03-тақырып Цитология · зертханалық 3D виртуалды жұмыс
Цитоплазма құрылымы
Жасушаның ішкі ортасы
Гиалоплазма, цитоскелет, қозғалыс органоидтары және цитоплазманың қозғалысы
🧫 Гиалоплазма🦴 Цитоскелет📱 3 QR-тапсырма
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
02 Сабақ құрылымы
Оқу нәтижелері және жоспар
🎯 Мақсаты
Цитоплазманың құрамдас бөліктерін, цитоскелеттің үш жүйесін және қозғалыс органоидтарының құрылысын 3D модельдер арқылы зерттеп, олардың жасуша тіршілігіндегі рөлін түсіндіру.
Сабақ соңында студент:
- цитоплазманың құрамын (гиалоплазма, органоидтар, қосындылар) сипаттайды;
- гиалоплазманың физика-химиялық қасиеттерін (золь–гель) түсіндіреді;
- микротүтікшелер, аралық филаменттер және микрофиламенттерді салыстырады;
- кірпікше мен талшықтың (9×2+2) құрылысын және қозғалыс механизмін түсіндіреді;
- цитоплазма қозғалысы мен мотор белоктарының маңызын дәлелдейді.
⏱ Жоспар · 80 минут
5′Мотивация: проблемалық сұрақ
10′Алдыңғы білімді белсендіру
30′Жаңа тақырып: 3D модельдермен түсіндіру
10′3D-препарат: тақтада тану
15′QR-зертхана: 3 тапсырма
10′Кейс · бағалау · рефлексия
Проблемалық сұрақНейронның аксоны 1 метрге дейін жетеді. Белоктар денеден аксон ұшына қалай «жеткізіледі»?
3D-визуализацияКейс-стадиФормативті бағалау
03 Негізгі ұғымдар
Терминдер мен анықтамалар
ЦитоплазмаПлазмалемма мен ядро аралығындағы жасушаның ішкі ортасы; гиалоплазмадан, органоидтардан және қосындылардан тұрады.
Гиалоплазма (цитозоль)Цитоплазманың құрылымсыз, мөлдір, коллоидты негізгі заты; органоидтарды біріктіріп, олардың өзара әрекетін және зат алмасудың көп реакцияларын қамтамасыз етеді.
Коллоидты жүйеБір зат (белок молекулалары, 1–100 нм) екінші затта (су) біркелкі таралған жүйе; цитоплазма золь (сұйық) және гель (қоймалжың) күйлеріне ауыса алады.
ЦитоқаңқаЦитоплазмадағы белок жіпшелерінің (микротүтікшелер, аралық филаменттер, микрофиламенттер) динамикалық торы; жасуша пішінін, қозғалысын, тасымалды және бөлінуді қамтамасыз етеді.
Микротүтікшелерα- және β-тубулин димерлерінен тұратын, диаметрі 25 нм қуыс цилиндрлер; 13 протофиламенттен құралған, полярлы («+» және «–» ұштары).
МикрофиламенттерG-актиннің полимерленуінен түзілген, диаметрі 5–7 нм қос спираль жіпшелер (F-актин); жасуша қозғалысы, цитокинез, микробүрлердің негізі.
Аралық филаменттерҰлпаға тән фибриллалы белоктардан (кератин, виментин, десмин, нейрофиламент, ламин) тұратын 8–12 нм берік жіпшелер; механикалық тірек.
Моторлы белоктарАТФ энергиясын механикалық қозғалысқа айналдыратын белоктар: кинезин, динеин (микротүтікше бойымен), миозин (актин бойымен).
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
04 Негізгі ұғымдар
Анықтамалар · жалғасы
ЦиклозЦитоплазманың жасуша ішінде үздіксіз ағысы (өсімдікте — айналмалы); актин-миозин жүйесі арқылы жүзеге асады, хлоропластарды, заттарды тасымалдайды.
Динамикалық тұрақсыздықМикротүтікшенің «+» ұшында кезекпен өсу (полимерлену) және кенеттен қысқару (катастрофа) қасиеті; ГТФ-тубулин «қақпағына» байланысты.
МТҰО (центросома)Микротүтікшелерді ұйымдастыру орталығы; γ-тубулин сақиналары арқылы жаңа микротүтікшелердің «–» ұшын бекітеді.
ПротеасомаЦитозольдегі бөшке тәрізді ферменттік кешен (26S); убиквитинмен таңбаланған қажетсіз немесе бүлінген белоктарды ыдыратады (Нобель 2004).
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
05 Зерттелу тарихы
Ашылу тарихы
1835Ф. Дюжарден — «саркода»: тірі заттың құрылымсыз шырышты массасы
1846Г. фон Моль — «протоплазма» терминін өсімдік жасушасына қолданды
1882Э. Страсбургер — «цитоплазма» және «нуклеоплазма» ұғымдарын бөлді
1928Н. К. Кольцов — жасушада «цитоқаңқа» болуы тиіс деген гипотеза ұсынды
1963М. Ледбеттер, К. Портер — глутаральдегид фиксациясымен микротүтікшелерді ТЭМ-де көрді
1985Р. Вейл, М. Шитц — кинезинді ашты; 1960-шы ж. И. Гиббонс — динеин
1990-шыУбиквитин–протеасома жүйесі (А. Хершко, А. Цехановер, И. Роуз — Нобель 2004)
2000-шыЖасушадағы «мембранасыз органеллалар» — фазалық бөліну арқылы түзілетін тамшылар
Қазіргі көзқарас
Цитоплазма — «сұйық қапшық» емес. Ол цитоқаңқамен құрылымдалған, белоктарға өте тығыз (≈ 300 мг/мл), макромолекулалар «толы» (macromolecular crowding) орта. Реакциялар белгілі бір учаскелерде — ферменттер кешендерінде, мембранасыз конденсаттарда өтеді.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
06 Құрамы
Цитоплазма неден тұрады?
Гиалоплазма (цитозоль)
- Су 70–85%, белоктар, иондар, РНҚ, метаболиттер
- Коллоидты жүйе: золь ↔ гель ауысуы
- Гликолиз, белок синтезі (еркін рибосомалар), май қышқылдарының синтезі
Органоидтар
Тұрақты, белгілі қызметі бар құрылымдар: жалпы мағыналы (барлық жасушада) және арнайы (миофибриллалар, кірпікшелер, нейрофибриллалар).
Қосындылар
Уақытша: қор (гликоген, май тамшылары, крахмал), секреторлы түйіршіктер, пигменттер (меланин, липофусцин), кристалдар.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
07 Цитоскелет
Жасушаның қаңқасы
| Жүйе | Диаметр | Белок | Қызметі |
|---|---|---|---|
| Микротүтікшелер | 25 нм | α/β-тубулин | Тасымал «рельсі», ұршық, кірпікшелер |
| Аралық филаменттер | 8–12 нм | Кератин, виментин, десмин, ламин | Механикалық беріктік |
| Микрофиламенттер | 5–7 нм | Актин | Қозғалыс, цитокинез, микробүрлер |
Динамикалық тұрақсыздықМикротүтікшелер «+» ұшында өсіп, кенет қысқарады (ГТФ-тубулин). Колхицин, винбластин полимерленуді тежейді
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
08 Мотор белоктары
Жасуша ішіндегі тасымал
КинезинМикротүтікше бойымен «+» ұшқа — центрден шетке (аксон бойымен алға)
Динеин«–» ұшқа — шеттен центрге; кірпікшелерді қозғайды
МиозинАктин бойымен; бұлшық ет жиырылуы, цитокинез
ЭнергияӘр «қадам» ≈ 8 нм, 1 АТФ гидролизі
Цитоплазма қозғалысы (циклоз)
Элодея мен традесканция жасушаларында хлоропластар актин–миозин жүйесімен айналмалы қозғалады; амебоидты қозғалыс — псевдоподиялар.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
09 Қозғалыс органоидтары
Кірпікшелер мен талшықтар
Аксонема: 9×2 + 2
- 9 перифериялық дублет (А және В түтікшелер) + 2 орталық
- А-түтікшеде динеин «қолдары» — АТФ есебінен сырғанау
- Нексин байланыстары сырғанауды иілуге айналдырады
- Түбінде — базальді денешік (9×3+0)
КірпікшелерҚысқа (5–10 мкм), көп; тыныс жолдары, жұмыртқа жолы
ТалшықтарҰзын (50–150 мкм), 1–2; сперматозоид
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
10 Гиалоплазма
Гиалоплазманың құрамы және қасиеттері
Химиялық құрамы
Су70–85%: еріткіш, реакция ортасы, жылу реттеу
Белоктар10–20%: ферменттер (гликолиз), құрылымдық, тасымалдаушы
ИондарK⁺ (140 ммоль/л) ≫ Na⁺ (10–15); Mg²⁺; Ca²⁺ өте аз (100 нмоль/л)
МетаболиттерГлюкоза, аминқышқылдар, нуклеотидтер, АТФ, тРНҚ, мРНҚ
Физикалық қасиеттері
- Золь ↔ гель ауысуы — актин полимерленуіне байланысты (амёбаның жалған аяғы: эктоплазма — гель, эндоплазма — золь)
- Тиксотропия — механикалық әсерден сұйылуы
- Тұтқырлығы судан 2–5 есе жоғары; температура, рН, иондар өзгертеді
- Буферлік қасиеті — рН ≈ 7,2 тұрақты (фосфат, белок буферлері)
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
11 Гиалоплазма қызметтері
Цитозольдегі метаболизм
Цитозольде жүретін процестер
- Гликолиз — глюкозаның пируватқа дейін ыдырауы (10 реакция)
- Пентозофосфат жолы — НАДФН мен рибоза түзілуі
- Май қышқылдарының синтезі (ацетил-КоА-карбоксилаза)
- Глюконеогенездің бөлігі, гликоген синтезі мен ыдырауы
- Белок синтезі — еркін рибосомаларда (цитозоль, ядро, митохондрия белоктары)
- Белок ыдырауы — убиквитин–протеасома жүйесі
- Сигнал беру — киназалар каскады, Ca²⁺, цАМФ
ШаперондарHsp70, Hsp90, шаперониндер — жаңа синтезделген белоктардың дұрыс жиналуына (фолдинг) көмектеседі; қызу шокында көбейеді.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
12 Микротүтікшелер
Микротүтікшелердің динамикасы
Құрылысы
α/β-тубулин гетеродимерлері ұзынша тізбектелініп протофиламент түзеді; 13 протофиламент бүйірінен қосылып, ішкі қуысы 15 нм цилиндр құрайды. «–» ұшы центросомадағы γ-тубулинге бекиді, «+» ұшы шетке қарай өседі.
Микротүтікшеге әсер ететін заттар (медицина)
| Зат | Әсері | Қолданылуы |
|---|---|---|
| Колхицин | Полимерленуді тежейді | Подагра; кариотиптеу (метафаза) |
| Винбластин, винкристин | Тубулинді байланыстырады | Лейкоз, лимфома химиотерапиясы |
| Таксол (паклитаксел) | Ыдырауын тежейді — тұрақтандырады | Сүт безі, аналық без обыры |
| Нокодазол | Қайтымды ыдыратады | Жасуша циклін синхрондау |
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
13 Актин және аралық филаменттер
Актин жүйесі және аралық филаменттер
Актиннің қызметтері
- Жасуша қозғалысы: ламеллоподия, филоподия (лейкоцит, фибробласт)
- Цитокинез — жиырылғыш актин-миозин сақинасы
- Микробүрлердің өзегі (20–30 параллель жіпше)
- Кортикалды қабат — плазмалемма астындағы тор (эритроцитте спектрин)
- Эндоцитоз, фагоцитоз, циклоз
Аралық филаменттер — диагностикалық маркер
| Түрі | Ұлпа |
|---|---|
| Кератиндер | Эпителий (карцинома) |
| Виментин | Мезенхима (саркома) |
| Десмин | Бұлшық ет |
| GFAP | Астроциттер (глиома) |
| Нейрофиламенттер | Нейрондар |
| Ламиндер | Ядро қабықшасы (барлық жасуша) |
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
14 Цитоплазма патологиясы
Цитоқаңқа аурулары
Цитоплазма мен цитоқаңқа бұзылыстары
Картагенер синдромыДинеин қолдарының ақауы → кірпікшелер қозғалмайды: бронхоэктаз, синусит, бедеулік, ағзалардың кері орналасуы
Альцгеймер ауруыТау-белок гиперфосфорланып, микротүтікшелерден ажырайды → нейрофибриллалық шумақтар
Буллезді эпидермолизКератин 5/14 мутациясы → тері аз үйкелістен көпіршіктенеді
Тұқым қуалайтын сфероцитозСпектрин/анкирин ақауы → эритроцит шар тәрізді, көкбауырда ыдырайды
ПрогерияЛамин А мутациясы → ядро пішіні бұзылып, ерте қартаю
Мэллори денешіктеріАлкоголь гепатитінде кератин жиынтықтары гепатоцит цитоплазмасында
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
15 Қорытынды
Тақырыптың негізгі түйіндері
- Цитоплазма = гиалоплазма + органоидтар + қосындылар; ол жасушаның барлық бөліктерін біртұтас жүйеге біріктіреді.
- Гиалоплазма — коллоидты, тұтқыр, буферлі орта; золь ↔ гель ауысуы жасуша қозғалысының негізі.
- Цитозольде гликолиз, пентозофосфат жолы, май қышқылдарының синтезі, еркін рибосомаларда белок синтезі жүреді.
- Цитоқаңқа үш жүйеден тұрады: микротүтікшелер (25 нм, тубулин), аралық филаменттер (8–12 нм), микрофиламенттер (5–7 нм, актин).
- Микротүтікшелер полярлы және динамикалық тұрақсыз; ұршық, кірпікше, тасымал «рельсі» қызметін атқарады.
- Моторлы белоктар: кинезин («+»-қа), динеин («–»-ға), миозин (актин бойымен) — АТФ есебінен қозғалады.
- Колхицин, винкристин, таксол сияқты дәрілер микротүтікшеге әсер етіп, бөлінуді тоқтатады — онкологияда қолданылады.
- Аралық филаменттер ұлпаға тән, сондықтан ісіктің шығу тегін анықтайтын иммуногистохимиялық маркерлер.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
16 Өзін-өзі тексеру
Сұрақ — жауап
1.Гиалоплазма мен цитоплазманың айырмашылығы неде?
👆 жауабын көру үшін бас
Цитоплазма — ядродан басқа бүкіл ішкі зат (гиалоплазма + органоидтар + қосындылар). Гиалоплазма — оның құрылымсыз сұйық негізі ғана.
2.Колхицин неге кариотиптеуде қолданылады?
👆 жауабын көру үшін бас
Тубулин полимерленуін тежеп, ұршық түзілмейді → жасушалар метафазада тоқтайды; хромосомалар ең жинақы күйде көрінеді.
3.Аксонда митохондрия мен көпіршіктер жасуша денесінен синапсқа қалай жетеді?
👆 жауабын көру үшін бас
Кинезин арқылы микротүтікше бойымен «+» ұшқа қарай (антероградты тасымал); кері бағытта — динеин.
4.Ісіктің эпителийден шыққанын қай белоктың болуы дәлелдейді?
👆 жауабын көру үшін бас
Кератиндердің (цитокератиндердің) болуы — эпителийлік шығу тегі (карцинома).
5.Амёба жалған аяқты қалай шығарады?
👆 жауабын көру үшін бас
Алдыңғы шетте актин полимерленіп, эндоплазма (золь) ағып кіреді, сыртқы эктоплазма гельге айналады; миозин артқы бөлікті жиырады.
6.Протеасома мен лизосоманың айырмашылығы неде?
👆 жауабын көру үшін бас
Протеасома — цитозольдегі мембранасыз кешен, убиквитинмен таңбаланған жеке белоктарды ыдыратады. Лизосома — мембраналы, қышқыл ортада органоидтар мен ірі бөлшектерді қорытады.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
17 3D-препарат · тақтада
Нөмірді ата, басып тексер
👆 Қалай ойнаймыз
- Студент тақтаға шығып, нөмірді атайды және құрылымның қызметін айтады
- Сары нөмірді басса — дұрыс жауап ашылады
- Модельді айналдырып, барлық нөмірді тап
Талқылауға
- Динеин «қолдары» жұмыс істемесе не болады?
- Базальді денешік пен центриольдің ұқсастығы неде?
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
18 QR-зертхана · телефонмен
Үш виртуалды тапсырма
🔬 1 · 3D-препарат
3D модельде белгіленген құрылымды тап. 10 раунд.
20 балл🧬 2 · Цитоскелет шебері
Тасымал реті, тест және сұрыптау
20 балл🩺 3 · Кейс-тест
10 сұрақ: құрылыс → қызмет → патология. Жауаптар тексергеннен кейін ашылады.
20 баллКодсыз ашылады · аты-жөніңді жаз · соңғы экранның скриншотын жұмыс парағына тірке
19 Клиникалық / зерттеу кейсі
Білімді қолдан
Кейс 1 · Кірпікшелер
Ер адам бедеулікке шағымданады; сперматозоидтар қозғалмайды, жиі бронхит; рентгенде жүрегі оң жақта.
Сұрақ: Қай құрылым зақымдалған? Барлық белгіні бір механизммен түсіндір.
Кейс 2 · Тері
Сәбидің терісі аздаған үйкелістен көпіршіктенеді.
Сұрақ: Цитоскелеттің қай жүйесі мен белогы бұзылған? Неге дәл эпителий зардап шегеді?
Кейс 3 · Онкология
Ісікке қарсы препарат паклитаксел микротүтікшелерді тұрақтандырып, ыдырауына жол бермейді.
Сұрақ: Неге бұл ісік жасушаларын өлтіреді? Жанама әсері қандай болуы мүмкін?
Топпен талқылау 5 минут · жауапты жұмыс парағына жаз
20 Бағалау · Рефлексия
Не білдім, не үйрендім?
📊 Бағалау · 100 балл
| Жұмыс түрі | Балл |
|---|---|
| QR-1 «3D-препарат» | 20 |
| QR-2 «Цитоскелет шебері» | 20 |
| QR-3 «Кейс-тест» | 20 |
| Жұмыс парағы | 30 |
| 3D-препарат, кейс талқылау | 10 |
90–100 «өте жақсы» · 75–89 «жақсы» · 50–74 «қанағаттанарлық»
🪞 Рефлексия «3–2–1»
- 3 — бүгін түсінген ұғым
- 2 — құрылыс пен қызмет байланысының мысалы
- 1 — әлі де сұрағым келетін сұрақ
🏠 Өздік жұмыс (СӨЖ)
- Элодея жапырағындағы циклозды бақылап, бейнеге түсір
- Келесі тақырып: Плазмалық мембрана