Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь
1. Як можна діагностувати вади розвитку людини?
2. Які фактори підвищують ризик вад розвитку людини?
3. Які вади розвитку людини вам відомі?
4. Які заходи профілактики можуть знизити ризик появи вад розвитку людини?
5. Які технології використовують для коригування вад розвитку людини?
6. Чому корекція вад розвитку людини є важливою для суспільства?
ЛІТЕРАТУРА
[1(204-219), 3(89-99)]
8. Механізми регенерації. Ріст організмів, його регуляція. Життєвий цикл у рослин і тварин. Ембріотехнології. Химерні організми. Клонування організмів – можливості та перспективи використання.
Мета роботи: розглянути основні етапи життєвих циклів рослин і тварин, показати їх зв’язок з особливостями життєдіяльності кожного конкретного організму; розвивати вміння співставляти й робити висновки; виховувати небайдуже ставлення до навколишнього світу. ознайомити студентів із сучасними ембріотехнологіями та технологіями клонування,розглянутиісторію їх розвитку й перспективи використання в медицині, сільському господарстві й промисловості.
Студенти повинні знати:
- періоди онтогенезу у багатоклітинних організмів;
- життєві цикли організмів різних царств;
- гіпотези старіння людини.
Студенти повинні уміти:
- наводити приклади застосування ембріотехнологій людиною; характеризуватиетапи онтогенезу у рослин і тварин;
- характеризувати ембріогенез хордових тварин;
- характеризувати постембріональний розвиток тварин;
- характеризувати типи росту та його регуляцію;
- характеризувати регенерацію у рослин і тварин; можливості регенерації у людини; процеси старіння;
- пояснювати чергування поколінь у життєвому циклі організмів;
- аналізувати та оцінювати значення сучасних технологій клонування людини й інших організмів і пов’язаних з ними біологічних та етичних проблем;
- пояснювати можливість застосування стовбурових клітин для лікування хвороб людини.
Обладнання й матеріали: підручник,таблиці або слайди презентації зі схемами процесу запліднення, ембріогенезу й постембріонального розвитку різних видів рослин і тварин, схеми життєвих циклів декількох видів рослин і тварин.
Базові поняття й терміни: запліднення, ембріогенез, постембріональний розвиток, етапи розвитку, гаметофіт, спорофіт, статеве покоління, нестатеве покоління, чергування поколінь, складний життєвий цикл, простий життєвий цикл.
Під час вивчення матеріалу потрібно звернути увагу на такі моменти.
Життєвий цикл - це період між однаковими фазами розвитку двох або більшої кількості послідовних поколінь. У багатоклітинних організмів індивідуальний розвиток завершується природною смертю. Безперервність життєвого циклу організмів забезпечують гамети (статеві клітини), які передають спадкову інформацію організмам дочірнього покоління. Тривалість життєвого циклу в різних організмів може бути різною. Наприклад, у бактерій або дріжджів проміжок між двома поділами клітини часто не перевищує 30 хвилин, тоді як у багатьох вищих рослин і хребетних тварин він триває багато років. Так, сосна звичайна починає розмножуватися лише на 30–40-му, риба білуга - на 12–18-му роках життя. Тривалі життєві цикли спостерігають і в деяких безхребетних тварин. Наприклад, личинки одного з видів південноамериканських цикад розвиваються протягом 17 років. Тривалість життєвого циклу залежить від кількості поколінь, які послідовно змінюють одне одного протягом одного року, або кількості років, протягом яких розвивається одне покоління. Розрізняють прості та складні життєві цикли. За простого життєвого циклу всі покоління не відрізняються одне від одного. Прості життєві цикли характерні для гідри, молочно-білої планарії, річкового рака, павука-хрестовика, плазунів, птахів, ссавців. Складні життєві цикли супроводжуються закономірним чергуванням різних поколінь або складними перетвореннями організму під час розвитку. Так, 56 у деяких водоростей (бурих, червоних) чергується статеве покоління, переважно гаплоїдне, з нестатевим, переважно диплоїдним. Серед вищих рослин лише в мохоподібних переважає статеве покоління, тим часом як у інших (папоротеподібні, хвощеподібні, плауноподібні, голонасінні, покритонасінні) - нестатеве. У тварин складні життєві цикли теж не є рідкісними. Так, у життєвому циклі багатьох найпростіших (форамініфери, споровики) і кишковопорожнинних відбувається закономірне чергування поколінь, які розмножуються статевим і нестатевим способами. Наприклад, нестатеве покоління медузи аурелії - поліпи -розмножується брунькуванням, утворюючи нові поліпи. З допомогою поперечного поділу поліпи дають початок особинам статевого покоління - медузам. Чоловічі й жіночі особини медуз розмножуються статевим способом. Із заплідненої яйцеклітини розвивається личинка, що деякий час плаває з допомогою війок, а згодом осідає на дно й перетворюється на поліп. В інших тварин (наприклад, у плоских червів - сисунів, у деяких членистоногих - попелиць, дафній) у життєвому циклі чергуються покоління, які розмножуються статевим способом і партеногенетично. Чергування поколінь, які розмножуються статевим способом і партеногенетично, має важливе біологічне значення для тих організмів, які мешкають у мінливих умовах довкілля і не можуть переживати несприятливі періоди в активному стані. Статеве розмноження забезпечує безперервність існування виду, а партеногенез дає змогу повною мірою використовувати сприятливі періоди для швидкого зростання чисельності виду. Чергування поколінь, які розмножуються різними способами (статевим і нестатевим, статевим і партеногенетично), збільшує мінливість, яка забезпечує здатність виду мешкати в різних умовах довкілля і швидко реагувати на їхні зміни.
Ембріотехнології та стовбурові клітини
Мабуть, наймолодшим напрямком сучасної медицини можна вважати клітинні технології, в яких клітини є джерелом тих або інших необхідних чинників, наприклад пухлинних антигенів під час вакцинотерапії. Але використовувати клітину можна не тільки як джерело будь-яких субстанцій, а й для регенеративної медицини. Тут особливий інтерес викликають технології, засновані на стовбурових клітинах. Здатність до необмеженого поділу й перетворення на різні типи клітин (так звана плюрипотентність) робить їх ідеальним матеріалом для трансплантаційних методів терапії. Найбільш доступними вважаються стовбурові клітини дорослого організму. Однак реальний потенціал їх диференціювання ще мало вивчений. На ранніх стадіях розвитку ембріона клітини неспеціалізовані. Вони отримали назву стовбурових (СК), тому що розташовані біля основи уявного стовбура генеалогічного дерева клітин, яке вінчає корона з різних спеціалізованих клітин. На відміну від звичайних клітин, приречених виконувати чітко визначені функції в організмі, СК у процесі розвитку мають можливість набувати спеціалізації. СК розмножуються шляхом поділу, як і всі інші клітини. Відмінність полягає в тому, що вони можуть ділитися необмежено, а зрілі клітини зазвичай мають обмежену кількість циклів поділу. Тож говорять, що СК здатна до проліферації, тобто до тривалого розмноження і репродукції великої кількості клітин. Вони здатні до диференціювання - процесу необоротної спеціалізації клітин. Потрапляючи в організм під час трансплантації, СК продовжують ділитися й самі знаходять місце, де їхня допомога найпотрібніша. Ця здатність СК отримала назву хоумінга. Отже, хоумінг - це здатність клітин до міграції в «потрібне місце» - «рідний» орган і тканину (у свою стовбурову нішу) або в ділянку ушкодження. Надзвичайно привабливими для використання в медицині є ембріональні стовбурові клітини (ЕСК) людини: з них можна отримувати будь-які типи клітин організму. Ембріональні стовбурові клітини отримують із внутрішньої клітинної маси бластоцисти на найбільш ранніх стадіях розвитку ембріона, коли вона ще не імплантувалася в стінку матки. Саме з клітин внутрішньої клітинної маси в подальшому розвивається цілий організм.
Клонування
Клонування - це метод розмноження статевороздільних істот (тварин і людей), з допомогою якого в нестатевий спосіб можна отримати новий організм, який буде генетично ідентичним до організму, що передбачається клонувати. Новий етап у клонуванні визначають експерименти шотландських учених, які завершилися народженням вівці Доллі (27 лютого 1997 р.). Це досягнення від- криває шлях до клонування людини.
Існують два різні шляхи, з допомогою яких можна досягнути клонування.
1. Перенесення ядра клітини суб’єкта, якого хочуть клонувати (дублювати). Ядро вводять у запліднену або незапліднену яйцеклітину після видалення або нейтралізації існуючого в ній ядра. Ядро клітини має повний генетич- ний код певного організму, що дозволяє «відтворити» генетично ідентичний організм.
2. Розщеплення ембріонів, тобто штучне проведення природного процесу формування ідентичних близнюків (або монозигот), який полягає в мікрохірургічному поділі ембріональних клітин на перших стадіях їхнього розвитку (до 14 днів після запліднення) на два або більше ідентичних ембріонів. Після цього розділені організми здатні незалежно розвиватися завдяки клітинній поліпотенції - властивості однієї клітини давати початок різним тканинам, що формують організм