19 квітня
Способи статевого розмноження
Презентація
Практична робота 14
Типи та способи розмноження організмів
Конспект 3
Питання клітинної загибелі надзвичайно актуальні і важливі для розуміння багатьох загальнобіологічних проблем – індивідуального розвитку організмів, морфогенезу, регенерації, утворення пухлин тощо. Кожна особина має певну тривалість життя, характерну для даного виду, до якого вона належить. Для клітин також характерна певна тривалість існування, яка залежить від ступеня диференціації, через який вони пройшли. Спочатку біологи думали, що клітини безсмертні, оскільки здатні безмежно ділитися, а тому старіння і смерть – це властивості лише великих об’єднань клітин, що формують організм. Однак з’ясувалося, що ці фізіологічні прояви живої речовини притаманні й клітинному рівню організації життя. Деякі клітини організму здатні ділитися протягом усього життя людини. Це забезпечує ріст, оновлення клітинного складу й відновлення пошкоджень. Такі клітини наявні в кістковому мозку, шкірі, кишківнику тощо. Інші клітини, як-от: нейрони або м’язові клітини серця, — залишаються диференційованими протягом усього людського життя і не здійснюють клітинних поділів. Але значна кількість клітин нашого організму – постійно гине.Це пов’язано з різними чинниками: накопичення пошкоджень, у результаті інфекцій і стресів, після закінчення«терміну придатності» або навіть в результаті запрограмованої клітинної смерті.
Найпоширенішими видами клітинної загибелі є апоптоз і некроз (рис. 1). Природна запрограмована смерть клітини називається апоптозом, на відміну від некрозу – пасивної загибелі клітин внаслідок інтенсивної дії шкідливих факторів навколишнього середовища (травм, нестачі кисню, високої температури тощо). Слід зазначити, що обидва процеси (апоптоз і некроз) можуть відбуватися незалежно один від одного, послідовно, і навіть одночасно.
На клітинному рівні смерть – процес нормальний і необхідний, відсутність якого порушила б певним чином функції організму. Розглядаючи смерть клітини як біологічну проблему, що не пов’язана зі смертю цілого організму, можна виділити дві категорії цього явища: смерть клітин внаслідок старіння, яка впродовж життя організму врівноважується відповідними новоутво-реннями і заміщеннями молодих клітин; та смерть, яка настає у результаті нормальних процесів розвитку й диференціації, наприклад, під час ембріонального розвитку організмів, метаморфозу личинок тощо. Відомі усім випадки перетворення пуголовка на жабу, гусені на метелика супроводжуються загибеллю великої кількості клітин. Цікаво, що шляхом апоптозу клітин шкірних перетинок між пальцями формуються п’ятипалі кінцівки наземного типу (мал. 2).
Отже, апоптоз – це
нормальний генетично запрограмований процес загибелі клітин під час розвитку
організму. Термін походить від грецького слова, що означає «листопад».
Подібно до того, як рослина звільняється від листя з метою оновлення і
збереження цілісного організму, апоптоз має велике значення у видаленні
дефектних чи непотрібних клітин з цією ж метою! Щодня 50-70 млрд. клітин організму гине шляхом апоптозу.
Дослідження
запрограмованої клітинної загибелі (ЗКЗ або PCD, від англ. programmed cell
death) розпочалися з кінця 60-х років ХХ ст. американськими клітинними
біологами Річардом Локшином і Керролом Вільямсом у Гарвардському університеті.
У 1974 р. група дослідників з лабораторії молекулярної біології Кембриджа –
Сідней Бреннер, Джон Салстон і Роберт Хорвіц розпочали вивчення розвитку досить
вдалого об’єкту – Caenorhabditis elegans. Це один з видів нематод,
круглих червів, в організмі якого всього 1090 клітин, причому під час
ембріогенезу шляхом апоптозу гине 131. Як підсумок успішної праці, С. Бреннера,
Дж. Салстона і Р. Хорвіца у 2002 р. було удостоєно Нобелівської премії за
відкриття в галузі генетичної регуляції онтогенезу і дослідження механізмів
запрограмованої клітинної загибелі.
|
Порівняльна
характеристика апоптозу та некрозу клітини Ознаки |
Апоптоз
|
Некроз
|
|
Причини
загибелі клітин |
Руйнування
ДНК, порушення роботи генів, метаболізму клітини внаслідок сприйняття
мембранними рецепторами сигналів зовні, порушення ферментних систем клітини |
Порушення
цілісності мембран внаслідок агресивних зовнішніх чинників (температури,
опромінення, токсичних речовин) |
|
Локалізація
первинного ушкодження |
В ядрі |
В
плазмалемі |
|
Швидкість
розвитку |
1-12 год
|
В межах
1 год |
|
Зміни
розміру клітини |
Зменшення
(зморщення) |
Збільшення
(набухання) |
|
Зміни
ядра |
Спіралізація
хроматину, каріопікноз, фрагментація |
Набухання
|
|
Зміни в
цитоплазмі |
Конденсація
гіалоплазми, ущільнення гранул |
Розрив
мембран гранул, їх лізис |
|
Зміни
плазмалеми |
Втрата
мікро ворсинок, утворення пухирців |
Порушення
цілісності |
|
Стан ДНК
|
Розрив
на великі фрагменти |
Невпорядкована
деградація |
|
Залежність
від органічних сполук та енергії |
Залежить
від енергії АТФ, синтезу РНК і білка |
Не
залежить |
|
Завершальні
стадії загибелі |
Фагоцитоз
апоптозних тілець макрофагами сполучної тканини без запального процесу й
імунної відповіді організму |
Фагоцитоз
залишків клітини, супроводжується запальним процесом та імунними реакціями |
2- Які ж основні функції апоптозу, його біологічна роль? (Спочатку можна
використати метод «мікрофон»). Завдяки апоптозу здійснюються формоутворюючі процеси під час ембріонального
розвитку; точно регулюється кількість клітин в тих чи інших органах і тканинах
(підтримується тканинний гомеостаз); відбувається видалення старіючих клітин у
зрілих тканинах, забезпечення важливих імунних реакцій, знищення генетично
змінених чи потенційно небезпечних клітин (клітин пухлин, деяких лімфоцитів,
пошкоджених, інфікованих бактеріями і вірусами клітин). Саме
апоптоз називають запрограмованою клітинної загибеллю І типу.
*(додатковий матеріал)3-Різновиди
запрограмованої клітинної загибелі. В останні роки вчені розглядають апоптоз як
провідний, проте не єдиний варіант загибелі клітин. До різновидів клітинної
смерті належать некроз, аутофагія, мітотична катастрофа, параптоз,
апонекроз, клітинний «канібалізм» (ентоз), злущування, корніфікація та ін.
Відмінності між апоптозом і некрозом – найпоширенішими
видами клітинної смерті, узагальнено у таблиці.
Окрім класичного апоптозу та некрозу, в експериментах
було описано форми ЗКЗ, що схожі морфологічно до некрозу, але вимагають
активації генів і синтезу певних білків. Впливаючи на дихальний ланцюг
мітохондрій антибіотиком антиміцином, дослідники отримали форми клітинної
смерті, які поєднали ознаки як апоптозу, так і некрозу. Вони отримали назву апонекрози
або некроптози. Було ідентифіковано також
каспазо-незалежні форми ЗКЗ – параптоз в нейронах та псевдоапоптоз
у дріжджах. При цьому провідна роль у руйнівних змінах клітини належить
не каспазам, а мітохондріальному чиннику AIF (апоптозо-індукуючий фактор) та
ендонуклеазам.
Досить поширеною формою клітинної
смерті (запрограмована загибель клітин ІІ типу) є аутофагія. Аутофагія –
процес «самоперетравлення», при якому органели та ділянки цитоплазми оточуються
мембранами, спрямовуються до власних лізосом, формуючи аутофагосому, та
розщеплюються гідролітичними ферментами. Цей процес детально досліджено відомим
бельгійським біохіміком, Нобелівським лауреатом в галузі фізіології і медицини,
Крістіаном де Дювом. Він відкрив лізосоми і назвав їх «знаряддям самогубства»
клітини. В нормальній клітині аутофагія використовується для омолодження вмісту
клітини. Проте стресові чинники (пероксиди, опромінення, деякі протипухлинні
препарати, зниження
Ще
одним різновидом ЗКЗ є ентоз, або «клітинний канібалізм». При
цьому феномені клітина відкріпляється від субстрату, всередину її проникає інша
жива клітина, індукуючи загибель першої. Ентоз виявлено в клітинах молочної
залози, яєчників, злоякісних пухлин. На цей процес впливають актин і міозин
цитоскелету та білок кадгерин, що сприяє контакту клітин.
Мітотична катастрофа –
загибель клітини в результаті серйозних порушень мітозу, переважно під час
мета- і анафази. При цьому відсутні процеси фрагментації і конденсації
хроматину, проте морфологічно виявляються одне чи кілька мікроядер. Цей вид ЗКЗ
має місце при дії іонізуючого опромінення, деяких протипухлинних препаратів, а
також речовин, що діють на мікротрубочки веретена поділу (колхіцин, вінбластин,
вінкристин). Цікаво, що підрахунок кількості клітин з мікроядрами традиційно
використовується як показник для оцінки мутагенності середовища. Проте загибель
клітин з мікроядрами не є однозначною: мікроядра можуть зникати, інтегруватися
в геном при наступному мітозі. Саме тому не всі біологи вважають мітотичну
катастрофу різновидом ЗКЗ.
Своєрідними
формами ЗКЗ є злущування та корніфікація. Злущування –
процес механічного видалення старих епітеліальних клітин у верхньому шарі
слизової оболонки кишечника. Це один з найінтенсивніших процесів організму –
щоденно одна ворсинка кишечника втрачає 1400 клітин! Механізм цього процесу
вивчений недостатньо. Подібно до апоптозу, він регулюється каспазами, білками
Bcl-2 та ще особливим чинником LKB1. Корніфікація – спеціалізована
загибель клітин епідермісу ссавців. При цьому кератиноцити більш глибоких шарів
епітелію сплющуються, втрачають ядро і органели, претворюючись на рогові
лусочки, або корнеоцити. Вони інтенсивно видаляються з поверхні шкіри.
4-Порушення клітинного циклу та
їхні наслідки. Контроль за
нормальним перебігом клітинного циклу має виняткове значення для підтримання
нормального клітинного складу організму. Наприклад, епітеліальні клітини, які
вистилають кишечник, діляться частіше ніж двічі на добу, оскільки за цей час
гине багато цих клітин, термін існування яких вичерпано. Натомість клітини
печінки (гепатоцити) діляться лише раз чи два протягом року. Більшу частину
клітинного циклу вони перебувають у G1-періоді інтерфази. Дозрілі
нейрони та м’язові клітини зазвичай ніколи не виходять з інтерфази і не
діляться. Таким чином, інтервал між двома послідовними поділами клітин певного
типу залежить від тривалості їхнього життя, стадії розвитку організму (період
росту, дозрівання, старіння) тощо.
Наслідком
порушення регуляції клітинного циклу може бути нестримний поділ клітин, що
призводить до розвитку онкологічних захворювань.
Конспект 2
Порівняльна характеристика мітозу та мейозу. Складання аплікаційних схем мітозу і мейозу
Конспект 1
Процес видоутворення
вид - це сукупність популяцій
особин, що подібні між собою за будовою, процесами життєдіяльності, положенням
в екосистемах (вид займає певну екологічну нішу), населяють певну частину
біосфери (apеал), вільно схрещуються між собою (якщо їм притаманне перехресне
запліднення) і дають плодючих нащадків.
Основні положення біологічної концепції виду,
на якій базується синтетична теорія еволюції, такі:
• особини одного виду
становлять певну генетичну єднiсть, оскільки мають подібний набір генів
(геном), проте вони можуть відрізнятися за набором алельних генів (генотипом);
• сукупність подібних між
собою популяцiй, якi вiдрiзняються від інших популяцій того самого виду одним
або небагатьма варіантами ознак, становить підвид, наявність підвидів -
свідоцтво екологічної пластичності видів;
• у природі певні види не
схрещуються з іншими; якщо ж гібридизація і відбувається, то отримані нащадки
зазвичай не здатнi до розмноження;
• популяція є елементарною
одиницею еволюції, бо в ній відбуваються усі мікроеволюційні процеси (спадкова мінливість,
популяційні хвилі, дрейф генів, природний добiр та боротьба за існування).
Окремі особини, які складають популяцiю, не мають власної еволюційної долі, бо
всі еволюційні події здійснюються протягом змiн низки поколінь унаслідок
схрещувань.
Приналежність особин до
певного виду визначають за певними критеріями
- характерними для особин цього виду ознаками та властивостями, серед яких
подiбнi особливості будови та процесів життєдіяльності, вимоги до умов
середовища життя, подібний геном тощо.
Заповнення таблиці разом з учнями
Критерії виду
|
Критерій |
Що характеризує |
|
Морфологічний |
Характеризує схожість зовнішньої і внутрішньої будови організмів одного
виду. Критерій не абсолютний, тому що існують види-двійники, статевий
диморфізм особин одного виду, породи й сорту, що значно відрізняє їх один від
одного |
|
Генетичний |
Характеризує
кількість і структуру хромосом виду, його каріотип. Кожен вид має чітко
визначений набір хромосом. Види-двійники відрізняються за кількістю хромосом.
Критерій не абсолютний, тому що в межах одного виду кількість хромосом може
змінюватися в результаті мутацій |
|
Фізіологічний |
Характеризує схожість процесів життєдіяльності й можливість схрещування.
Особини різних видів, як правило, не схрещуються й не дають плідного
потомства, однак є винятки. Між деякими різними видами можлива гібридизація |
|
Біохімічний |
Характеризує
можливість розрізняти види за біохімічними параметрами (будовою білків і
нуклеїнових кислот). Однак наявність мутаційної мінливості веде до синтезу
різноманітних білків, тому критерій не абсолютний |
|
Географічний |
Характеризує область поширення виду. Однак існують види з розірваним
ареалом і види з дуже широким ареалом поширення. Різні види можуть займати
один ареал |
|
Екологічний |
Характеризує
умови існування виду, його екологічну нішу, місце існування в біоценозі. Але
в одній екологічній ніші можуть існувати різні види. Часто види-двійники
займають різні екологічні ніші |
МЕХАНІЗМИ ВИДОУТВОРЕННЯ
Одним з видів еволюційного
процесу є видоутворення - процес
виникнення нових видiв та їх зміни в часі. Існує кілька можливих способів утворення нового виду.
Найважливішою умовою утворення виду є ізоляція його окремих популяцій.
Класифікація способів видоутворення побудована саме на різниці у способах
створення ізоляції між різними популяціями виду.
Тривала внутрішньовидова ізоляція призводить до
того, що окремі популяції можуть еволюціонувати незалежно вiд iнших. Мутації,
які виникають в однiй популяцiї, не можуть проникати в іншу. Дрейф генів
призводить до того, що в різних популяціях у різних напрямах змiнюється
генофонд. У свою чергу, природний добір перебудовує генофонд кожної ізольованої
популяції у напрямі формування адаптацій до конкретних умов середовища
мешкання. Тому за своїм генофондом ізольовані популяції стають дедалi менше
схожими на iншi популяції виду.
Видоутворення може
відбуватися різними шляхами, найчастіше шляхом дивергенції, коли від вихідної
батьківської форми виникають два або більше нових видів-на щадків. Поняття дивергенція ввів Ч. Дарвін. Під
ним він розумiв явище розходження ознак у нащадків спільного предка, як
наслідок пристосувань до різних умов довкілля. Видоутворення шляхом дивергенції є наслідком iзоляції.
Відповідно до її типів розрізняють географічне та екологічне видоутворення та
інші
Заповнення таблиці разом з учнями
Способи видоутворення
|
Спосіб видоутворення |
Процеси, які відбуваються |
|
Географічне видоутворення |
Нові форми організмів виникають як результат розриву ареалу і просторової
ізоляції. У кожній ізольованій популяції внаслідок дрейфу генів і добору
змінюється генофонд. Далі настає репродуктивна ізоляція, що веде до утворення
нових видів. Причинами розриву ареалу можуть бути гірські процеси, льодовики,
утворення річок та інші геологічні процеси |
|
Екологічне видоутворення |
Нові форми
займають різні екологічні ніші в межах одного ареалу. Ізоляція відбувається
внаслідок невідповідності часу й місця схрещування, поведінки тварин,
пристосування до різних способів запилення у рослин, споживання різної їжі
тощо |
|
Видоутворення шляхом схрещування |
Нова форма утворюється внаслідок схрещування двох видів. Частіше за все
такий варіант реалізується шляхом алополіплоїдії. Прикладом такого
видоутворення є слива (гібрид терену й аличі) |
|
Видоутворення шляхом поліплоїдії |
Нова форма
утворюється зі старої шляхом поліплоїдизації. Цей спосіб видоутворення
поширений у рослин |
|
Видоутворення шляхом рушійного добору |
У разі дії рушійного добору вид залишається на тому самому місці й від
нього не відокремлюються популяції. Але з часом зміни біології виду стають
настільки значними, що він утрачає схожість із предковою формою (у цьому
випадку ізоляція є функцією часу; якби нащадок існував одночасно з предковою
формою, їх схрещування було б неможливим) |
Приклади географічного
видоутворення:
а). рiзнi види в'юркiв островів
Галапагоського архіпелагу (зверніть увагу, що різні види цих пташок
відрізняються за формою дзьоба внаслідок адаптації до споживання рiзної їжi);
б). бобри європейський та
канадський.
Наведемо приклади екологічного
видоутворення. Відомо кiлька близьких видів синиць, якi добувають подібну
або різну їжу на різних горизонтах крон дерев або на землі. Тим самим кожен з
них займає свою екологічну нішу. Жаба їстівна виникла унаслiдок гібридизацiï
ставкової та озерної жаб близько 5 тис. років тому. В африканському озері
Вікторія, яке утворилося 12 тис. років тому, мешкає понад 500 видів риб-цихлiд,
якi вiдрiзняються один від одного за морфологією, способом життя, поведінкою та
низкою iнших ознак. Молекулярно-генетичний аналіз показує, що всі вони походять
від спільного предка.
НАПРЯМИ ЕВОЛЮЦІЙНОГО ПРОЦЕСУ
Ви вже знаете, що одним з
основних напрямів еволюції є дивергенція. Іншими напрямами еволюційного процесу
є конвергенція та паралелізм.
Конвергенцію спостерігають, коли
неспорідненi органiзми опиняються в подібних умовах існування. Тому в них
незалежно один від одного можуть формуватися подiбнi адаптації. Так, у зубатих
китів (клас Ссавці) унаслідок пристосувань до активного полювання виникла подiбна
до акул (клас Хрящові риби) форма тіла, а їхні переднi кiнцiвки зовнi нагадують
плавці. Подібний вигляд мали й викопнi хижі плазуни iхтіозаври.
Унаслідок конвергенції у
неспоріднених організмів змiнюються лише певні органи, насамперед тi, якi контактують
з довкіллям. Наприклад, переднi кiнцiвки тюленiв (ряд Ластовогi) та
китоподiбних (ряд Китоподiбнi) забезпечують пересування у воді, тому
перетворилися на ласти. При цьому загальний план будови цих організмів
залишається незмінним.
Хоча більшість видів
утворилися шляхом дивергенції, проте в подальшому такi дочiрнi види могли
опинитися в подібному за умовами проживання середовищі та незалежно один від
одного пристосовуватися до нього. Отже, й адаптації до такого середовища в них
можуть відбуватися незалежно один від одного – паралельно.
Практична робота 12
Тема. Вивчення закономірностей модифікаційної мінливості.
Навчальна мета: поглибити знання учнів про статистичні закономірності модифікаційної мінливості; навчитися оцінювати характер мінливості у живих організмів на прикладі біологічних об’єктів, будувати варіаційний ряд і варіаційну криву.
Словничок.
Мінливість – здатність живих організмів набувати нових ознак, відмінних від батьківських у процесі індивідуального розвитку.
Модифікаційна (неспадкова) мінливість– це зміни ознак організму (фенотипу), спричинені впливом факторів умов середовища і не пов’язані зі зміною генотипу.
Норма реакції – це здатність генотипу формувати в онтогенезі, залежно від умов середовища, різні фенотипи.
Варіаційні ряди – послідовне відображення прояву неспадкової мінливості, яке складається з окремих значень видозмін, розміщених за порядком збільшення або зменшення кількісного вираження ознаки.
Варіаційна крива – це графічне зображення кількісних показників мінливості певної ознаки, яке ілюструє межі модифікаційної мінливості та частоту поширеності окремих варіантів.
Хід роботи
1. Виміряйте ознаку – масу тіла або зріст – кожного учня класу (для роботи можна також скористатися готовими статистичними даними).
№ с | Зріст (см) | № | Зріст (см) | № | Зріст (см) | № | Зріст (см) | № | Зріст (см) |
1 | 7 | 13 | 19 | 25 | |||||
2 | 8 | 14 | 20 | 26 | |||||
3 | 9 | 15 | 21 | 27 | |||||
4 | 10 | 16 | 22 | 28 | |||||
5 | 11 | 17 | 23 | 29 | |||||
6 | 12 | 18 | 24 | 30 |
1. Обчисліть кількість показників, які мають однакове значення. Дані внесіть у таблицю:
Зріст, V | |||||||||||
Кількість об’єктів, n |
1. За результатами вимірювань побудуйте варіаційну криву:
*на осі абсцис (по горизонталі) відкладіть варіанти ознак (V) від найменшого числа до найбільшого;
* на осі ординат (по вертикалі) частоту зустрічальності ознаки (Р).
Від горизонтальної осі відновіть перпендикуляри до рівня, що відповідає частоті повторюваності кожної варіанти. Точки перетину перпендикулярів з лініями, що відповідають частоті зустрічальності варіант, з’єднайте лініями.
1. Зробіть висновок, у якому проаналізуйте отримані дані та вкажіть, з якими характерними осоливостями модифікаційної мінливості ви ознайомилися.
Висновок краще зробити за таким алгоритмом:
Мінливість поділяється на ______ і ______ (_______). ________ мінливість проявляється в залежності від умов існування організму. Межі неспадкової мінливості називаються _________. Статистичними показниками неспадкової мінливості є _________ і_________. _________ не успадковується, проте успадковується ________.
Відповідь.
1. Спадкову і неспадкову (модифікаційну).
2. Модифікаційна.
3. Норма реакції.
4. Варіаційний ряд і варіаційна крива.
5.02
Конференція
"Шляхи передачі інформації в живих системах"
https://us05web.zoom.us/j/6463496346?pwd=SmZmU2p5TlVvdkJ6TkRKU3RkeUVxdz09
Идентификатор конференции: 646 349 6346
Код доступа: 4sUm9Y
https://docs.google.com/presentation/d/1_N-KavwT7cqOuzpNPtTEdmVyRgJZUKKd/edit?usp=sharing&ouid=108383442353143145125&rtpof=true&sd=true
2.02
Практична робота 8
Розв'язування задач на тему "Біосинтез білка"
https://youtu.be/rvHNzfvsGxk?si=4NCQ69VSL1hizNNr
Практична робота №4
«Вивчення видового складу екосистем своєї місцевості. Видова
біорізноманітність»
Хід
роботи:
1. Визначте
покритонасінні, голонасінні та вищі спорові рослини, які ростуть у вашій
місцевості.
2. Оцініть
частоту, з якою вони трапляються в екосистемі.
3. Заповніть
таблицю:
|
Таксон |
Об’єкти спостереження |
Частота
(висока, середня, низька). |
|
Покритонасінні |
|
|
|
Голонасінні |
|
|
|
Вищі
спорові |
|
|
4. Визначте
хребетні та безхребетні організми, які живуть у вашій місцевості.
5. Оцініть
частоту , з якою вони трапляються в екосистемі.
6. Заповніть
таблицю.
|
Таксон |
Об’єкти
спостереження |
Частота (висока, середня, низька) |
|
Хребетні |
|
|
|
Безхребетні |
|
|
7. Зробіть
висновок про фактори, що забезпечують стійкість дослідженого біогеоценозу.
Немає коментарів:
Дописати коментар