Біологія. 8 клас. Балан

Тема 1. Організм людини як біологічна система

• Як відбуваються зв’язки між органами у складі функціональної системи?

Інформаційно-пошуковий проєкт: «Цитологічні та гістологічні дослідження стану здоров’я людини»; «Платон Григорович Костюк - видатний український нейрофізіолог».

Практико-орієнтований проєкт: «Які цитологічні чи гістологічні методи діагностування використовували лікарі, досліджуючи мій організм?»

Творчий проєкт: складання колажу «Рівні організації організму людини»; виготовлення лепбуків «Тканини організму людини».

Ігровий проєкт: гра біологічне лото «Клітина - тканина - орган».

§ 4. Організм людини як саморегульована біологічна система: молекулярний та клітинний рівні

• Які ознаки притаманні організму людини як біологічній системі?

Які загальні ознаки властиві організму людини як біологічній системі. Організм людини - це цілісна, відкрита, саморегульована та відносно стійка біологічна система (біосистема). Такі складні біосистеми, як організм людини, складаються з біосистем нижчого рангу, які взаємодіють між собою.

Який хімічний склад клітин людини. У різних клітинах організму людини виявлено понад 60 хімічних елементів, серед них переважають Карбон (С), Гідроген (Н), Оксиген (О) і Нітроген (N), чий сумарний вміст становить понад 90 %. Саме вони є основою різноманітних органічних сполук (білків, ліпідів, вуглеводів, нуклеїнових кислот та ін.).

Дізнайтеся більше про органічні речовини за QR-кодом.

Уміст органічних сполук у клітинах у середньому становить близько 23,5 %, з них білків - близько 15 %, ліпідів - близько 4,5 %, вуглеводів - близько 2,5 %, нуклеїнових кислот - близько 1,5 %.

Уміст неорганічних речовин у клітині становить близько 76,5 %, з них води - близько 75 %, мінеральних солей і кислот - близько 1,5 %. Вода є універсальним розчинником і середовищем для перебігу багатьох біохімічних процесів. Вона забезпечує пружність (тургор) клітин. Отже, наявність води - обов’язкова умова функціонування клітини.

Клітина як приклад біологічної системи. Тіло людини побудоване з багатьох клітин. Учені підрахували, що до складу тіла дорослої людини входить близько тридцяти трильйонів клітин різних типів. При цьому у процесі розвитку число клітин в організмі поступово зростає. Так, у 10-річної дитини налічують близько 17 трильйонів клітин, у дорослої жінки середнього зросту - близько 28 трильйонів, а у дорослого чоловіка - до 36 трильйонів.

Клітина, з одного боку, є структурною одиницею багатоклітинних організмів, серед яких і людина. З іншого боку, клітина є функціональною одиницею багатоклітинного організму, оскільки клітини певних типів забезпечують ті чи інші життєві функції. Одні з них виконують транспортну функцію (як-от еритроцити), інші - захисну (наприклад, лейкоцити), опорну (клітини кісткової та хрящової тканин) функції тощо. Клітини тварин і людини побудовані за єдиним планом (мал. 4.1).

Мал. 4.1. Будова клітини людини

Усі клітини оточені плазматичною мембраною. Її основу становлять мозаїчно розташовані молекули білків та ліпідів.

Дізнайтеся більше про будову та функції плазматичної мембрани за QR-кодом.

На відміну від клітин рослин і грибів, клітини тварин і людини не мають щільної клітинної стінки. Над їхньою плазматичною мембраною розташований глікокалікс. Цей тоненький пружний поверхневий шар складається зі сполук білків з вуглеводами і, частково, ліпідів з вуглеводами. Він не здатний підтримувати сталу форму клітини, його основні функції: захисна, транспортна, сигнальна.

Внутрішнє середовище клітини - цитоплазма. Вона розташована між плазматичною мембраною та оболонкою ядра (мал. 4.1). Це розчин органічних і неорганічних речовин, у якому містяться органели (постійні структури клітини) та включення (непостійні структури). У цитоплазмі відбуваються різноманітні біохімічні процеси: наприклад, утворюються одні сполуки й розщеплюються інші. У вигляді включень можуть зберігатися запасні поживні речовини (пригадайте, які запасні сполуки відкладаються у клітинах рослин і тварин). Також у цитоплазмі, на мембранах гранулярної ендоплазматичної сітки, у мітохондріях та в ядрі розташовані рибосоми - органели, які беруть участь у синтезі молекул білків.

У цитоплазмі міститься цитоскелет - система білкових структур у вигляді мікротрубочок і мікрониток, які її пронизують (мал. 4.2). Виконує опорну функцію.

Мал. 4.2. Цитоскелет: 1 - мікротрубочки; 2 - мікронитки

Різноманітні органели забезпечують різні процеси життєдіяльності клітини. Обов’язковими органелами кожної клітини є мітохондрії (мал. 4.1), оточені двома мембранами. Їх ще називають «енергетичними станціями» клітини, оскільки там утворюються сполуки, що містять багато енергії.

У клітинах людини містяться лізосоми - органели, оточені однією мембраною. Вони забезпечують внутрішньоклітинне перетравлення поживних речовин, адже містять ферменти, здатні розщеплювати різноманітні сполуки.

Обов’язковими компонентами клітин людини є одне, кілька або багато ядер (мал. 4.1). Ядра зовні оточені оболонкою, що складається з двох мембран. Ця оболонка оточує внутрішнє середовище ядра: ядерний сік, в якому розташовані ядерця та структури, до складу яких входять молекули ДНК і білки. Їх називають хромосомами (див. мал. 2.2, Б). Ядерця - структури ядра, за участі яких формуються складові рибосом. Ядро зберігає спадкову інформацію (закодовану в молекулах ДНК) і забезпечує її передачу від материнської клітини дочірнім під час її поділу. Ядро є своєрідним «центром керування» процесами, що перебігають у клітині, зокрема синтезом молекул білків.

У цитоплазмі існує й власна «транспортна система», основу якої становить ендоплазматична сітка (мал. 4.1). Це система порожнин у цитоплазмі, що має вигляд мікроскопічних канальців та їхніх потовщень (так званих цистерн), оточених мембраною.

Обов’язковою органелою клітин людини є комплекс Гольджі¹ (її ще називають апарат Гольджі) (мал. 4.1), який розташований зазвичай поблизу ядра. Основні функції комплексу Гольджі - накопичення, хімічні зміни і пакування в пухирці, оточені мембраною, речовин, які надійшли до цієї органели. Комплекс Гольджі бере участь і у формуванні лізосом.

¹ Названий так на честь італійського вченого Камілло Гольджі, який відкрив цю органелу.

Дізнайтеся більше про ендоплазматичну сітку, будову та функції комплексу Гольджі за QR-кодом.

Клітини організму людини бувають різної форми: кулястої, дископодібної, кубічної, веретеноподібної, зірчастої тощо (мал. 4.3).

Мал. 4.3. Різні типи клітин організму людини походять зі стовбурових клітин

Цікаво знати. Різноманітні й розміри клітин: від 5-7 до 40 мкм (1 мкм - мільйонна частка метра). Тільки уявіть: в організмі дорослої людини налічують близько 230 типів клітин!

Таке різноманіття клітин є наслідком здатності клітин до диференціації. Будь-яка нестатева клітина нашого організму містить повний набір спадкової інформації про його будову та функції. Але внаслідок того, що в одних клітинах реалізується лише певна частина спадкової інформації, а в інших клітинах - інша, відбувається диференціація клітин: виникають різні їхні типи. У нашому організмі, так само як і в організмі багатоклітинних тварин, є особливі клітини - стовбурові. Це недиференційовані клітини, вони здатні ділитися і давати початок клітинам різних типів (мал. 4.3).

Унаслідок поділу стовбурової клітини одна з дочірніх клітин залишається недиференційованою і зберігає здатність до подальшого поділу, інша - згодом диференціюється. Завдяки стовбуровим клітинам постійно оновлюється клітинний склад нашого організму, відбуваються процеси росту, розвитку, регенерації.

• Пригадайте, що собою становить процес регенерації і які відомі види регенерації у тварин.

Головні життєві властивості різних клітин такі самі, як і організму загалом: обмін речовин та енергії, подразливість, розмноження, ріст і розвиток, саморегуляція та самооновлення (у процесі життєдіяльності клітини оновлюється її хімічний склад).

Узагальнення

Клітина людини - основна структурна і функціональна одиниця будови людського організму. Організм людини налічує трильйони клітин. У клітинах організму трапляється понад 60 хімічних елементів, які утворюють органічні та неорганічні сполуки. Клітини людини мають однаковий загальний план будови: вони складаються з плазматичної мембрани, цитоплазми з органелами і включеннями та ядра (ядер). Відмінності між клітинами пов’язані з їхніми функціями. Клітинний склад організму людини відновлюється за рахунок стовбурових клітин.

Поміркуйте

• 1. Як ви гадаєте, наскільки відрізняється хімічний склад клітин в організмах тварин і людини?
• 2. Які існують зв’язки між різними органелами клітини? Наведіть приклади.
• 3. Як форма клітин пов’язана з їхніми функціями?
• 4. Як стовбурові клітини можна застосовувати в лікуванні захворювань людини?