Кіріспе. Цитологияның әдістері

1. 
   Клетка жөніндегі ілім. цитология – клетканың жалпы морфологиялық құрылысын, ішіндегі болатын зат алмасу процесін, сыртқы ортамен қарым қатынасын зерттейтін ғылым.
   
2. 
   Клетка теория (шванн, шлейден, 1878). вольф, вер, вирхов клеткалық теорияны одан әрі дамытуға үлестері.
   
3. 
   Прокариоттар эукариоттар клеткасы деп болуі, олардың бір-бірінен айырмашылығы. негізгі зерттеу әдістері.
   

1. ЦИТОЛОГИЯ ПӘНІ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМНЫҢ ТАРИХЫ

Цитология - жасуша туралы ғылым. Цитологияның зерттеу нысаны болып көпжасушалы жануарлар мен өсімдіктердің жа-сушалары, сондай-ақ, қүрамына бактериялар, қарапайымдылар жэне бір жасушалы балдырлар кіретін жалғыз жасушалы ағ-залар табылады. Цитология жасушалардың құрылысын, олар-дың химиялық құрамын, жасуша ішіндегі қүрылымдардың атқаратын қызметін, жануарлар мен өсімдіктер ағзаларының жасушаларының қызметтерін зерттейді.

Цитология - биологиялық пэндердің арасында алдыңғы орын-ды алатын экспериментальді ғылымдардың бірі. Қазіргі кезде цитология тек қана жасушаның қүрылымын зерттеп қоймай, оның ішінде жүретін физикалық жэне химиялық үдерістерді де зерттейді. Цитология молекулярлы биологияның негізі бола оты-рып, оның цитохимия, цитогенетика, цитоэкология сияқты жэне тағы да басқа салаларының жетілуіне себеп болды.

Цитология - биология ғылымдарының ішіндегі ең жас ғы-лым, оның жасы шамамен - 100 жыл. Ал «клетка» үғымының жасы 300 жылдан астам.

Жасуша (клетка) - біздің планетамыздағы тірі агзалардың қүрылымы мен дамуының негізін қүраушы бірлігі. Көп уақыттар бойы биология жануарлар мен өсімдіктердің қүрылыстарының қасиеттерін, олардың көзге көрінетін макроскопиялық құрылы-сының негізінде зерттеп келді. Ағзалардың жасушалық қүрылы-сын ашқаннан соң, жасушаны тірі ағзалардың құрылымдық жэне функциональді бірлігі ретінде қарастырғаннан бастап, биология ағзалардың қүрылысы мен кызметін неғүрлым терең зерттей бас-тады.

Жасушалар жай көзге көрінбейді, сондықтан тірі ағзалардың жасушалық қүрылымын оқып, зерттеу жүмыстары оптикалық ас-паптардың жасалуы жэне жетілуімен тығыз байланысты. XVI ғ. аяғы мен XVII ғ. басында жаратылыстану ғылымдары саласын-да оптикалық аспаппен тэжірибе жүргізу қауырт дамыды. 1609-1610 жж. Галилео Галилей ең алғаш оптикалық аспапты ойлап құрастырды, ол тек 1624 ж. ғана сол аспапты тәжірибелерде пай­далана алу деңгейіне жеткізді. Бұл аспап 35-40 ретке үлғайтатын болды. Бір жылдан кейін И. Фабер осы аспапқа "микроскоп" атын берді.

1665 ж. ағылшын жаратылыстанушысы Роберт Гук микрос-коптың көмегімен кездейсоқ алынған өсімдік объектісі - тоза-ғашының кесіндісінен ара ү_ясы тэрізді қуыстарды көріп, алғаш рет өсімдіктердің "жасушалық құрылысын" аныктайды. Тозағашындагы бос ұяларды ол "cell" - яғни "клетка" деп ата-ды. Уақыт өте келе "клетка" ғылыми ү_ғымға айналды. Гук тірі материяның барлық қасиеттерін жасуша қабығымен байланыс-тырды.

XVII ғ. 70 ж. Марчелло Мальпиги өсімдіктердің кейбір мү-шелерінің микроскопиялық күрылысын зерттеді. 1682 ж. Н. Грю "Өсімдіктер анатомиясының бастамасы"деген еңбегін жазды.

XVII ғ. III жартысында голландиялык ғалым Антон ван Ле-венгуктың еңбектерінде жануарлар жасушасының құрылысы туралы зерттеулер орын алды. Ол микроскоп құрылысын жетіл-діре отырып, жануарлар жасушаларын зерттеп, үлпалар мен мүшелердің құрылысын қарастырды. 1696 ж. оның "Жетілдіріл-ген микроскоптар көмегімен ашылған табиғат күпиялары" атты еңбегі жарық көрді. Левенгук алгаш рет эритроциттерді, сперма-тозоидтарды зерттеп, сипаттама берді, көзге көрінбейтін кұпия элем - микроағзаларды ашып, оларды инфузориялар деп атады. Левенгук - ғылыми микроскопияның негізін қалаушы болып са-налады.

1715 ж. X. Г. Гертель микроскоп объектілеріне жарық түсіруге алғаш рет айнаны пайдаланады, дегенмен тек 1,5 ғасырдан кейін ғана Э. Аббе микроскоп үшін жарық түсіргіш линзалар жүйесін күрастырды. 1781 ж. Ф. Фонтана жануарлар жасушаларының небір қүпияларын ашып, жануар жасушасын ядросымен қосып суретін салды. XIX ғ. I жартысында чех ғалымы Ян Пурки-нье микроскоп техникасын жетілдіріп, жасуша ядросын ("ұрық көбігі") сипаттап, жануарлар мүшелерінің эр түрлі жасушала­рын зерттеді. Ол жасуша ішіндегі сүйықтықка "протоплазма" деген ұғымды қолданды. 1831 ж. Роберт Браун жасуша ядросын маңызды да түрақты күрылым ретінде сипаттап, "nucleus" - ядро ұғымын енгізді.

1838 ж. неміс ботанигі Матиас Шлейден цитогенез, яғни жа-сушаның түзілуі теориясын енгізді.

Шлейден ағзадағы жасушалардың пайда болуы сүрағының басын ашты, сондай-ақ ол ядро - барлық өсімдік жасушалары-ның міндетті компоненті деген қорытындыға келді. Шлейденнің отандасы зоолог Теодор Шванн өсімдіктер жэне жануарлар ағзаларының жасушаларын салыстырып, олардың құрылысы ұксас деп қорытындылады. Жасуша туралы өздеріне дейінгі мэліметтерді жинақтап жэне өз зерттеулерінің нэтижелерін пайдалана отырып, ботаник М. Шлейден мен зоолог Т. Шванн жасуша теориясының негізін қалады. Жасуша теориясының қағидалары Шлейденнің 1838 ж. "Өсімдіктердің дамуы туралы деректер" Шванның 1839 ж. "Жануарлар мен өсімдіктердің құры-лымы мен өсуіндегі сэйкестік туралы микроскоптық зерттеулер" деген атақты еңбектерінде жарық көрді. Осы жылдардан бастап жасуша теориясының негізі қалыптасты.

Жасуша теориясынын негізгі қағидалары:

- барлық үлпалар жасушалардан түзіледі;

- өсімдіктер мен жануарлар жасушаларының кұрылысы үқ-сас, өйткені барлық жасушалардың пайда болуы бір заңдылыққа бағынады;

- эрбір жасуша дербес, ал ағзаның тіршілік етуі жеке жасу-шалардың тіршілігінің жиынтығы салдарынан туады;

Жасуша теориясын ары қарай дамытуға неміс ғалымы Ру­дольф Вирхов өз үлесін қосты. Ол ағзадағы жасушалар саны олардың бөлінуі нэтижесінде көбейетіндігі жэне жасуша тек жа-сушадан туындайтындығын дэлелдеді. 1859 жылы Р. Вирхоф жа­суша теориясының «Қандай да болмасын жасуша басқа жасуша-дан пайда болады» деген маңызды қағидасын енгізді.

Ф. Энгельс тірі ағзалардың жасушалық күрылысының ашы-луын, энергияның сақталу заңын жэне Ч. Дарвиннің эволю-циялық ілімін XIX ғ. жаратылыстану саласындагы ең маңызды жаңалықтары деп атап корсетті. Дегенмен жасуша теориясы бірден көпшілік кұрметіне бөленбеді, бірақ ол жасушаны тере-ңінен зерттеуге жол ашты.

Алгаш рет жасушаның цитохимиялық қүрамына 1870 ж. Швейцария медицина ғалымы Ф. Мишероле сипаттама берді. Ол лейкоциттің ядросынан нуклеин қышқылдарын тапкан. Кейіннен ақуыздың биосинтезі тап осы кышқылдардың көмегімен жүре-тіні белгілі болды.

Цитология түқымқуалаушылық пен өзгергіштіктің заңды-лықтарын жасуша деңгейінде зерттеуге жағдай туғызды. Осының негізінде Америка ғалымы Томас Морган өзінің әйгілі түцым цуалаушыльщтың хромосомдық теориясын түзді.

Цитоэкология тірі ағзаларда түрлі аурулар тудыратын эр-түрлі экологиялық өзгерістердің эсерінен жасушалардың күры-лыстарының өзгерулерімен айналысады.

XIX ғ. II жартысында жасуша - элементар ағза деген түсінік пайда болды.

1874 ж. Ж. Карнуа "Жасуша биологиясы" деген ұғым енгізіп, жасушаның пайда болуы, функциясы жэне кұрылысы туралы ғылым цитологияның негізін қалады.

1877-1881 жж. Э. Руссов пен И. Горажанкин өсімдік жасу-шалары арасындағы цитоплазмалық косылыстар - плазмодесма-ны бақылап, сипаттама берді. Кейіннен плазмодесманың түзілуі мен қүрылымын неміс ботаниктері Э. Страсбургер мен Ю. Сакс зерттеді. Сонымен, мүшелер мен үлпалардағы жасушалардың өзара байланысы көрсетіліп, соның нэтижесінде ағзаның түтас-тығының материалды негізі дэлелденді.

1879-1882 ж. В. Флеминг митоздың сипаттамасын берді, ал 1883 ж. В. Вальдейер "хромосома" үғымын енгізді, бір жылдан кейін О. Гертвиг пен Э. Страсбургер бір-бірінен тэуелсіз, бір уақытта ядрода түқымқуалаушылық нышаны бар болуы гипо-тезасын енгізді. 1899 жылы Р.Альтман «нуклеин қышқылы» үғы-мын енгізді.

Жасушаның жасушаішіндік қүрылымы мен физиологиясы туралы білімдерін жетілуі ядролардың бөлінуі - кариокинездің жэне жасушаның бөлінуі - цитокинездің ашылуларымен бай-ланысты (П. Чистяков, Э. Страсбургер, Л. Гиньяр жэне т.б. еңбектері).

XIX ғ. аяғында И.И. Мечников фагоцитоз теориясын ашты.

XX г. басында Р. Гаррисон мен А. Каррель жасушаларды про-биркада өсіру тэсілін ашты.

XIX ғ. аяғында жарық микроскопының шешуші қабілеттілігі толығымен белгілі болды. Ол микроскоптарда нысанды 2000 еседен артық ұлғайту мүмкін емес еді. Осы кезде электронды оптиканың күрт дамуы ондаған миллион есе үлғайта алатын, шешуші қабілеттілігі 0,1 ангстремге дейін жететін электронды мироскоптың перспективалы екендігін көрсетті.

1908 жылы Александр Максимов Берлинде өткен гематолог-тардың съезінде «бағаналы жасуша» үғымын биология ғылы-мына енгізеді. Дегенмен, жасушалық терапияның атасы болып С. Воронцов саналады, ол 20-30-жылдары Парижде уақытынан бүрын қартаю кезінде феталді үлпаларды қайта өсіруге эрекет-тенген.

1928-1931 ж. Германияда Эрнст Руска (Нобель премиясының лауреаты), М. Кнолль жэне Б. Боррис электронды микроскопты күрастырды, соның нэтижесінде жасушаның нагыз күрылысы мен көптеген ертеде белгісіз болған күрылымдар зерттелді. Жасушаның жүқа күрылымдарын 100 000 есе рет үлгайтып көрсететін электронды микроскоптың ашылуы жасушаны зерт-теулердің мүмкіндіктерін арттырды.

Жасушаны молекулалы деңгейде зерттеу үшін қазіргі кезде 1931 ж. Девиссон мен Калбектің қүрастырған электронды мик­роскопы қолданылады. Ол микроскопта жарық сэулелері элек­тронды сэулелермен алмастырылды, ал шыны линзалар элек-тромагниттік өріспен алмастырылды. Элекронды сэулелер аса жоғары жылдамдықпен зерттелуші жасушаға бағытталып, оны экранға суреттейді.

Электронды микроскоптың пайда болуы адам баласына қа-уіпті ауруларды табуда маңызды рөл атқарды. Жалпы оптикалық аспаптардың пайда болуынан биологиялық ғылымның жаңа са-ласы - микробиология дамыды.

Электронды микроскоптың пайда болуы XX ғ. негізгі ғылы-ми жетістіктерінің бірі.

1929-1949 ж. А. Клод жасушаларды зерттеу тэжірибелерінде электронды микроскопты қолдана отырып, ультрацентрифуга кө-мегімен жасушаларды фракциялау эдісін ойлап тапты.

1944 жылы Эрвин Шредингер алғаш рет кванттық жэне ста-тистикалық механиканың жасушаның тіршілік етуіне жэне тү-қымқуалаушылық факторлары мэселесіне эсер ететіндігін аша-ды.

1950 жылы Ганс Кальмус генді хабарлама ретінде сипат-тайды. Ал 1951 жылы Карреман жасушалық қозудың алғашқы математикалық сипаттамасын береді. 1952 жылы А.Даунс гене-тикалық код үғымын енгізді. 1953 жылы Уотсон мен Крик ДНҚ-ның қүрылымын ашады.

1960 жылдың аяғынан бастап жасушалардың багдарлы түрлі тіршілігін жоюы үдерістерін зерттеу жүмыстары басталады. 1972 ж. британ ғалымдары - Дж. Керр, Э. Уайли жэне А. Кер­ри өз еңбектерінде «апоптоз» деген үғымды жасушалардың бағдарлы өлуіне алғаш рет қолданады. 1974 жылы Кембридж-дің молекулярлы биология лаборатиясының галымдары С. Бреннер, Дж. Салстон жэне Р. Хорвиц Caenorhabditis elegans нематодала-рының жасушаларының дамуын зерттеу кезінде, Caenorhabditis elegans дамуы барысында оның 1090 жасушасының 131-і өле-тіндігін анықталады. С. Бреннер, Дж. Салстон жэне Р. Хорвиц апоптоздың молекулалық жэне генетикалық механизмдерін алғаш зерттеп, олар мүшелердің дамуының генетикалық ретте-луі саласында жэне бағдарланған жасуша өлімі бағытындағы зерттеулерде елеулі жетістіктерге жеткендері үшін 2002 жылы Нобель премиясына иеленеді.

Қазақстан Республикасында жасушалық биология жэне генетика саласында жоспарлы түрде іргелі ғылыми-зерттеулер «Жалпы генетика жэне цитология» институтында жүргізіледі. Жалпы генетика жэне цитология институтының негізі 1995 жылы қаланды. Институтта қазіргі заманғы генетиканың негізгі бағыттарының бірі - эу- жэне прокариоттар геномдарының мутациялық өзгерістерінің механизмдері жэне заңдылықтарына шлыми-зерттеу жүмыстары жүргізілуде. Қазақстанда алғаш рет жаңа ғылыми бағыт, эукариоттардағы генетикалық түрақсыздық мэселесі генетикалық классикалық объект дрозофила шыбынында қарастырылды. Қазақстан Республикасы бойынша Инсти­тутка карасты молекулалык генетика лабораториясында ғана дрозофила шыбынының бірегей коллекциялык базасы қүрылды. Аталган коллекция негізінде молекулалы-генетикалық ғылыми-зерттеу жұмыстары жүргізілуде жэне жоғары оку орындарында оқу жүйелерінде кеңінен қолданылуда.

Қазіргі кездегі зерттеу тэсілдері жасушаның күрылымы мен функциясын, оның физиологиясымен біріктіре отырып зерттей-ді. Мысалы, биохимиялык тэсілдердің бірі - хроматография, жасушаішіндік компоненттерінің сапалық, сондай-ақ сандық қатынасын анықтайды. Ал фракциялы центрифуга тэсілі жасу-шаның жеке компоненттерін - ядроны, пластидтерді, митохон-дрияларды, рибосомаларды жэне т.б. зерттейді.

Қазіргі заманның жасуша теориясы төмендегі төмендегі тұ-жырымда сипатталады:

- жасуша барлық тірі ағзалардың қүрылысы мен дамуының негізгі бірлігі;

- барлық бір жасушалы жэне көп жасушалы агзалардың жасушаларының қүрылыстары, химиялық қүрамдары, тіршілік эрекеттері мен зат алмасулары үқсас;

- жасушалар бөліну арқылы көбейеді, әрбір жаңа жасуша алғашқы (аналық) жасушаның бөлінуінен пайда болады;

- жасушалар генетикалық ақпаратты сақтайды, өндіреді;

- көпжасушалы ағзаларда жасушалар атқаратын қызметте-ріне сэйкес жинақталып үлпалар түзеді, ұлпалар мүшелерді қү-райды;

- тек қана жасушалардың эрекеттерінің арқасында күрделі ағзаларда өсу, даму, зат жэне энергия алмасу үдерістері жүзеге асады.

Жасуша теориясы элемдегі барлық тірі ағзалардың шыгу тегі бір екендігін дэлелдейді.

Бақылау сүрақтары:

1. Цитология нені зерттейді?

2. Жасуша туралы ғылымның жетілуі немен байланысты?

3. Ең алгаш оптикалық аспапты ойлап тапқан кім?

10

4. «Микроскоп» ұғымын алғаш енгізген кім?

6. Микроскоптың күрылысын жетілдіруге ат салысқан кім-дер?

7. Алғаш рет ядроны сипаттап, оған «nucleus» ұғымын берген кім?

8. Жасуша теориясының тууына не себепкер болды?

9. Р. Гуктың, А. Левенгуктың, М.Мальпигидің, Я. Пуркиньенің, ф. Фонтананың, Р. Броунның, Т. Шванның, М. Шлейденнің зерт-теулерінде жасуша теориясы қалай қалыптасты?

10. Жасуша теориясы дегеніміз не?

11. Жаратылыстану ғылымының жетілуіндегі жасуша теория-сының рөлі?

12. Жасуша теориясының дамуына себепкер болған ғалым-дар кімдер?

13. Жарық жэне элетронды микроскопия эрасындағы цитоло-гияның қандай негізгі жетістіктерін білесіз?

14. Қазіргі кездегі жасуша теориясының негізгі қағидаларына не кіреді?

15. Тіршілік түсінігінің философиялық анықтамасы. Қазіргі замандағы ғылыми жетістіктері осы анықтамаға қандай толық-тырмалар енгізді?

16. Тірі материяның қандай қасиеттері бар?

17. "Жасуша туралы көзқарастардың пайда болуы мен дамуы-ның негізгі кезеңдері" деген сызбанүсқа сызыңыздар.
2. ЖАСУШАНЫ ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ

Қазіргі кезде цитологияның зерттеу тэсілдері мен эдістері эр алуан. Цитологиялық эдістерді оптикалық, цитофизикалық, ультрақүрылымды зерттеу, цитохимиялық, гистохимиялық жэне т.б. эдістерге топтастыруға болады. Жасуша органоидта-рының қүрылысы, ультрақүрылымы мен қызметі жарық жэне электронды, қараңғы өрісті, фазалы-контрасты, поляризациялы, люминесцентті микроскопия жэне тағы басқа эдістер арқылы зерттеледі.

Жарық жэне электронды, қараңғы өрісті, фазалы-контрас­ты, поляризациялы, люминесцентті микроскопия эдістері фик-сацияланған жасушалардың қүрылысы мен ультрақүрылымын зерттеуге қолданылатын болса, дифференциалды центрифуга-лаудың көмегімен алынған жеке органоидтар цитохимиялық, биохимиялық, биофизикалық жэне т.б. эдістермен зерттеледі.

Цитологияда негізгі қолданылатын эдістердің бірі - жарьщ микроскопы тәсілі. Жарық микроскопия эдістерінде объект арқылы жарық шоғы өтіп, объектив линзалар жүйесіне тү-сіп, алғашқы сурет пайда болады да, окуляр линзаларының көмегімен үлғаяды.

Оптикалық жүйе ретінде микроскоптың басты сипаты - шешушілік қасиеті, яғни бір-біріне жақын орналасқан екі объектіні жеке-жеке корсету. Микроскоптың шешуші қабілеті жарық толқынның үзындығымен есептеледі: толқынның ұзындығы неғүрлым қысқа болса, соғүрлым шешуші қабілеті жоғары. Жарық микроскопта көбінесе спектрдің көру облы-сындағы жарық көзі (400-700 нм) қолданылады, сондықтан бүл жағдайда микроскоптың максималь шешуші қабілеті 200-350 нм-ден жоғарыламайды (0,2-0,35 мкм). Яғни жарық микроскопының шешуші қабілетінің соңғы деңгейі жарықты көру аймағын пайдаланғанда 0,2-0,3 мкм тең.

Қарацгы өрісті микроскопия. Қараңғы өрісте препараттарды арнайы конденсордың көмегімен қарастырады. Қараңғы өрісте бақылау кезінде объектіге жарық шоғының сэулелері түспейді, оның орнына шоктың шеттік сэулелері қолданысын табады.

Шеттік сэулелер объективке түспейді, сондықтан микроскоптың көру аумағы қараңғы болады да, шашыраңқы жарықпен көрін-ген объект ашык түсті болып көрінеді. Жасуша препараттарын-да түрлі оптикалық тығыздықтағы қүрылымдар болады. Жалпы қараңғы өрісте бүл қүрылымдар түрлі жарықтандырулардыц көмегімен анық көрінеді. Жарықтандыру кезінде жасушада жарық сэулелеріндегі тозаңға үқсас (Тиндаль эффектісі), өте үсақ, кішкентай бөлшектер (0,2 мкм-нен кем) жарқырайды, шағылысқан жарык сэулесі микроскоп объективіне түседі.

Бүл эдіс тірі жасушаларды зерттеуде жиі қолданылады.

Фазалы-контрасты (фазасы царама-царсы) микроскопия әдісі. Жасушаның кейбір бөліктері жүқа болғанымен, бір-бірінен тығыздыктары мен жарықсындырғыштықтарымен ерекшеле-неді, жасушалардың осындай қасиетіне фазасы қарама-ңарсы микроскопия эдісі негізделген. Фазалы-контрастық микроскоп-тың объективіне арнайы пластинка қондырылған, сол пластинка арқылы жарық сэулесі тербеліс фазасының қосымша жылжуын сезеді. Суретті қалыптастыру кезінде бір фазада немесе қарама-қарсы фазада болатын, бірақ эр түрлі амплитудалы сэулелер өзара қарым-қатынасқа түседі, соның салдарынан объектінің ашық қою түсті контрасты суреті пайда болады. Фазалы контрасты микроскоптың ерекшелігі - тірі жасушаларды, боял-маған объектілерді зерттеуге мүмкіндік береді.

Интерференциялы микроскопия әдісі жарықтың екі поляр-ланған сэулелерінің бірі объект арқылы, енді біреуі объектінің қасынан өтуіне негізделген. Бүл жағдайда бірінші сэуленің фазасының кешігуі туындайды. Осы сэулелердің қабаттасуы (интерференциясы) суреттің пайда болуын туғызады. Егер екі полярланған сэулелердің екі толқынының аралығындағы арақашықтық толқын үзындығының толык санына тең болса, сурет ақшыл өрісте кара түсті дақ ретінде көрінеді, ал егер де екі толқын арасындағы арақашықтық жартылай толқындардың тақ санына тең болса, сурет қараңғы өрісте ақшыл дақ ретінде суреттеледі.

Интерференциялы микроскопта сэулені екі перпендикуляр жазықтықта поляризациялау конденсордыц фокальды жазық­тығында орналасқан поляризатор мен кварцтан жасалған Волластон призмасының көмегімен жүреді. Волластонның екінші призмасы осы екі сэулені объективтің артқы фокальды жазықтығында жинақтайды.

Интерференциялы микроскоп көмегімен тірі объектілерді бақылауға болады, сондай-ақ жасуша қүрылымдарының кұрғақ салмағы, жасушадағы қүрғақ затпен судың концентрациясы, құрылымдардың қалыңдығы туралы мәліметтер алуға болады. Мүндай мэліметтер алу үшін микроскоптың тубусының жоғар-ғы жағында орналасқан компенсатор қолданылады.

Рентген сәулелерін сіңіру тэсілі. Әр түрлі заттар тол-қындардың белгілі бір ұзындықтарында рентген сэулелерін эрқалай сіңіреді, міне осы қасиетке рентген сэулелерін сіңіру эдісі негізделген. Спектрорентгенограмма көптеген заттар үшін белгілі. Рентген сэулелерін үлпадан жасалған препарат арқылы өткізе отырып, сіңіру спектрі көмегімен оның химиялық құра-мын анықтауға болады. Осы эдістің көмегімен микрофотогра-фиялардан жасушадағы қүрғақ заттардың қүрамы анықталады. Фотосуретке түсіретін қүрылымда заттың концентрациясы неғүрлым көп болса, соғүрлым эмульсия аз жарқырайды. Сіңі-рілуші заттың концентрациясы сол заты бар қүрылымның су-ретінің қараюымен анықталады. Оптикалық тығыздык форму-ланың көмегімен есептелінеді.

Флуоресценциялыц микроскопия. Тірі жасушаларды зерттеу-ге флуоресценциялы бояғыш заттар жэне флуоресценциялык микроскопия эдісі кеңінен қолданылады. Бүл эдістің негізінде кейбір заттардың ультракүлгін сэулелерінде флуоресценцияла-ну қасиеті жатыр. Мүндай флуоресценцияны үлпадан шығаруға болады, ол үшін үлпа арқылы ультракүлгін сэулелерінің шоғын өткізу керек. Бүл мақсатта конденсорда жалпы жарық шоғынан көк жэне ультракүлгін сэулелерді бөлетін жарық фильтрі орналасқан арнайы ультракүлгінді микроскоп қолданылады. Бақылаушының көзінің алдында орналасқан басқа жарық фильтрі препарат шығаратын флуоресценция сэулелерін өткізе отырып, кок жэне ультракүлгін сэулелерді сіңіреді. Жарық көзі ретінде күшті ультракүлгін сэулесін бөлетін сынап шамдары жэне қыздыру шамдары қолданылады.

Жарық энергиясын сіңіру кезінде бірқатар заттарға жарқы-рау (флуоресценттік, люминесценттік) қасиеті тэн. Флуоресцен­ция спектрі флуоресценцияны қоздыратын сэулелерге қатысты үлкен толқындар жағына қарай ығысады. Бұл принцип қысқа толқындардың аймағында флуоресценциялаушы объектілері анықталып, қарауды қамтамасыз етеді. Мүндай микроскоптар-дың көкшіл-күлгін аймағында жарық беретін фильтрлер пайда-ланылады.

Цитологиялық зерттеулерде ультракүлгін люминесцентті микроскоптар да пайдаланылады. Бүл эдісте тірі жасушаларға флуоресценттеуші заттарды енгізеді. Ол заттар жасушаның бел-гілі бір күрылымдарымен байланысқа түсіп, олардың қайта лю-минесценциялануын туғызады.

Ультракүлгін микроскоптарында жеке флуоресценциялы объек-тілерді бақылауға болады.

Радиоавтография әдісі жасушадағы зат алмасу үдерісін зерттеуде қолданылады. Ол үшін фосфор, көміртегі, сутегі ра-диоактивті элементтер немесе олардың қосындылары пайдала­нылады. Зерттеліп отырған ортаға немесе ағзаға метаболизм үдерісі кезінде, жасушалармен сіңірілетін радиоактивті изотоп енгізіледі. Изотоптардың радиоактивті сэулеленуі салдарынан олардың орныққан жерін анықтауға болады. Бүл эдісті қолдану кезінде жасушалардың жүқа кесінділерін үлбірге салады. Ра-диоактивті изотоптар бар жерлерде үлбір қараяды.

Изотопты енгізгеннен кейін біраз уақыт өткеннен соң, яғни метаболизмнің белгілі бір кезеңдері өткеннен кейін препарат даярланады. Заттардың таралуы нақты анықталады. Заттардың тек қана жасушада емес, сондай-ақ жасуша мембраналарына орналасуларын анықтауда бұл эдістің мэні зор.

Поляризациялық микроскоптың көмегімен изотропты объек-тілерді (бөліну үршығының талшыктарын, микрофибрилдерді жэне т.б.) зерттейді.

Мүндай микроскоптың конденсорынын алдында поляри­затор орналастырылады, ол белгілі полярлану жылдамдығы бар жарық толқындарын өткізеді. Препарат пен объективтен кейін полярланудың сол жазықтығымен жарық өткізе алатын анализатор орналастырылады. Қиыскан призмалар ортасында сэулені екі есе сындыратын объекті орналасқаннан кейін, объект қараңғы аумақта жарқырап көрінеді. Поляризаторлық микроскоп көмегімен өсімдік жасушасының қабықшасында мицеллийлердің орналасуын қарастыруға болады.

Рентген сәулелерін дифракциялау әдісі. Рентген сэулелері кристалдар арқылы өткен кезде дифракцияға ұшырайды. Олар-дың осы қасиеті рентген сэулелерін дифракциялау эдісінің негі-зін қалайды. Егер кристалдардың орнына биологиялық объекті-лер, мысалы, сіңір, целлюлоза немесе тағы басқа объектілерді қолданған кезде, олар тура сондай дифракцияға үшырайды. Бұл жағдайда экранда немесе фотоүлбірде дактар мен жолақтардан түзілген сақиналар қатары пайда болады.

Дифракция бүрышы объектідегі молекулалар мен атомдар топтарының арақашықтығымен анықталады. Қүрылымдық бір-ліктер арасындағы қашықтық неғұрлым алшақ болса, дифрак­ция бұрышы согүрлым аз болады, немесе, керісінше, зерттеліп отырған заттың атомдары мен молекулаларының арасындағы арақашықтық аз болса, дифракция бұрышы үлкен болады. Ал экранда бүл қара түсті зоналар мен орталыктар арақашық-тықтарына сәйкес келеді.

Бүл эдістің атомдар мен молекулалардың топтарының кеңіс-тікте таралуын анықтауда жэне заттың ішкі қүрылымы туралы мэлімет алуда мэні зор.

Электронды микроскопия әдісі. Электронды микроскоптың құрылысы жарық микроскоп тэрізді, бірақ жарық шоғының ролін электронды шоқ атқарады, бүл шоқ линзалармен емес, электромагниттермен фокусталады. Дегенмен, электрондар шо-ғы үшін толқындар үзындығы көзге көрінетін жарық толқындар ұзындығына қараганда неғұрлым қысқа, осы қасиеті электронды микроскоптың шешуші қабілеттілігін арттырады. Қазіргі элек­тронды микроскоптардың шешуші қабілеті - 0,2-1 нм.

Электронды микроскоптың астында тірі емес объектілер, яғни препараттар қарастырылады, Объектілер тірі ағзалардың өлуін тудыратын вакуумға салынады. Вакуумда электрондар ша-шырамай, объектіге бірден түседі.

Электронды микроскоптан қарастырылатын объектілердің жүқалығы 400-500 А-нен қалың болмауы тиіс. Сондыктан жүқа препараттарды даярлау үшін ультрамикротом колданылады.

Вирустар, фагтер, нуклеин қышқылдары, жүқа мембраналар сияқты биологиялық объектілердің электрондарды шашырата-тын қасиеттері бар. Олардың контрастылығын ауыр металдармен - алтын, платина, хроммен жалату арқылы күшейтеді.

Контрастылықты (қарама-қарсылықты) осмий немесе воль­фрам қышқылдарының жэне ауыр металдардың кейбір түз-дарымен күшейтеді, олар препараттың кейбір жеке бөліктерімен қосылыстар түзе алады. Аталған заттар препаратқа фиксациялау немесе бояу кезінде енгізіледі.

Аталмыш эдіс құрылымдарды субмикроскопия (макромоле­кул ал ар) деңгейінде зерттеуді қамтамасыз етеді.

Трансмиссионды электронды микроскопта электрондар жа-рық микроскопындағы объект арқылы өтетін жарық секілді өтеді. Нэтижесінде, электрондар шоғы фотография тақтасында объектінің суретін көрсетеді. Электрондар жақсы өту үшін объект кесінділері өте жұқа болуы тиіс.

Сканерлеуші микроскопта электрондар объектінің бетімен шағылысады да, кері бағытта қозғалу кезінде суретті береді. Сканерлеуші микроскоптың шешуші қабілеті трансмиссион­ды электронды микроскопқа қарағанда томен. Сканерлеуші микроскоптың көмегімен қабығы қатты кейбір ағзаларды тірі күйінде зерттеп, кейбір тіршілік иелерінің жабынының үсақ де-тальдарын көрсететін тамаша фотосуреттер алуға болады.

Ақыргы бейненің нақтылыгын күшейту үшін барлық объек-тілерді бояйды. Жарық микроскопында бояғыш заттарды, ал трансмиссионды электронды микроскопында қүрамында элек­трондарды сіңіруге қабілетті ауыр металдары бар фиксаторлар (мысалы, осмийдің торт тотыгы, калий перманганат, қорғасын) қолданады. Сканерлеуші электрондық микроскоп үшін мүзбен жабылған бет алуға материалды жиі тоңазытады. Бүл жағдайда суда еритін заттардың суды жоғалтулары тоқтайды, сонымен қатар қүрылымдардың химиялық қүрамының өзгерулері азаяды. Электрондық микроскоптың көмегімен фиксациялайтын заттардың эсерінен цитоплазманың қозғалғыштығын тоқтату сэтінде жасушаның статикалық күйі зерттеледі.

Жануарлар жасушалары мен үлпаларын зерттеу үшін жа­суша өсінділері (культуралары) әдісі пайдаланылады. Кейбір үлпаларды жеке-жеке жасушаларға бөлгеннен кейін, жекеленген жасушалар өз тіршіліктерін жалғастырады, тіпті көбею қасиетін жоғалтпайды. Эмбрион немесе кейбір жеке жасушалар қолайлы ортада ағзадан тыс өсіп, көбейе алатындығын алғаш рет амери-кан эмбриологы Р. Гаррисон (1879-1959) дэлелдеген. Жасушаны культуралау техникасын эрі қарай дамытқан француз биологы А. Каррель (1873-1959) болды.

Бүл эдістің ең қарапайым тэсілі келесідей: қоректік ортаға толы камераға тірі үлпаның үзігі салынады. Біраз уақыт өткеннен кейін ұлпа үзігінің шетіндегі жасушалар бөлініп өсе бастайды. Өзге жағдайда үлпаның кесілген кішкентай бөлігі трипсин ферменті немесе хелатон версен ферменті ерітінділерімен сэл өңделеді, бұл жасушалардың толық бытырап кетуіне экеп соғады. Содан соң жасушаларды шайып, қоректік ортаға салады, онда жасушалар түнбаға түседі де, шыныға жабысып көбейе бастайды, алдымен олар колониялар түзеді, соңынан жасушалық қабат түзеді. Осылай тірі кезінде бақылауға ың-ғайлы, бір қабатты жасушалар өсіндісі алынады. Өсінді өсіру кезінде қоректік ортадан баска температура, стерильділік сияқты факторлар ескерілген жөн. Культурада өсімдік жасушаларын өсіруге болады. Қазіргі кезде ағзадан тыс жасушаларды өсіру тек қана цитологиялық зерттеулерде қолданылмай, сондай-ақ генетикалык, вирусологиялық, биохимиялық зерттеулерде де қолданылады.

Тірі жасушаларды бақылау көбінесе фотосуреттерге тусі-ру арқылы тіркеледі. Бүл эдісте микроскопқа түрлі фотоқон-дырғылар қондырылады. Тірі жасушаны кинопленкаға да түсіруге болады. Ол үшін жылдамдатылған немесе баяулатыл-ған кинотүсіру (цейтраферлік түсіру) жүргізіледі. Бүл жағдайда жасушалардың бөлінуі, фагоцитоз, цитоплазманың қозғалысы, кірпікшелердің жылжуы сияқты маңызды үдерістерді бақылауға болады.

Дегенмен жасушаның қүрылымы мен кызметі туралы мэліметтер фиксацияланған жасушалардан көбірек алынады. Фиксащтның мэні - жасушаларды өлтіру, жасушаішіндік ферменттердің белсенділігін тоқтату, жасуша компоненттерінің ыдырауын токтату, сондай-ак, кұрылымдар мен заттарды жо-ғалтпау, тірі жасушаларға тэн емес қүрылымдардың пайда бо-луына жол бермеу. Фиксаторлар ретінде альдегидтер, олардың басқа заттармен қосындысы, спирттер, сулема, осмийдің төрт тотығы қолданылады. Фиксацияланған объектілер соңынан боялады. Бояу үшін түрлі табиғи (гематоксилин жэне кармин, т.б.) жэне синтетикалық бояулар колданылады. Мүше жасуша­ларын бояу үшін кесінділер жасалуы қажет. 5-10 мкм-ге дейінгі кесінділер микротомда дайындалады.

Цитологияда түрлі биохимияның аналитикалык жэне препа-ративті тэсілдері пайдаланылады.

Микрохирургия әдісінде микроманипулятордың көмегімен жасушаның жеке бөлімдерін алып тастауға, жаңа бөлімдер қосуға немесе қандай да болсын өзгеріс енгізуге болады. Амебаның ірі жасушасының негізгі үш компоненті - жасуша мембранасы, цитоплазма жэне ядро бөліп алып, соңынан қайта жинап тірі жасуша алуға болады. Осындай жолмен амебаның бірнеше дарағынан жиналған қүрамды жасуша алуға болады.

Бақылау сұрақтары:

1. Тірі жасушаларды зерттеу эдістеріне кандай эдістер жата-

ды?

2. Жарық жэне электронды микроскопия тэсілдері кай заман-да дамыды?

4. Теориялық биология, биотехнология, генетикалық жэне жасушалық инженерия, медицина жэне ауыл шаруашылығы үшін цитологиялық жетістіктердің катыстарына мысал келтіріңіздер.

5. Фиксацияланған жасушаларды зерттеу эдістеріне қандай эдістер жатады?

6. Жасуша компоненттерін иммунохимиялык зерттеу тэсіл-деріне нелер жатады?

7. Қараңғы өрісті жэне фазасы қарама-қарсы микроскопия эдістерін қандай нысандарды зерттеуге қолданады?

8. Интерференциялы микроскопия көмегімен кандай зерттеу-

лер жүргізіледі?

9. Флуоресцентті микроскопия қашан жэне қандай объек-

тілерде қолданылады?

10. Радиоавтография эдісінің мэні неде?

11. Поляризациялык микроскоптың көмегімен нені зерттей-

12. Трансмиссионды жэне сканерлеуші микроскоптар қалаи

жұмыс істейді?

13. Жасушалар өсінділері эдісі дегеніміз не?

14. Фиксациялаудың мэні неде?

15. Микрохирургия эдісі не үшін қолданылады?

Қазіргі кезде барлық ағзаларды прокариоттар және эукариоттар деп екіге белуге болады. Бұл ұғымдар karion - жаңғак ядросы деген түсінік беретін грек сөзінен туындаған.

Прокариот үғымы "ядроға дейінгі", ал эукариот - "жақсы немесе анык ядросы бар" дегенді көрсетеді.

Прокариоттарға көк-жасыл балдырлар, актиномицеттер, бактериялар, спирохеттер, микоплазмалар, хламидиялар жатады.

Эукариоттарға - көпшілік балдырлар, саңырауқүлақтар мен қыналар, өсімдік пен жануарлар жатады.

Прокариот жасушаларының эукариот жасушаларынан айырмашылығы - олардың генетикалық материалы - сақиналы ДНҚ қүрамына ақуыздар кіретін күрделі хромосомаларға жинақталмаған жэне де мембранамен қапталмаған. Прокариоттарда белгілі бір қызметтер атқаратын мембраналык қүрылымдары болмайды. Бактериялар екіге жай бөліну арқылы көбейеді, сондай-ақ екі жасуша арасында генетикалық ақпарат алмастыру түрінде жүретін жыныстық көбеюді байқауға болады. Прокариоттар жасушаларының пішіндеріне сәйкес ұсақ болып келеді. Олардың көлемі шамамен 1-10 мкм.

Прокариот жасушаларының құрылымы мен химиялық құрамдарында өздеріне тән ерекшеліктері болады (4-сурет). Цитоплазмалық мембранадан тыс орналасқан құрылымдары (жасуша қабықшасы, капсула, сілемейлі қап, талшықтар, ворсинкалар) көбінесе беттік құрылымдар деп аталады. Цитоплазмалық мем­брана мен цитоплазма протопласт деп аталады.

Эукариот жасушаларының прокариоттардан негізгі ерекшелігі - олар жеке-жеке компартменттерге бөлшектенген, яғни көптеген мембраналык органеллалары болады. Эукариоттардын ақуызбен байланысқан ДНҚ-ы хромосомаларға жинақталып, кос мембранамен капталган ядрода орналасады.

Эукариот жасушаларының пішіндері прокариоттарға карағанда ірі келеді.

Прокариот пен эукариот жасушаларының негізгі ерекшеліктері 3-кестеде накты көрсетілген.

А Б В

4-сурет. Прокариот жасушасының қиыстырылган кескіні.

А-жасушаның беттік құрылымы және жасуша сыртының көрінісі:

1-жасуша қабықшасы; 2-капсула; 3-сілемейлі бөліністер; 4-қап; 5-талшықтар; 6-ворсинкалар;

Б-жасушаның цитоплазмалыц құрылымдары: 7-ЦПМ; 8-нуклеоид; 9-рибосомалар; 10-цитоплазма; 11 -хроматофорлар; 12-хлоросомалар; 13-пластинкалы тилакоидтар; 14-фикобилисомалар; 15-түтікшелі тилакоидтар; 16-мезосома; 17-аэросомалар (газды вакуольдер);

18-ламеллалы құрылымдар; В-коректік заттар: 19-полисахаридті гранулалар; 20-майлықышқылы гранулалары; 21-полифосфат гранулалары; 22-цианофицинді гранулалар; 23-карбоксисомалар (полиэдрлі денелер); 24-күкірт қосымшалары; 25-май тамшылары; 26-көмірсутекті гранулалар

(Schlegel бойынша, 1972)

3-кесте