12-тақырып Цитология · зертханалық 3D виртуалды жұмыс
Пластидтер
Өсімдіктің түрлі-түсті органоидтары
Пластидтердің жалпы сипаттамасы, түрлері, пропластидтерден дамуы және өзара айналуы
🟢 Хлоро🟠 Хромо⚪ Лейко📱 3 QR-тапсырма
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
02 Сабақ құрылымы
Оқу нәтижелері және жоспар
🎯 Мақсаты
Пластидтердің құрылысын, түрлерін және онтогенездегі өзара айналу жолдарын 3D модельдер арқылы зерттеп, олардың өсімдік тіршілігіндегі және адам үшін маңызын түсіндіру.
Сабақ соңында студент:
- пластидтердің жалпы белгілерін (қос мембрана, ДНҚ, 70S рибосома) сипаттайды;
- хлоро-, хромо-, лейкопластарды құрылысы мен қызметі бойынша салыстырады;
- пропластидтен пластидтердің даму жолдарын (этиопласт) түсіндіреді;
- пластидтердің өзара айналу мысалдарын келтіреді;
- пластидтердің эндосимбиоздық шығу тегін 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 сұрақКартопты жарықта ұстаса көгереді, ал күзде жапырақ сарғаяды. Бұл бір органоидтың «өзгеруі» ме?
3D-визуализацияКейс-стадиФормативті бағалау
03 Негізгі ұғымдар
Терминдер мен анықтамалар
ПластидтерТек өсімдіктер мен балдырларға тән, қос мембраналы, өз ДНҚ-сы мен 70S рибосомасы бар жартылай автономды органоидтар; фотосинтез, қор жинау, түс беру.
ПропластидтерМеристема жасушаларындағы ұсақ (0,2–1 мкм), түссіз, ішкі мембрана жүйесі дамымаған пластидтер; барлық пластид түрлерінің бастамасы.
ХлоропластХлорофилл мен тилакоидтар жүйесі бар жасыл пластид; фотосинтез органоиды.
ХромопластКаротиноидтар жиналған сары, қызғылт сары, қызыл пластид; гүл мен жемістерге түс береді.
ЛейкопластПигменті жоқ, түссіз пластид; қор заттарды жинайды: амилопласт (крахмал), элайопласт (май), протеинопласт (белок).
ЭтиопластҚараңғыда өскен өскіндерде түзілетін пластид; ішінде проламелла денешігі (кристалл тәрізді тор) және протохлорофиллид бар; жарықта хлоропластқа айналады.
ГеронтопластКүзде қартайған жапырақта хлоропластан түзілетін пластид: тилакоидтар ыдырап, пластоглобулалар мен каротиноидтар қалады.
СтатолитТамыр оймақшасы мен сабақ жасушаларындағы (статоциттер) ірі амилопластар; ауырлық күші бағытына қарай шөгіп, гравитропизмді қамтамасыз етеді.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
04 Негізгі ұғымдар
Анықтамалар · жалғасы
ПластомПластид геномы — сақиналы ДНҚ (120–160 мың н.ж., ≈ 100–130 ген); бір пластидте ондаған көшірмесі болады.
ПластоглобулаларПластид стромасындағы липид тамшылары; пренилхинондар, каротиноидтар, токоферолдар жиналады, тилакоидтармен байланысты.
Біріншілік эндосимбиозЭукариот жасушасының цианобактерияны жұтып, оны пластидке айналдыруы (≈ 1,5 млрд жыл бұрын); қос мембрана осының салдары.
Пластидтердің тұқым қуалауыКөпшілік гүлді өсімдіктерде пластидтер аналық жолмен (жұмыртқа жасушасы цитоплазмасы арқылы) беріледі; ала жапырақтылық — мысалы.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
05 Зерттелу тарихы
Ашылу тарихы
1676А. ван Левенгук — балдыр жасушасынан жасыл «түйіршіктерді» сипаттады
1883А. Шимпер — «пластид» терминін енгізді, хлоро-, хромо-, лейкопластарды бөлді; пластидтер бөліну арқылы көбейеді
1905К. С. Мережковский — хлоропластар симбиотикалық цианобактериялардан шыққан (симбиогенез)
1909К. Корренс, Э. Баур — пластидтердің ядросыз (цитоплазмалық) тұқым қуалауы
1950-шіТЭМ: грана, строма, тилакоид, проламелла денешігі сипатталды
1962Х. Рис, У. Плаут — хлоропласт ДНҚ-сы ашылды
1986Темекі мен бауыр мүгінің пластом гендері толық оқылды
Пластидтердің ортақ құрылымдық белгілері
- Қос мембраналы қабықша (сыртқы және ішкі)
- Строма — 70S рибосомалар, сақиналы ДНҚ, ферменттер, крахмал дәндері
- Ішкі мембраналар жүйесі (тилакоидтар) — түрі мен дамуына қарай әртүрлі
- Бинарлы бөліну (FtsZ, PDV белоктары) арқылы көбейеді
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
06 Жалпы сипаттама
Пластидтердің ортақ белгілері
Құрылысы
- Қос мембраналы органоид; ішкі жүйесі — тилакоидтар/ламеллалар
- Строма: сақиналы ДНҚ (пластом), 70S рибосомалар, ферменттер
- Бөліну арқылы көбейеді; ата-анадан цитоплазма арқылы (көбіне аналық)
ХлоропластарЖасыл, хлорофилл; фотосинтез
ХромопластарСары, қызғылт, қызыл; каротиноидтар
ЛейкопластарТүссіз; қор жинау
ПропластидтерМеристемадағы бастапқы, ұсақ (0,2–1 мкм)
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
07 Даму
Пропластидтен пластидке
Пропластид → (жарық) хлоропласт · (қараңғы) этиопласт · лейкопласт → хромопласт
Даму жолдары
- Жарықта: ішкі мембраналар өсіп, граналар түзіледі → хлоропласт
- Қараңғыда: проламеллярлы денешік → этиопласт (өскіндер сарғыш)
- Этиопласт жарықта бірнеше сағатта хлоропластқа айналады
- Пропластид → амилопласт (тамыр, түйнек)
Неге хромопласт — «соңғы сатысы»?Тилакоидтар ыдырап, ДНҚ мен рибосомалар азаяды; әдетте кері айналмайды (сәбіз тамыры жарықта жасылданатыны — ерекше жағдай)
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
08 Өзара айналу
Пластидтердің айналуы
Лейко → хлороКартоп түйнегі жарықта көгереді (соланин түзіледі!)
Хлоро → хромоЖеміс пісуі (қызанақ, бұрыш), күзгі жапырақ
Хлоро → лейкоҚараңғыда ұзақ сақтағанда
Хромо → хлороСәбіз тамыры жарықта (сирек)
Модельде
Төменгі пластид пісу кезінде жасылдан қызғылт сарыға айналады: граналар жоғалып, пластоглобулалар үлкейеді.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
09 Маңызы
Пластидтер және адам
АзықКрахмал — адам энергиясының негізгі көзі
Дәрумендерβ-каротин → А дәрумені
ОттегіХлоропластар — атмосфераның O₂ көзі
БиотехнологияПластом трансформациясы, «алтын күріш»
Эндосимбиоз
- Хлоропластар — ежелгі цианобактериялар
- Дәлелдер: қос мембрана, сақиналы ДНҚ, 70S, бинарлы бөліну
- Пластид гендерінің көбі ядроға ауысқан (≈ 100–200 ген қалған)
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
10 Пластид түрлерін салыстыру
Пластидтердің салыстырмалы сипаттамасы
| Белгі | Хлоропласт | Хромопласт | Лейкопласт |
|---|---|---|---|
| Түсі | Жасыл | Сары, қызыл, қызғылт сары | Түссіз |
| Пигмент | Хлорофилл a, b + каротиноидтар | Каротиноидтар | Жоқ |
| Ішкі мембрана | Грана мен строма тилакоидтары | Нашар, кристалдар, фибриллалар | Аз, жеке тилакоидтар |
| Пішіні | Линза тәрізді, 4–10 мкм | Әртүрлі, бұрыштық | Дөңгелек, ұсақ |
| Орны | Жапырақ, жас сабақ | Гүл күлтесі, жеміс, тамыржеміс | Тамыр, түйнек, тұқым, эпидермис |
| Қызметі | Фотосинтез | Тозаңдандырушы мен таратушыны тарту | Қор жинау, гравитропизм |
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
11 Онтогенез
Пластидтің даму жолдары
Жарыққа тәуелді даму
- Жарықта: пропластид → ішкі мембрана көпіршіктері → тилакоидтар → грана → хлоропласт
- Қараңғыда: пропластид → этиопласт (проламелла денешігі); жарық түскенде 1–2 сағатта протохлорофиллид хлорофиллидке (POR ферменті), тор тилакоидтарға айналады
- Фитохром мен криптохром жарық сигналын қабылдап, ядро мен пластид гендерін қосады
- Этиолданған өскін — сарғыш, ұзын, жапырақтары жайылмаған
Хлоропласт → хромопластЖеміс пісуі (қызанақ, бұрыш)
Хлоропласт → геронтопластКүзгі жапырақ
Лейкопласт → хлоропластЖарықта картоп түйнегі жасылданады
Хромопласт → хлоропластСәбіз тамыржемісінің жоғарғы бөлігі жасылданады (сирек)
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
12 Генетикалық автономия
Пластидтердің жартылай автономиясы
Не автономды, не тәуелді?
| Пластидтің өзі кодтайды | Ядродан келеді |
|---|---|
| рРНҚ, тРНҚ (барлығы) | Пластид белоктарының ≈ 95%-ы |
| Рубисконың үлкен суббірлігі (rbcL) | Рубисконың кіші суббірлігі (rbcS) |
| ФЖ I, ФЖ II реакциялық орталығының кейбір белоктары (psbA — D1) | Антенна белоктары (LHC) |
| РНҚ-полимераза (PEP) суббірліктері | NEP полимеразасы, импорт кешендері TOC/TIC |
Ала жапырақтылық (вариегация)Мутантты (хлорофиллсіз) және қалыпты пластидтер аналық цитоплазма арқылы кездейсоқ бөлінеді — жапырақта жасыл және ақ секторлар (герань, хлорофитум, ала қызыл бояу).
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
13 Шығу тегі
Пластидтердің эволюциясы
Эндосимбиоз дәлелдері
- Сақиналы, гистонсыз ДНҚ — цианобактерия геномына ұқсас
- 70S рибосомалар; стрептомицин, хлорамфениколға сезімтал
- Қос мембрана; ішкісі бактерия мембранасына ұқсас
- Бинарлы бөліну (FtsZ — бактериялық тубулин гомологы)
- Тилакоидтар мен фотосинтез аппараты цианобактериядағыдай
Біріншілік пластидтерҚос мембрана: жасыл және қызыл балдырлар, жоғары өсімдіктер
Екіншілік / үшіншілік3–4 мембрана: эукариот балдырды жұтқан эвгленалар, диатомдар, қоңыр балдырлар
АпикопластБезгек плазмодийіндегі фотосинтез жасамайтын пластид — дәрі нысанасы
ЦианеллаларГлаукофиттерде пептидогликан қабаты сақталған «өтпелі» пластид
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
14 Тәжірибе
Пластидтерді зерттеу әдістері
Зертханалық препараттар
| Объект | Не көрінеді |
|---|---|
| Элодея, мүк жапырағы | Хлоропластар, циклоз (хлоропластар қозғалысы) |
| Итмұрын, рябина, қызанақ жемісі | Хромопластар (дөңгелек, ине тәрізді) |
| Сәбіз | Каротин кристалдары (ромб, табақша) |
| Традесканция эпидермисі | Ядро айналасындағы лейкопластар |
| Картоп түйнегі + Люголь | Крахмал дәндері көгереді (амилопласт) |
Хроматография
Пигменттерді спиртпен бөліп алып, қағаз хроматографиясымен бөлу: жоғарыдан төменге — каротиндер (қызғылт сары), ксантофиллдер (сары), хлорофилл a (көкшіл-жасыл), хлорофилл b (сарғыш-жасыл). М. С. Цвет (1906) хроматографияны дәл осы пигменттермен ойлап тапқан.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
15 Қорытынды
Тақырыптың негізгі түйіндері
- Пластидтер — өсімдік жасушасына тән қос мембраналы, жартылай автономды органоидтар; өз ДНҚ-сы, 70S рибосомасы бар.
- Үш негізгі түрі: хлоропластар (фотосинтез), хромопластар (каротиноидтар, түс), лейкопластар (крахмал, май, белок қоры).
- Барлық пластидтер меристемадағы пропластидтерден дамиды; қараңғыда этиопласт түзіледі.
- Пластидтер бір-біріне айнала алады: хлоропласт → хромопласт (жеміс пісуі), лейкопласт → хлоропласт (жарықта).
- Пластид белоктарының көпшілігін ядро кодтайды — бұл жартылай автономия; Рубиско екі геномның бірлескен өнімі.
- Пластидтер цианобактериядан біріншілік эндосимбиоз арқылы шыққан; эволюцияда екіншілік эндосимбиоздар болған.
- Пластидтер аналық жолмен тұқым қуалайды; ала жапырақтылық — цитоплазмалық тұқым қуалаудың мысалы.
- Пластидтер адамға қоректік заттар (крахмал, каротин, май) мен атмосфералық оттегіні береді.
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
16 Өзін-өзі тексеру
Сұрақ — жауап
1.Неге жерасты картоп түйнегі жарықта жасылданады?
👆 жауабын көру үшін бас
Лейкопластар (амилопластар) жарықта хлоропластқа айналып, хлорофилл түзеді (соланин де жиналады — жеуге болмайды).
2.Қараңғыда өскен бұршақ өскіні неге сарғыш? Жарықта не болады?
👆 жауабын көру үшін бас
Хлоропласт орнына этиопласт: протохлорофиллид пен каротиноидтар. Жарықта POR ферменті хлорофилл түзіп, проламелла денешігі тилакоидтарға айналады.
3.Пластидтердің жартылай автономды екенін қандай фактілер көрсетеді?
👆 жауабын көру үшін бас
Өз ДНҚ-сы, 70S рибосомалары, бөлінуі бар; бірақ белоктарының көпшілігі ядро гендерімен кодталып, цитоплазмадан импортталады.
4.Ала жапырақты гераньнің аналығын жасыл өсімдіктің тозаңымен тозаңдандырса, ұрпақ қандай болады?
👆 жауабын көру үшін бас
Ұрпақ аналық белгіні алады (ала, ақ немесе жасыл) — пластидтер жұмыртқа жасушасы арқылы беріледі; тозаңның әсері жоқ.
5.Неге күзде жапырақ сарғаяды?
👆 жауабын көру үшін бас
Хлорофилл ыдырап, хлоропласт геронтопластқа айналады; бұрын хлорофиллмен жасырылған каротиноидтар көрінеді.
6.Безгек плазмодийіндегі апикопласт неге дәрі нысанасы?
👆 жауабын көру үшін бас
Ол бактериялық типті (70S, II типті май қышқылы синтезі) және паразитке қажет; адамда жоқ — іріктеп әсер етуге болады (доксициклин).
🖱 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
- Пластидтердің митохондрияға ұқсастығы неде?
- Неге картоптың жасыл бөлігін жеуге болмайды?
🖱 айналдыр · дөңгелек — жақындат
18 QR-зертхана · телефонмен
Үш виртуалды тапсырма
🔬 1 · 3D-препарат
3D модельде белгіленген құрылымды тап. 10 раунд.
20 балл🧬 2 · Пластид шебері
Даму реті, тест, түрлерін 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 · Тағам қауіпсіздігі
Отбасы жасылданған картопты жеп, жүрек айнуы мен бас ауруы пайда болды.
Сұрақ: Пластидтерде не болды? Неге жасыл түс — қауіп белгісі?
Кейс 2 · Тұқым қуалау
Ала жапырақты пеларгонияны (аналық) жасыл өсімдікпен будандастырғанда ұрпақтар ала, ал керісінше — жасыл болды.
Сұрақ: Бұл қандай тұқым қуалау? Неге реципрокты будандар әртүрлі?
Кейс 3 · Жеміс
Қызанақ тоңазытқышта пісе алмай, жасыл күйінде қалды.
Сұрақ: Пісу кезінде пластидтерде не болуы керек еді? Температура неге әсер етеді?
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 «Пластид 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)
- Қызанақ, сәбіз, картоп пластидтерінің уақытша препаратын жасап, сал
- Келесі тақырып: Хлоропластар