Nüvə. Xromatinin quruluşu. Nüvəcik. Hüceyrə və mitoxondiral genomlar. Genlərin ekspressiyası haqqında qısa məlumat

G2 FAZA. Hüceyrənin mitoz mərhələyə keçidi bilavasitə G₂ fazada yerləşən nəzarət-keçid məntəqəsinin fəaliyyəti nəticəsində tənzim olunur. G₂ fazada fəaliyyət göstərən Cdk2-tsiklin A kompleksi G₂ fazadan mitoz mərhələsinə keçidi təmin etməklə yanaşı, profazanın ortalarına qədər baş verən proseslərdə də iştirak edir. G₂ fazada hüceyrənin bölünməsi üçün vacib olan RNT və zülallar sintez olunur, mitozun baş verməsi üçün lazım olan enerji ehtiyatı toplanılır, DNT molekullarının sintez prosesi yoxlanılır və müəyyən edilmiş səhvlər aradan qaldırılır. G₂ fazada baş verən proseslər içərisində ən çox gözəçarpanı mikroborucuqlarda baş verən dəyişikliklərdir. Belə ki, G₂ fazanın axırına yaxın mikroborucuqların orta yaşama müddətinin 10 dəqiqədən 30 saniyəyə enməsi çox qısa müddət ərzində hüceyrənin sitoskeletinin təşkilində iştirak edən mikroborucuqların sıradan çıxmasına gətirib çıxarır. Eyni zamanda sentrosomların ətrafında mikroborucuqların sürətlə sintez olunması nəticəsində bölünmə iyinin formalaşması prosesi başlayır. G₂ fazada xromosomların təşkilində iştirak edən qeyri-histon zülallar (məs., kondensin) sintez olunur. Kondensin zülalının iştirakı ilə xromosomların kondensasiyası başlayan kimi sitoplazmada yerləşən və mitoz prosesi zamanı aktivləşən kinetoxor zülalları nüvəyə daxil olaraq sentromerlə birləşirlər.

HÜCEYRƏLƏRİN BÖLÜNMƏ TİPLƏRİ.Hüceyrələrin bölünməsində, əsasən eyni vaxtda baş verməyən iki mühüm mərhələ ayırd edilir: nüvənin bölünməsi (kariokinez), sitoplazmanın bölünməsi (sitokinez). Nüvənin düz (amitoz) və qeyri-düz bölünmə növləri vardır. Qeyri-düz bölünmənin isə iki növü: mitoz və meyoz mövcuddur. Sonunculardan birincisi somatik, ikincisi isə cinsi hüceyrələrə xas olan bölünmə üsullarıdır.

Mitoz zamanı ardıcıl baş verən proseslərin təsvirini asanlaşdırmaq məqsədilə onu aşağıdakı fazalara bölürlər (şək. 2.12): profaza (L.: pro - əwəl, ön; phasis - təzahür); metafaza (Y.: meta - sonra); anafaza (Y.: ana - geriyə); telofaza (Y.: telos - son, uc).

PROFAZA. Profaza interfazanın sintetik dövründə duplikasiya olunmuş DNT molekullarının histon və qeyri-histon zülalların iştirakı ilə kondensasiyasının sürətlənməsi nəticəsində (şək. 2.12) işıq mikroskopunda müşahidə oluna bilən incə sapşəkilli xromosomların meydana çıxması ilə başlayır. Qeyd etmək lazımdır ki, profaza zamanı müşahidə olunan hər bir xromosom eyni tərkibə malik olan iki bacı xromatiddən (qız xromosomlardan) təşkil olunur. Xromatidlərin formalaşması H₁, H₃, kondensin və kohezin zülallarının fosforlaşması nəticəsində mümkün olur. H₁, kondensin və kohezin zülallarının fosforlaşmasında Cdk1-tsiklinB, H₃ zülalının fosforlaşmasında Aurora-B kinaza fermenti iştirak edir. H₁ və H₃-ün fosforlaşması nəticəsində interfaza nüvəsinin tərkibindəki eu- və heteroxromatinlərdə olan qıvrılmaların açılmasının qarşısı alınır. Kondensin zülalının iştirakı ilə isə eu-və heteroxromatinlərin kondensasiya olunması sürətlənir. Profazanın başlanğıcında incə sapşəkilli xromosomlar bir-birilərinin ətrafına dolanaraq yumağabənzər toplantı əmələ gətirirlər (şək.2.12 A, B, C). Yumaq daxilində xromosomlar bir-birinin ətrafında dolansalar da, öz sərbəstliklərini itirmirlər. Sonradan xromatidlərin qısalması və qalınlaşması nəticəsində onların əmələ gətirdikləri yumaq açılmağa başlayır və xromosomları ayrılıqda müşahidə etmək olur. Profazanın başlanğıc mərhələsində nüvədə baş verən dəyişikliklər içərisində nəzərə çarpanı nüvəciklərin əvvəl həcmlərinin kiçilməsi, sonradan isə yox olmalarıdır. Sonuncunun səbəbi nüvəciklərin təşkilində iştirak edən xromatinlərin kondensasiya olunaraq müvafiq xromosomların tərkibinə daxil olmasıdır. Profaza zamanı mikroborucuqların depolimerləşməsi nəticəsində onlarla əlaqədar olan zar quruluşlu orqanellər (Holci kompleksi, endoplazmatik şəbəkə, endosomlar) kiçik qovuqcuqlara çevrilərək sitoplazmada olan pinositoz, nəqliyyat, sekretor və s. qovuqcuqlara qarışırlar. Profazanın gedişi boyu hüceyrələrin əksəriyyəti kürəvi formaya düşür və onların səthlərində olan nişanlar (markerlər), reseptorlar sitoplazmaya keçirilirlər. G₂ fazada iki sərbəst sentrosomun ətrafında yaranmağa başlayan mikroborucuqlar öz inkişaflarını davam etdirirlər. Bununla yanaşı, onlar bir-birinə nisbətən əks istiqamətlərə yerlərini dəyişərək hüceyrənin periferik hissələrinə yaxınlaşırlar. Bir-birilə sıx yerləşmiş şüaşəkilli mikroborucuqlar sentrosomun bütün çevrəsi üzrə yerləşdiyinə görə, ulduzşəkilli (aster) struktur əmələ gətirirlər. Belə şüalı tac hər iki sentrosomun ətrafında yarandığından, iki ulduz (şək. 2.12 B) - diaster və ya amfiaster də adlanır. Bu ulduzlar daha sonra formalaşmaqda olan mitoz (bölünmə) iyinin qütblərini əmələ gətirirlər (şək. 2.12 C). Profazanın son mərhələsi prometafaza da adlanır. Bu mərhələnin xarakter xüsusiyyəti nüvə örtüyünün çox kiçik zaman ərzində ayrı-ayrı qovuqcuqlara çevrilərək öz tamlığını itirməsidir (şək. 2.12 C). Bunun baş verməsi üçün əsas səbəb nüvə örtüyü ilə sıx əlaqədə olan laminlərin fosforlaşmasıdır. Nüvə örtüyünün tamlığının pozulması sentrosomlardan başlanan mikroborucuqların bir qisminə bacı xromatidlərin kinetoxor hissələri ilə əlaqə yaratmaq imkanı verir. Bundan sonra bölünmə iyinin qütblərində yerləşən mikroborucuqlar üç qrupa bölünürlər (şək.2.13):

astral mikroborucuqlar; kinetoxor mikroborucuqları; qütbarası mikroborucuqlar.

Şək. 2.13.
Astral mikroborucuqlar sentrosomla hüceyrənin müvafiq qütbləri nahiyəsində yerləşərək müsbət ucları vasitəsilə kortikal skelet elementləri ilə əlaqə saxlayırlar (şək. 2. 13). Kinetoxor mikroborucuqlarının müsbət ucları xromosomların kinetoxor hissələri ilə əlaqəyə girirlər. Hər bir kinetoxor 20-30-a qədər mikroborucuqla əlaqə yaradır. Bölünmə iyinin tərkibinə daxil olan mikroborucuqların çox hissəsi kinetoxor mikroborucuqlarının payına düşür. Qütbarası mikroborucuqların cüzi bir hissəsi əks qütbə çatır, əksəriyyəti isə bir qütbdən başlayıb ekvator səthini keçdikdən sonra sərbəst surətdə sitoplazmanın əks hissəsinin müxtəlif yerlərində qurtarırlar . Buna görə də sitoplazmanın istər periferik, istərsə də mərkəzi hissələrində müəyyən məsafədə bir-birinə paralel dayanan və əks qütblərdən gələn qütbarası mikroborucuqlar yerləşirlər. Beləliklə, bölünmə (mitoz) iyinin bir tərəfində müsbət ucları ilə kortikal skelet elementləri və kinetoxorla birləşən mikroborucuqlar olduğu halda, sitoplazmada sərbəst müsbət ucları ekvatorun hər iki tərəfində olan qütbarası mikroborucuqlar yerləşirlər. Prometafaza zamanı kinetoxor mikroborucuqları ekvator səthindən müxtəlif məsafələrdə yerləşən xromosomlarm kinetoxor hissələri ilə birləşirlər. Bu səbəbdən bacı kinetoxorlara birləşən mikroborucuqlardan biri uzun, digəri isə qısa olur (şək. 2.12C). Prometafazanrn son mərhələsində yuxarıda göstərilən uzun mikroborucuqların kinezin və onunla əlaqəli zülalların hesabına qısalması (depolimerləşməsi) və qısa mikroborucuqlarm uzanması (müsbət uclarına yeni tubulin molekulların əlavə olunması - polimerləşməsi) nəticəsində xromosomlar bölünmə iyinin qütbləri arasındakı məsafənin mərkəzinə doğru yerlərini dəyişməyə başlayırlar. Artıq bu an metafazanm başlanğıcını göstərir.

Hüceyrənin qocalması. Hüceyrə tsiklinin G₁ fazasının təsviri zamanı qeyd etmişdik ki, tam yetişkənük dövrü ilə ölümü arasındakı dövrdə fəaliyyət göstərən hüceyrələrə qocalmış hüceyrələr deyilir. Hüceyrələrin qocalma səbəbləri haqqında müxtəlif nəzəriyyələr və fərziyyələr mövcuddur. Ancaq son zamanlar hüceyrələrin qocalması ilə telomeraza fermentinin aktivliyi arasında sıx əlaqənin olduğu göstərilir. Mayalanmaya hazır olan cinsi hüceyrələrdə telomeraza fermentinin iştirakı ilə sintez olunan telomerlərin tərkibində nukleotid cütlüklərinin sayı 15 minə çatır. Hüceyrələrin sonrakı inkişafı və differensiasiyası zamanı telomeraza fermentinin aktivliyi getdikcə azaldığından telomerlərin uzunluğu qısalmağa başlayır. Hər bölünmə zamanı orta hesabla telomerlərdə olan 35 nukleotid cütlüyü itirilir. Yetkin şəxslərdə somatik hüceyrələrin telomerlərinin tərkibində orta hesabla 4 min nukleotid cütlüyü qalır. Hüceyrələrin bölünmə sayları ilə qocalmaları arasındakı əlaqələr onların qidalı mühitlərdə çoxalması zamanı da aydın nəzərə çarpır. Belə ki, normal hüceyrələr qidalı mühitdə ancaq onlara xas olan sayda bölünmə qabiliyyətinə malikdirlər. Bununla birlikdə, orta yaşlı şəxslərdən götürülmüş hüceyrələrin qidalı mühitdə bölünmə sayları döldən götürülmüş eyni tip hüceyrələrlə müqayisədə azdır. Bu hadisə onu birinci dəfə kəşf etmiş müəllifin şərəfınə Heyflik həddi (limiti) adlandırılır (L.Hayflick, 1965). Orta yaşlı şəxslərdə telomeraza aktivliyi yalnız xayanın qıvrım toxum borucuqlarının divarında yerləşən spermatogen hüceyrələrdə və bağırsaqların epitel qatında müəyyən edilir. Digər somatik hüceyrələrdə telomeraza fermentinin aktivliyi ya kəskin zəif olur, ya da heç olmur. Bunun nəticəsində bölünmədə davam edən somatik hüceyrələrin telomerlərinin uzunluğu bir və ya bir neçə xromosomda müəyyən "böhran" nöqtəyə çatdıqda hüceyrələrin bölünməsi dayanır və onlar qocalmış vəziyyətə düşürlər. Qocalmanın və ondan sonra baş verən hüceyrə ölümünün əsas səbəbi telomerini itirmiş xromosomların bir-birilə birləşməsi ilə izah edilir. Belə qocalmış hüceyrələrin bölünmə qabiliyyəti itməklə yanaşı, həcmləri bir qədər böyümüş olur və onların hüceyrə zarında nişan kimi β-qalaktozidaza fermenti ekspressiya olunur. Son zamanlar hüceyrələrin qocalması orqanizmdə bədxassəli şişlərin inkişafının qarşısının alınma üsullarından biri kimi qiymətləndirilir. Bu haqda ətraflı məlumatlarla M.Marita et al (2003), W.Ohtani et al (2004), R.Zhang et al (2005) və b. işlərində tanış olmaq olar.

Hüceyrənin ölümü. Orqanizmin inkişafının bütün mərhələlərində hüceyrələrin determinasiya, proliferasiya və differensiasiya prosesləri ilə yanaşı, ölümü də baş verir. Məsələn, 1 gün ərzində 500 milyard sayda qanın formalı elementləri öz həyatlarını başa vurur və onların yerini yeni yaranmış hüceyrələr tuturlar. Hüceyrələrin ölümü ya onların normal fəaliyyətləri ilə bir araya sığmayan gözlənilməz kənar təsirlərin nəticəsində (nekroz), ya da bioloji inkişafın mühüm bir hissəsi kimi əvvəlcədən müəyyən olunmuş mexanizm üzrə (hüceyrənin proqramlaşdırılmış ölümü) baş verir.

Birinci növ ölümün baş verməsi üçün təsiredici amillərə yerli oksigen aclığını, ionlaşdırıcı şüalanmanı, mexaniki travmanı, yüksək temperaturu, osmotik təzyiqi, oksigenin reaktiv formalarının miqdarının artmasını və b. göstərmək olar. Bu amillərin təsiri hüceyrənin tamlığının pozulması ilə nəticələnir. Hüceyrənin bu üsulla ölümü nekroz adlanır. Nekroz zamanı birinci olaraq hüceyrə zarının seçici keçiricilik qabiliyyəti pozulduğu üçün hüceyrəarası mayenin sitozola daxil olması nəticəsində hüceyrənin ölçüləri böyüməyə başlayır. Bu zaman orqanellərin ödemi baş verdiyindən onları əhatə edən zarların tamlığı pozulur. Nəticədə lizosomların tərkibində olan aktivləşmiş hidrolazalar sitozola daxil olaraq hüceyrə daxilində yerləşən biopolimerləri parçalamağa (lizis) başlayırlar. Bu proses hüceyrə zarına çatdıqda hüceyrə öz tamlığını tamamilə itirir və onun içərisində olan hidrolitik aktiv fermentlər ətraf hüceyrələri və hüceyrəarası maddələri dağıtmağa başlayırlar. Beləliklə, nekroz zamanı zədələnmiş hüceyrədən başqa, onu əhatə edən hüceyrələrin də tamlığının pozulması baş verir.

Şək. 2.14

Hüceyrənin zarlı strukturlarının parçalanması zamanı aralıq məhsul kimi meydana çıxan iltihab mediatorlarının (prostaqlandinlərin, tromboksanların, leykotrienlərin və s.) təsirindən zədələnmə yerinə neytrofıllərin, sitotoksik T-limfositlərin, makrofaqların və s. infıltrasiyası nəticəsində iltihab prosesi inkişaf etməyə başlayır. Nekrozdan fərqli olaraq, hüceyrənin proqramlaşdırılmış ölümü enerji asılı prosesdir. Bu zaman xarici mühitdən daxil olan və ya özündə yaranan siqnalların təsirindən baş verən ardıcıl biokimyəvi proseslər hüceyrənin ölümü ilə nəticələnir. Proqramlaşdırılmış ölüm ya qəsdən (ing.: murder), yaxud da hüceyrənin öz-özünü intihar etməsi (ing:. suicide) nəticəsində baş verir. Qəsdən proqramlaşdırılmış ölümə misal olaraq, timus vəzidə differensiasiya zamanı orqanizmin öz zülalları (antigenləri) ilə mübarizə aparmaq üçün proqramlaşdırılmış T-limfositlərin 95%-dən çoxunun orqanı tərk etmədən ölümünü göstərmək olar. Göstərilən prosesdən cüzi kənaraçıxmalar orqanizmdə müxtəlif autoimmun xəstəliklərin inkişafına səbəb olur. Həmçinin, embriogenezin ilk dövrlərində meydana çıxan neyroblastlarm 25-75%-nin, barmaqları bir-biri ilə birləşdirən hüceyrələrin, kişilərdə Müller axacağı hüceyrələrinin və s. proqramlaşdırılmış ölümlərini göstərmək olar. Hüceyrələrin intihar yolu ilə ölümü terminal differensiasiya edərək öz funksiyasını yerinə yetirmiş hüceyrələrdə, fəaliyyətləri üçün vacib olan böyümə faktorları çatışmayan və ətraf hüceyrələrdən lazımi təsirləri qəbul edə bilməyən hüceyrələrdə baş verir. Hüceyrələrin istər qəsdən, istərsə də intihar yolu ilə ölümü apoptoz vasitəsilə həyata keçirilir. Apoptoz yunanca "düşmək", "yarpağın tökülməsi” mənalarında işlədilir. Nekrozdan fərqli olaraq apoptoz zamanı hüceyrələrin həcmi böyümür, əksinə onlar büzüşürlər. Birinci olaraq onların səthində yerləşən çıxıntılar (mikroxovlar və s.) yox olur və hüceyrəarası əlaqələr pozulur (şək. 2.14). Nüvə xromatininin superkondensasiyası nəticəsində onun üzərində sitoplazmaya doğru çıxıntılar əmələ gəlir. Sonradan nüvə örtüyü itirildiyinə görə nüvə ayrı-ayrı fraqmentlərə bölünür. Hüceyrənin xarici səthində suluqşəkilli apoptotik qovuqcuqlar meydana çıxır (şək. 2.14 B). Son mərhələdə sitoplazma partlayaraq hüceyrə zarı ilə əhatə olunmuş hissələrə bölünür. Bu hissələrin hər birinə apoptotik cisimciklər deyilir. Apoptotik cisimciklərin daxilində nüvə fraqmentləri ilə yanaşı ayrı-ayrı orqanellərə, qovuqcuqlara, sitoskelet elementlərinə və s. rast gəlinir. Bəzi qovuqcuqların içərisində isə nüvə fraqmenti və digər orqanellərə təsadüf edilmir. Apoptoz zamanı hüceyrənin ayrıayrı hissələrə bölünməsi onun daxilində olan toksik maddələrin hüceyrəətrafı mühitə daxil olmasının qarşısını aldığından iltihab prosesi inkişaf etmir. Bununla birlikdə, normal hüceyrə zarının daxili qatı tərkibində yerləşən fosfatidilserin fosfolipidi yerini dəyişərək apoptotik cisimcikləri əhatə edən zarın xarici qatı tərkibinə daxil olur. Göstərilən fosfolipid apoptoza uğramış hüceyrənin ətrafında yerləşən makrofaqların, dendritik və ya digər qrup hüceyrələrin səthindəki özünə məxsus olan reseptorlarla birləşən kimi apoptotik cisimciklərin udulması (faqositozu) baş verir. Beləliklə, apoptoz zamanı proses ancaq bir hüceyrə ilə məhdudlaşır və apoptotik cisimciklər faqositoz qabiliyyətinə malik hüceyrələr tərəfindən asanlıqla udula bilən "yağh tikələrə" çevrilirlər. Apoptoz zamanı iltihabın inkişif etməməsinin digər səbəbi makrofaqlar tərəfındən iltihabi prosesin qarşısını alan xüsusi sitokinlərin (məs., IL-10 və TGF) ifraz olunmasıdır.