МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ
Кафедра інженерної екології та охорони праці
ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
з дисципліни «Біологія»
Варіант 54
за темами
«Організм як цілісна саморегульована біологічна система»
та
«Відділ Голонасінні»
Виконала студентка групи ЕО 901-09з
заочного факультету (шифр092354)
Чепіга Я. А «___» _____________ ______Р.
Перевірила доцент
кафедри ІЕ та ОП
Пустоварова Т.М «___» _____________ ______Р.
Оцінка роботи ________________
Дніпропетровськ НМетАУ 2013
Зміст:
1. Організм як цілісна саморегульована біологічна система ……………………...3
1.
1. Організм як цілісна саморегульована біологічна система 4
1.1. Клітина як структурна одиниця організму 4
1.2. Поділ клітин 7
1.3. Тканини 9
1.4. Органи, системи органів та апарати 15
2. Відділ Голонасінні 17
Список використаної літератури 21
1. Організм як цілісна саморегульована біологічна система
1.1. Клітина як структурна одиниця організму
Структурною одиницею організмів (як тваринного, так і рослинного походження) є клітина. Клітини утворюють органи, а органи — системи органів і апарати.
Клітина є живою саморегульованою й самооновлюваною системою. Всі клітини між собою взаємозв'язані, а тому організм може існувати лише завдяки своїй цілісності й тісному взаємозв'язку з навколишнім середовищем. Цілісність організму зумовлена нервово-гуморальною регуляцією функцій. Академік І.П. Павлов з'ясував, що провідна роль в іннервації діяльності всіх органів і систем організму та в здійсненні його зв'язків з навколишнім середовищем належить центральній нервовій системі.
Клітини за формою і величиною бувають різними (Мал. 1.1) і в організмі виконують різні функції. Усі клітини складаються з основних і допоміжних частин: до основних належать цитоплазма, ядро й органоїди, до допоміжних — включення.
Мал. 1.1. Різні форми клітин тваринного організму:
7 — нервова; 2, 3, 4 — епітеліальні; 5 — сполучнотканинна; 6 — яйцева; 7 — м'язова
Цитоплазма — внутрішнє середовище клітини — неоднорідна. У ній розрізняють: цитолему, гіалоплазму, органоїди и цитоплазматичні включення.
Ззовні цитоплазма має цитолему (клітинну оболонку), яка відділяє її від зовнішнього середовища (Мал.1. 2).
Мал.1. 2. Схема будови клітини:
1 — цитолема; 2 — цитоплазма; З — ендоплазматична сітка; 4 — вакуоля; 5 — цитоцентр (клітинний центр); 6 — ядерна оболонка; 7 — рибосома; 8 — ядерце; 9 — сітчастий апарат; 10 — мітохондрія
Складається вона з білків, ліпідів і полісахаридів; товщина її 9—10 нм. Цитолема являє собою напівпроникну біологічну мембрану, крізь яку здійснюється транспорт речовин усередину клітини й продуктів метаболізму з клітини в міжклітинну рідину, що її оточує. Цитолема, як і інші мембранні структури організму, побудована з двох шарів молекул фосфоліпідів, що лежать перпендикулярно до поверхні мембрани. Ліпіди становлять 40 %, білки 60, вуглеводи — 1 % компонентів мембрани. Деякі молекули білків і ліпідів зв'язані з молекулами вуглеводів (близько 1 % вуглеводів мембрани). Ці молекули завжди лежать на поверхні мембрани, утворюючи глікокалікс. На внутрішній поверхні мембрани містяться молекули холестерину.
Білки в мембрані виконують ферментативні, рецепторні та інші функції. Мембрани клітин мають плазматичні відростки, за допомогою яких клітини контактують між собою.
В гіалоплазмі клітини міститься ядро, в якому закладена спадкова інформація у вигляді дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК). Ядро здебільшого кулястої форми, оболонка якого теж має двошарову будову (каріотека). Всередині ядра є одно або кілька ядерець. Товщина каріотеки 7 нм. Ядро заповнене колоїдною рідиною, яка називається каріоплазмою. В ній містяться хроматин, ах-роматинова речовина, ферменти та інші біологічно активні речовини.
З хроматину в період поділу клітин утворюються хромосоми. В клітинах людини їх 23 пари. В жіночих клітинах є дві ХХ-хромосоми, а в чоловічих — ХУ-хромосоми. Хромосоми складаються з ДНК; в них міститься набір генів — носіїв спадкових ознак.
Усі біохімічні процеси відбуваються в органоїдах клітин. До них належать мітохондрії, ендоплазматична сітка, лізосоми, комплекс Гольджі й мікротільця. Органоїди ззовні мають мембрану завтовшки 6—7 нм.
До немембранних органоїдів належать центросома, мікротрубочки, війки, джгутики. Крім того, в клітинах є фібрилярні структури: міофібрили (м'язи), нейрофібрили (нервові клітини), тонофібрили.
Мітохондрії виконують функції енергетичних станцій: в них від-бувається клітинне дихання — утворення енергії, яка використовується клітиною для різних функцій. Мітохондрії мають овоїдну форму, вони оточені зовнішньою та внутрішньою мембранами завтовшки 7 нм. Внутрішня мембрана утворює вирости, між якими розташовані міжхондріальні гребені (крісти), заповнені колоїдною рідиною — матриксом. На поверхні кріст міститься багато різних ферментів, котрі й зумовлюють складні біохімічні процеси, внаслідок яких й утворюється енергія.
Рибосоми виробляють специфічний для кожного виду клітин білок. У його утворенні беруть участь транспортні й інформаційні РНК.
Ендоплазматична сітка складається із зернистої й незернистої сіток. Незерниста ендоплазматична сітка являє собою переважно цистерни й трубочки діаметром 50—100 нм, що беруть участь у синтезі та обміні ліпоїдів і глікогену. Ця сітка є в тих клітинах, які виділяють стероїдні речовини та вуглеводи. Зерниста ендоплазматична сітка також складається з цистерн, трубочок і пластинок діаметром 20 нм і більше. Мембрани цих структур із зовні всіяні великою кількістю рибосом, які виділяють і синтезують білки.
Білки, що синтезуються в рибосомах ендоплазматичної сітки, виводяться назовні, а ті рибосоми, які містяться в гіалоплазмі, синтезують білки, необхідні для життєдіяльності самої клітини.
Лізосоми — пухирці, які містять багато ферментів, що забезпечують внутрішньоклітинне травлення.
Комплекс Гольджі має вигляд пухирців, пластинок, трубочок, мішечків, усередині яких теж є ферменти. Комплекс Гольджі бере участь у синтезі полісахаридів, а у взаємодії з білками сприяє відокремленню й виведенню з клітин продуктів їхньої життєдіяльності. Комплекс Гольджі розташований біля ядра клітини.
Цитоцентр (клітинний центр), як правило, міститься над ядром клітини або біля пластинчастого комплексу; він має два щільні тільця — центріолі. Перед поділом клітини центріолі подвоюються.
Мікротрубочки складаються з білка тубуліна; діаметр 25 нм; вони забезпечують строму клітини (цитоскелет).
Війки та джгутики забезпечують рух клітин. Обидві структури — це виростки клітини, в основі яких — базальні тільця. Довжина джгутиків може досягати 120—150 мкм, а війок — 5—10 мкм.
Включення — це зернята білка, краплини жиру, пігменту, які містяться в цитоплазмі. На відміну від органоїдів, вони або є в клітині, або відсутні.
Розміри клітин сягають 200 мкм (наприклад яйцеклітини), але здебільшого не перевищують 20—30 мкм. У людському організмі є клітини найрізноманітніших форм: кулясті, веретеноподібні, зірчасті, циліндричні, лускаті та ін. Усі клітини організму здатні до поділу.
1.2. Поділ клітин
Загальна властивість усіх живих систем — здатність до самовідтворювання, завдяки чому можливий ріст організму, а також заміщення відмерлих та ушкоджених тканин. Тривалість життя різних клітин неоднакова. Так, епітеліальні клітини кишок живуть до 24 годин, клітини шкіри — від 5 до 35 днів, еритроцити — 120 днів, клітини печінки — 180 днів. Клітини протягом усього життя розмножуються поділом.
Регуляція поділу клітин відбувається на тканинному рівні і є складним фізіологічним процесом їх регенерації.
Клітини розмножуються двома способами: прямим і непрямим поділом. Більшість клітин організму розмножується непрямим поділом (мітоз). Сукупність змін, які відбуваються в клітині перед поділом і під час його, називається мітотичним циклом, у якому розрізняють чотири періоди: 1) власне мітотичного поділу; 2) постмітотичного; 3) редуплікації ДНК; 4) накопичення енергії.
Період власне мітотичного поділу найкоротший — не більше ніж 5 % часу в циклі. У цей період клітина ділиться на дві дочірні. В постмітотичний період, який може тривати кілька годин, нарощується маса клітин. Після цього настає період редуплікації ДНК, під час якого посилюється синтез білка, відбувається подвоєння ДНК, тобто утворюється точна копія молекул ДНК, які під час повторного поділу клітини дадуть спадковий матеріал для двох нових дочірніх клітин. В останній, четвертий період, накопичується енергія, необхідна для дальшого процесу. Здатність до поділу мають лише молоді клітини. Тривалість мітотичного циклу в різних клітин різна — від кількох хвилин до 2—30 годин. Вона залежить від виду клітин, умов навколишнього середовища та ін. Зі старінням здатність клітин до розмножування знижується.
Поряд із мітозом може відбуватися і прямий поділ клітин (амітоз), коли клітина поступово ділиться навпіл і з неї утворюються дві дочірні. Іноді такий поділ є неповним, — ядро ділиться надвоє, а протоплазма — ні, внаслідок чого утворюються багатоядерні клітини.
Мітоз (каріокінез) відбувається в чотири етапи: профаза, метафаза, анафаза і телофаза (Мал. 1.3).
Мал.1. 3. Мітоз (каріокінез)
Поділ клітини хоріона шеститижневого плоду людини: 1, 2, 3 — профаза; 4, 5 — метафаза; 6, 7 — анафаза; 8 — телофаза; 9 — утворені клітини
Під час профази в клітині набухає ядро, хроматин із зерен перетворюється на суцільну нитку, згортаючись при цьому в рухливий клубок.
Далі з хроматинових ниток виникають хромосоми, кожна з яких поділяється на дві дочірні. За цієї фази каріолема розчиняється, зникає ядерце, центросома ділиться на дві центріолі, які розходяться по полюсах клітини.
У метафазі центріолі займають своє постійне місце на полюсах клітини й після цього формується ахроматинове веретено, яке складається з багатьох ниточок, що утворилися з ахроматинової речовини ядра. Одним кінцем ці ниточки прикріплюються до центріолі, а іншим — до середини хромосоми. Хромосоми ж на цей час розташовуються в центральній частині клітини, у вигляді фігури, схожої на зірку. Під кінець цієї фази хромосоми стають коротшими й товщими, починають поздовжньо ділитися на дві дочірні, але по екватору вони ще з'єднані між собою.
В анафазі дочірні хромосоми завдяки накручуванню на центріолі ниток ахроматинового веретена розходяться до протилежних полюсів, утворюючи при цьому фігуру подвійної зірки.
У телофазі дочірні хромосоми збираються докупи, ущільнюються й утворюють нові ядра, в яких з'являються каріолема та ядерце. Водночас відбувається перетягування в екваторіальній зоні тіла клітини й утворюються дві самостійні дочірні клітини.
Загальна тривалість цих фаз — від 1 до 1,5 годин. Період між клітинним поділом називається інтерфазою. У мітотичному циклі вона охоплює час трьох періодів: постмітотичного, редуплікації ДНК й накопичення енергії.
За Д.С. Саркісовим, розрізняють два види регенерації: клітинну та внутрішньоклітинну. Клітинна регенерація характеризується збільшенням кількості клітин при незмінності їхніх розмірів. Цей вид регенерації властивий епітеліальним клітинам шкіри, слизових оболонок і всім сполучним тканинам. Внутрішньоклітинна регенерація характеризується збільшенням розмірів клітин та їхніх компонентів, підвищеною активністю внутрішньоклітинних структур. Цей вид регенерації характерний для гангліозних клітин центральної нервової системи і, як вважають деякі вчені, має місце й у розвитку серцевого та скелетних м'язів.
Поряд із клітинними формами організації живої речовини в людському організмі є й неклітинні. Це міжклітинна основна речовина. Крім цього, клітинні структури можуть мати спрощену (ерит-роцити крові не мають ядер, кров'яні пластинки) або ускладнену (симпласти, синцитії) форму існування. Прикладом симпласта є посмуговане м'язове волокно. Його не можна назвати клітиною, оскільки в ньому багато ядер. Синцитій — це структури, які за допомогою відростків утворюють суцільну сітку. Наприклад, у ретикулярній тканині протоплазма одних клітин завдяки відросткам зливається з протоплазмою інших клітин.