Жаратылыстану-математика факультетінің деканы

Хромопластардың мынадай биологиялық маңызы бар: олалуан түрлі күлте желектерінің насекомдарын еліктіре алады, ал ондай гүлдер айқаспалы тозаңданады. Сол сияқты ашық түсті жемістермен , құстар, жануарлармен қоректенеді. Бұл кезде олардың тұқымдары зақымданбайды, басқа жерлерге таралады. Сөйтіп өсімдіктердің таралу аймағы кеңейе түседі.

Лейкопластарда ішкі мембраналық жүйе нашар жетілген. Олардың стромасында ретсіз немесе пластидтің қабықшасына параллель орналасқан жеке дара тилокоидтарды, кейде түтікшелер мен көпіршіктерді кездестіреміз.

Лейкопластардың негізгі физиологиялық міндеті – органикалық заттардың қорын жинақтау. Крахмал қоры жинақталатын лейкопластар аминопластар деп аталады.мұндай лейкопластарды фотосинтез кезінде пайда болатын қанттардың полимерленуінен соңғы крахмал жинақталады. Кристалдар немесе аморфты туынды зат ретінде белок, қорға жиналатын лейкопластар протеинопластар деп, ал май тамшылары жиналатын лейкопластар олепластар деп аталады.
Ядро

Ядро – цитоплазма сияқты эукариодты клетканың негізгі органелласы. Белгілі пішінге ие болған ядро көк жасл балдырлар мен бактерияларда ғана жоқ, оларда ядро заты – нуклеопротеидтер клетка ішінде шашырап орналасады.

Клетка ядросын 1831 жылы ағылшын ғылымы Роберт Броун ашқан. Ядроның пішіні паренхималық клеткаларда дөңгелек шар немесе эллипс, ал прозенхималық клеткаларда линза немесе ұршық тәрізді болып келеді. Өсмдіктің түріне, жасына, клетканың күйіне, ұлпалардың типтеріне байланысты ядроның мөлшері өзгеріп отырады.

Ядро – клеткалардағы зат алмасу, өсу, даму, көбею, тұқым қуалау, сондай-ақ ондағы белоктардың, ферменттердің синтезделуін реттейді. Сондықтан клеткадан ядроны бөліп қарауға болмайды, онсыз клетка тіршілік ете алмайды.

Ядроның химиялық құрамының негізгі заты – күрделі белокты протеидтер. Ядро белоктарының ішіндегі маңыздылары – нуклеопротеидтер, яғни нуклеин қышқылдарымен қосыла алатын белоктар – 22,6%, қалған белоктар – 51,3%, ДНК - 14%, РНК – 12,1%. Сондай-ақ ядро құрамына су және кальций, магний иондары бар.

Ядро мынадай құрылымдық элементтерден тұрады: ядро қабықшасы (мембранасы), ядро шырыны немесе нуклеоплазма (латынша nucllus – ядро), оны кариолимфа деп те атайды (грекше «карион» - ядро), хроматин немесе ядрошық. Ядро жарық микроскопымен көрінбейтін мембранааралық кеңістігі бар қос мембранамен қапталған. Мембрана саңылаулары арқылы ядро мен цитоплазма, эндоплазмалық тор, т.б. органеллалар арасында зат алмасуы жүреді

Ядроның шырыны – мөлдір сұйықтық. Бұл ядро органеллаларының (хроматин, ядрошық) қарым-қатынасын жүзеге асыратын орта болып табылады. Ол арқалы хабар беріліп, РНК ядро саңылауларына қарай жылжиды.

Ядрошық – пішіні шар тәрізді тығыз дене. Ядрода ол біреу, кейде бірнешеу болып келеді. Ядрошық мембранамен қоршалмай нуклеоплазмада бос орналасады.

Химиялық құрамына рибонуклеинпротеидтер (РНП), липопротеидтер, фосфопротеидтер тән. РНК концентрациясы ядрошықта цитоплазмадағыдан және ядродағыдан артық.

Негізгі қызметі – рибосомада рибонуклеин қышқылын синтездеу.

Ядро және клетканың бөліну жолдары. Клетканың бөлінуі, жаңа клеткалардың пайда болуы қазргі кезде ғылымда толық дәлелденгенімен бірден анықтала қойған жоқ. Бөліну процестері: 1) белгілі бір түрде тән ядро мен цитоплазаның арасындағы қалыпты көлемдік қатынастың бұзылып, цитоплазма мөлшерінің шамадан тыс артуынан клетка ішіндегі тіршілікке қажетті нәрселерді ядроның реттей алмайтындай жағдайға келуінен, 2) клетканың көлемі мен бетінің ара қатынасынан (клетка бетінің көлеміне қатынасы, оның мөлшеріне кері пропорционал, яғни оның көлемі бетіне қарағанда тезірек өседі. Егер клетканың диаметрі екі есе өссе, онда көлемі сегіз, ал беті тек төрт есе ғана өседі), 3) клетканың бөлінуге өз дайындығынан, яғни қажетті мөлшерде белок, нуклеин қышқылдары және энергетикалық материалдарды жинауынан болады. Клетканың бөлінуі әр уақытта ядроның бөлінуінен басталады. Мұның мынадай үш типі бар: амитоз, митоз және мейоз.

Амитоз. Бөлінудің бұл жолын алғаш рет 1840 жылы Н. Железнов сипаттап жазған. Амитоз кезінде аналық ядро, сол сияқты клетканың қалған органеллалары ешқандай құрылымдық өзгеріске ұшырамай, жай ғана екіге бөлінеді, нәтижесінде екі жас клетка пайда болады. Бұл клеткаға ядро заттарының бөлінуі тең қатынаста емес, сондықтан олардың биологиялық теңдігі қамтамасыз етілмейді. Амитоз жоғарғы сатыдағы өсімдіктерде сирек кездеседі.

Митоз. Ядро клетканың зат алмасуын басқаратын орталығы ғана емес, сонымен қатар ДНҚ молекулаларында оның тұқым қуалаушылық қасиетін қалыптастыратын әрі сақтайтын да орын болып табылады. Сондықтын да ол басқа органеллалардың бірінен жасалмайды және цитоплазмада пайдаболмайды. Жаңа ядролардың пайда болуы әрдайым бұрыннан бар ядроның бөлінуіне байланысты.

Митоз – (грекше митоз – жіп) ядроның бөлінуінің күрделі және әмбебап жолы.

Митоз жолымен вегетативтік және дамуының белгілі бір кезеңінде өсімдіктер мен жануарлардың генеративтік клеткалары да бөлінеді.

Митоздың негізгі биологиялық мәні: пайда болатын екі жас клеткаға тұқым қуалау хабарының теңдей бөлінуі және тұқым қуалаудың құрылымдық бірлігі, хромосомалардың санының, пішінінің, мөлшерінің аналық клеткамен бірдей болуы. Әдетте митозды шартты түрде: профаза, метафаза, анафаза және телофаза деп бөледі.

Профазаның соңында ядрошық жоқ болып кетеді, ал ядро қабықшасы эндоплазмалық ретикулумның элементтерінен босап, жеке қысқа цистерналарға жіктеледі. Осының нәтижесінде нуклеоплазма гиалоплазмамен араласады. Ядрода нуклеин қышқылдарының синтезделуі тоқталады. Ядроның екі полюсінде гиалоплазмада ядролық немесе полярлық қалпақшалар және сәл ғана боялған фибриллдердің жиынтығы пайда болады. Фибриллдер ядроның орталығына қарай өседі.

Диффузды хроматинның жинақты пішінге ауысыуы, ядроның генетикалық материалының жас ядроларға бөлініп кетуін жеңілдетеді. Жарық микроскопымен қараған кезде хромосомалар әдетте ұзындығы әр түрлі жіпшелер тәрізді болып көрінеді, өйткені метафазалық тақтадағы жеке хромосомалардың пішіні және мөлшері тиісті өсімдік түріне сәйкес әр түрлі болып келеді. Метафазада хромосомаларды санауға және олардың саны өсімдіктің белгілі бір түрі үшін тұрақты екендігіне көз жеткізуге болады. Мысалы, екпе пиязда олардың саны барлық уақытта – 16, жүгеріде – 20, кәдімгі қарағайда – 24, жұмсақ бидайда – 42, дала қырықбуынында – 108.

Профазалық және метафазалық хросомалар екіге бүктелеген, ұзындықтары бірдей хроматидтерден пайда болған. Олардың әрқайсысы тығыздалған хроматиннен тұрады. Хромосомаларда оларды екі тең немесе тең емес «иықтарға» плеча бөліп тұратын орталық өлшемі (цетромера) бар.

Ахроматин жіпшелері хромосоманың орталық өлшеміне бекінеді. Орталық өлшем оның иілген жеріне орналасып, метафазада әрбір хромосоманың хромосоманың хроматидтері бір-бірінен ажыраса бастайды, олардың арасындағы байланыс тек орталық өлшемдер тұсында ғана сақталады. Полюстерден тартылған жіптер метафаза тақтасы арқылы өтеді. Олардың біразы хромосманың өлшеміне бекиді. Жіпшелердің жиынтығы ұршыққа ұқсас түзу пішін құрайды, сондықтан да митоздық ұршық деп аталады. Митоздық ұршық – хромосомаларды митоздық тақтада бағдарлауға және хромосомаларды клетканың полюстеріне бөлуге арналған аппарат.

Анафазада (грекше ана – жоғары қарай) әрбір хромосома туыстас хромосомаларға айналатын екі хромотидке біржола бөлінеді. Бұдан кейін ұршық жіпшелерінің көмегімен туыстас хромосомалар жұбының бірі ядроның бір полюсіне қарай, екіншісі екінші полюсіне қарай жылжи бастайды.

Телофазада (грекше телос – соңы) туыстас хромосомалар клетканың полюстеріне жетеді. Бұл профазаға кері жүреді: ұршық жоғарылап кетеді, полюстерге топталған хромосомалар босаңсып, болбырайды, әрі ұзарады. Сөйтіп олар интерфазалық хроматинге ауысады. Ядрошықтар пайда болады. Цитоплазмада әрбір жас ядроның поралы жас қабықшасы түзіледі.

Телофазаның профазадан басты айырмашылығы әрбір жас хромосома бір ғана хроматидтен тұрады, сондықтан да оларда ДНК саны екі есе кем. Хромосоманың екінші жартысы ДНК-ның редупликациялануының нәтижесінде интерфазалық ядро қалпына келеді.

Митоздың ұзақтығы 1-24 сағатқа созылады.

Бірінші бөлінудің профазасында, митоздың профазасындағы сияқты, ядро хроматині тығыздалған қалыпқа көшіп, өсімдік түріне тән хромосомалар пайда болады, ядро қабықшасы және ядрошық жойылып кетеді. Мейозда хромосолар белгілі бір ретпен – екіден ұзына бойы ұласып орналасады. Мұндай жағдайда қосарланған хромосомалар хромотидтерінің жеке бөліктері арқылы өзара алмаса алады. Метафазада гомологиялық хромосомалар екі қабатты метафазалық тақта түзеді. Дегенмен митоздан негізгі айырмашылығы анафазада әрбір жұптың гомологиялық хромосомалары ұршықтың полюстеріне қарай жеке хроматидтерге ұзына бойына ажыраспай тартылған кезде байқалады.Осының нәтижесінде телофазада әр полюсінде бір емес, екі хроматидтен тұратын саны екі есеге кеміген хромосомалар болады.

Бірінші бөлінуден кейін іле шала бір мезгілде екі жас гаплоидты ядрода да мейоздың екінші кезеңі басталады: әдеттегі митоз хромосомалары хроматидтерге бөлінеді. Осы екі бөлінудің және одан кейінгі цитокинездің нәтижесінде бір-бірімен байланысты 4 гаплоидты жас клеткалар тетрадасы пайда болады. Мұнда бірінші және екінші ядролық бөлінулердің арлығында интерфаза, сол сияқты ДНК редупликациялануы болмайды. Ұрықтанған кезде хромосомалардың диплоидты саны қалпына келеді.

Полиплоидия. Кейбір жағдайда жыныс клеткалары пайда боларда олардың хромосомалар саны редукцияланбай, диплоидты қалпында қалады. Мұның нәтижесінде өсімдік ұрықтанғаннан кейін пайда болған барлық клеткаларда хромосома саны үш есеге немесе төрт есеге өседі. Осындай клеткасы бар өсімдіктер полиплоидтылар деп аталады. Плоидтылық дәрежесі төрттен артық болуы да мүмкін. Полиплоидты өсімдіктер мейозда жасанды қолайсыз әсерлердің салдарынан пайда болуы мүмкін. Олардың клеткалары мен ядролары үлкен, сондықтан өсімдіктері де ірі келеді.
Туынды заттар (эграстикалық заттар)

Өсімдік клеткаларындағы тіршілік әрекеттерінің нәтижесінде, онда әр түрлі заттар, олардың ішінде қоректік заттар да жиналады. Қорға жиналатын заттар химиялық табиғаты тұрғысынан үш топқа жіктеледі. Олар: көмірсулар, майлар және белоктар.

Крахмал (С₆Р₁₀О₅)_n - өсімдік клеткасының маңызды туынды заты. Қазіргі кезде крахмалдың мынадай екі бөліктен амилозадан және амилопектиннен тұратыны анықталған. Өсімдік крахмалындағы амилоза мен амилопектиннің арақатынасы өсімдік түрі үшін тұрақты. Амилозаның крахмалдағы мөлшері 0-35 процентке дейін ауытқиды. Әдетте амилопектин одан бірнеше есе көп болады. Олардың химиялық және физикалық қасиеттері де әртүрл болады. Амилоза жылы суда тез ериді, ал амилопектин ерімейді, тек бөртеді де баттасып қалады. Иодпен әсер еткенде амилоза көк, амилопектинмен қызыл күлгін түске боялады.

Крахмалды басқа туынды заттардан ажырату үшін иод ерітіндісі пайдаланылады. Иод әсерінен крахмал көгілдір, көк, қаракөк түске боялады. Крахмал суда ерімейді, жылы суда бөрітеді, оны клейстер немесе бат деп атайды. Төменгі температураның әсерінен крахмал қанттқа айналады. Сондықтан үсікке шалдыққан картоп түйнегі, пияз жуашығының дәмі тәтті болады. Крахмал клеткада майда дән ретінде жиналатындықтан крахмал дәні деп аталады. өсімдік мүшелерінде крахмалдың 4 түрі кездеседі. Олар алғашқы немесе ассимиляциялық крахмал, транзиттік крахмал, соңғы немесе қор крахмалы және сақтаулы крахмал.

Алғашқы крахмал хлоропластардағы фотосинтез өнімінде қанттың молдығынан пайда болады. Зат алмасу процестерінің нәтижесінде ферменттер әсерінен қантқа айналып, төменгі ағыс жолымен жапырақтан төмен қарай басқа мүшелерге жылжиды. Жылжу жолында тағы да ферменттердің әсерінен крахмалға айналады. Бұл сияқты жылжу барысында жол-жөнекей пайда болған крахмалды тарнзиттік крахмал деп атайды. Транзиттік крахмал қайтадан ферменттердің әсерінен қантқа айналады да өсімдіктің белгілі бір клетка және ұлпаларының амилозапластына келіп, қорға жиналады. Бұл қор крахмалы немесе соңғы крахмал деп аталады. Қор крахмалы өсімдіктердің қор жинаушы ұлпаларында, мүшелерінде, тұқым жарнақтарында және эндоспермінде жиналады. Сақтаулы крахмал өсімдіктер тамырының тамыр оймақшасының клеткаларында және сабақтың алғашқы қабық бөлімінің ішкі қабаты эндодерманың клеткаларында жиналады. Сондықтан эндодерманы крахмалды қынап деп те атайды.

Крахмал дәні амилопалстың стромасында бір орталықтан бастап, қабаттар түзіп, пайда болады.крахмал дәндері пайда болу орталығының санына байланысты үшке бөлінеді. Олар: жәй, күрделі және жартылай күрделі. Жәй крахмал дәнінің орталығы біреу болады, осы орталықтан сыртқа қарай, соны айнала шеңберлі немесе эксцентрлі крахмал қабаттары түзіледі. Күрделі крахмал дәндерінде орталық екіден бірнешеуге дейін жетеді, әрбір орталықтың айналасында өз қабаттары түзіледі. Жартылай күрделі крахмал дәндерінде орталық екіден бірнешеуге дейін жетеді, әрбір орталықтың айналасында өз қабаттары түзіледі. Жартылай күрделі крахмал дәндерінде де орталық саны бірнешеу, әр орталықтың өз қабаттары бар, барлық дәндерге ортақ, сыртынан тағы да бірнеше қабаттармен қапталады.

Крахмал дәндерінің пішіні мен мөлшері әртүрлі болып келеді.

Белоктардың бір тобы цитоплазма және оның органеллаларының негізгі бөлігін түзеді. Белоктардың негізгі бөлігі өсімдіктердің тұқымдарында, жемістерінде қорға жиналады. Оларды алейрон немес протеин дәндері деп атайды. Белоктар бидай тұқымының қауызы мен жеміс серігінің астыңғы жағында алейрон қабатын түзіп орналасады. Алейрон дәндері вакуоль құрамындағы белок ерітіндісінің сусызданып, қатаюынан пайда болады. Құрамында тек аморфты белок бар алейрон дәні жай дән деп аталады. Сонымен бірге күрделі алейрон дәндері де кездеседі. Күрделі алейрон дәндерініңсырты бір мембраналы қабықшамен қапталады. Оның іш жағында майда түйіршікті белоктан тұратын матриксі оған батырылған кристалді және глобоидтары болады.

Кристаллидтердің нағыз кристалдардан айырмасы бар белоктардан тұрады, суда бөртеді. Осы қасиетіне байланысты өне бастаған кезде тұқымның клеткаларындағы алейрон дәндері еріп, ұрықты қоректендіруге жұмсалады және сұйылып вакуолге айналады.

Майлар. Май өсімдіктерде кең таралған қор заты. Ол суда ерімейді, эфирде, бензинде, бензолда, хлорофилде ериді. Қағазға тисе дақ қалдырады.

Химиялық құрамы жағынан майлар үш атомды спирттің (глицерин С₃Н₅(ОН)₃), күрделі эфир мен жоғарғы молекулалы май қышқылдарының қоспасы болып табылады.

Май қор заттарының ішінде ең қуаттыларына жатады. Мысалы: 1 г. май жанғанда 9,3 ккал, сондай белоктан – 5,7 ккал, крахмалдан - 4,1 жылу бөлінеді.

Май липидті тамшылар түрінде гиалоплазмадағы субмикроскопиялық дене сферосомаларында және олеопластарда, көптеген өсімдіктердің тұқымдарында, жемістерде қорға жиналады. Грек жаңғағының дәнінде 70%, жер жаңғағында 50%, үпілмәлікте 60%, кенепшөпте 30%, сояда 20%-ке дейі май болады. Зәйтүн мен тунг жемістерінен бағалы май алынады. Күнбағыс, зығыр, мақта, зәйтүн, бадам т.б. көптеген өсімдіктердің майы тамақ үшін пайдаланылады.

Клеткалар жасының артып, ондағы вакуолдер санының көбеюі нәтижесінде клетканың орталық вакуолі пайда болады. Бұл вакуольдің көлемі үлкен, клетканың орталығын тұтас алып жатады. Мұндай клеткаларда оның цитоплазма органеллалары, сол сияқты ядро, клетка қабырғаларына қарай ығысып орналасады.

Вакуольдегі клетка шырынының құрамына енетін еріген заттар концентрациясы сыртқы ортадан жоғары болса, онда оның осмостық қысымы да жоғары болады, осндықтан судың сырттан клетка қабықшасы арқылы цитоплазма және вакуольге енуі қарқынды жүреді. Судың цитоплазма мембраналары арқылы клеткаға енуі осмос заңына бағынады. Осмос қысымы атмосферамен өлшенеді. Шала өткізгіш мембраналар арқылы судың енуі вакуоль мен клетка сыртындағы ерітіндінің осмос қысымы теңелгенге дейін, яғни сыртқы және ішкі ерітінді концентрациясыбірдей болғанға дейін жүреді.

Тірі клетканың вакуоліне судың ену күші сору күші деп аталады. Судың енуі барысында вакуолдің және протопластың барлық серіктерінің көлемі ұлғаяды да, клетка қабықшасына қысым түсіріп кернейді, бұл қысым – тургор қысымы немесе тургор деп аталады.

Клетканы, жоғарыда айтылған плазмолитиктердің біріне салсақ, осмос заңы бойынша концентрациясы артық ерітінді вакуольдегі суды сыртқа қарай сора бастайды. Вакуольдің көлемі кішірейе бастайды, онымен ілесіп серіпімді цитоплазма жиырылады. Бұл құбылыс клетка шырынымен сыртқы ерітіндінің концентрациясы теңелгенше жүреді. Плазмолиз баяу жүрген кезде цитоплазманың клетка қабығынан ажырауы клетка бұрыштарынан басталады, сондықтан плазмолиздің бастапқы кезеңін бұрыштық плазмолиз деп атайды. Егер плазмолиз одан ары жалғасатын болса, цитоплазманың бұрыштарындағы жиырылуы бір-бірімен ұштары арқылы қосылып ішке қарай клетка қабырғасынан әртүрлі көлемде ойыстанып қашықтайды. Бұл ойыс плазмолиз деп аталады. Бұдан кейін цитоплазма біртіндепклетка қабықшасының ішкі беткейінен түгелдей ажырап, дөңгеленіп, клетканың ортасына жиналады. Бұл дөңес плазмолиз деп аталады.

Клетканың тонопласт бөлігі мен қабықшасының арасындағы кеңістік плазмолитикке толы. плазмолизденіп тұрған цитоплазма біраз уақытқа дейін тіршілігін жоймайды. Препараттағы плазмолитикті сумен ауыстыру арқылы плазмолизденіп тұрған клеткадағы клетка шырынының концентрациясын арттыруға болады. Осыдан су клеткаға еніп, вакуоль суға қанығып, көлемін біртіндеп ұлғайтады. Осының нәтижесінде клетканың цитоплазмасы бұрынғы қалпына келеді. Бұл құбылыс деплазмолиз деп аталады. Плазмолиз және деплазмолиз құбылыстары өсімдіктердіңтірі клеткаларына ғана тән.

Клетка шырынының химиялық құрамы. Вакуольдегі клетка шырынының химиялық құрамы өсімдіктердің түріне байланысты өзгереді. Дегенмен, негізгі құрам бөлігі – су. Клетка шырынының құрамындағы заттарды органикалық және минералдық заттар деп екіге бөлінеді. Органикалық заттар азотты және азотсыз заттар деп тағы жіктеледі. Азотты органикалық заттарға: белоктар, амин қышқылдары, алкалоидтар, гликоалкалоидтар жатады.

Азотсыз органикалық заттарға мыналар жатады: көмірсулар – моносахаридтер; дисахаридтер; полисахаридтер. Глюкозидтер – пигменттер, синигрин, амигладин, кумарин, сапонин, ванилин.

Илік заттар – танин,катехин т.б. Органикалық қышқылдар (қымыздық қышқылы, алма қышқылы, шарап қышқылы).

Органикалық қышқылдардың тұздары (калий оксалатының кристалы).

Терпеноидтар, эфирлер т.б.

Минералдық заттарға калий фосфаты, натрий фосфаты, калий нитраты, иод, бром жатады.

Алкалоидтар барлық өсімдіктердің клетка шырынында бірдей кездесе бермейді. Көкнәрлар, бұршақтар, алқалар және сарағлдақтар тұқымдасчы алкалоидатарға бай. Қазіргі кезде 1000-нан артық алкалоидтар белгілі. Солардың негізгілері мыналар:

Антоциан гликозидтерге жақын азотсыз қосылыстарға жатады. Антоциан суда, спиртте, бензинде ерімейді. Бұл пигмент клетка шырынының реакциясына байланысты өсімдікке алуан түрлі түс береді. Антоциан өсімдіктердің гүлдерімен жемістерінде ғана емес, барлық мүшелерінде: сабағы, жапырағы, тұқымдары және өскіндерінде де кездеседі. клетка шырынын сары түске бояйтын пигмент антохлор негізінен гүлдердің күлте жапырақтарында кездеседі. клетка шырынында сирек кездесетін пигменттер – антофеин. мұның түсі күңгірт қоңыр. Атбұршақ күлтесініңкүлте жапырақшаларында күңгірт дақтар осы пигментке байланысты. Пластид пигменттері суда ерімейді.

Н и т р а т т а р – азот қышқылының тұздары, күнбағыста, алаботада, қалақайда кездеседі. Ф о с ф а т т а р – фосфор қышқылының тұздары – пиязда, қара алқада бар. Х л о р и д т е р – тұз қышқылының тұздары. Тұзды топырақта өсетін өсімдіктерде кездеседі.