§ 20. Клітинна теорія, різноманіття клітин, клітинний цикл

• До змісту відповідей

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

Деякі клітини організму людини мають короткий життєвий цикл. У інших навпаки, життєвий цикл триває дуже довго. Які це клітини і чому їхні життєві цикли саме такі?

Короткий життєвий цикл мають клітини епітелію кишківника, епідермісу шкіри та клітини крові. Вони постійно зазнають механічного зношування, тертя або виконують захисні функції, тому швидко відмирають і вимагають безперервного оновлення.

Довгий життєвий цикл властивий нейронам і клітинам серцевого м’яза. Вони виконують вузькоспеціалізовані завдання, переходять у стадію $G_0$ і припиняють поділ, щоб підтримувати незмінну структуру складних зв’язків протягом усього життя людини.

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. Розглянь схему одного з дослідів, який було проведено у ХІХ столітті (мал. 20.1). Поясни, чому цей дослід став одним із доказів на користь клітинної теорії.

Дослід Луї Пастера з S-подібною колбою остаточно довів неможливість самозародження клітин із неживої матерії. Поживне середовище залишалося прозорим і вільним від бактерій доти, доки вигин шийки затримував пил і мікроорганізми, і псувалося лише у відкритій колбі. Цей дослід наочно підтвердив найважливіше положення клітинної теорії про те, що нові клітини завжди утворюються тільки від інших живих клітин шляхом поділу.

2. Еритроцити ссавців є без’ядерними клітинами. Свої ядра вони втрачають у процесі утворення зі стовбурових клітин. Чи можна визначити, на якій стадії клітинного циклу містяться еритроцити? Як можна обґрунтувати твою думку?

Зрілі еритроцити ссавців перебувають на стадії $G_0$. Вони втратили ядро та органели під час спеціалізації, тому позбавлені генетичного матеріалу для підготовки до поділу і виконують транспортну функцію до свого природного відмирання.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. На конкретних прикладах поясни основні положення клітинної теорії М. Шлейдена і Т. Шванна.

• Клітина є найменшою одиницею живого, а організм є сукупністю клітин: одноклітинна амеба здійснює всі функції життя в межах однієї клітини, а людина функціонує завдяки узгодженій роботі трильйонів об’єднаних клітин.
• Усі організми складаються з клітин або утворені з них різними способами: листок дуба, плодове тіло печериці та кістки собаки складаються з клітин і виділеної ними міжклітинної речовини.
• Ріст і розвиток тварин і рослин пов’язані з утворенням нових клітин: розвиток паростка з насінини або загоєння подряпини на тілі відбувається завдяки регулярному утворенню нових клітин.

2. Виконай в e-ДОДАТКУ тест із порівняння еукаріотичних клітин (завдання 20.1).

3. Як можна відрізнити клітину грибів від клітини рослин?

Клітину грибів легко відрізнити від рослинної за такими ознаками:

• Клітинна стінка грибів побудована з хітину, тоді як у рослин вона целюлозна.
• У клітинах грибів немає пластид і хлорофілу, тому вони не здатні до фотосинтезу.
• Резервною речовиною грибів є глікоген, а в рослин накопичується крохмаль.
• Рослинні клітини зазвичай містять одну велику центральну вакуоль і єдине ядро, а клітини грибів мають дрібні вакуолі та часто бувають двоядерними або багатоядерними.

4. Склади перелік ознак, які вказують на те, що клітина перебуває на стадії G0.

• Припинення підготовки до поділу: відсутність реплікації ДНК і синтезу білків веретена поділу.
• Виконання спеціалізованих тканинних функцій замість росту для розмноження.
• Зупинка клітинного циклу на тривалий час або до кінця життєдіяльності клітини.
• Можливість за спеціальних сигналів (наприклад, дія ауксинів у рослин) вийти зі стану спокою та знову повернутися до циклу.

5. Порівняй стадії G1 та S інтерфази клітинного циклу.

6. Робота в групах. Проведіть лабораторне дослідження клітин еукаріотів (виконайте в e-ДОДАТКУ завдання 20.2).

20.2. ЛАБОРАТОРНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ

І. Дослідження особливостей клітин рослин

1. Виготовте мікропрепарат шкірочки перцю. Розгляньте, знайдіть хромопласти. Замалюйте.

У полі зору видно клітини округлої або багатокутної форми з тонкими оболонками. У цитоплазмі містяться численні жовті, помаранчеві та червоні зернисті тільця — хромопласти, які надають плоду відповідного забарвлення.

2. Виготовте мікропрепарат нитчастої водорості (або квіткової рослини елодеї). Розгляньте, знайдіть хлоропласти. Замалюйте.

Клітини мають чітку прямокутну форму, щільно прилягають одна до одної завдяки товстій целюлозній стінці. Уздовж стінок у цитоплазмі спостерігається велика кількість яскраво-зелених круглих або овалоподібних пластид — хлоропластів.

3. Виготовте мікропрепарат шкірочки синьої цибулі. Знайдіть вакуолю з клітинним соком. Замалюйте.

Клітини видовжені, щільно стулені, мають чіткі межі. Майже весь об’єм клітини займає велика центральна вакуоля, забарвлена пігментом антоціаном у фіолетовий або рожевий колір, а цитоплазма з ядром відтиснута до оболонки.

4. Виготовте мікропрепарат молодого корінця. Виявіть кореневий чохлик, кореневі волоски. Визначте, яка форма клітин.*

Клітини кореневого чохлика мають округлу, злегка сплощену форму та нерівні краї через постійне злущування. Клітини зони всисання мають прямокутну видовжену форму, а їхня зовнішня стінка утворює довгий тонкий виріст — кореневий волосок.

ІІ. Дослідження особливостей клітин тварин

1. Виготовте мікропрепарат клітин ротового епітелію людини. Замалюйте побачені клітини та підпишіть основні їх частини (мембрану, цитоплазму, ядро).

Клітини епітелію лежать окремо або невеликими пластами, мають непостійну сплющену полігональну форму без твердої стінки, з тонкою плазматичною мембраною, світлою зернистою цитоплазмою та добре вираженим центральним темно-синім ядром.

2. Розгляньте мікропрепарат клітин крові. Замалюйте.

У полі зору переважають еритроцити — дрібні, круглі, двоввігнуті дископодібні клітини без ядер, забарвлені в рожевий або жовтувато-червоний колір. Зрідка трапляються більші лейкоцити з чіткими ядрами різної форми.

3. Розгляньте мікропрепарат гладеньких м’язів. Яка форма клітин? Чи можна виявити клітинну стінку у цих клітин? Замалюйте.

Клітини мають видовжену веретеноподібну форму із загостреними кінцями та потовщеною середньою частиною, де розташоване одне видовжене паличкоподібне ядро. Твердої клітинної стінки немає, вони обмежені лише тонкою плазматичною мембраною.

4. Розгляньте мікропрепарат спинного мозку. Знайдіть нейрони. Яка форма цих клітин? Як це пов’язано з їхніми функціями?*

Нейрони мають зірчасту або неправильну багатовідросткову форму з великим тілом і відростками різної довжини (дендритами й аксоном). Така форма дозволяє контактувати з багатьма іншими клітинами, утворювати нервові мережі та передавати електричні імпульси по всьому тілу.

ІІІ. Дослідження особливостей клітин грибів

1. Виготовте мікропрепарат цвілевого гриба. Розгляньте міцелій. Яка форма клітин? Чи можна виявити клітинну стінку?

Міцелій утворений тонкими довгими розгалуженими нитками (гіфами) трубчастої циліндричної форми. Чітка, щільна клітинна стінка добре помітна під мікроскопом, вона оточує цитоплазму по всій довжині гіфи та складається з хітину.

Зробіть висновки щодо подібності і відмінності клітин різних груп.

Спільна будова всіх досліджених зразків (мембрана, цитоплазма, ядро) підтверджує єдність походження живої природи та клітинну теорію, а відмінності (наявність стінок, пластид чи вакуолей) зумовлені пристосуванням до автотрофного або гетеротрофного способу життя.

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

Виконай завдання (див. с. 9).

• Назви три факти, які ти дізнався/дізналася після опанування параграфа.

1. Клітинну теорію у 1839 році разом створили Теодор Шванн і Маттіас Шлейден.
2. Резервним вуглеводом клітин грибів і тварин є глікоген, а зелених рослин — крохмаль.
3. Нейрони та інші високоспеціалізовані клітини зупиняють поділ і переходять у стадію $G_0$.

• Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…
Я став більш обізнаним щодо послідовності періодів інтерфази та відмінностей між клітинами тварин, рослин і грибів.

• З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?
Спочатку було важко запам’ятати різницю між стадіями $G_1$, $S$ і $G_2$, але розгляд схеми клітинного циклу в підручнику допоміг чітко у всьому розібратися.

• Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?
Ці знання допоможуть мені розуміти механізми регенерації тканин під час загоєння ран, а також методи вирощування рослинних культур із калусу в сільському господарстві.