Завдання з методичними рекомендаціями для самостійної роботи

Тема 1

Тема дисципліни: Клітинний рівень організації життя. Структура клітини і її

компонентів

Поверхневий апарат. Ядро.

2 Години

Мета: ознайомитися з органелами клітин. Вивчити клітинні мембрани, хімічний склад, будова і функції клітинних мембран

Зміст самостійної роботи

1. Вивчити клітинні мембрани, хімічний склад, будова і функції клітинних мембран

Література

1. Тагліна О.В., Біологія, 10 кл. Підруч. – Х.:Веста, Вид-во «Ранок», 2010

2. Кучеренко М.Є., Верес Ю.Г., Балан П.Т. та ін. Загальна біологія: (Підруч. для учнів 10-11кл. серед. загальноосв. шк.) – К.: Генеза, 1998

Методичні рекомендації

1. Біологічні мембрани — це тонкі суміжні структури молекуляр­них розмірів, розташовані на поверхні клітин і субклітинних частин, а також канальців та пухирців, що пронизують протоплазму. Най­важливішою функцією біологічних мембран є регулювання транспортування йонів, моносахаридів, амінокислот та інших продуктів обміну речовин.

За допомогою електронного мікроскопа та рентгеноструктурного аналізу вченим вдалося показати спільність будови поверхневих клітинних мембран, мембран ендоплазматичної сітки, мітохондрій, клітинних ядер, лізосом, пластид тощо.

В основі будь-якої мембрани лежить подвійний шар фосфоліпідів.

Однак біліпідний шар — це ще не готова мембрана, а лише її основа. Із біліпідним шаром мають зв'язатися білки, які називають мембран­ними білками. Саме мембранні білки визначають багато властивос­тей мембран. Входять до складу мембран і вуглеводи, що утворюють комплекси з білками або ліпідами.

Сьогодні найбільш визнана рідинно-мозаїчна модель будови мемб­рани. Згідно з цією моделлю мембрана складається з шару біліпідів, у якому плавають (або закріплені) білкові молекули, утворюючи в ньому своєрідну мозаїку.

Будова мембрани відповідає її функціям: транспортній, бар'єрній та рецепторній.

Бар'єрна функція. Мембрана є бар'єром, який запобігає надхо­дженню до клітини різних хімічних речовин та інших агентів.

Рецепторна функція. Поверхня мембрани має великий набір ре­цепторів, що роблять можливими специфічні реакції з різними аген­тами.

Транспортна функція. Через мембрану іде транспорт йонів і ре­човин.

Покриваючи клітину й відокремлюючи її від навколишнього сере­довища, біологічні мембрани забезпечують цілісність клітин та органел. Вона підтримує нерівномірний розподіл йонів Калію, Натрію, . Хлору та інших йонів між протоплазмою й навколишнім середови­щем. Усередині клітини концентрація йонів Nа⁺ нижча, ніж ззовні, а йонів К⁺ — навпаки. Властивості біологічних мембран значною мірою визначають появу та проведення збудження в нервових і м'я­зових клітинах.

Електричні явища, пов'язані з мембранами, відіграють важливу роль у процесах отримування енергії, передавання сигналів та в ін­ших процесам життєдіяльності.

Особливо важливою мембраною у клітині є плазмалема — поверх­нева мембрана. Вона виконує бар'єрну, транспортну, рецепторну, сигнальну функції.

Рідинно-мозаїчна модель будови мембрани:

1 — вуглеводи, що об'єднані з білками;

2 — мембранні білки;

3 — біліпідний шар

Питання для самоперевірки

1. У чому полягають особливості ендоцитозу?

2. Чим активне транспортування через мембрану відрізняється від пасивного?

3. Порівняйте поверхневий апарат клітин рослин і тварин.

4. Порівняйте різні види мембранного транспортування.

5. Як структура мембрани пов'язана з її функціями?

Завдання з методичними рекомендаціями для самостійної роботи

Тема 2

Тема дисципліни: Клітинний рівень організації життя. Клітина як цілісна система

Хромосоми. Каріотип

2 години

Мета: Закріпити знання з будови хромосом, визначення каріотипу. Вивчити механізм загибелі і відтворення клітин

Зміст самостійної роботи

Механізм загибелі і відтворення клітин

Література

1.Тагліна О.В., Біологія, 10 кл. Підруч. – Х.:Веста, Вид-во «Ранок», 2010

2. Кучеренко М.Є., Верес Ю.Г., Балан П.Т. та ін. Загальна біологія: (Підруч. для учнів 10-11кл. серед. загальноосв. шк.) – К.: Генеза, 1998

Методичні рекомендації

1. Утворення клітин

Усі нові клітини виникають у результаті поділу вже існуючих. Багатоклітинний організм починає свій розвиток найчастіше з однієї - єдиної клітини. Потім шляхом неодноразового поділу утворюється багато клітин, які й становлять організм.

У багатоклітинних організмах є клітини, які не можуть ділитися через їх високу спеціалізацію. Наприклад, нервові і м'язові клітини після завершення ембріонального періоду розвитку організму при­пиняють поділ і функціонують протягом усього подальшого життя організму.

Багато спеціалізованих клітин не розмножуються за звичайних умов, але при ушкодженні органів і тканин, до складу яких вони вхо­дять, їх здатність ділитися відновлюється. До таких клітин належать клітини печінки, ендокринних залоз та інших органів.

Є клітини, наприклад клітини епітелію тонкого кишечнику, епі­дермісу, які у процесі виконання своєї специфічної функції гинуть, тому їх замінюють інші, утворені шляхом поділу.

У рослин постійний поділ клітин верхівкової і бічної меристем за­безпечує тривалий ріст пагонів і коренів у довжину і товщину.

Нороутворені клітини набувають здатності ділитися після певного періоду росту. Крім того, поділу передує подвоєння клітинних струк­тур: хлоропластів, мітохондрій, центріолей та інших органел.

Механізми загибелі клітин

До механізмів загибелі клітин належать апоптоз, некроз, автофагія, мітотична катастрофа, клітинне старіння, а також фагоцитоз, унаслідок появи на мембрані клітини «сигналів загибелі».

Апоптоз (від грец. apoptosis — опадання листя) — це явище програ­мованої клітинної смерті, яка супроводжується набором характерних цитологічних ознак, так званих маркерів апоптозу, і молекулярних процесів, які мають відмінності в одноклітинних і багатоклітинних організмів.

Апоптоз — форма загибелі клітини, яка проявляється зменшен­ням її розміру, конденсації і фрагментації хроматину, ущільненням зовнішньої і цитоплазматичної мембран без виходу вмісту клітини у навколишнє середовище.

У численних експериментах учені довели, що програмована за­гибель є обов'язковою і невід'ємною властивістю будь-якої кліти­ни будь-якого багатоклітинного організму. Щодня приблизно 50 % клітин організму піддаються апоптозу, а їхнє місце займають нові. Апоптоз може відбуватися від 15 хвилин до двох годин.

Автофагія (від грец. autos — сам і phagos — пожирач) — це захоп­лення і перетравлювання клітиною власних зруйнованих органел, особливо в клітинах, що атрофуються через недостатність живлення або у зв'язку із впливом гормонів.

Мітотична катастрофа — це загибель клітини внаслідок грубих порушень мітозу та в результаті різних впливів на цей процес.

Клітинне старіння визначається трьома процесами: неможливістю поділу, зниженням «працездатності» клітин, які не повинні діли­тися (більшість нервових і м'язових клітин) або втратили здатність до поділу, а також старінням клітин унаслідок різних генетичних мутацій.

Фагоцитоз через появу на мембрані клітини «сигналів загибе­лі» призводить до того, що клітина сама «просить» себе знищити. До таких явищ належить, наприклад, фагоцитоз еритроцитів, що старіють.

Питання для самоперевірки

1. Навіщо потрібне утворення клітин?

2. Що таке мітоз?

3. У чому полягають особливості інтерфази?

4. Чому виникли механізми загибелі клітин?

5. Що відбувається у клітині в період профази?

6. Як можна на практиці застосувати знання про процес апоптозу?

7. У чому полягає біологічне значення мітозу?

Завдання з методичними рекомендаціями для самостійної роботи

Тема 3

Тема дисципліни: Клітинний рівень організації життя. Клітина як цілісна система

Клітина – елементарна цілісна жива система

2 години

Мета: Закріпити знання з будови клітин. Визначити значення цитотехнології та перспективи використання.

Зміст самостійної роботи

Цитотехнології – можливості та перспективи використання

Література

1.Тагліна О.В., Біологія, 10 кл. Підруч. – Х.:Веста, Вид-во «Ранок», 2010

2.Кучеренко М.Є., Верес Ю.Г., Балан П.Т. та ін. Загальна біологія: (Підруч. для учнів 10-11кл. серед. загальноосв. шк.) – К.: Генеза, 1998

Методичні рекомендації

1. Цитотехнології — це сукупність методів, які використовуються для конструювання нових клітин. Серед цих методів — культивуван­ня і клонування клітин на спеціально дібраних середовищах, гібриди­зація клітин, пересадження клітинних ядер та інші мікрохірургічні операції з «розбирання» і «збирання» життєздатних клітин з окремих фрагментів.

Цитотехнології, або клітинні технології, — це основа клітинної інженерії, перспективного напряму розвитку сучасної біотехнології.

Учені розробили різноманітні методи вирощування (культивуван­ня) у штучних умовах клітин рослин, тварин і людини.

Досягнення цитотехнології

Одним із досягнень клітинної інженерії рослин є клональне мікророзмноження рослин на основі культури тканин. Цей метод ґрунту­ється на дивовижній властивості рослин: з окремої клітини чи шма­точка тканини за певних умов може вирости ціла рослина, здатна нормально рости і розвиватися. Завдяки цьому методу з невеликої частини рослини можна отримати до 1млн рослин за рік.

Клональне мікророзмноження використовується для швидкого розмноження рідкісних, цінних сортів сільськогосподарських куль­тур та для створення нових сортів.

Методи клітинної інженерії дозволяють значно прискорити селек­ційний процес при виведенні нових сортів хлібних злаків та інших важливих сільськогосподарських культур. Термін їх отримання змен­шується до 3—4 років, тоді як за умови застосування звичайних ме­тодів селекції на цей процес витрачається 10—12 років.

Ще одним перспективним способом виведення нових сортів цінних сільськогосподарських культур є метод злиття клітин, що дозволяє отримувати гібриди, які не можуть бути створені звичайним шляхом схрещування через бар'єр міжвидової несумісності. Методом злиття клітин отримані, наприклад, гібриди різних видів картоплі, томатів, ріпаку й турнепсу.

Принципом штучного вирощування клітин рослин на живильних середовищах є вирощування у вигляді суспензії в рідкому живиль­ному середовищі або калусної культури на твердому живильному середовищі.

Калусом називають недиференційовані клітини, з яких може роз­винутися ціла рослина. У біології рослин калусом нази­вають також клітини, що утворюються на рановій поверхні рослини. Калусна тканина сприяє заростанню ран.

Перевага клітинної інженерії в тому, що вона дозволяє експери­ментувати з клітинами, а не з цілими організмами. Клітинна інже­нерія застосовується для розв'язання творчих проблем у біотехнології, для створення нових форм рослин, яким притаманні корисні властивості, наприклад висока продуктивність, і водночас стійкість до хвороб.

За сучасною клітинною теорією, клітина — основна одиниця бу­дови й розвитку всіх живих організмів, найменша одиниця живого. Клітини всіх одноклітинних і багатоклітинних організмів подібні за своєю будовою, хімічним складом, основними проявами життєдіяль­ності й обміном речовин. Розмноження клітин відбувається шляхом їх поділу.

Цитотехнології — це сукупність методів, які використовуються для конструювання нових клітин і є основою клітинної інженерії. Клітинна інженерія застосовується для створення нових форм орга­нізмів, яким притаманні корисні ознаки.