Hujayraning oʻz joniga qasd qilishi

Asosiy tushunchalar:
Apoptoz bu rejalashtirilgan oʻlim yoki “hujayraning oʻz joniga qasd qilishi”dir. Bu hujayralar shikastlanish tufayli nobud boʻladigan nekrozdan farq qiladi.
Apoptoz – bu keraksiz hujayraning tarkibiy qismlari immun hujayralar tomonidan “yigʻish” uchun mayda membrana qadoqlariga oʻraladigan tartibli jarayon.
Apoptoz rivojlanish jarayonida (ortiqcha) hujayralarni yoʻq qilish, xavf tugʻdirishi mumkin boʻlgan saraton va virus bilan infeksiyalangan hujayralardan organizmni tozalash va odam tanasida muvozanatni taʼminlash vazifasini bajaradi.
Video: apoptoz
Khan Academy video muqovasi
Apoptosis
Video taglavhalariga qarang
Kirish
Siz tanangizdagi hujayralarning nobud boʻlishini noxush jarayon deb oʻylashingiz mumkin. Koʻp jihatdan bu toʻgʻri: shikastlanish tufayli hujayralarning nobud boʻlishi albatta yomon (misol uchun, zararli kimyoviy vositalardan). Lekin tanamizdagi hujayralarning tasodifiy tartibda emas, balki oldindan rejalashtirilgan tartibda oʻlim topishi muhim ahamiyatga ega.
Masalan, barmoqlaringizning tuzilishini hech diqqat bilan kuzatganmisiz? Aniqlanishicha, embrional rivojlanish davrida barmoqlar orasidagi hujayralar rejalashtirilgan oʻlimga uchraydi. Agar shunday boʻlmasa, barmoqlaringiz qoʻshilgan boʻlar edi yoki barmoqlar emas, balki suzgichga ega boʻlar edingiz.
Embrion barmoqlari orasidagi hujayralarning oʻlimi apoptoz deyiladi, bu rejalashtirilgan oʻlim degani. Rejalashtirilgan oʻlimda hujayralar maʼlum taʼsir natijasida “oʻz joniga qasd qiladi”. Apoptoz hujayraning oʻlimiga olib kelsa ham, umumiy organizm uchun foyda keltiradi (masalan, barmoqlarning toʻgʻri rivojlanishi yoki saraton rivojlanishi oldini olish). Bu maqolada apoptozni chuqurroq oʻrganib, uning qachon sodir boʻlishi va qanchalik muhim ekanini bilib olamiz.
Apoptoz va nekroz
Kengroq qilib aytganda, koʻp hujayrali organizmlarda hujayra oʻlimining ikki xil shakli bor:
Ular oʻzlariga zarar keltiruvchi (fizik yoki kimyoviy) taʼsir natijasida nobud boʻladi va bu jarayon nekroz deb ataladi.
Ular rejalashtirilgan oʻlimga berilgan turtki natijasida nobud boʻladi. Bu oʻlimning eng yaxshi oʻrganilgan shakli apoptozdir.
Nekroz va apoptoz turli vaziyatlarda sodir boʻladi va turli bosqichlarni oʻz ichiga oladi. Oddiyroq qilib aytganda, nekroz tartibsiz jarayon boʻlib, yalligʻlanish natijasida immun javobni keltirib chiqaradi. Apoptoz esa toza va tartibli jarayon va u hujayralarni kichik boʻlaklarga boʻlib, boshqa hujayralar tomonidan qayta ishlanishi uchun qulay holatga keltiradi.
Nekroz (tartibsiz jarayon)
Hujayralar zararli omillar (shikastlanish yoki zararli toksik moddalar) taʼsiriga uchraganida, nobud boʻlishdan oldin hujayra ichi tarkibiy qismlarini “toʻkib tashlaydi”. Zararlangan hujayraning plazma membranasi endi ionlar va suvning oʻtishini nazorat qila olmasligi sababli hujayra shishib ketadi va uning tarkibi plazma membranasidagi teshiklardan oqib chiqadi. Bu jarayon koʻpincha toʻqimadagi nobud boʻlgan hujayralar atrofida yalligʻlanishni keltirib chiqaradi.

Apoptoz (tartibli jarayon)

Apoptozga uchrovchi hujayralar boshqacha tuzilgan va ancha tartibli jarayondan oʻtadi. Ularning yuzasida pufakchaga oʻxshash teshiklar (texnik nom: “pufakchalar”) paydo boʻladi. Yadrodagi DNK mayda boʻlaklarga boʻlinadi va ayrim hujayra organellalari, masalan, endoplazmatik toʻr parchalanadi. Oxir-oqibat butun hujayra membranalar toʻplami bilan oʻralgan mayda qismlarga boʻlinadi.
Bu boʻlaklarning taqdiri nima boʻladi? Ular makrofaglar kabi qoldiqlarni parchalovchi (fagotsitar) immun hujayralarini jalb qiladigan signallar chiqaradi. Shuningdek, nobud boʻlayotgan hujayraning boʻlaklari oʻz yuzasiga fosfatidilserin deb nomlangan lipid molekulasini chiqaradi. Fosfatidilserin odatda membrananing ichki qismida yashiringan boʻladi, tashqi tomondan esa fagotsitlarga hujayra parchalarini bogʻlab, “yeyish”ga imkon beradi.
Apoptoz - bu tartibli programmalashtirilgan hujayra oʻlimining bir turi. Apoptoz natijasida hujayra apoptotik tanachalarga boʻlinib ketadi. Apoptotik tanachalar esa tezda (oʻrtacha 90 minut) makrofaglar yoki qoshni hujayralar tomonidan yalligʻlanishga yol qoymay yutib olinadilar.
Koʻp hujayrali organizmda apoptoz ikki yo'l bilan vujudga kelishi mumkin:
1) Tashqi signallar boʻylab. 2) Mitoxondriyaviy signal yoʻl orqali.
Umurtqali organizmlarda mitoxondriyaviy signal yoʻl orqali boʻlib oʻtadigan programmalashtirilgan hujayra oʻlimi koʻproq uchraydi.
Apoptozning mitoxondriyaviy signal yoʻli hujayra sitoplazmasiga apoptogen oqsillarning chiqishi natijasida boʻlib oʻtadi. Bu ikkita sababdan kelib chiqishi mumkin: 1. mitoxondriyaning membranalari yorilishi va 2. mitoxondriya membranalarining oʻtkazuvchanligini oshib ketishi natijasida.
Mitoxondriya membranalarining oʻtkazuvchanligi oshishida apoptotik Bcl-2-oqsillar (Bax va Bak oqsillari) katta ahamiyatga ega. Bcl-2-oqsillar mitoxoxondriya membranalariga oʻtirib sitoplazmaga apoptozda ishtirok etadigan oqsillarni - sitoxrom c, prokaspaza va AIF-flavoproteinlarni - chiqib ketishini taʼminlab beradi.
Nega hujayralar apoptozga uchraydi?
Inson tanasidagi koʻplab hujayralar apoptozga uchrash qobiliyatiga ega (xuddi DNKni nusxalash yoki energiya beruvchi molekulalarni parchalash qobiliyatiga ega boʻlgani kabi). Muhimi, apoptoz – bu organizmning ortiqcha hujayralarini yoʻq qilishining umumiy va qulay usuli.
Rivojlanish jarayonida baʼzi hujayralarni “yoʻq qilish” zarur boʻladi, masalan, yaxlit tuzilma boʻlgan qoʻlni toʻqima tarkibidan ajratish uchun.
Ayrim hujayralar anormal boʻlishi va yashab qolgan taqdirida organizmga xuddi virus bilan infeksiyalangan yoki shikastlangan DNKga ega hujayralar singari zarar yetkazishi mumkin.
Katta yoshli organizmdagi hujayralar yangi hujayralar paydo boʻlishiga yoki vaqtincha vazifalarni bajarish uchun zarur boʻlgan hujayralarni chiqarib tashlash, yaʼni muvozanatni saqlash uchun yoʻq qilinishi mumkin.
Apoptoz embrional rivojlanishning bir qismi
Koʻp organizmlarda rejalashtirilgan hujayra oʻlimi normal rivojlanishning bir qismi hisoblanadi. Ayrim hollarda rivojlanish davrida apoptoz juda aniq tarzda sodir boʻladi: C. elegans chuvalchangida
131
131131 ta hujayra apoptoz orqali nobud boʻladi, chunki chuvalchang bitta hujayradan kattalashib voyaga yetadi (va biz uning qaysi hujayradan rivojlanishini aniq bilamiz).
Apoptoz inson rivojlanishida ham hal qiluvchi rol oʻynaydi. Masalan, kirish qismida koʻrganimizdek, embrional davrda qoʻlingiz suzgichsimon toʻqima boʻlagidan iborat boʻladi. Boʻlakcha orasidagi hujayralarning apoptozi rivojlanayotgan barmoqlarga “oʻyilgan” shakl beradi.
Rivojlanayotgan sichqon panjasi tasvirlangan rasm. Barmoqlar orasidagi apoptozga uchragan hujayralar alohida belgilangan.
Rivojlanayotgan sichqon panjasi tasvirlangan rasm. Barmoqlar orasidagi apoptozga uchragan hujayralar alohida belgilangan.
Rasm manbasi: “Apoptozning susayishi va orqa oyoqlarda xondrogenezning kuchayishi hisobiga toʻrtinchi barmoq ikkilanishi yuz beradi”, Farin et al tomonidan.
2
2
squared, CC BY 4.0.
Bu jarayon barmoq yoki oyoq barmoqlariga ega boʻlgan umurtqali hayvonlarning barcha turlarida uchraydi va apoptoz kamroq darajada sodir boʻlsa, barmoqlar orasida koʻproq bir-biriga yaqin joylashish holatlari yuzaga keladi. Baʼzan barmoq yoki oyoq barmoqlarining rivojlanishida kichik xatolik yuz bersa, apoptoz toʻliq boʻlmasligi mumkin (bu barmoqlar bir-biriga qoʻshilib qolishiga olib keladi).
Normal rivojlanish davomida yuz beradigan apoptozga yana bir misol sifatida, baqaga aylanish davomida itbaliqlarda dumning yoʻqolib ketishi va miyadagi ortiqcha va keraksiz neyronlarning yoʻq qilinishini keltirishimiz mumkin.
Apoptoz infeksiyalangan hujayra yoki saraton hujayralarini bartaraf qiladi
Baʼzi hollarda, hujayraning tirik qolishi tananing qolgan qismi uchun xavf tugʻdirishi mumkin. Masalan, DNKsi zararlangan hujayralar, saraton oldi hujayralari va viruslar bilan zararlangan hujayralar shunday xususiyatga ega. Agar bu hujayralar apoptozga uchrasa, organizmning qolgan qismiga nisbatan boʻlgan xavf (masalan, saraton yoki virusli infeksiyaning tarqalishi) olib tashlanadi.
Agar hujayraning DNKsi shikastlangan boʻlsa, hujayra odatda shikastni aniqlaydi va uni tuzatishga harakat qiladi. Agar shikastlanish tuzatib boʻlmaydigan darajada boʻlsa, hujayra odatda oʻz-oʻzini apoptozga uchratadi va bu shikastlangan DNK tarqalishining oldini oladi. Agar hujayralar DNKsiga zarar yetsa, ammo apoptozga uchramasa, ular saraton kasalligiga aylanishi mumkin.

Ayrim hollarda, ichki apoptoz hujumidan qochgan saraton oldi hujayralari immun hujayralar tomonidan aniqlanadi, ular tashqi signal yoʻli orqali apoptozni qoʻzgʻatishga harakat qiladi. Omadli saraton hujayralari odatda apoptozni keltirib chiqaradigan ichki va tashqi taʼsirlarni yoʻq qilishga qodir. Bu ularga nazorat doirasidan ajralib chiqishga va mutatsiyalarni keltirib chiqarish (DNKni oʻzgartirish)ga imkon yaratadi.

Apoptoz immun funksiyasining kaliti
Apoptoz sogʻlom immun tizimining rivojlanishi va bir maromda ishlashida ham muhim rol oʻynaydi. B va T (spetsifik molekula bogʻlovchi) hujayralar ishlab chiqarilganda birinchi navbatda organizmning “oʻz” shaxsiy toʻqimasiga qarshi reaksiya bildirish yoki bildirmasligi tekshiriladi. Qarshi reaksiya bildirgan taqdirda, bunday hujayralar apoptoz yoʻli bilan yoʻq qilinadi. Bu jarayon buzilsa, organizmda oʻz toʻqimalariga qarshi boruvchi hujayralar paydo boʻladi va bu autoimmun jarayonlarga olib keladi.
Bundan tashqari, apoptoz patogenga qarshi paydo boʻlgan immun javobni pasaytirishda ham ahamiyatga ega. Patogen aniqlanib, immun sistema hujayralari tomonidan tanilgach, uni yoʻq qilish uchun immun hujayralari tez koʻpayishni boshlaydi. Organizm patogendan tozalangach endi ahamiyatga ega boʻlmagan immun hujayralari immun sistemada gomeostazni taʼminlash uchun apoptozga uchraydi.
Apoptoz - bu tartibli programmalashtirilgan hujayra oʻlimining bir turi. Apoptoz natijasida hujayra apoptotik tanachalarga boʻlinib ketadi. Apoptotik tanachalar esa tezda (oʻrtacha 90 minut) makrofaglar yoki qoshni hujayralar tomonidan yalligʻlanishga yol qoymay yutib olinadilar.

Apoptoz mexanizmi

Koʻp hujayrali organizmda apoptoz ikki yo'l bilan vujudga kelishi mumkin:

1) Tashqi signallar boʻylab. 2) Mitoxondriyaviy signal yoʻl orqali.

Umurtqali organizmlarda mitoxondriyaviy signal yoʻl orqali boʻlib oʻtadigan programmalashtirilgan hujayra oʻlimi koʻproq uchraydi.

Apoptozning mitoxondriyaviy signal yoʻli hujayra sitoplazmasiga apoptogen oqsillarning chiqishi natijasida boʻlib oʻtadi. Bu ikkita sababdan kelib chiqishi mumkin: 1. mitoxondriyaning membranalari yorilishi va 2. mitoxondriya membranalarining oʻtkazuvchanligini oshib ketishi natijasida.

Mitoxondriya membranalarining oʻtkazuvchanligi oshishida apoptotik Bcl-2-oqsillar (Bax va Bak oqsillari) katta ahamiyatga ega. Bcl-2-oqsillar mitoxoxondriya membranalariga oʻtirib sitoplazmaga apoptozda ishtirok etadigan oqsillarni - sitoxrom c, prokaspaza va AIF-flavoproteinlarni - chiqib ketishini taʼminlab beradi.

Sitoplazmada sitoxrom c APAF-1 oqsili bilan apoptosoma degan organellani hosil qilishda ishtirok etadi. APAF-1 va sitoxrom c ga prokaspaza-9 oqsili qoʻshilib yetuk apoptosomani hosil qiladi. Apoptosoma sitoplazmadagi kaspaza-9 oqsillarni topib, ularni prokaspaza-3 oqsillari bilan qoshadi va apoptozda ishtirok etadigan tayyor kaspaza-3 oqsilini hosil qiladi. AIF-flavoproteini kaspaza va prokaspaza oqsillaridan aloxida apoptozda ishtirok etadi.

Kaspaza-9 hujayra sitoplazmasida kaspazalar kaskadini hosil qiladi. Kaspazalarning asosiy vazifasi hujayrada joylashgan hamma organoidlarni parchalash bilan boʻgʻliq. Kaspazalar yadro membranalarini, sitoskelet oqsillarini, hujayralar oʻrtasidagi boʻlgan birikishlarni buzilishida istirok etadi.

Kaspazalarning yana bir muhim vazifalaridan biri - bu apoptozni toʻxtatadigan oqsillarni parchalash dur.

Apoptozning ahamiyati
Koʻp hujayrali organizmlarda morfogenez, differentsiatsiya, immunitet jarayonlari apoptozsiz sodir boʻla ololmaydi. Organizmda kasal va shikastlangan hujayralarni yoqotishda ham aynan apoptoz mexanizmi ishlatiladi.