Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Андерсон - Нова програма

§ 4. Адаптації на клітинному рівні організації живого

Дайте означення поняття клітина.

Які чинники впливають на ріст і розвиток клітин?

Процеси на молекулярному рівні організації живого є підґрунтям усіх адаптаційних процесів. На їх основі формуються більш складні реакції з перебудовою життєдіяльності та структури клітин, зміною характеру їх взаємодій, що призводить до адаптивних зрушень діяльності органів та їх систем. Можна вирізнити декілька напрямів клітинної відповіді на зовнішні впливи.

Адаптаційні зміни об'єму клітини. За певних впливів може відбуватися істотне зменшення об'єму клітини - атрофія. У разі, якщо таких клітин багато, може змінюватися об'єм і функціонування органу, який утворений цими клітинами. Відомим ефектом є атрофія скелетних м'язів, спричинена зниженням їхньої активності внаслідок травм (ушкодження нервів) або ж істотного зниження рухової активності (рис. 11). Адаптивність цієї реакції полягає в тому, що організм витрачає менше ресурсів на підтримання життєдіяльності органу, який не використовується. Подібний ефект притаманний і серцевому м'язу. Для того, щоб запобігти зниженню об'єму та маси м'язів, необхідно підтримувати мінімальний обсяг щоденної фізичної активності (див. § 23). Атрофія може бути фізіологічною, наприклад, важливий імунний орган нашого організму тимус набуває максимальної маси на першому році життя, а надалі поступово знижує її. Гіпертрофія - процес, який характеризується збільшенням об'єму клітини. Інколи це може свідчити про порушення функціонування органу (рис. 12).

Рис. 11. Нормальний м'яз (зліва) та атрофований внаслідок низького рівня активності (справа).

Рис. 12. Мікропрепарати серцевого м'яза: а - нормальний стан клітин міокарда; б - гіпертрофія міокарда

Створіть просвітницький проект для молодших школярів «Вплив рухової активності на стан скелетних і серцевого м'язів людини».

Крім цього, гіпертрофія є головним шляхом збільшення об'єму органів, клітини яких нездатні до поділу. Так, гіпертрофія клітин печінки уможливлює відновлення функціональності цього органу після загибелі частини клітин, наприклад унаслідок перенесеного вірусного гепатиту.

Поділ, ріст та загибель клітин як адаптивний чинник. Гіперплазія є способом збільшення маси органів унаслідок поділу клітин, при цьому їхній об'єм, на відміну від гіпертрофії, залишається на стабільному рівні (рис. 13). Так відбувається відновлення втрачених клітин, у тому числі і фізіологічне, наприклад у багатошаровому зроговілому епітелії. Збільшення об'єму молочних залоз у ссавців у період вагітності є адаптацією до майбутнього вигодовування малят. Ознакою нормальної гіперплазії є контрольованість цього процесу регуляторними чинниками, наприклад факторами росту. Стан, коли новоутворені клітини не реагують на них і починають неконтрольовано ділитися, називають неоплазією. Одним з його виявів є формування злоякісних пухлин при онкологічних захворюваннях.

Адаптивним може бути не лише клітинний поділ або ріст, а й припинення росту або загибель клітин. Програмовану загибель клітини називають апоптозом. Цей процес необхідний для зникнення тимчасових органів (хвіст у пуголовків жаб), контрольованого руйнування деяких структур (опадання листків рослин восени), впливу Т-лімфоцитів на чужорідні клітини (імунітет, див. § 19), фізіологічного знищення старих клітин тощо.

Ще одним шляхом клітинних адаптацій є метаплазія, що являє собою перетворення диференційованих клітин на клітини іншого типу у відповідь на стресові чинники. Прикладом може бути заміна нормального війчастого епітелію дихальних шляхів на багатошаровий зроговілий у курців як відповідь на тривалу дію тютюнового диму (рис. 14).

Рис. 13. Гіперплазія та гіпертрофія - два способи збільшення об'єму частин тіла

Рис. 14. Схематичне зображення змін структури епітелію дихальних органів у курців

1 - базальна пластинка, 2 - нормальний війчастий епітелій, 3 - багатошаровий епітелій, що утворився внаслідок метаплазії

Пригадайте особливості будови та функцій зазначених типів тканин. Поясніть, чому заміна одного виду епітелію на інший є адаптацією до дії тютюнового диму. Чи дозволяє це повністю компенсувати дію негативного чинника?

  • 1. Назвіть напрями формування адаптацій на клітинному рівні.
  • 2. Схарактеризуйте механізми адаптацій на цьому рівні.
  • 3. Поясніть на прикладах взаємозв'язок адаптацій на молекулярному та клітинному рівнях організації живого.
  • 4. Обґрунтуйте значення адаптацій на клітинному рівні для існування живого.