Отговорите на задачи 1–21 са поредица от числа, число или дума (фраза).
1
Обмислете предложената схема. Запишете в отговора липсващия термин, посочен в диаграмата с въпросителен знак.
2
По-долу е даден списък с методи за изследване. Всички с изключение на два се използват в генетиката. Намерете два метода, които "отпадат" от общата серия, и запишете числата, под които са посочени.
1. центрофугиране
2. хибридизация
3. анализ на кариотипа
4. пресичане
5. мониторинг
3
В соматичната клетка на вълка има 78 хромозоми. Какъв набор от хромозоми имат половите клетки на този организъм? Запишете само броя на хромозомите във вашия отговор.
Отговор: ______
4
Всички функции, изброени по-долу, с изключение на две, се използват за описание на клетката, показана на фигурата. Идентифицирайте два знака, които „изпадат“ от общия списък, и запишете номерата, под които са посочени в таблицата.
1. няма хомоложни хромозоми
2. всяка хромозома съдържа една ДНК молекула
3. липсва му клетъчен център
4. възниква образуването на митотичното вретено на деленето
5. образувала се е метафазна плоча
5
Установете съответствие между характеристиките на клетъчния органоид и неговия тип: за всяка позиция, дадена в първата колона, изберете съответната позиция от втората колона.
ХАРАКТЕРИСТИКА НА ОРГАНОИДА
А. система от тубули, проникващи в цитоплазмата
Б. система от сплескани мембранни кухини и везикули
Б. осигурява натрупването и съхранението на веществата в клетката
G. рибозомите могат да бъдат поставени върху мембрани
D. участва в образуването на лизозоми
ОРГАНОИД НА КЛЕТКАТА
1. Комплекс Голджи
2. ендоплазмен ретикулум
6
Определете съотношението на фенотипите в потомството при кръстосване на дихетерозиготно тиквено растение с бели кръгли плодове и дихомозиготно растение с жълти удължени плодове (белият цвят и кръглата форма на плода са доминиращи черти) с пълно доминиране и независимо наследяване на черти. Запишете отговора под формата на поредица от числа, показващи съотношението на получените фенотипове в низходящ ред.
7
По-долу е даден списък на характеристиките на променливостта. Всички освен две от тях се използват за описание на характеристиките на генетичната вариация. Намерете две характеристики, които "отпадат" от общата серия, и запишете числата, под които са посочени.
1. поради съчетаването на гамети по време на оплождането
2. поради промяна в последователността на нуклеотидите в триплета
3. образува се при рекомбинация на гени при кросинговър
4. характеризиращ се с промени в гена
5. образува се при промяна на нуклеотидната последователност
8
Установете съответствие между органа, тъканта на гръбначно животно и зародишния лист, от който се образуват по време на ембриогенезата: за всяка позиция, дадена в първата колона, изберете съответната позиция от втората колона.
ОРГАН, ПЛАТ
Б. зъбен емайл
Б. хрущялна тъкан
Ж. сърдечен мускул
Г. кожни жлези
зародишен лист
1. ектодерма
2. мезодерма
9
Изберете три верни отговора от шест и запишете числата, под които са посочени. Какви признаци са характерни само за вида, към който принадлежи животното, изобразено на фигурата.
1. многоклетъчност
2. способност за хетеротрофно хранене
3. дишане с разтворен във вода кислород
4. наличието на външен скелет, състоящ се от три слоя
5. тялото образува гънка - мантията
6. Тялото се състои от глава, торс и крака
10
Установете съответствие между тъканта и организма, за който е характерен; за всяка позиция, дадена в първата колона, изберете съответната позиция от втората колона.
А. епителен
Б. съхранение
V. съединителен
Ж. механични
Г. образователни
Д) покривно стъкло
ОРГАНИЗЪМ
1. растение
2. животно
11
Установете последователността на подреждане на систематични групи животни, като започнете от най-големите. Запишете съответната последователност от числа в таблицата.
1. Гущери
2. Бърз гущер
3. Влечуги
4. Гущер
5. Хордови
12
Изберете три верни отговора от шест и запишете числата, под които са посочени. Какви заболявания се развиват в нарушение на щитовидната жлеза?
1. диабет
2. микседем
3. Болест на Грейвс
4. анемия
5. кретинизъм
6. гигантизъм
13
Установете съответствие между функцията на човешката жлеза и нейния тип: за всяка позиция, дадена в първата колона, изберете съответната позиция от втората колона.
ФУНКЦИИ НА ЖЛЕЗИТЕ
А. образуват мазнини
Б. участват в терморегулацията
Б. произвежда пълноценна храна за детето
G. премахване на минералите от тялото
D. увеличаване на пластичността на кожата
ТИП ХАРДУЕР
1. пот
2. мастна
3. млечен
14
Установете последователността на процесите, протичащи в храносмилателната система на човека по време на смилането на храната.
1. интензивно изсмукване на вода
2. начало на разграждането на нишестето
3. усвояване на аминокиселини и глюкоза в кръвта
4. Смилане на хранителни биополимери от панкреатични ензими
5. подуване и частично разграждане на протеини
15
Изберете от текста три изречения, които описват екологичния критерий на вида. Запишете номерата, под които са посочени.
1. Домашната муха е двукрило насекомо, което служи за храна на насекомоядни птици. 2. Устен апарат тип близане. 3. Възрастните мухи и техните ларви се хранят с полутечна храна. 4. Женските мухи снасят яйцата си върху гниеща органична материя. 5. Ларви бял цвят, нямат крака, растат бързо и се превръщат в червено-кафяви какавиди. 6. Възрастна муха се развива от какавида.
16
Установете съответствие между примера и фактора на антропогенезата: за всяка позиция, дадена в първата колона, изберете съответната позиция от втората колона.
А. трудова дейност
Б. абстрактно мислене
Б. проява на мутации
Г. мутационна изменчивост
Г. популационни вълни
Д. втора сигнална система
ФАКТОР НА АНТРОПОГЕНЕЗАТА
1. биологичен
2. социален
17
Изберете три верни отговора от шест и запишете числата, под които са посочени. Какви фактори на околната среда трябва да се припишат на антропогенни?
1. пролетно пълноводие на реките
2. вулканично изригване
3. отглеждане на нови породи животни
4. отстрел на хищни животни
5. плевене на растения
6. полет на птици
18
Установете съответствие между знака на чернодробния метил и критерия за вида, за който е характерен: за всяка позиция, дадена в първата колона, изберете съответната позиция от втората колона.
Ларвата на A. живее във вода
Б. тялото е сплескано
G. има две смукала
Г. храносмилателната система има устен отвор
ТИП КРИТЕРИЙ
1. морфологичен
2. екологичен
19
Задайте последователността на процесите в светлинната фаза на фотосинтезата. Запишете съответната последователност от числа.
1. поглъщане на светлинни кванти от хлорофил
2. синтез на АТФ молекули поради освободената енергия
3. участие на електрон в редокс реакции и освобождаване на енергия
4. възбуждане на молекулата на хлорофила под въздействието на енергията на слънчевата светлина
20
В предложения текст попълнете празнините с предложените по-долу термини. Запишете числата, които означават избраните термини.
ЩИТОВИДНА ЖЛЕЗА
При липса на прием на йод в човешкото тяло се нарушава синтезът на хормона _________ (A). Недостатъчното количество хормон на щитовидната жлеза в кръвта променя интензивността на метаболизма, ____________ (B) ритъма на сърдечните контракции. В детството липсата на хормона на тази жлеза води до бавен растеж на детето. При прекомерна секреция на щитовидната жлеза ____________ (B) възбудимост нервна система. Функциите на щитовидната жлеза се регулират от автономната нервна система.
Списък с термини:
1. ускорява
2. ензим
3. подобрява
4. ендокринни
5. тироксин
6. униформа
7. инсулин
8. забавяне
21
Анализирайте таблицата "Броят на столетниците на мъжете и жените в периода от 1940 до 1952 г." Изберете твърдения, които могат да бъдат формулирани въз основа на анализа на данните в таблицата.
Броят на дълголетните мъже и жени в периода от 1940 до 1952 г
Какво е съотношението на броя на столетниците и жените в периода 1947-1950 г.?
1. приблизително същото и е 1:1
2. има повече мъже, отколкото жени
3. Жените са около 5 пъти повече от мъжете
4. Съотношението между жени и мъже е 1:30
5. Има приблизително 5 жени на мъж
Част 2.
Запишете първо номера на задачата (22, 23 и т.н.), а след това подробното решение. Напишете отговорите си ясно и четливо.
Кръвосмучещите насекоми са често срещани обитатели на много биоценози. Обяснете в какви случаи те заемат позицията на потребители от II, III и дори IV ред в хранителните вериги.
Покажи отговора
Елементи на отговора:
1) върху тялото на тревопасно животно те са потребители от втори ред;
2) на тялото на хищник те са потребители от III (IV) ред
Какви процеси са показани на фигури А и Б? Назовете клетъчната структура, участваща в тези процеси. Какви трансформации ще настъпят след това с бактерията на фигура A?
Покажи отговора
Елементи на отговора:
1) A - фагоцитоза (улавяне на твърди частици от клетката), B - пиноцитоза (улавяне на капчици течност);
2) плазмената мембрана на клетката участва в тези процеси;
3) фагоцитната везикула ще се слее с l изозома, съдържанието й ще претърпи разделяне (лизис), получените мономери ще навлязат в цитоплазмата
Намерете грешки в дадения текст. Посочете номерата на изреченията, в които са допуснати грешки, коригирайте ги.
1. Ароморфоза - посоката на еволюцията, която се характеризира с незначителни адаптивни промени. 2. В резултат на ароморфозата се образуват нови видове в рамките на същата група. 3. Благодарение на еволюционните промени, организмите развиват нови местообитания. 4. В резултат на ароморфозата животните кацат на сушата. 5. Ароморфозите също включват формирането на адаптации към живота на морското дъно при писия и скат. 6. Имат сплескана форма на тялото и оцветяване, което съответства на цвета на земята.
1) Какви функции изпълнява хромозомата?
2) Какво е ген?
3) Кариотипът на Drosophila има 8 хромозоми. Колко хромозоми има в половите клетки и колко в неполовите клетки?
ГЕНИ И ХРОМОЗОМИ
Клетките на живите организми съдържат генетичен материал под формата на гигантски молекули, наречени нуклеинови киселини. С тяхна помощ генетичната информация се предава от поколение на поколение. В допълнение, те регулират повечето клетъчни процеси, като контролират протеиновия синтез.
Има два вида нуклеинови киселини: ДНК и РНК. Те се състоят от нуклеотиди, редуването на които ви позволява да кодирате наследствена информация за голямо разнообразие от характеристики на организми от различни видове. ДНК е "опакована" в хромозоми. Той носи информация за структурата на всички протеини, които функционират в клетката. РНК управлява процесите, които транслират генетичен кодДНК, която е специфична последователност от нуклеотиди, в протеини.
Генът е част от ДНК молекула, която кодира един специфичен протеин. Наследствените промени в гените, изразяващи се в замяна, загуба или пренареждане на нуклеотиди, се наричат генни мутации. В резултат на мутациите могат да настъпят както полезни, така и вредни промени в чертите на организма.
Хромозомите са нишковидни структури, намиращи се в ядрата на всички клетки. Те са изградени от ДНК молекула и протеин. Всеки тип организъм има свой специфичен брой и форма на хромозомите. Наборът от хромозоми, характерни за даден вид, се нарича кариотип.
Изследванията на кариотипите на различни организми показват, че техните клетки могат да съдържат двойни и единични набори от хромозоми. Двойният набор от хромозоми винаги се състои от сдвоени хромозоми, идентични по размер, форма и естество на наследствената информация. Сдвоените хромозоми се наричат хомоложни. И така, всички неполови човешки клетки съдържат 23 двойки хромозоми, т.е. 46 хромозоми са представени като 23 двойки.
Някои клетки могат да имат единичен набор от хромозоми. Например в зародишните клетки на животните няма сдвоени хромозоми, няма хомоложни хромозоми, но има нехомоложни.
Всяка хромозома съдържа хиляди гени, съхранява определена част от наследствената информация. Мутациите, които променят структурата на хромозомата, се наричат хромозомни мутации. Неправилното разминаване на хромозомите по време на образуването на зародишните клетки може да доведе до сериозни наследствени заболявания. Така например, в резултат на такава геномна мутация като появата във всяка човешка клетка на 47 хромозоми вместо 46, възниква болестта на Даун.
Текуща страница: 3 (общата книга има 24 страници) [достъпен откъс за четене: 16 страници]
Шрифт:
100% +
§ 7. Клетъчен строеж на тялото
1 . Каква е структурата на животинската клетка?
2. Каква е функцията на хромозомите?
3. Как става деленето на клетките?
Външна и вътрешна среда на тялото.Външната среда е тази, в която се намира организмът. Човек живее в газова среда, но може временно да бъде във вода, например, докато се къпе.
Вътрешната среда на тялото се нарича среда, която е вътре в тялото: тя е отделена от външната среда от черупките на тялото (кожа, лигавици). Съдържа всички клетки на тялото. Той е течен, има определен солев състав и постоянна температура. Имайте предвид, че съдържанието на храносмилателния канал, пикочните и дихателните пътища не се отнася за вътрешната среда. Само външният кератинизиран слой на кожата, състоящ се от мъртви клетки, и някои лигавици граничат с външната среда. Те предпазват по-дълбоките клетки от външни условия. Чрез вътрешната среда на клетката човешкото тялосе снабдяват с всичко необходимо, а чрез него се извеждат веществата, образувани в процеса на жизнената им дейност.
Ориз. 12. Клетка под електронен микроскоп: 1 - цитоплазма; 2 - клетъчна мембрана; 3 - сърцевина; 4 - ядро; 5 - ядрена обвивка; 6 - мембрани на ендоплазмения ретикулум; 7 - рибозоми; 8 - митохондрия; 9 - клетъчен център; 10 - лизозома
Клетъчна структура.По форма, структура и функция клетките са изключително разнообразни, но по структура си приличат. Всяка клетка е отделена от останалите с клетъчна мембрана. По-голямата част от клетките имат цитоплазма и ядро (фиг. 12).
Структурата и функциите на ядрото.Ядрото е отделено от цитоплазмата от ядрената обвивка. В него можете да намерите ядрото - мястото на сглобяване на рибозомите, най-важните органели на клетката.
Ядрото съдържа хромозоми, които се основават на ДНК молекули. В тези молекули е закодирана цялата наследствена информация на организма.
Сегментите на ДНК молекулите, отговорни за синтеза на определен протеин, се наричат гени.Всяка хромозома съдържа стотици и хиляди гени. Хромозомите могат да се наблюдават под микроскоп само по време на клетъчното делене: в други периоди те не се виждат. Като контролират образуването на протеини, гените контролират цялата верига от сложни биохимични реакции в тялото и по този начин определят неговите характеристики. Обикновените човешки клетки съдържат 46 хромозоми всяка, в зародишните клетки (яйцеклетки и сперматозоиди) 23 хромозоми всяка (половин комплект).
Външната мембрана и органелите на клетката.Външната клетъчна мембрана е лесно пропусклива за някои вещества и непропусклива за други. Тази селективна пропускливост на клетъчната мембрана се нарича полупропускливост. Чрез клетъчната мембрана клетката получава вода, хранителни вещества, кислород, йони и през нея се отстраняват продуктите от клетъчния метаболизъм. Клетъчната мембрана също така осигурява взаимодействието на клетката с околната среда и с други клетки. Наричат се постоянни клетъчни структури, всяка от които изпълнява свои специфични функции органелиили органели.В клетката те играят същата роля като органите в тялото.
Ориз. 13. Ендоплазмен ретикулум - транспортната система на клетката (микроснимка)
Пространството вътре в клетката също е разделено от мембрани. Те образуват ендоплазмения ретикулум- мрежа от тубули, контейнери, кухини (фиг. 13). Ендоплазменият ретикулум е вид транспортна система, чрез която веществата, синтезирани от клетката, се движат вътре в клетката. Благодарение на него се поддържа двупосочна комуникация между ядрото и цитоплазмата, както и между различни органели на клетката.
разположени върху мембраните на ендоплазмения ретикулум рибозома,осигуряване на биосинтеза на протеини, специфични за дадена клетка. Съставът и структурата на тези протеини се определят от гени. Специална молекула, информационна РНК, действа като посредник, който предава информация за структурата на протеин от ген към рибозома.
Митохондриитеучастват в биологичното окисление на веществата, поради което се освобождава и натрупва енергията, необходима за живота на клетките. Тези двумембранни образувания, едва забележими в оптичен микроскоп, се наричат енергийни станции на клетката (фиг. 14).
Благодарение на биологичното окисление сложните органични вещества се разлагат и освободената в този случай енергия се използва от клетките за мускулна контракция, генериране на топлина и синтез на вещества, необходими за образуването на клетъчни структури.
В близост до ядрото в клетката се намира апарат на Голджи,което е купчина плоски резервоари. Веществата, синтезирани в клетката, влизат в апарата на Голджи, където претърпяват по-нататъшни биохимични трансформации, опаковат се в мембранни везикули и се пренасят до онези места в клетката, където са необходими, или се транспортират до клетъчната мембрана и излизат извън клетката. Освен това апаратът на Голджи образува лизозоми.
Ориз. 14. Митохондриите - енергийната станция на клетката (микрография)
Лизозоми- Това са малки мембранни везикули, които съдържат биологично активни вещества - ензими, необходими за смилането на хранителните вещества. Сложните молекули, влизащи в клетката, се разграждат в лизозомите до по-прости. В допълнение, лизозомите могат да разрушат структурите на самата клетка по време на стареене или по време на ембрионалното развитие, когато тъканите се заменят.
Задължителен органоид на животинска клетка и следователно клетка на човешкото тяло е клетъчен център,състоящ се от две центриоли.Тези малки цилиндрични тела са разположени близо до ядрото под прав ъгъл едно спрямо друго. Клетъчният център играе важна роля в клетъчното делене: растежът на делителното вретено започва от центриолите.
Връзка между обем и клетъчна повърхност.Размерът на клетките е ограничен, тъй като с увеличаване на обема и масата на клетката, нейната относителна повърхност намалява и клетката вече не може да получава необходимото количество хранителни вещества и напълно да отделя продуктите на разпадане. Следователно, достигайки определен размер, той престава да се увеличава по обем.
клетъчно делене- сложен процес (фиг. 15). При подготовката за делене всяка ДНК молекула се удвоява. В резултат на това в хромозомата се появява двойка идентични ДНК молекули, които след това стават независими хромозоми на дъщерни клетки.
Преди разделянето ядрото набъбва и се увеличава по размер. Хромозомите са усукани в спирала и стават видими в оптичен микроскоп. Ядрената обвивка изчезва. Центриолите на клетъчния център се удвояват, отклоняват се към противоположните полюси на клетката и между тях се образуват вретеновидни влакна.
В следващата фаза на делене хромозомите се подреждат в екваториалната равнина на клетката. Сдвоените ДНК молекули на всяка хромозома са прикрепени към нишките на вретеното на делене. Скоро нишките на вретеното на деленето започват да дърпат сдвоените ДНК молекули към противоположните полюси. Образуват се два нови набора, състоящи се от едни и същи хромозоми и, следователно, едни и същи гени. Хромозомите на дъщерните клетки образуват топки. Около тях се синтезира ядрена обвивка, образува се ядро. Хромозомите, усукани в спирала, са напълно неусукани и престават да бъдат видими. Едновременно с разминаването на хромозомите органелите са приблизително равномерно разпределени на два полюса. След това клетъчната мембрана се издува навътре и цитоплазмата на клетката се дели чрез свиване. Образуват се две дъщерни клетки.
Ориз. 15. Клетъчно делене: 1 - клетка (между деленията) в покой; 2, 3, 4 - образуването на хромозоми, видими в оптичен микроскоп, тяхното местоположение в екваториалната равнина на клетката; 5 - разминаване на хромозомите; 6 - образуването на две дъщерни ядра, началото на разделянето на цитоплазмата; 7 - образуването на две дъщерни клетки
Клетъчна жизнеспособност.Всяка клетка в човешкото тяло има определена задача. Въпреки огромното разнообразие, общи черти са характерни за всички клетки.
Метаболизъм и енергия. Едно от основните свойства на клетката е способността да метаболизъм и енергия.От постъпилите в клетката хранителни вещества се образуват сложни вещества(характерни за всеки тип клетка), се образуват клетъчни структури. Успоредно с образуването на нови вещества протичат процеси на биологично окисление на органични вещества - протеини, мазнини, въглехидрати. В този случай се освобождава енергията, необходима за живота на клетката. В резултат на активната работа в живата клетка непрекъснато се генерират отпадъчни продукти. Продуктите от разпад се отстраняват от клетката и след това от тялото.
Синтезът и разграждането на веществата възникват поради действието ензими.Това са биологични катализатори от протеинова природа, многократно ускоряващи хода на химичните процеси. Всеки ензим действа само върху определени съединения. Те се наричат субстратот този ензим.
Ензимите се произвеждат както в растителни, така и в животински клетки. Понякога действията им са подобни. По този начин ензимът каталаза, намиращ се в клетките на стената на устната кухина, мускулите, черния дроб, е в състояние да разгражда водородния прекис, вредно съединение, което се образува в тялото.
Нека направим експеримент. Изсипете водороден прекис в чаша и пуснете парчета ситно нарязани картофени грудки в него. Течността се пени поради образуването на кислородни мехурчета: отровният водороден пероксид се разлага на безвреден кислород и вода.
Ензимите действат както вътре, така и извън клетките. При варене протеините се разрушават, така че ензимите губят своята активност. Деактивирайте ги и някои химически веществакато соли на тежки метали. (Ако сварите картофи, няма да има реакция на разлагане на водороден прекис.)
Растеж и развитие на клетката. В процеса на живот се случва растеж и развитие на клетките. Ростомнаречено увеличаване на размера и масата на клетката и развитиеклетките са нея промени, свързани с възрастта, включително постигането на способността му да изпълнява пълноценно функциите си. Например, за да може една костна клетка да създаде твърда и издръжлива костна субстанция, тя трябва да узрее.
Покой и възбуждане на клетките. Клетките може да са в състояние Почивкаили способен възбуда.
Когато е развълнувана, клетката се включва в работата и изпълнява функциите си. Обикновено преходът към възбуда е свързан с раздразнение.И така, в отговор на дразнене, нервната клетка генерира нервни импулси; мускулната клетка се свива, а жлезистата отделя секрет.
Следователно дразненето е процесът на въздействие върху клетката. Тя може да бъде механична, електрическа, термична, химическа и др. В отговор на дразнене клетката преминава от състояние на покой в състояние на възбуда, т.е. активна работа.
Способността на клетката да реагира на стимул със специфичен отговор се нарича възбудимост.Мускулните и нервните клетки са най-възбудими.
КЛЕТЪЧНА МЕМБРАНА, ЯДРО, ЦИТОПЛАЗМА, ХРОМОЗОМИ, ГЕНИ, ОРГАНОИДИ, ЕНДОПЛАЗМАТИЧНА МРЕЖА, РИБОЗОМИ, МИТОХОНДРИЯ, АПАРАТ НА ГОЛДЖИ, ЛИЗОЗОМИ, ЦЕНТРИОЛИ, ДЕЛЕНИЕ, МЕТАБОЛИЗЪМ И ЕНЕРГИЙЕН МЕТАБОЛИЗЪМ, РАСТЕЖ, РАЗВИТИЕ, ПОЧИВКА, ВЪЗБУЖДАНЕ.
Въпроси
1. Какви функции изпълнява клетъчната мембрана?
2. Какви са функциите на ядрото и ядрото?
3. Колко хромозоми имат човешките зародишни клетки - сперматозоиди и яйцеклетки? Защо мислите, че броят на хромозомите в половите клетки е наполовина от този в телесните клетки?
4. Назовете основните органели на клетката.
5. Какви жизнени процеси са характерни за повечето клетки човешкото тяло?
6. Какви органели, характерни за клетките на други организми, липсват в човешките клетки? Какви са тези разлики?
7. Обяснете разликата между клетъчния растеж и развитието.
Задачи
1. Сравнете външната и вътрешната среда на човешкото тяло. Какви са техните прилики и разлики?
2. Понякога към праховете за пране се добавят ензими. Ще действат ли при изваряване на прането и след него? Обяснете отговора.
3. Направете и попълнете таблицата "Основни органели и клетъчни структури: структура и функции."
§ 8. Тъкани
1. От каква тъкан се състои кожата, стените на устната кухина, ушния и носния хрущял?
Образуване на тъкани.В началото на деленето всички клетки на развиващия се ембрион са еднакви, но след това настъпва тяхната специализация. Някои от тях отделят междуклетъчно вещество. Наричат се групи от клетки и междуклетъчно вещество със сходна структура и произход, изпълняващи общи функции носни кърпи.Всеки орган се състои от няколко тъкани, но една от тях, като правило, преобладава.
В тялото на животните и човека се разграничават четири основни групи тъкани: епителни, съединителни, мускулни и нервни. В мускулите, например, преобладава мускулната тъкан, но наред с нея има и съединителна, и нервна тъкан. Тъканта може да се състои както от еднакви, така и от различни клетки.
Междуклетъчното вещество може да бъде хомогенно или да включва различни структурни образувания, например под формата на снопове от влакна, които придават на тъканите еластичност и устойчивост.
Епителни (покривни) тъкани(фиг. 16) образуват външните слоеве на кожата (епидермиса), покриват вътрешната повърхност на кръвоносните съдове, дихателните пътища и уретерите. Епителните тъкани също включват жлезиста тъкан, която произвежда различни секрети (пот, слюнка, стомашен сок, панкреатичен сок).
Ориз. 16. Епителни тъкани: А - плосък епител; B - кубичен епител; B - ресничест епител; D - цилиндричен епител, покриващ тубулите на бъбрека, в който се образува вторична урина
Разнообразието от функции е довело до значително разнообразие на епителните тъкани. Всички те обаче имат редица общи свойства. Техните клетки са подредени в плътни редици в един или няколко слоя, имат малко количество междуклетъчно вещество, могат да се отделят и заменят с нови. Епителните тъкани имат висока способност за регенерация (възстановяване). Поради разнообразието от функции, структурата на клетките на епителните тъкани варира. И така, ресничестият епител на дихателните пътища има реснички, с помощта на които се отстранява прахът, който се е утаил върху влажната повърхност на трахеята и бронхите. Епителните клетки на стомаха са способни да натрупват тайна в цитоплазмата. След това те се отхвърлят, навлизат в стомашната кухина и там се разрушават, освобождавайки храносмилателни ензими.
Съединителни тъкани.Тези тъкани са още по-разнообразни (фиг. 17). Те включват поддържащи тъкани - хрущял и кост; течни тъкани - кръв и лимфа, рехава фиброзна тъкан, която запълва пространството между органите, придружава кръвоносните съдове и нервите; мастна тъкан; плътна фиброзна тъкан, която е част от сухожилията и връзките.
Ориз. 17. Съединителни тъкани: А - хрущял: 1 - неклетъчно вещество; 2 - клетки; B - кост: 1 - костни клетки; 2 - неклетъчно вещество под формата на плочи (редовете им са облицовани с кухини, в които преминават съдове и нерви; костните плочи са подредени в няколко реда, радиално, клетките са разположени по периметъра им): B - мастна тъкан: 1 - клетки; 2 - еластични влакна; G - свободна съединителна тъкан: 1 - клетки; 2 - колагенови влакна; 3 - еластични влакна
Всички тези разнообразни тъкани имат висока способност за регенерация и имат обща черта - наличието на добре развито междуклетъчно вещество, което определя механичните свойства на тъканта. В костната тъкан е твърда и здрава, в хрущялната - здрава и еластична. В кръвта той е течен, тъй като изпълнява транспортна функция.
Съединителната тъкан се намира в мембраните на органи, които трябва да бъдат силно разтегнати: в матката, стомаха, кръвоносните съдове и др. Благодарение на съединителната тъкан кожата може да се движи спрямо мускулите и костите, към които е прикрепена.
В съединителната тъкан има клетки, които могат да се борят с микроорганизмите и в случай на увреждане на основната тъкан на всеки орган, тази тъкан е в състояние да замени изгубените елементи. И така, белезите, образувани след наранявания, се състоят от съединителна тъкан. Вярно е, че не може да изпълнява функциите на тъканта, която съединителната тъкан е заместила.
Видове мускулна тъкан.Има три вида мускулна тъкан: гладка, набраздена скелетна (фиг. 18) и набраздена сърдечна. Общи свойства на всички мускулни тъкани - възбудимости контрактилност.Мускулната тъкан се свива в отговор на стимулация. Благодарение на намаляването се извършват всички човешки движения и работа. вътрешни органи.
Гладкамускулната тъкан се състои от вретеновидни клетки с едно пръчковидно ядро. Тази тъкан е част от стените на кръвоносните съдове и вътрешните органи, като стомаха, червата, бронхите, тоест органи, които работят против нашата воля, автоматично. С помощта на гладката мускулатура се променя размерът на зеницата, кривината на очната леща и др.
Гладките мускули се свиват бавно, но могат да бъдат в състояние на свиване много дълго време.
набраздено скелетномускулната тъкан образува скелетни мускули, които се свиват доброволно, тоест по наше желание. Контракцията възниква, когато електрически импулси идват към мускула от съответните части на нервната система. Скелетните мускули са способни на бързо свиване, но им е трудно да останат в свито състояние за дълго време. Набраздената мускулна тъкан се състои от дълги многоядрени влакна. Ядрата на мускулните влакна обикновено се намират под външната мембрана. Средната част на мускулното влакно е заета от контрактилни нишки - миофибрили. Те се състоят от редуващи се плочи от протеини с различна плътност (актин и миозин), следователно в оптичен микроскоп изглеждат набраздени (набраздени).
Ориз. 18. Мускулни тъкани: А - гладка; Б - набраздено скелетно
набраздено сърцемускулната тъкан също се състои от мускулни влакна, но те имат редица характеристики. Влакната на сърдечния мускул са верига от специални мускулни клетки - миоцити. Тези клетки са свързани помежду си чрез специални контакти. Благодарение на тази структура възбуждането, възникнало на едно място, бързо обхваща цялата мускулна тъкан, участваща в свиването.
нервна тъкан.Тази тъкан се състои от два вида клетки: собствени нервни клетки - невронии поддържащи клетки невроглия.
Характеристика на невроните - висока възбудимости проводимост.Те получават сигнали от външната и вътрешната среда на тялото, провеждат ги и ги обработват, което е необходимо за контрол на работата на органите. Невроните са сглобени в много сложни вериги, които осигуряват получаването, обработката, съхранението и използването на информация (фиг. 19).
Многобройни невроглиални клетки, разположени между невроните, изпълняват обслужващи функции по отношение на тях: защитни и поддържащи, хранителни и електроизолационни. Запълвайки пространството между нервните клетки, глиалните клетки ги предпазват от механични удари. Други глиални клетки изпълняват бариерна функция, преминавайки само строго определени вещества от кръвта към невроните.
Ориз. 19. Нервни клетки (мрежа от неврони) (микрография)
невронсе състои от тяло и процеси (фиг. 20). Тялото на неврона съдържа ядрото и основните клетъчни органели. Процесите на неврона се различават по структура, форма и функция.
Дендрит- процес, който предава възбуждане на тялото на неврон. Най-често един неврон има няколко къси разклонени дендрита. Има обаче неврони, които имат само един дълъг дендрит.
аксон- това е дълъг процес, който предава информация от тялото на неврон към следващия неврон или към работния орган. Всеки неврон има само един аксон. Аксонът се разклонява само в края, като образува къси разклонения - терминали.
Образуват се дълги процеси на неврони, покрити със защитни мембрани нервни влакна.
Ориз. 20. Структурата на неврона: А - неврон: 1 - ядрото, разположено в тялото на неврона; 2 - дендрити; 3 - аксон; 4 - синапси; 5 - влакна на набраздения мускул; B - синапс (разширен): 6 - краят на аксона на неврона, който предава информация; 7 - клетка, която възприема информация; 8 - везикули с биологично активно вещество; 9 - митохондрии
Допирните точки между отделните неврони или между невроните и контролираните от тях клетки се наричат синапси(Фиг. 20, B).
В разширения край на аксона в специални везикули - везикули има биологично активно вещество от групата на невротрансмитерите. Когато нервният импулс, разпространяващ се по аксона, достигне своя край, везикулите се приближават до мембраната, вграждат се в нея и медиаторните молекули се изхвърлят в синаптичната цепнатина. Тези химикали действат върху мембраната на друга клетка и по този начин предават информация на следващия неврон или клетка на контролирания орган. Невротрансмитерът може да активира следващата клетка, като я накара да възбуда.Има обаче медиатори, които водят до инхибиране на следващия неврон. Този процес се нарича спиране.Възбуждането и инхибирането са най-важните процеси, протичащи в нервната система. Именно поради баланса на тези два противоположни процеса във всеки момент от време нервните импулси могат да възникнат само в строго определена група нервни клетки. Нашето внимание, способността да се концентрираме върху определена дейност, е възможно благодарение на невроните, които прекъсват излишната информация. Без тях нервната ни система много бързо би се претоварила и не би могла да работи нормално.
Клетките, получаващи информация, обикновено имат много синапси. Чрез един от тях те получават активиращи сигнали, през други - инхибиращи. Всички тези сигнали се сумират, последвани от промяна в работата.
Според функциите си всички неврони могат да бъдат разделени на три групи: чувствителни, интеркаларни и изпълнителни. Сензорни неврони - Това са нервни клетки, които са "на входа" на нервната система. Те възприемат информация от външната и вътрешната среда. "На изхода" на нервната система се намират изпълнителни неврони.Тази група включва двигателни неврони, които контролират мускулите (гладки и набраздени), и секреторни неврони, които предават нервни импулси към жлезите. Интерневрониобработват цялата получена информация и осигуряват връзка между чувствителни и изпълнителни неврони.
ТЪКАН: ЕПИТЕЛНА, СЪЕДИНИТЕЛНА, МУСКУЛНА, НЕРВНА; НЕВРОНИ, ДЕНДРИТ, АКСОНИ, НЕВРОГЛИЯ, НЕРВНИ ВЛАКНА, СИНАПС.
Въпроси
1. Какво се нарича плат?
2. Какви тъкани познавате? Съставете и попълнете таблицата „Разнообразие от тъкани“.
3. По какво се различават съединителните тъкани от епителните?
4. Какви видове епителна и съединителна тъкан познавате?
5. Какви свойства имат клетките на мускулната тъкан - гладка, скелетна, сърдечна?
6. Какви функции изпълняват невроглиалните клетки?
7. Каква е структурата и свойствата на невроните?
8. Сравнете дендритите и аксоните. Какви са техните прилики и какви са основните разлики?
9. Какво е синапс? Разкажете ни за принципите на неговата работа.
Задачи
1. Търсете белези по кожата си или по приятелите си. Определете от каква тъкан са направени. Обяснете защо те не почерняват и се различават по структура от здравите кожни участъци.
2. Разгледайте проби от епителни и съединителни тъкани под микроскоп. Използвайки фигури 16 и 17, разкажете за тяхната структура.
3. На фигура 20 намерете тялото на неврона, ядрото, дендритите и аксона. Определете в каква посока ще преминат нервните импулси по протежение на процесите, ако клетката е възбудена.
4. Известно е, че гръдната и коремната кухина са разделени от диафрагма, участваща в дишането. Състои ли се от гладки или набраздени мускули? Задръжте дъха си, вдишайте и издишайте произволно и отговорете на този въпрос.
5. Има много класификации на невроните. Някои от тях вече знаете. Като използвате допълнителни източници на информация, предложете класификации, различни от представените в учебника.
2. Хромозомен набор на клетката
Хромозомите играят важна роля в клетъчния цикъл. Хромозоми- носители на наследствена информация на клетката и организма, съдържащи се в ядрото. Те не само регулират всички метаболитни процеси в клетката, но и осигуряват предаването на наследствена информация от едно поколение клетки и организми на друго. Броят на хромозомите съответства на броя на ДНК молекулите в клетката. Увеличаването на броя на много органели не изисква прецизен контрол. По време на деленето цялото съдържание на клетката се разпределя повече или по-малко равномерно между двете дъщерни клетки. Хромозомите и ДНК молекулите са изключение: те трябва да бъдат удвоени и точно разпределени между новообразуваните клетки.
Структурата на хромозомите
Изследването на хромозомите на еукариотните клетки показа, че те се състоят от ДНК и протеинови молекули. ДНК-протеиновият комплекс се нарича хроматин.Прокариотната клетка съдържа само една кръгова ДНК молекула, която не е свързана с протеини. Следователно, строго погледнато, тя не може да се нарече хромозома. Това е нуклеоид.
Ако беше възможно да се разтегне ДНК веригата на всяка хромозома, тогава нейната дължина би надвишила значително размера на ядрото. Важна роля в опаковането на гигантските ДНК молекули играят ядрените протеини - хистони. Последните изследвания на структурата на хромозомите показват, че всяка ДНК молекула е свързана с групи от ядрени протеини, образувайки много повтарящи се структури - нуклеозома(фиг. 2). Нуклеозомите са структурните единици на хроматина, те са плътно опаковани заедно и образуват единична структура под формата на спирала с дебелина 36 nm.
Ориз. 2. Структурата на интерфазната хромозома: A - електронна снимка на хроматинови нишки; B - нуклеозома, състояща се от протеини - хистони, около които е спирално усукана ДНК молекула
Повечето от хромозомите в интерфазата са опънати под формата на нишки и съдържат голям брой деспирализирани области, което ги прави практически невидими в конвенционален светлинен микроскоп. Както бе споменато по-горе, преди клетъчното делене, ДНК молекулите се удвояват и всяка хромозома се състои от две ДНК молекули, които спирализират, комбинират се с протеини и приемат ясни форми. Две дъщерни ДНК молекули се опаковат отделно и се образуват сестрински хроматиди.Сестринските хроматиди се държат заедно от центромера и образуват една хромозома. центромер- това е мястото на адхезия на две сестрински хроматиди, което контролира движението на хромозомите към полюсите на клетката по време на деленето. Към тази част от хромозомите са прикрепени нишки на вретено.
Индивидуалните хромозоми се различават само по време на клетъчното делене, когато са опаковани възможно най-плътно, оцветяват се добре и се виждат под светлинен микроскоп. По това време можете да определите броя им в клетката, да проучите общия изглед. Всяка хромозома има хромозомни раменаи центромер. Има три вида хромозоми въз основа на позицията на центромера. равни, разнообразнии еднораменна(фиг. 3).
Ориз. 3. Структурата на хромозомата. А - диаграма на структурата на хромозомата: 1 - центромер; 2 - хромозомни рамена; 3 - сестрински хроматиди; 4 - ДНК молекули; 5 - протеинови компоненти; B - видове хромозоми: 1 - еднакви; 2 - различни рамене; 3 - еднораменна
Хромозомен набор от клетки
Клетките на всеки организъм съдържат специфичен набор от хромозоми, т.нар кариотип.Всеки тип организъм има свой собствен кариотип. Хромозомите на всеки кариотип се различават по форма, размер и набор от генетична информация.
Човешкият кариотип например е 46 хромозоми, плодовата мушица Drosophila - 8 хромозоми, един от култивираните видове пшеница - 28. Хромозомният набор е строго специфичен за всеки вид.
Изследванията на кариотипа на различни организми показват, че клетките могат да съдържат единични и двойни набори от хромозоми. двойно, или диплоиден(от гръцки. дипломи- двойно и ейдос- видове), набор от хромозоми се характеризира с наличието на сдвоени хромозоми, които са еднакви по размер, форма и естество на наследствената информация. Сдвоените хромозоми се наричат хомоложни(от гръцки. homois-същото, подобно). Така например всички човешки соматични клетки съдържат 23 двойки хромозоми, т.е. 46 хромозоми са представени под формата на 23 двойки. При Drosophila 8 хромозоми образуват 4 двойки. Сдвоените хомоложни хромозоми са много сходни на външен вид. Техните центромери са на едни и същи места и гените са разположени в една и съща последователност.
Ориз. 4. Набори от клетъчни хромозоми: A - skerda растения, B - комар, C - Drosophila, D - човек. Наборът от хромозоми в зародишната клетка на хаплоидния Drosophila
Някои клетки или организми могат да имат единичен набор от хромозоми, наречени хаплоиден(от гръцки. щастлив- единични, прости и ейдос- изглед). Сдвоените хромозоми в този случай отсъстват, т.е. в клетката няма хомоложни хромозоми. Например, в клетките на нисшите растения - водораслите, наборът от хромозоми е хаплоиден, докато при висшите растения и животни наборът от хромозоми е диплоиден. Въпреки това, зародишните клетки на всички организми винаги съдържат само хаплоиден набор от хромозоми.
Хромозомният набор от клетки на всеки организъм и вид като цяло е строго специфичен и е негова основна характеристика. Хромозомният набор обикновено се обозначава с латинската буква н.Диплоидният набор е съответно означен 2n,и хаплоидното н.Броят на ДНК молекулите се обозначава с буквата ° С.В началото на интерфазата броят на ДНК молекулите съответства на броя на хромозомите и в диплоидната клетка е равен на 2в.Преди да започне деленето, количеството ДНК се удвоява и е равно на 4в.
Въпроси за самоконтрол
1. Каква е структурата на интерфазната хромозома?
2. Защо е невъзможно да се видят хромозоми в микроскоп по време на интерфаза?
3. Как се определя броят и външният вид на хромозомите?
4. Назовете основните части на хромозомата.
5. От колко ДНК молекули се състои една хромозома в предсинтетичния период на интерфазата и точно преди клетъчното делене?
6. Поради какъв процес се променя броят на ДНК молекулите в клетката?
7. Какви хромозоми се наричат хомоложни?
8. Въз основа на набора от хромозоми на Drosophila определете хромозомите с еднакво рамо, различно рамо и едно рамо.
9. Какво представляват диплоидни и хаплоидни набори от хромозоми? Как се обозначават?
От книгата Здравето на вашето куче автор Баранов АнатолийПриемане на лекарство в спринцовка Когато изтегляте лекарство в спринцовка, трябва да бъдете изключително внимателни. Още веднъж трябва да прочетете предписанието на лекаря, да проверите надписите върху ампулата, да се уверите, че разтворът е прозрачен и в него няма люспи.Ампулата може да се отреже с пила за нокти в
От книгата най-новата книгафакти. Том 1 [Астрономия и астрофизика. География и други науки за земята. биология и медицина] автор От книгата Тестове по биология. 6 клас авторът Бенуж ЕленаКЛЕТЪЧНА СТРУКТУРА НА ОРГАНИЗМИТЕ КЛЕТЪЧНА СТРУКТУРА. УСТРОЙСТВА ЗА ИЗСЛЕДВАНЕ НА СТРУКТУРАТА НА КЛЕТКАТА 1. Изберете един най-верен отговор.Клетка е: А. Най-малката частица от всички живи същества. Най-малката частица от живо растение Б. Част от растението G. Изкуствено създадено звено за
От книгата Биология [ Пълна справкада се подготвя за изпита] автор Лернер Георгий Исаакович От книгата Бягство от самотата автор Панов Евгений Николаевич От книгата Най-новата книга с факти. Том 1. Астрономия и астрофизика. География и други науки за земята. Биология и медицина автор Кондрашов Анатолий ПавловичЗащитни клетки Говорейки за прогресивната роля на първите чернови на клетъчната теория, не може да не се каже, че създаденият от нея образ на "суверенни" клетки е само в ограничена степен приложим към организмите на висшите животни, въпреки че и тук , клетки понякога водят
От книгата Спри, кой води? [Биология на човешкото поведение и други животни] автор Жуков. Дмитрий АнатолиевичКолективистични клетки и единични клетки Има поне две основни причини за тясното сътрудничество на клетките, които изграждат многоклетъчен организъм. Първо, всяка отделна клетка, която сама по себе си е изключително умела и изпълнителна
От книгата Проблеми на лечебното гладуване. Клинични и експериментални изследвания [и четирите части!] автор Анохин Петър КузмичМоже ли набор от хромозоми на един престъпник да оправдае престъплението му? Едно от нарушенията от страна на половите хромозоми е допълнителна Y-хромозома в кариотипа (набор от характеристики на хромозоми, характерни за клетките на тялото на организъм от един или друг вид)
От книгата Силата на гените [красива като Монро, умна като Айнщайн] автор Hengstschlager MarkusХромозомен стадий на формиране на пола Полът започва да се определя в момента на оплождането. В ядрата на човешките клетки една двойка хромозоми е различна при мъжете и жените. При жените тази двойка под микроскоп изглежда като две букви X, а при мъжете изглежда като буквите XY. Съответно, тези хромозоми и
От книгата Гени и развитие на тялото автор Нейфах Александър АлександровичОтносно ефекта на пълно дългосрочно хранително гладуване върху хромозомния апарат на лимфоцитите на периферната кръв
От книгата Човешката еволюция. Книга 1. Маймуни, кости и гени автор Марков Александър ВладимировичСъщият набор от гени при различни хора Е, ако няма смисъл да проследяваме някаква болест наоколо семейно дърво- какво тогава? Научно обоснован отговор на въпроса какво точно е свързано с гените дава резултатът от удивителен експеримент на природата. Човек -
От книгата Тайните на човешката наследственост автор Афонкин Сергей Юриевич2. Кръвни клетки Хематопоетичната система е по-сложна от другите системи с постоянно обновяване на диференцирани клетки. В този случай няма такова просто пространствено разделяне на стволови клетки, диференциращи клетки и клетки, които са достигнали терминален стадий.
От книгата Размножаване на организмите автор Петросова Рената АрменаковнаМитохондриална Ева и Y-хромозомен Адам в африканския рай Сравнителният анализ на митохондриалната ДНК (mtDNA) и Y-хромозомите на съвременните хора показва, че цялото съвременно човечество произлиза от малка популация, живяла в Източна Африка 160-200 хиляди години
От книгата на автораБезсмъртни клетки Раждането и смъртта често се възприемат от нас като двете страни на една и съща монета. Твърди се, че едното явление е неделимо от другото. Раждането неминуемо води до стареене и смърт. Междувременно това не е съвсем вярно. Живата клетка като вид молекула
От книгата на автораРемонтен комплект Ясно е, че ако клетките нямат защита срещу такова увреждане на ДНК, много гени скоро ще бъдат необратимо увредени, което неизбежно ще доведе тялото до пълна катастрофа. Следователно не е изненадващо, че всички клетки се занимават редовно и постоянно
От книгата на автора3. Клетъчно делене Способността за делене е най-важното свойство на клетката. В резултат на деленето от една клетка възникват две нови клетки. Едно от основните свойства на живота - самовъзпроизвеждането - се проявява вече на клетъчно ниво. Най-често срещаният начин за разделяне
Биолозите са открили, че ембрионите имат защитна система срещу дефектни клетки с генетични нарушения. Дори ако такива клетки съставляват добра половина от ембриона, тялото може да се отърве от тях и да се развие съвсем нормално. За да разберат това, учените трябваше да създадат химерен ембрион от здрави и болни клетки. "Лента.ру" се запозна с изследването и разбра интересни подробности.
Ако в ранните етапи на развитие на ембриона се образуват анормални клетки, това не е непременно знак, че детето ще се роди с вродени дефекти. Ново проучване от университета в Кеймбридж разкрива механизмите, които предотвратяват нарушенията в развитието на тялото. Оказва се, че анормалните клетки се унищожават и заменят със здрави.
Екип от изследователи от Катедрата по физиология и неврология изследва ембриони на мишки, в които някои клетки съдържат необичаен брой хромозоми. По правило всяка клетка на човешкия ембрион има 23 двойки хромозоми. 22 - автозоми, сдвоени хромозоми, еднакви за мъжките и женско тяло. Една двойка са половите хромозоми, които са различни при мъжете (XY), но еднакви при жените (XX). Анеуплоидията причинява промени в броя на хромозомите. Например, една хромозома остава от двойка или, обратно, се появява трета допълнителна. Ситуацията, когато вместо две хромозоми има три копия на една хромозома, се нарича тризомия. Възможни са също две (тетразомия) и три допълнителни хромозоми (пентазомия). Анеуплоидията води до нарушения в развитието на човека. Най-известният пример е синдромът на Даун, при който двадесет и първата хромозома има три копия.
Синдромът на Даун е единствената жизнеспособна тризомия. Други тризомии, като синдром на Патау (хромозома 13) и синдром на Едуардс (хромозома 18), причиняват тежки нарушения в развитието и ранна смърт след раждането. Други видове тризомия в автозомите водят до смърт на ембриона, докато най-често срещаната аномалия е тризомията на 16-та хромозома, която води до спонтанен аборт. Монозомиите причиняват по-тежки последствия от тризомиите и всички са смъртоносни за плода. Единственото изключение е синдромът на Шерешевски-Търнър, който се среща при жени и се причинява от загуба на една от половите хромозоми. Това заболяване е придружено от нарушено физическо и умствено развитие, както и от нанизъм. Обратно, допълнителните полови хромозоми имат лек ефект върху развитието на човешкото тяло, но могат да повлияят неблагоприятно на умственото развитие.
На бременните жени, особено на по-възрастните, тъй като децата им са най-застрашени от анеуплоидия, се предлагат тестове за прогнозиране на вероятността от генетични аномалии. Между 11-та и 14-та седмица от бременността на бъдещата майка може да се направи хорионбиопсия. Лекарят премахва парчета тъкан от плацентата и клетките се анализират за броя на хромозомите. Друг тест, амниоцентезата, разглежда клетките от амниотичната течност (амниотичната течност). Този тест се прави през 15-20 седмица от бременността и резултатите са по-точни.
Един случай привлече вниманието на авторите на новото изследване. Биопсия на хорион от една от бременните жени показва, че около една четвърт от клетките на плацентата са с генетични аномалии, но бебето се ражда здраво. Учените се замислиха за причината за появата на анормални клетки в тъканите около ембриона и степента, до която те могат да бъдат използвани за преценка на риска от патология.
Анормални клетки с аномалии в структурата и броя на хромозомите се наблюдават при приблизително 80-90 процента от човешките ембриони в периода преди имплантацията на бременността, когато оплодената яйцеклетка се движи през фалопиевата тръба към матката. Ембрионът съдържа както нормални, така и нездрави клетки. Това се дължи на неизбежни грешки в митозата по време на разцепването - ранна фазаембрионално развитие, когато яйцето се разделя на по-малки клетки или бластомери. Ако в тъканите на ембриона се открият генетично различни клетки, те говорят за хромозомен мозаицизъм. Смята се, че мозаицизмът е основната причина за неуспешни бременности при изкуствено осеменяване. Въпреки това, въпреки че хромозомният мозаицизъм е много често срещан при ранните ембриони, той не е толкова изразен в по-късните етапи.
Както при мишките, така и при хората предимплантационното развитие завършва с образуването на бластоциста, топка, състояща се от десетки или стотици клетки. Бластоцистатът се състои от няколко групи клетки - трофобласт и примитивна ендодерма, които образуват плацентата и жълтъчната торбичка. Освен това има трета група клетки, които изграждат ембрионалния епибласт, който по-късно се превръща в плод. Развитието на всички тези зародишни клетки може да бъде разделено на два етапа. В първия етап клетките на външната част на ембриона образуват трофобласта, докато вътрешните клетки образуват ембриобласта. На втория етап ембриобластът дава началото на ембрионалния епибласт и примитивната ендодерма. Правилното развитие на групи от клетки в ранните етапи е необходимо за цялата последваща ембриогенеза.
В своето изследване екипът от учени създава химера от зародишна линия, биологичен модел на миши ембрион с хромозомен мозаицизъм. Използвани са здрави миши ембриони на 8-клетъчен етап, съчетани с миши ембриони с анормални клетки. Изборът на биологичен материал е повлиян от факта, че предимплантационното развитие на миши ембриони е много подобно на човешкото, а нивото на хромозомния мозаицизъм при мишките е много по-ниско, отколкото при хората.
За да предизвикат образуването на анормални клетки с генетични нарушения, изследователите третираха ембрионите с реверсин. Това съединение може да убива раковите клетки, но също така може да предизвика анеуплоидия. Реверсин инхибира клетъчния механизъм, който проверява дали всички хромозоми са се прикрепили към вретеното, за да се избегне неправилно разпределение на клетъчните хромозоми. Когато ембрионите са третирани с реверсин на 4-ти и 8-ми клетъчен етап, повечето от клетките стават анеуплоидни.
Изображение: Хелън Болтън / Институт Гърдън, Университет Кеймбридж
Третирането на ембриони с реверсин намалява броя на клетките във всяка от групите, въпреки че всички групи продължават да се развиват правилно и морфологията на ембриона остава непокътната. В по-късните етапи обаче ембрионът умира. Това напомня съдбата на ембрионите, в чиито клетки няма гени, участващи в синтеза на кинетохори - протеинови структури на хромозомата, към които са прикрепени делителни вретена. Мозаечната анеуплоидия е характерна за такива ембриони и те умират в по-късните етапи на развитие.
Учените визуализираха развитието на ембрионални химери с помощта на фотография с висока разделителна способност, която ви позволява да видите всяка клетка в ембриона. Резултатите показват, че при ембриони, където здравите и анормалните клетки са разделени поравно, клетките с генетични нарушения са унищожени в процеса на апоптоза - програмирана клетъчна смърт, въпреки че плацентарните клетки остават жизнеспособни. Това позволи на нормалните клетки да поемат контрола и всички клетки в ембриона бяха здрави. В случай, че има три анормални клетки на здрава клетка, клетките с нарушения оцеляват, но делът на нормалните клетки се увеличава.
Изображение: Хелън Болтън / Институт Гърдън, Университет Кеймбридж
Механизмите, които активират клетъчната смърт, все още не са определени. Това изследване обаче е първото, което директно демонстрира постепенното изчезване на анормални клетки от ембрионалните тъкани в ранните етапи на развитие. Също така за първи път бяха получени доказателства за хипотезата, че апоптозата е отговорна за смъртта на клетки с генетични нарушения. Интересното е, че когато химерни ембриони с половината от дефектните клетки бяха трансплантирани в матката на женски мишки, степента на оцеляване на ембрионите остана толкова висока, колкото нормалната.
Тези резултати имат голямо значениеза медицина, по-специално за биопсия на ембрионални тъкани. Сега е ясно защо плодът оцелява, въпреки че анализите на плацентарната тъкан дават лоша прогноза. Доказано е също, че по-надеждна биопсия на клетки от самата бластоциста може да бъде безопасна и да не уврежда ембриона по никакъв начин.
