§ 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 кишечника, епідермісу шкіри та клітини крові. Вони постійно зазнають механічного зношування, пошкоджень або виконують захисні функції, тому швидко відмирають і потребують постійного оновлення.
Довгий життєвий цикл мають нейрони та клітини серцевого м’яза (кардіоміоцити). Вони виконують унікальні специфічні функції, втрачають здатність до поділу, переходять у стадію G0 і мають зберігати сформовані зв’язки та структуру впродовж усього життя організму.

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 використанням колби із зігнутим горлом довів, що в стерильному поживному середовищі мікроорганізми не виникають самі по собі з неживої матерії. Бактерії з’являлися лише у відкритій колбі, куди вони потрапляли з повітря від уже існуючих мікроорганізмів. Це підтвердило важливе положення клітинної теорії про те, що нові клітини утворюються виключно шляхом поділу попередніх материнських клітин.

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 у стадії G0, оскільки вони є остаточно диференційованими клітинами. Втративши ядро та більшість органел, вони повністю позбавлені можливості синтезувати ДНК чи готуватися до поділу. Їхній життєвий цикл завершується без подальшого відтворення.

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

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

Положення 1: Клітина є найменшою одиницею живого, а організм є сукупністю клітин. Приклад: як одноклітинна амеба, так і багатоклітинна людина складаються з клітин, у яких здійснюються всі процеси обміну речовин.
Положення 2: Усі організми складаються з клітин або утворені з них різними способами. Приклад: листова м’якоть рослини та м’язова тканина тварини побудовані з клітин та їхніх міжклітинних структур.
Положення 3: Ріст і розвиток тварин і рослин пов’язані з утворенням нових клітин. Приклад: ріст пагона рослини або загоєння рани на шкірі відбувається завдяки постійному поділу клітин.

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

Порівняльна характеристика будови клітин рослин, тварин і грибів:

3. Як можна відрізнити клітину грибів від клітини рослин?

Клітину грибів можна відрізнити від клітини рослин за такими основними ознаками:

1. Склад клітинної стінки: у грибів клітинна стінка складається з хітину, а у рослин — з целюлози.
2. Наявність пластид: у клітинах рослин присутні пластиди (хлоропласти, хромопласти, лейкопласти), які повністю відсутні в клітинах грибів.
3. Запасний вуглевод: у клітинах грибів відкладається глікоген, а у клітинах рослин — крохмаль.
4. Будова вакуолей та наявність ядер: клітини рослин зазвичай мають одну велику центральну вакуоль, тоді як грибні клітини містять дрібніші вакуолі, мають лізосоми та часто бувають двоядерними або багатоядерними.

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

Перелік ознак перебування клітини на стадії G0:

1. Відсутність підготовки до поділу (не відбувається подвоєння ДНК та синтез спеціальних білків для мітозу).
2. Високий рівень диференціації та виконання спеціалізованих функцій у тканині.
3. Зупинка клітинного циклу поза активними фазами інтерфази на тривалий час або на увесь період життя клітини.
4. Здатність за певних умов (наприклад, під дією фітогормонів чи факторів росту) повертатися до стадії G1 та відновлювати поділ.

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).

Лабораторне дослідження клітин еукаріотів:

Мета: виявити та порівняти особливості будови клітин рослин, тварин і грибів за допомогою світлового мікроскопа.

Обладнання та матеріали: світловий мікроскоп, готові мікропрепарати клітин шкірки цибулі, епітелію людини та дріжджів.

Хід роботи:

1. Розглянули під мікроскопом мікропрепарат клітин шкірки цибулі (рослини). Спостерігали чітку клітинну стінку, ядро та велику вакуоль.
2. Розглянули мікропрепарат клітин епітелію (тварини). Відзначили відсутність клітинної стінки, наявність ядра та плазматичної мембрани.
3. Розглянули мікропрепарат клітин дріжджів (гриби). Виявили клітини овальної форми із клітинною стінкою, у яких відсутні пластиди.

Висновок: клітини еукаріотів (рослин, тварин і грибів) мають спільний план будови (ядро, цитоплазма, мембрана), що свідчить про їхнє спільне походження, але відрізняються наявністю клітинної стінки, її хімічним складом, наявністю пластид та резервних речовин.

СКЛАДАЄМО БІОЛОГІЧНІ ПАЗЛИ (РЕФЛЕКСІЯ)

Виконай завдання (див. с. 9).

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

• Клітинну теорію сформулювали вчені Теодор Шванн і Маттіас Шлейден у 1839 році.
• Клітинна стінка рослин складається з целюлози, а клітинна стінка грибів — з хітину.
• Спеціалізовані клітини, такі як нейрони, переходять у стадію G0 і припиняють поділ.

2. Закінчи одне з речень: Я став/стала більш обізнаним/обізнаною щодо… Мене здивувало… Я побачив/побачила зв’язок…
Я став більш обізнаним щодо відмінностей у будові клітин рослин, тварин і грибів та послідовності стадій клітинного циклу.

3. З якими перешкодами ти зіткнувся/зіткнулася під час опанування параграфа? Як ти подолав/подолала труднощі?
Складність полягала у запам’ятовуванні процесів, що відбуваються на кожній із стадій інтерфази, але ретельний розгляд схеми клітинного циклу та складання порівняльної таблиці допомогли розібратися.

4. Де і як ти зможеш використати знання і набутий досвід?
Ці знання допоможуть мені розуміти процеси регенерації тканин при загоєнні ран, а також принципи вирощування рослин за допомогою калусних культур у сільському господарстві.