сателлитті бөліктерге белінеді. Жұмыстың келесі кезеңінде бөлінген мини-сателлиттерді мелшеріне қарай сұрыптайды. Бұдан соң әр сынауыктан ферментпен өңделген ДНҚ-ны гельмен беті жабылған пластинкаға көшіріп, электрофорез әдісін қолданады. Мұнда көлемі жағынан кішкене бөліктер ірі бөліктерге қарағанда жылдам ауысады. Он шақты нуклеотидтері бар мини-сателлиттер арнайы радиоактивті «зондтар» аркылы бөлініп алынады. Зондтар радиоактивті болғандықтан, мини- сателлиттің көшірмесін жарық сезгіш пластинкаға көшіріп электро- фореграммасын зерттеп оқиды. Сонымен дактилоскопия әдісі ДНҚ тізбегіндегі нуклеотидтердің катарлары аркылы кез келген тұлғаның бір-бірімен туыстық жақындығын және қылмыстык істерге катынасы бар немесе жок екенін аныктайды. Дактилоскопиялык әдіс криминалистикалық зерттеулерде кеңінен пайдаланылады. Бұл едістің нәтижелері нақты, катесіз. Тағы бір ұтымдысы — талдауға (анализге) кажет биологиялық материалдар өте аз мөлшерде алынады. Қазақстанда дактилоскопиялык. әдісті сот экспертиза орталығында 2001 жылдан бастап қолданып келеді.

Қазір адамдарды үш нәсілдік топқа бәледі. Олар: негроидтік, еуропеоидтік және монголоидтік нәсілдер деп аталады. Адам нәсілдері бір түрге (Homo sapines — саналы адам) жатады. Олардың хромосома жиынтығы бірдей, қан топтары мен аурулардың түрлері ұқсас болады. Нәсіларалық некелерден қабілетті балалардың тууы нәсілдердің арғы тегі саналы адамнан басталатынын корсетеді. Сонымен қатар әр нәсілдік топ өздеріне тән тұқым қуалайтын белгілерімен ерекшеленеді.

Қорыта айтқанда, қазір адам генетикасын зерттеуде жоғарыда көрсетілгендей әр түрлі әдістер қолданылуда. Соған байланысты адамның генетикалық тұрғыдан толық зерттелген объектілер қатарына қосылатыны сөзсіз.

Мейоз. Генетикалық материалдың рекомбинациясы

By

Admin

-

08.02.2021

0

Мейоз-бұл жыныс жасушасының бөлінуі және диплоидты хромосома саны гаплоидтыға төмендейді.

Мейоздың жалпы үлгісі: жасушада бір рет хромосоманың екі еселенуі /ДНҚ-репликация/, бөліну 2-і циклдан тұрады:

1-ші және 2-ші мейозды бөліну нәтижесінде бір диплоидты жасушадан төрт гаплоидты жасуша түзіледі.

Жасушаның бөліну фазалары: интерфаза, профаза, метафаза, анафаза, телофаза және бөлінуден кейін тағы да интерфаза.

Кроссинговер– гомологиялық хромосомалар арасында бөліктердің алмасуы, бірінші мейозды бөлінудің профазасында жүреді (профаза I), оның келесі этаптары бар: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез

Лептотена фазасында хромосома конденсациясы жүреді, олар ақуызды жіп және ұзын жұқа талшық түзеді. Әрбір хромосома екі соңымен ядро мембранасына бекінеді, сонымен қатар хроматидтен тұрады.

Зиготенасинапсисадан, екі гомологтың тығыз конъюгациясынан басталады. Гомологтар конъюгациясынан кейін, олардың ақуызды жіптері жақындап синаптонемальді комплексті түзеді. Конъюгация процессі хромосоманың бірнеше нүктесінен басталады және ұзынан бойлай қосылады. Гомологты хромосоманың конъюгацияға ұшыраған жұптары бивалент деп аталады.

Пахитена. Син.комплекс кроссинговерге ұшырайды және алғашқы әртүрлі хроматидтер арасында, бөліктердің алмасуы жүреді. Гендер бір хромосомадан басқа хромосомаға ауысады және жаңа генді комбинация басталады.

Диплотенада– синаптонемальді комплекс ыдырайды. Гомологты хромосомалардың биваленттері бір-бірінен ажырайды, бірақта олар кроссинговер жүрген жерде өзара хиазмамен байланысады. Аталық жыныс жасушасында хиазма саны 60-70, ал аналық жасушада -100-ге жуық.

Диакинез. Центромера және хиазмамен байланысқан гомологты хромосома хроматидтері бір-бірін итеруі әрі қарай жүреді. Хромосома соңы ядро мембранасынан ажырайды. Диакинез кезеңінде ядро қабықшасы, ядрошық жойылып, бөліну ұршығы

Амитоз(немесе жасушаның тіке бөлінуі) — жасушаның бөлінуі кезінде ұршық түзілмейді. Көп уақытқа дейін митоз және мейозбен бірге жасушаның негізгі бөлінуі болып келді.

Қарапайымдылардың, өсімдік және жануарлар жасушаларындағы ядроның бөлінунде кездеседі.

Жасуша амитоздан кейін, қалыпты митоздық циклге өтуге қабылетсіз.
Қазіргі уақытта, амитоз микроскопиялық препараттарды дұрыс дайындамау немесе патологиялық процесс нәтижесі болып саналады.
Амитоз кезінде ядролық қабықша және ядрошық жойылмайды, ядрода бөліну ұршығы түзілмейді, хромоосмалар қалыпты (деспирализденген) жағдайда болады.
Амитоз ядроның және оның кейбір компоненттерінің бірдей бөлінбеуін қамтамасыз етеді.
Эндомитоз, жасуша ядросындағы хромосома санының екіеселенуі, цитоплазма және ядро ары қарай бөлінбейді. Эндомитоз нәтижесінде полиплоидты жасушалар пайда болады, хромосомалық жинақ 2-і есеге жоғарылайды.

Негізгі бөлімі:

Жыныс клеткалары даму процесінде бір ізді екі бөлінуден түратын мейозға ұшырайды:

Оның біріншісі кәдімгі хромосома санын екі есе азайтатын редукциялық (диплоидты клеткалар гаплоидты эквациалық (теңестіруші) бөліну, бұл кезде клеткалар хромосомаларының гаплоидты жиынтығын сақтайды.Мейоз циклі бір ізді бірқатар фазадан тұрады, ол кезде хромосомалар заңды өзгерістерге ұшырайды. Бірінші белінуте қа-тысты фазаларды I рим цифрымен белгілеу, екінші бәлінудің фазаларын II рим цифрымен төмендегідей белгілеу қабылданған:

МЕЙОЗДЫҢ ФАЗАЛАРЫ

ЖАСУШАДА ӨТЕТІН ПРОЦЕСТЕР.ХРОМАСОМАНЫҢ ЖАҒДАЙЫ.

Мейоздың бірінші бөлінуі (мейозІ)

Бұл ең ұзақ және күрделі фаза, оны жиі бес кезеңге бөледі: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена және диакинез.

1.Лептотена (жұқа жіпшелер кезеңі). Спирализация процесінде хроматин жіпшелері қысқарып, қалыңдайды. Бірақ олардың спирализация дәрежесі төмен, митозға қарағанда. Хромасомаларында қалыңдаулар байқалады – хромомерлер. Бұл жерде хромасомды материалдың спиральдануы күштірек. Әлсіз спиралденген учакелерде РНҚ синтездеуін жалғастырып келеді. Хромасомалар екі хроматидалардан тұрады, олар центромермен байланысқан, бірақ осы кезеңде олар бірігіп болып көрінеді. Ядроның формуласы – 2n4c.

2.Зиготена (гомологиялық хромасомалардың жұптасып қосылу кезеңі). Гомологиялық, яғни мөлшері мен формасы бірдей, хромасомалар, олардың біреуі «аталық», ал екіншісі «аналық», жақындасып, ұзына бойы қосылады, арнайы ақуыздар арқылы бекініп тұрады. Бұл процесті конъюгация деп аталады. Конъюгацияланған хромасомдар жұбы, әрқайсысы екі хроматидалардан тұрады,бивалентті деп аталады, немесе тетрада. Ядрода жұп гаплоидты хромасома бар, немесе бивалентті. Бұл уақытта ДНҚ репликациясы аяқталады. Ядроның формуласы – 1n4c.

3. Пахитена (толық жіпшелер кезеңі).Гомологиялық хромасомалар конъюгация жағдайында ұзақ уақыт болады, бір бірімен тыңыз байланысып. Биваленттің кейбір жерінде әртүрлі гомологтарға ие хроматидалар қосылып, ажырайды. Хроматидалардың ажырауының қалпына келу процесінде гомологиялық хромосомалар сәйкес учаскелермен алмасады. Осындай учакелермен алмасуды кроссинговер деп атайды. Кроссинговер бірнеше учаскелерде өтуі мүмкін, жынысты жасушалардың тұқым қуалаушылық ақпараттың рекомбинациясының жоғары дәрежесін қамтамасыз етеді. Ядросының формуласы — 1n4c.

4.Диплотена (екіге бөлінген жіпшелер кезеңі). Гомологиялық хромасома, , бивалентті құрайтын, бір бірінен тебісе бастады, бірақ кроссинговер болып жатқан учаскеде олар бірігіп тұр. Бұл учаскелерді хиазма деп атайды. Бұл кезеңде хромасомалардың екі хроматиді бар екені жақсы көрініп тұр. Ядроның формуласы-1n4c.

5.Диакинез (гомологиялық хромасомалардың тебілісу кезеңі). Гомологиялық хромасомалардың тебілісуі жалғастырылып келеді, бірақ олар әлі хиазмамен қоршалған. Хиазмалардың мөлшері конфигурацияны анықтайды. Қиылысқан түрі хиазмасы бар биваленттерге тән, сақиналы түрі екі хиазмасы бар биваленттерге тән. Бұл кезеңде хромасомалар максималді спиральденген, қысқарған, қалыңдаған. РНҚ синтезі тоқтатылады. Ядроның формуласы – 1n4c.

Биваленттер экватор жазықтығында орналасады және метафазды пластинканы құрайды. Хиазма әлі сақталады. Веретеннің бөліну түзілісі аяқталады, гомологиялық хромасоманың әр жұбының центромері веретеннің жіпшесімен байланысады, бір полюстен ғана келеді. Ядроның формуласы – 1n4c.

Биваленттердегі гомалогиялық

хромасомалардың арасындағы байланыс әлсірейді. Веретеннің жіпшелері АТФ энергиясының әсерінен қысқарады.

Бивалерт жеңіл екі хромасомаға бөлінеді, өйткені қыздық хроматидалар тек орталық учакеде байланысады. Центромерлер бөлінбейді, хромасомалардың хроматидаға айналуы болмайды. Кроссенговердің әсерінен хроматидалар идентикалық емес, мейоздың басындағыдай. Бір біріне байланыссыз жасушалар полюстерге өтеді. Анафаза І соңында екі хроматидті хромасоманың тәуелсіз және біркелкі бөлінуінің арқасында әр полюстегі жасушалардың гаплоидтылығы түзіледі. Ядроның формуласы – 2n4c.

Хромасомалар деспирализацияланады, олардың айналасында ядролық қабат пайда болады. Қайтадан ядрошық пайда болады, ақуыздың синтезі жаңарады. Цитокинез аяқталғаннан кейін екі жасуша түзіледі, ядроларында гаплоидты хромасомалары және ДНҚ мөлшерінің екі еселенуі бар, өйткені әр хромасома екі хроматидадан тұрады.Хромасоманың сандық редукциясы аяқталды. Ядроның формуласы – 1n2c.

ИНТЕРФАЗА II

Жиі тек жануарлардың жасушаларында кездеседі. Синтетикалық кезеңі жоқ, ДНҚ репликациясы болмайды.

МЕЙОЗДЫҢ ЕКІНШІ БӨЛІНУІ (МЕЙОЗ ІІ)

Мейоздың екінші бөлінуде болатын процестер механизміне байланысты митозға ұқсайды, бірақ оған гаплоидты хромасомалар енуімен ерекшеленеді. Осы бөлінудің нәтижесінде n екі хроматидті хромасомасы (1n2c) n бір хроматидті хромасоманы түзеді (1n1c). Бұл бөлінуді эквационды деп атайды. Ол біріншіге қарағанда тез жүреді, бірнеше сағатта өтеді.

Ядрошық және ядролы қабықша бұзылады. Центриолдер жасушаның полюстеріне орналасады, бөліну веретеносы түзіледі. Хроматинді жіпшелер спиралденеді. Ядроның формуласы – 1n2c.

Екі хроматидті хромасомалар бір біріне тәуелсіз экватордың жазықтығына орналасады. Веретеноның бөлінуі аяқталады, әр хромасоманың центромері жасушаның екі полюсімен веретеноның жіпшесімен байланысады. Ядроның формуласы – 1n2c.

Центромерлер бөлінеді. Бір бірінен ажыратылған хроматиндерді веретенаның жіпшелері қарама қарсы полюстерге бөледі. Енді оларды қыздық хромасомалар деп атайды. Ядроның формуласы – 2n2c.

Бір хроматидті хромасомалар деспирализденеді. Ядролық қабықша мен ядрошық қайталап қалпына келеді. Цитокинездің нәтижесінде гаплоидты бір хроматидті хромасомалы төрт қыздық жасушалар пайда болады. Хромасоманың сапалы редукциясы аяқталды. Ядроның формуласы – 1n1c.

Генетикалық рекомбинация түсінігі және мейоздағы мәні

Генетикалық рекомбинация — бір торшаны екі түрлі вируспен зақымдағанда болатын будандасу. Генетикалық рекомбинация нәтижесінде аналық вирустарда жоқ мәліметтер жинағы жазылған ұрпақ геном пайда болады. Вирустарда бұл байланыс екі түрлі әдіспен өтеді: молекулалар алмасуы және ген алмасуы. Молекула алмасуда нуклеин қышқылының бөлшектері алмасады, мұнда ковалентті байланыс үзілмейді (мысалы,. грипп вирусындағы РНҚ үзінділерінің алмасуы).

Ген алмасуында нуклеин қышқылының ковалентті жалғаулары үзіліп қайта қосылады. Бүл жағдайда екі геном бірімен бірі араласып кетсе, жаңа ұрпақ геномы пайда болады. Мұндай жағдай екі түрлі вирус бір торшаға кірсе ғана туады. Ген араласу әдісімен үзік геномды вирустар ғана будандасады. Онда екі вирустың геном кесінділері бір бірімен алмасады.

Гомологиялық хромосомалардың өзара ұқсас жерлерімен алмасуы гендердің алмасуын, яғни гендердің рекомбинациясын (латынша «ре»-кейін, «комбинаре»-қосу) қамтамасыз етеді, сөйтіп эволюцияда комбинативтік өзгергіштіктің ролін едәуір арттырады.Үйлескен жаңа белгілері бар организмдердің пайда болу жиілігіне қарап хромосомалардың айқасқандығы жөнінде пікір айтуға болады. Мұндай организмдерді рекомбинанттар деп атайды.Кроссинговерге ұшыраған хромосомалары бар гаметалар кроссоверлі деп, ал кроссинговерге ұшырамаған гаметалар кроссоверлі емес гаметалар деп аталады.Осы кроссоверлі гаметалардан пайда болған ұрпақтар кроссоверлер немесе рекомбинанттар деп аталады, ал бірінші кроссоверлі емес гаметаларынан пайда болған кроссоверлі емес немесе рекомбинантты емес организмдер деп аталады.

Шыққан тегі әр түрлі (әкесінен және шешесінен) гомологиялық хромосомалар ақ және қара түс. Мысал ретінде гомологиялық емес екі жұп хромосомалары бар (2п = 4) клеткалар алайық. Мысалы, гаплопаппус (Наріорарриз ^гасі-Ііз) деген өсімдіктің, астық тұқымдас өсімдіктің (2іп£егіа Ьіе-Ъегзіеіпіапа) және қан сорғыш шыбындардың бір түрінің (Еизіггшііит зесигііогте) хромосомалар саны осындай болады. 11 профаза кезектесіп келетіи бірнеше стадиядан тұрады. Лептонема стадиясы кезінде интерфазалық ядроның торлы қүрылымы жойылады да, жіңіщке жеке жіпшелер көріне бастайды, олар хромосомалар болып табылады. Жарықтық микроскоптан көрінетін жіпшелердің саны диплоидты болады. Лептонема стадиясы кезінде хромосома жіпшелері ең кемі екі еселеніп жұптанған болатыны электрондық микроскоп көмегімен анықталды, бүл жағдай хромосомалардың екі еселенуі интерфаза кезінде болып кеткенін көрсетеді. Бұл фаза кезінде хромосомалардың спиральдануы әлі жеткіліксіз болғандықтан және олардың жартылары біріне-бірі тығыз жанаса орналасқандықтан, хромосомалардың жұптанған табиғаты жарықтық микроскоптан көрінбейді.

Келесі стадия — зигонемада гомологиялық хромосомалар ұқсас учаскелері арқылы біріне-бірі тартыла бастайды. Олардың жүптанып қосылуы кәбінесе екі шетінен (кейде центромера-лардан) басталады. Жақындасу бір нүктеден басталады да,хромосоманың бүкіл үзындығына таралады. Гомологиялық хромосомалардың мүндай өзара тартылысын коньюгация немесе синапсис деп атайды.

Молекулалық биологияның мәліметтеріне сүйенген қазіргІкөзқарастар бойынша, гомологиялық хромосомалар коньюгациясының негізінде алғашқы қүрылымдары бірдей ДНК молекулаларының бірін-бірі «тануына» байланысты болады. Зигонемада шағын ғана мөлшерде (0,3%) ДНК синтезделетіні авторадиография тәсілімен анықталады; мүндай синтездің нашарлауы хромосомалар коныогациясының бүзылуына әкеліп соғады, сондықтан синтезделетін ДНҚ коньюгацияның жүруінде белгілі қызмет атқарады деп болжауға мүмкіндік береді. Хромосомалар коньюгацияланғаннан кейін, олардың түйісіп| байланысуы синаптонемальды комплекс деп аталатын субмикроскоптық деңгейде үсталып түрылады, бүл өте күрделі, хромосомаларды езара тартып, оларды бірінен-бірі 100 м қашықтықта ұстап тұрады.

Хромосомалар коньюгациялары аяқталған, ал олардың спиральдануы ары қарай созылуы нәтижесінде хромосомалардың қысқаруы және жуандауы жалғасатын стадия пахинема деп аталады. Гомологиялық хромосомаларда спиральдану процесі бір мезгілде жүреді. Бұл кезде гомологиялық хромосомалардың әрқайсысының жүптанған қүрылысы жақсы көрінеді. Мүнда әр хромосома екі сіңлілі хроматидтен түрады, оларды бір центромера біріктіріп ұстап тұрады. Коньюгацияланған гомологиялық, екі хромосома төрт хроматидтен құралған бивалент түзеді. Гомологиялық екі хромосоманың хроматидтерін сіңлілі емес (не — сестринские) деп атайды. Төрт хроматид тетрада фигурасын түзеді. Хромосоманың нәзік құрылысын зерттеуге осы стадия қолайлы болады.

Пахинема стадиясының сонында және келесі стадия — диплонемада хромосомалар ширатылып бірі-не-бірі оралады. Гомологиялық хромосомалардың сәйкес учаскелері бірін-бірі итере бастайды. Бірін-бірі итеру, бірдей зарядталған денелер сияқты, центромерадан басталады да, екі шетіне таралады. Сөйтіп зиготена стадиясында болған қубылысқа кері процесс басталады. Хромосомалардың ажырауы кезінде олардың ширатылуы тарқайды. Осы көрсетілген себептерге байланысты «х» тәріздес фигура түзіледі, ол хиазма деп аталады.

Хиазмалардың саны хромосомалар шетіне ауысатындықтан біртіндеп азая береді (хиазмалардың терминализациясы).
Егер клеткадағы гомологиялық хромосомалардың жұбындағы екі хромосомалардың морфологиясы екі турлі болса, гомологиялық хромосомалар өзара учаскелерін алмасады деп аталатын құбылыс байқалады.

Авторадиография әдісі пахинема стадиясында шағын мөлшерде (0,1%) ДНК синтезделетінін көрсетті. Гомологиялық хромосомалар учаскелерінің өзара алмасу процесіне осы ДНК-ның қатысы бар деген болжау бар.

Профазаның диакинез деп аталатын соңғы стадиясында хромосомалар ең күшті спиральдануға байланысты қатты қысқарып, жуандайды. Биваленттер оқшауланады, клеткада оларды санауға болады. Олардың саны гаплоидқа тең болады. Бүл ста-дияда ядрошықтар мен ядро қабығы жойылады. Осымен I профаза аяқталады. Бүдан кейін гомологиялық хромосомалар центромералары бөліну ұршығының экваторы кеңістігіне бағытталып ориаласа бастайды. Бүл I метафазаға сәйкес келеді.
I анафазада биваленттердің гомологиялық хромосомалары ажырап қарсы полюстерге кетеді. Осының нәтижесінде жас ядродағы хромосома саны дәл екІ есе азаяды. Әр жүптағы (биваленттегі) әкесінің және шешесінің хромосоманың екі полюо тін, біреуіне жету ықтималдығы тең болады, егер ол екеуінің біреуі бір полюске кетсе, екшшісі, сөз жоқ, екінші полюске ке-тетінін атап айту керек. Осы түрғыдан қарағанда гомологиялық хромосомалар біріне-бірі тәуелді болады. Алайда бір жұптағы гомологиялық хромосомалар басқа жүптағы хромосомаларға тәуелді емес, соның салдарынан хромосомалар комбинациясы алуан түрлі бола алады.
18-суреттегідей екі жұп хромосомалары бар клеткада терт түрлі жас ядро түзіледі де, ал олардағы хромосома жиынтығы бірдей болмайды.

Хромосомалардың алуан түрлі комбинацияларының (алмасып үйлесуінің) болуы мынаған байланысты:

біржұптағы хромосомалардың (А) ажырауы екінші жұптағы хро-мосомалардың (В) ажырап кетуіне тәуелді болмайды. Сондықтан II анафазада төрт типті клеткалар түзілуі мүмкін.
Хромосомалардың тәуелсіз комбинациялануын ңитологиялық жолмен ең алғаш 1917 жылы К.. Карозерс шегірткенің (Тгітегоігоріз ЗиИиза) мейозын гомологияльіқ жұптар хромосомаларының морфологиялық айырмасы бар (гетероморфты) формаларды зерттеу арқылы анықтады. Кейінірек бұл көптеген объектілерде зерттеліп, расталды, сөйтіп универсалды механизм екені дәлелденді.

Әр түрлі себептерге байланысты кейде барлық клеткаларда-ғы хромосома саны жартылай болатын организмдер кездеседі. Мұндайларды гаплоидты организмдер деп атайды. Гаплоидты организмдерде де жыныс клеткалары дамуы кезінде мейоз болады. Бірақ оның мейозы диплоидты организмдерікіндей емес, дүрыс жүрмейді. Осы жағдайда гомологиялық хромосомалар-дың коньюгациясы болмайды және I анафазада хромосомалар саны О мен п аралығында бола алатын клеткалар түзіле алады. Мейоз кезінде гомологиялық хромосомалардың әр жүбы өзіне гомологиялық емес жұптан тәуелсіз екендігін осы жағдайда көрсете алады. I телофазада хромосомалардың кездейсоқ бөлінуі мысалын гаплоидты томаттардың (Ьусорегзісигп езсиіепіит) (п=12) мейозынан бақылауға болады.

Гомологиялық хромосомалар арасындағы хиазмалар анафазаға дейін сақталады, бұл жағдай I анафазада әр бивалент-тегі хромосомалардың екі полюске дүрыс белінуін қамтамасыз етеді. Егер I анафазада гомологиялық хромосомалар арасында хиазмалар болмаса, онда хромосомалар бір ғана полюске кет-кен болар еді, ондай құбылыс салдарынан хромосомалар тең ажырамас еді және жынысты көбеюінде хромосомалардың саны мен жиынтығының түрақтылығы сақталмас еді.
Бірінші мейоздық бөлінудің келесі фазасы — өте қысқа уақытқа созылатын I телофаза.телофазадан кейін үнемі цитокинез басталмайды, кейде ол екінші мейоздық бөлінуден кейін жүзеге асады. Егер бірінші бөлінуден кейін цитокинез басталмаса, онда гаплоидты екі ядро бір клетканың ішінде қалады.

Мейоздық екі белінудің аралығындағы фазаны интеркинез деп атайды. Интерфазадан интеркинездің айырмасы хромосомалар репродукцияланбайды, ДНК. репликациясы болмайды. Олар екі еселенген және сіңлілі хроматидтерден түрады, ол хроматидтер де II профазада қосарланған болады, яғни жарты хро матидтерден тұрады. Бүл хромосома жіпшелерінің репродукциясы мейоз басталу алдында, интерфазаның өзінде-ақ болғанын көрсетеді. II профазаның митоз кезіндегі профазадан айырмасы жоқ.

II метафазада хромосомалар центромераларымен экватор кеңістігінде орналасады.

I анафазада центромералар айрылады да, әр хроматид дербес хромосомаға айналады. II телофазада хромосомалардың ажырап екі полюске таралуы аяқталады және цитокинез басталады.

Сонымен, бірінші мейоздық бөліну нәтижесінде хромосомалар саны жарты, яғни гаплоидты екі ядро түзіледі, сондықтан мейоздың бірінші бөлінуін редукциялық деп атайды. Екінші мейоздық бөліну кезінде әр ядро тағы да бөлінеді, бірақ бұл жағдайда сіңлілі хроматидтерден пайда болған хромосомалар ғана ажырап айрылысады. Сондықтан митоз сияқты өтетін екінші белінуді теңестіруші немесе эквациялық бөліну деп атайды. Со-нымен, мейозға ұшыраған әр клеткадан кезектесіп екі рет белін-геннен кейін төрт клетка тузіледі, олардағы хромосома саны жарты болады. Органоидтардың клеткаларға тарап бөлінуі мейозда да митоздағыдай сірә, кездейсоқ болса керек.

Мейоз профазасында хромосомалар ерекше күйде болатындықтан және олардың редукциялануы нәтижесінде жыныс клеткаларының гаплоидты ядросындағы әкесі мен шешесінің хромосомаларының комбинациялары алуан түрлі болуы мүмкін. Мы-салы кәді (Сгеріз саріііагіз) есімдігіндегі сияқты клеткадағы хромосом саны 2п = 6 болса, онда хромосомалар айырылу кезін-дегі комбинациялар саны 23 = 8 болады, ал адамның хромосома саны 2п = 46 болғандықтан, комбинациялану мүмкіндігі 223 болады. Жынысты жолмен көбею кезінде бүл жағдай белгілердің және қасиеттердің тұқым қуалау заңдылығына тікелей қатысты болады.

Мейоздың ерекшелігі.

Жыныссыз көбею кезінде бір клетка үрпағынан екінші клетка ұрпағына түқым қуалаушы белгілердің берілуін қамтамасыз ететін механизм ретінде митоз қандай маңызды болса, жынысты көбею кезінде мейоз дәл сондай механизм қызметін атқарады.
Бұл екеуінің үлкен айырмасы әсіресе I профазада байқалады.

Митоздағы ДНК синтезі тек интерфазада ғана жүреді, ал мейоз кезінде ДНК синтезі (жалпы мөлшерінің 0,4%) профазада да (зигонема, пахинема) болады, сөйтіп хромосомалардың бір қалыпты коньюгациясың және учаскелерінің алмасуын қам-тамасыз етеді. Мейозда біреуі аналық жыныс клеткасынан, екіншісі аталық жыныс клеткасынан келіп қосылған гомологиялық хромосомалар жұптасып, учаскелерін алмасады. Митозда мұндай процесс жоқ. Мейоз профазасының соңына таман және метафазасының басқы кезіғіде экватор жазықтығына гомологиялық хромосомалар жүптары орналасады, олар биваленттер деп аталады.

Митозда біз экваториалдық пластинкада жеке хромосомаларды көреміз. Бүдан соңғы аса маңызды айырмашылық анафазаға байланысты. Редукциялық бөлінудегі анафаза кезінде бөліну полюстеріне гомологиялық хромосомалар бөлініп кетеді: әр жүптағы гомологиялық хромосомалардың біреуі бір полюске, екіншісі екінші полюске кетеді; осының нәтижесінде клеткалардағы хромосомалар саны гаплоидты болады. Митозда барлық хромосомалар жиынтығының әр жартысы әр полюске кетеді, сондықтан клеткалардағы хромосомалар саны диплоидты болады.
Мктозда ядроның әр бөліну циклі хромосомалар репродукциясымен байланысты болады, ал мейозда интерфазадағы бір репродукция екі рет бөлінуді қамтамасыз етеді.

Мейоз жыныс клеткаларының дамуының бір кезеңі ғана. Мейоздан кейін пісіп жетілетін жыныс клеткалары — гаметалардың қалыптасу кезеңі басталады. Жыныс клеткаларының бүкіл түзілу процесі гаметогенез деп аталады.

МЕЙОЗДЫҢ БҰЗЫЛУЫ

Кейбір кезде мейоз процесінің бұзылуынан жаңа ағзаға бастау беретін жыныс жасушалары өзінің генетикалық аппаратын өзгерте алаты, яғни мутациялау. Бұл мутациялар көбіне хромасомалар санымен, немесе олардың құрылымының өзгеруімен байланысты.

Хромасомалардың құрылымдық өзгеруі жиі бірінші мейоздық бөлінудің профазасында пайда болады. Бұл процестің осы кезеңіндегі болатын күрделігі және ұзақтылығымен анықталады. Бұл процесті тең емес кроссенговер деп атайды. Тең емес кроссенговер кезінде хромасомалардың бірі қосымша генетикалық материал алуы мүмкін, ал гомологиялық хромасомада оның жетіспеушілігі болуы мүмкін. Егер ата – аналардың біреуінде гаметаларының осындай анамалиялары болатын болса, онда олар дамып келе жатқан ағзаның барлық жасушасында байқалады, оны толық мутант деуге де болады.

Хромасомалардың санының өзгеруі хромасомалардың жетіспеушілігіне немесе артық пайда болуымен (гетероплоидия), және де гаплоидты хромасомалардың қосылуымен (полиплоидия) көрінеді. Егер мейоздың бірінші бөлінуінің анафазасында бір немесе бірнеше жұптың гомологиялық хромасомалары ажырамайтын болса және жасушаның полюстерінің біріне бағытталатын болса, онда гетероплоидты жынысты жасушалар пайда болады. Бұл кезде жынысты жасушаларының біреуі, қалыптыға қарағанда, бір немесе бірнеше хромасомаға артық болады, ал басқасы – сондай мөлшерде кем болады. Бұл көріністі хромасомалардың ажырамауы деп атайды.

Гетероплоидты гаметаның қалыпты гаплоидтымен жынысты жасушамен қосылғаннан кейін, тақ санды хромасомалы, зигота түзіледі. Моносамияны (2n-1), трисомияны (2n+1) және полисомияны ажыратады. Моносомия зиготаны ерте даму сатысында өлімге әкеледі, бірақ артық хромасомасы бар зигота өмір сүріп, бөлінуге кіріседі. Бірақ олардың ішінде көбінесе патологиялық көріністері бар ерекше түрлері де пайда болады. Адамдарда хромасомалардың ажырамауының себебінен пайда болатын, жиі кездесетін хромасомды аурулар, — Даун синдромы немесе 21 жұп хромасомды трисомия (2n+1); Клайнфельтер синдромы (47 XXY), Шерешевский-Тернер синдромы (45 X0) және т.б.

Полиплоидтар, немесе гаплоидты хромасомдардың артық санымен ерекше түрлер, тек митоз процесінің бұзылуымен байланысты емес, және де мейоздың да бұзылуының кесірінен пайда болады. Жасушаның мейоздық бөлінуі кезінде веретеннің бөлінуінің жасанды бұзылуы коньюгирленген хромасомалар қарама қарсы полюстерге ажырамауына әкеледі. Осылай гаплоидты емес, диплоидты жыныс жасушалары пайда болады. Оларды қалыпты гаметалармен ұрықтандыру кезінде триплоидты (3n) хромасомалы зиготалар пайда болады. Тетраплоидты зиготалар (4n) ұрықтану кезінде екі диплоидты жыныс жасушалары қатысуы арқылы алынады.

Полиплоидты формалар өсімдіктер арасында кең таралған және мүшелердің мөлшерінің үлкеюімен, бойының ұзаруымен, және де жоғары өнімділікпен ажыратылады. Жануарларда полиплоидтар сирек кездеседі, өйткені хромасомалардың санының көбеюі, оларда гаметогенез уақытындағы мейоз кезінде қателердің пайда болуы мүмкін.

Мейоз (гр. meіosіs — кішірею, азаю) — жетіліп келе жатқан жыныс жасушаларының (гаметалардың) бөлінуінен хромосомалар санының азаюы (редукциясы). Мейоз кезінде әрбір жасуша екі рет, ал хромосомалар бір-ақ рет бөлінеді. Осының нәтижесінде жасушалардың гаметадағы хромосомалар саны бастапқы кезеңдегіден екі есе азаяды. Жануарларда мейоз жыныс жасушалар пайда болғанда (гаметогенез), ал жоғары сатыдағы өсімдіктерде споралары түзіле бастағанда жүреді. Кейбір төмен сатыдағы өсімдіктерде мейоз гаметалар түзілгенде жүре бастайды. Мейоз барлық организмдерде бірдей жүреді. Егер де ұрықтану диплоидтық жасушаларда жүрсе, онда ұрпақтардың плоидтығы келесі әр буында геометриялық прогрессиямен көтеріледі. Мейоздың арқасында гаметалар барлық уақытта гаплоидты жағдайда болады, бұл организмнің дене жасушаларының диплоидтығын сақтауға мүмкіншілік береді. Мейоздың бөліну уақытындағы екі сатысын 1-мейоз және 2-мейоз деп атайды.

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. Диакинезаяқталғанда, ядроның қабықшасы және ядрошықтар еріп, жойылып кетеді. Әр жасушада 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 жасушадан төрт гаплоидтық жасушалар 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.

Мендель заңынан өзгеше тұқым қуалайтын аурулар

By

Admin

-

07.02.2021

0

Соңғы жылдардағы деректер бойынша тұқым қуалайтын аурулардың тек 1/3 ғана дәстүрлі, моногенді аутосомды жолдармен тұқым қуалайды. Қалған тұқым қуалайтын аурулардың тұқым қуалаушылығы Г. Мендель заңдарынан өзгеше болады. Қазіргі кезде оларды 4 топқа бөледі.

Жыныспен тіркес тұқым қуалайтын аурулар, яғни жыныс хромосомаларындағы гендердің мутациясы арқылы дамитын аурулар;
Митохондриялық аурулар – митохондриялардың құрылысының және биохимиялық үрдістерінің бұзылулары нәтижесінде дамитын туқымқуалаушылық аурулары;
Геномдық импринтинг аурулары – ата-аналардан алынған гомологиялық гендердің түрліше экспрессиялану ерекшеліктеріне алып келетін эпигенетикалық үдеріс;
Қайталанатын үш нуклеотидтер экспансиясы салдарынан дамитын аурулар, олар гендердің реттеуші не трансляцияланатын бөлімдерінде қайталанатын, жұптасқан үш нуклеотидтер көшірмелерінің көбеюімен сипатталады.

Жыныспен тіркес тұқым қуалайтын аурулар

Бұл топқа жыныс хромосомаларындағы гендердің мутациясы арқылы дамитын аурулар жатады. Олардың көпшілігі Х-тіркескен тип арқылы тұқым қуалайды, ал У-хромосомаларда шамалы ғана гендер болады. Олардың мутациясы аталық жыныс бездің қызметінің бұзылуымен сипатталатын тұқым қуалайтын аурулардың дамуына алып келеді.

Х-тіркескен аурулар

Х-тіркескен тұқым қуалайтын аурулар моногендік аурулар сияқты, доминантты және рецессивті тұқым қуалайды. Олардың кейбіреулерін төменде сипаттаймыз.

Дюшенн және Беккердің бұлшықет дистрофиясы

Бұл ауру екі клиникалық формада кездеседі:

Бірінші форма 1868 жылы сипатталған, оның жиілігі жаңа туылғандардың 1:30000-35000 құрайды;

Екінші форманы 1955 жылы П.Беккер сипаттап жазған, оның жиілігі ер адамдар арасында 1:20000-25000 және де бұл Рецессивті тұқым қуалайды.

Ауру себебі болып дистрофин генінің мутациялары саналады. Мутациялардың негізгі типі – геннің әртүрлі ұштарының 5¹— ұшынан 6 -19 және 3¹— ұшындағыл 40-43 экзондарды қамтитын ірі делециялар болып табылады.

Геннің қолдайтын ақуызы — дистрофин цитоқаңқаның мембраналық ақуыздары -спектрин тобына жатады және 4 доменнан тұрады. Дистро-финнің негізп қызметі — бұлшықеттің жирылуы кезінде бұлшықет талшығыньщ мықтылығын және иілімділігін қамтамасыз ету. Бұл дистрофиннің құбылыс ерекшелігі және спецификалыкқ орналасуы негізінде мүмкін болады. Ақуыз бұлшықет талшығының сарколеммасының (бұлшықет талшығының мембранасының) астында өрілген димер күйінде антипараллель орналасып, N-ұшымен цитоплазмалық актинмен, ал С— ұшымен мембраналық гликопротеин кешенімен байланысады. Дистрофин және онымен байланысқан ақуыздар кешені бұлшықет цитоқаңқасының ең маңызды элементі болып экзо және интрацеллюлярлық матрица құрылымдарының және бұлшықет талшығының мембранасы арқылы импульстардың өткізілуін қамтамасыз етеді. Дистрофин болмаған жағдайларда мембрана бұзылады, онда некроз учаскелері пайда болады. Аурудың дамуы барысында бұлшықет талшығы толық бұзылады және дәнекер ұлпалы құрылымдармен алмастырылады. Бұл олардың көлемінің ұлғайып, қызметтік мүмкіншіліктерінің жойылуына не айтарлықтай төмендеуіне алып келеді.

Аурудың алғашқы белгілері 1-5 жаста байқала бастайды. Сырқаттардың көпшілігінде алғашқы моторлық (қозғалыс) дамуының

кeшігyi орын алады. 14 жастан кейін өз бетінше жүргенде жиі құлап қалу, тез шаршауы байқалады. Аурудың алғашқы сатыларында ақ сіңір рефлекстері жойылады не төмендейді. Паталогиялық үдерістің әpi қарай дамуы нәтижесінде омыртқа жотасының, көкірек жасушасының, табандарының деформациялануы орын алады. Тағы бip белгі — аритмия және жүректің сол жақ қарыншасының гипертрофиясы симптомдары байқалатын кардиомиоиатияның дамуы.

Сырқаттар 10-12 жасқа дейін өз беттерінше жүре алады, әрі қарай мүгедек арбасын пайдаланады.

X типті тұқым қуалайтын моторлы-сенсорлы нейропатия

Бұл ауруды алғаш рет 1889 жылы Херрингем сипаттап жазған, ал Х-хромосомасымен тіркес доминантты тұқым қуалайтындығын 1993 жылы Галл анықтаған. Оның гені Xq13.1 орналасқан. Мутациялардың негізгі типтері – нүктелі мутациялар (нонсенс және миссенс мутациялар). Қазіргі кезде олардың 240-қа жуығы анықталған. Сиректеу делеция не инсерция типті мутациялар да кездеседі. Клиникалық көріністерінің қаталдығы мутация типіне байланысты болатындығы анықталған. Миссенс сутацияларда нонненс және делецияларға қарағанда ауру симптомдары айқын байқалмайды.

Ген өнімі – ақуыз коннексон – 32. Ол миелинде орналасқан және глияның иондық арналарының қызмет етуінің қалыптастыратын жасушааралық түйісуге (контакт) қатынасатын ақуыз болып табылады. 6 коннкесин бірігіп шеткі нервтің миелин қабағы арқылы импульстың қалыпты жылдамдықпен өтуін және білік цилиндрдің қоректенуін қамтамасыз ететін коннексон пайда етеді. Геннің кейбір мутацияларында цитоплазмада және жасуша бетінде ақуыз қызметі толығымен жойылады.

Ауру симптомдары ер адамдарда ерте (10-20жаста) және қатал түрде байқалады. Алғашқы белгілері қол-аяқ бұлшықеттерінің әлсіздігі, табанының деформациялануы, жүрудің өзгеруі т.с.с. күйде болады. Сіңір рефлекстерінің семуі алғашқы сатыларында-ақ байқалады, ең алдымен тобық сіңірлерінің рефлексі семиді(100% ауруларда), содан кейін тізе сіңірлерінің рефлекстері (90% ер адамдарда, 50% әйелдерде) семиді.

Көпшілік жағдайларда сырқаттардың созылған қолдарының саусақтарының дірілдеуі (тремор) және бұлшықеттерінің қатып қалуы байқалады. Бұл дегенің үдеріске жұлынның мотонейрондарының қатынасатынын көрсетеді.

Аурудың клиникалық симптомдары әйелдерде кештеу және әлсіздеу байқалады. Әйелдерде айқын байқалатын симптомдар – созылған қолдарының саусақтарының дірілдеуі, аяқ сіңірлерінің рефлекстерінің төмендеуі және сезімнің бұзылуы.

У-тіркескен тұқым қуалайтын аурулар

У-тіркескен моногендік аурулар сирек кездеседі және олар тек әкесінен ұл балаларына беріледі. Бұл ауруды голандриялық тұқым қуалайтын ауру деп те атайды.

Қазіргі кезде У-хромосомада орналасқан 100-ге жуық гендер анықталған. Олардың көпшілігі ағзаның еркек типті фенотип бойынша дамуын кадағалайды, сперматогенезге қатынасады және дене, тic жүйесінің өсуін бақылайды. Кейбір гендердің мутациясы аталық без, қуық, бeзi рагының (iciк) дамуына алып келеді.

У-хромосома гендерін 3 топқа бөледі:

1) X және У хромосомаларда бірдей (сәйкес) болатын псевдоаутосомалық аймақ гендері. Бұл гендердің мутациялары сперматогенез мейозында гоносомалардың конъюгациялануын бұзып, бедеулікке алып келеді;

2) рекомбинацияланбайтын Ур жәнеYq аймақтарында орналасқан

10 Х-У гомологтық гендері. Бұл гендер көптеген ұлпалар мен мүшелерде, сол сияқты аталық безде және куық безінде экспрессияланады.

3) рекомбинацияланбайтын Ур және Уq аймақтарында орналасқан 11 У-спецификалық гендер. Бұл гендердің өнiмдepi протинкиназа және фосфотаза қызметтерін атқаратын транскрипция факторлары және цитокиндер рецепторлары рөлдерін атқаруы мүмкін.

Митохондриялық аурулар

Митохондриялық аурулар — митохондриялардың құрылысының және биохимиялық үрдістерінің бұзылулары- нәтижесінде дамитын туқымқуалаушылық аурулардың ұлкен тобы болып табылады. Митохондрия ДНҚ-сының мутацияларының адамның тұқьм қуалайтын ауруларының дамуыньң ceбeбi болатындығы туралы ceнiмдi деректер 1988 жылы алынған.

Митохондриялар — адамның барлық жасушаларында бірнеше жүздеген дана күйінде кездесетін органеллалар. Олардың нeгiзгi қызметі — жасушаны энергиямен қамтамасыз ету.

1963 жылы митохондриялардың өздеріне тән геномының болатындығы анықталады. Ол 16569 н.ж. тұратын сақиналы жалғыз хромосомадан тұрады. мтДНҚ-сының ядролық ДНҚ-дан біршама ерекшеліктері белгілі:

1) гендерінде интрондар болмайды;

2) митохондриялық а-РНҚ-ларда 5¹ және 3¹— трансляцияланбайтын бірізділіктер болмайды;

3) митохондрия хромосомасының iшкi және сыртқы тізбектерінің тығыздығы түрліше болады және оларды Н-ауыр тізбек және L-жеңіл тізбек деп бейнелейді;

4) мтДНҚ-сында Д-ілмек болады, ол реттеуші қызметтер атқарады;

5 Н-тізбектің репликациясы мтДНҚ айнала, сағат тілі бағытында жүреді және ол 2/3-нен еткеннен кейін L-тізбектің репликациясы басталады және ол Н-тізбекке қарама-қарсы бағытта жүреді.

6) мтДНҚ-сының генетикалық қодында біршама ерекшеліктер болады: митохондрий кодының АУА кодоны изолейцинді емес метионинді кодтаса, ядролық стоп-кодон УГА — митохондрияда триптофанды кодтайды, ал АГА және АГГ-триплеттері (ядролық ДНҚ-да аргининді кодтайды) терминациялық кодондар болып табылады.

мтДНҚ-сында 13 полипептидтер, 22 тРНҚ, 2-рРНҚ гендері болатынды бұрыннан белгілі. Тотыктыра фосфорлау үдерістеріне қатынасатын қалған 70 ақуыздар синтезі ядролық гендер арқылы бағдарланып байқалынады. Ядролық гендерде пайда болған мутациялардың тұқым қуалауы Мендель заңдарына сәйкес аутосомды-доминантты, аутосомды — рецессивті типті болады. Ал, мтДНҚ— сының гендерінің мутациялары негізінде дамитын аурулар Мендель заңдарынан өзгеше (дәстүрлі емес) тұқым қуалайды.

Сондықтан да митохондриялық аурулар ядролық гендердің мутациясы және мтДНҚ-сының гендерінің мутациялары арқылы дамиды және төменде бiз кейбір митохондрия геномынын мутациясы негізінде қалыптасатын ауруларға сипаттама береміз.

Кернс-Сейра синдромы

Бұл ауру 1958 жылы сипатталған. Аурудың алғашқы симптомдары 4-20 жас аралығында байқалады және 3 симптомдар жиынтығын қамтиды:

1) офтальмоплегия;

2) қол-аяқтары бұлшықеттерінің үдемелеп әлсізденуі;

3) көздің тор қабатының пигменттік дегенерациясы.

Аурудың үделеп дамуы барысында аталған симптомдарға жүректің ырғакты жұмыс icтeyiнiң бұзылыстары, қарыншаларының кеңеюі сияқты жүректің зақымдануы, көру нервінің атрофиясы, эвдокриндік бұзылыстар қосылады.

Аурулар 10-20 жылдан кейін жүрек-қантамыр қызметінің жетіспеушілігіне дүние салады.

MELAS синдромы

Бұл – митохондрия ДНҚ-сының нүктелі мутациялары негізінде дамитын ауру. Ауру белғілері 5-15 жас аралығында байқалады. Оның негізгі симптомдары: инсульт, қатерлі бас сақинасының ұстауы, психомоторлық дамудың кешігуі.

Инсульт көбінесе бас миының самай, төбе не шүйде бөлімдерінде жиі байқалып, тез арада қалпына келуі мүмкін. Инсульттардың қалыптасуының себебі – ми қантамырларының (артерия мен қылтамырлар) қабырғаларында митохондриялардың өте көп бөлінуі, яғни көбеюі болуы мүмкін.

Аурудың үделеп дамуы нәтижесінде неврологиялық симптомдар- бұлшықет әлсіздігі, қалтыраулар, ұстамалар, атаксия және нейросенсорлық кереңдік дамуы мүмкін. Жиі кездесетін мутация – 3243-шы орында жеке нуклеотидтердің алмасуы(A→Г). Бұл мутация тРНҚ Len генінің транскрипциялық терминаторын активсіздендіреді.

Екінші жиі кездесетін мутация – 3271-ші орында Т→Ц алмасуы болып табылады.

Митохондриялық аурулардың негізгі клиникалық белгілері

Митохондриялық аурулардың клиникалық көріністері алуан түрлілігімен сипатталады.

Олардың негізгілері болып:

Кетонды денелердің концентрациясы ұлғайып, қанның қышқылдануы қоса жүретін қайталанбалы коматозды жағдай;
Дененің физикалық өсуінің тежелуі, бойы қысқалық;
Қалқанша безінің дисфункциясы;
Жүйке жүйесінің әртүрлі бөлімдерінің зақымдалуы;
Миопатиялар және кардиопатиялар;
Диарея, целиакия – тәрізді синдром;
Бауыр жетіспеушілігі;
Тубулопатиялар, витамин-Д тұрақты рахит;
Көру нервтерінің атрофиясы;

10.Пацитопения, макроцитарлық анемия;

Митохондриялық ауруларды нақтылау мына белгілерді анықтауға негізделеді:

Қанда лактат концентрациясының жоғары болуы – лактат-ацидоз, әсіресе глюкоза жүктемесінен не ауыр жұмыстан соң күшейеді;
Қанда лактат/пируват ара қатынасының бұзылуы;
Гиперкетонемиялар және гиперкетонуриялар;
Ацетоацетат және 3-ОН-бутират концентрациясының жоғарылауы;

Дәл диагностикалау үшін бұлшықет ұлпасынан биоптат алып, тыныс алу тізбегінің ферменттерінің белсенділігін өлшеу жүргізіледі.

Бұлшықет биоптатына тән морфологиялық өзгерістер – «жыртылған қызыл талшықтар» деп аталатын өзгерістер табылады.

Геномдық импринтинг аурулары

Геномдық импринтинг аурулары (ГИА) деп – әкесінен не анасынан алынған гомологиялық гендердің ұрпақтарда түрліше экспрессиялануын айтамыз. Геномды импринтинг феноменіне байланысты дамитын мендельден өзгеше тұқым қуалайтын аурулар қатарына жатады.

«Импринтинг» терминін генетикада тұңғыш рет 1960жылы Г.Кроуз жәндіктердегі аталық текті хромосомалардың элиминациясын(жойылуын) түсіндіру үшін қолданды.

Адамдардың көптеген гендеріне қос аллельді экспрессия тән екені белгілі. Әйтседе, хромосомалардың импринтингтік учаскелерінде орналасқан гендердің экспрессиясы моноаллельді, яғни тек әкесінің не анасының гені ғана экспрессияланады, ал екіншісі пассив күйде болады. Сонымен, геномдық импринтинг дегеніміз ата-аналардан алынған гомологиялық гендердің түрліше экспрессиялану ерекшеліктеріне алып келетін эпигенетикалық үдеріс.

Геномдық импринтинг қалыптасу үдерістеріне ДНҚ-ның цитозин негіздерінің таңдамалы метилденуі маңызды рөл атқаратыны белгілі болды.

Қазіргі кезде кейбір ата-ан гендерінің құрсақтағы бала салмағына, қағанақтың даму дәрежесіне және басқа да құрсақішілік даму ерекшеліктеріне әсер ететіні анықталды.

Импинтинг гендері 7, 11, 15 хромосомаларда жиі кездеседі, сол сияқты 2,3,6,14,20 хромосомаларда да осындай гендер болуы мүмкін.

Қазіргі кезде 30-дан астам импринтинг гендері анықталған.

Геномдық импринтинг ауруларының қалыптасуының бірнеше тетіктері белгілі:

Бір аталық дисомиялар;
Хромосомалардың импринтингтік учаскелеріндегі экспрессияланатын гендердің қайта құрылуы;
Импринтингтік учаскелерінде орналасқан гендердің нүктелі мутациялары;
Хромосомалардың мителдену үдерісін бақылайтын импринтингтік орталықтардағы делециялар;

Геномдық импринтинг эффекті әсіресе 15 хромосомасындағы мутацияларға байланысты болатыны белгілі.

Прадер-Вилли синдромы

Ауру алғаш рет 1956 жылы сипатталған. Оның даму себебі – әкесінің 15 хромосомасының 15q 11-13 аймағындағы гендердің активсізденуі.

Аурудың дамуының 3 тетігі белгілі:

Әкесінің 15 хромосомасының 15q 11-13 сегментінің делециясы;
15 хромосомасының аналық дисомиясы;
15 хромосоманың импринтингтік учаскесінің құрылымдық өзгеруі;

Аурудың алғашқы белгілері туыла сала байқалады. Олардың негізгілері – бұлшықет гепотониясы, еме алмауы, салмағының кем болуы.

Кейде нәрестелер 6 айға дейін ұзақ ұйықтайды, психомоторлық даму кешігеді. 6 айлығында ему мүмкіндігі жоғарылайды. Тәбетінің күшеюі – дене салмағының тез өсуіне және семіруіне алып келеді. Салмақтың өсуі және зат алмасудың бұзылуы қант ауруының дамуын тудырады. Аурудың бәрінде түрліше дәрежеде олигофрения байқалады. Ондай балаларды оқыту мүмкін емес.

Прадер-Вилли синдромының нұсқаларын анықтау үшін әртүрлі цитогенетикалық және молекулалық-генетикалық әдістер қолданады.

Энгельман синдромы

Бұл ауруды 1965 жылы Г.Энгельман сипаттаған. Аурудың этиологиялық факторлары болып 15 хромосоманың бір ата-аналық дисомиясы және 15q 11 – q 13 учаскелеріндегі хромосомалық аномалиялар саналады. Бұл ауруда бір ата-аналық дисомия әкесінікі, құрылымдық өзгерістер ана хромосомасында болады.

Ауру айқын байқалатын олигофрения және сөйлей алмауымен сипатталатын психомоторлық дамудың кешігуі күйінде байқалады. Аурулар кеш жүре бастайды және жүруі ерекше болады. Аурудың негізгі көрінісі болып ешбір себепсіз күлуі саналады, сондықтан оны кейде «бақытты қуыршақ бейнесіндегі синдром» деп те атайды.

Кейбір ауруларда тырысу, қозғалу үйлесімділігінің бұзылулары, бұлшықет гипотониясы, қитар көзділік те байқалады.

Бұл синдромды анықтау үшін молекулалық-генетикалық және цитогенетикалық әдістер қолданылады.

Қайталанатын үш нуклеотидтер экспансиясы салдарынан дамитын аурулар

Қайталанатын үш нуклеотидтер экспансиясы аурулары – гендердің реттеуші не трансляцияланатын бөлімдерінде қайталанатын, жұптасқан үш нуклеотидтер көшірмелерінің көбеюімен сипатталатын, «динамикалық мутациялар» салдарынан дамитын тұқым қуалаушылық ауруларының үлкен бір тобы болып табылады.

Қалыпты жағдайда кейбір гендерде белгілі бір мөлшерде қайталанатын үш нуклеотидтердің болатындығы белгілі. Әрбір қалыпты гендерде осындай қайталанулар саны бірнеше жүзге дейін жетеді. Аурудың клиникалық симптомдары – қайталану саны нақтылы гендер үшін сындарлы межеден артқанда ғана байқалады.

Мұндай мутациялардың пайда болуы – екі сатыдан тұрады. Алғашқы сатысы қайталанулар саны популяциялық деңгейден біршама көбейеді, бірақ ол аурудың дамуы үшін әлі жеткіліксіз болады. Геннің мұндай күйін «премутация» деп атайды. Осындай «премутациясы» бар аллель тұрақсыз болып, кейбір жағдайларда ол толық мутацияның түзілуіне алып келеді, яғни қайталанулар саны аурудың дамуы үшін жеткілікті, сындарлы деңгейге дейін көбейеді.

Бұл аурудың жалпы клиникалық – генетикалық сипаттамалары төмендегідей:

Антиципация, яғни бір шежіре деңгейінде әрбір ұрпақ сайын аурудың клиникалық көріністерін ауырлығының күшеюі;
Әртүрлі жанұяларда және бір жанұяның түрліше ауруларында клиникалық көріністердің ауырлығы мен үш нуклеотидтер қайталанулары саны арасындағы корреляция;
Шерман парадоксы – мутацияның ұрпақтарға берілуіне байланысты, әрбір ұрпақ сайын зақымданған адамдар санының көбею мүмкіндігі. Бұл феноменнің қалыптасуы аурудың клиникалық симптомдарының дамуына жеткіліксіз «премутацияны» тасымалдаушы ағзалардың болуы нәтижесінде жүзеге асады.

Қайталанатын үш нуклеотидтер экспансиясы ауруларының екі тобы белгілі:

Бірінші топқа – геннің кодтаушы бөлімінде глутамин амин қышқылын анықтайтын ЦАГ кодондарының қайталану экспансиясы нәтижесінде ақуыз құрамында глутамин аминқышқылдары қалдықтарының көптеп қосылуы салдарынан дамитын аурулар жатқызылады. Бұл ауруларда үш нуклеотидтер (ЦАГ) экспансиясы салыстырмалы түрде аса көп болмайды, шамамен 40-80. Бұл жағдайларда мутантты гендердің транскрипциясы және трансляциясы бұзылмайды, қалыпты болады. Ал патология өлшемі едәуір ұлғайған ақуыз молекуласының қызмет етуінің бұзылуы нәтижесінде дамуы мүмкін. Бұл топ ауруларына Гентингтон хореясын жатқызады.

Екінші топқа – қайталанатын үш нуклеотидтер экспансиясы геннің трансляцияланбайтын учаскесінде пайда болған қайталанулар нәтижесінде дамитын аурулар жатқызылады. Бұл жағдайларда аурудың клиникалық симптомдары байқалуы үшін қайталанулар саны өте көп бірнеше жүзден бірнеше мыңға дейін жетуі қажет. Үш нуклеотидтер қайталануының осыншама көп болуы генді тұрақсыздандырады, ал бұл өз кезегінде ауру шежіресінде антиципация феноменінің туындауына алып келеді. Бұл топ ауруларына Мартин-Белл синромын, Фридрейх атаксиясын жатқызуға болады.

Гентингтон хореясы

Бұл ауруды 1961 жылы ағылшын дәрігері Гентингтон сипаттап жазған. Оның жиілігі әртүрлі папуляцияларда 4-10/100000 дай болады. Тұқым қуалау типі – аутосомды-доминантты. Бұл аурудың гені 4 хромосоманың 4p16.3 аймағында орналасқан, 67 экзоннан тұрады және 348 кДа болатын ақуыз «гентингтинді» кодтайды. Сау адамдар генінің бірінші экзонында 6 дан 32-ге дейін жұптасқан ЦАГ – қайталанулары болатыны белгілі. Егер осындай қайталанулар саны 36-80 –ге дейін жетсе ауру симптомдары байқалады. Геннің кодтаушы бөліміндегі осындай мутация нәтижесінде полиглутамин амин қышқылы қалдықтары тізбектері көптеп кездесетін, біршама ұзарған ақуыз синтезделінеді. Бұл ақуыз нерв жүйесінің басқа да ақуыздарымен байланысып нейрондардың өлуіне алып келеді.

Ауррудың негізгі симптомдары – хорея, бұлшықеттің ретсіз жиырылуы, гиперкинезия, деменция және психикалық бұзылыстар. Олардан басқа – бұлшықеттің сіресуі, қолдың қалтырауы, атаксия т.б. белгілері байқалады. Ауру түрлі жас шамасында 10-20 жастан 40-50 жас аралықтарында байқалады.

Куршман-Штейнерт-Баттеннің миотониялық дистрофиясы

Бұл ауруды 1901 жылы Г.И.Россолима алғаш сипаттап жазған. Ол адамдардың кең таралған тұқым қуалайтын ауруларына жатады. Әртүрлі популяцияларда оның жиілігі 1-8:40000 тең. Тұқым қуалау типі – аутосомды-доминантты.

Аурудың себебі болып геннің 3¹ — трансляцияланбайтын аймағында ЦТГ-қайталанулар экспансиясы саналады. Бұл ген 19 хромосомасының 19q13.2-q13.3 локусында орналасқан және 15 экзоннон тұрады. Қалыпты жағдайларда ЦТГ – қайталанулар санының көбеюі ауру симптомдарының ауыр түрде байқалануына алып келеді.

Мысалы, егер қайтанулар 50-80 аралығында болса ауру жеңіл түрде байқалады, 100-500-дей болса ауру күшейе бастайды, ал 500-2000-ға дейінгі қайталануларда ауру туыла сала байқалады.

Геннің кодтайтын ақуызы – метионин протейнкиназа – серин/трионин –протеинкиназалар тобына жатады және 624 аминқышқылдарынан тұрады. Бұл ақуыз жасуша жіктелуінде және ДНҚ репликациясында маңызды рөл атқарады деп есептелінеді.

Аурудың негізгі симптомдары – миопатия, миотония, жүрек-қантамыр, эндокриндік бұзылыстар және катаракта.

Мартин-Белл синдромы

Бұл ауру 1943 жылы сипатталған және ер адамдардың ақыл – есінің кем болуымен сипатталатын кең таралған ауру болып табылады. Бұл ауруды «сынғыш Х-хромосома синромы» деп те атайды. Ер адамдар арасында оның жиілігі әр түрлі популяцияларда 16-25:100000-ға тең.

Аурудың негізгі себебі – FMR1 генінің бірінші экзонының трансляцияланбайтын аймағында ЦГГ кодонының қайталануының көбеюі болып табылады. Сау адамдарда қайталанулар саны 6-дан 200 аралығында болады.

Генде мутацияның пайда болуы екі сатыдан тұрады:

Бірінші кезеңде қайталанулар саны нақтылы популяция үшін сындарлы қайталану деңгейіне дейін көбейеді. Мартин-Белл синдромы үшін премутацияда ЦГГ – қайталануы 56-дан аспауы қажет.

Екінші кезеңде – толық мутация үш нуклеотидтер қайталанулар саны 200-ден астам болуымен сипатталады. Премутация тасымалдаушылары аурудың клиникалық симптомдары байқалатын, толық мутацияға ие, сырқат балалардың дүниеге келу ықтималдылығының жоғары болумен сипатталады. Геннің премутациясының толық мутацияға айналуы тек әйелдер мейозында жүзеге асады.

Аурудың клиникалық симптомдары:

Олигофрения;
Дисморфия(прогнатизм, құлақ қалқанының үлкен және сұрықсыз болуы);
Макроорхидизм;

Аурудың тұқым қуалау типі – Х-тіркескен-доминантты типке сәйкес.

Қорыта келе Мендельден өзгеше тұқым қуалайтын аурулардың қазіргі кезде аз кездеспейтініне көзіміз жетіп отыр, және де ғаламшарымызда осы аурулармен ауыратындарды емдеу жолдары толық зерттелмесе де жоғарғы қарқынмен зерттелініп жатқандығы белгілі. Сонымен қатар әрбір ауруларға тоқтала отырып Мендеьден өзгеше тұқым қуалайтын аурудың қай-қайсысын алып қарасақ та «жан түршіктермейтінін» байқамағанымыз айдан анық. Бүкіл дүниежүзілік статистика бойынша дүниеге келіп жатқан сәбилердің шамамен 7—8%-ы түрлі тұқым қуалайтын аурулармен ауырады. Сондықтан сол ауруларды жан-жақты зерттеу, олардан алдын ала сақтандыру және емдеу жалпы адам генетикасының, соның ішінде, медициналық генетиканың негізгі проблемасы болып табылады. Болашақ ұрпақты тұқым қуалайтын түрлі ауыр зардаптардан сақтандыру үшін адам генетикасы мен медициналық генетикада жүргізілген зерттеулер қолданылады. Дүниеге ауру ұрпақты келтірмеу үшін ата-ананың екеуінің де дендері сау болу керек.

Клондау

By

Admin

-

07.02.2021

0

Клондау

Сонымен қатар, соматикалық клетканың ядросы осы организм туралы толық генетикалық ақпаратқа ие екендiгi белгiлi, егер бұл ақпаратты iске асыру үшiн барлық жағдайлар жасалса, онда жекелеген тұқымның генетикалық көшiрмелерiнiң (клондарының) шексiз санын алуға болады. Көп соматикалық клеткалар ядролары дифференцияланған қалыпта болғандықтан, алғашқы кезеңде бұл мәселенi олардың дифференциясы өтпеген ұрық дамуының белгiлi бiр стадиясында эмбрионалдық клеткаларды пайдалана отырып шешкен. Ядроларды (бластомерлердi) толған ооциттерге көшiру ондай мүмкiндiктi бередi, өйткенi ооциттердiң цитоплазмасы көшiрiлген ядроны қайта бағдарламалап, жаңа эмбрион дамуының бағдарламасын жiберуге қабiлеттi өзiндiк факторларды құрайды. Энуклеирленген аналық клеткаларға эмбриондық клеткалардың ядроларын көшiру жолымен эмбриондарды клондау.Эмбриондық клеткалардың ядроларын энуклеирленген аналық клеткаларға көшiргеннен кейiн ядро қайта бағдарланады да жаңа эмбрион дами бастайды. Теориялық түрде донордың эмбрионынан барлық бластомерлерi бiр генетикалық негiзде және бiрдей тұқымдардың дамуын қамтамасыз етуге қабiлеттi болады. Ядроларды көшiргеннен кейiн дамыған эмбриондар өз кезегiнде ядролардың донорлары ретiнде пайдаланылуы мүмкiн. Бiрнеше генерациялардан кейiн жүздеген және мыңдаған бiрдей эмбриондарды алу мүмкiн туады.

Клондау дәуірінің басталуы отаны АҚШ деп санауға болады.
1980 жылдан 1983 жылға дейiнгi кезеңде Америкада 200 жуық ұсақ биотехнологиялық компаниялар құрылған болатын. Бұған салық жеңiлдiктерiн енгiзу, құнды қағаздармен операциялардан түсетiн жоғары пайда және жеке салымшылардың мүдделiлiгi әсер еттi. Genentech биотехнологиялық фирмасының вице-президентi болған Сан-Францискодағы Калифорниялық университеттiң ғылыми қызметкерi Герберт Бойердiң соңынан көптеген университеттiк профессорлар өз компанияларын ашты.
1985 жылға қарай АҚШ-та 400-ден аса биотехнологиялық фирмалар қызмет еткен; олардың көбiсi гендiк-инженерлiк цехқа жататынын көрсету үшiн өз атауына «ген» сөзiн енгiзген: Biogen, Amgen, Calgene, Engenics, Genex, Cangene. Бүгiнгi күнi елде 1500-ден аса биотехнологиялық компаниялар бар. Сонымен қатар, молекулалық биотехнологияның дамуына барлық iрi халықаралық химиялық және фармацевтикалық компаниялар, соның iшiнде Мonsanto, DuPont, Upjohn, American Cyanamid, Еli Lilly, SmithKline Beecham, Merck, Novartis, Hoffman-LaRoche зор үлес қосты.
80-шi жылдары биотехнологиялық бизнестiң қарқынды дамуы кезеңiнде ұсақ компаниялар бiрлескен кәсiпорындар пайда болды. Мысалы, 1991 жылы Genentech компаниясының акцияларының 60 % Нoffmann-LaRoche фирмасына 2,1 млрд. долларға сатылған. Сол уақытта көптеген компаниялар банкротқа ұшыраған. Осында жылжымалылық-биотехнологиялық индустрияның ерекшелiк сипаты.
Молекулалық-биотехнологиялық индустрияның табысы 1986 жылы 6 млн. доллардан 30 млрд. долларға артты, 1996 жылғы және бүгiнгi күнi бiр жылға 160 млрд. доллар құрайды.
Алайда, тұтастай алғанда биотехнологиялық бизнестiң табысы жоғары болмады, бiз күткендей инвесторлардың ынта-ықыласы азаймады және бұл молекулалық биотехнология үлкен перспективаларға ие болғанын айғақтайды.
Мысалы, гендердi клондаумен айналысатын компаниялардан кейiн АҚШ-та жұқпалы ауруларды, қатерлi iсiктi және адамның басқа да ауруларын емдеуге арналған гендiк-инженерлiк әдiстер арқылы алынатын антиденелердi шығаратын компаниялар пайда болды: Immunex, ImmuLogic, ImmunoGen, Immunomedics, Medlmmune, Immune Response.. 1995 жылға қарай Еуропа елдерiнде 600 астам биотехнологиялық компаниялар құрылды. АҚШ-тан басқа биотехнологиялық дәуiрге кеш көшкен елдерде ұлттық молекулалық-биотехнологиялық индустрияны дамытудағы басты ролдi мемлекет алды. Мұнда «ХХ ғасырдың барлық технологияларының ең үздiк революциялық технологиясы» молекулалық биотехнология деген сенiм стимул болды. Клеткалар эмбрионды генетикалық клетка жолына түсе отырып, адам денесіндегі басқа да клеткалар сияқты бола алады. Бірақ мұндай құбылыстың әрдайым болып тұратындығына көз жеткізу үшін әлі де көбірек сынақтан өткізіп, жан-жақты зерттеу қажет. Мұндай сақтандыруға қарамастан, 1996 жылы клондалған алғашқы Долли қойын алған ғалымдар тобына жетекшілік еткен Шотландия ғалымы Ян Уилмут өзінің бұған дейінгі зерттеу бағытынан бас тартатындығын айта келіп, бұл саяси себептен емес, жаңа техниканың берері мол және практикалық жағы жоғары деп атап өткен.

Жануарларды клондау

Энуклеирленген аналық клеткаларға соматикалық клеткалардың ядроларын көшiру жолымен жануарларды клондау

Тотипотенттiк клеткалардың ядроларын эмбрионнан энуклеирленген аналық клеткаларға көшiру жолымен эмбриондарды клондаудан жинақталған тәжiрибе соматикалық клеткалардың ядроларын энуклеирленген аналық клеткаларға көшiру жолымен жануарларды клондау әдiсiн әзiрлеу үшiн негiз болған. Эмбриондық клеткалардың ядроларын көшiру жолымен клондаудың қағидаттық айырмашылығы тек өзара бiрдей жануарларды алуды ғана емес, сондай генотип бойынша донор жануармен ұқсас соматикалық клеткаларды алуды қамтамасыз етуiнде. Бұл генетикалық ұқсас ұрпақтардың бiрiншi буында шексiз санын алуға мүмкiндiк ашады.
Трансгендiк жануарлар маңызды биохимиялық және морфологиялық қасиеттерi бойынша өзгерудiң жоғары деңгейiмен сипатталады, бұл кейiннен қалаған жануар түрiн iрiктеу қызметiн арттырады, ал бұл дегенiңiз селекцияның мақсаты болып табылады.
Дүние жүзiнде уақыттың азғана аралығында трансгендiк сиыр, ешкi, шошқа, қой және үйқояндарының шамамен 20 жуық түрi жасалды. Олар тiндiк плазминогендiк белсендiргiш, моноклондық антиденелер, эритропоэтин, инсулинтектес өсiм факторы, интерлейкин, антитрипсин және басқалар сияқты бағалы фармацевтикалық заттарды өндiрген.
Соңғы жылдары трансгендiк жануарларды алуда жаңа бағыт пайда болған. Арнайы векторларды пайдалану өзге гендiк конструкцияны гендi зигота пронуклеусқа енгiзген кездегiдей барлық клеткаларға емес, организмнiң жекелеген клеткалық популяцияларға ықпалдасуына мүмкiндiк бередi. Ондай жануарлар (сиырлар, ешкiлер, шошқалар) Бүкiлресейлiк мал шаруашылығы институтының биотехнология бөлiмiнде шығарылған.
Ресей Федерациясында биотехнологияны дамытудың тағы бiр өзектi бағыты клеткалардың және органдардың ксенотрансплантациясы үшiн жануарларды шығару болып табылады..Қалта теретін клондау әдісі«АҚШ-пен, Шотландиямен иық тірестірудің ауылы алыс» деп бейжай қалса, біраз дүниеден алыстап қалатынын сезінген ғалымдарымыз клондаудың қазақы тәсілін былай өрнектейді:
– Асыл тұқымды мал басын көбейту мақсаты бізді тек жетістіктерге Негізінде клондау әдісін жүзеге асыру өте қиын дүние. Бізде америкалық ғалымдардай мүмкіндік жоқ. Олардың клондау әдісі біздің қалтамызды көтермейді. Дегенмен қазіргі биотехнологиялық даму заманында тек қана алға ұмтылу қажет. Жоғарыда мен эмбриондарды мұздату арқылы қозы алуға болатын тәсілді сөз еттім. Енді сол азотпен қатырылған эмбриондар арқылы клондаудың қарапайым әдісін жүзеге асыруға боладыБіз Англиядан әкелінген төрт қошқардан осы әдіс арқылы бұл күні 52 қозы алып отырмыз. Бұл – сирек кездесетін дүние. Асыл тұқымды малды көбейту мақсатында осы тәсілді қолдану – таптырмайтын әдіс, – дейді академик Мәкен Молдабайұлы.

Иттерді клондау тәжірибесі алғаш рет іс жүзінде дәлелденді

Ғалымдардың «басы жасап» кеткенi соншалық, клондау әдiсi арқылОңтүстік Кореялық ғалымдар америкалық Бернан Маккин есімді әйелдің өліп қалған итін клондады. Олар бұл тәжірибені алғаш рет коммерциялық негізде жүзеге асырып отыр. Бернан Маккин аталған компанияға сүйікті итінің тірі көшірмесін жасап беруге осыдан 5 ай бұрын тапсырыс берген. Ғалымдар оған итінен айнымайтын бір емес, 5 күшікті дүниеге келтірген. Кейбір ақпарат көздерінің хабарлауынша, иттерді клондауға тапсырыс беруші 50 мыңнан 150 мың долларға дейін қаражат жұмсауы тиіс. Аталған ғылыми тәжірибеге Сеул Ұлттық Университетінің ғалымдары жұмылдырылды. Бұл мамандар иттерді клондау тәжірибесін алғаш рет іс жүзінде дәлелдеп берді

«АҚШ-пен, Шотландиямен иық тірестірудің ауылы алыс» деп бейжай қалса, біраз дүниеден алыстап қалатынын сезінген ғалымдарымыз клондаудың қазақы тәсілін былай өрнектейді:
– Асыл тұқымды мал басын көбейту мақсаты бізді тек жетістіктерге жетеледі. Іздендік, біраз дүниеге қол жеткіздік. Негізінде клондау әдісін жүзеге асыру өте қиын дүние. Бізде америкалық ғалымдардай мүмкіндік жоқ. Олардың клондау әдісі біздің қалтамызды көтермейді. Дегенмен қазіргі биотехнологиялық даму заманында тек қана алға ұмтылу қажет. Жоғарыда мен эмбриондарды мұздату арқылы қозы алуға болатын тәсілді сөз еттім. Ол үшін қойға салынатын бір эмбрионды екіге бөліп салып, қойды арнайы инкубаторда бақылауға аласыз. Бір жұма өткен соң екіге бөлінген эмбрион жатырға түсіп, өз нәтижесін береді. Бұл жерде «эмбриондарды екіге бөле салса бітті, қой клондалып шыға келеді» деген ой қалыптаспауы керек. Бұл тәжірибе кейде сәтті шықпауы да мүмкін. Бір қызығы, клондалған қойдың сырт пішіні, ағзалық құрылысы, құрылымы тәжірибеде қолданған қойдан ешқандай айырмашылықсыз болып шығады. Біз Англиядан әкелінген төрт қошқардан осы әдіс арқылы бұл күні 52 қозы алып отырмыз. Бұл – сирек кездесетін дүние. Асыл тұқымды малды көбейту мақсатында осы тәсілді қолдану – таптырмайтын әдіс, – дейді академик Мәкен Молдабайұлы

Адамды клондау Осы уақытқа дейiн бiрнеше тiрi жан иесiн жасап үлгердi. Клон — медицинаның соңғы жетiстiктерiне сүйене отырып, тап солай етiп адамның көшiрмесiн жасап беру. Бiр қызығы, оның түр әлпетiнде бастапқы иесiнен мүлдем айырмашылық болмайтын көрiнедi. Адамнан адам жасау да таң емес болып қалғандй. Атап айтсақ, 2002 жылы италияндық дәрiгер С. Антинори арнайы эксперимент жасау арқылы адамзатты өмiрге әкеледi. Клондық жолмен жасалған шарана өзгелерден еш айырмашылығы жоқ, кәдуiлгi сәбилерше әйел құрсағында өсiп келедi деген мәлiмет әлемдi бiр шошытқан едi. Клондау — табиғатта сирек болса да кездеседi. Оның жасалу жолы — табиғи. Мәселен, бiрiнен-бiрi айнымайтын егiздер мiндеттi түрде бiр жынысты келедi — екi ұл, немесе екi қыз. өйткенi, олар тек бiр ғана аналық, бiр ғана аталық ұрықтан, бiр эмбрионнан пайда болды. Мұндай оқиғаны сирек болса да күнделiктi өмiрден көрiп жүрмiз. Клон жасау өте күрделi, әрi қиын. Оған көп мөлшерде қаражат та, өте көп уақыт та керек. Мысалы, бiр туынды жасап шығару үшiн жүз әйелдiң аналық ұрығы қажет. Орташа шамамен әр әйелдiң он ұрықтан бiр ұрық алғанда, мың ұрықтан бiр ұрық қана клонның пайда болуына алып келедi. Бұл жұмыстың нәтижелiгi тек 0,1 пайыз ғана. Сонда келiскен аналық ұрығының гендерiн алып тастап, қажет адамның бiр жасушасынан (клеткасынан) гендерiн алып, жатырға салып бередi. Сөйтiп, ол әйел құрсағында тоғыз ай бойы қалыпты процесте жетiлiп, туылады. Жаңағы адамнан жүз пайыз айнымайтын бала дүниеге келедi. Бұл ретте бiз азғындықтың бiр түрi саналатын нәрсенi жақсы тұрғыдан жарнамалап отырған жоқпыз. Тек, ғалымдар пайдалы деп Бұл ретте бiз азғындықтың бiр түрi саналатын нәрсенi жақсы тұрғыдан жарнамалап отырған жоқпыз. Тек, ғалымдар пайдалы деп тапқан тұстарын сөзге арқау етудемiз. Бiрақ бұған да көп елде тиым салу заңымен шектеген. Трансплантология саласына мұның үлкен көмегi болар едi. Адам ағзасының әр бөлшегi өте қымбат бағамен ауруларға ұсынылатынымен санассақ, ғылымның бұл жәрдемiне сүйену өте орынды нәрсе. Ал, бөтен, марқұм болған адамның ағзасын салу тiрi адам үшiн ыңғайлы нәрсе емес. Себебi, өзге гендер мен иммунитеттiк ағзалар бiрiн-бiрi қабылдамай, адам өмiрiн қысқартуға алып келетiнi белгiлiтапқан тұстарын сөзге арқау етудемiз. Ғылымның соңғы жаңалықтарына үңiлсек, бүгiнгi таңда тек қана адамның өзiн емес, оның iшкi құрылыс мүшелерiн де клондау әдiсi кеңiнен белең алуда. Бiрақ бұған да көп елде тиым салу заңымен шектеген. Трансплантология саласына мұның үлкен көмегi болар едi. Адам ағзасының әр бөлшегi өте қымбат бағамен ауруларға ұсынылатынымен санассақ, ғылымның бұл жәрдемiне сүйену өте орынды нәрсе. Ал, бөтен, марқұм болған адамның ағзасын салу тiрi адам үшiн ыңғайлы нәрсе емес. Себебi, өзге гендер мен иммунитеттiк ағзалар бiрiн-бiрi қабылдамай, адам өмiрiн қысқартуға алып келетiнi белгiлi.

Зардаптары

Ал енді зиянды жағына келетін болсақ, ол бірінші, этикалық жағы дер едім. Қазіргі кезде христиан және котолик шіркеулері адамды клондауды айыптауда. АҚШ президенті Джордж Буш адамды клондауға тәжірибе жасауға тыйым салатын жарлық шығарған. 2003 жылдан бастап Европарламент баған клеткаларды өсіруге тәжірибе жасауды тоқтатуға шешім қабылдады. Сөз реті келгенде айта кетейін, клондау тәсілімен алынған жануарлар, кәдуілгі жануарларға қарағанда, екі есе аз өмір сүреді. Батыста, қазір қай ел екені есіме түспей отыр, Долли есімді қойды клондау үшін 400-ге жуық тәжірибе жасауға тура келген. (Бұл тәжірибе Шотландиядағы Рослин институтында 1997 жылы жасалыпты. Атағы жер жарған Доллимен бірге клондалған тағы бір сондай жануар екі жұмаға жетпей өліп қалған. Адам тағдыры да осындай болатынына шотландықтар кепілдік бере алмайды. Алайда Б.Буасселье перзентсіз адамдарға көмек бермей отыра алмайтындығын алға тартатын көрінеді. – Қ.З.) Байқап отырған шығарсыз, соған қарағанда, адамды клондау үшін қаншама қиындықтан өтіп, шыдап бағу керек. Қолдан жасалған адамның қандай болатынын ешкім де тап басып айта алмайды. Жеке басымның пікірін білгіңіз келсе, ондай адамдардың болашақта пайдасынан зияны басым болатынына көзім жетеді. Осы әдіспен өмірге төрт құбыласы сай бала келеді деп айтудың өзі қиын. Жасанды жолмен дүниеге келген баланың болашағы жайында ойлаудың өзі бұлыңғыр дүние.

Эмбрионды генетикалық клеткаларды зерттеушілер әрдайым күрделі жағдайға тап болып келген еді. Өйткені генетикалық клеткаларды алу үшін дағдарысты деген клеткаларды эмбрион кезінде жою қажеттігі оны мүлде құртып жіберетін болған. Міне сондықтан да Ресейдің Ортодокс шіркеуі мен Ватикан ғалымдардың генетикалық клеткаларды зерттеу ісіне қарсылық танытып келді. Алайда ғалымдар үшін эмбрионды генетикалық клеткаларды зерттеп тану әрдайым қызығушылық тудыратын. Өйткені, медицина ғалымдары күндердің күнінде адамның зақымданған, ауруға шалдыққан клеткаларын, ағзаларын қолдан өсірілген клеткамен алмастыра алатын мүмкіндікке жетеміз деп үміттенеді. Висконсин университетіндегі анатомия профессоры Джеймс Томсон бастаған ғалымдар командасы міне осы баламалы тәсілді іздестіруде. Ол әзірге қайта бағдарланған немесе үлгілендірілген тері клеткаларының жұмысқа қосылғандығы жайында хабарлаған. Клеткалар эмбрионды генетикалық клетка жолына түсе отырып, адам денесіндегі басқа да клеткалар сияқты бола алады. Бірақ мұндай құбылыстың әрдайым болып тұратындығына көз жеткізу үшін әлі де көбірек сынақтан өткізіп, жан-жақты зерттеу қажет. Мұндай сақтандыруға қарамастан, 1996 жылы клондалған алғашқы Долли қойын алған ғалымдар тобына жетекшілік еткен Шотландия ғалымы Ян Уилмут өзінің бұған дейінгі зерттеу бағытынан бас тартатындығын айта келіп, бұл саяси себептен емес, жаңа техниканың берері мол және практикалық жағы жоғары деп атап өткен.

Соңғы ғылыми жаналықтар бойынша, адам генi 30-35 мыңдай геннен тұрады. Және генiмiздiң 99 пайызы шимпанзенiң, 70 пайызы тышқанның генiмен сәйкес келедi екен. Адамның кейбiр гендерi омыртқалыларды былай қойғанда, омыртқасыздармен де, өсiмдiктермен де, тiптi ашытқы мен өңездермен де бiрдей болып шыққан. Бұл ашылған жаңалықтар Жер бетiндегi тiршiлiктiң пайда болу процесiнде көптеген жайттардың басын ашып бермек.

Бұл мәселенi әрмен қарай терең зерттей түскен ғалымдар күтпеген ұйғарымға келуге мәжбүр болуда. Мәселен, қазiргi адамда басқа Жер бетiндегi бiрде-бiр жан-жануарда кездеспейтiн 223 ген бар болып шыққан. Демек, олардың бiздiң бойымызда жердегi эволюция барысында пайда болуы мүмкiн емес. Бiр биологиялық түрдiң екiншiсiне қарағанда жаңа 223 генiнiң болуы, бұл өте көп. Дәл осы гендер адамның шимпанзеден айырмашылығының үштен екiсiн бередi. Бұл – табиғатта бұрын-соңды кездеспеген жағдай. Сонда адамға екi жүзден астам жұмбақ ген қайдан келген?

Америкалық ғалым Закария Ситчин «Адам атаның бөгдеғаламшарлық генi туралы iс» атты елең еткiзерлiк тақырыппен мақала жариялады. Онда Ситчин қазiргi адамның гендiк инженериялық жолмен пайда болғаны туралы тұжырым жасайды.

Эмбрионды генетикалық клеткаларды зерттеушілер әрдайым күрделі жағдайға тап болып келген еді. Өйткені генетикалық клеткаларды алу үшін дағдарысты деген клеткаларды эмбрион кезінде жою қажеттігі оны мүлде құртып жіберетін болған. Міне сондықтан да Ресейдің Ортодокс шіркеуі мен Ватикан ғалымдардың генетикалық клеткаларды зерттеу ісіне қарсылық танытып келді. Алайда ғалымдар үшін эмбрионды генетикалық клеткаларды зерттеп тану әрдайым қызығушылық тудыратын. Өйткені, медицина ғалымдары күндердің күнінде адамның зақымданған, ауруға шалдыққан клеткаларын, ағзаларын қолдан өсірілген клеткамен алмастыра алатын мүмкіндікке жетеміз деп үміттенеді. Висконсин университетіндегі анатомия профессоры Джеймс Томсон бастаған ғалымдар командасы міне осы баламалы тәсілді іздестіруде. Ол әзірге қайта бағдарланған немесе үлгілендірілген тері клеткаларының жұмысқа қосылғандығы жайында хабарлаған.

Клетка

By

Admin

-

07.02.2021

0

Клетканың қозғалыс органеллалары

Жасушаның құрылыс компоненттері

Барлық тірі организмдердің құрылысымен тіршілік әрекетінің негізі клетка. Организмдерге тән өсу мен көбею, зат алмасу, тыныс алу, тітіркену т.б. тіршілік әрекетінің жүзеге асуы және ұрпақтан ұрпаққа берілуі клеткамен байланысты. 1665 жылы Р.Гук ашқан. 1838-39 жылдары Шван және Шлейден барлық барлық тірі организмдердің клеткадан тұратынын анықтаған, және олар клетка теориясының негізін қалаған.

Клетка теориясының қағидалары:

Тіршілік қандайда бір күрделі немесе қарапайым формада болмасын ол құрылымдық функционалдық, генетикалық тұрғыдан алып қарағанда тек клетка болады.
Кез келген клетка өзінің алдында тіршілік еткен клетканың бөлінуі нәтижесінде пайда болады. ( Вирхов)
Көп клеткалы организмдердің құрылымдық функционалдық бірлігі клетка болып табылады.

Тірі организмдерді құрамына қарай 2 топқа бөлеміз.

Клеткалық емес формалар
Клеткалық формалар

Барлық тірі жәндіктер кішкене мембранамен қоршалған қуыстар, химиялық заттармен құнарландырылған су ертіндісімен толтырылған клеткадан түрады. Тірішіліктің’қарапайым түрі — бөліну арқылы көбейетін жеке клеткалар. Біздер сияқты, жоғары дамыған организмдерді клеткалы қалалармен салыстыруға болады. Ол қаланың ішінде өзара күрделі байланыс жүйесімен қызмет атқаратын маманданған клеткалар тобы ерекше жүмыс істейді. Клетканы зерттейтін себебіміз, олардың молекулалық құрылысын, бір жағынан және екінші, олардың адам сияқты осыншама күрделі организмді құрау үшін қалай өзара әрекеттесетінін білу қажеттігінен туындайды.

Барлық организмдер және оның құрамындағы клеткалар эволюциялық жолмен арғы аталық клеткадан тараған. Эволюцияның негізгі екі процесі — ол: 1) генетикалық ақпараттың кездейсоқ үйлесуі, ол организмнен оның ұрпақтарына беріледі, және 2) өзін тасымалдаушысының тіршілігіне және көбеюіне мүмкіндік туғызатын генетикалық ақпаратты сұрыптау. Тірі табиғаттың көз жетпес көпшілігіне үңілуге мүмкіншілік беретін биологияның орталық принципі эволюциялық теория болып табылады.

Алғашқы клетканың қалай пайда болғанша көз жеткізетін қазба қалдықтар жоқ. Дегенмен, соңғы организмдер және лабораториялық тәжірибелердің көрсетуі эволюциялық көзқарастың дұрыстығын байқатады. Бірінші клетканың ұйымдасуына себепші болған уақиға (кіші молекулалардың алғашқы синтезі, РНҚ молекуласының өз бетімен екі еселенуі, РНҚ бір ізділігінің аминқыщқыл бір ізділігіне трансляциялануы, мембранамен қоршалған компоненттердің (клетка органоидтары) липидтер (майлар) молекулаларының оздігінен жиналуынан пайда болуы) бәлкім, 3,5-4 млрд. жыл бұрын болған сияқты.

Болжамды алғашқы клетканы қазіргі қарапайым клеткалар -микоплазмалармен салыстыру тиімді. Микоплазмалар — бактерияларға ұқсас кішкентай организмдер, әдетте тоғышарлық өмір сүреді, өсімдіктердің немесе жануарлардың клеткаларымен тығыз байланыста болады (1-сурет).

Олардың кейбіреулерінің диаметрі 0,3 мкм және құрамында мөлшермен 750 әртүрлі белоктарды синтездеуге жететін нуклеин қышқылы болады. Бүл — клетканың өміріне қажетті белоктардың ыкшам саны болуы мүмкін.

Алғашқы клетканың микоплазмадан айырықша айырмашылығы (және, әрине, кез келген басқа қазіргі клеткалардан) микоплазмада тұқым қуу ақпараты РНҚ-да емес ДНҚ-да сақталады. Осы күнгі клеткаларда полинуклеотидтердің екі түрі де бар, бірақ эволюция барысында олар маманданған және бірігіп жүмыс атқарады, әрқайсысы өзіне тән қызмет жасайды. Полинуклеотидтер (ДНҚ, РНҚ) өздерінің шамалы айырмашылықтарына байланысты әртүрлі қызмет атқаруға бейімделген. ДНҚ әрқашан генетикалық ақпараттың қоймасы болып табылады.

Полинуклеотидтерден басқа микоплазма клеткаларында ферменттер жөне қүрылымдық белоктар көптеп кездеседі — олардың кейбіреулері клетканың ішінде, ал басқалары оның мембранасында орналасқан. Белоктар қоршаған ортада болмайтын, клеткаға қажет шағын молекулаларды синтездейді, биосинтетикалық әрекеттердің жүруіне қажетті энергияны бөледі және клеткаға қажетті химиялық жағдайды қамтамасыз етеді.

Клетканың түрлері

Тірі организмдер өзінің қүрамына кіретін клеткалардың типіне байланысты эукариоттар және прокариоттар болып бөлінеді. Эукариоттық клеткаларда геномның ДНҚ-сы ядролық қабықшамен қоршалған, яғни эукариоттық клеткалардың ядросы бар, ал прокариоттарда айқын көрінетін ядро жоқ (грекшеден аударғанда эу — «мен» жүрнағына сәйкес (ядромен), про — «сыз» жұрнағын (ядро-сыз), ал кариос — ядро).

Көп клеткалы организмдер ұйымдасқан клеткалар жиынтығын құрайды. Мүндай организмдердің негізгі топтары — өсімдіктер, жануарлар, саңырауқұлақтар және кейбір колониялық бактериялар түрлері мен кок-жасыл балдырлар.

Прокариоттардың коп клеткалы колонияларында барлық клеткалар біркелкі, ал эукариоттық организмдерде клеткалар пішіні және қызметіне байланысты өзгешеленеді, яғни дараланған. Организмнің өзінің өлшемімен 50 мкм-нен (кәдімгі саңырауқүлақ) 30 м және одан да көп (биік ағаш), олардың клеткалары таңғаларлықтай бір біріне жақын: орташа диаметрі 10-нан 50 мкм-ге дейінгі аралығында. Бұл шектен шығатын кейбір жоғары маманданған клеткалар ғана.

Бір клеткалы организмдер эукариоттарда сондай-ақ прокариоттарда болады. Эукариоттарға жататын бір клеткалы амеба (диаметрі 100 мкм) коптеген эукариоттық клеткалардан (10-50 мкм), көп клеткалы өсімдіктер және жануарлар, бірнеше есе ірі. Жалпы бір клеткалы прокариоттар негізінен эукариоттық клеткалардан кіші болуы керек: олардың диаметрлері көбінде 1-5 мкм құрайды. Дегенмен, өте ірі, сондай-ақ өте кішкентай прокариоттық клеткалар кездеседі. [Мысалы, бір клеткалы алып балдырлардың клеткалары 5 мм жетеді, ал пневмококк бактерияның диаметрі бар жоғы 100 нм (0,1 мкм)].

Прокариоттық клетка

Тірі клетканың қарапайым түрі — прокариоттық клетка. Прокариоттарға бактериялар және кок-жасыл балдырлар сияқты бір клеткалы организмдер жатады. Прокариоттық клетканы анықтайтын бір ерекшелік олардың хромосомасымен цитоплазмасының арасында тікелей қатынастың (контакт) болуы. Эукариоттық клеткада, керісінше, хромосомалар мембраналық құрылым — ядрода болады. Эукариоттық клеткалардан прокариотты клеткалардың тағы бір айырмашылығы — оларда митохондриялар мен хлоропластар (компартменттер) болмайды, рибосомалардың көлемі өте кішкентай

Қазіргі кездегі өмір сүретін организмдер бір ғана, бірнеше миллиард жыл бүрын өмір сүрген алғашқы жабайы клеткадан шыққан деген болжам бар. Өздерінің бәсекелестерін жеңе келе, сол клетка клетканың бөліну процесіне және эволюциясына бастау болған, сөйтіп жердің жасыл жамылғысы пайда болған, оның атмосферасының құрамы өзгеріп, оны парасатты тіршіліктің отанына айнал-дырған. Барлық организмдердің «тектік ұқсастығын» осылайша ғана түсіндіруге болатын сияқты. Эволюцияның барысында маңызды кезең бар. Шамамен 1,5 млрд. жыл кейін ішкі қүрылымы салыстырмалы түрде қарапайым кішкене клеткалардан (прокариот деп аталатын, оларға әртүрлі бактериялар жатады) көлемі үлкен және әлдеқайда күрделірек жоғарғы жануарлар мен өсімдіктер клеткалары сияқты эу к а р и о т т ы қ клеткаларға ауысқан.(олардың седиментация коэффициент 708) жөне клетка қабырғасы болғандықтан ірі молекулаларды сіңіріп, шығара алмайды.

Прокариоттық клеткалардың қүрылымы қарапайым, бірақ биохимиялық қасиеттері әр түрлі. Бактериялар -ең қарапайым организмдер, коптеген табиғи орталардан табылған .

Бактериялар мен көк-жасыл

Балдырларда клетка қабырғасы деп аталатын қатты қорғаушы қабықша, ал оның астында плазмалық мембрана бар. Оның қоршауында ДНҚ, РНҚ, белоктар және кіші молекулалардан тұратын жалғыз цитоплазмалық компартмент болады. Клетка қабырғасының құрамы, кейбір патогендік организмдердің індеттілігін сақтайды да, әртүрлі прокариоттарда бірдей болмайды. Бактериялық клеткалар-дың қабырғалары, мысалы, липидтерден, көмірсулардан және мукопептидтік комплекстерден, аминқышқылдардан және аминоқанттардан құралатын, ал кок-жасыл балдырлардың клетка қабырғасының құрамына целлюлозаның біршама мөлшері кіретіндіктен эукариоттық клеткаларға ұқсас.

Клетканың құрамы электрондық тығыздығы кішірек ядролық аймақтан және өте тығыз цитоплазмадан түрады.

Диаметрі 30-50 А° жіңішке шырмалған талшықтар жарық ядролык аймақтан өтеді. Бүл талшықтарды жеңіл айыруға болады, әсіресе бактериялық клеткалардан; олардың клетканың тұқымқуатын материалы дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) жіпшелері екені белгілі. Кок-жасыл балдырларда және кейбір бактерияларда мембраналар қабаттары болады, тегінде плазмалық мембраналардың томпайып шығуынан пайда болуы ықтимал, олар фотосинтезге қатынасады. Бактерияларда фотосинтездік пигмент (бояу) ретінде бактериохлорофилл, ал көк-жасыл балдырларда — хлорофилл және фикоцианин (грек, «рһукоз» — балдыр, «куапоз» — кокшіл, кок түсті) қолданылады. Прокариоттық клеткалардың цитоплазмасында рибосомалар кішкене — диаметрі 150-200 А° дөңгелекше денешіктер, бірақ одан басқа ешқандай ішкі құрылымдар жоқ.

Бактериялар қарапайым түрде ажырасу арқылы болінеді, тез өсіп-өнеді. Қалыпты жағдайда прокариоттық клетка әрбір 20 минут сайын бөлінеді, сөйтіп 11 сағатқа жетпей 4 млрд. клетка түзеді. Жылдам бөлінгендіктен бактериялар популяциялары қоршаған ортаның озгеруіне жеңіл дағдыланады.

Бактериялық клетканың бөлінуі мезосоманың бөлінуінен басталады; одан кейін мезосоманың екі бөлігі бір бірінен алшақтайды, әрбір бөлік өзімен бірге түқымқуу заты — ДНҚ-ны ала кетеді; сөйтіп ДНҚ-да екіге бөлінеді де Олардан кейінірек екі балапан клеткалардың ядролық аймақтары құралады. Мезосома — плазмалық мембранадан пайда болған құрылым, ядролық аймақта орналасқан ДНҚ, тегі осы мезосомаға бекітілген болуы керек. Басқа прокариоттардың осылайша бөлінетіні белгісіз.

Бактериялар және көк-жасыл балдырлар қолайсыз жағдай туғанда споралар күйіне көшу қабілеттерімен ұқсас. Спораның қабықшасы, әсіресе бактерияларда кішкене мөлшердегі цитоплазма және ядро аймағының төңірегін қамтиды, осы күйде клетка тіршілік белгісін көрсетпей, спораның өсуіне қолайлы жағдай туғанша қала береді. Спора күйінде бактериялық клетка жағымсыз жағдайға өте төзімді, тіпті қысқа мерзім ішінде 120° С дейінгі жоғарғы температурағада шыдайды. Ал көк-жасыл балдырлар болса, олар температурасы 70° С жететін ыстық көздерде гүлдеп түрады; осындай қайнарлардағы қараған кезге көрінетін түрлі түсті бояулар, олардың реңдері әртүрлі қосымша пигменттермен анықталады, солардың тіршілігі.

Табиғатта бактериялар көптеген сансыз экологиялық қуыстарды алып жатыр, осыған орай олардың биохимиялық құрылыстары да сан алуан, бейімделгіш қасиеттері де соған байланысты. Бір-бірімен алшақ туыстас бактериялардың екі тобы белгілі: эубактериялар — топырақта, суда жөне басқа организмдерді мекеңдейді, бүл жиі кездесетін түр , және қолайсыз қоршаған ортада, батпақ, мұхит тереңінде, өте тұзды суларда және ыстық қышқыл бұлақтарда кездесетін архебактерлер.

Іс жүзінде кез келген органикалық молекулалармен (қанттар, аминқышқылдар, майлар, кемірсулар, полипептидтер, полисахарид-тер) қоректенетін бактериялар түрлері бар. Кейбіреулері көміртегі атомын С02-ден және азоттың атомын N2-ден ала алады. Өзінің салыстырмалы түрде қарапайымдылығына қарамастан бактериялар жер бетінде басқа организмдерге қарағанда ең көп өмір сүреді және сан жағынан басқа клеткалар түрлерінен көп басым.

Эукариоттық клетка

Эукариоттық клетка, прокариоттық клеткадан шығу ықтималдығын ескерсек, олармен салыстырғанда әлдеқайда күрделі ұйымдасқан.

Эукариоттық клеткалардан көптеген әртүрлі организмдер:
жоғарғы өсімдіктер, көп клеткалы жануарлар, саңырауқүлақтар және
бір клеткалы амеба құралған. Клетка плазмалық мембранаға
кигізілген, ал өсімдіктер клеткасында осы мембрананың сыртында
целлюлозадан және басқа материалдаң жасалған сыртқы қабырға бо-
лады. _; ,

Тұқымқуатын затта, мембранамен қоршалған ядроның ішінде, күрделі нуклеопротеидтік денешіктер — хромосомаларда жиналған, олардың саны әбір түрге тән (мысалы, адамның әрбір диплоидтық клеткасында 46, ал қойда — 54). Митохондриялар (төмендегі суретте) көмірсулардың және майлардың химиялық энергиясын, клетканың басқа бөлшектерінің қажет кезінде қолдануына жарамды көлемде өндіріп тұрады: цитоплазманың мембраналық жүйесі — эндоплазмалық ретикулум (тор), Гольджи аппараты клетка құрылысына және оның қызметіне қажетті макромолекулаларды синтездеумен, хаттаумен айналысады. Жасыл өсімдіктер клеткалары ішкі құрылымы бірнеше қабаттан түратын денешіктер — хлоропластардың көмегімен, оларда мембранамен қоршалған, күн сәулесінің энергиясын қабылдайды, және оны көмірсуларының энергиясына айналдырып, ал кейде осы күйде ұзақ сақтауға тырысады. Эукариоттық клеткалардың тіршілігінде басқа да қызметтер атқаратын вакуолъдер (лат. «вакуум» — кеңістік қуыстар), лизосомалар (лат. «Лизиз» — еріту) және пероксисомаларда мембранамен қоршалған. Тек қана рибосомалардың, хромосомалардың, микротүтікшелердің және микрофибриллалардың шығу тегі мембранаға байланысты емес. Осы аталған құрылымдар келесі тарауларда толық сипатталады. Мембраналардың және мембраналық қүрылымдардың энергиясын өзгертудегі үлесі ақиқат, дегенмен хромосомадан өзге құрылымдарда бұл процестерге қатынасады. Тіпті хромосомаларда генетикалық ақпараттың тасымалдаушысы бола тұра, клеткадағы энергия өзгерістеріне қатысы бар, әрине тікелей емес, кейбір алыстағы басқарушылар ретінде.

Эукариоттық клеткалардың прокариоттармен салыстырғандағы айырмашылығы — оларда ядро болады. Клеткадағы ДНҚ-ның көп мөлшері қос қабат мембранамен қоршалған ядроның ішінде. Сөйтіп, құрамында ДНҚ бар компартмент көптеген зат алмасу реакциялары өтетін клетканың басқа бөлігі — цитоплазмадан бөлінген.

Цитоплазманың ішінде әртүрлі озіне тән коптеген органеллалар болады. Олардың ішінде ерекше көзге түсетін екі түрі — митохондриялар және хлоропластар. Бүл органеллалардьщ әрқайсысы қосқабат мембранамен қоршалған, химиялық қасиеті ядроны қоршаған мембранадан өзгеше. Митохондриялар эукариоттық клеткалардың әмбебап компоненті (лат. «сотропепк» — қүраушы) болса, хлоропластар фотосинтезге бейім эукариоттық клеткаларда ғана, яғни осімдік клеткаларында болады, ал жануарлар мен саңырауқұлақтарда кездеспейді. Екі органелланың да шығу тегі симбиотикалық тұрғыдан түсіндіріледі.

Митохондриялар өз бетімен омір сүретін прокариоттық организмдерге көп ұқсас. Олар, мысалы, сыртқы пішіні, колемі жағынан бактерияларға үқсас; олардың құрамында ДНҚ бар және бөліну арқылы көбейеді. Эукариоттық клетканы бұзып, компоненттерін жеке бөліп алып, митохондриялардың клетканың демалысына жауапты екенін және бұл процесс клетканың басқа бөлшектерінде жүрмейтінін көрсетуге болады. Митохондриясыз жануарлар мен саңырауқұлақтардың клеткалары анаэробты, оның энергетикалық сұранысы әлжуаз жөне көне гликолиз процесіне тәуелді болар еді. Осы замандағы коптеген бактериялар тыныс алады, олардың дем алу механизмі митохондриялардың демалуына өте үқсас.

Сөйтіп, эукариоттық клеткалар аэробтық бактерияларды жұтып, оттегіне бай дүниеде тірі қалған жабайы анаэробтық организмдердің ұрпақтары деуге толық негіз бар. Бактерияларды қорытып жіберудің орнына бұл организмдер оларды қоректендіріп, өздеріне қажетті атмосфералық оттегін пайдалану үшін және энергия ондіру үшін оларды симбиоздық күйде ұстаған. Бүл біздің шөпті жеп, сүт беретін қасиеті үшін сиырларды ұстайтынымызға ұқсас. Әрине, дәл осылай болды деуге тікелей дәлел жоқ, дегенмен, осы күнгі кейбір микроор-ганизмдердің ерекшеліктері эволюцияның осыған үқсас бірізділігінің мүмкіндігін растайды.

Митохондриялардың әрбір мембранасының құрамы үш қабаттан құралады: екі қабаты белок молекулаларынан, бір қабаты (ортаңғы) май молекулаларынан түзілген.

Сыртқы мембрана тегіс, ешқандай қатпарлар мен өсінділер түзілмейді. Оған керісінше, ішкі мембранада митохондрияның ішкі қуысына қарай бағытталған көптеген қатпарлар түзілген. Ішкі мембрананың қатпарлары кристалар (лат. «криста» — тарақша, өсінді) деп аталады. Митохондриялардың көпшілігінде олар көлденең бағытта орналасады да кейбіреулері тармақтанып тұрады. Әр түрлі клеткалар митохондрияларындағы кристалардың саны бірдей болмайды: олардың саңы бірнеше оннан, өсіресе белсенді қызмет ететін клеткалардың митохондрияларында көп болады.

Митохондриялардың ішкі қуысы қоймалжың сұйық затқа толып түрады. Оның ішінде рибосома жөне нуклеин қышқылдары (РНҚ, ДНҚ) болады.

Қызметі. Митохондриялардың сыртқы және ішкі мембраналарының, әсіресе кристалардың бетінде, сондай-ақ, оның ішкі қуысында алуан түрлі ферменттер көп болады, бұл органоидтардың әрекеті сол ферменттерге байланысты. Оларға, ең алдымен, клеткалардың тыныс алуына қажетті ферменттер жатады, ал тыныс алу митохондриялардың аса маңызды қызметінің бірі, өйткені, клетканың тіршілік әрекетінде басты орын алатын затты — АТФ-ты синтездеуге қажетті энергия сол тыныс алу процесінде ғана пайда болады.

АТФ барлық организмдер клеткаларының митохондрияларында синтезделеді және ол клеткамен тұтас организмнің тіршілік әрекетін жүзеге асыратын процесс үшін әмбебап энергия көзі болып саналады. АТФ синтезі митохондриялардың негізгі қызметі болып саналады. Соның нәтижесінде оларды клетканың күш беретін тетігі деп атайды. Митохондрияларда синтезделген АТФ еркін жылжып цитоплазмаға барады да, одан әрі клетканың ядросымен органоидтарына бағытталады, сол жерде оның бойындағы энергия жүмсалады.

Митохондрияларда, АТФ-тан басқа, аздаған мөлшерде белоктарда синтезделеді, олар осы органоидтардың құрамына енеді. Митохондрияларда аздаған мөлшерде болатын ДНҚ мен РНҚ синтезін де солардың қызметі деп есептеу керек.

Прокариоттық клеткалар микоплазмадан жоғарғы өсімдіктер мен жануарлардың күрделі эукариоттық клеткаларына дейін үздіксіз қатар тізіп шығу мүмкін еместігі белгілі. Мүмкін, соңғылары эволюция барысында біріншілерінен, әлде, дұрысы, осы замандағы екі түрі де бір текті болуы мүмкін, бірақ аралық кезеңдері жоқ, немесе белгісіз болып қала береді. Біздің кезіміздегі эукариоттарға тек қана митохондриялар ғана емес сонымен қатар прокариоттардан өзгешеленетін басқа да бірқатар ерекшеліктер тән. Осы ерекшеліктердің бәрі эукариоттық клеткалардың мүмкіндік қабілетін көрсетеді және екеуінің (про немесе эукариоттар) қайсысы бұрын дүниеге келгенін айту қиын.

Эукариоттық клеткалардың колемі, прокариоттармен салыстырғанда әлдеқайда үлкен — әдетте 1000 еседен артық. Сондықтан эукариоттық клеткалар өздерінің аумағын үлкейтпеу үшін әртүрлі ілмек-иірімдерге, қатпарларға және басқа күрделі мембраналық пішінге түсуге мәжбүр.

Бір жағынан ішкі мембраналардың құрылысының күрделілігін және көптігін, барлық эукариоттық клеткаларға тән негізгі ерекшеліктерін осымен түсіндіруге болатын сияқты. Ядро, митохондриялар жене хлоропластарда (өсімдіктерде) мембранамен қоршалғандығы жоғарыда айтылған.

Клеткада шығарылатын заттар және липидтермен мембраналық белоктар синтезделетін эндоплазмалық ретикулум (тор) шытырманын құрайтында мембраналар. Гольджи аппараты да бірінің үстінде бірі орналасқан жалпақ шөлмек тәрізді мембраналардан тұрады, әртүрлі органикалық молекулалардың синтезіне және тасымалдауына қатынасады. Ферменттердің клетка ішіндегі ас қорытуына қажетті қорын сақтайтын лизосомаларда мембранамен қоршалған; соның арқасында клеткадағы белоктар мен нуклеин қышқылдарын осы ферменттердің әсерінен сақтайды. Осылайша пероксисомалар да мембраналардың құшағында, ал ішінде организмге зиянды жоғары әсерлеткіш асқын тотықтар (пероксидтер) түзіледі және ыдырайды. Осы мембраналармен қоршалған қүрылымдар цитоплазманың белгілі бір компартменттеріне сәйкес. Жиынтығында олар қалыпты тірі клетканың жарты көлемін алып жатыр. Мембранамен қоршалмаған органеллалар, ішіне бәрі кіретін цитоплазмалық компартмент, әдетте цитозолъ деп аталады.

Органеллалар – белгілі бір құрылысы және атқаратын қызметі бар цитоплазманың тұрақты жоғары дифференциялданған құрылымдары. Олар құрылысына қарай мембраналы және мембраналы емес, атқаратын қызметіне қарай арнайы және жалпы қызмет атқаратын организмдер болып бөлінеді.

Арнайы қызмет атқаратын органойдтар: клетканың белгілі бір типтеріне бұлшықет клеткасының жиырылуын қамтамасыз ететін миофибрилдерге тыныс алу жолдарындағы эпителий кірпікшелеріне ащы ішек бүрлеріне тән қызмет атқаратын клеткалары жатады.

Жалпы қызмет атқаратын органойдтар: эндоплазмалық тор, пластидтер, митохондрия, лизосома, рибосомалар, гольджи аппараты, клетка орталығы, микротүтікшелер.

Мембраналы органоидтар: митохондрия, эндоплазмалық тор, гольджи аппараты, лизосома.

Мембраналы емес органоидтар: рибосомалар, микротүтікшелер, клетка орталығы, филаменттер.

Эндоплазмалық тор — 1945 жылы Портер ашты. Эндоплазмалық тордың 2 түрі бар. а) тегіс б) түйіршікті

Түйіршікті эндоплазмалық тордың мембранасы қапшықты цистерналы түтікшелі болады. Онда белок синтезделетін рибосомалар орналасқан. Бауыр, нерв клеткасында түйіршікті эндоплазмалық тор жеке-жеке орналасқан. Ұйқы безінде эндоплазмалық тор ядроның маңайында шоғырланып орналасады. Атқаратын қызметі: синтезделген белоктар клетканың басқа бөліктеріне тасымалданады.

Тегіс эндоплазмалық тор — мембранасы кіші вакуольдер мен түтікшелер түзеді. Онда рибосома болмайды. Тегіс эндоплазмалық тор түйіршікті эндоплазмалық тордан дамиды. Қызметі липидтердің синтезіне қатысады, арнайы ферменттердің көмегімен тотығуы нәтижесінде улы заттардан залалсыздандыруға қатысады.

Гольджи аппараты. 1898 жылы Гольджи ауыр металдардың көмегімен нерв клеткаларынан тапқан. Құрылысы: мембраналары жинақталып қабаттасып диктиосома қабатын құрайды Гольджи аппараты көпіршіктері бар түтікшелерден тұрады. Оның әр қабатыннан жан жаққа ұштарында көпіршіктері бар түтікшелер тарайды. Әр клеткадағы мұндай диктиосомалардың саны бірнеше жүзден бірнеше мыңға дейін ауытқиды. Қуыстардың кеңейген жерлерінен вакуольдер түзіледі. Омыртқалы жануарлардың күрделі құрылысты клеткаларында диктиосомалар көпшілік жағдайда ядро маңында орналасқан. Клеткада синтезделген заттар бірден сыртқа шығарылмай, алдымен Гольджи 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 құрылады. Қызметі: цитоплазмада синтезделген заттар сақталады, ал цистерналарында полисахаридтердің синтезі көпіршікті түйіршіктелген липопротеидер түзіле отырып клеткадан сыртқа тасымалдайды. Олардың белоктармен байланысынан гликолипидтер мен гликопротеидтер клетка мембранасының сыртқы гликокаликс қабатын құрауда үлкен рөл атқарады.

Лизосомалар — шар тәріздес көлемі 0,2-0,4 мкм 1 мембранамен қапталған органелла құрамында гидролиттік ферменттер — гидролаза, протеиназа, нуклеаза, гликозидаза, фосфатаза, липазалар болады. Олар биополимерлерді ыдыратады.

жылы ДеДювь ашқан. Лизосоманың 3 түрі бар.

Біріншілік лизосомалар
Екіншілік лизосомалар
Қалдық денешілік немесе телолизосомалар

Біріншілік лизосомалар диаметрі 0.2 — 0.5 мкм құрамында гидролаза, фосфатаза ферменттері эндоплазмалық тордың мембранасында синтезделіп, гольджи аппаратына түсіп, лизосоманың құрамына кіреді. Атқаратын қызметі: Клетка ішілік асқорыту процесіне қатысады. Фагоцитоз не пиноцитоз көпіршіктерімен қосылған лизосомалар асқорыту вакуольдерін түзіп, клеткаға енген бөтен заттарды жояды. Лизосомалардың көмегімен клетка ішіндегі ескірген немесе бұзылған құрылымдық компоненттер, тіпті кейде тұтас клеткалар мен мүшелер ыдырап жойылады.(мысалы, итбалықтың құйрығы)

Митохондрия — органикалық қосылыстардың тотығуы нәтижесінде түзілетін энергия АТФ молекуласының синтезіне қатысады. Клетканың тыныс алу органелласы деп аталады. Митохондрияның терминын 1897 жылы Бельда енгізген. Көлемі: қалыңдығы 0,5 мкм, ұзындығы 1-10 мкм клеткадағы саны әртүрлі. Құрылысы: 2 мембраналы. Сыртқы мембранасы тегіс, ал ішкісі қыртысты кристалдарды түзейді. Митохондриялар матриксінде жіңішке жіпше гранулалар оорналасқан. Жіпшелер ДНК молекуласынан, ал гранулалар митохондриялық рибосомадан тұрады. Митохондрия ішіндегі сұйықтықта бейорганикалық заттардың иондары, көмірсулар, белоктар, РНК, ДНК және т.б. компоненттер кездеседі. Митохондриялардың ішкі мембранасындағы өсінділерде белгілі тәртіппен ферменттер орналасқан. Ол ферменттер клетканың тыныс алу процестеріне қатынасады. Тыныс алу нәтижесінде босап шыққан энергия АТФ тың синтезіне жұмсалады. Түзілген АТФ сол клетканың секреторлық қызметін, қозғалысын, өсуін және басқа да тіршілік әрекеттрін қамтамасыз ететін энергия көзі. АТФ тың түзілуі митохондриялардың атқаратын негізгі қызметі болып саналады. Митохондрияларда бұл органоидтың өзіне қажетті белоктар да синтезделеді. Себебі, митохондриялық матриксте белок биосинтезінің өзіндік аппараты орналасқан. Ол аппарат прокариоттардағы сияқты құрамында гистондары жоқ, екі — алты ғана көшірмесі бар сақина тәрізді ДНК дан, рибосомалардан, м РНК жиынтығынан, ДНК редупликациясын және транскрипция мен трансляция процестерін қамтамасыз ететін ферменттерден құралған.Митохондрияларда кейбір стероидтық гормондар мен глутамин амин қышқылы синтезделеді.Түрлі клеткалардағы митохондриялардың саны сол клеткалардың қызмет атқару қарқындылығына байланысты түрліше. Қызметі жоғары клеткаларда олардың саны едәуір артық (150 – 1500, кейде одан да көп).

Рибосомалар — күрделі рибонуклеопротеидтер құрамында белок және РНК молекулалары болады, мембранасы болмайды, құрылысы: үлкен және кіші бөліктерден тұрады. Көлемі: 20-40 нм қызметі: белоктың биосинтезіне қатысады. Рибосомалар жеке дара, көбінесе иРНК қатысуымен бірнешеуден бірігіп, полисомалар түзейді. Олар цитоплазмада бос күйінде немесе кедір бұдырлы эндоплазмалық тордың мембранасында орналасады. Цитоплазмада бос орналасқан полисомаларда сол клетканың тіршілігіне қажетті белоктар синтезделеді, ал мембранаға бекіген полисомаларда клеткадан тыс қызмет атқаратын белоктар түзіледі.(мысалы, асқорыту ферменттері, емшек сүтінің белокары т.б.)

Микротүтішелер — диаметрлері 24-28 нм цилиндр тәріздес түтікшелер. Олар тубулин белогының полимеризация нәтижесінде түзіледі бұл түтікшелерден ахроматин жіпшелері, ал қозғалуға икем клеткаларда кірпікшелер мен талшықтар қалыптасады. Клеткада тірек қызметін атқаратын су иондарды тасмалдауға қатысады. Цитоплазмада кездесетін микрофиламенттер ұзын, жіңішке түзілістер.Олар да тірек қызметін атқарып, органоидтардың клетка ішілік орын алмастырып қозғалысын реттейді.

Филаменттер — ұзын, жіңішке түзілістер, тірек қызметін атқарып органоидтардың клетка ішілік орын алмастырып қозғалысын реттейді.

Клетка орталығы — 1895 жылы Бовери ашқан. Барлық жануарлар клеткасы мен кейбір өсімдік клеткаларында кездесетін органоид. Ол өзара перпендикуляр бағытта орналасқан екі центриольден тұрады. Әр центриоль электронды микроскоптың көрсетуі бойынша үш үштен бірігіп, тоғыз триплет құрайтын жиырма жеті микротүтікшелерден тұратын, диаметрі жүз елу нм, ұзындығы 300 – 500 нм келетін цилиндр пішіндес қуыс денешік.

Қызметі: ядро маңында орналастырып митоз кезінде бөліну ұршығының жіпшелерін түзу және анафазада екі жақ полиске хроматидтердің теңдей ажыратуын қамтамасыз етеді.

Ядро — құрылысы: қабықшасы, ядро мембранасы, ядро шырыны, ядрошық, хроматин. Ядро қабықшасы әрқайсысы үш қабаттан тұратын ішкі және сыртқы мембранадан құралған.Сыртқы мембрана эндоплазмалық тордың каналдарымен байланысқан.Ядро қабықшасында көптеген саңылаулар (диаметрі 120 нм) болады. Бұл қабықша ядро құрам бөліктерінің шектеуші қызметін атқарумен қатар цитоплазмамен екі аралықтағы зат алмасуды реттейді. Қабықшадағы саңылаулардың саны сол клетканың атқаратын қызметіне байланысты. Синтездік активтілігі жоғары клеткаларда олардың саны да көп болады. Мысалы, төмеңгі сатыдағы омыртқалы жануарлардың эритробластарында өте қарқынды түрде гемоглобиннің түзілуі және жинақталуы жүреді. Ядро қабықшасының әр бір мкм квадрат бетіне отызға жуық саңылау болады. Ядро шырыны қоймалжың зат,оның құрамында нуклеин қышқылдарының және рибосомалардың синтезіне қажетті ферменттер болады. Ядрошықта рибосомалық РНК синтезі және олардың белоктармен байланысуы жүреді. Рибосомалық РНК жайлы информация жазылған гендер бірқатар хромосомалардың (адамның 13 – 15, 21 – 22 жұптары )

Ядрошық ұйымдастырушы учаскелерінде орналасқан. Ядрошықтың түзілуі де осы жерлерде жүреді. Метафазалық хромосомаларда мұндай учаскелер екінші реттік тартылыс деп аталады. Ядроның аса маңызды құрылым компоненті хроматин. Мұнда тұқымқуалау информациясы сақталады және хрромосомалар арқылы ұрпақтан ұрпаққа беріледі. Клетканың тіршілігі барысында хромосомалар екі түрлі құрылымдық функционалдық жағдайда: ширатылған және тарқатылған күйде болады. Интерфазалық клеткада жартылай немесе толық тарқатылуына байланысты хромосомаларды көру мүмкін емес, тек майда дақтар және түйірлер тәрізденген хроматинді ғана байқауға болады. Бұл олардың қызмет атқаратын кезі. Бөлінуге кіріскен клеткаларда хроматин жіпшелері қайтадан ширатылып, тығыздалып, қысқарып жуандайды.митоздық бөліну кезіндегі хромосомалар жарық микроскобымен айқын көрінеді.

Қызметі: генетикалық информацияны сақтап тасымалдайды және белоктың биосинтезін басқарады.

Клетка қосындылары – Цитоплазманың уақытша құрылым компоненттері. Бұларға клеткада қорға жиналатын қорек заттары (крахмал, гликоген, май тамшылары, белок) және сол клеткада синтезделіп сыртқа шығарылуға тиіс заттар (секрет түйірлері), пигменттер жатады. Клеткалардың қызметіне қарай міндетті емес компоненттер оның 4 түрі бар. Трофикалық, секреторлық, экскреторлық, пигменттік.Трофикалық қосылыстарға гиалоплазмаларда жинақталған май түйіршіктері жатады. Секреторлыққа әртүрлі көлемдегі биологиялық активті заттар. Экскреторларға клеткадан шығарылып тасталынатын метаболизмнің өнімдері. Пигменттік қосындылары экзогенді, эндогенді болады. (каротин, гемоглобин,билирубин, меланин).

Клетканың қозғалыс органнеллалары атына сәйкес ағзаны үнемі қозғалысқа келтіріп отырады. Қозғалыс органеллары жануарлар дүниесінде кеңінен таралған. Оларға кірпікшелілер, талшықтылар, сұйық ортада қозғауға бейім әр түрлі өсінділер және бұлшықет талшықтарының жиырылуын қамтамасыз ететін миофибрилдер жатады.

Пластидтер — тек жасыл өсімдіктердің клеткаларына тән органоид.Оның қызметі фотосинтез нәтижесінде органикалық заттарды синтездеу.

Цитоплазма — Клетканың көпшілік бөлігін құрайды. Ол гиалоплазмадан, органоидтардан және қосындылардан тұрады. Гиалоплазмаға байланысты цитоплазманың коллоидты қасиеті мен оның тұтқырлығы, серпімділігі мен жиырылғыштығы және қозғалысы жүзеге асырылады. Гиалоплазма клетканың ішкі ортасын құрайтындықтан мұнда үнемі күрделі зат алмасу процестері (белок синтезі, гликолиз) жүріп жатады. Ядро мер органоидтарды өзара байланыстырып олардың қызмет атқаруына жағдай жасайды.

Органоидтар – Цитоплазманың тұрақты құрылым компоненттері . Олар жалпы және арнайы қызмет атқаратын органоидтар болып екіге бөлінеді.

Клетканың қозғалыс органеллалары атына сәйкес ағзаны үнемі қозғалысқа келтіріп отырады. Қозғалыс оорганеллалары жануарлар дүниесінде кеңінен таралған. Оларға кірпікшелілер, талшықтылар, сұйық ортада қозғауға бейім әртүрлі өсінділер және бұлшықет талшықтарының жиырылуын қамтамасыз ететін миофибрилдер жатады.

Қарапайымдылар (жасыл эвглена, кірпікшелі кебісше) негізінен бір орынан екінші орынға кірпікшелілерінің және талшықтарының жәрдемімен қозғалады. Жануарлар тіршілігінде кірпікшелілер әр түрлі қызмет атқарады. Мысалы, омырқалы жануарлар мен адамның кеңсірігінде бір бағытта (кеңсірік сыртына қарай бағытталған) орналасқан мыңдаған кірпікшелілер болады. Олардың негізгі қызметі – ауаның құрамындағы шаң тозаңдарды сүзіп қалу.

Талшықтылар класына жататын жәндіктердің денесінде бір немесе бірнеше талшықтар болады. Және денесі бір ғана жасушадан тұрады. Мысалы, талшықтылар класының өкілі жасыл эвгленаны алуға болады. Дене тұрқы — 4-500 микро милиметрден аспайтын жасыл эвгленаны органикалық заттары мол тұщы суқоймалардан кездестіруге болады.

Жасыл эвглена жыныссыз жолмен, бөліну арқылы көбейеді. Ең алдымен дененің артқы жағына қарай орналасқан, ядросы бунақталып, болашақтағы жас эвгленаның алдыңғы бөлігінде жаңадан талшық пайда болады. Одан 2 жұтқыншақ түзіліп, 2 вакуоль және 2 ядро пайда болады. Сонымен қатар кірпікшелілер класына жататын кірпікшелі кебісшеден 10-15000 кірпікше болады, осы кірпікшелілердің әр қайсысы өскенше қимылдайды, кебісше үздіксіз шапшаң қозғалады.

Кірпікшелілердің қоректенуі.

Негізгі қорегі бактериялар және ұсақ ағзалар. Қоректену мүшелері ауық ойысы, жұтқыншақ және ас қорыту вакуолі.

Көбеюі. Кірпікшелі кебісше бөліну арқылы жыныссыз көбейеді. Көбею кезінде екі ядросы да біраз созылып, екі жаққа қарай бөлініп, екі жасуша пайда болады. Әр жасушадан жеке мүшелері біртіндеп түзіледі.

Клеткалық биотехнология

By

Admin

-

05.02.2021

0

Клеткалық биотехнология.

Клеткалық инженерия – клеткаларды өсіру, оларды будандастыру және қайта құрастыру арқылы клетканың мүлдем жаңа типін жасау әдістерінің негізінде қалыптасқан биотехнологияның саласы. Клеткаларды жасанды жолдармен будандастырғанда, сомалық (жыныстық емес) клеткаларды бір – біріне қосқанда геном түзіледі. Будандастырудың бұл тәсілінің мәні мынада: аталық және аналық клеткалары ретінде жыныстық клеткалар (гаметалар) емес өсімдіктің дене (сомалық) клеткалары қосылады. Олардың алдын – ала протопластарын бөліп алады, белгілі жағдайда олар бір – бірімен құйылысады. Пайда болған сомалық будан клеткадан кейін регенерация арқылы будан өсімдіктер өсіп шығады.

Клетка инженериясының негізін сома клетклардың гибридизациясы – қосылуы құрайды. Жануарлар сома клеткаларының организмнен тыс ортада қосылу қабілеттілігін алғаш рет 1960 жылы Ж. Барский байқады. Мұндай қосылудың нәтижесінде гибридтік клеткалар типі түзіледі, олардың ядросында бастапқы клеткалар хромосомалардың қосындысына тең хромосомалар саны болады. Егер культураға кейбір заттарды, мысалы полиэтиленгликол немесе инактивацияланған вирустарды қосса, онда гибридтік клеткалардың түзілуі өте жоғары жиілікпен өтеді. Осындай мақсатпен Сендай вирусы өте жиі қолданылады. Олардың клетка рецепторларымен байланыса алатын бірнеше ерекше бөліктері бар, сондықтан бір мезгілде екі клеткамен байланыса алады. Жалпы вирустың мөлшері өте ұсақ болғандықтан клеткалар өте тығыз жақындасады.

І. Клеткалық инженерия жайлы жалпы түсінік

Клеткалық инженериясы – клеткаларды өсіру, оларды будандастыру және қайта құрастыру арқылы клетканың мүлдем жаңа типін жасау әдістерінің негізінде қалыптасқан биотехнологияның саласы. Клетка инженериясы сома (дене) клеткаларын будандастыруға, яғни жынысқа қатысы жоқ клеткалардың қосылып біреұеас бірлік беруіне негізделген. Клеткалардың қосылуы толық немесе жартылай, яғни клетка — рецепиент донор клеткасының цитоплазмасын, митохондрияларын, хлоропластарын, ядроның геномын немесе оның кесек бөлшектерінқабылдауы мүмкін.

Генетикалық информацияның азғана бөліктерін беру генетикалық инженерия әдістері арқылы жүзеге асырылады. Жыныстық шағылыстыруға қарағанда сомалық будандастыру филогенездік жағынан бір – бірінен алыс түрлерді қосуға кең мүмкіншілік береді. Осы әдіспен әртүрлі өсімдіктердің клеткасын бірімен – бірін қосып қалыпты будандар, мысалы, темекі мен картоптың, капуста мен турнепстің т. с.с. алынды.

Будан клеткалар ұзақ уақыт бойы өсіп — өнеді, бірақ түраралық сиымсыздық сомалық будандастыруда да кездеседі. Біраз уақыт өткеннен кейін клеткалар культурасында екінші түрдің хромосомаларын жоғалтқан өркендер пайда болады. Мысалы, адам мен тышқан клеткаларының буданы клетканың жүз рет бөлінуінен кейін адамның хромосомаларын мүлде жоғалтады.

Сомалық будандастырудың негізінде антиденелер шығаратын гибридомалық технологиясы жасалды. Бұл технология бір өркенді (моноклонды) антиденелер алуға мүмкіндік берді.

І. 1 Клеткалық инженерияның маңыздылығы

Клетка инженериясының мүмкіндіктері мен сәттіліктері генетикалық инженериясынан қарапайым болып келеді. Бірақ соңғы оң жылда бұл салада ғылымға көптеген жаңалықтар енуде, әсіресе эмбриондарға жасалған тәжірибелерді айтуға болады. Бұл тәжірибелер арнайы практикалық нәтиже берді, өсімдік клеткаларын культивациялау сияқты. Жануар клеткаларын кул ьтивациялау жетпіс жыл көлемінде жасалып келеді. Ортаның құрамы мен ерекше белок түрлері культурадағы клеткалар қалыпты көбеюіне ықпал етеді. Бірақ трансформальды клеткалар бұл факторларсыз – ақ көбейеді. Қазір көп клеткалардың көп көлемде культивациялауға жағдай жасалған. Клетка инженериясы соматикалық гибридизация клеткасы пайда болғаннан кейін яғни культурада 2 әртүрлі клеткалардың қосындысын айтамыз. Бұл клеткаларда кішкене клеткалық мембрананы бұзғанда көрінеді. Бұрын мұндай құбылысты сондай вирусты тудыратын, қазір мұндай уақытша жағдайды химиялық қосылыстар тудырады. Бір ағзаның әртүрлі клеткалары қосылуы мүмкін. Басында қосылған клеткалар 2 әртүрлі ядросы бар 1 үлкен клетканы құрайды. Бұл клеткаларды гетерокарион деп атайды. Оларды клеткалық бөлінудегі факторды анықтауға қолданады. Қосылған клеткадағы біреуінде ДНК синтезі басталса, екіншісінде де осы процесс қатар жүреді. Екі ядро бөлінуге бір уақытқа түседі, хромосомалары араласады, нәтижесінде бір гетерокарион екі клеткаға бөліну барысында, әрбір клеткада бір ядродан оның ішіне екі түрдің хромосомалары кіреді. Бұл клеткалар – синкариондар – тышқан мен егеуқұйрық, мысық пен ит немесе адам мен тышқан гибриді болуы мүмкін. Соңғы вариантта, адам хромосома сандары гендік локализация зерттеулерінде және геннің арақатынасында қолданады.

Клеткалық мембранаға немесе сыртқы қабығына әсер ететін зат қолданып, қазір күрделі комбинацияға алуға болады. Олар: ядролы және ядросыз клеткалар, ядроны бір клеткадан екінші клеткаға ауыстыру. Мұның бәрі бір клеткаға ғана емес, микрохирургияда миллиондаған клеткаға жасалынады. Бірақ клеткалық инженерияда жануарларға қатысты үлкен мәселе бар – оларға культивация жасай беруге болады, бірақ ересек организм өсіруге болмайды. Өсімдіктерде кері процесс жүреді.

Өсімдік клеткасын культивациялау жануарлардан кейін жасалды. Бұл тәжірибелердің іске асуы, арнайы ферменттердің көмегімен өсімдік клеткаларын тығыз целлюлозақабаттарынан босатады. Бұл целлюлозалық клеткаларды жануарлар клеткасы сияқты культивациялап соматикалық гибрид ашып, бөтен ДНК енгізуге болады. Жануарларға қарағанда өсімдік протопластары қолайлы жағдайда тығыз бөлік – каллус тудырады, кейін ол дифференцияланады. Одан бұтақ, жапырақ, тамыр кейін гүл пайда болады, яғни толық түрде өсімдік өседі. Мұндай жолмен өсімдіктер арасындағы гибрид алуға болады, будандаспайтын өсімдіктерді вирустардан босатып, оған басқа гендерді енгізуге болады.

Өкінішке орай протопласты астық тұқымдастан толық өсімдік өсіруге болмайды. Ұлпалы өсімдік культурасынан 70 жылдары селекция қарқынды дамыды. Басты практикалық нәтижелер пальма, картоп селекциясынан, цитрустардан алынды. Жануар клеткаларының бірігуі монокланальды антидененің ашылуына негіз болды. Иммунитетті анықтайтын ақуыз молекулалары лимфоциттерде синтезделеді де қанға өтеді. Әрбір лимфоцитте иммуноглобулиннің бір түрі синтезделеді, ол организмге түскен бөтен ақуызбен байланысады. Лимфоциттер культура ұлпасында көбеймейді, сондықтан осы уақытқа дейін көп мөлшерде антидене түрі алынбаған. Қазір бұл қиындықтар артта қалды. Егер лимфоцитті тез бөлінетін миелин клеткасымен қосса, ата – анасының қасиетін біріктірген гибрид пайда болады. Бұдан клеткалар клоны пайда болып, тез бөлінетін синтезделетін лимфоцит тәрізді антидененің бір түрі алынады. Лимфоциттан алынған культура (клон) антидененің бір түрі басқа бір белокқа қарсы шығады. Мұндай антиденелерді, лимфоцит клонынан бір белокты байланыстыратын заттарды моноклональды деп атайды. Қазір олар ғылыми – зерттеулерде көп қолданумен қатар, практикалық тұрғыда – медицинада, таза белок өндірістерінде пайдаланылады. Егер моноклональды антидене химиялық тұрғыда тасымалдаушыға бекітілетін болса, мысалы полимер шарларына, онда ол иммуносорбентке айналып, ақуыз түрінің біреуін кірлі жерден тазартып алады. Моноклональды антиденелердің көмегімен медицинада ерте және тез ауру түрлерінің диагностикасын оның ішінде ісік ауруларын анықтайды. АҚШ – та осы жолмен өкпе рагін, ішек – қарын жолдарының, ұйқы безі ауруларына диагностика жүргізіледі. 1987 жылы 500миллион долларға антидене жасалған, ал оның көлемі 1990 жылы 2 млрд. долларға дейін көбейді. Іске қарсы иммуноглобулиндарды радиоактивті иодпен тығыз байланыстырып аз мөлшерде ауру адамға қауіпсіз доза шығарады. Денеде радиоактивті заттардың пайда болуы ісіктегі метастазаның өршуіне байланысты. Жоғары активті моноклональды антиденелерді ісікті емдеуге қолданады. Антиденеге токсикалық топтарды қосып, сол жолмен рак ауруына иммунотоксиндарды алу жолы қарастырылады. Олардың иммундық жүйелері тек ісік клеткаларымен байланысады, ал радиоактивтілік немесе токсикалық құрамы организмнің қай жерінде болса да ісік клеткаларын тауып алып жайып жібереді.

Клеткалық инженерияның өзіндік және негізгі бағыты бастапқы эмбриональды стадиямен байланысты. Ең қарапайым түрі – жұмыртқалардың пробиркада ұрықтануы. Ауыл шаруашылық жануарларында гормонды инфекция көмегімен бір сиырдан он шақты жұмыртқа клеткасын алып, жасанды жолмен ұрықтандырып басқа сиырлардың жатырына енгіздіріп бір асыл тұқымдыдан 10 есе көп тұқым түрі алынды. Қиын тәжірибелердің бірі — бұл екі генетикалық әртүрлі тышқандарды даму кезеңінің ең төменгі стадиясының дауында күрделі тәжірибелері жүргізіледі. Нәтижесінде екі түрлі клеткалардан тұратын ұрық пайда болады. Одан «гибридті», мозайкалы жануар туындайды. Бұл тәжірибелер көптеген сұрақтарға жауап береді. Соматикалық ядроларды ересек жұмыртқа клеткаларына енгізу тәжірибелері көп нәтиже берді. Бұл тәжірибелер амфибий жұмыртқаларына жүргізілген. Егер ядросыз жұмыртқаға жаңа стадиядағы ұрықтың ядросы енгізсе, ол одан итбалыққа содан кейін ересек бақаға айналады. Яғни, барлық жағдайда да эмбриональды стадиялардың ерте кезінде ядро гендер жиынтығын құрайды. Оларды ауыстыру кезінде ядро жұмыртқаға жаңа организмнің өсіп өнуіне бастау береді. Соңғы стадиясында нәтиже нашар берілді. Қалыпты жұмыртқа дамуында ересек ағзадан алынған ядроны енгізсе даму сатылары қиындай түседі. Сонымен қатар амфибиялардан тәжірибе жасауда ересек бақалар алынбаса да, итбалықтар алынады. Бірақ, сүтқоректілерге жасалған мұндай тәжірибелер нәтижесіз болып келеді.

Барлық мәліметтерге қарағанда ересек ағзаның ядросында да гендердің толық жиынтығы жиналған. Сондықтан бұл ядродан сүтқоректінің сау бір организм өсіп шығады. Теориялық тұрғыда бұл жануардан ядро алып, ядросыз жұмыртқаға енгізуге болады. Егер мұндай тәжірибе іске асса, жануарлардың клондау жұмысы іске асырылуы мүмкін. Ядро алынған организмен генетикалық құрамыда ұқсас болуы керек.

ІІ. Клеткалық инженерия негізінде биотехнологиялық өнімдер алу.

Клетка инженериясы негізіндегі ең перспективалы биотехнлолгиялық бағыт моноклонды алу. Моноклонды антизаттар өздерінің қасиеттері бойынша біркелкілікпен сипатталады және тек жалғыз ғана антигенмен байланыса алады. Осыған орай моноклонды антизаттардың вирустар, бактериялар, саңырауқұлақтар, токсиндер, аллергендер және қатерлі ісіктер қоздыратын ауруларды тану және емдеу үшін үлкен практикалық маңызы бар.

Гибридомалар технологиясы негізінде моноклонды антизаттар алу сома клеткалардың гибридизациясына негізделген.

Моноклонды антизаттарды әр түрлі ауруларды диагностикалау үшін қолданылады. Әр түрлі рак, ҚИЖС, гепатит, оба т.б. көптеген ауруларға диагноз қоюда моноклонды антизаттар кең практикалық қолдану алуда. Гибридомалар технологиясының ветеринария үшін маңызы ұлғая түсуде. Мысалы, ірі қараның р24 лейкемия вирусы белогына қарсы моноклонды антизаттар синтездейтін клеткалар культурасы алынды. Қазіргі кезде моноклонды антизаттар алу технологиясы мен 500 – ден компаниялар айналысады. Олар құны 500 млрд долларға жуық биотехнологиялық өнім — моноклонды антизаттар өндіреді.

Биология ғылымдарының жаңа жетістіктерінің арасынан биотехнологиялық әдіс ретінде қолданылуы және болашақтағы мүмкіндігі бүкіл әлем ғалымдыратын аса қызықтыратын екі күрделі әдіс бар: 1) Өсімдіктер клеткасының биотехнологиясы; 2) Жануарлар клеткасының биотехнологиясы.

ІІ. 1 Өсімдік клеткасының инженериясы

Өсімдік клеткаларын өсіру деген термин соңғы кезде кең мағыналы ұғымға айналып кетті. Бұл ұғым барлық in vitro жағдайында өсірілетін объектілерді, атап айтқанда, клеткалар мен протопластарды, ұлпаларды, жеке мүшелерді, ұрықтарды және регенерант өсімдіктерді қамтиды. In vitro деген термин клеткалар жасанды ортада асептикалық жағдайда өсірілетінін белгілейді. In vivo деген термин тіршілік әрекетіне тән процесстерді организмде өтетінін көрсетеді. Регенерант өсімдік деген термин in vitro жағдайында пайда болған бүтін өсімдікті белгілейді. өсімдіктен бөлініп алынған клеткаларды, ұлпаларды, мүшелерді жасанды қоректік ортада тек қана залалсыздандырылған (асептикалық) жағдайда өсіруге болады. Өсімдіктің бөлігін, оны эксплант деп атайды, қоректік ортасы бар Петри табақшасына, немесе пробиркаға, колбаға салады. Біраз уақыт өткен соң, экспланттың құрамындағы кейбір клеткалар бөліне бастайды. Соның нәтижесінде жаңа клеткалар саны көбейеді, ұлғая келіп каллус ұлпасы пайда болады. Каллус деген ұлпаның ерекше түрі, клеткалардың ретсіз бөлінуі нәтижесінде пайда болады.

Теория тұрғысынан алып қарағанда қай өсімдіктің қандай да болса клеткасының нақтылы бір жағдайда өсіп, дамуы арқылы бүтін өсімдікке айналуына қабілеті бар. Бұл тотипотенттік қасиет деп аталады (1 — сурет). Тотипотенттік қасиет – жасанды жағдайда (in vitro) клетканың өзіне тән генетикалық информациясын толығымен жүзеге асыруы, соның арқасында дифференциялану процесін және тұтас организмнің дамуын (регенерацияны қамтамасыз етуі).

XІX ғасырдың аяғында өсімдіктердің бөлшектері мен жеке – дара мүшелерін алғашқы өсіре бастаған неміс ғалымдары еді. Мысалы, К. Рехингер және Х. Фехтинг бүршіктерді, тамырлар мен сабақтардың кесінділерін дымқыл құмда өсіруге тырысты. Кейбір тәжірибелерде клеткалар бөліну арқылы каллустар пайда болған. Бірақ каллустардың қоректенуі қамтамасыз етілмеген соң олар әрі қарай өсе алмаған, кейін шіріп кеткен. Дегенмен, бұл тәжірибелерді сәтсіз деп есептеуге болмас. Керісінше, ғылымның дамуы үшін олардың маңызы өте зор. Басты нәтиже – «клетканы организмнен тыс өсіру» деген ой – қиял туды. Бұл қиял кейінгі зерттеушілер үшін ұшқыр арманға нақтылы мақсатқа айналды, мыңдаған тәжірибелерге түрткі болды.

Клеткаларды өсірудің негіздерін бірінші болып 1902 жылы анық қисынға келтірген Г. Габерландт еді. Ол бірқатар жабық тұқымды өсімдіктердің жапырағынан бөлініп алынған паренхима клеткаларымен жұмыс істеді. Қоректік орта ретінде органикалық заттар (сахароза, аспарагин, пептон) қосылған минералды тұздардан тұратын Кноп ерітіндісін пайдаланды. Г. Габерландт өсімдіктің әрбір тірі клеткасы тотипотентті болады деген гипотезаны ұсынды. Оны дәлелдеу үшін жеке клеткадан ұлпа өсіріп, одан өсімдік шығаруға тырысты. Дегенмен өзінің даналық болжамын тәжірибе арқылы дәлелдей алмады. өйткені ол жұмыс істеген объектілер тәжірибе жасауға жарамсыз еді. Атап айтқанда, активті бөліну қасиетінен айырылған және эмбриональді өсу жағдайын жоғалтқан маманданған кәрі клеткаларды алып еді. Кейінірек мәлім болғандай клеткалардың тотипотенттілік қасиетін жүзеге асыру үшін меристемалық және жас ұлпалардың клеткаларын алу керек еді.

Клетка өсіруде айтарлықтай табысқа 1922 жылы Германияда В. Котте және АҚШ – та В. Роббинс қатар, бір мезгілде ие болды. Олар өсірген тамырдың ұшында және бүршіктерде меристема ұлпалары мол болған. И. Котте бұршақ пен жүгері тамырларының ұшын өсіргенде қоректік орта ретінде глюкоза, кейбір амин қышқылдары мен пептон қосылған сұйық Кноп ерітіндісін қолданған. Ал В. Роббинс болса, қоректік ортаға солармен қатар ашытқының экстрактын қосқан. Он жылдан кейін Ф. Уайт АҚШ – та көптеген зерттеулер жүргізіп, томат ұлпаларын өсіруде өте жақсы нәтижеге жетті.

Сонымен 1930 жылдары Ф. Уайт өткізген осы тәжірибелері және француз ғалымы Р. Готренің сәбіздің және талдың камбий ұлпаларымен жүргізген жұмыстары өсімдіктер клеткаларын өсіру әдістерінің қазіргі кезеңдері жетістіктерінің негізін қалады. Ф. Уайт томат тамыры ұштарынан шыққан каллусты отыз жылға таяу үзбей өсірді. Р. Готре сәбіз тамырын камбий мен флоэмасынан алынған каллустарды одан да ұзақ өсірді. Ол қоректік ортаға ауксин қосып, оның камбий клеткаларының жылдам бөлінуіне әсер ететіндігін көрсетті. Сөйтіп, Ф. Уайт пен Р. Готренің жаңа әдістің қалыптасуына қосқан үлестері орасан зор.

Американдық ғалым Ф. Скук құрамында минералды тұздар, көмірсулар, витаминдер бар қоректік ортада темекі сабағының кесінділерінің өсуін зерттеді.

Клеткаларды өсірудің келесі кезеңі, ағылшын ғалымы Э. Кокинг жұмыстарымен байланысты. Ол 1961 жылы томат тамыр клеткаларының қабықшаларын бірінші болып ферментативті гидролизбен ыдыратып, протопластарды бөліп шығарды. Бұрынғы совет одағында өсімдік клеткаларын өсіру жөніндегі зерттеулер 1944 жылы Москвадағы Өсімдіктер физиологиясының институтында Н. А. Максимовтың және А. А. Прокофьевтің жетекшілігімен басталды. Одан кейін бұл жұмыстарды Р. Г. Бутенко ойдағыдай жалғастырып, өсімдіктер биотехнологиясының советтік мектебін құрды. Биотехнологияда микроорганизмдер, өсімдік клеткалары, гендік және клеткалық инженерия әдістерімен істелген жасанды тіршілік формалары пайдаланылады. Өсімдік клеткаларын өсіру негізінде өнеркәсіпке және ауыл шаруашылығына қажет жаңа технологиялар жасалды. Сонымен, өсімдік клеткаларын in vitro жағдайында өсіру лабораториялық әдістен өсімдік битехнологиясы деген жаңа саланың теориялық және технлолгиялық негізіне айналды.

ІІ. 2 Жануарлар клеткасының инженериясы

Жануарлар клеткалары – билогиялық белсенді заттар өндірушілер. Қазіргі кезде ғылым мен практикаға маңызды белоктарды кодтайтын (құпиялайтын) көптеген гендер өркендері (клондары) алынған. Осындай гендерді жануарлар клеткаларына тасымалдап орналастыру арқылы биологиялық белсенді белоктар алуға болады.

Иммунологияға негізделген биотехнологияның кең тарап келе жатқан тармағы – иммунобиотехнология деп аталады. Бұл тармаққа әр түрлі індетті ауруларды жан – жақты зерттеуге арналған тест жүйелерді (диагностикумдарды) дайындау поликлондық (көп өркенді) және моноклондық (бір өркенді) вакциналарды шығару жатады.

Моноклондық антиденелер – клеткалардың бір өркенінен синтезделетін иммуноглобулиндер. Моноклондық (өркендік) антидене антиген молекуласындағы бір ғана антигендік анықтағышпен (детерминантамен) байланысады. Андинелерді алу үшін ерте кезден үй қояндары, ешкілер, қойлар қолданады. Қан құрамына бөгде белок – антигеннің кіріуіне иммундық жүйе В – лимфоциттерді көбейту арқылы әсер етеді, ал В – лимфоциттерде антиденелер шығара бастайды. Антигеннің үстінде әдетте бірнеше белсенді учаскелер (белсенді анықтағыштар) бар, олар әрқайсысы қарсы антиденелердің пайда болуына итермелейді. Осы жағдайда әрбір В – клетка және оның ұрпақтары антиденелердің бір ғана түрін шығаруға мамандалады. Осының салдарынан көптеген антиденелер түзетін В – клетка түрлері пайда болады, олардың саны антигендегі детерминанттар санына тең. Нәтижесінде қаннан алынатын антисарысудың құрамында әр түрлі детерминанттарға қарсы антиденелер қоспасы болады. Мұндай антиденелерді полиспецификалық (көп жақты) немесе жиірек – поликлондық (көп өркенді) деп атайды.

Дәстүрлі әдіспен моноспецификалық немесе моноклондық деп аталатын антиденелерді алуға болмайды. Ол үшін антиденелер қоспаларын ажырату немесе В – клеткаларды жеке түрлерге бөлу керек. Бұл мәселені 1975 жылы Георг Келлер және Цезарь Мелштейн гибридомалар жасау әдісі арқылы шешті.

Гибридомалық технология – ісік клеткаларымен В – лимфоциттерді қосу негізінде клеткалық будандарды немесе гибридомаларды алу әдісі. Ісік (рак) клеткалары лимфоциттерге организмнен тыс шексіз көбею қасиетін және олардың культуралық (өсірілетін) ортасына антиденелерді бөліп шығаруын қадағалайды. Гибридомаларды организмнен тыс жағдайда өсіргенде әрбір будан клеткадан ерекше өркен моноклондық (бір өркендік) антидене алуға болады (моно өркендік антиденелер антигеннің бір ғана түріне «маманданған»). Сонымен, гибридомалар дегеніміз өлшеусіз өсе беретін бір өркенді (моноклондық) антиденелер өндіретін клеткалар өркендері.

Моноклондық антиденелерді алу және оларды қолдану – қазіргі иммунологияның зор жетістіктерінің бірі. Олардың көмегімен кез келген иммуногендік денені (затты) анықтауға болады. Медицинада изотоптармен немесе басқа әдістермен белгіленген моноклонды антиденелерді ракты диагностикалауға және залалды ісіктің орналасқан жерін анықтауға, миокард инфарктін диагностикалауға қолдануға болады. Әр түрлі аурулардың қоздырғыштарына: безгек, трипаносомос (су ауруы), лейшманиоз, токсоплазмоз және т.б. моноклонды антиденелер алынған. Ғалымдардың пікірінше жуық арада ауруларды анықтауда (диагностика) моноклонды антиденелер басты роль атқаруы тиіс. Емдеу жұмысында (терапия) моноклонды антиденелерді дәрі – дәрмектермен (мысалы, улы заттармен) қосып, антиденелердің ерекше қасиетін пайдалана отырып, ол заттарды тікелей рак клеткаларына немесе патогенді микроорганизмдерге жеткізу арқылы емдеу нәтижелігін арттыуға болады. Моноклонды антиденені (Н – антигенге қарсы) ірі қара малдың жатырға дейінгі өсіп — өну деңгейінде жынысын анықтауға, сондай – ақ органдарды трансплантациялауда тканьдарды сұрыптау (стандарттау) әдісінде вирустардың, аурулардың қоздырғыштарының антигендік карталарын зерттеуде қолдануға болады.

ІІІ. Адам және жануарлардың клеткалық дақылдарын биотехнологияда пайдалану

Биотехнологияда адам және жануарлар клеткаларын пайдаланудың кезеңі 1949 жылдан басталады. Ол кезде америкалық бір топ ғалымдар Эндерс, Уоллес және Роббинс адам ұрығының бұлшық ет және тері клеткаларының дақылдарына полиомелит вирусын өсірген. Соңынан вирустарға көбірек адам ұрығының және ересек маймылдың бүйрек клеткалары, тауық эмбрионының амниотикалық қабығы өзіне тиіс қабылдағыш болып келетіні анықталды. Эксперименттік зерттеу жұмыстарының барысында әрдайым дақылда болатын, егілетін клеткалар линиялары алынды. Мысалы, жатыр мойнының карцинома клеткалары (Hela), хомяктардың эмбриондарының бүйрек клеткалары (ВНК — 21), жасыл мартышкалардың бүйрек клеткаларын (Vero) айтуға болады. Олар әлемде көптеген лабораторияларда вирустарды бөліп алуда және таза вирустық препараттар өндіруде, вирустық инфекцияларды зерттеуде, оларды профилактикасы мен емдеу шараларына вакцина дайындау үшін пайдаланылады. Егілетін клеткалық дақылдарды алғанға дейін біріншілік клеткалар дақылдарында өсірілді. Бірақ, жаңа әдіс вирустарды таза күйінде бөліп алумен қатар, диагностикалық және профилакториялық вакцина дайындау үшін қажетті вирустық материалдарды үлкен масштабта өндіруге мүмкіндік туғызады. Қазіргі кезде қиял ретінде көрінетін, ал болашақта адамның өзін қолдану мәселесі биотехнология шеше алу мүмкіншілігін уақыт көрсетеді.

Адам және жануарлардың клеткалық дақылдарын басқада бағалы заттарды алуда пайдалану, дифференцияланған клеткаларды дақылдау, егілетін клеткалардың тұрақсыздығы сияқты мәселелерді шешумен байланысты. Сондықтан, қазіргі кезде клеткалық дақылдарды биотехнологияға жетістікпен енгізілген мысалдардың саны өте кем. Мысал ретінде, адам және тышқан клеткаларының суспензиялық дақылдары арқылы антивирустық гликопротеид – интерферонын, сонымен қатар тәжірибе жүзінде адам, өгіз және шошқа ұйқы безінің бетта клеткасының егілетін линияларын пайдалану арқылы инсулин гормонын өндіруді айтуға болады.

Клеткаларды дақылға айналдыру процесінде клеткалар аралық байланыстар бұзылып, механикалық зақымдаудың нәтижесінде, клетканың беті өзгеріске ұшырайды, сондықтан, клеткалық дақылдар әдісінің әрі қарай жетілуі, клеткалардың организмдегі жағдайын ескере отырып, дақылдау жағдайларын оптимизациялау және стабилизациялау әдістерін өңдеумен байланысты болады. Клеткалар дақылдары бағалы фенотиптік белгілерін ұзақ уақыт аралығында сақтап қалуы да шешімді талап ететін мәселелердің бірі болып табылады. Осындай шешімнің бір жолы – қалыпты дифференцияланған және трансформацияланған клеткаларды біріктіру нәтижесінде түзілген, гибридті клеткаларды алу болып табылады. Мысалы, қалыпты лимфоциттері мен миеломды клеткаларды біріктіруден алынған гибрид дақылдануы процесінде шексіз өсуге және белгілі антиденелер синтездеуге қабілетті болып келеді.

Гибридомды әдіс – бір ғана антигенді детерминантқа қарсы бағытталған және жоғары спецификалық, бір клетканың ұрпағы түзетін, моноклонды антидене өндірісі, биотехнологияда маңызды орынды иеленуде. Моноклонды антиденелер ферменттер мен белоктардың полиморфизмін, өсуді реттеу механизмін және соматикалық клеткаларды пролиференциясын, сәйкессіздіктің антигендерін, дифференцияланған клеткалардың әр түрлі типін сипаттайтын, антигендерді зерттеу үшін пайдаланылады. Моноклонды антиденелердің тағы бір практикалық маңыздылығы диагностикалық, емдік және профилактикалық заттар ретінде, биологиялық активті заттардың таза препараттарын (лейкоциттік интерферон алуда қолданылады). Гибридомды әдісті қолдану мен байланысты өндірістің масштабы жөнінде американдық қаражаттық мекемелерінің мәліметтері бойынша , мынандай фактыларды келтіруге болады: 1987 жылы моноклонды антидене негізіндегі диагностикалық препараттарды өндіруге 500 млн доллар, ал 1990 жылы тек ісік (рак) ауруларының диагостикумдарын алуға 2 млрд доллар қаржы жұмсалынды. Ғалымда көптеген қан ауруларына да қарсы күрес жүргізуде, осы мәселені шешудің бір жолы – «қолдан қан жасау».

Қорытынды

Жалпы, баяндаманы қорытындылай келгенде, биологиялық процестер мен объектілерді пайдалануға негізделген, экономикалық жағынан тиімді де маңызды заттар өндіру және жоғары өнімділігі бар микроорганизмдер штамдарын алу, өсімдіктердің сорттары мен формаларын, жануарлар асыл тұқымдарын шығаратын ғылым мен өндірістің жаңа бағытын биотехнология деп атайды. Биотехнологияда микроорганизмдер, өсімдік және жануар клеткалары, гендік және клеткалық инженерияның әдістері мен формаларын пайдаланады. өсімдік клеткаларын өсіру негізінде өнеркәсіпке және ауыл шаруашылығына қажет жаңа технологиялар жасалды. Сонымен, клеткаларды өсіру деген ұғымға өсімдіктен бөлініп алынған клеткаларды, ұлпаларды, мүшелерді қоректік ортада залалсыздандырылған жағдайда өсіру енеді.

Клеткалық инженерия битехнологияның күрделі бір саласы. Оның негізінде өсімдік клеткаларын жасанды қоректік ортада өсіру әдістері жатады. Сонымен, қорыта айтқанда қазіргі заманғы клеткалық биотехнология – бөлек клеткаларды изоляцияланған күрделі көпклеткалы, ұлпалы организмдер, яғни өсімдіктер мен жануарлар клеткаларын қолданысқа енгізуде аса маңызды орын алады.

Клетка

By

Admin

-

05.02.2021

0

Клетка жайлы түсінік
Клетканың негізгі құрылымдық жүйесі
Клетканың қозғалыс органоидтары
Клетка органоидтарының құрылысы
Клетка теориясы
Тарихқа қысқаша шолу

Клетка (cellula,cytus) – барлық тірі организмдердің құрылысы мен тіршілігінің негізі;жеке тіршілік ете алатын қарапайым тірі жүйе.Клетка өз алдына жекеорганизм ретінде (бактерияда,қарапйымдарда, кейбір балдырлар мен саңырауқұлақтарда ) немесе көп клеткалы жануарлар,өсімдіктер мен саңырауқұлақтардың тіндері мен ұлпаларының құрамында кездеседі.Тек вирустардың тіршілігі клеткасыз формада өтеді.Клетка терминін ғылымға 1665 ж. Ағылшын жаратылыстанушысы Р.Гук (1635-1703) енгізген. Клетканы зерттеу 19 ғасырда басталды.Ол кездегі ірі ғылыми қорытынды еңбек – клетка теориясы болды.Тіршілікті клетка тұрғысымен зерттеу – қазіргі заманғы биологиялық зерттеулердің негізі .Клетканың диаметрі 0,1-0,25 мкм ден (кейбір бактерияларда)155 мм ге (түйе құстың жұмыртқасы) дейін жетеді.Көпшілік эукариотты организмдер клеткасының диаметрі 10-100 мкм шамасында .Жаңа туған жас сәбилерде – 2 10¹²клетка,ал ересек адамның организмінде -10¹⁴клетка болса,организмнің кейбір тіндерінде клетка саны өмір бойына тұрақты болады.Клетканың тірі заты – протоплазма.Ол биологиялық мембраналармен (жарғақтармен) шектелген биополимерлердің тәртіптелген құрылымдық жүйесі – цитоплазма және ядродан тұрады.Алғаш рет 1839 ж.протоплазма терминін чех ғалымы Я.Пуркине (1787-1869)ұсынған.Клетканың алуан түрлі қызметі клетка ішіндегі құрылым бірліктері –органоидтармен (мұны көп жағдайда органелла деп дұрыс атамайды)атқарылады.Клетка ядросының құрамындағы әмбебап органоидты хромосома, ал цитоплазма құрамындағыларды рибосома,митохондрия, эндоплазмалық тор, Гоьджи кешені, лизосома, клеткалық мембрана деп атайды.

Рибосома клеткадағы белоктың түзілуін қамтамасыз етеді ,белок синтезі орталығы деп қаралады.оның диаметрі 20-25 нм.Рибосома цитоплазмада бос күйінде де ,жалғасқан түрде де ,сондай-ақ ,барлық тірі организмдердіңклеткасында кездеседі.

Митохондрия – клетканың тыныс алу процесін қамтамасыз ететін органоид. Митохондрияның сыртқы екі қабат биологиялық мембранамен қапталған.Ішкі жарғақтың қуысында митохондрия негізі – матрикс орналасып,онда клетка ядросына қатысы жоқ митохондриялық белоктар түзілуінің автономды жүйесі қалыптасады.Бұл процесті матрикстегі гистонсыз рибосомалық РНҚ молекулалары реттеп отырады.Митохондрияның ұзындығы 10 мкм-дей,диаметі 0,2-1 мкм, саны 1-ден 100 мыңға дейін болады.Митохондрияда тотығу тотықсыздану реакциясы жүреді,яғни ол кезде күрделі органикалық қосылыстар молекулалары ыдырап ,жац заттарға айналады да ,ондағы энергия бөлініп шығады.Клеткадағы негізгі энергия тасушы зат – аденозин үш фосфор қышқылы.Бактерия,көк жасыл балдырлар ,т.б. тыныс алу процесін клетка мембранасы атқаратын организмдерде митохондрия болмайды.

Эндоплазмалық тор – цитоплазмадағы көпіршіктердің ,жалпақ қапшықтардың және түтікше құрылымдардың торлы жүйесі.Клеткада оның түйіршкті және тегіс түрлері болады.Түйіршікті түрінің мембранасында белокты синтездеуге қатысатын рибосомалар орналасады.Негізінен,мұнда клеткадан сыртқа шығарылатын белок немесе Гольджи кешеніне тасымалданатын белок синтезделеді.Тегіс түрінде рибосома болмайды.Ол клеткадағы липидтер мен көмірсулардың (полисахаридтер) алмасуына және улы заттарды залалсыздандыруға қатысады.

Гольджи кешені – бір – бірімен қабаттаса тығыз орналасқан жалпақ жарғақты 5-10 “цистернадан” және олардың шетіндегі ұсақ көпіршіктерден құралған органоид. Мұнда өндірілген өнімдер жинақталып,пісіп жетіліп,сыртқа шығарылады,клетка лизосомаларының түзілуіне қатысады.Цитоплазманың Гольджи кешенінің орналасқан аймағын диктиосома деп атайды.

Лизосома — қабырғасы мембранамен шектелген ,қуысында ас қорыту ферменттері (протеиназа,нуклеаза,глюкозида,фосфатаза,липаза, т.б.) бар ұсақ көпіршіктер.Көпіршіктердің диаметрі 0,2-0,8мкм.Лизосома ферменттерінің (20-ден астам) көмегімен клетка ішіндегі ас қорытуға және клет ка құрамындағы жарамсыз құрылымдарды ыдыратуға қатысады.

Клеткалық мембрана – клетка цитоплазмасын сыртқы ортадан немесе клетка қабықшасынан (өсімдіктерде) бөліп тұратын клетка органоиды.Оның қалыңдығы нм.Ол түйіршіктіэндоплазмалық торда құрылып,Гольджи кешенінде өзгеріске түседі (модификацияланады).Негізінен клетка мен оны қоршаған сыртқы орт аарасындағы метоболизмге (зат алмасуға) қатысады,сондай – ақ , клетканың қозғалуы мен бір біріне жалғануында үлкен роль атұарады.Клетканың жалпы құрылысы жануарларға да ,өсіміктерге де тән.Бірақ өсімдік клеткасының құрылымы мен метоболизмінде жануарлар клеткасына қарағанда біраз айырмашылық бар.Өсіммдіктер клеткасының біріншілік плазмолеммасы күрделі полисахарид негізінде (матрикс) орналасған целлюлозды микрожіпшалерден құралған.Микрожіпшелер өсімдік клеткасы қабырғасының тіректік қаңқасын түзеді.Плазмолемма матриксін күрделі полисахаридтер:пектиндер (арабиноза,галактоза ,галактурон қышқылы және метанол момосахаридтерінен тұрады) гемицеллюлоза (ксилоза ,галактоза,манноза,глюкоза және глюкомманоза) құрайды.Көп өсімдіктер беріктік қасиет беретін – екіншілік клетка қабықшасын (целлюлозадан ) түзеді. Өсімдік клеткасының целлюлоза талшықтарыкүрделі полимерлі зат – лигнинді сіңіріп ,қатаяды да клетка қабықшасы беріктенеді.Өсімдік клеткасының цитоплазмасында арнайы органоид – пластидтер – хлоропласт,хромопласт,лейкопласт бар.Бір-біріне перпендикуляр немесе қатар орналасқан екі центроильдерден (қос денешік – диплосомадан)тұратын,сыртынан цитоплазманың ақшыл аймағымен қоршалған клетка орталығы болады.Осы ақшыл аймақтан клетка ішіне радиальді бағытта жіңішке жіпшелер таралады

Клетка орталығының негізгі құрылымдық бірлігі – центриольдер.Оның диаметрі 0,2 мкм,ұзындығы 0,3-0,5 мкм ,іші қуыс цилиндр тәрізді,қабырғасын үш-үштен топтаса орналасқан 9 микротүтікшелер (триплеттер) құрайды.Клетка орталығының клеткасының бөлінуі кезінде атқаратын ролі зор.Клетка орталығын 1895 ж. Неміс ғалымы Т.Бовери (1862-1915) ашқан.Көп клеткаларының эволюциялық дамуында клеткалар атқаратын қызиетіне қарай дифференцияланған (жіктелген ).Мұның жануарлар мен өсімдіктердің қоршаған ортада болып жататын өзгерістерге бейімделуге маңызы ерекше.Организмге маңызды қызмет атқаратын клеткалар кейде өліп отырады.Мысалы,адам организмінде жыл сайын 70 млрд. Клетка тіршілігін жояды. Әрбір тін клеткаларының метаболизмі мен реттелу процестерінің бірігуі, олардың үнемі іштей жаңарып тұруы – көп клеткалы организмдер органының қызметінің дұрыс жүруін қамтамасыз етеді.Клетканың цитология ғылымы зерттейді.

Клетка теория – Барлық тірі организмдер құрылымының негізгі клетка екенін дәлелдейдін биология ғылымындағы іргелі қағида.Тірі организмдердің клеткалық құрылымыны, ашылуы – күрделі оптикалық аспаптардың (микроскоптардың) ойлап табылуымен тығыз байланысты болды.Өсімдік ұлпасының клеткалық құрылымын бірінші болып 1665 ж. Ағылшын жаратылыстанушысы Р.Гук (1635-1703) ашөан. Өсімдіктер мен жануарлар организмдердің клеткалық құрылымын Р.Гуктыңзамандастары италияндық ғалым М.мальпиги (1628-1694), ағылшын ботанигі Н.Грю (1641-1712), т.б. өз зерттеулерінде дәлелдеген (1671).Клетка теориясының қалыптасуына чех ғалымы Я.Пуркине (1789-1869) үлкен үлес қосты.Ол клетканың негізгі қызметтік бөлігі клеткақабықшасы емес,оның ішіндегі протоплазма екнендігін дәлелдеді.Өсімдік клеткасы протоплазмасындағыядроны ағылшын ботанигі Р.Броун (1773-1858) ашты (1830).Дегенмен ядроға көп көңіл бөлген және оны клетка құратын цитобласт деп анықтама берген неміс ботанигі М:Шлейден (1804-81).Шлейден теориясын одан әрі талдап ,клетка теориясын құруда неміс зоологы Т.Шванның (1810-82) еңбегі зор болды.Ол жануарлар мен өсімдіктер клеткасы құрылымын салыстыруда ядроның маңызы үлкен екендігін анықтады.Кллетка теориясының бұдан кейінгі дамуы протоплазма мен клетка бөлінуі ашылуына байланысты болды.19 ғасырдың орта кезінде неміс патологы Р.Вихров (1821-1902) патологиялық құбылыстарды клетка теориясы тұрғысынан қарастырып, клеткадағы ядроның маңызы аса зор екендігіне көз жеткізіп, клеткалардың бөліну арқылы көбейетіндігін дәлелдеп берді.Тұқым қуалау белгілерінің сақталуы мен ұрпақтан ұрпаққа берілуін клетка ядросы басқаратынын Э.Геккель анықтады (1886) .1970-80ж. Барлық клеткалы организмдерге тән клетка бөлінуінің тәсілі митоз ашылады.

Хромосома

By

Admin

-

05.02.2021

0

Генетикалық карталар хромосомада болатын тіркес гендердің орналасу сызбанұсқасын айтады. Қазіргі кезде, әсіресе, генетикалық тұрғыдан толық зерттелген объектілердің, атап айтқанда, дрозофиланың, жүгері және қызан өсімдіктерінің, тышқанның, пішен таяқшасының, т.б. генетикалық карталары жасалған. Болашақта басқа да өсімдіктер мен жануарлардың және адамның генетикалық картасын жасау міндеті тұр. Генетикалық карталар ұқсас хромосомалардың әр жұбы бойынша жеке-жеке жасалады. Хромосомалардың жұптарын тіркестік топтар деп атайды. Олардың саны хромосомалардың гаплоидты жиынтығына тең болатындығы бұрын айтылған болатын. Мысалы, дрозофилада 8 хромосома болса, ол 4 тіркестік топты, жүгерідегі 20 хромосома 10 тіркестік топты құрайды. Тіркестік топтар рим цифрларымен І, ІІ, ІІІ, ІV және т.б. болып белгіленеді.
Картаны дұрыс құрастыру үшін гендердің тұқым қуалау заңдылықтарын толық зерттеп, білу қажет. Мысалы, дрозофиланың 4 тіркестік топта шоғырланған 7000-ға жуық гені, сол сияқты жүгерінің 10 тіркестік тобында болатын 10000-ға жуық гені зерттелген және т.б.
Генетикалық картаны құрастыру кезінде тіркесу тобы, гендердің толық немесе қысқартылып алынған атаулары көрсетіледі және хромосомада орналасқан гендердің ара қашықтығын көрсететін цифрлар жазылады. Гендер арасындағы ара қашықтықтың өлшем бірлігі 1% кроссинговерге тең болады. Оны Т.Морганның құрметіне сантиморган (сМ) немесе морганида деп атайтынын білесіңдер. Мысалы, дрозофиланың бір ғана хромосомасында болатын гендер тобының орналасу ретін қарастырайық. Олар үш түрлі гендерден тұрады: 1) қанатының бүріскендігін анықтайтын — (jantһy) гені; 2) көзінің қара қошқыл түсін анықтайтын — (purple) гені; 3) көзінің қызыл түсін анықтайтын — (cіnnabar) гені. Бұл гендер дрозофиланың ІІ жұп хромосомасында орналасқан. Сонда j мен pr гендерінің ара қашықтығы кроссинговер пайызымен есептегенде 5,8; pr мен c гендері 3; ал j мен с гендерінікі — 8,8 сантиморганға тең болады.

Микроорганизмдердің генетикалық картасы өзгеше. Себебі, олардың сақина тәрізді жалғыз ғана хромосомасы болады. Бірқатар бактерияларда мысалы, пішен таяқшасында генетикалық ақпарат клеткалардың конъюгациялануы кезінде беріледі және микроорганизмдер хромосомасындағы гендердің орналасу реті тұрақты болады. Сондықтан олардың генетикалық картасы да дөңгелек пішінді болып келеді. Ал ондағы орналасқан гендердің ара қашықтығы кроссинговер пайызымен емес, конъюгацияның ұзақтығымен, яғни минутпен өлшенеді.

Хромосоманың құрылысы, қызметі және химиялық құрамы

Клеткада тұқым қуалау материалы хромосома болып табылады. Хромосома ядрода орналасады. Хромосоманың негізгі қызметі тұқым қуалау ақпаратын сақтау және ұрпақтан ұрпаққа беру. Хромосома терминін 1888 жылы Вальдер енгізген. Хромосоманың саны мен құрылысының өзгеруі адамда тұқым қуалаушылық хромосомалық ауруларды алып келеді. Хромосомалық ауруларға диагноз қою ауру адамның кариотипін зерттеуге негізделген. Хромосоманың химиялық құрамы 35 — 40% ДНК дан тұрады, 60-65% гистонды және гистонды емес белоктардан тұрады. Гистонды белоктардың 5 түрі бар: H₁, H_2A, H_2B, H_3,H₄. Гистонды емес белоктарға құрылымдық белоктар, реттеуші белоктар және фермент молекулалар жатады.

Митоздық Хромосомалар екі иіннен, алғашқы тартылыстан, центромерадан тұрады.

Хромосома литоздық хромосоманың қысқа иіннің, ұзын иіннің әріпімен бейнелейді. Центромера жасуша бөлінуі кезінде хромосоманың қозғалуын қамтамасыз етеді. Егер центромера болмаса, хромосомалар қозғала алмай, жойылады.

Әрбір хромосома ұзына бойына екі тепе тең бөліктен тұрады, оларды хроматидалар деп атайды. Митоздың анафаза сатысында хромосомалар екі хроматидаға ажырап, олардың әрқайсысы бөлінуші жасушаның қарама — қарсы полюстеріне қарай тартылады. Әрбір хроматидада екі ширатпа болады, оларды хромонемалар деп атайды, олар ДНК молекуласының жіпшелері болып табылады. (1 сурет)..

Хромосома иіндерінің ұштарын теломералар деп атайды, олардың қызметі хромосомалардың тұрақтылығын сақтау, хромосомаларды ядро ламинасына бекіндіру, хромосомаларды жабысып қалудан сақтау тағы басқалары болып табылады. Жасушаның әрбір бөлінуінен кейін хромосома теломералары азды көпті қысқарып отырады, ал оның ұзындығы минимальды деңгейге жеткенде жасуша бөлінуін тоқтатады және бұл ағзаның қартаюына алып келеді (2 сурет).

Үнемі бөлінуші жасушаларда ұрық жасушаларында, ствол жасушаларында теломералар ұзындығын қалпына келтіріп отыратын ерекше фермент — теломеразы ферменті болады.

Хромосома иіндерінің өлшеміне, центромераны орналасуына қарай хромосомалардың бірнеше түрлерін ажыратады:

Метацентрикалық немесе тең иінді иіндерінің ұзындығы бірдей, центромера хромосомасының дәл ортасында орналасқан
Субметацентрикалық немесе әртүрлі иінді бір иіні екіншісіне ұзын, центромера хромосомасының бір ұшына қарай ығысып орналасқан
Акроцентрикалық бір иіні жақсы дамыған, ал екіншісі нашар дамыған, центромера хромосома ұшына жақын орналасқан
Телоцентрлік хромосомалар бір иінді хромосома

Хромосомалар жасуша бөлінуінің метофаза сатысында, арнайы бояулармен боялғаннан кейін, микроскоп арқылы арнайы айқын көрінетін эукариодтар ядросының генетикалық аппаратының бір құрылымы.

Хромосомалар ядрода үнемі болады, бірақ жасуша циклының интерфаза кезеңдерінде ол субмикроскопиялық хроматин күйінде болып көрінбейді.

Хромосомалардың негізгі химиялық компоненті болып ДНК жіпшелері саналады, олардың жалпы ұзындығы 190 см. ДНК жіпшелері гистондық ақуыздармен байланысып, оралып нуклеосома жіпшесін түзеді, оның ұзындығы ДНК жіпшелерінің үзындығынан 6,2 есеге кем, ал диаметрі 10Нм. Нуклеосома жіпшесі әрі қарай ширатылып, тығыздалып хроматин жіпшесіне айналады, оның ұзындығы нуклеосома жішесінің ұзындығынан 18 есе, ал ДНК жіпшелерінің ұзындығынан 100 есе кем болады. Хроматин жіпшесінің диаметрі 100, 200 Н м ге тең. Хроматин эухроматин және гетерохроматин күйінде болады. Эухроматин митоз кезінде тығыз ширатылып, митоздан кейін ширатылуы босайтын учаске. Бұл жерлерде орналасқан гендер экспрессияланады. Гетерохроматин жасуша циклының барлық кезеңдерінде , яғни, митоз кезінде де, митоздан кейін де тығыз ширатылып тұратын және үнемі генетикалық инертті күйде болатын учаске. Гетерохроматин учаскесіндегі генетикалық ақпарат транскрипцияланбайды. Оның констутивтік және факультативтік гетерохроматин деген түрлері белгілі. Коститутивтік гетерохроматин центромера айналысында және теломерлік учаскілерде кездеседі. Ол мүлдем транскрипцияланбайды. Оның қызметі ядроның жалпы құрылымын сақтап тұру, хроматинді ядро қабықшасына бекіндіру, мейоз кезінде гомологтық хромосомалардың өзара тануын қаматамасыз ету болып табылады.

Факультативтік гетерохроматин ағза жасушаларында, әдетте гомогаметалы жыныстарды, жыныс хроматині күйінде кездеседі.

Факультативтік гетерохроматин гендерінің активсізденуі арқылы қазіргі кезде активтенуі қажет емес гендер тобының экспрессиясын реттеу механизмдері іске асады.

Митоз кезінде хроматин жіпшесі әрі қарай ширатылып, хроматиннің супер ширатпасы митоздық хромосомалар түзіледі, оларды микроскоп арқылы көруге болады. (3 сурет)

Кариотип. Адам кариотипі.

Адам кариотипінде телоцентрлік хромосома болмайды. Кез келген организмнің түрінде оның өзіне ғана тән белгілі және тұрақты хромосома саны болады. Мысалы: адамда 46 хромосома, сиырда 60 хромосома, маймылда 48 хромосома, қойда 54 хромосома. Барлық тірі организмде хромосома яғни, пішініне, көлеміне сійкес екі екіден бірігіп гомологтық жұп құрайды. Мысалы: адамда 23 жұп хромосомалар, маймылда 24 жұп

хромосомалар болады (4 сурет) .

1956 жылға дейін адам хромосомасының саны 48 деп есептеген. Тек 1956 жылы Швеция цитологтары Тио және Леван адам эмбриологиялық өкпе фибробластарын цитологиялық зерттеу нәтижесінде адам хромосомасының саны 46 екендігін дәлелдеді. Дене клнткасында хромосомалар жұп күйінде болады. Оны диплоидты жиынтық деп атайды (NN). Ал жыныс клеткасында, яғни сперматозоид және жұмыртқа клеткасында әр жұпта бір — бір хромосомадан болады. Оны гаплоидты жиынтық деп атайды (N). Организмнің сомалық клеткасында нақты саны бар, көлемі мен пішіні бар хромосомалардың толық диплоидты жиынтығын кариотип деп атайды. Адам кариотипінде 46 Хромосома бар, ол 23 жұпты құрайды. Оның 22 жұбы аутосомалар деп, соңғы 23 жұп әйелде ХХ, еркекте ХУ жыныс хромосомалары деп аталады. Қалыпты әйел кариотипі 46,ХХ,қалыпты еркек кариотипі 46, ХУ деп аталады. Хромосома ережесі:

Хромосома санының тұрақтылығы
Хромосоманың жұптық ережесі
Хромосоманың жеке даралық ережесі
Хромосоманың үздіксіздік ережесі

Адам кариотипін зерттеу әдістері:

Адам кариотипін зерттеу үшін сүйектің қызыл кемігі, терінің, ырық және дәнекер ұлпаларының клеткалары, қан лейкоциттері қолданылады.
Бөлініп алынған қан клеткасында митоздық бөлінуді жылдамдату үшін ПГА мен өңдейді.
Клетканың митоздық бөлінуін митофазада тоқтату үшін колхицин қосады.
Хромосомалар бір бірімен ажырау үшін гипотоникалық ерітіндімен өңдейді.
Сірке қышқылы және этил спирті қосылған ерітіндіде фиксациялайды.
Препараттық Романовский гимзасетецоарсеин бояуларымен бояйды.
Дайын болған препаратты микроскоп астында қарап суретке түсіреді.
Хромосомаларды гомологтық жұптарын таңып идиограмма құрайды.
Нәтижесінде қалыпты және синдромның кариотипін анықтап қорытынды жасайды.

Адам кариотипті жіктеудің екі түрі белгілі (5 сурет).

Денвер классификациясы, 1960 жылы
Париж классификациясы, 1971 жылы

Денвер классификациясы

1960 жылы қабылданған Денвер классификациясы бойынша хромосомаларды үлкенінен кішкентайына қарай орналастырып, олардың идиограммасын құрастырады ды әрқайсысын нөмірлейді, хромосома морфологиясына қарай бірнеше топқа бөледі мұнда негізгі көрсеткіш ретінде центромералық индекс( ЦИ) пайдаланылады.

Центромералық индекс дегеніміз хромосоманың қысқа иіні ұзындығының бүкіл хромосома ұзындығына ара қатынасы болып табылады. Бұл классификацияда мөлшерімен пішіні ұқсас хромосомаларды жеті топқа біріктірді:

А тобы:1-2-3 хромосомалар, ең ірі метацентрлі хромосомалар (ЦИ =38-49)

В тобы: 4-5 ірі субметацентрлі хромосомалар (ЦИ =24-30)

С тобы: 6-12 орташа субметацентрлі хромосомалар (ЦИ =27-35)

Д тобы: 13-15 орташа акроцентрлі хромосомалар (ЦИ =15)

Е тобы: 16-18 ұсақ субметацентрлі хромосомалар (ЦИ =26-40)

F тобы: 19-20 ең ұсақ метацентрлі хромосомалар (ЦИ =36-40)

G тобы: 21-22 ең ұсақ акроцентрлі хромосомалар (ЦИ=13-23)

Х хромосома орташа субметацентрлі (С тобы), У хромосома ең ұсақ акроцентрлі ( G тобы) хромосомалар болып табылады.

Денвер жіктелуінің кемшілігі бір топқа жататын хромосомалардың ажыратудың қиын тіптен мүмкін болмауы.

Париж классификациясы

Париж классификациясы (1971 жылы) хромосомалардың таңдамалы боялуына байланысты жүргізіледі. Ол үшін хромосомаларды түрліше бояулармен бояйды (G, R, S). Сонда әр түрлі хромосомалар түрліше боялады, сондықтан хромосомалардың гомологтық жұптарын табу жеңілдейді. Сонымен қатар бұл классификация бойынша хромосомалардағы нақтылы локустарды ажыратып белгілеуге , хромосома картасын жасауға болады. Ол үшін кейбір символдарды пайдаланады, мысалы хромосоманың қысқа иінін р, ұзын иінін g әрпімен белгілейді. Бояу интенсивтігіне қарай хромосоманың әрбір иінін центромерадан теломераға қарай аударғанға, ал аудандарды сегмнеттерге бөледі де араб сандарымен белгілейді. Мысалы, Ip 22 хромосоманың қысқа иінінің 2 ауданындағы 2 сегмент дегенді білдіреді. Әр сегментте локус орналасады. Локус дегеніміз хромосомадағы геннің орналасатын орны. Хромосоманың тығыз ширатылған бөлігі бояуда жақсы сіңіріп, гетерохроматинді участок деп аталады. Ал хромосоманың әлсіз ширатылған бөлігі бояуды нашар сіңіріп, эухроматинді участок деп аталады. Хромосалардың бояудың басқа да әдістері ғылыми зерттеу жұмыстарында қолданылады:

Q флюороценттік бояумен өңдеу.

C хромосоманың центромера маңындағы гетерохроматинді участокты көрсетеді:

R хромосоманы Q әдісіне кері бояу

T хромосоманың теломералық участкілерін бояу

Қазіргі таңда адамның 3000 нан астам тұқым қуалайтын аурулардың гендерінің орналасқан жері анықталды. 20 000 геннің хромосомадағы орны белгілі олды. Көптеген хромосомалық синдромдардың себептері анықталды.

Геном дегеніміз клетканың, организмнің дамуы үшін қажет барлық генетикалық ақпарат жазылған ДНК молекуласының толық жиынтығы. Яғни, клетканы ядролық және цитоплазмалық ДНКның барлық гендері мен ген аралық участкелерінің жиынтығы. ДНК ның ген аралық учаскісі спейсерлердеп аталады. Адам геномының жалпы ұзындығы 3000, 3500 сантиметрге тең.

Қорытынды

Жалпы тірі организмдердің генетикалық картасын құрастырудың теориялық, сонымен қатар, практикалық та маңызы бар. Мысалы, гендердің орналасу ретін білу арқылы белгілердің тұқым қуалау сипатын алдын ала анықтауға мүмкіндік туады. Айталық, селекцияда будандастыру үшін қажетті ата-аналық жұптарды дұрыс таңдап алу жолдарын жеңілдетеді. Сол сияқты болашақта адамның генетикалық картасы жасалатын болса, аса қауіпті ауру — обырға (рак) жауапты онкогеннің хромосомадағы орналасқан нақты орнын тауып, оған қарсы әрекет жасалса, яғни қызметін тежеу жолы табылса адамзатты мұндай ауыр зардаптан құтқарған болар едік.
Хромосомалардағы гендердің орналасу ретін зерттеу цитологиялық жолмен де жүргізіледі. Соның негізінде цитологиялық карталар жасалады. Мысалы, дрозофила шыбыны дернәсілінің сілекей безінде болатын алып хромосомаларды цитогенетикалық тұрғыдан зерттеу барысында олардағы бірқатар гендердің орналасқан орнын анықтауға мүмкіндік туды.
Генетикалық және цитологиялық карталарды бір-бірімен салыстыра отырып, хромосома бойындағы гендердің айқасу жиілігін, яғни кроссинговер мөлшерін анықтауға болады. Бұл сілекей бездеріндегі алып хромосомаларды зерттеу нәтижесінде белгілі болды. Онда барлық төрт жұп хромосоманың жалпы ұзындығы генетикалық карта бойынша 279% кроссинговерге, яғни сантиморганга тең. К.Бриджес сол төрт жұп хромосоманың әрқайсысының ұзындығын микроскоп арқылы өлшеген. Сонда барлығының ұзындығын қосқанда 1180 микрометр болған. Генетикалық және цитологиялық карталарды салыстыру үшін К.Бриджес кроссинговер коэффициентін пайдалануды ұсынған. Ол үшін хромосомалардың барлық ұзындығын (1180 мкм) генетикалық картаның көрсеткішіне (279%) бөлген, сонда орта есеппен 4,2 болып шыққан. Бұл генетикалық картадағы әрбір кроссинговер (айқасу) бірлігіне цитологиялық карта бойынша 4,2 мкм ұзындық сәйкес келеді деген сөз.

Хромосомалық аурулар

By

Admin

-

04.02.2021

0

Хромосомалық аурулар

Тұқым қуалайтын аурулар — ата-аналарынан ұрпақтарына берілетін аурулар. Тұқым қуалайтын аурулар гендік,

хромосомалық және геномдық мутациялардың әсерінен
генетикалық материалдың өзгеруіне байланысты қалыптасады. Генетикалық жіктеу бойынша тұқымқуалайтын аурулар:
-моногендік;
-хромосомалық;
-мультифакторлық (полигендік) болып бөлінеді.

Қазіргі кездегі ғылыми деректерге қарағанда дүниеге келген нәрестелердің 5 пайызы әр түрлі генетикалық өзгерістермен туылады, ал олардың ішінен 0,5 пайызы шамасындагы балаларда хромосомалық аурулар байқалады. Бүгінгі таңда 700-ге жуық хромосомалық аберрациялар (бұзылыстар) сипатталып жазылған, олардың ішінен 100-ге жуығы адамдардың ақыл-есінің кеміс болуына, денелерінің дамуының бұзылуына, әр түрлі зілді хромосомалық аурулардың дамуына алып келеді. Адамдардың хромосомалық ауруларының негізгі клиникалық сипаты ретінде туа біткен ақаулықтарды, ақыл-естерінің кем болуын, жыныстық дамуының бұзылуы нөтижесінде бедеу болуын, яғни ұрпақ қалдыра алмауын, өздігінен түсік тастауын т.с.с атауға болады.

Хромосомалық аурулар – хромосомалар құрылымының немесе санының өзгерісімен сипатталатын тұқымқуалайтын аурулар. Олардың бәрінің себептері бір — ол хромосомалық не геномдық мутациялар болып табылады. Хромосомалық аурулардың басқа тұқым қуалайтын аурулардан ерекшелігі — олар Г. Мендель заңдарынан өзгеше жолмен тұқым қуалайды. Хромосомалық аурулар ата-аналарының гаметаларыңда пайда болған мутациялар, не ұрықтың дамуының алғашқы кезендерінде пайда болған мутациялар салдарынан қалыптасуы мүмкін. Гаметаларда пайда болған мутациялар бұл аурудың толық нысанының, ал ұрық жасушаларында пайда болған мутациялар аралас (мозаикалық) формасының дамуына алып келеді. Аралас формалы ағзалардың кейбір жасушаларында қалыпты кариотип болатын болса, кейбіреулерінде бұзылған кариотип кездеседі. Адамдар гаметаларында болатын хромосомалық ауытқушылықтың жалпы саны 750-ге жуық, ал оның 700-і хромосомалардың құрылымының бұзылуларының (аберрация) үлесіне тиеді.

Хромосомалық аурулардың пайда болу механизмдері.

Көптеген хромосомалық аурулардың пайда болуының басты себебі — тарихи, эволюциялық қалыптасқан жүйенің — кариотиптің, өзгеруі, яғни хромосома сандарының не хромосомалардың құрылымының бұзылуы болып табылады.

Ағзалардың хромосома сандарының ауытқуы жасушаның дұрыс бөлінбеуінің не әр түрлі мутагендік факторлардың әсерінен жасуша бөлінуінде хромосомалардың бір-бірінен ажыраспауының салдарынан болады. Бұл хромосома санының еселеп өсуіне (полисомия — Зп, 4п, 5п т.с.с), не қалыпты кариотиптің бір немесе бірнеше хромосомаға кәбейіп не кемуіне алып келеді (анеуплоидия) — моносомия 2п-1; трисомия 2п+1.

Толық триплоидия (Зп) және тетроплоидия (4п) нысандары адамдарда тек кенеттен, оздігінен өліп, түсіп қалған түсіктерде ғана байқалған, яғни полиплоидты ұрықтар тірі туылмай, дамудың алғашқы кезеңдерінде-ақ өліп қалады. Ал, өсімдіктерде полиплоидия (Зп, 4п, 5п) құнды қасиеттерді қалыптастырады — өміршең болуын, өнімді болуын т.с.с Сондықтан да селекционерлер полиплоидтық нысандарды мәдени өсімдіктердің жаңа сорттарын алу үшін кеңінен қодданады.

Анеуплоидия — аутосомды не жыныс хромосомалар сандарының ауытқуы салдарынан болуы мүмкін. Жыныс хромосомасының саны өзгергенде әрбір қосымша Ххромосома өте тығыз ширатылған гетерохроматин күйінде болып, оның гендері активсіз болады. Дегенмен, гетерохроматин күйіндегі қосымша Х-хромосомалар түгелдей дерлік инертті болмайды. Олар жасушаларға, жасуша метаболизміне және ағзаның дамуына әсер етеді. Гетерохроматинденген қосымша Х-хромосомаларда сандық белгілерді анықтайтын полигендер болуы мүмкін.

1—12 жұп ірі хромосомалардың ауытқулары бар ұрықтар әдетте өте ерте кезде-ақ өліп қалады, яғни летальды болады. 13—18 жұп хромосомалардың трисомиялары (13+; 18+) жартылай летальды (сублетальды) болады да нәрестелер не өлі туылады, не балалық шағында-ақ өліп қалады. Жыныс хромосомаларының ауытқуларының (ХО, XXV, XXXV, т.с.с) және кейбір аутосомды трисомиялардың (13+, 18+, 21+) тіршілік қабілеті айтарлықтай дәрежеде болуы мүмкін. Қазіргі кездегі сипатталған 100-ге жуық хромосомалық аурулардың 95-і негізінен 5 хромосомалық ауытқу нысандарына тән болады: 13, 18, 21 хромосома трисомиялары, Шерешевский—Тернер синдромы (45, ХО), Клайнфельтер синдромы (47, XXV).

Даун синдромы(21+).

Синдром деп — белгілі бір ауруға жатпайтын бірнеше ауру белгілерінің бір адамда қатар келуін айтамыз.

Даун синдромы – 21-жұп хромосомадағы генетикалық материалдың толық (трисомия есебінен) немесе жартылай (транслокация есебінен) қосымша көшірмелерінің болуымен сипатталатын хромосомалық патология. Бұл ауруды алғаш рет 1855 жылы Джон Лэнгдон Даун сипаттап жазған, бірақ оның себептерін 100 жылдан кейін 958 жылы Жером Лежен анықтаған. Даун синдромы адамдардан басқа, маймылдар мен тышқандарда анықталған. Трисомия – қалыпты жағдайдағы жұп хромосоманың орнына үш гомологтық хромосоманың болуы. Даун синдромымен балаларды көбіне жасы келген әйелдер босанады. Мұның нақты себебі белгісіз, бірақ анасының жұмыртқа жасушаларының жасына байланысты деген болжам бар. Трисомия мейоз кезінде хромосомалардың ажырамауы себебінен болады. Қарама-қарсы жыныстың гаметалары бір-бірімен қосылғанда эмбрионда әдеттегі 46 хромосома орнына 47 хромосома түзіледі. 21-хромосома трисомиясы 95 % жағдайда Даун синдромының себепшісі болып табылады. 88 % жағдайда трисомия аналық гаметалар ажырамауынан, ал 8 % жағдайда аталық гаметалар ажырамауы себебінен болады.

Мозаицизм Трисомия ата-анасының жыныс жасушалары (гамета) қалыптасуы кезіндегі хромосомалардың ажырамауы себебінен пайда болады, сондықтан нәресте организмінің барлық жасушаларында осы аномалия болады. Ал мозаицизм ұрық жасушаларында дамудың ерте сатыларында пайда болады, соған байланысты кейбір тіндер мен ағзалардың ғана жасушаларының кариотипі өзгереіске ұшырайды. Даун синдромының мұндай даму нұсқасы «мозаикалық Даун синдромы» (46, XX/47, XX, 21) деп аталады. Даун синдромының мұндай нұсқасының ағымы жеңілірек (өзгерген тіндердің ауқымы бойынша) болады, бірақ пренаталді диагностикасы қиындықтар туғызады. Робертсон транслокациялары Даун синдромына әкелетін 21-хромосомадағы қосымша материал ата-анасының біреуінің кариотипіндегі Робертсон транслокациясы әсерінен болуы мүмкін. Бұл жағдайда 21-хромосоманың ұзын иығы басқа хромосоманың иығына бекиді (жиі 14- [45, XX, дер (14; 21) (q10; q10)]). Робертсон транслокациясы бар адамның кариотипі қалыптыға сәйкес келеді. Репродукция кезінде қалыпты мейоз 21-хромосома трисомиясына бейім болады. Даун синдромына әкелетін транслокацияны отбасылық Даун синдромы деп атайды. Бұл Даун синдромы дамуында әйел жасының емес, екі ата-анасының да ролі бар. Даун синдромының мұндай нұсқасы 2-3 % жағдайда кездеседі. 91 % жағдайда аурудың тұқым қуалайтын нұсқасы кездеседі – мейоз кезінде хромосоманың ажырамауы себебінен 21-хромосоманың толық трисомиясы. 5% жағдайда мозаицизм кездеседі. Қалған жағдайларда 21-хромосоманың спорадикалық немесе тұқым қуалайтын транслокациясынан дамиды. Науқастардың фенотипі 21q22 трисомиясымен анықталады. Ата-анасында қайта Даун синдромымен ауру бала туылу қаупі 1 %.

Бұл аурудың негізгі фенотиптік сипаттарына мыналарды жатқызуға болады; бойлары аласа, шүйдесі тегіс, бас сүйектері кішкентай трахицефальды, эпикант дамыған, көздері қысыңқы, мұрыңдарының түбі жалпақ, кең кеңсірікті болып келеді. Олардың жүрек-тамыр жүйесінің бұзылуы, сол сияқты, барлық ішкі секреция бездерінің қызметтерінің бұзылыстары байқалады. Дерматоглификасы — алақаңдарында терең көдденең сызықтарының және шынашағында 2-жұмылатын бүгілу сызығының орнына тек 1 ғана сызықтың болуымен сипатталады.

Эдвардс синдромы(18+).

Эдвардс синдромы – трисомия 18. Хромосомдық формуласы (47,ХХ+18) немесе (47, ХҮ+18). 3 формасы анықталған: трисомды (жиі түрде), транслокационды (өте сирек), мозаикалық. Цитогенетикалық айырмашалақтары бар трисомиялардың, клиникалық көрініс беруінде айырмашылықтары болмайды. Синдромның жиілігі 1:5000-7000 жас балалар құрайды. Ұл балалар мен қыз балалардың 1:3 қатынасына тең. Қыз балалар ауыру деңгейінің, ұлдарға қарағанда жоғары болуына, әзірше түсіндіру мүмкіндігі жоқ. Эдвардс синдромынды жас балалар (90%) өліп қалады. Себептері – асфиксия, пневмония, ішек өтімсіздігі, жүрек-тамыр жетіспеушілігі. Эдвард синдромының клиникалық және патологоанатомиялық дифференциалды диагностикасы өте қиын. Барлық жағдайларда, цитогенетикалық зерттеулер жүргізіледі.

Бұл ауруды 1960 жылы Эдвардс айқыңдап тапқан. Бұл аурумен ерлерге қарағанда әйелдер жиірек ауырады. Бұл — ұл балалардың эмбриональдық даму кезінде не өмірінің алғашқы апталарыңда көптеп өліп қалатындығын көрсетеді.

Бұл аурудың негізгі сипаттамаларына мыналар жатады: нәрестелердің салмағы өте жеңіл, бойлары кішкентай болады, иектері тегіс, жақтары нашар дамыған, бас сүйегі кішкентай, құлақтары кішкентай және олар бас сүйегіне томендеу орналасқан, тұмсықтары шығыңқы құстұмсық болып келеді. Птоз, экзофтальм, эпикант дамыған, көздерінің мөлдір қабығының бұлдырлануы, көру нерв дискісінің семуі сияқты керу мүшелерінің мүкістігі айқын байқалып тұрады. Қол саусақтары өте ұзын немесе өте қысқа болып, 2—5 саусақтары ерекше орналасқан болады. Табандарының пішіні өзгереді. Жүрек-тамыр жүйесінің, бүйректерінің мүкістігі байқалады. Ересек жасқа дейін жеткен балалардың ақыл-естерінің кем болатындығы байқалған. Эдвардс синдромын нәресте туылған кезде бала жолдасының (плацента) кішкентай болуы және жалғыз кіндік артериясының болуы арқылы күні бұрын анықтауға болады.

Патау синдромы(13+).

Патау синдромы – трисомия 13. Хромосомдық формуласы (47, ХХ+13) немесе (47,ХҮ+13). Көбіне жаңа туылған балаларда 1:6000 жиілікте. Патау синдромы кезіндегі жыныстардың қатынасы 1:1-ге жақын .3 формасын ажыратады: трисомды (75 %), транслокационды (20%), мозаикалық (5%). Патау синдромына келетін болсақ барлық жүйелер бұзылыстарға ұшырайды. Әсіресе, орталық жүйке жүйесі. Көбіне жас балалар дүниеге келгеннен 1 жетіге жетпей қайтыс болады. Кейбір науқастар көп жылдар бойы өмір сүреді. Емдік көмек Патау синдромы кезінде балаларға бейспецификалық туа біткен ақауларға операциялар, жалпы емдік шаралар, инфекциондық ауруларды алдын алу шаралары қолданылады.

1961 жылы Патау және оның әріптестері өте кемтар, сұрықсыз баланың кариотипін зерттегенде оның Д тобында артық 1 хромосоманың болатынын анықтап, осы ауруды сипаттап жазған. Бұл синдромның клиникалық сипаттары — балалардың салмағы оте жеңіл, бойлары қысқа және олар күні жетпей туылады. Сол сияқты, осы синдромның ерекше белгілеріне жұмсақ және қатты таңдайларының жырық, көздерінің өте кішкентай — әр түрлі дәрежеде микрофтальмиялы больш келуін де атауға болады. Оларда туа біткен катаракта, беттерінің ангиомасы, полидактилия, синдактилия және табандарының өзгерулері байқалады. Жүрегінің, бүйректерінің қызметтері бұзылады. Қыз балаларда жатырдың имек болуы, ұлдардың ұмаларының өзгерулері байқалады. Гипотония және гипертония, ақыл-естері кем, тоқ ішектің ауытқуы, қосымша көкбауыр кездеседі.

Клайнфельтер синдромы(XXY,XXXY,XXXXY,XXX Y,XYY).

Клайнфелтер синдромы. (47,ХХҮ) жыныстық хромосомалары полисомды, 2 хромосомадан аз болмайды. Бұлар типтік, клиникалық сипаты 1:500-750 жаңа туылған ер балаларда кездеседі. Ү хромосомасының болуы еркек жынысының түзілуін анықтайды. Дисомия синдромы Ү хромосомасы (47,ХҮҮ) 1:1000 жиілігімен жаңа туған ер балаларда кездеседі. Клайнфельтер синдромы ер адамдарда кездеседі және ол қосымша X жыныс хромосомасының болуымен сипатталады (ХХУ, ХХХУ, т.с.с.). Оның орташа жиілігі 1:500-ге тең. Бұл синдромның негізгі сипатына мыналарды жатқызуға болады: бойлары өте ұзын, иықтары тар, бөкселері кең, бұлшықеттері нашар дамыған астеник немесе әтек (пішілген адам) типтес болып келеді. Беттерінде және қолтықтарында мардымсыз, өте сирек түктері болады, ал қасағаның түктері әйелдерге ұқсас болады; олардың шәует жолдары семіп (атрофия) қалған, сперматогенез болмай бедеу болып келеді. Ақыл-естері кемістеу, өте сенгіш, көңіл-күйі тез өзгергіш, қызбалау болады. Клайнфельтер синдромымен ауырған адамдардың дерматоглификасы өзгерген — қол саусақтарының өрнегінде доғалар жиі кездесіп, қырлар — (гребень) саны азаяды.

Шершевский–Тернер синдромы (XO).

Шерешевский-Тернер синдромы. (45,Х) тірі туылғандардың моносомиясының жалғыз формасы. Шынайы моносомияның барлық жасушаларында (45,Х) хромосомды аномалиялардың жыныстық формалары ұзын немесе қысқа иықты Х хромосомасы [46,X,Xp-; 46,X,Xq-], изохромосома [46,X,i(Xq); 46,X,i(Xq)], сақиналы хромосомасы [46,X,R(X)], әртүрлі мозаикалық варианттары кездеседі. Синдром науқаста 50%, қарапайым толық моносомия (45,X). Әртүрлі мозаицизм ( 30-40%) сирек варианттар делеция,изохромосом, сақиналы хромосома.

Бұл синдромды 1925 жылы Н.А. Шерешевский және 1938 жылы Тернер тауып сипаттап жазған. Оның орташа жиілігі 1; 3000-ге тең және тек әйедцерде кездесіп, әсіресе аласа бойлы қыздар арасында жиі байқалады. Шерешевский—Тернер синдромын жаңа туылған қыз нәрестелерде айқын байқауға болады, себебі моносомия X (ХО) кейбір мүшелер мен ұлпалардың жатырда дамуын бұзатындықтан нәрестелер бірнеше аномалиялармен туылады, яғни салмақтары өте жеңіл, бойлары қысқа, табандарында және қолдарында лимфоидтық ісіктер, тырнақтарының гипоплазиясы (толық жетілмеуі) байқалады. Жүректерінің туа біткен ақаулықтары, қолқа (аорта), екпе артериясының тарылуы (стеноз, коарктация) байқалып, эпикант дамыған, шаштары қысқа, мойыны қысқа және жуан болып келеді. Қаңқа дамуының аномалиялары, көкірек қуысының өзгеруі, 4—5 саусақтарының қысқаруы да бұл ауруға тән белгілер болып табылады. Бойларының қысқа болуына байланысты аяқтары да қысқа, тұлғалары ұзындау болып дене кұрылысында диспропорция байқалады. Иықтары кең, бөкселері тар болып өздерінің сыртқы құрылысы жағынан ер адамдарға ұқсас келеді. Ауруларда ішкі және сыртқы жыныс мүшелері дамымай, соңғы жыныс белгілері — сүт бездері, қолтықтарында, қасаға үстінде түктер болмайды. Олар бедеу болады, себебі жыныс бездері дамымаған. Бұл аурумен ауырған әйелдерде жыныс хроматині кездеспейді, олардың кариотипі 45 (ХО) тең болады. Сол сияқты X хромосомасының басқа да аномалиялары ұзын иінінің немесе қысқа иінінің делециялары, екі X хромосомалардың транслокациясы, сақиналы X хромосома т.с.с. байқалуы мүмкін.

«Мысықша мияулау» синдромы(5р делекциясы).

Бұл синдром хромосома қысқа иінінің делекциясымен байланысты екенін 1965 жылы Герман дәлелдеген. Оның жиілігі толық анықталмаған. Дегенмен соңғы кездері бұл синдром жиі кездесетін болып жүр. Оның клиникалық сипаты- бұл аурумен ауыратын балалардың дыбыс тембрі ерекше, мысықша «мияулап», жалынышты күйде болады. Сол сияқты олардың ақыл-есі кем, денесінің дамуы нашар болады. Өсе келе бұл белгілер жойылуы мүмкін. Негізгі фенотиптік белгілері- беті дөңгелек, эпикант дамыған, микроцефалия және жүрегінің ақаулықтары айқын байқалады.

Қорытынды.

Қорытындылай келе хромосомалық аурулар кез келген жаста байқалуы мүмкін және ұзаққа созылады.Көпшілігі туа салысымен пайда болады.

Соңғы жылдары, экологиялық жағдайларының нашарлауы және сыртқы ортаның жағымсыз факторларының адам ағзасына әсер етуінің патологиясына өсуіне әкеп соқты. Хромосомалық аурулардың әлеуметтік салдары – ауру адамдар арасында мүгедектер санының көбеюі және оларды бағып – қағуды жұмсалатын экономикалық, рухани шығындар деңгейінің өте көп жоғары болуымен сипатталады.
Генетиканың бұл саласы бойынша зерттелетін келесі маңызды бір мәселе — адамда тұқым қуалайтын өзгерісті қандай факторлардың тудыратынын және адамзатты көптеген ауыр зардаптардан құтқару үшін оларға шара қолданудың жолдарын зерттеу.

Медициналық қызмет көрсетудің қолжетімділігі мен сапасын арттыру, саламатты өмір салтын алға бастыру ада¬ми әлеуеттің деңгейін арттырудың келесі бір маңызды бағыты болып табылады.

Қартаюдың молекулярлы–генетикалық механизмдері

By

Admin

-

04.02.2021

0

Қартаю барлық тірі ағзаларға тән жалпы биологиялық құбылыс болып саналады. Қартаю — онтогенез қорытындысы, ағзада ерекше құрылымдық, қызметтік және биохимиялық өзгерістердің пайда болуымен сипатталатын құбылыс.

Қартаю проблемаларын зерттейтін ғылымды геронтология (грекше geron — шал) деп атайды. Гериатрия — қарт адамдарда аурудың даму ерекшеліктерін, ағымын, емін және алдын алу шараларын зерттейді. Геронтология қартаю құбылысының негізгі заңдылықтарын молекулалық және жасушалық деңгейінде анықтайды, оның даму ерекшеліктерін, емдеу және аурудың алдын алу проблемаларын қарастырады.

Қартаю және ұзақ өмір сүру мәселелері барлық уақытта ғалымдарды ойландырып келген мәселе. Ол әсіресе XX ғасырда халық құрамында терең демографиялық өзгерістердің белең алуына байланысты ерекше мәнге ие болып отыр, себебі көптеген экономикалық дамыған елдерде кәрі адамдар саны өсуде. Геронтологияның міндеті тек қана адам өмірін ұзарту емес, сол сияқты, кәрі адамдардың қоғамдық өмірге және еңбек қатынастарына белсенді араласуына көмектесу, яғни олардың белсенді және толыққанды өмір сүру мүмкіншіліктерін ұзарту болып табылады.

Қартаю барысында қартаюға дейін басталатын және функционалдық бейімдеу мүмкіндіктерінің біртіндеп шектелуіне әкеліп соқтыратын жас шамалық өзгерістер заңды түрде өтеді. Қарттылық бұл емдейтін ауру емес, ол әрбір адамның жеке даму сатысы. Қартаюға байланысты туындайтын өзгерістер күнтізбелік жас шамасына байланысты болуымен қатар, әлеуметтік факторлерге де байланысты болады.

Қарттылық өзгерістер ең алдымен адамның сыртқы келбетінен біліне бастайды: дене сымбаты және пішіні өзгереді, ақ шаш пайда болады, терінің серпінділік қасиеті жоғалады, көздің көру және есту қабілеті нашарлайды, есте сақтау қабілеті төмендейді.

Мүшелік деңгейде қарт адамдарда өкпенің тіршілік сыйымдылығы азаяды, артериальды қан қысымы көтеріледі, атеросклероз дамиды. Жыныс бездерінің инволюциясы кері дамуы байқалады, жыныс және қалқанша без гормондарының түзілуі төмендейді, негізгі зат алмасуы төмендейді, асқорыту мүшелерінің жұмысы әлсірейді.

Жасушаларда судың мөлшері азаяды, иондардың белсенді тасымалдануы, ДНК репликациясы ферменттер жүйесінің және тотығу реакцияларының белсенділігі, аРНК түзілуі, ДНК репарациясы төмендейді, осының әсерінен генді және хромосомды мутациялар жинақталады.

Қартаюдың морфологиялық сипаттамасы.

Қартаю – жастық өзгерістердің заңды құбылысы болып табылады. Қартаю құбылыстары ертеден басталады және ағзаның қызмет ету мүмкіншілігін бірте-бірте қысқартады.

Ағза денесінде қартаю белгілері әр түрлі құрылым деңгейлерде байқалады: молекулалық, жасушалық, ұлпалық, жүйелік және ағзалық.

Молекулалық деңгейде ағзаның қартаюында тұқым қуалаушылық ақпараттың құрылысында да, қызметінде де өзгерістер болатыны анықталды. Мысалы, РНҚ, ДНҚ мөлшері азаяды, хроматин ақуызының физико-химиялық қасиеттері өзгереді, гистонды ақуыздың гендері активсіз күйге көшіреді, себебі олар транскрипциялана алмайды. Жасушалардың негізгі молекулалық генетикалық механизмдері-транкрипция, трансляция, ДНҚ репликациясы және репарациясы бұзылады.

Қартаю кезінде жасушалық деңгейдегі өзгерістер ішінен цитоплазмада судың азаюын, оның иондары тасымалдау белсенділігінің өзгеруін атауға болады. Эндоплазмалық тор құрылысы өзгереді.

Ағзаның ескі жасушаларында бірқатар ферменттердің белсенділігі азаяды, цитоплазмада бос радикалдар жинақталады, осының салдарынан ассимиляция диссимиляция шығындарын толық өтей алады.

Ағзалық деңгейде қартаю өзгерістері алдымен сыртқы белгілерден байқалады: дене пішіні, отыруы өзгереді, дене көлемі азаяды, шаштары ағарады, түседі; терінің созылғыштық қасиеті жойылып, әжімдер пайда болады. Ағзаның көру және есту қабілеті нашарлайды, есте сақтау төмендейді.

Қартаю кезеңінде адам ағзасының барлық мүшелерімен мүшелер жүйесінде айтарлықтай өзгерістер байқалады.

40 жастан өткеннен кейін артерия қан қысымы жоғарылайды, қан тамырлар қабырғасына холестерин сіңіп жинақталып, оның иімділігі төмендейді.

40 жастан өткеннен кейін өкпенің тіршілік сыйымдылығы азаяды. Бұлшық еттер босап, оның тіршілік күші төмендейді, осының нәтижесінде адам тез шаршайтын болады.

50 жастан кейін адам терісінде тұрақты өзгерістер — тырнақтар, меңдер, сүйелдер, әжімдер пайда болады. Бұның негізгі себебі осы кезде тері асты май қабаттары бірте-бірте жұқарып жойылады. Бұл терінің құрғақтануына, оның иілімділігінің төмендеуіне алып келеді.

Кәрілік кезеңде адамдардың барлық сезім мүшелерінің қызметтері төмендейді; бүйректің фильтрациялау қарқыны азаяды.

Ас қорыту жүйесінде мынадай өзгерістер байқалады — тістер босап қаусап түсе бастайды, ас қорыту сөлдерінің бөлінуі азаяды.

Ішкі секреция бездерінің қызметінде де айтарлықтай өзгерістер байқалады — кейбір бездердің қызметі төмендеп, гормондарды аз мөлшерде бөліп шығарады, мысалы жыныс бездері, қалқанша безі, бүйрек үсті безі т.с.с., ал кейбіреулерінің қызметі керісінше жоғарлайды, мысалы гипофиз.

Жас ұлғайған сайын ағзаның иммундық реакциясы өзгереді, гуморальдық және иммунитет төмендейді.

Жүйке жасушасының көбейе алмайтындығын ескерсек, жас ұлғайған сайын олардың саны бірте-бірте азаятындығы өздігінен-ақ түсінікті. Мысалы, 100 жылда мысықтың нейрондар саны 20% кеміген.

Ұзақ уақыт бойына геронтологияда мынадай пікір айтылып келген: қартаю кезеңінде ағза қызметінің кері дамуы, яғни инволюциясы байқалады.

Жоғарыда келтірілген қартаю сипаттамалары шынында да осы пікірді растайды. Дегенмен көптеген гемостаздық құбылыстар қартаю кезеңінде шұғыл түрде өзгермейді. Сол сияқты барлық мүшелер бірдей өзгермейді, айталық бір мүшенің қызметі кәрілік сатысында төмендесе(жүректің жиырылуын, гормондардың белсенділігін, ішкі секреция безінің қызметін, көру, есту); екінші біреулерінің қызметі керісінше жоғарлайды(гипофиз қызметін, қандағы холестерин деңгейін); үшінші біреулерінің қызмет белсенділігі айтарлықтай өзгермейді(қандағы қант деңгейін, эритроциттер мен лейкоциттер санын, гемоглабин мөлшері). Ағзаның әр түрлі мүшелері мен мүшелер жүйесінде жастық өзгерістер онтогенездің әр түрлі кезеңдерінде бір мезгілде байқалмайды — оны гетерохрониялық қабілеті деп атайды. Мысалы, тимустың семуі 13-15 жаста басталса, аналық бездің жұмысының тоқталуы 48-52 жаста байқалады.

Жастық өзгерістер бір мүшенің әр түрлі құрамдық бөлімдерінде бірдей бола бермейді, мысалы мидың әр түрлі бөлімдерінде қартаю құбылыстары бірдей болмайды, оны гетеротопия құбылысы деп атайды.

Жастық өзгерістер бір жүйеде ерте пайда болып, жай дамыса; екінші біреулерінде кештеу байқалып, тез дамып кейінірек алға шығады. Жастық өзгерістерінің пайда болуы тек күнтізбелік жасқа байланысты емес, ол бірқатар факторларға, оның ішінде әлеуметтік факторларға да байланысты. Биологиялық жасты анықтау үшін әр түрлі тесттік жүйелер пайдаланады: артерия қысымы, қан холестериннің мөлшері, өкпенің тіршілік сыйымдылығы, бұлшықет күші т.б.

Ерте кездердегі геронтологтің пікірінше (Пархон) қартаю — емдеуге болатын ауру. Бірақ қартаю ауру емес, ол онтогенездің заңды нәтижесі екенін естен шығармауымыз керек.

Ғылымның негізгі мақсаты биологиялық құбылыстардың кері қайтару емес, ол мүмкін де емес. Қартаю құбылыстарын зерттеудің негізгі мақсаты — ерте қартаюдың алдын алу, болдырмау, адамдарға физологиялық қартаюға дейін толыққанды, белсенді өмір сүруге мүмкіндіктер жасау болып табылады.

Қартаюдың негізгі теориялары.

Адам ағзасының қартаю себептері туралы 300-ге жуық болжамдар айтылған. Олардың көбіне 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 серіппесі 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 үстінгі 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 бітімінің көлемі де, онымен парапар, бірақ тиіндер белсенді қозғалып 15-20 тіршілік етеді, яғни егеуқұйрықтардан 10 есе артық өмір сүреді. Белсенді 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 әр түрлі заттардың алмасуы нәтижесінде жинақталған ыдырау өнімдері-аммиак, ағзаны улайды, мысалы бауыр, ми жасушаларын, ал дәнекер ұлпа жасушалары керісінше көбейеді. И.И. Мечников қартаю құбылысын тек фагоцитоз ілімі негізінде түсіндірмек болды. Ол ішекте шіру құбылысын болдырмау үшін шіріту бактерияларының тіршілігіне қолайсыз орта жасау керек, сондықтан сүт өнімдерімен көбірек қоректену қажет деп айтқан.

Академик А.А. Богомольц (1922) қартаю себептері ағзадағы ұлпааралық қатынастардың бұзылуы деп болжамдаған. Ол жасушалар 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 болып табылады. Әр түрлі тәжірибелер нәтижесінде И.П.Павлов жүйке күйзелісі мен ұзақ уақыт жүйкенің шаршауы ерте қартаюды тудыратын факторлар екенін анықтаған.

1940 жылы Нагорный қартаю жасушада ақуыз молекуласының синтезделіуінің бұзылуы салдарынан болады деп болжамдаған.

Қартаюдың қазіргі теориялары бойынша қартаю жасушаның генетикалық аппаратының бұзылуы салдарынан болады. Онтогенез барысында нуклеопротеид кешенінің сандық 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 ДНК молекуласымен байланысты 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 ғасырдың 90-шы жылдары америка ғалымдары адам ағзасының «кәрілік» генін тауып оны «клото» гені деп атаған. Бұл ген адамзаттың шамамен 25% кездеседі. Ол ағзада екі не одан да көп дана күйінде кездесуі мүмкін және геномда оның саны неғұрлым көп болса адамдар соғұрлым ерте қартайып дүние салады.

«Клото» геннің екі данасы жаңадан туылған нәрестелердің 3% кездессе, 65 жастағы адамдардаың тек 1,1% ғана кездеседі. Демек, осыншама «клото» гені бар адамдар ерте кезде, яғни 65 жасқа жетпей дүние салған.

«Клото» генімен ағзаның ерте қартаю арасында тікелей байланыс болатындығына ғалымдар әлі күмандануда. Әйтседе, осы геннің адамдардың тіршілік ұзақтығын реттеуге қатысатындағы сөзсіз.

Адамдар ерте қартаю белгісі-прогерия дейтін ауру екені белгілі. Бұл ауырумен ауыратын адамдар балалық шақтан бастап, мүмкін жыныстық жетілу шақта 13-15 жаста жасушаларда жедел қартаю құбылыстары байқалады.

Олардың терісінде қыртыстар пайда болып, шаштары ағарады, көздері нашар көреді, тамырлардың атеросклерозасы т.б. дамиды, яғни 20 жасқа жетпей-ақ нағыз кәрі адамдарға тән қартаю құбылыстары дамиды. Тап осындай құбылыс 2001 жылы Атырау обылысының тұрғыны 9-10 жастағы Нұржан атты балада байқалған.

Бүгінгі таңда медицина мұндай генетикалық ауру белгісімен ауыратын адамдарға түбегейлі көмек көрсете алмайды, себебі оның пайда болу және даму механизмдері әлі толық анықталмаған. Дегенімен, цитологиялық және молекулалық-биологиялық зерттеулер нәтижесінде жасушаның не тұтас ағзаның тіршілік ұзақтығын «таразылап» өлшеп отыратын кейбір механизмдер анықталған. Олардың ішінен Л. Хейфлик «лимитин» және оған негізделген А. Оловниктің «теломерлік» гипотезасын айтуға болады.

XX ғасырдың 70-ші жылдары америка дәрігері Л. Хейфлик тірі ағзалар жасушаларының санаулы рет қана бөлінетіндігіне көңіл аударған. Кейінірек әр түрлі түрлердің жасушалардың бөліну максимумы түрліше болатындығы белгілі болды және ол ағзаның тіршілік ұзақтығына тура пропорционал болатындығы анықталды. Мысалы, жүз жылға дейін өмір сүретін адамдарда Хейфлик лимиті — 50-ге, 3 жыл өмір сүретін тышқандарда — 15-20-ға, 175 жыл өмір сүретін глапагосс тасбақаларында-110-ға-тең.

Ерте қартаю ауру белгілері байқалатын адамдар жасушаларында Хейфлик лимиті 50-ден 10-15 ке дейін азайған. Ғалымдардың пікірінше жасуша бөлінген сайын онда кейбір нәрселер біржолата жойылып не жинақталып отыра ма деген ойда бар.

Хромосома теломерлері маңызды механикалық (хромосомоларда ядро матриксіне жабыстырады; хроматидалар ұштарын бір-біріне жалғайды) хромосома құрылымын тұрақтандырушы, гендердің эксперессиялануына әсер етуші және жасуша бөлінуін есептеуші қызметін атқарады.

Кейбір жасушаларда хромосома теломерлерінің үзілген бөліктерін қалпына келтіріп жалғап отыратын арнайы фермент-теломераза ферменті синтезделетіні анықталған.

Рак және жыныс жасушаларында теломераза ферменті үнемі синтезделініп олардың шексіз бөлінуін қамтамасыз етеді. Сонымен, қартаюдың нақтылы бір себептерін бөле–жара қарастыруға болмайды және ағзаның кәрілік өзгерістері бір мүшеде жайлап басталып, әрі қарай тасқындап үдеп дамып көптеген мүшелер мен мүшелер жүйесін қамтиды.

Генетикалық болжамға сәйкес қартаю негізінен ағзаның тіршілік ету барысында кездейсоқ пайда болатын генетикалық аппараттағы зақымданулар мен «қателердің» жинақталуы жатады. Бұл зақымданулар құрылымдылық ұйымдастырулардың әртүрлі деңгейлерінде өтуі мүмкін.

Л. Сциллард және Н.П. Бочков жас шамасында сәйкес соматикалық жасушаларда хромосомды аберациялар санының анағұрлым өсуі байқалатындығын көрсеткен.

Көптеген зерттеушілермен қартайған жасушаларда гистондар санының өсетіндігі және олардың ДНК–мен мықты байланысатындығы, ДНК-ның түзілу жылдамдығының төмендейтіндігі, ДНК молекуласының репарациялық процестерінің бұзылуы әсерінен нүктелік мутациялардың жинақталғандығы анықталды.

Ағзада жасушаның митоз саны генетикалық бағдарламаланған (А. Хейфлик, 1965) мысалы, адам эмбрионының фибробласт жасушалары 50-ге жуық генерация бір түрден тарауын береді. Осы болжам соңғы кездері экспериментальды жолмен нақтылауда.

ХХ ғасырдың 80-шы жылдарының ортасында нуклеотидтерді қосу арқылы теломерлер ұзындығын сақтауға мүмкіндік беретін теломераза деген фермент алынған болатын. Адам жасушаларында теломераза гені болады, бірақ негізінен олар белсенді емес. 1933 жылы Харли мен Грейдер қатерлі ісік жасушаларда теломераза генінің белсендігін анықтады. Бұл зерттеулер ісіктерді теломеразды геннің белсенділігін басу болды. Олар да адам өмірінің ұзақ қысқалығына әсер етеді. Осы салада айта кететін бір жаңалық, кейінгі кезде адам геномын зерттеу нәтижелеріне байланысты мұндай тұқым қуалайтын ауруларды генотерапиямен емдеу ісі қолға алынып келе жатыр.

Міне, осындай факторларды ескеретін болсақ, адам өмірінің шексіз ұзартуға болады деп айтуға қиын. Бәлкім ол қажет те емес шығар. Өйткені салыстырмалы түрде қысқа өмір сүрсе де әрбір адамның өмірі өзіндік ерекшелігімен қызық.

Қартаю кезіндегі жүйелердің өзгерістері

Қартаю кезіндегі мидың сыртқы қыртысының жүйке жасушалары азайып, нейроглия жасушалары көбейеді. Бұл кезде мидың басқа аймақтарында елеулі өзгерістер болмайды. Нейрондардың денесінде липопусцин жиналады. Осыдан келіп олардың функциялық қасиеті өзгереді, серпінділердің жүйкелері арқылы өткізілу жылдамдығы баяулайды, түйіспелерде жүйкелік медиаторлардың түзілуі және рефлекстер әлсірейді. Сонымен бірге қартаю кезінде жадыда сақтау қабілеті бұзылады, оқуға құштарлық азаяды. Бірақ бұрынғы қалыптасқан әдет, сөз қоры, алынған білім жастың ұлғаюына қарай көп өзгермейді. Бұл кезде мидың біршама құрылымдары әртүрлі өзгерістерге ұшырайды. Соның ішінде гипоталамустың өзгерістеріне әкеліп, адамның қартаюына бірталай ықпал етеді.

Қартаю кезінде эндокриндік жұйенің қызметі бірсыпыра өзгереді. Бұл кезде кейбір гормондардың өндірілуі өзгеруімен қатар, олардың реттеуші әсерлерін қабылдайтын нысана тіндер мен жасушалардың сезімталдығы өзгереді. Эндокриндік жүйенің кері байланыс бойынша өзін-өзі реттеу жолдары бұзылады. Қарт адамдарда жыныс бездерінің қызметі әлсірейді. Осындай жыныстық гормондардың қандағы деңгейі төмендеуінен гипоталамуста гонадолиберин мен гипофизде гонадотропиннің өндрілуі артады. Бірақ бұл гормондарға жыныстық бездердің сезімталдығы төмендеген. Сондықтан олар қанда гонадотропиннің көбеюіне қажетті гормон өндірумен жауап қайтарады.

Қарт адамдарда гипофиз бен бүйрек үсті бездерінің өзара қатынасы бұзылады. Гипофиздің гонадотропиндеріне бүйрек үсті бездері және кортикостероидтардың қандағы деңгейіне гипофиз, кері байланыс бойынша, әлсіз жауап қайтарады. Шеткері ағзалар мен тіндердің жасушаларында кортикостероидтарды қабылдайтын рецепторлар азаяды. Осыдан әртүрлі қоздырғыштарға қарттардың төзімділігі төмендейді. Қартаю кезінде гипофизде тиреотропин түзелуі азаюдан қалқанша бездің қызметі төмендейді, зат алмасу үрдістерінің реттелуі бұзылады. Бұл кезде ұйқы безінің қызметі әлсіреуінен инсулин аз өндіріледі және өндірілген инсулиннің өзі қанда тез әсерсізденеді. Сонымен бірге, тіндердің инсулинге сезімталдығы төмендейді. Осылардың нәтижесінде қарт адамдардың организмінде инсулиннің жеткіліксіздігі, қантты диабеттің, инсулинге тәуелсіз әрі жиі дамиды.

Қартаю кезінде иммундық жүйенің өзгерістері екі бағытта байқалады:

Бөтен антигендерге организмнің жауап қайтару қабілетінің төмендеуінен (иммунитеттің тапшылығымен)
Организмнің өзінің меншік тіндерінің антигендеріне қарсы иммундық серпілістер (аутоиммунитет) дамуымен байқалады.

Бұл өзгерістер лимфоциттердің, плазмалық жасушалардың қалыпты мөлшерінде және қанда иммуноглобулиндердің әдеттегіден артық болуымен қабаттасады. Сондықтан қартаю кезіндегі иммунитеттің өзгерістері иммундық жүйенің реттелуінің бұзылыстарынан болады. Жасы ұлғайған адамдардың қанында аутоантиденелердің мөлшері артады. Осыдан организм тіндері өзгерістерге ұшырап, оларға қарсы аутоиммундық шабылу болады. Тәжірибелік иттерге алдын ала аз мөлшерде жүрекке қарсы цитоксиндік қан сарысуын енгізіп, артынан адреналин енгізгенде, оның мардымсыз өлшемінен кардиогендік сілейме дамитыны белгілі болды. Қарт адамдарда жиі кездесетін: жұқпалы, қарттық амилоидоз, қан тамырларының атеросклерозы немесе басқа аурулары, кейбір ми бүліністері, ұйқы безі мен қалқанша бездің бұзылыстары т.б. аурулардың даму негізінде осы иммундық жүйенің жасқа байланысты өзгерістері жатады. Сонымен бірге, қарттарда созылмалы вирустық жұқпалардың белсенділігі артып кетеді. Вирустардың геномы организмнің тежеуіш ықпалдарынан шығып кетеді де, өз беттерінше өсіп өне береді. Қартаю кезінде организмнің улы химиялық заттардан қорғану қабілетінің әлсіреуі бауырдың микросомалық тотығу жүйесінде уытсыздандыру мүмкіншілігінің азаюынан болады. Осыдан қарт адамдар улы химиялық заттарға ғана емес, кейбір дәрі–дәрмектерге де өте сезімтал болып келеді.

Қартаюдың бұл көрінісі ретінде организмде дәнекер тіндердің артық өсіп-өнуін айтуға болады. Осыдан өкпеде, жүректе, бауырда, бүйректе, т.б. ішкі ағзаларда дәнекер тіндер артық өсіп, коллаген тіндері көбейеді, керісінше оларда серпімді талшықтар азаяды. Коллагеннің артық өсіп кетуінен дәнекер тіндерінің созылғыштық қасиеті нашарлап, ағзалардың беріштенуі дамиды. Дәнекер тіндерінің бүліністері мен қарттардың қантамырларының, буындарының өзгерістері тікелей байланысты. Осыдан олардың тізенің, белдің ауру сезімдері пайда болады. Қарт адамдардың сүйектерінде, буындарында және омыртқа аралық шеміршектерінде бүліністер пайда болуынан қаңқаның жалпы өзгерістері, кеуденің бүкірлігі байқалады. Дәнекер тіндерінің өзгерістерінен қарттарда жара мен сүйек сынықтарының бітуі, жастарға қарағанда көп кешеуілдейді.

Қартаю кезінде қанайналым жүйесінде бірспыра өзгерістер дамиды. Бұл кезде жүректің жиырылу күші, қанның минуттық көлемі азаяды, шеткері қан тамырларының таралуынан айналымдағы қанға олардың жалпы кедергілік қасиеті көтеріледі. Тіндерде қан қылтамырларының саны азаяды, олардың қабырғаларындағы тіректік мембрананың қалыңдап кетуінен қаннан тіндерге және керсінше, тіндерден қанға газдардың диффузиясы бұзылады. Бұл бұзылыс әсіресе өкпеде болатын болғандықтан, сыртқы тыныстың жеткіліксіздігіне, тыныстық гипоксия дамуына әкеледі. Қарттарда артериялдық қан қысымы көтеріледі. Қан тамырларының серпімділігі азайып, оларда артеросклероздар дамиды. Адамның жасы ұлғаюына байланысты жүрек пен қан тамырларының жүйкелік–сұйықтық реттелулері өзгереді. Осыдан қарттарда артериалдық гипертензия, жүрек аритмиялары жиі кездеседі.

Сонымен қатар, қарттардың басқа жүйелерінде де өзгерістер пайда болады, сүйек кемігінде қан өндірілу азаяды, бүйректің қызметі әлсірейді, ішек–қарынның сөл шығару қабілеті төмендейді, бұлшық еттердің күші және анализаторлардың функциялары әлсірейді. Дегенмен қартаюдың организімнің барлық функцияларының кері дамуы, әлсіреуі деп қарауға болмайды. Бұл кезде, көрсетілгендермен бірге қоршаған ортаның жаңа жағдайларына белгілі мөлшерде организмнің бейімделуі болады. Ол адамның өмірлік тәжірибесіне байланысты жаңа сапалы жоғары денгейде болуы мүмкін.

Қартаю кезіндегі жасушалардың өзгерістері.

Жасушалар өсіп-өніп көбеюі, тіршілігін жоғалтқанда жасушалардың орнын толтыру үшін олардың тектік құралдарындағы ақпарат бойынша ДНҚ, РНҚ, нәруыздар түзіліп тұруы керек. Ал, қартайған организмдерде олардың түзілуі, жасушалардың жаңаруы қатты азаяды. Оның себебін жасушалардың қабықтарындағы қанықпаған май қышқылдарының асқан 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 жасушалармен олардың ішіндегі құрылымдардың мембраналарында майлардың асқын тотығуы артып кетеді. Осыдан оларда бос радикалдар, гидро асқын тотықтар жиналып қалады. Бұлардың әсерлерінен жасушалардың ядроларында ДНҚ молекуласының өзгерістері пайда болады, РНҚ, нәруыздардың түзілуі бұзылады. Бұл өз алдына жасушалардың өсіп — өнуіне бөгет жасайды.

Сондықтан қартайған организмдерде:

Ферменттердің, нәруыздардың, пептидтік гормондардың, қан жасушаларының аз өндірілуі;
Микробтарға қарсы антиденелердің аз түзілуі;
Мида жаңа шартты байланыстардың бекімеуі т.с.с көптеген құбылыстар байқалады.

Шын мәнінде сүйек кемігінің бағаналы жасушалары мен ішек үңгіршектерінің жасушалары жас ұлғаюына қарай азаятыны белгілі.

Тағы бір назар аударатын жай – ол жасушалардың екіге бөлініп өсіп-өнуі екі қарама–қарсы реттеуіш ықпалдардың қатысуымен болады. Олардың біріншісі жасушалардың бөлініп көбеюін арттыратын цитокиндер, екіншісі оны тежейтін цитокиндер. Қартаю кезінде бұлардың екеуінің де өндірілуі азаяды. Сонымен бірге, бөлінетін жасушалардың бұл цитокиндерге сезімталдығы төмендейді. Осыдан жасушалардың өсіп-өніп кетуі де мүмкін.

Жалпы қарттардың барлық жасушаларында көптеген құрылымдық және функциялық өзгерістер байқалады. Жасушалардың ядросының құрылымы өзгереді, митохондриялардың көлемі үлкейіп, құрылымы бұзылылады, нәруыз түзетін рибосомалары азаяды, лизосомалары көбейеді, плазмолеммалары қалыңдайды. Бұндай жасушаларда жиі қуыстар пайда болады, энергия түзілуі бұзылады. Жасуша сыртындағы мембраналарында рецепторлардың қызметі бұзылудан олардың сезімталдығы көтеріледі немесе төмендейді және жүйкелік–сұйықтық реттелулері бұзылады. Жасушаладың өзара қатынасы мен байланыстары өзгереді. Тіндердегі рецепторлардың 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 организмнің бейімделу қабілеті шектеледі. Қарт адамдар жиі ауыршаң болады. Өйткені организмнің жүйелері мен ішкі ағзаларында, жасушаларында адамның қарсы тұратын ферменттері жетіспейді.

Қорыта келгенде, қартаю — табиғаттың заңдылық процессі, ол организмнің жылдан-жылға бұзылуы және оның бейімделу әрекетінің төмендеуі. Қартаю процесі өлім мүмкіндігін жақындатады. Қартаю барлық организмдерге тән қасиет. Ол тірі жандар организмдерінде әр түрлі деңгейде өтеді. Сонымен қартаюдың молекулалық-генетикалық механизмі өте күрделі процесс.

Қартаю механизмі — бұл генетикалық, реттеу және трофикалық өзгерістердің күрделі өзара әсерлесу нәтижесі. Адамның белсенді өмірін ұзарту үшін салауатты өмір сүру, еңбек ету, дене шынықтырумен, спортпен айналысу, ұтымды және үйлесімді тамақтану қажет болады.

Бірқатар зерттеулер нәтижесі ұзақ өмір сүрушілердің 30-50% ғұмырлық дәстүрі арғы тегінен бері жалғасып келе жатқанын айғақтайды. Ал енді осыған қарап көп жасаудың құпиясы генетикалық негізде жатыр деп тұжырымдауға бола ма? Бәлкім, мұны да жоққа шығаруға болмас. Десек те мұның түп-төркінінде кейбір жанұялардағы ұрпақтан ұрпаққа жалғасып келе жатқан салауаттылық пен өзара сыйластық өмір салтының адам өміріне игі ықпал-әсері де жатқан шығар, сірә.

Рас, ақылды жандардың салауатты өмір салтын сақтауға барынша ұмтылатыны белгілі.

Міне, олардың қарттығына құрық салдырмай, өзгелерден өзі тік, сөзі нық көрінуі сол өмірге деген құштарлық пен құлшыныстың нәтижесі дер едік. Әйтсе де олар сүйікті ісінен қол үзбей, ғылымға үлес қосып, жарқ еткен жаңалықтардың да жаршысы болып жүргені жасырын емес. Демек, бұдан жас келген сайын адамның өзіне деген талапшылдығы мен тынымсыз тіршілігі оның өміріне серпін, бойына сергектік, жанына жігер беретінін көреміз.

Айналып келгенде, қайткенде де әдемі қартаюдың барлық талаптарына сай ғұмыр кешіп, өмірден ләззат алғанға не жетсін!

Web Design & Development

Digital Marketing Services

Web Design & Development

Digital Marketing Services

Web Design & Development

Digital Marketing Services

Тұқым қуалайтын ауруларға диагноз қою әдістері

Мейоз. Генетикалық материалдың рекомбинациясы

Мендель заңынан өзгеше тұқым қуалайтын аурулар

Клондау

Иттерді клондау тәжірибесі алғаш рет іс жүзінде дәлелденді

Клетка

Клеткалық биотехнология

Клетка

Хромосома

Хромосомалық аурулар

Қартаюдың молекулярлы–генетикалық механизмдері

Services

Articles

Алматыда сирек кездесетін аурулары бар балаларға арналған кітаптың тұсаукесері өтті

Қазақстан фармацевтикалық нарығы: инвестициялық өсім, инновациялар және даму перспективалары

Қазақстанда бауыр обырын емдеуде жаңа мүмкіндіктер ашылды: «АстраЗенека» компаниясының инновациялық препараты тіркелді

Subscribe