If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Agar veb-filtrlardan foydalanayotgan boʻlsangiz *.kastatic.org va *.kasandbox.org domenlariga ruxsat berilganligini tekshirib koʻring.

Asosiy kontent

Bir hujayrali organizmda hujayradan hujayraga signal uzatish

Bir hujayrali organizmlar qanday qilib signallar yordamida oʻzaro aloqa qiladi. Achitqi juftlashishi turlari, bakteriyalarning kvorum sezgisi va biofilmlar.

Kirish

Koʻp hujayrali organizmlarda (masalan, insonda) hujayradan hujayraga signal uzatish ularning faoliyatini muvofiqlashtirishga, toʻqima, organ va organlar sistemasi funksiyalarining toʻgʻri ishlashiga sharoit yaratadi. Bu bakteriya va achitqi zamburugʻi kabi bir hujayrali organizmlar hujayradan hujayraga signal uzatish yoʻllaridan foydalanmaydi deganimi?
Aslini olganda, bu organizmlarda bir-biri bilan “muloqot” oʻrnatishga ehtiyoj bor. Garchi ular bitta organizmning tarkibiy qismlari hisoblanmasa-da, bitta populyatsiyaga tegishli va insonlar jamoasidagi odamlar kabi oʻzaro va jamoaviy ahamiyatga ega masalalar haqida muloqot qilish yoʻllariga muhtoj. Masalan, bakteriyalar kimyoviy signallar yordamida populyatsiya zichligini (ular yashayotgan muhitda qancha hujayra borligini) aniqlaydi va shunga muvofiq oʻz harakatlarini oʻzgartiradi. Achitqi zamburugʻlari esa kimyoviy signallar yordamida oʻziga juft topadi.
Quyida biz bir hujayrali organizmlar kimyoviy signallar yordamida qanday “muloqot” qilishi bilan yaqindan tanishib oʻtamiz.

Bakteriyalarda kvorum sezgisi

Koʻp yillar davomida bakteriyalar asosan yakka yashaydi, yaʼni jamoaviy darajadagidan koʻra xususiy darajadagi qarorlarni qabul qiladi degan fikrlar mavjud boʻlgan. Keyinchalik maʼlum boʻlishicha, koʻplab turdagi bakteriyalar kvorum sezgisi deb ataladigan signal uzatish usuli yordamida maʼlumot almashinar ekan.
Kvorum sezgisi orqali bakteriyalar kimyoviy signallarga asoslanib populyatsiya zichligi (ular yashayotgan muhitda qancha hujayra borligi)ni tahlil qiladi. Signallar chegara darajasiga yetganda populyatsiyadagi barcha bakteriyalar oʻz harakat tarzini, shu bilan birga, gen ekspressiyasini oʻzgartiradi.

Simbiozda kvorum sezgisi

Kvorum sezgisi dastlab Aliivibrio fischeri organizmida, Gavayi kalta dumli kalmari bilan simbioz (oʻzaro manfaatli) munosabatda yashaydigan bakteriyada aniqlangan1. A. fischeri kalmarning “yorugʻlik organi” ichida koloniya hosil qiladi. Kalmar bakteriyani ozuqa bilan taʼminlaydi, bakteriya esa evaziga lyuminessensiya (yorugʻlik) ishlab chiqaradi. Bakteriyalarning yorugʻlik taratishi kalmarni qorongʻiga tushib qolishdan saqlaydi va yaqin atrofdagi yirtqichlardan himoya qiladi.
Rasm manbasi: “Euprymna scolopes”, rasm Chris Frazee va Margaret McFall-Ngai tomonidan taqdim etilgan (CC BY 4.0)2.
A. fischeri bakteriyalari kalmarning “yorugʻlik organi” ichida yashash paytida nur tarata oladi, lekin okeanda erkin yashaganda bunday xususiyatga ega boʻlmaydi. Oʻnlab yillar davomida olib borilgan tadqiqotlarda shu maʼlum boʻldiki, bakteriyalar biolyuminessensni qachon ishlab chiqarishi haqidagi maʼlumotni kvorum sezgisi orqali olishar ekan. Yakka bakteriyaning ochiq okeanda yolgʻiz, yaʼni kalmar organizmidan tashqarida yorugʻlik ishlab chiqarishi metabolik jihatdan samarasiz hisoblanadi. Koʻp sonli bakteriyalar kalmarning “yorugʻlik organi”da joylashib yorugʻlik taratgandagina ustunlikka ega boʻladi: bu ularga simbioz munosabatdan oʻzlariga keragini olishga va kalmar (oʻzlarining ovqat manbai)ni yirtqichlar hujumidan saqlashga imkoniyat yaratadi.

Kvorum sezgisi mexanizmi

Kvorum sezgisi avtoinduktorlarni ishlab chiqarish va sezishga asoslangan boʻlib, signal molekulalari bakteriyalar tomonidan davomiy ishlab chiqariladi va ular shu yoʻl orqali qoʻshni (asosan bir xil turdagi) bakteriyalarga oʻzlarining mavjudligi haqida axborot beradi. Autoinduktorlar bakteriyalarga populyatsiya zichligini aniqlashga va zichlik maʼlum bir chegaraga yetganda oʻz harakatini sinxron tarzda oʻzgartirish imkonini beradi.
Ayrim turdagi bakteriyalar hosil qiladigan autoinduktorlar atsil-gomoserin lakton (AGL) molekulasi kabi kichik va gidrofob tabiatga ega. AGL autoinduktori kalmarning yorugʻlik organini egallagan A. fischeri bakteriyalari tomonidan ishlab chiqariladi. Boshqa turdagi bakteriyalarda esa autoinduktorlar peptid (qisqa oqsillar) yoki boshqa turdagi molekulalar koʻrinishida boʻlishi mumkin3.
AGL molekulasi kichik va gidrofob boʻlgani sababli bakteriya hujayra membranasi boʻylab oson harakatlanadi.
  • Bakteriya atrofidagi boshqa hujayralar soni kam boʻlgan paytda AGLning molekulasi muhitda tarqaladi va hujayra ichidagi AGL darajasi past boʻlib qoladi.
  • Bakteriyalar soni koʻp boʻlganda esa katta miqdordagi AGL (koʻp sonli ishlab chiqaruvchi bakteriyalar hisobiga) ishlab chiqariladi.
  • Agar AGL darajasi yetarlicha yuqori boʻlsa, bu bakteriyalarning kritik zichligini anglatadi, AGL molekulasi hujayra ichidagi oqsil retseptorga bogʻlanadi va uni aktivlaydi.
  • Aktiv retseptor transkripsion faktor vazifasini bajaradi, bakteriya DNKsining maxsus nuqtasiga birikib, shu DNK nuqtasi yaqinidagi nishon genlar aktivligini oʻzgartiradi.
A. fischeri bakteriyasida transkripsiya omili biolyuminessens substratlari va fermentlarini, shuningdek, AGL molekulasini ishlab chiqarish uchun kerak boʻlgan fermentni kodlaydigan genlarni oʻz ichiga oladi (qaytar musbat aloqa orqali yuzaga keladigan javobni kuchaytiradi)4.
Kvorum sezgisi grafigi.
Birinchi tasvir: hujayralar zichligi kam. Hujayralar zichligi kam boʻlganda autoinduktorlar hujayradan ajralib chiqib, muhitda keng tarqaladi.
Ikkinchi tasvir: hujayralar zichligi yuqori. Hujayralar zichligi yuqori boʻlganda muhitdagi autoinduktor miqdori oshib ketadi. Ular maʼlum genning transkripsiyasini boshqaruvchi retseptorlarga birikadi. Musbat qaytar aloqa natijasida autoinduktorlar ishlab chiqarilishi uchun javob beradigan genlar ekspressiyasi oshadi.
Rasm manbasi: “Bir hujayrali organizmlarda signal uzatish: 2-rasm”, OpenStax College, Biology (CC BY 3.0).
Umuman olganda, har bir bakteriya turi oʻziga xos autoinduktorga va unga mos keladigan yuqori spetsifik (boshqa turdagi bakteriyaning autoinduktori taʼsirida faollashmaydigan) retseptorga ega. Lekin ayrim turdagi autoinduktorlar boshqa turdagi bakteriyalar tomonidan ishlab chiqarilishi va boshqa turdagi bakteriyalar tomonidan aniqlanishi mumkin. Olimlar ushbu molekulalar turlar orasidagi aloqaga qanday sharoit yaratishi mumkinligi ustida tadqiqotlar olib bormoqda6.

Kvorum sezgisi va biofilmlar

Ayrim turdagi kvorum sezgisiga ega boʻlgan bakteriyalar oʻzaro bir-biriga birikkan va joylashgan yuzasiga birikkan bakteriyalar jamoalarini, yaʼni biofilmlarni hosil qiladi. Biofilmlar bakteriya hujayralarining tartibli murakkab strukturasini hosil qilishi mumkin va ularning ayrimlari bir nechta turdagi bakteriyalardan tashkil topgan boʻladi.
Katetor yuzasida biofilm hosil qilgan Staphylococcus aureus surati.
Rasm manbasi: “Bir hujayrali organizmlarda signal uzatish: 3-rasm”, OpenStax College, Biology (CC BY 3.0). Janice Carr, CDC tomonidan taqdim qilingan rasmga asoslangan.
Biofilmlar toʻgʻrisidagi koʻp maʼlumotlar nomaʼlum qolishiga qaramasdan, ular odam organizmi salomatligi va kasalliklarida muhim rol oʻynashi aniq. Masalan, S. aureus yuqorida keltirilgan katetor yuzasida toʻplangan va biofilm hosil qilgan. Kvorum sezgisi biofilmning hosil boʻlishi, saqlanishi va buzilib ketishida katta ahamiyatga ega.

Achitqi zamburugʻlarida signal uzatish

Uzumning vinoga aylanishiga yoki xamirning oshishiga sabab boʻluvchi achitqilar bir hujayrali eukariotlar hisoblanadi. Achitqilar oʻsimlik ham, hayvon ham emas, balki zamburugʻning bir turi hisoblanadi. Novvoylikda ishlatiladigan ayrim achitqilarning rasmi quyida berilgan.
Achitqi hujayralarining mikrofotografiyasi.
Rasm manbasi: “Bir hujayrali organizmlarda signal uzatish: 1-rasm”, OpenStax College, Biology (CC BY 3.0.
Achitqilarda eng yaxshi oʻrganilgan signal uzatish yoʻli bu juftlashish jarayonidagi signal uzatish yoʻlidir. Kurtaklanuvchi achitqilar jinsiy koʻpayishga oʻxshash jarayon orqali juftlashadi, bunda ikkita gaploid hujayra (inson spermatozoidi yoki tuxum hujayrasidagi kabi toq xromosomalar toʻplamiga ega boʻlgan hujayra)lar diploid hujayra (inson tanasidagi hujayralar kabi juft xromosomalar toʻplamiga ega boʻlgan hujayra) hosil qilish uchun birikadi. Keyinchalik bu diploid hujayra yangi irsiy axborot kombinatsiyalari hosil qilish uchun meyoz yoʻli bilan boʻlinib koʻpayadi.
Juftlashishga tayyor boʻlgan boshqa gaploid hujayrani topish uchun kurtaklangan achitqi juftlashish faktori deb nomlangan signal molekula ishlab chiqaradi. Juftlashish faktori juftlashish faktori retseptori kabi ikki xil koʻrinishda boʻladi va bu sistema achitqiga yaqin boʻlmagan boshqa turdagi achitqi bilan juftlashishga ham imkon yaratadi. Mos keluvchi retseptor bilan bogʻlangan faktor achitqi hujayrasi yuzasidan boʻrtma hosil boʻlishiga va jufti bilan qoʻshilishiga olib keladigan signal ketma-ketligini ishga tushiradi. Bu usulni achitqi koʻpayishida hujayra signali videosida batafsil oʻrganishingiz mumkin7,8.
_Rasm manbasi: “Kurtaklangan achitqi, S. cerevisiae”, Masur, jamiyat mulki._
Agar siz juftlashish faktorining signal zanjiriga chuqurroq nazar solsangiz, uning molekulalari odamniki bilan oʻxshash ekanini koʻrishingiz mumkin. Masalan, juftlashish faktorining retseptori G oqsil bilan bogʻlangan retseptor toifasiga kiradi va u odam organizmidagi oʻsish omili signali kabi MAP kinaza signal zanjiri orqali ishga tushadi.