08-тақырып Цитология · зертханалық 3D виртуалды жұмыс
Лизосомалар
Жасушаның асқазаны
Лизосомалардың құрылысы, классификациясы, түзілуі, аутофагия және лизосомалық аурулар
🧪 Қышқыл гидролазалар♻️ Аутофагия📱 3 QR-тапсырма
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
02 Сабақ құрылымы
Оқу нәтижелері және жоспар
🎯 Мақсаты
Лизосомалардың құрылысы, түзілуі және классификациясын 3D модельдер арқылы зерттеп, жасушаішілік қорыту мен аутофагияның маңызын лизосомалық жинақталу ауруларымен байланыстыру.
Сабақ соңында студент:
- лизосоманың құрылысы мен ферменттік құрамын сипаттайды;
- лизосомаларды біріншілік, екіншілік және қалдық денешіктерге жіктейді;
- лизосоманың Гольджиден түзілу жолын (М6Ф) түсіндіреді;
- фагоцитоз, аутофагия, аутолиз процестерін салыстырады;
- лизосомалық жинақталу ауруларының механизмін талдайды.
⏱ 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 сұрақЛизосома ішіндегі ферменттер жасушаны толық қорыта алады. Неге жасуша өзін-өзі «жеп қоймайды»?
3D-визуализацияКейс-стадиФормативті бағалау
03 Негізгі ұғымдар
Терминдер мен анықтамалар
ЛизосомаБір мембранамен шектелген, ішінде қышқыл ортада (рН 4,5–5) белсенді 60-тан астам гидролиттік ферменті бар көпіршік; жасушаның «ас қорыту жүйесі».
Қышқыл гидролазаларЛизосома ферменттері: протеазалар (катепсиндер), нуклеазалар, липазалар, гликозидазалар, фосфатазалар, сульфатазалар; тек қышқыл ортада белсенді.
Маркерлік ферментЛизосоманы гистохимиялық анықтауға қолданылатын фермент — қышқыл фосфатаза (Гомори әдісі).
V-АТФаза (протон сорғысы)Лизосома мембранасындағы АТФ энергиясымен H⁺ иондарын ішке айдайтын сорғы; ішкі ортаны қышқылдандырады.
Біріншілік лизосомаГольджиден жаңа бөлінген, әлі қорытуға қатыспаған, тек ферменттер жиналған кішкентай көпіршік (қазіргі түсінікте — эндосомаға жеткізуші көпіршік).
Екіншілік лизосомаБіріншілік лизосома қорытылатын затпен (фагосома, аутофагосома, эндосома) қосылып түзілген белсенді қорыту көпіршігі.
ГетерофагияЖасушаға сырттан түскен заттарды (бактерия, бөтен бөлшек, макромолекулалар) лизосомада қорыту; фагоцитоз бен эндоцитоздан кейін жүреді.
АутофагияЖасушаның өз органоидтары мен белоктарын лизосомада қорытуы; ескірген құрылымдарды жаңарту, аштықта энергия алу (Ё. Осуми, Нобель 2016).
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
04 Негізгі ұғымдар
Анықтамалар · жалғасы
Қалдық денешіктерТолық қорытылмаған заттары бар лизосомалар; цитоплазмада жиналып, «қартаю пигменті» — липофусцинді түзеді.
ЛипофусцинТотыққан липидтер мен белоктардың қорытылмаған қоңыр-сары түйіршіктері; қартайған нейрон, кардиомиоцит, гепатоцитте жиналады.
Лизосомалық жинақталу аурулары50-ден астам тұқым қуалайтын ауру: белгілі бір фермент болмағандықтан оның субстраты лизосомада жиналып, жасушаны бұзады.
ПероксисомаБір мембраналы, лизосомадан өзгеше органоид; оксидазалар H₂O₂ түзеді, каталаза оны ыдыратады; өте ұзын май қышқылдарының β-тотығуы.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
05 Зерттелу тарихы
Ашылу тарихы
1949К. де Дюв — бауыр гомогенатында қышқыл фосфатазаның «жасырын» белсенділігін байқады
1955К. де Дюв «лизосома» (гр. lysis — еріту, soma — дене) атауын берді
1955А. Новиков — ТЭМ-де лизосомаларды көрсетті
1963К. де Дюв «аутофагия» терминін енгізді; Г. Эрс — Помпе ауруы — алғашқы лизосомалық ауру
1974К. де Дюв, А. Клод, Дж. Паладе — Нобель сыйлығы (жасушаның құрылымдық ұйымдасуы)
1991Гоше ауруын ферментті алмастыру терапиясымен емдеу басталды
1993–2016Ё. Осуми — ашытқыда аутофагия гендері (ATG) ашылды; Нобель 2016
Неге лизосома өзін қорытпайды?
- Мембрана белоктары (LAMP-1, LAMP-2) қатты гликозилденген — ішкі беттегі көмірсу «қалқаны» ферменттерден қорғайды
- Ферменттер тек қышқыл ортада белсенді: лизосома жарылса, цитозольдегі рН 7,2-де олардың белсенділігі күрт төмендейді
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
06 Құрылысы
Лизосоманың құрылысы
Ашылуы · К. де Дюв, 1955, Нобель 1974
Бауыр гомогенатын центрифугалағанда қышқыл фосфатаза белсенділігі бар ерекше фракция табылды.
Ерекшеліктері
- Бір мембрана, диаметрі 0,2–0,8 мкм
- 50-ден астам қышқыл гидролаза: протеаза (катепсиндер), нуклеаза, липаза, гликозидаза, фосфатаза
- Ішкі орта pH 4,5–5: V-типті H⁺-АТФаза
- Мембрана белоктары қатты гликозилденген (LAMP) — өзін қорғау
- Цитозольде (pH 7,2) ферменттер белсенді емес — қауіпсіздік
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
07 Классификация
Лизосомалардың түрлері
БіріншілікГольджиден жаңа бөлінген, ферменттер бар, субстрат жоқ
Екіншілік: гетерофаголизосомаСырттан жұтылған зат (фагосома + лизосома)
Екіншілік: аутофаголизосомаӨз органоидтарын қорыту
Қалдық денешіктерҚорытылмаған қалдық: липофусцин (қартаю пигменті)
Мультивезикулалық денешіктерЭндосомалар → кеш эндосома → лизосома; рецепторларды ыдырату
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
08 Аутофагия
Өз-өзін тазарту
Макроаутофагия · Й. Осуми, Нобель 2016
- ЭПТ-дан қос мембраналы фагофор өседі
- Зақымдалған органоидты қоршап, аутофагосома түзеді
- Лизосомамен қосылып, аутофаголизосома
- Ыдыраған мономерлер қайта пайдаланылады
МитофагияЕскі митохондрияларды жою
Ашығу кезіндеЭнергия мен аминқышқыл көзі
МикроаутофагияЛизосома мембранасы цитоплазманы тікелей жұтады
Шаперон-тәуелдіБелоктар LAMP2A арқылы
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
09 Түзілуі және аурулар
Лизосома бұзылса
Түзілу жолы
Түйіршікті ЭПТ-да гидролаза синтезі → cis-Гольджиде маннозо-6-фосфат таңбасы → TGN-де М6Ф-рецепторға бекиді → клатринді көпіршік → кеш эндосома (pH түседі, рецептор босайды) → лизосома.
| Ауру | Жетіспейтін фермент | Жиналатын зат |
|---|---|---|
| Тей–Сакс | Гексозаминидаза А | GM2-ганглиозид (нейрон) |
| Гоше | Глюкоцереброзидаза | Глюкоцереброзид (макрофаг) |
| Помпе | α-глюкозидаза | Гликоген (бұлшық ет, жүрек) |
| Хурлер | α-L-идуронидаза | Гликозаминогликандар |
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
10 Лизосоманың түзілуі
Лизосома қалай пайда болады?
Түзілу жолы
- 1. Түйіршікті ЭПТ-да гидролазалар синтезделіп, N-гликозилденеді
- 2. cis-Гольджиде маннозаға фосфат қосылады → М6Ф таңбасы
- 3. TGN-де М6Ф-рецепторлары ферменттерді клатринді көпіршікке жинайды
- 4. Көпіршік ерте эндосомамен қосылады; рН ≈ 6 → рецептор босайды
- 5. Рецепторлар Гольджиге қайтады; кеш эндосома (рН 5,5) лизосомаға айналады
Ерте эндосомаПлазмалемма жанында, рН 6,0–6,5; сұрыптау, рецепторларды қайтару
Кеш эндосомаЯдро жанында, рН 5,0–5,5; мультивезикулалы денешік
ЛизосомарН 4,5–5; толық қорыту
ЭндолизосомаКеш эндосома + лизосома гибриді — негізгі қорыту орны
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
11 Аутофагия түрлері
Аутофагияның үш жолы
| Түрі | Механизм |
|---|---|
| Макроаутофагия | Фагофор (қос мембрана) органоидты орап, аутофагосома түзеді → лизосомамен қосылады (аутолизосома) |
| Микроаутофагия | Лизосома мембранасы ішке қарай ойылып, цитоплазманың кішкене бөлігін тікелей жұтады |
| Шаперон-тәуелді | Hsc70 KFERQ мотиві бар белокты танып, LAMP-2A каналы арқылы лизосомаға өткізеді |
Таңдамалы аутофагия
- Митофагия — зақымдалған митохондрияларды жою (PINK1/Parkin; ақауы — Паркинсон ауруы)
- Ксенофагия — жасуша ішіндегі бактерияларды жою (туберкулез)
- Липофагия — май тамшыларын ыдырату
- Реттеуші: mTOR (қорек көп — аутофагия тежеледі), AMPK (энергия аз — белсенеді)
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
12 Лизосоманың қызметтері
Лизосоманың физиологиялық рөлі
ҚорғанышМакрофаг пен нейтрофилде бактерияларды қорыту (фаголизосома)
Қалқанша безТиреоглобулиннен тироксинді (Т₄, Т₃) бөлу — лизосомалық протеолиз
ОстеокластЛизосомалық ферменттер мен H⁺-ды сыртқа шығарып, сүйекті ериді (резорбция)
МетаморфозИтшабақ құйрығының кері дамуы — лизосомалық ферменттер
ҰрықтануАкросомалық реакция — жұмыртқа қабықшасын еріту
Антиген ұсынуДендритті жасушада антигенді пептидтерге ыдыратып, MHC-II-мен көрсету
АштықтаАутофагия жасуша белоктарының бір бөлігін аминқышқылдарға ыдыратып, жасушаның тірі қалуын қамтамасыз етеді.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
13 Жинақталу аурулары
Лизосомалық жинақталу аурулары
| Ауру | Жетіспейтін фермент | Жиналатын зат | Белгілері |
|---|---|---|---|
| Тей–Сакс | Гексозаминидаза А | GM2-ганглиозид | Нейродегенерация, торлы қабықта «шие дағы» |
| Гоше | β-глюкоцереброзидаза | Глюкоцереброзид | Бауыр мен көкбауыр ұлғаюы, сүйек ауыруы |
| Помпе | Қышқыл α-глюкозидаза | Гликоген | Кардиомиопатия, бұлшық ет әлсіздігі |
| Ниман–Пик | Сфингомиелиназа | Сфингомиелин | Гепатоспленомегалия, нейрондар |
| Гурлер (МПС I) | α-L-идуронидаза | Гликозаминогликандар | Бет пішінінің өзгеруі, ақыл-ой тежелуі |
| Фабри | α-галактозидаза А | Глоботриаозилцерамид | Бүйрек, жүрек, ауырсыну |
ЕмдеуФерментті алмастыру терапиясы (Гоше — имиглюцераза), субстрат синтезін азайту, сүйек кемігін ауыстыру, гендік терапия.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
14 Пероксисома
Пероксисома — лизосоманың «туысы» емес
Пероксисоманың ерекшеліктері
- Диаметрі 0,2–1 мкм; ішінде кристалл тәрізді нуклеоид (уратоксидаза)
- Белоктары цитозольде синтезделіп, PTS1 сигналы (SKL) арқылы енеді
- Оксидазалар: RH₂ + O₂ → R + H₂O₂; каталаза: 2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
- Өте ұзын май қышқылдарының β-тотығуы, плазмалогендер (миелин), өт қышқылдары синтезі
- Бауырда этанолдың ≈ 25% тотығуы
| Белгі | Лизосома | Пероксисома |
|---|---|---|
| Ферменттер | Қышқыл гидролазалар | Оксидазалар, каталаза |
| Шығу тегі | Гольджи + эндосома | ЭПТ + өздігінен бөліну |
| Маркер | Қышқыл фосфатаза | Каталаза |
| Ауруы | Тей–Сакс, Гоше | Цельвегер синдромы, Х-адренолейкодистрофия |
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
15 Қорытынды
Тақырыптың негізгі түйіндері
- Лизосома — бір мембраналы, қышқыл (рН 4,5–5) ортада 60-тан астам гидролаза бар органоид; маркері — қышқыл фосфатаза.
- Ферменттер ЭПТ-да синтезделіп, Гольджиде М6Ф таңбасын алып, эндосомалар арқылы лизосомаға жеткізіледі.
- V-АТФаза ішкі ортаны қышқылдандырады; гликозилденген мембрана белоктары лизосоманы өз ферменттерінен қорғайды.
- Гетерофагия — сырттан түскен заттарды қорыту; аутофагия — өз органоидтарын қорыту және жаңарту.
- Аутофагияның үш жолы: макро-, микро- және шаперон-тәуелді; mTOR тежейді, аштық пен AMPK белсендіреді.
- Қорытылмаған заттар қалдық денешіктерде липофусцин түрінде жиналады — қартаю белгісі.
- Фермент ақауы лизосомалық жинақталу ауруларына әкеледі (Тей–Сакс, Гоше, Помпе); ферментті алмастыру терапиясы бар.
- Пероксисома — өзгеше органоид: оксидазалар мен каталаза, H₂O₂ алмасуы, ұзын май қышқылдарының тотығуы.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
16 Өзін-өзі тексеру
Сұрақ — жауап
1.Лизосома жарылса, жасуша неге бірден өлмейді?
👆 жауабын көру үшін бас
Гидролазалар қышқыл ортада белсенді; цитозольдің рН 7,2-де олардың белсенділігі өте төмен. Бірақ жаппай жарылу (мысалы, силикоз) жасушаны өлтіреді.
2.Тей–Сакс ауруында неге нейрондар зақымдалады?
👆 жауабын көру үшін бас
Гексозаминидаза А жоқ → GM2-ганглиозид (нейрон мембранасына тән) лизосомада жиналып, нейрондар ісініп, өледі.
3.Аштықта аутофагия неге күшейеді?
👆 жауабын көру үшін бас
Қорек аз → mTOR тежеледі, AMPK белсенеді → аутофагия жасушаның өз белоктарын аминқышқылға ыдыратып, энергия мен құрылыс материалын береді.
4.Хлорохин (безгекке қарсы дәрі) лизосомаға қалай әсер етеді?
👆 жауабын көру үшін бас
Әлсіз негіз — лизосомада жиналып, рН-ты көтереді → ферменттер белсенділігі төмендейді, аутофагия тежеледі.
5.Неге қартайған кардиомиоциттер қоңырқай түсті?
👆 жауабын көру үшін бас
Қорытылмаған липидтер мен белоктар қалдық денешіктерде липофусцин түрінде жиналады («қоңыр атрофия»).
6.Лизосома мен пероксисоманың негізгі айырмашылығы?
👆 жауабын көру үшін бас
Лизосома — қышқыл гидролазалар, Гольджиден шығады; пероксисома — оксидазалар мен каталаза, H₂O₂ алмасуы, белоктары цитозольден енеді.
🖱 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
- Неге лизосома мембранасы өзін қорытпайды?
- Аутофагия ашығу кезінде неге күшейеді?
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
18 QR-зертхана · телефонмен
Үш виртуалды тапсырма
🔬 1 · 3D-препарат
3D модельде белгіленген құрылымды тап. 10 раунд.
20 балл🧬 2 · Лизосома шебері
Аутофагия кезеңдері, тест, 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 · Тей–Сакс
6 айлық сәбиде дыбысқа шошу реакциясы күшейген, моторика кері кетуде, көз түбінде шие-қызыл дақ.
Сұрақ: Қай фермент пен органоид? Неге ауру тек нейрондарда айқын?
Кейс 2 · Гоше
Жасөспірімде көкбауыр ұлғайған, сүйек ауырады; ферменттік алмастыру терапиясы тағайындалды.
Сұрақ: Ферментті тамырға енгізгенде ол лизосомаға қалай жетеді (маннозо рецепторлары)?
Кейс 3 · Силикоз
Тау-кен жұмысшысының өкпесінде фиброз түйіндері.
Сұрақ: Макрофаг лизосомасының жарылуы фиброзға қалай әкеледі?
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 «Лизосома 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)
- Бір лизосомалық ауру туралы 1 беттік клиникалық постер жаса
- Келесі тақырып: Рибосомалар