Регенерація. Клонування. Гомеостаз індивідуального розвитку. Вади розвитку і корекція

Тема: "Регенерація. Клонування. Гомеостаз індивідуального розвитку. Вади розвитку і корекція"

Мета:   * ознайомити учнів із сучасними ембріотехнологіями та технологіями клонування, розглянути історію їх розвитку й перспективи використання в медицині, сільському господарстві й промисловості

           * розвивати логічне мислення

            * виховувати почуття відповідальності за свої дії та дбайливе ставлення до живих організмів

Тип уроку: формування вмінь і навичок

Хід уроку

I. Організаційний момент

II. Перевірка домашнього завдання

 2.1. Перевірка теоритичної частини

Які особливості притаманні життєвим циклам рослин?

Які особливості притаманні життєвим циклам тварин?

Які переваги й недоліки мають складні життєві цикли?

Які процеси відбуваються в організмі під час ембріогенезу?

III. Формування мети і завдань уроку

IV. Вивчення нового матеріалу

Властивість зиготи, або інших клітин давати початок новому організму називають тотипотентністю. На стадії бластули, клітини зародків ссавців втрачають властивість тотипотентності, перетворюючись у плюропотентні. Здатність до необмеженого поділу й перетворення на різні типи клітин (так звана плюрипотентность) робить їх ідеальним матеріалом для трансплантаційних методів терапії. Найбільш доступними вважаються стовбурові клітини дорослого організму. З таких  клітин можуть формуватися різні клітини, тканини і органи, але новий організм з них вже утворитися не може. Деякі плюріпотентні клітини зберігаються у дорослому організмі людини. Називаються вони стовбуровими клітинами. Коли стовбурова клітина ділиться, одна з дочірних клітин залишається стовбуровою, а друга диференціюється, перетворюючись у функціонуюючу клітину, наприклад ерітроцит, або лімфоцит. За рахунок цього, і відбувається постійне відновлення клітинного складу крові.

Термін «стовбурова клітина» (СК) був уведений у біологію О. О. Максимовим 1908 р. Досліджуючи процеси кровотворення, він дійшов висновку: у нашому організмі протягом усього життя зберігаються недиференційовані клітини, які можуть перетворюватися на лімфоцити та інші спеціалізовані клітини сполучної тканини й крові. 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. Сили, що дають поштовх початку диференціювання, очевидно, можуть бути внутрішніми й зовнішніми. Внутрішні сигнали управляються генами клітини, а зовнішні — хімічними речовинами, які виділяють інші клітини, фізичним контактом із сусідніми клітинами, а також деякими молекулами навколишнього середовища. У всіх випадках ці впливи мають по суті інформаційний характер, а не фізичний, хімічний чи характер середовища.

Протягом життя в дорослому організмі постійно відбувається загибель клітин різних тканин, як у результаті природньої запрограмованої смерті (апоптоз), так і через ушкодження (некроз). Унаслідок цього в організмі постійно відбуваються процеси відновлення (репарації) втрачених клітин. У результаті клітинного поділу зі стовбурових клітин виникають материнська й дочірня клітини. Материнські використовуються для самопідтримання популяції, а дочірні або перетворюються на камбіальну клітину, або безпосередньо диференціюються. Стовбурова клітина зберігає властивості ранніх ембріональних клітин — плюрипотентність, а камбіальна цю здатність утрачає й виробляє лише регіональні структури. Таким чином, камбіальні клітини забезпечують відновлення втрачених клітин відповідних тканин і органів.

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. Але багато властивостей і клітинні механізми так званої «стовбурової» клітини ставлять її дуже близько до трансформованої, ракової клітини. Саме тому так важливо сьогодні вивчати характеристики самих ембріональних клітин. За вісім років, що минули з моменту одержання перших ліній ЕСК людини, вдалося з’ясувати лише невелику частину механізмів, що забезпечують у культурі самопідтримку недиференційованих клітин або їх диференціювання.

Клонуванн. Клонування — це процес утоврення генетично-ідентичного потомства шляхом нестатевого розмноженяя, або партеногенезу. Клонування є відомим явищем у рослинному світі. Перші спроби клонування тварин здійснювалися в 30-х рр. ХХ ст. Велику роль у цьому зіграв технічний прогресс у сфері молекулярної біології, генетики і штучного запліднення. Новий етап у клонуванні визначають експерименти шотландських учених, які завершилися народженням вівці Доллі (27 лютого 1997 р.). Це досягнення відкриває 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 генетичний код певного організму, що дозволяє «відтворити» генетично ідентичний організм. Така техніка передбачає два моменти: видалення ядра з яйцеклітини або одноклітинного ембріона (зиготи) і злиття клітини, з якої береться ядро, з указаною яйцеклітиною або одноклітинним ембріоном з допомогою електричного шоку. Це дає змогу привести в дію процес поділу нового отриманого індивіда, якого потім переносять у матку особини жіночої статі.

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.

IV. Узагальнення, систематизація й контроль знань і вмінь учнів

Дати відповіді на питання:

1. На яких процесах і властивостях організму засновані ембріотехнології?

2. Яким чином здійснюють клонування?

3. Для яких цілей можна використовувати ембріотехнології?

4. Навіщо людству треба розвивати технології клонування?

5. Які проблеми можуть виникнути в суспільстві у зв’язку з розвитком ембріотехнологій?

6. Які проблеми можуть виникнути в суспільстві у зв’язку з розвитком технологій клонування?

V. Домашнє завдання

Вивчити відповідний параграф підручника.