Митоздық цикл. Интерфазаға сипаттама

1.Митоздық цикл. Интерфазаға сипаттама.

Митоздық (пролиферативтық) цикл жасушаның бөлінуге даярлануы мен бөлінуі кезіндегі
процестердің жиынтығын қамтиды. Митоздың маңызы. 1. Генетикалық тұрақтылық. 2. Өсу. 3. Жыныссыз көбею. 4. Регенерация. Ол 4 кезеңнен тұрады: G1 –пресинтездік немесе постмитоздық; S – синтездік; G2- постсинтездік немесе премитоздық;  Митоз. Пресинтездік G1 ̶ кезең Бұл кезеңде ақуыздар, РНҚ-дар, липидтер, көмірсулар түзіледі.  Жасушаның органоидтары еселенеді. Кезеңнің ұзақтығы жасушаның типіне байланысты 10 сағаттан бірнеше тәулікке созылады.  Генетикалық материалдың мөлшері 2п2s. S ̶ кезеңінде ДНҚ молекуласы еселенеді, репликацияланады. Бұл кезеңнің соңында генетикалық материалдың мөлшері 2п4s болад Митоздық циклдің S ̶ кезеңінде ДНҚ молекуласы еселенеді, репликацияланады. Бұл кезеңнің соңында генетикалық материалдың мөлшері 2п4s болады. Ұзақтығы 6-10 сағат. Постсинтездік, G2 кезең: Бұл кезеңде ақуыздар, көмірсулар, майлар, РНҚдар синтезделуі жалғасады, энергия қоры жиналады. Жасуша өседі, репликацияның дұріс жүргені бақыланады, митоз алдындағы жасушаның құрамы толық қалыптасады. Жасуша митозға кіруге дайын. Кезеңнің ұзақтығы 4 сағат. Генетикалық материалдың мөлшері 2п4s.

2.Митоздық цикл. Митозға сипаттама.

Митоздық (пролиферативтық) цикл жасушаның бөлінуге даярлануы мен бөлінуі кезіндегі
процестердің жиынтығын қамтиды. Митоздың маңызы. 1. Генетикалық тұрақтылық. 2. Өсу. 3. Жыныссыз көбею. 4. Регенерация. Ол 4 кезеңнен тұрады: G1 –пресинтездік немесе постмитоздық; S – синтездік; G2- постсинтездік немесе премитоздық;  Митоз. МИТОЗДЫҢ сипаты: Ол төрт фазадан тұрады:
• Профаза – хромосомалар конденсацияланады, қысқарады, жуандайды. Ядрошық жойылады, ядроның қабығы ериді, хромосомалар цитоплазмада ретсіз орналасады. Центросоманың центриолдары жасушаның полюстеріне ажырайды. Метофаза – хромосомалар экваторда орналасады, хромотидтердің теломерлері ажырайды. Хромосоманың құрылымы анық көрінеді, сондықтан кариотипті зерттеу метафазада жүргізіледі. Центриолдердің ахроматин жіпшелері хромосоманың центромерлеріне жалғасады. • Анафаза ̶ хромосомалардың хромотидтері полюстерге ажырайды. • Телофаза ̶ хромосомалар деспиралданады, жіңішкереді, хроматинге айналады. Ядрошық және ядро қабығы пайда болады. • Цитоплазма бөлінеді, цитокинез немесе цитотомия жүреді. Екі жаңа жасуша пайда болады. Олардағы генетикалық материалдың мөлшері 2п2s болады.

3.Жасуша реттелуі туралы түсінік және медицинадағы маңызы.

Жасушалық цикл фазаларының алмасуына циклиндер және циклинге тәуелді киназалар ақуыздары негізгі роль атқарады. Жасушалық циклдің, Д- циклині G1 сатысында жұмыс істейді, ал  G1 – сатысын  Е-циклині аяқтайды. Жасушалық циклдің, Д- циклині G1 сатысында жұмыс істейді, ал G1 – сатысын Е-циклині аяқтайды. S –кезеңде А және В циклиндер жұмыс істейді. G2 – фазада В циклині жасушаны митозға келтіреді және ол М-стимулирлеуші фактор (МРF) болып табылады.  Барлық көрсетілген циклиндер убиквитин мен протеазаның көмегімен жылдам ыдырап кетеді. Жасушалық циклдегі бақылаушы пункттер жасушаны келесі кезеңге өткізуді дайындау үшін қажет. Егерде жасушалар дайын болмаса, өтуге рұқсат берілмейді. Мысалы: Егер зақымдалу G1 –фазада көрінетін болса, онда р53 гені репарация ферменттері зақымдалуды қайта қалпына келтіргенге дейін, клетканы G1- фазада кідіртіп тұрады. Егер қателер немесе мутациялар репликация процесінде байқалса (S-фазада), онда қатені жөнделгенге дейін және ДНҚ репликациясын дәл өткізгенге дейін, жасуша S-фазадан шыға алмайды. G1—ден Митозға өту осылай реттеледі. Егер зақымдалу алынып тасталынбаса, онда р53 гені жасушаның апоптозға өтуіне сигнал береді. Сондықтан, р53 гені «геном сақшысы» деп аталады. ДНҚ-ның зақымдалу типтері: – негіздің өзгеруі (алмасу, тігілу, үзілу); – электро-магниттік сәулеленің әсері. Әртүрлі ұлпалар әртүрлі митотикалық белсенділікке иелі, олар бөлінеді: тұрақты; өсуші; жаңарушы. Тұрақты ұлпалар – оларда жасушалар бөлінбейді, ДНҚ саны тұрақты. Өсуші ұлпалар – жеке жасушалар митоз жолымен бөлінеді. Жаңарушы ұлпалар – өлген жасушалар жаңа жасушалармен ауыстырылады.

4.Митоздық циклдағы митоз қоздырушы фактор туралы түсінік

Эукариотты жасушалардың митозға енуі МИТОЗДЫ СТИМУЛДАЙТЫН ФАКТОРҒА (МРF – mitosis-promoting
factor) байланысты жүреді. • Ол фактор G1 сатысында анықтала бастайды, S және G2-де көп мөлшерде болады, ал митоздық бөлінудің анафазасында күрт азаяды. • Бұл МРF- дың компоненттік құрамына ЦИКЛИН деп аталатын ақуыздар кіреді. Олар жасушалық циклде ұдайы анықталады, тек анафаза кезінде ыдырап жойылады. • ЦИКЛИННІҢ түрлері:А,В,Д,Е және • Циклинге тәуелді киназалар: СDК-1, СDК-2, СDК-3, СDК-4, СDК-5. ЦИКЛИННІҢ құрылысы: • Екі суббөліктен тұрады: – киназдық домен-жасушадағы арнайы заттарды
фосфорилдейді; – реттеуші суббөлік- жасушалық циклды жылдамдатады немесе баяулатады. Циклиннің синтезделуі G1 басталады, профазаның басында максимумге жетеді, анафазада мүлдем азаяды.
MPF әсері • MPF концентрациясының жоғарылауынан басталады:
– хромосомалардың конденсациялануы;
– ядро қабығы жойылады;
– бөліну ұршығы пайда болады.
• MPF концентрациясының төмендеуінен басталады:
– хромосомалардың сегрегациялануы;
– хромосомалардың деконденсациялануы;
– ядро қабығы пайда болады;
– центросома еселенеді 

5.Митоздық циклдағы циклин және циклин тәуелді киназалардың рөлі.

Митоздық циклді реттейтін арнайы ақуыздар • Эукариотты жасушалардың митозға енуі МИТОЗДЫ СТИМУЛДАЙТЫН ФАКТОРҒА (МРF – mitosis-promoting factor) байланысты жүреді. • Ол фактор G1 сатысында анықтала бастайды, S және G2-де көп мөлшерде болады, ал митоздық бөлінудің анафазасында күрт азаяды.
• Бұл МРF- дың компоненттік құрамына ЦИКЛИН деп аталатын ақуыздар кіреді. Олар жасушалық циклде ұдайы анықталады, тек анафаза кезінде ыдырап жойылады. • ЦИКЛИННІҢ түрлері:А,В,Д,Е және • Циклинге тәуелді киназалар: СDК-1, СDК-2, СDК-3, СDК-4, СDК-5.
ЦИКЛИННІҢ құрылысы: • Екі суббөліктен тұрады: – киназдық домен-жасушадағы арнайы заттарды фосфорилдейді; – реттеуші суббөлік- жасушалық циклды жылдамдатады немесе баяулатады.
Циклиннің синтезделуі G1 басталады, профазаның басында максимумге жетеді, анафазада мүлдем азаяды.  MPF әсері • MPF концентрациясының жоғарылауынан басталады: – хромосомалардың конденсациялануы; – ядро қабығы жойылады; – бөліну ұршығы пайда болады. • MPF концентрациясының төмендеуінен басталады: – хромосомалардың сегрегациялануы; – хромосомалардың деконденсациялануы; – ядро қабығы пайда болады; – центросома еселенеді
Митоздық циклдің реттелуі • ЦИКЛИН митоздық циклдың қозғаушысы.
• репликацияның дұрыс жүруін мен тұқым қуалайтын материалдың дәл таралуын бақылайды.
• Жасушалық циклдің өзінде 4 нүкте бар, оларда арнайы жасушалық механизмдер репликацияның дәлділігін, ДНҚ нуклеотидтер қатарының дұрыстығын және тұқым қуалайтын материалдың теңдей таралуын анықтайды.

  • Реттеуші нүкте G1. Егер ДНҚ эақымдалса, P53 ақсуызы G1 тоқтатады.
    • Реттеуші нүкте S. ДНҚ репликациясының дәлділігін анықтайды.
    • Реттеуші нүкте G2. Репликацияланбаған ДНҚ молекуласы митозға өтуге кедергі болады.
    • Реттеуші нүкте M. Бөліну ұршығының дұрыс болмауы, М тоқтатады.

Жасушалық циклдің әрбір сатысында арнайы Циклин-циклинге тәуелді киназа (CDK) кешені белсенді болады. Жасушалық циклдің әрбір сатысында арнайы Циклинциклинге тәуелді киназа (CDK) кешені белсенді болады
Циклиндер деңгейі транскрипцияға және убиквитинге тәуелді протеолизді бақылау арқылы реттеледі.  Циклиндер деңгейі транскрипцияға және убиквитинге тәуелді протеолизді бақылау арқылы реттеледі. Циклин
деңгейі метафазада максимумға жетеді, анафазаны стимулдейтін комплекстің пайда болуын қамтамасыздайды (АРС). АРС циклин убивиктинге байланыстырып протеосомаларда ыдырауына әкеледі.
MPF (В циклин) мөлшерінің жасушалық циклдегі өзгеруі: Пролиферацияны реттеушілер (жасушадан тыс митогендер): Эпидермалық өсу фактор; Нейронның өсу факторы; Фибробласттың өсу факторы және т.б.
Олардың әсер ететін сигналдық жолдары: рецепторлар арқылы тирозинкиназаларды активтейді → митогенактивтеуші протеикиназаларды → транскрипциялық факторлар → циклин+СDK → митоз.
Антимитогендер –митозды тоқтатушылар: ісік некрозының факторы(ФНО) және өсуді трансформациялайтын фактор(ТФР)

‫ ٭Cdk-циклиндер комплексін реттеуші гендер екі категорияға жіктеледі:
– р-21 Сdк-мен байланысатын ақуыз, қартайған жасушаларда белсенді болады және р-53 және рRв ақуыздары ісік жасушалары пайда болуының супрессорлары.
– р-15 және р-16 Сdк-4 және Сdк-5-тің циклинмен байланысуына кедергі жасайды.
‫ ٭Бұл гендер адамның хромосомалар картасында – 9р21де орналасады.
‫ ٭Олардың мутациясы тұқым қуалайтын меланомаға, ретинобластомаға және басқа да қатерлі ісіктерге әкеледі.

6.Митоздық циклдағы p53 нәруызының рөлі

Клеткалық циклдегі бақылаушы пункттер клетканы келесі кезеңге өткізуді дайындау үшін қажет. Егерде клеткалар дайын болмаса, өтуге рұқсат етілмейді. Мысалы: Егер зақымдалу G1 –фазада көрінетін болса, онда р53 гені, репарация ферменттері зақымдалуды қайта қалпына келтіргенге дейін, клетканы G1– фазада кідіртіп тұрады.(Метастазды ісіктердің клеткаларындағы екі аллельді р53 белсенсіз, зақымдалған ДНҚ реплицирленіп, ісіктің өсуіне алып келеді). Егер қателер немесе мутациялар репликация процессінде байқалса (S-фазада), онда қатені жөнделгенге дейін және ДНҚ репликациясын дәл өткізгенге дейін, клетка S-фазадан шыға алмайды. G1—ден Митозға (М) өту осылай реттеледі. Егер зақымдалу алынып тасталынбаса, онда р53 гені клетканың апоптозға өтуіне сигнал береді. Сондықтан, р53 гені «геном сақшысы» деп аталады.

Р53 белогы

р53 белогы апоптоздың негізгі белоктарының бірі.Жасушадағы бұл белоктың мөлшері синтезделу қарқынымен емес,оның ыдырау денгейімен анықталады.Р53белогінің мөлшерімен активтілігі өздігінен реттеледі,сондықтан жасушада,қалыпті жағдайда ол бірқаліпті минимальді денгейде болады.

Р53 белогының концетрациясы мен активтілігі Mdm2 белогымен бақыланады. Mdm2 белогы p53 белогымен өзара әрекеттесіп оның активтілігін төмендетумен қатар ыдырауын тездетеді.P53 белогының артық мөлшері Mdm2 активтендіреді,мұныі нәтижесінде p53 белогының активтілігі төмендейді және ыдырауы жылдамдайды.

ARF белогы немесе p19- реттеуші факторы p53 белогының ыдырауын тоқтатады.Бұл жағдайда p53белогі ARF генінің активтілігін басу арқылы репрессорлық қызымет атқарады:жасушада p53 белогі концетрациясының жоғарылауы ARF белогы синтезінің төмендеуіне және p53 белогы ыдырауының жылдамдауына себеп болады.

Келесі бір 14-3-3 в реттеуші белогы p53 белогының активатор қызыметін атқарады.

Р53 белогының жоғары активтілігі активаторлық белок -14-3-3 в-ның концетрациясын төмендетіп p53 белогының активтілігін қалыпты жағдайға келтіреді.

Олай болса,ARF белогы қалыпты жағдайда p53 белогының мөлшерін бақыласа, 14-3-3 в белогы оның активтілігін бақылайды.Ал,Mdm2 белогы p53бнлогының мөлшерін де,активтілігін де бақылайды.Апоптов жағдайында p53 белогының мөлшері мен актитілігі өзгереді.

ДНҚ-ның бұзылуына («ішкі жағынан апоптоз») жауап реттінде жасушада p53 белогының концентрациясы мен активтілігі өзгереді.ДНҚ–ның бұзылуы жайлы сигнал p53 белогына протеинкиназалардан келіп түседі:а)ДНҚ-протеинкиназа,ДНҚ молекуласының қос тізбекті үзілулерін таниды,әсіресе ағзада иондаушы сәулелердің әсерінен болған бұзылуларды тез тауып таниды.ДНҚ-протеипкиназалар p53 белогының өзін активтен Mmd2 белогына ингибиторлық әсер етіп, оның p53 белогына әрекетін төмендетеді.

ә)протеинкиназа-белок АТМ ,иондаушы сәулелерінің әсеріне жауап ретінде түзіліп p53 белогын активтендіреді, оны активатор 14-3-3 в белогымен байланыстырады, тирозинкиназа с-Ав1 – ді активтендіреді, оның өз алдына p53белогын активтендіруіне жағдай туғызады.

б)протеинкиназа – казеинкиназа , ультракүлгін сәуленің әсерінен болған ДНҚ – ғы бұзылуларға жауап ретінде p53 белогын активтендіру. Басқа факторлар: BRCA1 ЖӘНЕ BRCA2

белоктары ДРҚ бұзылуларын тануға , олардың репарациясына және p53 белогының активтенуіне қатысады. P53 белогы мөлшерінің және активтілігінің жоғарылауы сонымен қатар жасушаның митотикалық циклға өту жағдайларының бұзылуы кезінде байқалады. Олар:

а)өсу факторларының болмауы;

ә)тіректік субстратпен байланыстың жоғалуы;

б)жасушаның көршілес орналасқан жасушалармен байланыста болуы.

P53 белогы мөлшерінің қалыпты деңгейден жоғарлап артуы апоптоз механизмінің іске қосылуына себеп болды.

P53 белогының мөлшері мен активтілігің реттелуі инсулин сияқты өсу факторларымен (ИПРФ) де іске асыруы мүмкін. ИПРФ – факторы MdM2белогының синтезін индукциялап, p53 белогының синтезі мен активтілігін төмендетеді.

ИПРФ – тың деңгейі оның ингибиторлық белогы – ИПРФ-3- пен реттеледі. P53 белогы ИПРФ – 3 белогының генін активтендіріп ИПРФ өсу факторының деңгейін төмендетеді. Олай болса : біріншіден , инсулинге ұқсас өсу факторы (ИПРФ) жасушаның бөліну жылдамдататын антиапоптоздың фактор болып табылады. Екіншіден, P53 белогы апоптоз процессінде жинақталып , ИПРФ – дың литогендік әрекетін тоқтатады.P53 белогының әсер ету механизмі көрсетілген.

P53 белогының әсерінен туындайтын жағдайлар:

1.«Киллерлік» рецепторлар гендердің активтенуі , яғни апоптоздың сигналдарды сезетін рецепторлардың гендерінің активтенуі жүреді. Оларға белокFas(Fas – рецептор) және KILLER/DR5 рецепторлары жатады .

2.P21-генінің активтенуі. Бұл геннің бақылауымен түзілетін p21белогы GAAD45,ЦТК, GADD45 гені кешені ингибиторлық қызмет атқарады Gadd45 белогы ЦТК – ға да ингибитор бола алады.

Сонымен қатар p21және Gadd45 белоктары ДНҚ репликациясына қажетті PCNA белогына байланысты.3. Қалыпты жағдайда митохондриялық мембраналардың каналдарын жабатын белоктардың(вс 1 – 2,вс 1-х) гендеріне ингибиторлы болса , керісінші ол каналдарды ашатын белоктардың (вах) гендеріне активаторлық қызмет атқарады.

  1. PIG.гендер тобын активтендіреді.Бұл гендер бақыланып түзілетін белоктар жасушада активті радикалдар мен тотықтырғыштардың мол жинақталуына мүмкіндік береді. Көп мөлшердегі мұндай заттар митохондриялық мембраналарды бұзып , протеаза AIF және цитохром С – тің цитоплазмаға шығуын жеңілдетеді.

5.TSP, BAS т.б. гендерді активтендіреді.Бұл гендердің өнімдері(белоктары) өлу сатысындағы жасушалардан бөлініп шығып , көршілес жасушаларға әсерін тигізеді.Мысалы , бөлініп шыққан тромбоспондин – TSf1, т.б. белоктар жанаса орналасқан ұлпаларда жаңа түзілістердің пайда болуын тежеп. Ісік жасушалардың өалыптасуына кедергі жасайды.

Олай болса, апоптоз ісіктер түзілудің алдын алуға мүмкіндік береді.

6.Жасуша пролиферациясының бір қатар ингибиторларының синтезі мен секрециясына жағдай жасайды. Мысалы , ісіктер некрозының факторы ̶ β – ингибині көршілес , жанаса орналасқан жасушалардың пролиферациясын тоқтатып ол жерде апоптоз механизмдерінің іске қосылуына мүмкіндік береді.

1.Жасуша ішілік құрылымдардың әсіресе хромасомалар мен мембраналардың алуан түрлі факторлардың әсірінен зақымдануы.

2.Арнайы протеинкиназалар және басқа модификациялық ферменттердің көмегімен p53 транскрипциялық факторларына зақымдануы , бұзылулар жайлы сигнал беру. Сигналға жауап ретінде p53 факторының мөлшері (ыдыраудың баяулауына байланысты) артады және активтілігі жоғарлайды.

3.P53 белогының BCL – 2 тқұымдасына жататын гендерге әсеріне және тікелей мембрананың зақымдануына байланысты митохондриялық мембраналардың өткізгіштігі жоғарылайды.

4.Митохондрилардан бөлініп кететін факторлардың әсерінен каспазалар тобының активтенуі және қызмет атқаруы. Каспазалардың көптеген белокнысаналарды жарым – жартылай протеолизденуі.

5.Жарым – жартылай жүретін протеолиздің салдарынан болатын жағдайлар:

а)хроматиннің тығыздалып жинақталуы (Н1гистноы мен ламиннің протеолизі нәтижесінде)

ә)ядролық нуклеазалардың активтенуі (олардың ингибиторларының протеолизі нәтижесінде).

б)плазмалемманың липидтік құрамының өзгеруі (мембранамен байланысқан ферменттердің активтілігінің өзгеруі нәтижесінде).

в)ДНҚ – протеинкиназаның активтенуі (жарым – жартылай протеолиз нәтижесінде), мұнымен қатар p53 факторының мөлшері мен активтілігінің жоғарлауы.

г)транскрипциялық фактор E2F – DP pRb белогының ингибиторлық активтілігінің төмендеуі, жасушалық циклдың іске қосылуы, ДНҚ репликациясының жүруі.

Храмасомаларының құрылысында көптеген зақымдалған учаскелері мен бұзылулары бар жасушаның митотикалық циклға енуі, бұл жасушаның құрылысында жаңа бұзылулардың түзілуіне , апоптоз процессінің күшеюіне және жылдамдауына себеп болады.

7.Эндоплазмалардың әрекетінен хроматиндердің фрагментациясы жүреді.

8.Ең соңындағы морфологиялық өзгерістер:

а)ядро мен цитоплазманың фрагментациясына байланысты апоптоздық денешіктердің түзілуі.

ә)айналасындағы жасушалардың ол денешщіктерді фагоцитоздауы.

Егер апоптоз жасуша құрылысындағы бірінші реттік өзгерістерге байланысты емес , сыртқы орта факторларының әсерінен болса, оның бастапқы кезеңдері басқаша жүреді.

Сыртқы ортаның жағымсыз факторлары ( иондаушы сәулелер, ультракүлгін жарығын т.б.) жасушаға өсу факторының енуін тоқтатады, жасуша тіректік субстратпен байланысын үзеді, осы бұзылған жасушаны дәл өзі сияқты екінші бір жасушамен жалғастырады. Осы әрекеттердің нәтижесінде апоптоз процесі жүреді:

1.Плазмалеммада орналасқан мына заттардың жағдайы өзгереді:

а)өсу факторы рецепторларының;

ә)интегриндердің;

б)кадериндердің;

2.Жасушаның құрылым бөліктерінің және белоктардың құрылысы мен қызметінің өзгерістері жайлы сигнал p53 белогына беріледі және сигнал берудің бұл механизмі апоптоздың бірінші типіндегі механизммен өзгеше келеді:

а)рецепторлар немесе интегриндерден келетін сигналдың болмауы митогенактивті протеинкиназаларды (МАПК) активсіздендіреді.

ә)МАПК – ның активсізденуі немесе β – катенинмен байланысуы себепті транскрипциялық факторлардың премитотикалық кешені түзілмейді.

б)ARF немесе Mdm – 2 белоктарының синтезін бақылайтын геннің активтілігінің өзгеруі. Бұл белоктар p53 белогының мөлшері мен активтілігін жоғарлатады

  1. Жасуша цикліндегі бақылау нүктелері.

Клеткалар G1 –ге көшкен кезде, ары қарай S-кезеңге өту үшін барлық молекулалық процесстерді жүйелі өтуі керек. Егер бұлай болмаса, клетка G1 –де жағдайында болып және репликация кешігеді, G1 – фазасы ұзарады. Мұндай жағдай – клеткалық циклдің ерекше жайдайы – G0  – деп аталады. Нейрондар, кардиомиоциттер G0 фазада болады, олар жоғары дифференцирленген және олардағы болып жатқан циклдер тоқтатылады. Сүйек (кемік) майы, асқазан-ішек трактісінің шырышты клеткалары керісінше барлық уақытта бөлінеді. (Сирек G0 –фазада болады). Клеткалық циклдің реттелуі. Клеткалық цикл фазаларының алмасуына циклиндер және циклинге тәуелді киназалар ақуыздары негізгі роль атқарады. Клеткалық циклдің, Д- циклині G1 сатысында жұмыс істейді, ал  G1 – сатысын  Е-циклиніаяқтайды.  S –кезеңде А және В циклиндер жұмыс істейді. G2 – фазада В циклині клетканы митозға келтіреді және ол М-стимулирлеуші фактор (МРF) болып табылады. Барлық көрсетілген циклиндер убиквитин мен протеазаның көмегімен жылдам ыдырап кетеді. Клеткалық циклдің бақылаушы пункттері Клеткалық циклдегі бақылаушы пункттер клетканы келесі кезеңге өткізуді дайындау үшін қажет. Егерде клеткалар дайын болмаса, өтуге рұқсат етілмейді. Мысалы: Егер зақымдалу G1 –фазада көрінетін болса, онда р53 гені (немесе р53 ақуызы), репарация ферменттері зақымдалуды қайта қалпына келтіргенге дейін, клетканы G1– фазада кідіртіп тұрады. (Метастазды ісіктердің клеткаларындағы екі аллельді р53 белсенсіз, зақымдалған ДНҚ реплицирленіп, ісіктің өсуіне алып келеді). Егер қателер немесе мутациялар репликация процессінде байқалса (S-фазада), онда қатені жөнделгенге дейін және ДНҚ репликациясын дәл өткізгенге дейін, клетка S-фазадан шыға алмайды.  G1—ден Митозға (М) өту осылай реттеледі. Егер зақымдалу алынып тасталынбаса, онда р53 гені клетканың апоптозға өтуіне сигнал береді. Сондықтан, р53 гені «геном сақшысы» деп аталады. ДНҚ-ның зақымдалу типтері:   –  негіздің өзгеруі (алмасу, тігілу, үзілу); 1 димердің пайда болуы; 2 электро-магниттік сәулеленудің әсері. Әртүрлі ұлпалар әртүрлі митотикалық белсенділікке иелі, олар бөлінеді:  тұрақты;  өсуші;  жаңарушы. Тұрақты ұлпалар – оларда клеткалар бөлінбейді, ДНҚ саны тұрақты (орталық жүйке жүйе клеткалары).  Өсуші ұлпалар – жеке клеткалар митоз жолымен бөлінеді (бүйрек, ішкі секреция бездері, қаңқалы және жүрек бұлшық еттері. Клетканың бөлінуі арқасында ұлпалардың көлемі ұлғаяды).  Жаңарушы ұлпалар – өлген клеткалар жаңа клеткалармен ауыстырылады (эпидермис, сүйек миы, асқазан-ішек трактісінің шырыштары). Митоздың маңызы. 1. Генетикалық тұрақтылық.  2 Өсу. 3. Жыныссыз көбею.

  1. Митоздық циклдегі реттелуіндегі бақылау нүктелері

Клеткалық циклдегі бақылаушы пункттер клетканы келесі кезеңге өткізуді дайындау үшін қажет. Егерде клеткалар дайын болмаса, өтуге рұқсат етілмейді. Мысалы: Егер зақымдалу G1 –фазада көрінетін болса, онда р53 гені (немесе р53 ақуызы), репарация ферменттері зақымдалуды қайта қалпына келтіргенге дейін, клетканы G1– фазада кідіртіп тұрады. (Метастазды ісіктердің клеткаларындағы екі аллельді р53 белсенсіз, зақымдалған ДНҚ реплицирленіп, ісіктің өсуіне алып келеді). Егер қателер немесе мутациялар репликация процессінде байқалса (S-фазада), онда қатені жөнделгенге дейін және ДНҚ репликациясын дәл өткізгенге дейін, клетка S-фазадан шыға алмайды. G1—ден Митозға (М) өту осылай реттеледі. Егер зақымдалу алынып тасталынбаса, онда р53 гені клетканың апоптозға өтуіне сигнал береді. Сондықтан, р53 гені «геном сақшысы» деп аталады. ДНҚ-ның зақымдалу типтері: – негіздің өзгеруі (алмасу, тігілу, үзілу); – димердің пайда болуы; – электро-магниттік сәулеленудің әсері.

Клеткалық циклдің реттелуі. Клеткалық цикл фазаларының алмасуына циклиндер және циклинге тәуелді киназалар ақуыздары негізгі роль атқарады. Клеткалық циклдің, Д- циклині G1 сатысында жұмыс істейді, ал  G1 – сатысын  Е-циклиніаяқтайды.  S –кезеңде А және В циклиндер жұмыс істейді. G2 – фазада В циклині клетканы митозға келтіреді және ол М-стимулирлеуші фактор (МРF) болып табылады. Барлық көрсетілген циклиндер убиквитин мен протеазаның көмегімен жылдам ыдырап кетеді.

Клеткалық циклдің бақылаушы пункттері Клеткалық циклдегі бақылаушы пункттер клетканы келесі кезеңге өткізуді дайындау үшін қажет. Егерде клеткалар дайын болмаса, өтуге рұқсат етілмейді. Мысалы: Егер зақымдалу G1 –фазада көрінетін болса, онда р53 гені (немесе р53 ақуызы), репарация ферменттері зақымдалуды қайта қалпына келтіргенге дейін, клетканы G1– фазада кідіртіп тұрады. (Метастазды ісіктердің клеткаларындағы екі аллельді р53 белсенсіз, зақымдалған ДНҚ реплицирленіп, ісіктің өсуіне алып келеді). Егер қателер немесе мутациялар репликация процессінде байқалса (S-фазада), онда қатені жөнделгенге дейін және ДНҚ репликациясын дәл өткізгенге дейін, клетка S-фазадан шыға алмайды.  G1—ден Митозға (М) өту осылай реттеледі. Егер зақымдалу алынып тасталынбаса, онда р53 гені клетканың апоптозға өтуіне сигнал береді. Сондықтан, р53 гені «геном сақшысы» деп аталады.

  1. Апоптоз процесін бақылайтын негізгі гендерге сипаттама беріңіз.Апоптоз – бұл жасушаның табиғи генетикалық бағдарланған өлім процессі. Бұл бірнеше сатыда өтетін динамикалық процесс. Апоптоз генетикалық бақыланатын процесс болып табылады. Оған арнайы фермент – казпазаның синтезін бақылайтын гендерболады. Казпаздың белсенділігі активатор және ингибитор гендерімен бақыланады. Апоптоз процессіне арнайы «апоптоздық» ядролық эндонуклеазалар қатысады. Апоптоз процессінде негізгі рөлді р53 ақуызы атқарады. Апоптоз механизмінің негізінде жасушаның генетикалық материалының зақымдалған жерін танып түзету, жасушаның элиминациясы мен жасушаның және жалпы ағзаның қалыпты тіршілігін қамтамасыз ету жатыр. Апоптоз процесінің генетикалық бақылануы нематодта жақсы зерттелген. Жоғарыда көрсетілгендей бірқатар ерекшеліктеріне байланысты нематода (Caenorhabditis elegans) онтогенездің генетикалық негіздерін зерттеуде өте ыңғайлы объект болып табылады. Мұндай құрттар әсіресе гомеозистық мутацияны және клетканың бағдарланған өлімі процесін, яғни организмнің қалыпты даму барысында кейбір клеткалардың өлетіндігін зерттеуде кеңінен қолданылады. Нематодадағы апоптоз процесі төрт кезеңнен өтеді. Ең алдымен клетканың тіршілік етуі немесе өлімі туралы “шешім” қалыптасады, содан соң клетканың өлуі, оның фагоциттермен немес басқа клеткалармен жұтылуы және клетканың жұтылған қалдықтарының деградациясы ж‰реді. Бұл процесті әртүрлі кезеңдерде бақылап отыратын 14 ген табылған. Клеткалық суицид үш геннен (ced-3, ced-4, ced-9) тұратын жиынтықпен бақыланатындығы анықталған, олар апоптозды реттейтін Ced-3, Ced-4, Ced-9 белоктарының синтезін қамтамасыз етеді. Сed-3, Сed-4 гендерінің активтігі клетканың өлімін жеделдететін болса, Сed-9 гені бұл құбылыстың бетін қайтарады, сөйтіп клетканы өлімнен құтқарады. Сed-9 генінің өнімі Сed-3 пен Сed-4 гендерінің проапоптивтік активтілігіне кедергі келтіреді. Осы гендердің арасындағы эпистаздық қарым-қатынастың болатындығы анықталған. Өлімге әсер ететін гендер тек аздаған клеткаларда ғана активті болып шыққан. Осыған қарама-қайшы клетка өлімінің келесі кезеңдерін жүзеге асыруға қатынасатын гендер организмнің б‰кіл дене клеткаларына ортақ болып есептелінеді. Соңғы жылдары апоптозға жауапты барлық үш негізгі гендер өнімінің әсері тікелей немесе жанама түрде болса да митохондриямен байланысты екендігі анықталған, бірақта митохондриялық геномның апоптозға қатысы болмауы да мүмкін. Bcl-2 белогы митохондриялық ДНҚ-ы жоқ клетканың апоптозына кедергі келтіруі мүмкін. Митохондриялық мембранада саңылаулардың пайда болуы апоптоздық механизмде басты рольді атқарады деген болжам бар.
  2. Сыртқы фактор салдарынан болатын апоптоз

Апоптоз процесінің молекулалық механизмдері туралы түсінігіңіз.Апоптоз – жасуалардың сырттан немесе хромосомалық ДНҚ, зақымдалған митохондриялар, цитоплазма, ДНҚ хромосомалары, т.б. тұратын апоптоздық денешіктер түзілуінің жасушаішілік өлімінің бағдарламасыныңжүзеге асуы нәтижесінде қандай да бір сигналға жауап ретінде бағдарланған өлімі.Апоптоздық денешіктер фагоциттік макрофагтар немесе сңірілген дендрит жасушалары бола алады, соның нәтижесінде тіршілігін жоятын жасушаның құрамы жасушаішілік ортаға түспейді, ал ұлпаларда қабыну дамымайды.

Апоптоздың бағдрлануы жаасушада сыртқы сигналдармен активациялануы үшін белгілі бір өнімдер – жасушаның барлыққ ДНҚ-сының және жасушанң қалған құраушыларының заңдылықты түрдегі және қайтымсыз дезинтеграциясына арналған ферменттерді кодтайтын нақты гендер болатындығын білдірді. Бірақ қалыпты жасушаларда апоптоз дербес жасушаның жасушаішілік даму бағдарламасына дейін іске қосылмайды. Сыртқа сигнал қажет. Апоптоз өмірлік циклында физиология лық болатын жасушада оның қабылдануы үшін арнайы рецептор бар, яғни қазіргі кезде бар сигналдар мен жасушалық өлімі.

Сонымен қатар, жасушаның өмірлік белсенділігі сипаттайтын басқа Рц – мен сигналдардың болмаы белгілі бір жағдайда жасушаның апоптозға өтуне жағдайлар жасайды. Тіршілікті сақтауға сигнал мысалы тимуста тимоциттердің позитивті селекциясы кезінде МНС-1 немесе МНС-11 TCR-байланыстыру болып табылады. Перифериялық Т-лимфоциттер үшін иммундық жауаптың даму реежимінен тыс тіршілікті сақтауа сигнал болып МНС кешенінің эндогенді пептидтер – бөліктей агонистермен байланыстыру болып табылады.

Апоптоз – арнайы жасушаішілік ферменттермен жүзеге асатын жасуша ішінің құрамының фрагментациясы, олардың активациясы мен индукциясы жасушаның сырттан сигнал алуынан немес апоптоздық машинаның фермент активаторларының жасушасына еріксіз иньекция қабылдауы кезінде жүзеге асады. Апптоз некрозға әкелметін, бірақ апоптозды инициациялауға қабілетті сыртқы факторлармен жасушаның зақымдалуы кезінде дамиды.

Перифериялық лимфоциттерде үш Рц және апоптоға Fas-FasL, TNFR-TNF, Рц глюкокртикоидтар үшін үш сигнал болады. Осы Рц экспресиясы иммундық жауаптың басталуымен бірге инициацияланады және иммундық лимфоциттердің активациясы мен дифференцировкасы бойынша артады. Иммундық жүйеде тек перифериялық ұлпаларда ғана емес, лимфопоез кезінде Рц-лигандтардыңкелесі жұптары белгілі, оларды байлныстыруды тасушы жасушада Рц апоптозды индукциялайды.

Каспаза – арнайылық протеазалар, қабыну мен апоптоздың негізгі ферменттері; жасушалық ақуыдардың көпшілігінің дегредациясын жүзеге асырады, апоптоздың жүзеге асуының аралық және ақырғы сатыларында жасушаішідік сигналдық жолдарға қызмет етеді. Апоптозға каспазаның екі класы қатысады- инициаторлар мен эффекторлар. Проапатоздық сигналмен инициаторлық каспаза -2, -8, -9 белседіріледі. Инициаторлық каспазалар эффекторлвқ каспаза -3, -6, -7 процесстейді, олардың әсері арнайы субстраттардың, ең алдымен, нуклеин қышқылдарының метаболизм ферменттері полимераза, КФ ыдырау нәтижесінде жасуша өліміне алып келеді.

10.Ішкі фактор салдарынан болатын апоптоз

Жасуша ішілік фактор әсерінен болатын апоптоздың басталуына себеп болып жасушаның өзінің “қанағаттанарлықсыз” күйі саналады. Ал мұндай күйлерге:
1. Храмасоманың әртүрлі зақымдануларды(ДНҚ-үзілуі);
2. Липидтердің асқын тотығуы нәтижесінде, мембрананың жасушаішілік зақымдануы.
Бұл бұзылыстар сыртқы факторлардың иондаушы сәулелер температураның өзгеруі, химиялық қосылыстар әсерлерінен пайда болады. Ал осындай бузылыстарды стрестер, жасушаның қоректенуінің бұзылысы
активтендіреді.
Осы кезде апоптоз “паркинсон”ауруын тудырады.

Жалпы организмде өзінің тіршілік ету мүмкіншілігін әлі толық жойылмаған жасушалардың өлетіні белгілі болды, яғни сол жасушалардың өлуін тек соңғы 15-20 жылға дейін тек табиғи жолмен, қоршаған орта жасуша тіршілігі үшін керек заттарды шектеуі нәтижесінде пайда болды деп келген. Бірақ соңғы 15-20 жылдың ішінде жасушалардың өлуі тек табиғи жолмен емес жасушаның өзін-өзі өлтіретіндігі, яғни жасушаның өлуіне өзі белсенді рөл атқаратындығы белгілі болды. Жасушаның мұндай өлуін-генетикалық бағдаланған өлуі-АПОПТОЗ деп атайды. Жалпы жасушалардың өлуі екі түрге бөлінеді

  1. Апоптоз процесінің молекулалық механизмдері туралы түсінігіңіз.Апоптоз – жасуалардың сырттан немесе хромосомалық ДНҚ, зақымдалған митохондриялар, цитоплазма, ДНҚ хромосомалары, т.б. тұратын апоптоздық денешіктер түзілуінің жасушаішілік өлімінің бағдарламасыныңжүзеге асуы нәтижесінде қандай да бір сигналға жауап ретінде бағдарланған өлімі.Апоптоздық денешіктер фагоциттік макрофагтар немесе сңірілген дендрит жасушалары бола алады, соның нәтижесінде тіршілігін жоятын жасушаның құрамы жасушаішілік ортаға түспейді, ал ұлпаларда қабыну дамымайды.

Апоптоздың бағдрлануы жаасушада сыртқы сигналдармен активациялануы үшін белгілі бір өнімдер – жасушаның барлыққ ДНҚ-сының және жасушанң қалған құраушыларының заңдылықты түрдегі және қайтымсыз дезинтеграциясына арналған ферменттерді кодтайтын нақты гендер болатындығын білдірді. Бірақ қалыпты жасушаларда апоптоз дербес жасушаның жасушаішілік даму бағдарламасына дейін іске қосылмайды. Сыртқа сигнал қажет. Апоптоз өмірлік циклында физиология лық болатын жасушада оның қабылдануы үшін арнайы рецептор бар, яғни қазіргі кезде бар сигналдар мен жасушалық өлімі.

Сонымен қатар, жасушаның өмірлік белсенділігі сипаттайтын басқа Рц – мен сигналдардың болмаы белгілі бір жағдайда жасушаның апоптозға өтуне жағдайлар жасайды. Тіршілікті сақтауға сигнал мысалы тимуста тимоциттердің позитивті селекциясы кезінде МНС-1 немесе МНС-11 TCR-байланыстыру болып табылады. Перифериялық Т-лимфоциттер үшін иммундық жауаптың даму реежимінен тыс тіршілікті сақтауа сигнал болып МНС кешенінің эндогенді пептидтер – бөліктей агонистермен байланыстыру болып табылады.

Апоптоз – арнайы жасушаішілік ферменттермен жүзеге асатын жасуша ішінің құрамының фрагментациясы, олардың активациясы мен индукциясы жасушаның сырттан сигнал алуынан немес апоптоздық машинаның фермент активаторларының жасушасына еріксіз иньекция қабылдауы кезінде жүзеге асады. Апптоз некрозға әкелметін, бірақ апоптозды инициациялауға қабілетті сыртқы факторлармен жасушаның зақымдалуы кезінде дамиды.

Перифериялық лимфоциттерде үш Рц және апоптоға Fas-FasL, TNFR-TNF, Рц глюкокртикоидтар үшін үш сигнал болады. Осы Рц экспресиясы иммундық жауаптың басталуымен бірге инициацияланады және иммундық лимфоциттердің активациясы мен дифференцировкасы бойынша артады. Иммундық жүйеде тек перифериялық ұлпаларда ғана емес, лимфопоез кезінде Рц-лигандтардыңкелесі жұптары белгілі, оларды байлныстыруды тасушы жасушада Рц апоптозды индукциялайды.

Каспаза – арнайылық протеазалар, қабыну мен апоптоздың негізгі ферменттері; жасушалық ақуыдардың көпшілігінің дегредациясын жүзеге асырады, апоптоздың жүзеге асуының аралық және ақырғы сатыларында жасушаішідік сигналдық жолдарға қызмет етеді. Апоптозға каспазаның екі класы қатысады- инициаторлар мен эффекторлар. Проапатоздық сигналмен инициаторлық каспаза -2, -8, -9 белседіріледі. Инициаторлық каспазалар эффекторлвқ каспаза -3, -6, -7 процесстейді, олардың әсері арнайы субстраттардың, ең алдымен, нуклеин қышқылдарының метаболизм ферменттері полимераза, КФ ыдырау нәтижесінде жасуша өліміне алып келеді.

  1. Апоптоздың қарулары. Эндонуклеазалар

Апоптоз кезінде эндонуклеазалар линкерлі аймақтарға әсер ете отырып ДНҚ-ны фрагменттерге (үлкен және ұсақ) бұзады.

Каспаз және эндонуклеаздан басқа, апоптозға мүмкіндік беретін клеткада күшті тотықтандырғыштар (окислителі) жинақталады, олар күшті клетка апоптозын тудырады (бұл азот оксидін (NO), супероксидті және гидроксидті радикалдардың, пероксинитриттің, нитриттердің, нитраттардың және т.б. жинақталуы).

Клеткада тотықтандырғыш стресс жүреді, оған мембраналар өте сезімтал, олардың өткізгіштігі бұзылады, апоптоздың басталу үшін өте маңызды.

Қалыпты клеткаларда антиоксидантты қорғаныс жүйесі әсер етеді (каталаза, супероксиддисмутаза, пероксидаза). Тотықтандырғыш стресс кезінде бұл ферменттер көп мөлшердегі тотықтандырғыштарға шамасы келмейді.

Сонымен, плазмолемманың өзгеруі апоптоздық денешіктің көрші клеткалармен жұтылуына мүмкіндік береді

д)Апоптоздың басқа да «қарулары»:

Әрине,каспазалар және эндонуклеазалар жасушаның өзін-өзі өлтіруі үшін қолданылатын ең күшті құралдары болып табылады.Дегенімен,олардан басқа да апоптоз «қарулары» белгілі:

1)Күшті тотықтырғыш жиынтығының болуы.Оларға жасушада өте көп мөлшерде жинақталған азот оксидін (NO)және оның басқа да белсенді өнімдерін-супероксидтік және гидрооксидтік радикалдарды,пероксиниттерді, нитриттерді,нитраттарды т.б.,жатқызуға болады.Бұл тотықтырғыштарға,әсіресе митохондрия,ядро мембраналары өте сезімтал болады және олар тез өзгереді.Олардың мембраналарының өткізгіштігінің жоғарлауы-апоптоздың маңызды элементі болып табылады.Шынында да,митохондриялардың бұзылған мембраналары арғылы протеза AIF және цитохром-С цитоплазмаға шығады,ол каспаза -9-ды активтендіріп каскадты іске қосады.Ал бұзылған ядро қабықшасы арқылы каспазалар ядроға еніп эндонуклеазаларды активтендіреді.

2)Апоптоздың негізі «қаруына» плазмолемма құрылысының өзгеруіне жауапты ақуыздардыда жатқызуға болады.

Апоптоздың қосымша құралдары.Апоптоздың тікелей «қаруларынан» басқа,жасшада қосымша факторларда болады.Олардың қызыметіосы «қаруларды» басқару болып табылады.Апоптоз үдерісінде бұл факторлардың маңызды қызмет атқаратындығы сөзсіз,олар:

1)Митохондриялық факторлар.Митохондрияда каспаза -9-ды активтендіріп,каспаздық каскадты іске қосатын 2 ақуыз–AIF және цитохром-С,болатынын білеміз.Бұл ақуыздардың митохондриядан цитоплазмаға босанып шығуы тек мембрана өткізгіштігі жоғарылаған кезде ғана жүзеге асады.

а)Митохондрия мембраналарының арналары.Жоғырада аталған фактордың мембранадан цитоплазмаға өтуі мембранада арнайы арналардың болуына байланысты.Бұл арналардың күйі (ашылуы не жабылуы) бірнеше ақуыз тобының -Bcl-2/Bax,күрделі бақылауында болады.Олардың негізгі өкілдері:

ә)Bcl-2 ақуызы, Bcl-x, A1/Bfl-1 т.б., қалыпты жасушаларда митохондрия мембранасында кездеседі және арнаны жабады,сөйтіп жасушаны апоптоздан қорғайды.

б)Bax,Bad,Bak,Bid т.б. ақуыздары жоғарыда келтірілген ақуыздармен қосылып кешкен пайда етеді де олардың әрекеттерін (арнайы жабу) бастырмалайды,нәтижеде арна ашылады.Осылайша олар апоптозды стимулдайды.

Митохондрияның трансмембраналық потенциалы.Апоптоз кезінде митохондрия мембрананың өткізгіштігінің жоғарылауы,протиаза AIF және цитохром-С шығуына алып келуімен бірге трансмембраналық потенциалдың төмендеуіне де алып келеді.

Протондық сорғыштар әсерінен митохондрия матриксінен сутек иондары (H+) сыртқа сорылып,митохондрияда трансмембраналық потенциал градиенті пайда болады,яғни митохондрия ішінде протондар концентрациясы төмен,ал сыртында жоғары болады.Протондық градиент энергиясы АТФ синтезі үшін пайдаланылады.

Сондықтан да,апоптогендік сигналдар әсерінен ақуыз Bax және басқалары, митохондрия мембранасының арналарын ашқаннан кейін протондық градиен жойылады және АТФ синтезі де тоқтатылады.

Бұл құбылыс апоптоз «қаруларының» ешқайсысын да стимулдамайды,бірақ жасушаның негізгі энергия көзінен АТФ-тан айырады,ал апоптоз энергия жұмсауды талап ететін үрдіс.

Жасушалық цикл және апоптоз

Жасушалық цикл. Митоз. Апоптоз. Көбею. Мейоз

Жасушаның тіршілік циклі деп оның пайда болуы, құрылысының күрделенуі, атқаратын кызметіне икемделуі, бөлінуі немесе тіршілігін жою (өліп қалу) кезеңдері жиынтығын айтамыз яғни жасушаның циклі оның пайда болуынан бөлінуіне немесе өлуіне дейінгі уақытты қамтиды, мысалы, ұдайы бөлінетін жасушалардың тіршілік жиынтығын митоздық цикл (5-сурет) деп атауға болады. Сонымен, митоздық цикл дегеніміз жасушаның митоздық жолмен екі бөлінуі арасындағы байқалатын құбылыс-тар жиынтығы. Ол 4 кезеңге бөлінеді: 1-пресинтездік (G1,); 2-синтездік (S); 3) постсинтездік(G2,); 4) митоз (М).

Пресинтездік (G1,) кезенде жаңадан пайда болған жас жасуша өсіп аналық жа­сушаның мөлшеріне дейін жетеді. Ол үшін жасушада құрылыс материалдары – көмірсулар, майлар, ақуыздар көптеп синтезделуі қажет. Тұқым қуалаушылық материалы бұл кезеңде 2п 2с күйінде болады.

Синтездік (S) кезенде ДНҚ молекуласы синтезделінеді де тұқым куалаушылық материалы 2п 4с күйінде кездеседі.

Постсинтездік (G2) кезеңде жасуша бөлінуге дайындалады. Ол үшін жасушада көмірсулар, майлар, ақуыздар синтезделініп олардың қоры көбейе түседі, Органеллалар саны да көбейеді, себебі келесі кезеңде — митозда, олардың бәрі де екіге бөлінуі қажет.

Митоз— жасушаның дұрыс бөлінуі. Митоз дене жасушаларында байқалады. Митоз процессінде ядро күрделі өзгерістерге ұшырайды, жаңадан пайда болған жасушаларға тұқым қуалаушылық материалы тепе-тең бөлініп беріліп отырады. Бұл митоздың биологиялық маңызы болып саналады.

Митоздың негізгі себептері: 1) ядро – цитоплазмалық ара қатынасының өзгеруі (1/6-1/8 ден 1/69-1/89 ге дейін); 2) “митогенетикалық сәулелер” – бөлінуші жасушалар көршілес жатқан жасушалардың митоздық жолмен бөлінуіне әсер етеді;

3)”жарақат гормондарының” әсері – жарақаттанған жасушалар жарақаттанбаған жасушалардың бөлінуіне ықпал ететін ерекше заттар бөліп шығарады.

Біртұтас митоз құбылысы 4 фазаға бөлінеді: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

Профазада ядро көлемі ұлғайып, хроматин жіпшелері тығыз ширатылып,жуандап,қысқарып митоздық хромосомаларға айналады.Профазаның аяғында бөлінуші жасушаның екі полюсіне центросоманың центриолялары ажырап,арасында ахроматин жіпшелері пайда болады.

Метафазада хромосомалар өздерінің ценромералары арқылы ахроматин жіпшелеріне бекініп бөлінуші жасушаның экваторына реттеліп орналасады. Бұл кезеңде әрбір хромосома хроматидаларының теламерлік бөліктері ажырап, тек центромерасы арқылы байланысып тұрады. Бұл кезде хромосомалардың пішіні анық көрінеді. Соңдықтан, кариотипті анықтау және хромосомаларды жіктеу осы метафазада (метафазалық пластинкада) жүргізіледі.

Анафазада хромосомалардың хроматидалары бір-бірінен толық ажырасады да әр түрлі полюстерге қарай тартыла бастайды.

Телофазада бөлінуші жасушаның полюстеріне топтасқан хромосомалар жіңішкеріп, ұзарып хроматин жіпшелеріне айналады, ядрошық, ядро қабықшасы пайда болып, 2 жаңа ядро түзіледі. Ядро 2-ге бөлінгеннен кейін (кариокинез), цитоплазмада 2-ге бөлінеді (цитокинез). Сөйтіп, митоз және цитокинез негізінде бір жасушадан жаңа 2 жасуша пайда болады.

Жасушалар митоздан басқа жолдармен де бөлінуі мүмкін, мысалы: амитоз — жасушаның тікелей (бұрыс) бөлінуі және жыныс жасушаларының бөлінуі және мейоз –жыныс жасушаларының бөлінуі.

Амитоз арқылы негізінен прокариоттар және регенерацияланушы эукариотты жасушалар бөлінеді.Бұл кезде көзге көрінетін хромосомалар және бөліну ұршығы түзілмейді. Амитоз ядроның және цитоплазманың созылып екіге бөлінуі арқылы жүреді.

Апоптоз деген термин – грекше «жапырақтардың түсуі» деген мағынаны береді. Апоптоз – жасушаның алдын-ала бағдарланған гендік ақпараты бойынша тіршілігін жоюы.Апоптоз – бұл генетикалық бағдарланған, энергияны қолданумен өтетін, клетка өлімінің белсенді процесі. Бұл клеткалы өлімнің ерекше түрі. Апоптозға ұшыраған жасушалардың ДНҚ-лары бөлшектеніп , жасушалары бір-бірлерінен ажырап , езіліп , ыдырайды. Мұндай процестің болуы және оның уақыты әрбір ағзаның геномында жазылған. Бұларға қоса ұрпақтан ұрпаққа берілетін кейбір тұқым қуалайтын аурулар болады. Оларда адам өмірінің ұзақ қысқалығына әсеретеді. Осы салада айта кететін бір жаңалық, кейінгі кезде адам геномын зерттеу нәтижелеріне байланысты мұндай тұқым қуалайтын ауруларды генотерапиямен емдеу ісі қолға алынып келе жатыр. Апоптоз процесін шартты түрде 3ке бөліп қарастырамыз: сигналды, эффекторлы және деградациялық фаза.

Сигналды фаза: апоптоздың инициациясы клеткаішілік және келткасыртқы факторларға байланысты жүреді. Мысалы: гипоксия, гипероксия нәтижесінде, клеткалық циклдық сигналдардың ақаулары, химиялық немесе физикалық агенттер, т.б. Алайда, осы факторлардың алуан түрлілігіне қарамастан сигналдың берілуінің екі негізгі жолын ажыратамыз: рецептор-тәуелді және митохондриялық.

Рецептор тәуелді жол – клетканың сыртындағы лигандтардың өлу рецепторларымен байланысуы нәтижесінде жүзеге асады. Апоптоз туралы сигналды қабылдайтын рецепторлардың барлығы TNF-рецепторларға жатады. Яғни трансмембраналық рецепторлар болып табылады. Олар өз кезегінде каспазаларды активтендіреді. Митохондриялық жол – клеткаішілік жолға жатады. Бұл митохондриядағы бұзылыстардың пайда болуынан басталады. Митохондрияның мембранааралық кеңістігінен апоптогенді белоктар шығарылады. Осы белоктар каспазаларды активтендіреді.

Эффекторлы фазасы – бұл фазада инициациялық жолдар бір ортақ апоптоздық жолға бірігеді. Каспазды каскад жүзеге асады. Каспазды каскад – инициациялық және эффекторлық каспаздардың өзара әрекеттесуі.

Деградациялық фаза – Апоптоздың алғашқы кезеңінде хроматинде маргинация, ал цитоплазма мен жасуша оргоноидтарында конденсация құбылыстары дамып, жасуша қалдықтары мембранамен қоршалған апоптоздық денешіктерге айналады. Олар фагациттік клеткалармен макрофагтармен жұтылады.

  1. Апоптоз процесін бақылайтын негізгі гендерге сипаттама беріңіз.Апоптоз – бұл жасушаның табиғи генетикалық бағдарланған өлім процессі. Бұл бірнеше сатыда өтетін динамикалық процесс. Апоптоз генетикалық бақыланатын процесс болып табылады. Оған арнайы фермент – казпазаның синтезін бақылайтын гендерболады. Казпаздың белсенділігі активатор және ингибитор гендерімен бақыланады. Апоптоз процессіне арнайы «апоптоздық» ядролық эндонуклеазалар қатысады. Апоптоз процессінде негізгі рөлді р53 ақуызы атқарады. Апоптоз механизмінің негізінде жасушаның генетикалық материалының зақымдалған жерін танып түзету, жасушаның элиминациясы мен жасушаның және жалпы ағзаның қалыпты тіршілігін қамтамасыз ету жатыр. Апоптоз процесінің генетикалық бақылануы нематодта жақсы зерттелген. Жоғарыда көрсетілгендей бірқатар ерекшеліктеріне байланысты нематода (Caenorhabditis elegans) онтогенездің генетикалық негіздерін зерттеуде өте ыңғайлы объект болып табылады. Мұндай құрттар әсіресе гомеозистық мутацияны және клетканың бағдарланған өлімі процесін, яғни организмнің қалыпты даму барысында кейбір клеткалардың өлетіндігін зерттеуде кеңінен қолданылады. Нематодадағы апоптоз процесі төрт кезеңнен өтеді. Ең алдымен клетканың тіршілік етуі немесе өлімі туралы “шешім” қалыптасады, содан соң клетканың өлуі, оның фагоциттермен немес басқа клеткалармен жұтылуы және клетканың жұтылған қалдықтарының деградациясы ж‰реді. Бұл процесті әртүрлі кезеңдерде бақылап отыратын 14 ген табылған. Клеткалық суицид үш геннен (ced-3, ced-4, ced-9) тұратын жиынтықпен бақыланатындығы анықталған, олар апоптозды реттейтін Ced-3, Ced-4, Ced-9 белоктарының синтезін қамтамасыз етеді. Сed-3, Сed-4 гендерінің активтігі клетканың өлімін жеделдететін болса, Сed-9 гені бұл құбылыстың бетін қайтарады, сөйтіп клетканы өлімнен құтқарады. Сed-9 генінің өнімі Сed-3 пен Сed-4 гендерінің проапоптивтік активтілігіне кедергі келтіреді. Осы гендердің арасындағы эпистаздық қарым-қатынастың болатындығы анықталған. Өлімге әсер ететін гендер тек аздаған клеткаларда ғана активті болып шыққан. Осыған қарама-қайшы клетка өлімінің келесі кезеңдерін жүзеге асыруға қатынасатын гендер организмнің б‰кіл дене клеткаларына ортақ болып есептелінеді. Соңғы жылдары апоптозға жауапты барлық үш негізгі гендер өнімінің әсері тікелей немесе жанама түрде болса да митохондриямен байланысты екендігі анықталған, бірақта митохондриялық геномның апоптозға қатысы болмауы да мүмкін. Bcl-2 белогы митохондриялық ДНҚ-ы жоқ клетканың апоптозына кедергі келтіруі мүмкін. Митохондриялық мембранада саңылаулардың пайда болуы апоптоздық механизмде басты рольді атқарады деген болжам бар.

 

  1. Апоптоз процесінің молекулалық механизмдері туралы түсінігіңіз.Апоптоз – жасуалардың сырттан немесе хромосомалық ДНҚ, зақымдалған митохондриялар, цитоплазма, ДНҚ хромосомалары, т.б. тұратын апоптоздық денешіктер түзілуінің жасушаішілік өлімінің бағдарламасыныңжүзеге асуы нәтижесінде қандай да бір сигналға жауап ретінде бағдарланған өлімі.Апоптоздық денешіктер фагоциттік макрофагтар немесе сңірілген дендрит жасушалары бола алады, соның нәтижесінде тіршілігін жоятын жасушаның құрамы жасушаішілік ортаға түспейді, ал ұлпаларда қабыну дамымайды.

Апоптоздың бағдрлануы жаасушада сыртқы сигналдармен активациялануы үшін белгілі бір өнімдер – жасушаның барлыққ ДНҚ-сының және жасушанң қалған құраушыларының заңдылықты түрдегі және қайтымсыз дезинтеграциясына арналған ферменттерді кодтайтын нақты гендер болатындығын білдірді. Бірақ қалыпты жасушаларда апоптоз дербес жасушаның жасушаішілік даму бағдарламасына дейін іске қосылмайды. Сыртқа сигнал қажет. Апоптоз өмірлік циклында физиология лық болатын жасушада оның қабылдануы үшін арнайы рецептор бар, яғни қазіргі кезде бар сигналдар мен жасушалық өлімі.

Сонымен қатар, жасушаның өмірлік белсенділігі сипаттайтын басқа Рц – мен сигналдардың болмаы белгілі бір жағдайда жасушаның апоптозға өтуне жағдайлар жасайды. Тіршілікті сақтауға сигнал мысалы тимуста тимоциттердің позитивті селекциясы кезінде МНС-1 немесе МНС-11 TCR-байланыстыру болып табылады. Перифериялық Т-лимфоциттер үшін иммундық жауаптың даму реежимінен тыс тіршілікті сақтауа сигнал болып МНС кешенінің эндогенді пептидтер – бөліктей агонистермен байланыстыру болып табылады.

Апоптоз – арнайы жасушаішілік ферменттермен жүзеге асатын жасуша ішінің құрамының фрагментациясы, олардың активациясы мен индукциясы жасушаның сырттан сигнал алуынан немес апоптоздық машинаның фермент активаторларының жасушасына еріксіз иньекция қабылдауы кезінде жүзеге асады. Апптоз некрозға әкелметін, бірақ апоптозды инициациялауға қабілетті сыртқы факторлармен жасушаның зақымдалуы кезінде дамиды.

Перифериялық лимфоциттерде үш Рц және апоптоға Fas-FasL, TNFR-TNF, Рц глюкокртикоидтар үшін үш сигнал болады. Осы Рц экспресиясы иммундық жауаптың басталуымен бірге инициацияланады және иммундық лимфоциттердің активациясы мен дифференцировкасы бойынша артады. Иммундық жүйеде тек перифериялық ұлпаларда ғана емес, лимфопоез кезінде Рц-лигандтардыңкелесі жұптары белгілі, оларды байлныстыруды тасушы жасушада Рц апоптозды индукциялайды.

Каспаза – арнайылық протеазалар, қабыну мен апоптоздың негізгі ферменттері; жасушалық ақуыдардың көпшілігінің дегредациясын жүзеге асырады, апоптоздың жүзеге асуының аралық және ақырғы сатыларында жасушаішідік сигналдық жолдарға қызмет етеді. Апоптозға каспазаның екі класы қатысады- инициаторлар мен эффекторлар. Проапатоздық сигналмен инициаторлық каспаза -2, -8, -9 белседіріледі. Инициаторлық каспазалар эффекторлвқ каспаза -3, -6, -7 процесстейді, олардың әсері арнайы субстраттардың, ең алдымен, нуклеин қышқылдарының метаболизм ферменттері полимераза, КФ ыдырау нәтижесінде жасуша өліміне алып келеді.

15.Онкогенездің генетикалық табиғаты

Канцерогенез– ағзаның қалыпты жасушаларының ісік жасушасына айналуына алып келетін көп сатылы күрделі үрдіс
Канцерогендік фактор-адамдардағы қатерсіз және қатерлі ісіктердің туындау пайда болуына немесежиілігін артыуына әсер ететін, фактор
Қатерлі ісіктер –жасушаның бақыланусыз бөлінуімен, инвазивті өсіумен және моноклондылығымен сипатталатын ісіктер
Протоонкогендер – жасушаның бөлінуін, өсуін және жасушалардың өзара әсерін реттейтін гендер, олардың мутациясы қатерлі ісіктің дамуына әкеледі
Супрессор гендері –жасушаның бөлінуін және жіктелу үрдісінен шығуына тежеуші әсер ететін гендер
Вирустық онкогендер-бұлжоғары сатыдағы ағзалардың жасушасына вирус геномы еніп, модификацияланған гендер.
Мутация– генетикалық материалдың тұрақты өзгерісі
Транслокация – хромосома бөлігінің немесе геннің жаңа, өзіне тән емес орынға ( локус) сол немесе басқа хромосомаға ауысуынан хромосоманың қайта құрылу типі
Амплификация-протоонкогендердің көшірмелерінің көбеюі, белсенділігінің жоғарлауына алып келеді.Үнемі белсенді болудың нәтежиесі трасформацияланған ісік жасушаларына алып келеді
Теломераза – сызықты ДНҚ молекуласының жаңа тізбегін ұзартатын, қатерлі ісіктерде және басқа жасушаларда белсенді болатын арнайы фермент
Моноклоналдылығы-қатерлі ісікбір генетикалық өзгерісі бар жасушадан пайда болады. Олар бір ізашар жасушадан пайда болған, генетикалық бірыңғай жасушалар клоны болып саналады.
Инвазивті өсу-бұл ұлпа кедергілері арқылы ісік жасушаларының белсенді ену болып табылады.
Автономдылығы-ісіктік жасушалардың ағзаға бағынбай өсуі
Тіршілігін жоймауы-қалыпты жасушалар тіршілігін жояды, олардың тіршілік циклінде бағдарланған өлім- апоптоз болады. Бірнеше бөлінуден кейін олар өледі.Ісік жасушасы кез келген ағзада бөліну шегі болмайды, ағзадан тыс – олар тіршілігін жоймайды.
Метастаз беру-алғашқыісік ошағынан басқа ұлпаларға жасушалардың таралуы нәтежиесінде екіншілік ісік ошақтарының пайда болу үдерісі.

16. Онкогенезге жауап беретін гендер мутаторлық гендер

Адамның шамамен 30 мыңдай гендерінің ішінен тек 120-150 ғана және кейбір

18.Протоонкогендер Протоонкогендердеп онкогенге ұқсас қалыпты не ізашар гендерді айтады.Протоокогендер кәдімгі «қалыпты» гендер.Олар басқа гендермен бірге жасушалардың бөлінуін,өсуін,өзара әрекеттесулерін реттейді.Бұл гендер «өсу факторлары» деп аталатын белоктың синтезін бақылайды.

Протоонокегенннің онкогенге айналуы мына жолдармен іске асырылады:

1.протоонкогенге жаңа транскрипцияның жалғануы;

2.протоонкогеннің онкогендік активтілікке дейінгі амплификациясы(көшірмелерлі көбейту);

3.Иелік-жасушаның ДНҚ молекуласының кейбір нуклеотидтер жүйесінің қосылып,промотрдың әрекетін күшейту;

4.транслокация нәтижесінде протоонкогеннің иммуноглобиннің локусына жалғануы;

5.протоонкогеннің мутациялары;

Хромосомалардың транслокациясы нәтижесінде протоонкогенге жаңа тарскрипциялық промотордың жалғануы протоонкогеннің үздіксіз жұмыс істеп,белоктың тоқтаусыз синтезделуіне,яғни оның онкогенге айналуына себеп болады.Олай болса,протоонкогеннің онкогенге айналуына себеп болатын негізгі және жалпы механизмдерінің бірі протоонкогендер активтілігінің қалыпты реттелуі мен бақылауының бұзылуы.Протоонкоген К-ras-тың онкогенге айналуы ісіктің өсіп,ұлғаюына алып келеді.Ісіктің аса маңызды суперессор гендерінің бірі р-53 белогының гені.Оның көптеген аллельдерң бар.Адамның барлық ісік ауруларының жартысына жуығы осы р-53 генінің мутантты аллельдерінің бақылауымен қалыптасады.Мутация нәтижесінде р-53 генінің екі аллельінің активсізденуі қауіпсіз аденоманы қатерлі карциномаға айналдырады.Ісіктің нақты бір жерде орналасуын бақылайтын геннің мутацияға ұшырауы,оның түрлі мүшелерге таралып,метастазалануына себеп болады.

19.Вирустық онкогендер

Ісіктік вирустар-вирустардың генетикалық материалы ДНҚ не РНҚ молекуласы түрінде болады.Кейбір вирустардың геномында онкогендік активтілік көрсететін гендер болады.Ісіктің вирустары жасушаға еніп,оның ДНҚ-на қосылып иелік жасуша геномы және вирус геномынан тұратын рекомбинантты ДНҚ молекуласының құрамында қызмет атқаруға қабілетті келеді.Жасушалардың ісіктік трансформациясында генетикалық факторлардың негізгі роль атқаратынын растайтын мынадай нақты мәліметтер бар:1)адамның қандай да бір мүшелерінің рак ауруымен қатар байқалатын моногендік аурулардың бірқатар түрі бар.2)Ұрпақтан ұрпаққа тұрақты тұқым қуалайтын:жатырдың,аналық бездің,сүт бездерінің,өңеш рагы.3)Барлық ісік жасушалары хрормосомалар мен ДНҚ-ның құрылысындағы және атқаратын қызметіндегі анық байқалатын бұзылулармен сипатталады.

Ісіктің аса маңызды суперессор гендерінің бірі р-53 белогының гені.Оның көптеген аллельдерң бар.Адамның барлық ісік ауруларының жартысына жуығы осы р-53 генінің мутантты аллельдерінің бақылауымен қалыптасады.Мутация нәтижесінде р-53 генінің екі аллельінің активсізденуі қауіпсіз аденоманы қатерлі карциномаға айналдырады.Ісіктің нақты бір жерде орналасуын бақылайтын геннің мутацияға ұшырауы,оның түрлі мүшелерге таралып,метастазалануына себеп болады

20.Жасушаның цикл және концерогенез

Жасушаның тіршілік циклі деп оның пайда болуы, құрылысының күрделенуі, атқаратын кызметіне икемделуі, бөлінуі немесе тіршілігін жою (өліп қалу) кезеңдері жиынтығын айтамыз яғни жасушаның циклі оның пайда болуынан бөлінуіне немесе өлуіне дейінгі уақытты қамтиды, мысалы, ұдайы бөлінетін жасушалардың тіршілік жиынтығын митоздық цикл (5-сурет) деп атауға болады. Сонымен, митоздық цикл дегеніміз жасушаның митоздық жолмен екі бөлінуі арасындағы байқалатын құбылыс-тар жиынтығы. Ол 4 кезеңге бөлінеді: 1-пресинтездік (G1,); 2-синтездік (S); 3) постсинтездік(G2,); 4) митоз (М).

Пресинтездік (G1,) кезенде жаңадан пайда болған жас жасуша өсіп аналық жа­сушаның мөлшеріне дейін жетеді. Ол үшін жасушада құрылыс материалдары – көмірсулар, майлар, ақуыздар көптеп синтезделуі қажет. Тұқым қуалаушылық материалы бұл кезеңде 2п 2с күйінде болады.

Синтездік (S) кезенде ДНҚ молекуласы синтезделінеді де тұқым куалаушылық материалы 2п 4с күйінде кездеседі.

Постсинтездік (G2) кезеңде жасуша бөлінуге дайындалады. Ол үшін жасушада көмірсулар, майлар, ақуыздар синтезделініп олардың қоры көбейе түседі, Органеллалар саны да көбейеді, себебі келесі кезеңде — митозда, олардың бәрі де екіге бөлінуі қажет.

Митоз— жасушаның дұрыс бөлінуі. Митоз дене жасушаларында байқалады. Митоз процессінде ядро күрделі өзгерістерге ұшырайды, жаңадан пайда болған жасушаларға тұқым қуалаушылық материалы тепе-тең бөлініп беріліп отырады. Бұл митоздың биологиялық маңызы болып саналады.

Митоздың негізгі себептері: 1) ядро – цитоплазмалық ара қатынасының өзгеруі (1/6-1/8 ден 1/69-1/89 ге дейін); 2) “митогенетикалық сәулелер” – бөлінуші жасушалар көршілес жатқан жасушалардың митоздық жолмен бөлінуіне әсер етеді;

3)”жарақат гормондарының” әсері – жарақаттанған жасушалар жарақаттанбаған жасушалардың бөлінуіне ықпал ететін ерекше заттар бөліп шығарады.

Біртұтас митоз құбылысы 4 фазаға бөлінеді: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

Профазада ядро көлемі ұлғайып, хроматин жіпшелері тығыз ширатылып,жуандап,қысқарып митоздық хромосомаларға айналады.Профазаның аяғында бөлінуші жасушаның екі полюсіне центросоманың центриолялары ажырап,арасында ахроматин жіпшелері пайда болады.

Метафазада хромосомалар өздерінің ценромералары арқылы ахроматин жіпшелеріне бекініп бөлінуші жасушаның экваторына реттеліп орналасады. Бұл кезеңде әрбір хромосома хроматидаларының теламерлік бөліктері ажырап, тек центромерасы арқылы байланысып тұрады. Бұл кезде хромосомалардың пішіні анық көрінеді. Соңдықтан, кариотипті анықтау және хромосомаларды жіктеу осы метафазада (метафазалық пластинкада) жүргізіледі.

Анафазада хромосомалардың хроматидалары бір-бірінен толық ажырасады да әр түрлі полюстерге қарай тартыла бастайды.

Телофазада бөлінуші жасушаның полюстеріне топтасқан хромосомалар жіңішкеріп, ұзарып хроматин жіпшелеріне айналады, ядрошық, ядро қабықшасы пайда болып, 2 жаңа ядро түзіледі. Ядро 2-ге бөлінгеннен кейін (кариокинез), цитоплазмада 2-ге бөлінеді (цитокинез). Сөйтіп, митоз және цитокинез негізінде бір жасушадан жаңа 2 жасуша пайда болады.

Жасушалар митоздан басқа жолдармен де бөлінуі мүмкін, мысалы: амитоз — жасушаның тікелей (бұрыс) бөлінуі және жыныс жасушаларының бөлінуі және мейоз –жыныс жасушаларының бөлінуі.

Амитоз арқылы негізінен прокариоттар және регенерацияланушы эукариотты жасушалар бөлінеді.Бұл кезде көзге көрінетін хромосомалар және бөліну ұршығы түзілмейді. Амитоз ядроның және цитоплазманың созылып екіге бөлінуі арқылы жүреді.

Канцерогенез дегеніміз – рак (ісік) ауруының пайда болу процесі. Көптеген мутагендік факторлар канцерогендік те әсер етеді. Рак (ісік) ауруы XX ғасырдағы адамдардың ең қауіпті ауруларының бірі.

Рак (ісік) ауруының жасушаларының кәдімгі дене жасушаларынан 2 ерекшеліктері болады: 1) кәдімгі дене жасушалары санаулы рет қана бөлініп, содан кейін бөлінуін тоқтатып өліп калатын болса, рак (ісік) жасушалары шексіз бөлініп өсуге қабілетті. Сондықтан да олар ағзаға механикалық зиян келтіріп, өсіп көбейе береді де ақырында оның өлуіне алып келеді; 2) рак жасушалары жайылып метастаз береді, яғни оның кейбір жасушалары лимфа не кантамырлар арқылы басқа мүшелерге, үлпаларға таралып, сол жерлерде жаңа ісіктер пайда болады.

Ағзалардың бөлінуге қабілетті кез келген жасушалары ісікке айнала алады. Бірак, олар калайша, ненің әсерінен рак (ісік) жасушаларына айналады, әлі толық шешілмеген мәселелер. Дегенмен, қазіргі кезде белгілі болғаны – рак (ісік) жасушаларында гендер қызметінің реттелу механизмінің бүзылуы салдары екендігі. Екінші бір толық шешілмеген мәселе — рак (ісік) ауруы тұқым қуалай ма, жоқ па? Бүл түрғыдан екі түрлі гипотезалар айтылып жүр: бірі – рак (ісік) ауруы тұқым куалайды десе, екіншісі — тұқым қуаламайды деп болжамдайды. Қалай болғанда да рак (ісік) ауруының пайда болуының негізгі себептері – сомалық мутациялар және вирустардың әсері екендігі анықталып отыр.

Қазіргі кезде рак (ісік) ауруының кем дегенде 3-4 түрінің тұқым қуалайтындығы дәлелденген, олар: ретинобластоманың бір түрі, Фанкони анемиясы (қан аздылығы), пигменттік ксеродерма және нейрофиброматоз.

Рак (ісік) ауруының көпшілігі сомалық мутациялардан басталады.

Сомалық мутациялар адамдардың дене жасушаларында әр түрлі мутагендік факторлардың — радиация сәулелерінің, ультракүлгін сәулелерінің, химиялық заттардың әсерінен түзіледі. Сомалық мутациялар алғаш жеке жасушада пайда болып, онын тағдыры сол жасуша тіршілігіне байланысты болады. 

21.Өзгергіштік және мутация

Өзгергіштік – организм мен сыртқы ортаның қарым-қатынасын көрсететін күрделі процесс; тірі организмдердің өсіп-дамуы барысында өзін қоршаған орта әсеріне байланысты жаңа белгі-қасиеттер түзуі немесе өзінде бұрыннан бар белгі-қасиеттерін жоғалтуы. Өзгергіштік организмнің немесе клетканың жеке дамуы барысында, сондай-ақ, ұрпақ ішіндегі организмнің бір тобының жынысты немесе жыныссыз көбеюі кезінде байқалады. Пайда болу механизміне, белгілердің өзгеру қасиетіне байланысты өзгергіштік бірнеше түрге бөлінеді. Тұқым қуалайтын өзгергіштік – организмде жаңа генотиптердің пайда болуы нәтижесінде фенотипте өзгерістің байқалуы. Өзгергіштіктің бұл түрін мутац. өзгергіштік деп те атайды (қ. Мутация.). Тұқым қуалайтын өзгергіштіктің өзіне тән мынадай қасиеттері бар: мутациялар секірмелі, кенеттен пайда болады; тұқым қуалайды; пайдалы және зиянды болып бөлінеді; бір рет пайда болған мутация қайта өзгеріске ұшырай алады; мутация сапалы өзгергіштікке жатады. Тұқым қуаламайтын өзгергіштік сыртқы орта факторларының әсерінен пайда болады. Бұл жағдайда белгі тұқым қуаламайды, яғни ол сыртқы орта жағдайларының әр түрлі деңгейдегі әсерлерінен қалыптасады. Мұны модификац. өзгергіштік деп атайды (қ. Модификация). Онтогенетик. өзгергіштік организмнің не клетканың жеке даму барысында заңды түрде болатын өзгергіштігін іске асырады. Бұл кезде генотип өзгеріссіз қалады. Өзгергіштіктің бұл түрі – тірі организмнің онтогенезінің әр түрлі сатысындағы не клетканың тіршілік циклінің бір геном мөлшеріндегі қызметімен іске асырылады. Өзгергіштік – популяция мен түрдің тіршілік ету ортасының өзгеру жағдайына бейімделуін қамтамасыз ететін, эволюцияның маңызды факторларының бірі.

Мутация[өңдеу]

Уикипедия — ашық энциклопедиясынан алынған мәлімет

Мутация[1] (латын тілінде mutatіo – өзгеру) – табиғи жағдайда кенеттен болатын немесе қолдан жасалатын генетикалық материалдың өзгеруі. Соның нәтижесінде ағзаның белгілері мен қасиеттері тұқым қуалайтын өзгергіштікке ұшырайды. Ғылымға мутация терминін 1901 ж. голланд ғалымы Х. де Фриз (1848 – 1935) енгізді. Генетикалық аппараттың өзгеруіне байланысты мутацияның: геномдық, хромосомалық, гендік немесе нүктелік деген түрлері бар.

‘Мутация (mutation) — жасушаның генетикалық материалының өзгеруі, бұл кейінгі ұрпаққа да беріледі.[2].

Бұл тосыннан, кейде сыртқы факторлардың әсерінен болуы мүмкін (қараң. Мутагендер). Генетикалық кодты анықтайтын жүйедегі бір азоттық негіздің орнын басқа біреу алмастырса немесе бір немесе одан да көп негіздер генге енгенде немесе геннен жоғалғанда гендік мутация пайда болады. Мутациялардың көбі зиянсыз; оларды үнемі қалыпты доминанттық ген (қараң. Доминанттық) жауып тұрады.

Кейбір мутациялар айтарлықтай салдар туғызады; мысалы, ата-анасының екеуінен де тұқым қуалақшылықпен берілген белгілі бір мутация Орақ-жасушалы анемияның пайда болуына әкеп соғады. Ұрпаққа жыныстық жасушаларда (аналық жасушасы немесе аталық ұрық) пайда болған мутациялар ғана беріледі. Әдетте, бұндай мутациялар ағзаға қауіпті.

Мутация ағза үшін тиімді өзгерістерге әкеп соғатын сирек кездесетін жағдайларда осы гені бар дербес ағзалардың саны мутацияға ұшыраған ген популяцияда қалпына келмейінше арта береді. Бұндай пайдалы мутациялар эволюцияның материалы болып табылады.

Геномдық мутация[өңдеу]

Геномдық мутация – клеткадағы хромосомалар санының өзгеруі. Оның бірнеше түрі бар: 1) полиплоидия – хромосома жиынтығының бірнеше еселеніп өсуі; 2) анеуплоидия – хромосома жиынтығының еселенбей өсуі; 3) гаплоидия – диплоидты (екі еселенген) хромосома жиынтығының кемуі.

Хромосомалық мутация[өңдеу]

Хромосомалық мутация түрлері: делеция, дупликация, транслокация

Хромосомалық мутация – микроскоп арқылы көрінетін хромосома құрылымындағы өзгеріс. Бұл өзгеріс хромосоманың кей бөлімінің үзіліп қалуына (делеция), қосарланып кетуіне (дупликация) немесе оның басқа бір бөліміне ауысуна (транслокация) байланысты.

Гендік мутация

ДНҚ молекуласының ултрафиолет сәуленің әсерінен өзгеріске ұшырауы

Гендік немесе нүктелік мутация деп ДНҚ молекуласының белгілі бір бөлігінде нуклеотидтердің қатар тізбегінің өзгеруін айтады. Ол молекулалық деңгейде өтеді, микроскоп арқылы көрінбейді. Мутация нәтижесінде ағза биохимиялық, физиологиялық, морфологиялық өзгерістерге ұшырайды. Организмдегі бұл өзгерістер бірден немесе біраз уақыттан кейін біртіндеп байқала бастайды. Полиплоидты мутанттардың клеткалары мен органдарының көлемі ұлғайып, хромосома жиынтығы жұп болса, оның ұрпақ беру қабілеті сақталады, ал тақ болса бұл қабілеті сақталмайды. Гендік мутация кезінде ағза үлкен өзгеріске ұшырайды. Кейде бір геннің өзгеруінен ағзаның бірнеше белгі-қасиеттері өзгереді (плейотропия). Гендік мутация доминантты (басыңқы), жартылай доминантты және рецессивті (басылыңқы) болады. Хромосомалық және гендік мутациялардың себебі көпке дейін белгісіз болып келді. Бұл өзгерістер ағзаға әр түрлі физикалық, химиялық факторлар – мутагендердің әсер етуінен пайда болады. Мысалы, радий сәулелерінің саңырауқұлақта тұқым қуалайтын өзгеріс тудыратындығын 1925 ж. орыс ғалымдары Г.А. Надсон (1867 – 1940) мен Г.С. Филлипов ашты. 1927 ж. АҚШ ғалымы Г.Меллер (1890 – 1967) жасанды мутацияның рентген сәулелерінің әсерінен болатынын тәжірибе жүзінде дәлелдеді. АҚШ генетигі С.Райт (1889 – 1988), орыс ғалымы С.С. Четвериков (1880 – 1959), ағылшын биологі Дж. Холдейн (1892 – 1964) қазіргі популяциялық генетиканың негізін салып, мутацияның эволюциялық мәнін ашты. Мутация көпшілік жағдайда ағза үшін зиянды болып келеді. Түрлі тұқым қуалайтын аурулар мен кемістіктерді тудырып, кейде тіпті өлімге душар етеді. Сонымен қатар кейбір мутациялар ағзаға пайдалы өзгерістер де алып келеді. Мысалы, гендік мутация (табиғи және қолдан сұрыптауға қажетті негізгі материал береді) өсімдіктер, жануарлар және микроазғаларды сұрыптау жолымен жаңа түрін алғанда кейбір қасиеттерін жақсартады.[3] 

22.Мутацияның жіктелуі

Мутацияларды жіктеу[өңдеу]

Уикипедия — ашық энциклопедиясынан алынған мәлімет

Мутациялар кезінде ДНҚ-дағы бірлі-жарым негіз немесе тұтас гендер немесе хромосомалардың өзгеруі мүмкін. Атап айтқанда үлескінің мутагендік мөлшеріоларды жіктеу негізіне жатады.

  1. Гендік немесе нүктелік мутация – ген құрылымы шегіндегі өзгерістер. Бұл нәруыздың бір молекуласын өзгерте алады.
  2. Хромосомалық мутация (аберрация) – хромосома құрылымындағы өзгерістер. Бүтін хромосоманың мөлшері мен пішінін өзгерте алады.
  3. Геномдық мутация – хромосома санының өзгеруі, яғни құрам санының ауытқуы.

Бұдан басқа мутациялардың әрбір осы типтерінен өзгерген тип бойынша тағы да бөлінеді. Сөйтіп гендік мутация мыналарды қамтиды:

  1. Нуклеотидтің сусуы. Тұтас ген бір нуклеотидке жылжып қысқарады. Осындай өзгеріс нәтижесінде бүкіл код ауысады да есептеу шеңберінен сусып жылжиды.
  2. Нуклеотидтердің еселенуі (дупликация) – жаңа гендердің пайда болуында маңызды рөл атқаратын үдеріс. Мұнда нуклеотидтің сусуы кезіндегі әрекет қайталанады, яғни есептеу шеңбері сусып жылжиды.
  3. Ендірме нуклеотид. Генетикалық код жазбасында аналық ДНҚ-ға тән емес артық нуклеотидтың пайда болуы. Бұл – еселену формаларының бірі.
  4. Алмасу – бір нуклеотидтің екіншісімен алмасуына байланысты өзгеру.

Пайда болу дәрежесі бойынша алмасу да 3 топқа бөлінеді:

  1. Мәнсіз мутациялар. Нуклеотидтің алмасуы нәтижесінде нәруыздағы аминқышқыл сол мөлшерінде қалады. Мысалы, фенилаланинді кодқа түсіретін AAA триплетінде соңы нуклеотид аденин гуанинге алмасады. Түзілген ААГ триплеті де фенилаланин аминқышқылын кодқа жазады, яғни нәруыз бұрынғы қалпында қалады.
  2. Ағат мутациялар (миссенс-мутация) – аминқышқылдарды алмастыратын өзгерістер. Егер ААА-ның орнына ГАА триплеті түзілетін болса, онда нәруызда фенилаланиннің орнына лейцин аминқышқылы тұрады.
  3. Ерсі мутациялар (нонсенс-мутация) – аминқышқылдардың орнына тоқтатқыш триплет код (стоп-кодон) тұрған кездегі өзгерістер, яғни нәруыз үзіледі. Мысалы, ААА-ның орнына АТТ тұрады, өйткені РНҚ-да АТТ орнына УАА тұрады.

Хромосомалық мутация гендік мутацияға ұқсас болады. Мұнда тек бірнеше нуклеотидтер ғана емес, бірнеше гендерді қосып алатың әлдекайда үлкен үлескі өзгерістерге ұшырайтындығымен ғана ерекшеленеді. Гендердің хромосомада дұрыс орналасуын әліпбидегі әріптер түрінде көзге елестетейік, мұндағы әрбір әріп ген бөлігіне немесе тұтас қалпына сәйкес келеді: АБВГДЕ. Осы мысал бойынша мутацияның түрліше типтері қалай болатынын көрнекі көрсетейік:

  1. Бөліну (делеция) – тапшылық. Хромосоманың қандай болса да бір үлескісінің жоғалуы. Мысалы: АВГЕ – қос делеция, Б және Д үзіктерінің шығып калуы.
  2. Дупликация – үлескінің еселенуі. Мысалы: АББВГДЕ.
  3. Инверсия (орын ауыстыру, төңкерілу) – үлескінің 180°-қа төңкеруі. Мысалы: АДГВБЕ.
  4. Транслокация – сәйкес емес екі хромосомалар арасындағы үлескілердің алмасуы. Мысалы: AESYLE.

Хромосомалар қайта орналасуының барлығы міндетті түрде фенотипті өзгертеді, алайда олар нүктелі мутациядан анағұрлым сирек кездеседі. Олардың жиынтықты болуы, яғни делецияны да, транслокацияны да өзінде қамтуы мүмкін. Бұған шимпанзе мен адамның бірінші жұп хромосомасы мысал бола алады.

Мейоз кезінде бөлінген шүйке жібі үзілген кезде геномды мутация болады. Соның нәтижесінде хромосома санына тән емес гаметалар түзіледі. Егер олар ұрықтануға қатысса, хромосомалар саны өзгерген зигота пайда болады. Бұлар да үш тип тармаққа бөлінеді.

  1. Анеуплодия – бір немесе бірнеше хромосомаларды жоғалу немесе қосып алу. Сонда диплоидты жиынтық мынадай болады:

2n+(1-2). Мысалы, Даун синдромы немесе Клаенфельтер синдромы – адамда диплоидты жиынты0та 47 хромосома болады.

  1. Гаплоидия – қалыпты хромосома жиынтығының 2 рет кемуі. Сонда зиготада хромосома жиынтығы 1n болады.
  2. Полиплоидия – 2n+1n немесе 2n+2n, 2n+3n және тағы басқа зигота түзген кезде хромосома жиынтығының еселеніп өсуі. Жануарларда полиплоидтаркөбінесе тіршілікке бейімділігі болмайтының атап көрсеткен жөн. Ал өсімдіктерде олар тіршілікке бейімдігімен қоймай, жиі-жиі үлкен өсімді массаға ие болады. Сондықтан өсімдіктердің көптеген іріктемесінің полиплоидтан туындаған жасанды мутагенезі алынды.

Бұдан басқа мутация өзге де әр түрлі қағидалар бойынша бөліне алады. Мысалы, мынадай мутациялар болады:

  1. тәндік (сомалық) – (дене жасушаларында өтеді)
  2. гаметалық (жыныс жасушаларында өтеді)
  3. ұрықтық (ұрық жасушаларында өтеді).

Ағзадағы мәні бойынша олар мынадай болады:

  1. зиянды – тұқым қуалау қасиеттерінің өзгеруі тіршілік әрекетін нашарлатады
  2. бейтарап – тіршілік үдерісінде өзгерістер болмайды
  3. пайдалы – өзгерістен ағзаның қандай да бір жақсаруы байқалады. Мысалы, мутантты фермент бұрын мүмкіндігі болмайтын мал азығын ыдырата алатын болған
  4. өлтіргіш (орыс. летальный) – ағзаны өлтіріп жібереді.

Мутацияның пайда болу дәрежесі бойынша дәл сол геннің мутанты аллеліне қатысты басым жәнө басылыңқы болады. Мутацияға ұшырау белгісі мен қасиеттерінің сипаты бойынша олар мынадай үдерістерге бөлінеді: морфологиялық (құрылыс өзгерісі), физиологиялық (мүше қызметі күшнің өзгерісі) және био химиялық (биохимиялық үдерістер өзгерісі) үдерістер. Жіктеудің басқа да бірқатар қағидалары болуы мүмкін.

Мутацияның себептері өте көп, кейбірі толық зерттелген жоқ. Оның – сыртқы (қоршаған орта күйі), сондай-ақ ішкі (ағзадағы күйдің өзгеруі) ая сипатта болуы мүмкін.

Мутагенді факторлар немесе мутагендер – мутация санын арттыратын химиялық немесе физикалық әсер. Мысалы, электромагнитті сәуле шығарудың кейбір түрлері физикалық мутоген болатыны бүгінгі күні нақты белгілі. Ультракүлгін, рентген, сондай-ақ радиоактивті сәуле шығарудың барлығы да мәлім. Бұдан баска мутагенді әсер туғызатын химиялық заттар да, мысалы, азотты кышқыл бар. Қазіргі кезде қоршаған ортаның ластану деңгейінін, артуына байланысты адамда және ғаламшарымыздағы өзге ағзада мутагенездің (әсіресе ауру тудыратын ұсак ағзалардың) кездейсоқ бақытсыздыққа ұшырату қаупі туралы сөз өріс алуда.

Тұтастай алғанда мутацияның рөлі өте зор. Теріс мутациялардың орасан жиі (шамамен 10 000 есе) кездесетініне қарамастан, олардың тірі ағзалардың жаңа сапалары мен қасиеттерінің пайда болуынa бірден-бір қайнар көз екенін атап айтқан жөн. Тірі жүйелер эволюциясының мутациялық үдеріссіз жүзеге асуы мүмкін емес. Бір кезде пайда болған тіршіліктің өзгермей қалуы мүмкін емес. Сондай-ақ тіпті егер мұндай ағзалар өзгеретін қоршаған ортада сақталып қалған күннің өзінде де олар өз көшірмесін ғана ұрпаққа қалдыратын жаңа формаларды ешқашан бере алмас еді. Сондықтан тұқым қуалау ақпаратының берілуі айтарлықтай дәлме-дәл болуы қажет, тіпті болмашы мүмкіндікте өзгеріс болуы тиіс. Тіршілік мутациялары арқасында жер бетіндегі өздерің көріп жүрген әр алуан ағзалар өмір сүруде.[1]

23.Геномдық мутациялар.

Геномдық мутациялар. Геном деп бір түрге жататын организмдердің хромосомаларының гаплоидті жиынтығын айтады. Хромосома санының ауыткуынан туатын өзгергіштікті геномдық мутациялар дейді. Олардың екі түрі бар:

  • полиплоидия
  • гетероплоидия (анэуплоидия).

Полиплоидия[өңдеу]

Полиплоидия (грек. “poly” — көп, “haplos” — жеке, “eidos” — түр) деп жасушаның мейоздык бөлінуінің бұзылуы нәтижесінде хромосомалардың диплоидті санының гаплоидтік жиынтыққа еселеніп артуын айтады. Мысалы, бидай өсімдігінің үш түрі бар. Ондағы хромосоманың гаплоидтік жиынтығы 7-ге тең. Тритикум монококкумдиплоидті түрінде (2п) 2×7 = 14 хромосома бар. Тритикум дурум тетраплоидті (4×7) = 28 хромосома, ал тритикум вулгаре гексаплоидті түрінде (6×7)= =42 хромосома бар. Полиплоидті өсімдіктерге: тары, алма, алмұрт, өрік, құлпынай, жүзімнің кейбір сорттары, түт ағашы, ананас, банан, балқурай, арахис, мақта, кендір, картоп, қырыққабат, т.б. жатады. Полиплоидті өсімдіктердің хромосомалар санының еселеніп артуына байланысты, олардың фенотиптік касиеттері де өзгереді. Ондай өсімдіктердің, әдетте, бойы биік, жапырағы мен сабағы ірі, өнімділігі мол, сапасы жоғары болып келеді. Қазір өсімдіктердің полиплоидті формаларын жасанды әдіспен алуға болады. Өсімдіктердің түқымына температура, гамма, бетта сәулелер және химиялық косылыстармен әсер ете отырып, көптеген полиплоидті түрлерін алды. Соның ішінде бағалы қант қызылша- сының үшплоидті (Зп), тетраплоидті (4п) сорттары, қаракұмықтың және жеміс-жидек ағаштардың полиплоидті сорттары алынды.

Гетероплоидия[өңдеу]

Бұл құбылыс кезінде жасушаның мейоздың және митоздық бөлінуінің бұзылуынан хромосомалар саны өзгеріп, гаплоидтік жиынтыққа еселенбей артады немесе кемиді. Егер генотипте бір хромосома жұп болудың орнына үшеу болатын болса, ондай организмдерді трисомия (2+1) деп атайды. Бұл құбылысты алғаш рет сасық меңдуана өсімдігінде тауып, зерттеген ғалымдар Блэкси жөне Беллинг болды. Трисомия адамдарда, жануарларда және өсімдіктердің кейбір түрлерінде кездеседі. Мысалы, Дауна синдромымен ауыратын адамдар 21 хромосома бойынша трисомиктер болады. Трисомиктердің көпшілігінің тіршілік ету дәрежесі төмен.

Егер хромосома жиынтығында хромосома артық болмай, кем болса (2п-1), ондай организмдерді моносомиктер дейді. Моносомиктердің тіршілік ету дөрежесі төмен, көбінесе өліп қалады. Тернер- Шерешевский синдромымен ауыратын әйелдер (45-хромосома) моносомиктер болып саналады. Өсімдіктерде нулисомия жекелеген хромосомаларды алмастырып, жаңа сорттармактар алу үшін қолда- нылады. Мысалы, бидай селекциясында Чайниз-Спринг сорты. Мүндай будандастырудан алынған будан өсімдіктің мейоз кезінде бивалент түзетін 20 жұп және бір сыңар хромосомасы болады. Осындай зерттеу жұмыстары Қазақстанда профессор H.Л. Удольскаяның басшылығымен Қазақтың ұлттық университетінде жүргізілді.

24.Хромосомалық мутация

Хромосомалық мутация.Хромосомалық мутация түрлі хромосомалық өзгерістер немесе абберацияларға байланысты болады. Бұл жағдайда хромосомалардың құрылымы өзгереді. Ондай өзгерістер хромосома ішілік және хромосома аралық болып келеді. Хромосома ішілік өзгерістерге мыналар жатады:

1.дефишенсия — хромосома ұштарының жетіспеушілігі; делеция — хромосоманың бір бөлігінің үзіліп түсіп қалуы;

  1. делеция— хромосома бөлігінің 180º-қа бұрылуына байланысты гендердің орналасу ретінің өзгеруі;

3.дупликация — хромосоманың белгілі бір бөлігінің екі еселенуі. Хромосома аралық өзгерістерге хромосоманың бір бөлігінің оған ұқсас емес басқа бір хромосомамен ауысып кетуі жатады, оны транслокация дейді. Сол сияқты бұған хромосомалар арасында көпірлердің пайда болуын да жатқызуға болады.

  1. Гендік мутация.

Мутацияның мұндай түрі жекелеген гендерде болады және жиі кездеседі. Гендік мутация ДНҚ молекуласындағы нуклеотидтердің орналасу ретінің өзгеруіне байланысты болады. Мысалы, ДНҚ құрамындағы қатар тұрған екі нуклеотидтің орын алмастыруы немесе бір нуклеотидтің түсіп қалуы мүмкін. Соның салдарынан генетикалық код өзгереді де, тиісті белок синтезделмей қалады немесе синтезделген белоктың қасиеті өзгереді. Ол ақыр аяғында келіп, организм белгісінің өзгеруіне апарып соғады. Гендік мутацияның нәтижесінде жаңа аллельдер пайда болады. Оның эволюция мен селекция үшін үлкен маңызы бар. Мысалы, селекцияда өсімдіктердің жаңа сорттарын, жануарлардың тұқымдарын және микроорганизмдердің жаңа түрлерін алу үшін қажетті материал ретінде пайдаланылады.

26.Мутагендік факторлар

Мутаген[1] (латын тілінде mutatіo – өзгерту және ген) – клетканың генетикалық материалын бұзатын және мутациялық өзгерістердің пайда болуына ықпал ететін әр түрлі факторлар. Олар химиялық, физикалық және биологиялық болып бөлінеді. Химиялық мутагенге: көптеген алкилдеуші қосылыстар, нуклеин қышқылдарының азотты негіздерінің аналогтары, алкалоидтар, т.б.; физикалық мутагенге: иондаушы сәулелердің барлық түрлері (гамма, рентген сәулелері, протондар, нейтрондар), ультракүлгін сәулелері, жоғарғы және төм. температура, т.б.; ал биологиялық мутагенге: көптеген вирустар жатады. мутагендердің әсерінен клетканың, қала берді организмнің қалыпты тіршілік ету жағдайы бұзылады. Соның нәтижесінде мутацияның барлық типтері (гендік, хромосомдық, геномдық) көрінеді. Организмде мутация жиілігін жүздеген есе өсіретін мутагендерді ‘‘супермутагендер’’ деп атайды. Кейбір мутагендер канцерогендік те әсер етеді.

  1. Репарация

Репарация – тірі ағзалардың мутагендік факторлар әсерлерінен зақымданған ДНҚ молекуласының қайта қалпына келу қасиеті. Жасушадағы зақымданған ДНҚ молекуласының репарация процессі бірнеше жолмен іске асады.

Жарықтық репарация жарықта арнайы ферменттің – фотолиазаның көмегімен УК сәулесінің әсерінен түзілген мутантты ДНҚ-ғы тиминдік димерлерді ажыратып ДНҚ молекуласының тұрақтығын қамтамасыз етеді.

Қараңғылық (эксцизиялық) репарацияжарықтың көмегінсіз арнайы гликозилаза ферментінің қатысуымен зақымданған ДНҚ молекуласының бөлігі анықталынып эндо- және экзонуклеазалармен танылып, қырқылады. Арықарай ДНҚ – полимераза бос қалған жерді комплементарлық принцип бойынша нуклеотидтермен толтырылады, тізбекке тізбектеліп тігілуін лигаза қамтамасыз етеді.

Пострепликациялық репарацияДНҚ репликациясынан кейін зақымдалған бос орындар зақымдалмаған ДНҚ тізбегінің нуклеотидтері арқылы іске асырылады.

SOS–репарациясы жаңа пайда болған (транзиция және трансверсия) мутациялар саны артқан кезде іске қосылатын механизм. Мұндай жағдайда ДНҚ репликацияланып және бөлініп кейбір жасушалар тіршілік қабілетін сақтайды. Осындай жасушалардың ұрпақтары ДНҚ молекуласындағы барлық мутацияны тасмалдай отырып, геномға бекініп «қалыпты» қызмет атқаруын қамтамасыз етеді.

28.Жасушааралық сигналдардың берілуі. Гормондар жіктелуі.

Жасуша ерекше сигнал жауабына молекулалық каскадтық механизмді жібереді, ол биохимиялық жауаптың интегративті жолы.
• Жасушадан тыс сигналдар химиялық және физикалық болып бөлінеді.
• Химиялық сигналдар: аминокишқылдар, ақуыздар, гормондар, нуклеотидтер, май қышқылдары және оның қосындылары, стероидтар (майға ұқсас қосындылар) және кішкентай органикалық емес молекулалар.
Физикалық сигналдар: жарық энергиясы, жылу, суық, қысым және т.б.

Барлық сигналдық молекулалар 3 классқа бөлінеді:
1. Гормондар. Ішкі секреция бездерінде синтезделеді, содан кейін қан ағымы арқылы барлық ағзаға жеткізіледі. Олар гидрофобты болуы мүмкін (стероидтар, қанықпаған май қышқылдарының қосындылары) және гидрофильді (пептидтер, ақуыздар, аминқышқылдарының қосындылары және т.б.).
2. Гистогормондар. Жеке жасушалармен синтезделеді және қан жүйесіне түспейді, тек қана локалді әсер етеді. Мысалы – өсу факторы.
3. Нейротрансмиттерлер. Әртүрлі құрылымы және қызметі бар.

  • Жасушалық жауаптың ерекшелігі рецептор түрімен анықталынады, өйткені жасушаларда рецепторлар жиынтығы бар, олар орналасады:
    • 1- жасушада (беткейлік, трансмембраналық немесе мембранамен байланысқан),
    • 2- цитозолде (цитоплазмалық),
    • 3- ядрода.
    • Олар ерекше сигналдарды алу үшін, жасушада жауапты шақыратын каскадтық ферментативтік реакцияларды жіберу үшін қызмет атқарады.
  1. I – жасушалық мембрана арқылы ерігіш майлардың өтуі; II – сигналдық малекулалардың рецепторлармен байланысы және оның жасушаішілік фрагме

I – жасушалық мембрана арқылы ерігіш майлардың өтуі;
II – сигналдық малекулалардың рецепторлармен байланысы және оның
жасушаішілік фрагментінің активациясы; III – иондық каналдың
белсенділігін реттейді; IV – сигналдық ақпаратты екінші ретті
тасымалдаушылардың көмегімен беру.

  1. Жасушаның беткейлік рецепторларымен байланысты өтетін сигналдардың берілу механизмдері. Рецепторлардың бұл жиынтығы мембранадағы интег

Жасушаның беткейлік рецепторларымен байланысты өтетін
сигналдардың берілу механизмдері.
Рецепторлардың бұл жиынтығы мембранадағы интегралдық ақуыздар
E=extracellular space (сыртқы бөлік немесе
эктодомен) ; Р=intracellular space (жасушаішілік бөліктрансмембраналық домен-эндодомен);
I=plasmamembrane цитоплазмалық бөлік немесе
жатады.
цитоплазмалық домен)

9.

  • Сигналды берудің жалпы кестесінің 5 негізгі
    этаптары бар.
    • Сигналды берудің бұзылуы әрбір этапта болуы
    мүмкін, ол ауруларға және патологиялық
    процесстерге әкеледі.
    • 1 этап – Интегральдық ақуыздың немесе
    рецептордың лигандамен байланысуы.
    • 2 этап – Интегральдық ақуыздың – рецептордың
    белсенділігі, яғни конформациялық өзгеріске
    ұшырауы.
    • 3 этап – Эктодомен сигналды түрлендіреді.
    Интегральдық ақуыздың – рецептордың
    конформациялық өзгерісінен кейін, цитоплазмалық
    бөлігі эффекторды белсендендіреді.

10.

  • 4 этап- эффектор активациясы бұл
    G-ақуыздың – альфа суббірлігі.
    • 5 этап – сигналдың әлсіреуі. Немесе
    эффектордың қайта белсенсізденуі.
    G-ақуыздарды ашқан және
    зерттегендер Альфред Гилман және
    Мартин Родбелл, оларға осы
    жаңалықтары үшін физиология және
    медицина бойынша Нобель силығы
    1994 жылы берілген.

11.

  • G-ақуыздар – бұлар 3 суббірліктен
    тұратын тримерлер. Бұл ақуыздар
    мембрана құрамына кірмейді, бір жағынан
    мембрананың цитоплазмаға жақын
    орналасқан липидтермен, ал екінші
    жағынан цитоплазмалық
    доменмен
    байланысқан болады.
    Белсенсіз қалпында
    ақуыздар ГДФ-пен
    комплекс түзеді (1).

12.

  • Лиганданың рецептормен байланысуы
    рецептордың конформациясын өзгертуге
    әкеледі және оның G-ақуызға
    байланысушылығы жоғарлайды (2).

13.

  • Түзілген гормон-рецепторG-ақуыз –ГДФ комплексі, G-ақуыздағы
    -протомердің ГДФ-ке байланысушылық
    қабілетін төмендетіп ГТФ-ке
    байланысушылығын
    жоғарлатады. ГДФ
    ГТФ-ке
    алмастырылады (4).

14.

  • Бұл жағдай комплекстің – суббірлік
    пен ГТФ және – димер түзілуіне
    әкеледі. – суббірлік – ГТФ нысанамолекуламен
    (аденилатцикллаза,
    Фосфолипаза С-мен)
    байланысады (5).

15.

  • -суббірлік – ГТФ-тің нысанамен
    байланысуы -суббірліктің ГТФазалық
    белсенділігін стимулдейді. -протомердің
    белсенді орталығындағы ГТФ-тің
    дефосфорленуі оның нысана-молекулаға
    байланысушылығын төмендетіп – протомерлерге байланысушылығын
    жоғарлатады. Нәтижесінде
    G-ақуыздың үш
    протомерінің қайта
    бұрынғы қалпына
    жиналуы өтеді (6).

16.

  • Нысана ретінде, -суббірлік – ГТФ
    комплексі үшін, мембранамен
    байланысқан ферменттер
    (аденилатциклаза, фосфолипаза С)
    және иондық каналдар бола алады.

17.

18.

Мембранамен байланысқан
рецепторлардың үш типі бар:
•Иондық каналдар
•G-ақуызбен өтетін
•Ферменттермен өтетін

19.

  • Иондық каналдар рецепторлар ретінде.
    Лиганданың каналдық рецепторлық
    ақуыздарымен байланысуы қажетті
    иондардың енуі мен шығуына әкелетін,
    каналдың ашылуына алып келеді.
    Барлық белгілі иондық каналдар екі
    конформациялық жағдайда болуы мүмкін:
    • 1. канал ашық және иондар градиент
    концентрациясы бойынша қозғалады;
    • 2. канал жабық және иондарды
    жібермейді.

20.

  • Иондық каналдардың төрт типі белгілі.
    Кальций каналдары лигандамен басқарылатын каналға
    жатады. Иондық канал лигандамен байланысып,
    энергияның көмегімен өтеді (А).
    • А. Управляемый лигандом
    Әртүрлі каналдардың белсенділігі тек метаболизмдік
    факторлардың ғана әсерінен емес, сонымен қатар
    токсиндердің және дәрі-дәрмектік заттардың әсерінен
    өзгеруі мүмкін.

21.

  • Каналдардың ашылуы жоғары
    энергетикалық фосфаттың қосылуының
    арқасында жүреді.
    Б. Фосфорленумен басқарылады

22.

  • Электрлік басқарылатын каналдар (В),
    мембраналық электрлік потенциалдың өзгеруі
    кезінде ашылады. Механикалық- каналдар
    жасуша мембранасына және цитоқаңқаға қысым
    көрсетуде немесе созылуға жауап кезінде
    ашылады (Г).
    В. Электрлік басқарумен
    Г. Механикалық басқарумен

23.

  • Алғашқы мессенджерлер ақуыз
    белсенділігіне, сонымен қатар
    жасушаның белсенділігіне қалай
    әсер етеді?
    • Бұл үшін сырттан келген сигнал ішкі
    сигналға айналу керек.
    • Мұндай процесс кезінде екінші
    мессенджерлер жасуша ішінде пайда
    болады.

24.

  • Екіншілік (қосымша) мессенджерлер
    (тасымалдаушылар) – бұл кішкентай
    молекулалар, рецептор активациясына
    жауап беретін кезде, жасушада жылдам
    және көптеп синтезделінеді, және
    молекулалық сигналды күшейтеді.
    Әдетте қысқа уақыт ішінде әсер
    етеді және әртүрлі механизмдердің
    көмегімен инактивирленеді.

25.

  • Бес қосымша екінші мессенджерлер
    бар, жасушаішілік сигнализация
    процесінде үлкен маңызды роль
    атқарады.
    1 – циклдік аденозинмонофосфат (сАМР)
    2 – циклдік гуанозинмонофосфат (сGМР)
    3 – диацилглицерин (DАG)
    4 – инозитолтрифосфат (ИФ)
    5 – кальций (Са 2+)
    • (Циклдік аденозинмонофосфат (цАМФ),
    1958 ж. Э.Сазерленд және Т.Ролл ашты

26.

цАМФ – бауырдағы көмірсулардың және май
ұлпаларындағы үшглицеридтердің катаболизміне,
бүйректегі сулардың реабсорбциясына, кальцийдің
қалыпты алмасуына, стероидтық гормондардың
синтезіне, тегіс мускулатураның әлсіреуіне
қатысады, жүрек соғысының жиілігін және күшін
жоғарылатады.
цГДФ – ацетилхолин және гистоминнің әсерінен
тамыр эндотелийіндегі азот оксидінің синтезін
стимурлеп, тамырдың тегіс мускулатурасының
әлсіреуіне қатысады.
Диацилглицерол, инозитолтрифосфат және
кальций иондары кейбір андрогенді- және
холинорецепторлық типтердің стимуляциясының
кейбір реакцияларына қатысады.
27.

Азот оксиді. Бұрыннан бері стенокардия кезінде
нитроглицеріннің әсері белгілі, бірақ оның әсер
ету механизмі 1990 жылы зерттелінді.
Нитроглицерин тез арада оксид азотқа айналып,
коронарлық тамырлардың эндотелиалді және
тегіс бұлшық еттерінің жасушаларын әлсіретіп,
миокардтқа баратын қанның ағысын жақсартады.
Азот оксиді көптеген жасушаларда өңделеді, бірақ
оның қызметі 3 түрлі жасуша категорияларында
көрінеді:
– эндотелиальді (эпителийді әлсіретеді),
– орталық жүйке жүйесінде (нейрондар арасында
сигналды береді),
– иммундық жүйенің жасушаларында (иммундық
жауапқа қатысады).

28.

Көптеген жасушаішілік сигналдық
молекулалар молекулалық «ашып-жабатынпереключатель» сияқты жұмыс істейді. Олар
белсенсіз ақуыздарды белсендендіреді
немесе белсенділерді белсенсіздендіруі
мүмкін. Ақуыздардың белсенділігінің өзгеруі
фосфорлену немесе дефосфорлену
жолымен жүреді.
Фосфорлену және дефосфорлену –
қайтымды процесс, фосфаттық эфирлік
байланыстардың гидролизі.
Екі ферменттер типі қатысады – бұл
киназалар (фосфорлейтін ферменттер)
және фосфатазалар (дефосфорлеуші
ферменттер) – сигналдық процесстерде
негізгі роль атқарады.

29.

30.

Мысал ретінде цАМФ гликогеннің пайда
болуына қалай әсер ететінін қарастырамыз.
Сигналдың аденилатциклазалық жүйесі.
Қауыпті немесе стрессті жағдайда бүйрек
үсті бездерден қанға көп мөлшерде адреналин
бөлінеді. Қан жүйесі арқылы қозғалып, бұл
гормон адреналин рецепторлары бар бұлшықеттердің жасушаларына жетеді.

31.

  • Бауыр жасушасына адреналиннің
    әсері. Адреналин ағзада «fight or flight»
    (соғысу немесе қашу) деп аталатын
    эффектіні шақырады — бұлшық еттің
    тонусы және жүрек соғуының жиілігі
    жоғарылайды.
    • Ағзаның мобилділігі үшін қандағы
    глюкозаның концентрациясының
    жоғарылауы қажет болады. Адреналин
    бауыр жасушаларының беткейінде
    рецепторлармен байланысып, бауыр
    жасушаларында жиналған гликоген
    ыдырап, глюкоза босап шығады.

32.

Адреналиннің байланысуы рецептордың
кеңістіктегі құрылымының өзгеруіне алып
келеді, ол өз кезегінде жасушалық
мембрананың ішкі беткейінде орналасқан
аденилатциклаза ферменттін белсендіреді.
Аденилатциклаза АТФ-ті цАМФ
айналдыра бастайды, және оның
жасушаішілік концентрациясы жылдам
жоғарылайды. Нақты белгілі деңгейге жеткен
кезде цАМФ протеинкиназа ферментін
белсендендіреді.

33.

цАМФ-мен белсенген
протеинкиназа тағы келесі ферментті –
киназаны фосфорлайды.
•Киназа, гликогенфосфорилазаны
фосфорлайды, нәтижесінде гликогеннен
глюкоза молекуласын ажыратады.
Бұлшық-етте пайда болған глюкоза
жұмыс істей бастайды.

34.

First messenger
(signal molecule
such as epinephrine)
Adenylyl
cyclase
G protein
G-protein-linked
receptor
GTP
ATP
cAMP
Путь адени
латциклазы
.
exe
Protein
kinase A
Cellular responses

35.

  • Оба ауруы мысалы :
    Оба вибрионының токсині ГТФ-тің
    деңгейіне және G-ақуыздың
    белсенділігіне әсер етеді. Нәтижесінде,
    Обамен ауырған науқастардың ішек
    жасушаларындағы цАМФ деңгейі үнемі
    жоғары болып, жасушалардан натрий
    иондары және судың мөлшері ішек
    саңлауында жиналады. Мұның әсері –
    көптеп іш өту мен ағзадағы судың
    мөлшері азаяды.

36.

  • Қалыпты жағдайда фосфодиэстераза
    ферментінің әсерінен цАМФ жасушада
    жылдам инактивирленеді, циклдік емес
    АМФ айналады.
    • Bordetella pertussis бактериясымен
    шақырылатын Көкжөтел ауруы кезінде
    токсиннің пайда болуымен жүреді, цАМФ
    АМФ айналуын тежейді. Осыдан аурудың
    симптомдары: тамақтың қызаруы және өте
    қатты құсуға дейін баратын жөтел пайда
    болады.

37.

  • Екінші жағдай. Бұл жағдайда
    молекулалық нысана қызметін
    фосфолипаза С атқарады
    (инозитолфосфаттық жүйе).
    • Фосфолипаза С-ны
    (инозитолфосфаттық жүйені)
    белсендендіруге әкелетін механизм.
    • Екінші мессенджер – кальций (оның
    иондары). Алғаш рет олардың ролін 1883
    жылы бірқатар биологиялық
    реакцияларда көрсетілді.

38.

Кальцийдің жасушаішілік
концентрациясына жүйке импульстарынан
басқа да сигналдар әсер етеді. Мысалы, бұл
цАМФ болуы мүмкін.
Қандағы адреналиннің пайда болуына
жауап беруде және жүрек бұлшық-еттерінің
жасушаларындағы цАМФ
концентрациясының жоғарылауына сәйкес
оларда кальций иондары босап шығады,
жүрек соғысының жиі соғуына алып келеді.

39.

Арнайы жасушадан тыс сигналдардың
әсерінен және G-ақуыздардың
бақылауымен екі молекула пайда болады
– диацилглицерол және
инозитолтрифосфат.
Соңғысы, жасуша ішіндегі қальцийдің
босап шығуына қатысады.
Қалай қарапайым зат, кальций
иондары ақуыздардың белсенділігін
реттейді?
Ол жасуша ішіндегі арнайы ақуызкальмодулинмен байланысады

40.

Сыртқы сигналға жауап беру үшін
босап шыққан кальций ионы
кальмодулинмен байланысады, содан
соң киназа ферментімен байланысады
және оны белсендендіреді.
Киназа–кальмодулин кешенесі актинмен
байланысады, оны жұмыс халіне
жеткізеді. Нәтижесінде тегіс бұлшықеттер қысқарады.

  1. ФИФ -фосфотидил инозитолбисфосфат, ПКС- протеинкиназа С, ИФ-3- инозитол 3-фосфат, ДАГ- диацилглицирид, ФС-фосфотидилсерин

ФИФ -фосфотидил инозитолбисфосфат, ПКС- протеинкиназа С, ИФ-3инозитол 3-фосфат, ДАГ- диацилглицирид, ФС-фосфотидилсерин

42.

Мембранамен байланыспаған рецепторлармен
сигналды беру механизмі.
Жасушаішілік рецепторлар цитозолда басқа
ақуыздармен кешене түзеді, немесе ядро
мембраналарында орналасады.
Оларға липофильдік (майда ерийтін)
рецепторлар туыстасы жатады
Лигандалар: стероидтар, глюкокортикоидтар,
минералокортикоидтар және жыныс стероидтары,
витамин D болып табылады.

  1. Цитоплазмалық рецептордың құрылысы Цитозолдық рецепторлар ірі ақуыздар шаперондармен комплекс түрінде болады. Бұл рецепторларда да үш қ

Цитоплазмалық рецептордың құрылысы
Цитозолдық рецепторлар ірі ақуыздар
шаперондармен комплекс түрінде болады. Бұл
рецепторларда да үш қызметтік домендар болады:
С-соңындағы домен гормонды (hormone binding)
байланыстырады, орталық домен ДНҚ-ның
промоторлық аймағындағы (DNA binding) қысқа
арнайы аймақпен байланысады, N- соңындағы
домен транскрипцияның басқа факторларымен
(interacts with oter transcription factors) байланысады.

  1. Жасуша ішілік рецептор арқылы сигнал берілуінің этаптары (стероидтық гормондар мысалында). Гормонның рецептормен байланысуы шаперондард

Жасуша ішілік рецептор арқылы сигнал
берілуінің этаптары (стероидтық
гормондар мысалында).
Гормонның рецептормен
байланысуы шаперондардың
босауына әкеледі.
Түзілген гормон-рецептор
комплексі ядроға жеткізіліп, ДНҚ-ның
энхансер немесе сайленсерлік
бөліктерімен байланысады.
Нәтижесінде сырттан келген ақпаратқа
тәуелді, ақуыз синтезі жүреді.

45.

46.

Жасушаға сигналдық
молекулаларды жеткізу
жолдары.
1. Эндокриндік механизм –
жасушааралық
сигнализацияның
көбірек зерттелінген тәсілі
(гормон – эндокриндік
бездерде синтезделінеді және
қан ағынымен нысаналыжасушаларға
тасымалданылады).

47.

48.

  • Паракриндік механизм –
    жасушалар сигналды
    молекулаларды жасап
    шығарады, олар сол
    ұлпалардағы жақын көрші
    жасушаларды белсендіреді.
    • Сигналды молекулалар
    қан ағынына түспейді.
    Бұл жараның жазыла бастауы,
    ұлпаның қайта қалпына
    келуі, эмбрионның даму
    процесстеріндегі сигналды
    берудің негізгі тәсілі болып
    табылады.

49.

50.

  • Аутокриндік механизм –
    бұл жергілікті (локалді)
    қатынас –шектелген
    сигналдарға жауап
    беру механизмі.
    Жасуша өзіне меншікті
    сигналға жауап береді: ол
    сигналды молекуланы
    жасап шығарады, және нақ
    осы лигандаға жауап беру
    үшін қажетті, өзінің беткейінде
    рецепторлары болады.

51.

  • Юкстакриндік сигналды
    жүйе – жасушаның жапсырылу
    процесіне қатысады (қан
    жасушалары бір-бірімен,
    немесе қабыну кезінде тамыр
    жүйесінің жасушалары).
    • Сигнал бір жасушадан
    екінші жасушаға адгезиялық
    байланыстар арқылы берілуі
    мүмкін.

52.

53.

  • Бақылау сұрақтары:
    1. Сигналді беру процесінде қандай
    ферменттер негізгі рөл атқарады.
    2. Жасушааралық сигнализация
    процесінде негізгі екінші
    мессенджерлердің атқаратын рөлін
    атаңыз.
    3. Жасушалардың бекінуіне қандай
    сигналдық жүйе қатысады.

 

Гормондар[өңдеу]

Уикипедия — ашық энциклопедиясынан алынған мәлімет

Гормондар

Гормондар[1] (гр. hormao — қоздырамын, қозғаймын) — эндокринді бездер немесе эндокриндік қызметке қабілетті жекеленген жасушалар бөлетін тым белсенді органикалық биологиялық заттар. Аталмыш бездер мен жасушалардың шығару өзектері болмағандықтан, олар өздері бөлетін гормондарын организмнің ішкі сұйық ортасына (ұлпа сұйығы, қан, лимфа) бөліп шығарады. Гормондар — өзінің химиялық табиғатына байланысты: стероидты гормондарға (жыныс гормондары, бұйрекүсті безі қыртысты заты гормоны), протеиндік және пептидтік гормондарға (гипофиз, қалқанша без, қалқаншамаңы безі, ұйқы безі, бұйрекүсті безінің бозғылт затының гормондары), ал нысандарға әсер ету қызметіне қарай: бірыңғай салалы ет құрылымдары мен бездерге салыстырмалы қысқа мерзім ішінде әсер ететін кинетикалық гормондарға (окситоцин, вазопрессин, адреналин, норадреналин), организмдегі зат алмасу процестерін реттейтін метабоддық гормондарға (тироксин, кальцитонин, паратгормон, инсулин, глюкагон) және жасушалар, ұлпалар мен мүшелердің өсуі мен жетілуін бақылайтын морфогенетикалық гормондарға (соматропты гормон, фолликулды жандандырушы гормон, эстрогендер, тестостерон) бөлінеді.

Гормондар – ішкі секреция бездерінен бөлінетін ұлпалар мен мүшелерге әсер ететін биологиялык белсенді заттар. Гормондардың барлығы ағзалық заттар, себебі, олардың біреуі нәруыздан, екіншісі аминқышкылдарынан, үшіншісі майтектес заттардан құралған. Гормондар ішкі секреция бездерінен бөлініп, қан, лимфа, ұлпа сұйықтығы арқылы басқа мүшелерге жеткізіледі. Ішкі секреция бездерінің қызметін реттейтін орталық – аралық мидағы гипоталамус. Оны көру төмпешікасты бөлімі деп те атайды. Гипоталамус пен гипофиздің қызметі бірімен-бірі тығыз байланысып, гипоталамустен гипофиздік жүйе құралады. Жүйке ұлпасынан бөлінетін гормондар – нейрогормондар деп аталады. Олар қан құрамының тұрақтылығын және зат алмасудың қажетті деңгейін қамтамасыз етеді. Осы арқылы ағза қызметінің әрі рефлекстік, әрі гуморальдық реттелуі жүзеге асады. Қызметі – Зат алмасу қарқындылығын өзертеді; Ағзаның тіршілік ету ортасына бейімделушілігі арттырады Өсу мен көбеюді реттейді Физиологиялық үдерістерді күшейтеді немесе бәсеңдетеді Жасуша нысан – Гормон нысанада болатын нәруыз – рецептормен байланысады. Осы рецепторлар гормонның деңгейінің кішкене ғана ауытқуын сезіп, ішкі секреция бездеріне сигналдар жібереді, нәтижесінде олар өздерінің белсенділіктерін арттырады немесе бәсеңдетеді. Нәтижесінде гормонның мөлшері қалыпты жағдайға түседі[2][3][4]

  1. Гистогормондар
  1. Жасушаға сыртқы биомолекулярлық сигналдарды беру жолдары және жасушаның жауап беру механизмдері.

Жасуша жиі өзіне тән ерекше сигнал жауабына молекулярлы каскадты механизмді жібереді, ол биохимиялық жауап кезінде интегративті жолжүзеге асырылады

  • Жасушалық жауаптың ерекшелігі рецептор түрімен анықталынады. Рецептор- нақты заттарға (лигандаларға) сәйкестігі бар, ақуыз молекуласы. Лигандалар (нейромедиаторлар,гормондар,өсу факторлары , дәрі – дәрмектер, т.б.)
  • 1- жасушада(беткейлік, немесе трансмембраналық),
  • 2- цитозолде(цитоплазмалық),
  • 3- ядрода.
  • Олар біріншіден ерекше сигналдарды алу үшін, екіншіден жасушалық

жауапты шақыратын каскадтық ферментативтік реакцияларды жіберу үшін

қызмет атқарады.

  • Сигналды берудің жалпы кестесінің 5 негізгі этаптарыбар.
  • .1 этап– Интегральдық ақуыздың немесе рецептордың лигандамен байланысуы (оларға гормондар,дәрі-дәрмек, немесе антидене жатады).
  • 2 этап– Интегральдық ақуыздың- рецептордың белсенділігі, яғни конформациялық өзгеріске ұшырауы.
  • 3 этап– Эктодомен сигналды түрлендіреді. Интегральдық ақуыздың- рецептордың конформациялық өзгерісінен кейін, цитоплазмалық бөлігі эффекторды белсендендіреді.
  • 4 этап–эффектор активациясы бұл G-ақуыздың -альфа суббірлігі.
  • 5 этап– сигналдың әлсіреуі. Немесе эффектордың қайта белсенсізденуі.

Сигналды берудің бұзылуы әрбір этапта болуы мүмкін, ол ауруларға және патологиялық процесстерге әкеледі:

  1. Жасушаның беткейлік рецепторларымен байланысты өтетін сигналдардың берілу механизмдері
  2. Беткейлік рецепторлармен байланыспай берілетін сигналдардың механизмі

 

I– сигналдың беткейлік рецепторлармен байланысты емес берілуі, яғни цитоплазмалық рецепторлар арқылы берілуі.

II – сигналдың трансмембраналық рецепторлар арқылы берілуі.

III– сигналдың иондық каналдардың ашылуы немесе жабылуы арқылы берілуі.

IV – сигналды екінші ретті мессенджерлер арқылы берілуі.

G-ақуыздарды ашқан және зерттегендер Альфред Гилман және Мартин Родбелл, оларға осы жаңалықтары үшін физиология және медицина бойынша Нобель силығы 1994 жылы берілген.

  • Нысана ретінде, a-суббірлік – ГТФ комплексі үшін, мембранамен байланысқан ферменттер (аденилатциклаза, фосфолипаза С) және иондық каналдар бола алады.
  • 2. Жасушалық сигнализация.
  • Фосфорлену және дефосфорлену– жасушаішілік сигналды берудегі негізгі механиздері. Бұл процесстерге екі түрлі ферменттер қатысады – ол киназалар және фосфатазалар. Олар сигналдық процесстерде маңызды роль атқарады.
  • Фосфорлену және дефосфорлену–бұл қайтымды пайда болатын және фосфатты эфирлі байланыстардың гидролизі.

Биологиялық мембрананың құрылуына трансляцияда, генетикалық материалдың пайда болуында маңызы зор.

  • Фосфорленудің мәні
  • Фосфорлену– сигналды беру процессінде негізгі 2 – қызметті атқарады:

1- ақуыздардың конформациясының өзгеруі және ферменттердің активациясы.

2- ақуыз молекулаларындағы қосылысу бөліктерін жасайды, яғни белсенденген элементтермен бірлесетін жаңа ақуыздарды тартады, уақытша жасушаішілік берушілердің пайда болуына әкеледі.

  • Дефосфорленудің мәні

Кейде фосфатты алып тастау сигналды өшіргеннен кейін немесе сигналды

жолдардың активациясынан кейін жүреді.

  • Екіншілік (қосымша) мессенджерлер (тасымалдаушылар)– бұл кішкентай молекулалар, рецептор активациясына жауап беруде, толып жатқан көп және жылдам жасушада синтезделінеді, және молекулярлық сигналдың күшеюі үшін қызмет атқарады.
  • Бес қосымша мессенджерлер(аралық көмекші тасмалдаушы)бар, жасушаішілік сигнализация процесінде үлкен маңызды роль атқарады.
  • 1 – циклдік аденозинмонофосфат (сАМР)
  • 2 – циклдік гуанозинмонофосфат (сGМР)
  • 3 – диацилглицеролтрифосфат (DАG)
  • 4 – инозитолтрифосфат (ИФ)
  • 5 – кальций (Са)
  • Бірінші жағдай. Аденилатциклазаны белсендендіруге әкелетін механизм.
  • 1. Гормонның рецептормен байланысуы рецептордың конформациясының өзгеруіне және G-белокқа байланысушылығының жоғарылауына әкеледі. G-белоктың 3 протомері (a, b, g-G-белок) және ГДФ комплекс түзеді. Нәтижесінде, гормон-рецептор-G-белок-ГДФ-тен тұратын үштік комплекс пайда болады.
  • 2. G-ақуызындағы a-протомердегі ГДФ ГТФ-қа ауыстырылады. Бұл комплекс a –суббірлік-ГТФ және бетта-гамма – димерге диссоциацияланады.
  • 3. a –суббірлік-ГТФ мембранамен байланысқан фермент аденилатциклазамен байланысады. Бұл аденилатциклазаның конформациясын өзгертіп, ферментті белсендендіреді. Аденилатциклазаның субстраты АТФ, ал реакциясының өнімі циклдік АМФ болып табылады. Нәтижесінде АТФ-тан циклдік-АМФ-тың түзілу жылдамдығы жоғарылайды.
  • 4. циклдік-АМФ молекулалары жасуша ішіндегі көптеген ақуыздармен қайтымды байланыса алады, нәтижесінде ондағы биохимиялық процестердің жылдамдықтары мен бағыттары өзгереді.
  • цАМФ ядроғаөтіп CREB (cAMP response element binding protein) ақуыздарды белсендіреді. Бұл ақуыздар кейбір гендердің реттеуші элементтерімен арнайы байланыса алады және транскрипция процессін босата алады.
  1. a – суббірлік – ГТФ-тің аденилатциклазамен байланысуы, өз кезегінде, a -суббірліктің конформациясын өзгертеді. ГТФ ГДФ-ке ауыстырылады.
  • 6. a – суббірлік – ГДФ gb – димермен бірігеді. Нәтижесінде, G-белоктардың 3 протомерінің жиналуы өтеді.
  • Екінші жағдай. Бұл жағдайда молекулалық нысана қызметін фосфолипаза С атқарады (инозитолфосфаттық жүйе).
  • Фосфолипаза С-ны (инозитолфосфаттық жүйені) белсендендіруге әкелетін механизм.
  • 1. Гормонның рецептормен байланысуы оның конформациясын өзгертіп G ақуызға байланысушылығын жоғарлатады.
  • 2. Бұл a – суббірліктегі ГДФ-тің ГТФ-ке ауыстырылуына әкеледі.
  • 3. G-белок a – суббірлік + ГТФ және gb – димерге ыдырайды
  • 4. a – суббірлік + ГТФ мембраналық фермент фосфолипаза С-менәсерлесіп оны активтендіреді.
  • Бұл ферменттің субстарты фосфатидилинозитолбисфосфат (ФИФ) болып табылады. Реакция өнімі: инозитол – 3 фосфат (цитозолға бөлініп шығады) және диацилглицерин (ДАГ) (мембранада қалатын) болып табылады.
  • 5. Инозитол-3-фосфат эндоплазмалық ретикулумның спецификалық Са-каналдық орталықтарымен байланысады. Нәтижесінде, оның конформациясы өзгеріп, ол ашылады. Са иондары цитозолға өтеді. Цитозолда инозитол-3-фосфат болмаған кезде, канал жабық болады.
  • 6. Цитоплазмадағы С-иондары концентрациясының жоғарылауы, оның
  1. белсенсіз цитозолдық фермент протеинкиназа С-мен;
  2. кальмодулинақуызымен әсерлесуіне әкеледі.
  • 7. Плазмалық мембранада фермент протеинкиназа С (ПКС) болады. Оның белсенденуі үшін оған диацилглицериннің, фосфатидилсериннің (ФС) және Са2+ бірігуі қажет.Фермент белсенденгенген соң жасушадағы әртүрлі ақуыздардың активтіліктері өзгереді.
  • 8. Кальмодулин ақуызында Са-иондарын байланыстыратын 4орталығы болады. Комплекс кальмодулин + 4 Са-иондары + өзі ферменттік белсенділікті көрсетпейді, бірақ цитозолдағы әртүрлі ақуыздар мен ферменттерді белсендендіреді.
  • 9. Жасушадағы Са2+ концентрациясын бастапқы деңгейге дейін төмендету үшін Са2+-АТФаза және транслоказа (антипорт) жүйелері қызмет атқарады.
  • 10. Инозитол-3-фосфат және ДАГ бірнеше реакциялардан соң мембранадағы фосфатидилинозитолбисфосфат (ФИФ-ке қайта айналады). Белсенді протеин киназа С (ПКС) ФИФ түзілуін күшейтеді.

30.Нейромедиаторлар және нейромодуляторлар

➤

Сайттағы материалды алғыңыз келе ме?

ОСЫНДА БАСЫҢЫЗ

Бұл терезе 3 рет ашылған соң кетеді. Қолайсыздық үшін кешірім сұраймыз!