Тірі организмдердің денелері бір жасушадан, олардың тобынан немесе миллиардтаған осындай элементар құрылымдардан тұратын орасан жинақтау болуы мүмкін. Соңғыларына жоғары сатыдағы өсімдіктердің көпшілігі жатады. Тірі организмдердің құрылысы мен қызметінің негізгі элементі – жасушаны зерттеу цитологиямен айналысады. Биологияның бұл саласы электронды микроскоптың ашылуынан, хроматографияның және биохимияның басқа әдістерінің жетілдірілуінен кейін қарқынды дами бастады. Негізгі белгілерді, сондай-ақ өсімдік жасушасының бактериялар, саңырауқұлақтар және жануарлар құрылымының ең кіші құрылымдық бірліктерінен ерекшеленетін ерекшеліктерін қарастырыңыз.
Р. Гуктың ұяшықты ашуы
Барлық тіршілік иелерінің құрылымының ұсақ элементтерінің теориясы жүздеген жылдармен өлшенетін даму жолынан өтті. Өсімдік жасушасының қабықшасының құрылымын алғаш рет өзінің микроскопында ағылшын ғалымы Р. Гук көрген. Жасуша гипотезасының жалпы ережелерін басқа зерттеушілер осыған ұқсас тұжырымдар жасағанға дейін Шлейден мен Шванн тұжырымдаған.
Ағылшын Р. Гук емен тығынының бір бөлігін микроскоппен зерттеп, нәтижелерін 1663 жылы 13 сәуірде Лондондағы Корольдік қоғамының отырысында ұсынды (мәліметтер бойыншабасқа дереккөздер, оқиға 1665 жылы болған). Ағаштың қабығы Гук «клетка» деп атаған кішкентай жасушалардан тұратыны белгілі болды. Бұл камералардың қабырғалары бал ұясы тәріздес ою-өрнекті құрай отырып, ғалым тірі зат деп есептесе, ал қуысты жансыз, көмекші құрылым деп таныған. Кейінірек өсімдіктер мен жануарлардың жасушаларының ішінде олардың өмір сүруі және бүкіл ағзаның қызметі мүмкін емес зат болатыны дәлелденді.
Жасуша теориясы
Р. Гуктың маңызды жаңалығы жануарлар мен өсімдік жасушаларының құрылысын зерттеген басқа ғалымдардың еңбектерінде дамыды. Ұқсас құрылымдық элементтерді ғалымдар көп жасушалы саңырауқұлақтардың микроскопиялық кесінділерінде байқаған. Тірі ағзалардың құрылымдық бірліктерінің бөліну қабілеті бар екені анықталды. Зерттеу негізінде Германия биология ғылымдарының өкілдері М. Шлейден мен Т. Шванн кейінірек жасуша теориясына айналған гипотезаны тұжырымдады.
Өсімдіктер мен жануарлар жасушаларын бактериялармен, балдырлармен және саңырауқұлақтармен салыстыру неміс зерттеушілеріне келесі қорытындыға келуге мүмкіндік берді: Р. Гук ашқан «камералар» элементар құрылымдық бірлік, ал оларда болып жатқан процестер тіршіліктің негізінде жатыр. Жердегі организмдердің көпшілігінің. Маңызды толықтыруды 1855 жылы Р. Вирхов енгізіп, жасушаның бөлінуі олардың көбеюінің бірден-бір жолы екенін атап өтті. Шлейден-Шванның нақтылаулары бар теориясы биологияда жалпы қабылданған.
Жасуша өсімдіктердің құрылысы мен тіршілігіндегі ең кішкентай элемент
Шлейден мен Шваннның теориялық ұстанымдарына сәйкес,жануарлар мен өсімдіктердің ұқсас микроскопиялық құрылымын дәлелдейтін органикалық дүние бір. Осы екі патшалықтан басқа, жасушалық тіршілік саңырауқұлақтарға тән, бактериялар және вирустар жоқ. Тірі ағзалардың өсуі мен дамуы бұрыннан бар жасушалардың бөліну процесінде жаңа жасушалардың пайда болуымен қамтамасыз етіледі.
Көп жасушалы организм тек құрылымдық элементтердің жинақталуы емес. Құрылымның шағын бірліктері бір-бірімен әрекеттесіп, ұлпалар мен мүшелерді құрайды. Бір жасушалы организмдер оқшау өмір сүреді, бұл олардың колония құруына кедергі болмайды. Ұяшықтың негізгі ерекшеліктері:
- тәуелсіз өмір сүру мүмкіндігі;
- өз метаболизмі;
- өзін-өзі жаңғырту;
- дамыту.
Тіршілік эволюциясының маңызды кезеңдерінің бірі ядроның цитоплазмадан қорғаныс қабықшасының көмегімен бөлінуі болды. Байланыс сақталды, өйткені бұл құрылымдар бөлек өмір сүре алмайды. Қазіргі уақытта екі супер-патшалық бар - ядролық емес және ядролық организмдер. Екінші топты өсімдіктер, саңырауқұлақтар мен жануарлар құрайды, оларды жалпы ғылым мен биологияның тиісті салалары зерттейді. Өсімдік жасушасының ядросы, цитоплазмасы және органоидтары бар, олар төменде талқыланады.
Өсімдік жасушаларының әртүрлілігі
Піскен қарбыздың, алманың немесе картоптың сынығында жай көзбен сұйықтық толтырылған құрылымдық «клеткаларды» көруге болады. Бұл диаметрі 1 мм-ге дейінгі ұрықтың паренхималық жасушалары. Басты талшықтар - ұзындығы енінен айтарлықтай асатын ұзартылған құрылымдар. Мысалға,мақта деп аталатын өсімдік жасушасының ұзындығы 65 мм-ге жетеді. Зығыр мен қарасора талшықтарының сызықтық өлшемдері 40-60 мм. Типтік жасушалар -20–50 мкм-ден әлдеқайда аз. Мұндай кішкентай құрылымдық элементтерді тек микроскоппен көруге болады. Өсімдік организмінің ең кіші құрылымдық бірліктерінің ерекшеліктері пішіні мен көлемінің айырмашылығынан ғана емес, ұлпалардың құрамындағы атқаратын қызметтерінен де көрінеді.
Өсімдік жасушасы: негізгі құрылымдық ерекшеліктері
Ядро мен цитоплазма бір-бірімен тығыз байланысты және бір-бірімен әсерлеседі, бұл ғалымдардың зерттеулерімен дәлелденді. Бұл эукариоттық жасушаның негізгі бөліктері, барлық басқа құрылымдық элементтер соларға байланысты. Ядро белок синтезіне қажетті генетикалық ақпаратты сақтау және беру қызметін атқарады.
Ағылшын ғалымы Р. Браун 1831 жылы орхидеялар тұқымдасына жататын өсімдіктің жасушасындағы ерекше денені (ядро) алғаш рет байқады. Ол жартылай сұйық цитоплазмамен қоршалған ядро болды. Бұл заттың атауы грек тілінен аударғанда «жасушаның бастапқы массасы» дегенді білдіреді. Ол сұйық немесе тұтқыр болуы мүмкін, бірақ ол міндетті түрде мембранамен жабылған. Жасушаның сыртқы қабығы негізінен целлюлозадан, лигниннен және балауыздан тұрады. Өсімдіктер мен жануарлар жасушаларын ерекшелейтін бір ерекшелік - бұл күшті целлюлоза қабырғасының болуы.
Цитоплазманың құрылымы
Өсімдік жасушасының ішкі бөлігі құрамында ілінген ұсақ түйіршіктері бар гиалоплазмаға толы. Қабыққа жақын жерде эндоплазма деп аталатындар тұтқыр экзоплазмаға өтеді. Дәлөсімдік жасушасы толтырылған бұл заттар биохимиялық реакциялардың өтуі және қосылыстардың тасымалдануы, органеллалар мен қосындыларды орналастыру орны ретінде қызмет етеді.
Цитоплазманың шамамен 70-85% су, 10-20% белоктар, басқа химиялық құрамдас бөліктер – көмірсулар, липидтер, минералды қосылыстар. Өсімдік жасушаларының цитоплазмасы бар, онда синтездің соңғы өнімдерінің қатарында функциялардың биорегуляторлары және резервтік заттар (дәрумендер, ферменттер, майлар, крахмал) болады.
Негізгі
Өсімдік пен жануар жасушаларын салыстыру олардың цитоплазмада орналасқан және оның көлемінің 20% дейін алып жатқан ядро құрылымының ұқсас екенін көрсетеді. Барлық эукариоттардың осы ең маңызды және тұрақты компонентін алғаш рет микроскоппен зерттеген ағылшын Р. Браун оған латынның nucleus сөзінен атау берді. Ядролардың сыртқы түрі әдетте жасушалардың пішіні мен өлшеміне сәйкес келеді, бірақ кейде олардан ерекшеленеді. Құрылымның міндетті элементтері мембрана, кариолимфа, ядрошық және хроматин болып табылады.
Мембранада ядроны цитоплазмадан бөлетін тесіктер бар. Олар заттарды ядродан цитоплазмаға және керісінше тасымалдайды. Кариолимфа - хроматин аймақтары бар сұйық немесе тұтқыр ядролық мазмұн. Ядрода ақуыз синтезіне қатысу үшін цитоплазманың рибосомаларына енетін рибонуклеин қышқылы (РНҚ) бар. Басқа нуклеин қышқылы дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) да көп мөлшерде болады. ДНҚ мен РНҚ алғаш рет 1869 жылы жануарлар жасушаларында табылып, кейін өсімдіктерде табылды. Ядро – орталықбасқару» жасушаішілік процестер, бүкіл ағзаның тұқым қуалаушылық сипаттамалары туралы ақпаратты сақтауға арналған орын.
Эндоплазмалық ретикулум (ER)
Жануарлар мен өсімдік жасушаларының құрылысында айтарлықтай ұқсастық бар. Цитоплазмада шығу тегі мен құрамы әртүрлі заттармен толтырылған ішкі түтікшелер міндетті түрде болады. EPS-тің түйіршікті түрі агранулярлық түрінен мембрана бетінде рибосомалардың болуымен ерекшеленеді. Біріншісі белоктардың синтезіне қатысады, екіншісі көмірсулар мен липидтердің түзілуіне қатысады. Зерттеушілер анықтағандай, арналар цитоплазмаға еніп қана қоймайды, олар тірі жасушаның әрбір органелласымен байланысады. Сондықтан метаболизмнің қатысушысы, қоршаған ортамен байланыс жүйесі ретінде EPS құндылығы жоғары бағаланады.
Рибосома
Өсімдік немесе жануар жасушасының құрылымын осы ұсақ бөлшектерсіз елестету қиын. Рибосомалар өте кішкентай және оларды тек электронды микроскоппен көруге болады. Денелердің құрамында белоктар мен рибонуклеин қышқылдарының молекулалары басым болады, кальций мен магний иондары аз мөлшерде болады. Жасушаның РНҚ-ның барлығы дерлік рибосомаларда шоғырланған, олар аминқышқылдарынан белоктарды «жинақтау» арқылы белок синтезін қамтамасыз етеді. Содан кейін белоктар ER арналарына еніп, желі арқылы жасуша бойына тасымалданады, ядроға енеді.
Митохондрия
Жасушаның бұл органоидтары оның энергетикалық станциялары болып саналады, олар кәдімгі жарық микроскопында үлкейткенде көрінеді. Митохондриялардың саны өте кең диапазонда өзгереді, бірлік немесе мыңдаған болуы мүмкін. Органоидтың құрылысы онша күрделі емес, екеуі барішіндегі мембраналар мен матрица. Митохондриялар ақуызды липидтерден, ДНҚ мен РНҚ-дан тұрады, АТФ – аденозин үшфосфор қышқылының биосинтезіне жауапты. Өсімдік немесе жануар жасушасының бұл заты үш фосфаттың болуымен сипатталады. Олардың әрқайсысының бөлінуі жасушаның өзіндегі және бүкіл денедегі барлық тіршілік процестеріне қажетті энергияны қамтамасыз етеді. Керісінше, фосфор қышқылының қалдықтарын қосу энергияны сақтауға және оны осы пішінде бүкіл жасушаға тасымалдауға мүмкіндік береді.
Төмендегі суреттегі жасуша органоидтарын қарастырып, бұрыннан білетіндерін атаңыз. Үлкен көпіршікке (вакуоль) және жасыл пластидтерге (хлоропластар) назар аударыңыз. Олар туралы кейінірек айтатын боламыз.
Гольджи кешені
Күрделі жасушалық органоид түйіршіктерден, мембраналардан және вакуольдерден тұрады. Кешен 1898 жылы ашылған және итальяндық биологтың есімімен аталған. Өсімдік жасушаларының ерекшелігі – Гольджи бөлшектерінің цитоплазмада біркелкі таралуы. Ғалымдар кешен су мен қалдық өнімдердің құрамын реттеу, артық заттарды кетіру үшін қажет деп санайды.
Пластидтер
Жасыл органеллалар тек өсімдік ұлпасының жасушаларында болады. Бұдан басқа түссіз, сары және қызғылт сары пластидтер бар. Олардың құрылымы мен қызметі өсімдіктердің қоректену түрін көрсетеді және химиялық реакциялардың әсерінен түсін өзгертуге қабілетті. Пластидтердің негізгі түрлері:
- каротин мен ксантофилден түзілген қызғылт сары және сары хромопластар;
- құрамында хлорофилл түйіршіктері бар хлоропласттар -жасыл пигмент;
- лейкопластар түссіз пластидтер.
Өсімдік жасушасының құрылымы жарық энергиясын пайдаланып көмірқышқыл газы мен судан органикалық заттардың синтезделуінің химиялық реакцияларымен байланысты. Бұл таңғажайып және өте күрделі процестің атауы - фотосинтез. Реакциялар хлорофиллдің арқасында жүзеге асырылады, дәл осы зат жарық сәулесінің энергиясын алуға қабілетті. Жасыл пигменттің болуы жапырақтардың, шөптесін сабақтардың, піспеген жемістердің тән түсін түсіндіреді. Хлорофилл құрылымы бойынша жануарлар мен адамдардың қанындағы гемоглобинге ұқсас.
Өсімдіктердің әртүрлі мүшелерінің қызыл, сары және қызғылт сары түстері жасушаларда хромопластардың болуына байланысты. Олар метаболизмде маңызды рөл атқаратын каротиноидтардың үлкен тобына негізделген. Лейкопласттар крахмалдың синтезі мен жинақталуына жауап береді. Пластидтер цитоплазмада өседі және көбейеді, онымен бірге өсімдік жасушасының ішкі қабықшасы бойымен қозғалады. Олар ферменттерге, иондарға және басқа биологиялық белсенді қосылыстарға бай.
Тірі организмдердің негізгі топтарының микроскопиялық құрылысындағы айырмашылықтар
Жасушалардың көпшілігі шырыш, денелер, түйіршіктер және везикулалар толтырылған кішкентай қапшыққа ұқсайды. Көбінесе минералдардың қатты кристалдары, майлардың тамшылары, крахмал дәндері түріндегі әртүрлі қосындылар бар. Жасушалар өсімдік ұлпаларының құрамында тығыз байланыста болады, жалпы тіршілік біртұтас құрайтын осы ең кішкентай құрылымдық бірліктердің белсенділігіне байланысты.
Көп жасушалы құрылым бармикроскопиялық құрылымдық элементтердің әртүрлі физиологиялық міндеттері мен қызметтерінде көрсетілген мамандану. Олар негізінен өсімдіктің жапырақтарындағы, тамырындағы, сабағындағы немесе генеративті мүшелеріндегі тіндердің орналасуымен анықталады.
Өсімдік жасушасын басқа тірі ағзалардың элементар құрылымдық бірліктерімен салыстырудың негізгі элементтерін бөліп көрсетейік:
- Тек өсімдіктерге тән тығыз қабық талшықтан (целлюлоза) түзіледі. Саңырауқұлақтарда мембрана төзімді хитиннен (арнайы ақуыз) тұрады.
- Өсімдіктер мен саңырауқұлақтардың жасушаларының түсі пластидтердің болуына немесе болмауына байланысты ерекшеленеді. Хлоропластар, хромопластар және лейкопластар сияқты денелер тек өсімдік цитоплазмасында болады.
- Жануарларды ерекшелейтін органоид бар – бұл центриоль (клетка орталығы).
- Өсімдік жасушасында ғана сұйықтық толтырылған үлкен орталық вакуоль болады. Әдетте бұл жасуша шырыны әртүрлі түстердегі пигменттермен боялады.
- Өсімдік организмінің негізгі резервтік қосылысы – крахмал. Саңырауқұлақтар мен жануарлар жасушаларында гликоген жинайды.
Балдырлардың ішінде көптеген жалғыз, еркін тіршілік ететін жасушалар белгілі. Мысалы, мұндай тәуелсіз организм хламидомонас болып табылады. Өсімдіктер жануарлардан целлюлоза жасушалық қабырғасының болуымен ерекшеленеді, бірақ жыныс жасушаларында мұндай тығыз қабық жоқ - бұл органикалық дүние бірлігінің тағы бір дәлелі.
