Митозды қ цикл , анықтамасы, кезеңдері. Сипаттамасы.
6.4.3. Митоз анықтамасы және фазалары. Сипаттамасы.
6.4.4. Митоз кезіндегі генетикалық материалдың динамикасы.
6.4.5. Амитоз, эндомитоз, политения
6.4.6.Митоздың биологиялық, медициналық маңызы.
* Ағылшын және орыс тілдерінде талдау үшін
Ақпараттық-дидактикалық блок
Жасушаның бөлінуі - барлық тірі ағзалардың көбеюін және жеке дамуды қамтамасыз ететін биологиялық үдеріс. Жасушаның бөлінуі мүшелердің өсуін, зақымдалған ұлпалардың регенерациясын және көбеюді қамтамасыз етеді. Жасушаның бөлінуі және көбеюі жасушалардың пролиферациясы деп аталады. Трансформацияланбаған қалыпты жасушалардың бөліну мүмкіндігі шектеулі.
Көп жасушалы ағзалардың жеке дамуының алғашқы сатысында екі түрлі бағыттағы жасушалар қалыптасады:
а) жыныс жасушалары, ағзалардың ұрпақ қалдыру қабілетін іске асырады. Олар мейоз жолымен көбейіп жетіледі;
ә) сомалық жасушалар, тірі ағзалардың тіршілігін қамтамасыз ететін ұлпалар мен мүшелердің дамуын қамтамасыз етеді. Олардың бөлінуі мен көбеюі митоз жолымен жүреді.
Жасушалық (тіршілік) цикл – бұл бастапқы жасушаның бөлінуінен пайда болған жасушаның қайта бөлінуіге түсу немесе өлуіне дейінгі тіршілік ету кезеңі.
Маманданбаған бағаналы жасушалардың митоздық циклы тіршілік циклына сәйкес келеді. Бағаналы немесе камби жасушалары (эпители, қан жасушалары), басқа да жасушаларға бастама береді, үнемі бөлініп отыратындықтанда олардың тіршілік циклын митоздық цикл деп қарастыруға да болады. Ағзаның барлық жасушалары жасушалық циклдың қандайда бір кезеңінде болады.
Жасушалық цикл кезеңдері:
- митоздық цикл;
- жасушалардың жіктелуі, арнайы қызмет атқару кезеңі;
- қартаю және жасушаның жойылуы (өлімі).
Тіршілік циклының кезеңдерінің ұзақтығы жасушаның типтеріне байланысты әртүрлі болады. Үнемі жаңарып отыратын көптеген ұлпалар, мысалы, сүйектің қызыл кемігі, ішек эпителиі (80 % дейін) үнемі бөлініп отырады, митоздық циклда болады. Жасушалар бір тәулік ішінде әртүрлі уақыт аралығында бөлініп отырады, мысалы, тері жасушалары түнге қарай қарқынды бөлінетіндіктен де терідегі жараның жазылуын жылдамдататын дәрілік майды немесе тері ауруына тағайындалған тері майын кешке қарай жағу ұсынылады.
Сүтқоректілердің көптеген жасушалары жасушалық циклдың G0 деп аталатын ерекше сатысында яғни жасушалардың жіктелу (дифференсация) сатысында болады. G1сатысынан кейін жасушаның бөлінуін іске қосатын гендер өшіріліп , керісінше G0 сатысы басталып жасушаның дифференсациясын қамтамасыз ететін гендер іске қосылады. Нейрон және кардиомиоциттер үнемі G 0 сатысында болады, ол жасушалардың бөліну тоқтайды және қайта жаңармайды. Бауыр жасушалары G 0 сатысында болады, зақымданған жағдайда мүше қайта G1 сатысына енеді де жасушалық цикл жалғасады (5-10 % -ы тоқтаусыз бөлінеді).
ДНҚ репликациясынан кейін прокариот жасушалары теңдей екі бөлікке бөлінеді. Эукариоттардың ядросының құрылысының күрделілігіне байланысты жасушаларға генетикалық материалдың теңдей бөлінуі ерекше механизм арқылы іске асырылады. Эукариот жасушаларының бөлінуі екі сатыдан тұрады: кариокинез (ядроның) және цитокинез (цитоплазманың бөлінуі). Кариокинездің екі типі бар: митоз және мейоз. Ядроның бөлінуінен соң бірден жасушаның бөлінуі жүретіндіктен де бұл үдерісті тек жасушаның бөлінуі деп қана қарастырады.
Митоздық (пролиферациялық) цикл - жасушаның бөлінуге даярлануы, бөлінуі кезеңдерінде жасушаның құрылысы мен қызметінің және генетикалық материалдың құрылымдарының қайта түзелуі сатылы түрде өтетін, бір бірімен тығыз байланыста жүретін үдерістердің жиынтығы. Бұл цикл келесі кезеңдерден тұрады:
а) митоз – М;
б) постмитоздық (пресинтездік) кезең – G1;
в) синтездік кезең – S;
г) постсинтездік (премитоздық) кезең – G2.
Митоздық цикл кезеңдерінің сызбасы, сурет 1:
Сурет 1. Жасушаның митоздық циклы
1. Постмито здық кезең (п ресинте здік) кезең G1:
- жасуша құрылымдарының қайта түзілуі, жасушаның өсуі және ДНҚ репликациясына дайындық;
- митохондрияларда АТФ синтезделеді және жасушаға жинақталады;
- цитоплазмада ДНҚ-полимераза ферменті және барлық төрт азоттық негіздер (аденин, гуанин, тимин, цитозин),синтезделіп кариоплазмаға өтеді;
- РНҚ барлық түрлері мен ақуыздар синтезделеді және ядроға жинақталады, көлемі ұлғаяды;
- екі центриольдер репликацияланады (екі диплосомалар түзіледі);
- жасушада хромосомалар жиынтығы (2п) және ДНҚ мөлшері - диплоидты (2с).
2. Синте здік кезең S:
- ядрода комплементарлы ұстаным бойынша ДНҚ (өздігінен еселену) редупликациясы жүреді;
- ДНҚ еселенуімен қатар цитоплазмда параллельді түрде рибосомаларда ерекше гистонды ақуыздар синтезделеді де ядроға өтіп ДНҚ-мен байланысады;
Кезеңнің соңына қарай хроматид саны мен ондағы ДНҚ мөлшері тетраплоидты болады (2п, 4с).
3. Постсинте здік кезең G2:
- жасуша бөлінуге даярланады;
- жасушаның митоздық бөліну үдерісіне қажетті құрылымдар қалыптасып, арнайы ақуыздар синтезделеді.
Жасушаның генетикалық материалы, хромосомалардың қосарланған жиынтығындағы әрбір (гомологты) хромосомалар жұбында 4 ДНҚ молекуласы – (2n4с) болады. Постсинтездік кезеңі G2 аяқталысымен жасуша митозға түседі.
Митоз (греч. mitos — жіп) — ядро мен цитоплазманың күрделі морфологиялық өзгерісімен жүретін тікелей емес бөліну түрі. Митоз кезінде хроматидтердің бір-бірінен ажырауы және екі жас жасушалар арасында генетикалық материалдың теңдей бөлінуі жүретін ядроның бөліну үдерісі. Сондай бөліну нәтижесінде пайда болған жасушалардағы хромосомалар жиынтығының саны мен сапасы бастапқы жасушамен бірдей болады. Митоз ретімен ауысып отыратын төрт фазадан тұрады: профаза, метафаза, анафаза, телофаза (сурет.2).
Профаза - хромосомалар ширатылып, жуандап, қысқарады. Әрбір хромосома хроматидтер деп аталатын екі жіпшеден тұрады. Хроматидтер бір нүктеде центромерамен байланысып тұрады. Ядрошыктар жойылып, ядро қабығы еріп кетеді.
Цитоплазмада да ядродағы өзгерістерге ұқсас үдерістер жүреді: эндоплазмалық тор және Гольджи аппараты да көпіршіктерге (везикулалар) өтеді. Жасуша орталығы центриольдер жасушаның полюстеріне ажырап, олардың микротүтікшелерінен ахроматин жіпшелері пайда болып, бөліну ұршығы қалыптасады.
Метафаза – толық конденсацияланған хромосомалар экватор жазықтығында орналасады (метафазалық пластинка). Бөліну ұршығының микротүтікшелері хромосомалардың кинетохораларымен байланысады.
Кинетохорлар - анафаза кезінде хромосомалардың ажырауын қамтамасыз ететін, центромераның бетінде түзілетін ақуыздар.
Анафаза - әр хромосомадағы хроматидтер толық ажырап, екі жақ полюске қарай бағытталып бөліну ұршығының жіпшелерімен полюстерге тартыла бастайды. Полюстерге жеткенде екі бірдей толық хромосомалар жиынтығын құрайды.
Телофаза – бөліну ұршығы жойылады. Әрбір бөлінген хроматидтер яғни жас хромосомалар топтары ядро қабықшасымен қоршалады, мембрана пайда болады. Хромосомалар деспиральданады. Ядрошықтар қайта түзіледі.
Жасушаның бөліну үрдісінің соңына қарай, хромосомалар жас жасушаларға бөлініп, әрбір жасушада бастапқы жасушаның генетикалық ақпаратына сай ядроның қайта қалыптасуынан бастап жасушалар арасында цитоплазманың бөлінуі – цитокинез жүреді.
Сурет 2. Митоз
Жасушада митоздың басталуы мен митоздың аяқталуында ерекше айырмашылық бар. G2 кезеңінде жасушадағы бастапқы хромосомалар жұп хроматидтерден, ал түзілген жаңа хромосомалар тек генетикалық материалдың бір ғана көшірмесінен тұрады. Бұл көшірмелер жаңа жасушалар жасушалық циклдың S кезеңіне өткенге дейін еселенбейді.
Митоз үдерісі жасушалардың бөлінуінде генетикалық материалдың қалыпты еселенуімен дұрыс бөлінуін қамтамасыз ететін үдеріс.
Митоздық циклда хромосомалардың құрылысының өзгеруіне байланысты, бір түрден екінші түрге оңай өтетін, митоздық және интерфазалық хромосомалар түрлерін ажыратады.
Интерфазалық хромосомалар деспиральданған күйде болады. Эукариот жасушаларындағы хромосомалардың жекеленген фрагменттерінің спиральдану дәрежесі әртүрлі болады, ядро хроматиндерінің жиынтығы біршама босаңсыған жіпше және түйнектелген түрде болады. Кариотипті анықтау үшін митоз кезінде жинақталған, конденсацияланған (метафазалық хромосома) хромосомалар белгілі бір пішінге ие болады, оларды осы сатыда зерттеу біршама жеңілдік тудырады.
Митоздың маңызы:
1. Жасушадағы генетикалық тұрақтылықты (хромосомалар санының тұрақтылығын );
2. Митоз нәтижесінде жасуша саны көбейіп ағзаның өсуін;
3. Жасушаның орнын толықтыру митоз арқылы іске асады және регенерацияны;
4. Ағзаның кариотипін (метафазада) анықтауды;
5. Жыныссыз көбеюді қамтамасыз етеді.
Жасуша пролиферациясының реттелу мен бақылану механизмдерінің бұзылуы патологиялық ауытқуларға әкеледі:
- жасушаның бақыланусыз бөлінуіне (ісік жасушалары) немесе көбеюдің немесе бөлінудің тоқтау себебінен жасуша санының азаюы, ұлпалар мен мүшелердің атрофиясы, қартаю үдерістері жүреді;
- хромосомалық мозаицизм — зиготаның бөлшектену сатысында митоздың дұрыс жүрмеуінен хромосомалардың дұрыс ажырамауы жүреді. Мысалы, митоздық бөлінуге түскен зиготадағы жасушалардың біріндегі 21-ші хромосоманың біреуінің түсіп қалуы салдарынан келесі бөліну хромсомалар санының ауытқуымен жүреді, мозаикалық 46/47,+21 жасуша пайда болады.
Амитоз, эндомитоз, политения
Митоздық цикл негізінде жасушалардың саны өзгермей зат алмасудың қарқындылығы мен генетикалық материалдың мөлшерін арттыратын бірнеше механизмдер пайда болған. ДНҚ мен хромосомалардың екі еселенуі міндетті түрде жасушаның екіге бөлінуіне әкелмеуі мүмкін. Осының нәтижесінде хромосомалардың саны артады, бұл құбылыс – эндомитоз деп аталған. Генетикалық көзқарас бойынша, эндомитоз дегеніміз – геномдық сомалық мутация. Хромосомалардың саны сақталып, олардың құрамындағы ДНҚ көбеюімен сипатталатын келесі құбылыс – политения деп аталады. Эндомитоз бен политения тұқым қуалайтын материалдың мөлшерінің еселенуімен сипатталатын полиплоидтық жасушалардың пайда болуына әкеледі. Диплоидтық жасушаларға қарағанда, мұндай жасушаларда гендер екі немесе одан аса еселенген. Гендер санының артуына байланысты жасушаның көлемі ұлғаяды, қызмет атқару мүмкіншіліктері артады. Полиплоидизация сүтқоректілердің ағзасында жасы ұлғая келе бауыр жасушаларында байқалады.
Тікелей емес бөлінумен қатар (митоз), тікелей бөліну – амитоз бар. Оның мәні - ядроның генетикалық материалы күрделі өзгеріске ұшырамай бөлінеді. Ядроның бөлінуінен соң цитоплазма бөлінеді деп сйпатталады. Көбінесе, ядроның бөлінуін цитокинез аяқтамайды, сондықтан, амитоз нәтижесінде көп ядролы жасушалар пайда болады. Амитоз қабыну үдерісінде, ісіктерде және кейбір қарапайымдылардың бөлінуінде кездеседі.
6.5. Оқытудың әдістері: сабақтың мақсаты мен міндетіне сай студенттердің түсінігін қалыптастыруға бағыттай отырып ауызша сұрау, нақты, логикалық тұрғыда мазмұндау және игерген материалды сызба, кесте, сурет, тест түрінде сипаттай алу, топпен жұмыс жасай білу; тапсырмаларды орындап, түсіндіру, сызбаларды толтыру; тақырып бойынша бейнефильмдер көру.
6.6. Әдебиеттер:
Негізгі:
6.6.1. Медициналық биология және генетика. Оқу құралы ред. проф. Куандыкова Е.У. Алматы, 2004. С. 53-64.
6.6.2. Муминов Т.А., Куандыков Е.У. Основы молекулярной биологии (курс лекций). Алматы: Эверо, 2009. С. 115-116.