ГДЗ до підручника «Біологія і екологія» В.І. Соболь. 10 клас

§ 57. Ріст і розвиток клітин та чинники, що на нього впливають

Пригадайте!

Що таке клітина?

Клітина є основною одиницею життя. Це невелика мембранна структура, яка містить біологічні молекули та органели, необхідні для життя. Клітини відповідають за ріст, підтримку та розмноження організму, і всі живі істоти складаються з однієї або кількох клітин. Клітини можна класифікувати як прокаріотичні або еукаріотичні, причому прокаріотичні клітини є найпростішою та найдавнішою формою життя. Прокаріотичні клітини не мають ядра, тоді як еукаріотичні клітини мають ядро, а також інші органели, які зустрічаються в більш складних організмах.

Поміркуйте!

Закон взаємного переходу кількісних змін в якісні – це загальний закон розвитку: кількісні зміни поступово накопичуються й спричиняють зміну якості об’єкта або явища, що здійснюється стрибкоподібно. Будь-який предмет або явище має певну якість, що відрізняє його від інших предметів та явищ, і певну кількість, що характеризує їх щодо розмірів, об’єму, маси тощо. Чи справедливий цей закон для життя клітин?

Так, для життя клітин дійсно справедливий закон взаємопереходу кількісних змін у якісні. Коли клітини ростуть і діляться, кількість клітин збільшується, але самі клітини також зазнають змін у своїй структурі та функціях. Ці зміни здебільшого пов’язані з кількісними змінами в молекулах, що утворюють клітини, такими як зміни кількості або типів білків чи інших молекул. Оскільки ці кількісні зміни накопичуються, вони можуть призводити до якісних змін у активності клітин, таких як зміни в їхній здатності реагувати на середовище та взаємодіяти з ним.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Перед вами ілюстрація процесу диференціації еритроцитів (еритропоезу). Застосуйте свої знання та ілюстрацію для виконання тестового завдання. За умови правильних відповідей отримаєте прізвище науковця, який відкрив еритроцити. Назвіть особливості розвитку еритроцитів, відображених на ілюстрації.

Ілюстрація диференціювання еритроцитів (еритропоезу) показує кілька особливостей процесу. Перший — це виробництво клітини-попередника, яка називається коммітованою еритробластною клітиною-попередницею, яка виробляється кістковим мозком. Потім ця клітина-попередник проходить кілька стадій дозрівання, включаючи виробництво смугастого еритроцита, ретикулоцита і, нарешті, зрілого еритроцита. На ілюстрації також показано виробництво гемоглобіну в процесі дозрівання, який є основним компонентом еритроцита. Вченим, який відкрив еритроцити, є Марчелло Мальпігі.

Тест-конструювання «Розвиток еритроцитів»

1. Де утворюються еритроцити в організмі дорослої людини?

У дорослої людини еритроцити утворюються переважно в кістковому мозку, розташованому в центральних порожнинах кісток, таких як хребці, ребра і кістки тазу. Кістковий мозок містить тип стовбурових клітин, які називаються «коммітованими еритробластними клітинами-попередниками», які можуть розвиватися в зрілі еритроцити. Потім новоутворені еритроцити потрапляють у кровотік, де вони циркулюють приблизно 120 днів, перш ніж розщеплюються та переробляються селезінкою.

2. Укажіть вихідні клітини, з яких починається еритропоез.

Еритропоез починається з коммітованих еритробластних клітин-попередників, які виробляються кістковим мозком. Ці клітини-попередники відповідають за виробництво всіх типів еритроцитів, включаючи еритроцити.

3. Скільки триває процес диференціації еритроцитів у нормі?

Процес диференціювання еритроцитів в нормі займає близько 7-10 днів. Протягом цього часу коммітовані еритробластні клітини-попередники проходять кілька стадій дозрівання, зрештою виробляючи зрілі еритроцити, які вивільняються в кровотік. Потрапляючи в кровотік, еритроцити зазвичай живуть приблизно 120 днів, перш ніж розщеплюються та переробляються селезінкою.

4. Які клітини є безпосередніми попередниками еритроцитів?

Безпосередніми попередниками еритроцитів є комітовані еритробластні клітини-попередники, які виробляються кістковим мозком. Ці клітини-попередники проходять кілька стадій дозрівання, зрештою виробляючи зрілі еритроцити, які вивільняються в кров.

5. Де утворюється гормон еритропоетин, що регулює еритропоез?

Еритропоетин (ЕРО) - це гормон, який виробляється в основному нирками, хоча він також може вироблятися іншими тканинами, такими як печінка. EPO відповідає за регуляцію еритропоезу або виробництва еритроцитів. Він зв’язується з рецепторами еритробластних клітин-попередників у кістковому мозку та стимулює вироблення еритроцитів.

6. Які вітаміни необхідні для росту й розвитку еритроцитів?

Вітаміни В6 і В12 необхідні для виробництва еритроцитів. Вітамін В6 допомагає організму виробляти гемоглобін, білок, що переносить кисень, міститься в еритроцитах. Вітамін B12 необхідний для дозрівання еритроцитів і допомагає запобігти анемії. Крім того, вітамін С також важливий для виробництва еритроцитів, оскільки він допомагає перетворювати залізо у форму, яка може бути використана організмом для виробництва гемоглобіну.

7. Які біоелементи необхідні для еритропоезу?

Виробництво еритроцитів вимагає кількох біоелементів, включаючи залізо, вітамін В6, вітамін В12, вітамін С, гем і еритропоетин. Залізо необхідне для утворення гемоглобіну, білка, що переносить кисень, який міститься в еритроцитах. Вітамін B6 допомагає організму виробляти гемоглобін. Вітамін В12 необхідний для дозрівання еритроцитів і допомагає запобігти анемії. Вітамін С також важливий для виробництва еритроцитів, оскільки він допомагає перетворювати залізо у форму, яка може бути використана організмом для виробництва гемоглобіну. Гем — це порфіринове кільце, утворене комплексом із двовалентним залізом і протопорфірином IX, і є важливою простетичною групою в білках, необхідних для виробництва еритроцитів. Еритропоетин (ЕРО) - це гормон, який виробляється в основному нирками, хоча він також може вироблятися іншими тканинами, такими як печінка. EPO відповідає за регуляцію еритропоезу, або виробництва еритроцитів. Він зв’язується з рецепторами еритробластних клітин-попередників у кістковому мозку та стимулює вироблення еритроцитів.

8. Яка функція визначає особливості будови еритроцитів?

Структура еритроцитів визначається низкою факторів, у тому числі формою та складом їхньої клітинної мембрани, виробництвом і збіркою гемоглобіну, а також здатністю регулювати свій об’єм у відповідь на зміни осмотичного середовища. Клітинна мембрана еритроцитів складається з подвійного фосфоліпідного шару, який відповідає за підтримку форми клітини та регулювання її взаємодії з іншими клітинами. Виробництво та збірка гемоглобіну регулюється низкою ферментів, включаючи декарбоксилазу глутамінової кислоти, гамма-глутамілтранспептидазу та аденозинтрифосфатазу. Крім того, еритроцити здатні регулювати свій об’єм у відповідь на зміни в осмотичному середовищі, процес, відомий як осмотична регуляція.

СТАВЛЕННЯ

Лауреатами Нобелівської премії 2012 р. з фізіології і медицини стали британський біолог Д. Гердон та японський науковець С. Яманака «за роботи в галузі біології розвитку і отримання індукованих стовбурових клітин». Їхні експерименти доводять, що кожна клітина має здатність перепрограмувати себе, щоб знову стати юною і перетворитися на будь-яку клітину дорослого організму. В чому суть їхніх експериментів і яке значення цього відкриття для людини?

Експерименти Д. Гердона та С. Яманаки, удостоєні Нобелівської премії, продемонстрували, що дорослі клітини можна перепрограмувати, щоб вони стали плюрипотентними стовбуровими клітинами, які здатні породжувати будь-який тип клітин в організмі. Це відкриття відкрило нові можливості для регенеративної медицини, оскільки тепер можна генерувати стовбурові клітини з власних клітин пацієнта, які потім можна використовувати для відновлення та заміни пошкоджених або хворих тканин. Крім того, це відкриття також призвело до кращого розуміння механізмів розвитку та захворювання, а також дозволило розробити ефективніші методи лікування низки захворювань.

РЕЗУЛЬТАТ

1. Що таке цитогенез?

Цитогенез - це походження і розвиток клітин. Він передбачає вивчення хромосом, які є довгими ланцюгами ДНК і білка, які містять більшу частину генетичної інформації в клітині. Цитогенетика передбачає тестування, маніпуляції та аналіз тканини, крові, кров’яного мозку або культуральних клітин у лабораторії з метою виявлення змін у хромосомах, які можуть вказувати на генетичне захворювання або рак. Це розділ генетики, а також частина клітинної біології/цитології, яка займається тим, як хромосоми пов’язані з формуванням і розвитком клітин, а також спадковістю, генетичними аномаліями та прогресуванням захворювань.

2. Які процеси є його основою?

Основою цитогенезу є генетична інформація, яка зберігається у вигляді ДНК в ядрі клітини. ДНК організована в хромосоми, які містять генетичний код, з якого складається організм. У процесі поділу клітини ці хромосоми реплікуються та розподіляються між дочірніми клітинами, забезпечуючи таким чином основу для нових клітин. Під час цього процесу хромосоми також модифікуються, процес, відомий як рекомбінація, під час якого змінюється генетична інформація хромосом. Цей процес необхідний для того, щоб дочірні клітини генетично відрізнялися від вихідної клітини.

3. Що таке диференціація клітин?

4. Назвіть основні категорії стовбурових клітин.

Основними категоріями стовбурових клітин є ембріональні стовбурові клітини, дорослі стовбурові клітини та індуковані плюрипотентні стовбурові клітини. Ембріональні стовбурові клітини отримують з ембріонів на стадії бластоцисти і є плюрипотентними, тобто вони здатні диференціюватися в клітини будь-якого типу. Дорослі стовбурові клітини знаходяться в тканинах дорослої людини і, як правило, мультипотентні, тобто вони можуть диференціюватися в кілька різних типів клітин. Індуковані плюрипотентні стовбурові клітини — це дорослі клітини, генетично модифіковані для набуття плюрипотентності. Усі ці три категорії стовбурових клітин можуть використовуватися для лікування різноманітних захворювань і станів.

5. Що таке детермінація клітин?

Детермінація клітин – це процес, за допомогою якого клітини диференціюються на певні типи клітин, такі як нервові клітини, клітини м’язів і клітини шкіри. Цей процес обумовлений генетичними ознаками та ознаками навколишнього середовища, які разом створюють спеціалізовані типи клітин із різними функціями. Під час розвитку стовбурові клітини диференціюються в більш спеціалізовані клітини, і цей процес відомий як клітинна детермінація.

6. Назвіть основні чинники, що визначають диференціацію клітин.

Основними факторами, що визначають диференціацію клітин, є генетичні та екологічні ознаки, такі як гормони, фактори транскрипції та взаємодії між клітинами. Ці фактори працюють разом, контролюючи експресію генів і в кінцевому підсумку визначають тип клітини, яка виробляється. Крім того, експресія певних генів може спровокувати експресію каскаду інших генів, що призводить до особливих характеристик даного типу клітин.

7. Які відбуваються ріст і розвиток клітин?

Ріст і розвиток клітин - це процес, за допомогою якого клітини ростуть і диференціюються в різні типи клітин і тканин. Цей процес обумовлений поєднанням генетичних факторів і факторів навколишнього середовища, і він необхідний для нормального розвитку і росту. Під час росту та розвитку клітини проходять ряд стадій, від початкового поділу клітини до моменту, коли клітина стає зрілою та функціонує як спеціалізована клітина. На ранніх стадіях клітини швидко діляться і виробляють необхідні білки та ферменти для підтримки росту організму. У міру дорослішання організму клітини диференціюються в спеціалізовані клітини та тканини, такі як нервові, м’язові та шкірні клітини. Ріст і розвиток клітин є важливим процесом для правильного функціонування організму.

8. Які клітини є вихідними в процесах цитодиференціації?

Вихідною точкою в процесах цитодиференціації є плюрипотентна стовбурова клітина. Плюрипотентні стовбурові клітини здатні диференціюватися в будь-які типи клітин в організмі та є основою для всіх типів клітин в організмі. Під час процесу диференціації ці клітини діляться та спеціалізуються на різні типи клітин, необхідні організму для функціонування, наприклад, нервові клітини, клітини м’язів і клітини шкіри. Цей процес обумовлений генетичними ознаками та ознаками навколишнього середовища, і він є важливим для правильного розвитку та росту.

9. Які чинники визначають розвиток клітин?

Розвиток клітин визначається поєднанням генетичних факторів і факторів зовнішнього середовища. Ці фактори працюють разом, контролюючи експресію генів і в кінцевому підсумку визначають тип клітини, яка виробляється. Ці фактори включають гормони, фактори транскрипції, взаємодію між клітинами та інші сигнали. Крім того, експресія певних генів може спровокувати експресію каскаду інших генів, що призводить до особливих характеристик даного типу клітин.

10. На конкретному прикладі охарактеризуйте процес утворення, росту й диференціації клітин.

Конкретним прикладом процесу утворення, росту та диференціювання клітин є розвиток нервової системи людини. Під час раннього ембріонального розвитку група клітин, званих нейронними стовбуровими клітинами, формується та ділиться, щоб утворити більше нервових стовбурових клітин, а також більш спеціалізовані клітини, які називаються клітинами-попередниками. Потім ці клітини-попередники діляться і диференціюються в різні типи нейронів і гліальних клітин, які відповідають за структуру і функцію нервової системи. Оскільки клітини продовжують ділитися та диференціюватися, вони утворюють різні частини нервової системи, такі як мозок, спинний мозок і периферичні нерви. Ріст і диференціація цих клітин регулюється поєднанням генетичних факторів і факторів середовища, таких як гормони та інші молекули. Зрештою, цей процес призводить до формування зрілої, функціонуючої нервової системи.

Підручник можна знайти тут (Укр. мова. 2018).

Зміст