Курсова робота

Процес регенерації, аналіз вегетативного розмноження

ЗМІСТ

ВСТУП (3)

II. ПРОЦЕСС РЕГЕНЕРАЦІЇ В ТВАРИННОМУ СВІТІ (4)

а) Поняття регенерації, регенерація у найпростіших тварин (4)

б) Регенерація у вищих організмів тваринного світу (7)

АНАЛІЗ ВЕГЕТАТИВНОГО РОЗМНОЖЕННЯ ТВАРИН (11)

а) Поняття вегетативного розмноження та його значення (11)

б) Нестатеве розмноження (14)

в) Вегетативне розмноження найпростіше побудованих організмів (20)

ВИКОРИСТАННЯ ВЕГЕТАТИВНОГО РОЗМНОЖЕННЯ МІКРООРГАНІЗМІВ У ЛЮДСЬКІЙ ДІЯЛЬНОСТІ (23)

ВИСНОВКИ (27)

СПИСОК ВИКОРИСТАННОЇ ЛІТЕРАТУРИ (29)

ВСТУП

Актуальність обраної теми витікає із значення регенерації, вегетативного розмноження для існування життя на Землі.

Всім живим організмам в більшій або меншій мірі властиві певні розміри і форма, обмін речовин, рухливість, ріст, розмноження і пристосованість. Хоча цей перелік здається цілком чітким і визначеним, межа між живим і неживим досить умовна, і чи називатимемо, наприклад, віруси живими або неживими, залежить від того визначення життя, яке ми приймемо. Якщо є яка-небудь властивість, яку можна вважати абсолютно обов'язковим атрибутом життя, так це здібність до відтворення. Найпростіші віруси позбавлені обміну речовин, не рухаються і не ростуть, і все-таки, оскільки вони здатні відтворювати себе (а також мутувати), більшість біологів вважає їх живими організмами. Одне з основних положень біології свідчить, що "все живе походить тільки від живого”.

Вегетативне розмноження доповнює, або навіть замінює статеве розмноження. Вегетативне розмноження в тваринному світі - утворення нового багатоклітинного організму з частини материнського шляхом ділення у простих тварин. Іноді вегетативне розмноження відносять до безстатевого розмноження. Значення регенерації для всіх організмів тваринного світу є значним. Регенерація у тварин — утворення нових структур замість видалених або загиблих в результаті пошкодження або втрачених в процесі нормальної життєдіяльності.

Проблема безстатевого розмноження досить повно досліджена в науковій літературі. Метою курсової роботи є поглиблення дослідження процесу регенерації, аналізу вегетативного розмноження у найпростіших, більш розвинутих організмів для визначення способів по використанню цих процесів у життєдіяльності людини.

II. ПРОЦЕСС РЕГЕНЕРАЦІЇ В ТВАРИННОМУ СВІТІ

а) Поняття регенерації, регенерація у найпростіших тварин

Регенерація - оновлення структур організму в процесі життєдіяльності і відновлення тих структур, які були втрачені в результаті патологічних процесів. Більшою мірою регенерація властива рослинам і безхребетним тваринам, в меншій - хребетним.

Регенерація - відновлення організмом втрачених або пошкоджених органів і тканин, а також відновлення цілого організму з його частини. Регенерація спостерігається в природних умовах, а також може бути викликана експериментально.

Регенерація у тварин — утворення нових структур замість видалених або загиблих в результаті пошкодження або втрачених в процесі нормальної життєдіяльності. Орган, що регенерував, може мати таку ж будову, як видалений, відрізнятися від нього або не бути зовсім схожий на нього.

Термін «регенерація» запропонований в 1712р. вченим Р. Реомюром, що вивчав регенерацію ніг річкового раку [10, с. 80]. В багатьох безхребетних можлива регенерація цілого організму з шматочка тіла. У високоорганізованих тварин це неможливо — регенерують лише окремі органи або їх частини. Регенерація може відбуватися шляхом ранення тканин на раненій поверхні, перебудови частини органу, що залишилася, в новий або шляхом росту залишку органу без зміни його форми. Уявлення про ослаблення здатності до регенерації у міру підвищення організації тварин помилково, оскільки процес регенерації залежить не тільки від рівня організації тварини, але і від багатьох інших чинників і характеризується мінливістю. Неправильно також твердження, що здатність до регенерації закономірно падає з віком; вона може і підвищуватися в процесі онтогенезу, але в період старості часто спостерігають її зниження.

Відновлення початкової маси органу після його пошкодження здійснюється різними шляхами. В одних випадках частина органу, що збереглася, залишається незміненою або мало зміненою, а бракуюча його частина росте від раневої поверхні у вигляді чітко відмежованого регенерата. В інших випадках відбувається перебудова частини органу, в процесі якої він поступово набуває початкові форму і розміри, що залишилися.

Результати процесу регенерації можуть бути різними. В одних випадках регенерація закінчується формуванням частини, ідентичної загиблої за формою, побудованій з такої ж тканини. В цих випадках говорять про повну регенерацію. В результаті регенерації може утворитися і зовсім інший орган, ніж видалений (наприклад, у ракоподібних кінцівки замість вусика). Спостерігають також неповний розвиток регенеруючого органу — (наприклад, поява меншого числа пальців на кінцівці у тритона). Трапляється і зворотне — формування більшого числа кінцівок, ніж в нормі, рясне новоутворення кісткової тканини в місці перелому та ін. У ряді випадків у ссавців і людини в результаті регенерації в зоні пошкодження утворюється не специфічна для даного органу тканина, а сполучна тканина, надалі що піддається рубцюванню, що позначають як неповну регенерацію.

Ступінь і форми виразу здатності регенерації неоднаковий у різних тварин. Ряд найпростіших, кишковопорожнинних, плоских черв'яків, кільчастих черв'яків, напівхордових і личинково-хордових володіють здатністю відновлювати з окремого фрагмента або шматочка тіла цілий організм. Багато представників цих же груп тварин здатні відновлювати тільки великі ділянки тіла (наприклад, головний або хвостовий його кінці). Інші відновлюють лише окремі втрачені органи або їх частину (регенерація кінцівок, вусиків — у ракоподібних; частин ноги, голови, очей, раковини — у молюсків; кінцівок, хвоста, очей, щелеп — у хвостатих амфібій та інше). Прояву здатності регенерації у високоорганізованих тварин, а також людини відрізняються значною різноманітністю — можуть відновлюватися крупні частини внутрішніх органів (наприклад, печінка, м'язи, кістки, шкіра).

У зв'язку з тим, що складніші організми не здатні цілком відновлювати організм або крупні його частини з невеликих фрагментів, в 19 ст. було висунуто положення, що регенерація знижується у міру підвищення організації тварини. Проте в процесі поглибленої розробки проблеми регенерації, особливо проявів регенерації у ссавців і людини, ставала все більш очевидною помилковість цього твердження. Численні приклади свідчать про те, що серед порівняно простих тварин зустрічаються такі, які відрізняються слабою здатністю регенерації (круглі черв'яки), тоді як багато відносно високоорганізованих тварин (низькі хордові) цією здатністю володіють в достатньо високій мірі. Крім того, серед близькоспоріднених видів тварин нерідко зустрічаються як добре, так і погано регенеруючі. 

б) Регенерація у вищих організмів тваринного світу

Численні дослідження відновних процесів у ссавців і людини, що систематично проводилися з середини 20 століття, також свідчать про неспроможність уявлення про різке зниження або навіть повну втрату здатності регенерації у міру підвищення організації тварини і спеціалізації його тканин. Концепція гіпертрофії регенерації свідчить про те, що відновлення початкової форми органу не є єдиним критерієм наявності здатності регенерації і що для внутрішніх органів ссавців ще більш важливим показником в цьому відношенні є їх здатність відновлювати свою початкову масу, тобто загальну кількість структур, що забезпечують специфічну функцію. В результаті електронно-мікроскопічних досліджень корінним чином змінилися уявлення про діапазон проявів регенераторної реакції і, зокрема, стало очевидним, що елементарною формою цієї реакції є розмноження не клітин, а відновлення ультраструктур. Це, у свою чергу, стало підставою для віднесення до процесів регенерації такого феномена, як гіпертрофія клітини. Вважалося, що в основі цього процесу лежить просте збільшення ядра і маси цитоплазми. Електронні мікроскопічні дослідження дозволили встановити, що гіпертрофія клітини — процес збільшення числа ядер та тіл цитоплазми, для забезпечення нормалізації специфічної функції даного органу при загибелі тієї або іншої його частини, тобто у принципі це процес регенераторний, відновний. За допомогою електронної мікроскопії була розшифровано суть такого широко поширеного явища, як дистрофія органів і тканин. Виявилося, що це просто процес регенераторної реакції організму.

В цілому ж всі ці дані з'явилися підставою для істотного розширення уявлень про роль і значення процесів регенерації в життєдіяльності організму, і зокрема для висунення принципово нового положення про те, що ці процеси мають відношення не тільки до загоєння пошкоджень, а є основою функціональної активності органів. Важливу роль в затвердженні цих нових уявлень про діапазон і суть процесів регенерації зіграла точка зору, що головним в регенерації органу є не тільки досягнення ним початкових анатомічних параметрів, але і нормалізація порушеної функції, забезпечувана різними варіантами структурних перетворень..

Дані переконують в тому, що здатність регенерації у вищих тварин і, зокрема, у людини характеризується значною різноманітністю своїх проявів. Так, в деяких органах і тканинах, наприклад, в кістковому мозку, слизистих оболонках, кістках, фізіологічна регенерація виражається в безперервному оновленні клітинного складу, а регенерація — в повному відновленні дефекту тканини і реконструкції її початкової форми шляхом інтенсивного розподілу клітин. В інших органах, наприклад, в печінці, нирках, підшлунковій залозі, органах ендокринної системи, легенях, оновлення клітинного складу відбувається порівняно поволі, а ліквідація пошкодження і нормалізація порушених функцій забезпечуються на основі двох процесів — розмноження клітин і нарощування маси в клітинах, що збереглися, внаслідок чого вони піддаються гіпертрофії і відповідно цьому зростає їх функціональна активність. Характерно, що початкова форма цих органів після пошкодження частіше за все не відновлюється, в місці травми, утворюється рубець, а заповнення втраченої частини відбувається за рахунок непошкоджених відділів, тобто відновний процес протікає по типу регенерації. Внутрішні органи ссавців і людини володіють величезною потенційною здібністю до регенерації гіпертрофії, наприклад, печінка протягом 3—4 днів після пошкодження відновлює початкову вагу і повну функціональну активність [15, с. 62]. В центральній нервовій системі, клітини яких не володіють здібністю до розподілу, структурне і функціональне відновлення після пошкодження досягається виключно або майже виключно за рахунок збільшення маси в клітинах, тобто відновна здатність виражається тільки у формі внутріклітинної регенерації.

В різних органах в основі характерної для ссавців і людини різноманітності проявів регенерації лежать швидше за все структурно-функціональні особливості кожного з них. Наприклад, добре виражена здібність до розмноження клітин, властива шкірі і слизистих оболонок, пов'язана з основною його функцією — безперервною підтримкою цілості покривів на межі з навколишнім середовищем. Також особливостями функції пояснюється висока здатність кісткового мозку до клітинної регенерації безперервним відділенням все нових і нових клітин від загальної маси в кров.

Таким чином, еволюційний процес в світі тварин характеризувався не поступовим ослабленням регенеративної здатності, а наростаючою різноманітністю її проявів. При цьому здатність регенерації в кожному конкретному органі набувала ту форму, яка забезпечувала найефективніші шляхи відновлення його порушених функцій.

В основі всієї різноманітності проявів здатності регенерації у ссавців і людини лежать дві її форми — клітинна і внутріклітинна, які в різних органах або поєднуються в різних комбінаціях, або існують відособлено. Серед комбінацій форм регенераторної реакції немає «гірших» і «кращих», більш менш ефективних; кожна з них відповідає структурі і функції даного органу і одночасно невідповідна для всіх інших.

Ефективність процесу регенерації великою мірою визначається умовами, в яких він протікає. Важливе значення в цьому відношенні має загальний стан організму. Виснаження, гіповітаміноз роблять вплив на хід регенерації, загальмовувавши її і сприяючи переходу в патологічну. Істотний вплив на інтенсивність регенерації надає ступінь функціонального навантаження, правильне дозування якого сприяє цьому процесу. Швидкість регенерації певною мірою визначається і віком, що набуває особливого значення у зв'язку із збільшенням тривалості життя і відповідно числа оперативних втручань у осіб старших вікових груп. Звичайно істотних відхилень процесу регенерації при цьому не спостерігається і більше значення, мабуть, мають тяжкість захворювання і його ускладнення, ніж вікове ослаблення здатності регенерації.

Зміна загальних і місцевих умов, в яких протікає процес регенерації, може приводити як до кількісних, так і якісним його змінам. Наприклад, регенерація кісток черепа повністю звичайно не відбувається. Якщо, проте, цей дефект заповнити кістковою тирсою, він закривається повноцінною кістковою тканиною. Вивчення різних умов регенерації кістки сприяло значному вдосконаленню методів ліквідації пошкоджень кісткової тканини. Зміни умов регенерації скелетних м'язів супроводяться значним посиленням і підвищенням її ефективності. Найважливішою умовою повноцінної регенерації пошкодженого нерва є з'єднання центрального його кінця з периферичним, по футляру якого просувається новоутворений нервовий стовбур. Загальні і місцеві умови, що впливають на перебіг регенерації, завжди реалізуються тільки в рамках того способу регенерації, який взагалі властивий даному органу, тобто поки що ніякими змінами умов не вдалося трансформувати регенерацію клітинну у внутріклітинну і навпаки.

В регуляції процесів регенерації беруть участь численні чинники природи. Найбільш вивчений вплив на регенерацію різних гормонів.

Важливе місце в дослідженнях механізмів регуляції процесів регенерації займає вивчення ролі різних відділів нервової системи в їх течії і результатах. Головна проблема полягає в тому, що регенерація тканин у людини відбувається дуже поволі. Дуже поволі, щоб відбулося відновлення дійсно значного пошкодження. Якби цей процес вдалося хоч трохи прискорити, то результат виявився б куди як значним.

Знання механізмів регуляції здатності регенерації органів і тканин відкриває перспективи для розробки наукових основ стимуляції регенерації і управління процесами одужання.

АНАЛІЗ ВЕГЕТАТИВНОГО РОЗМНОЖЕННЯ ТВАРИН

а) Поняття вегетативного розмноження та його значення

Всім живим організмам в більшій або меншій мірі властиві певні розміри і форма, обмін речовин, рухливість, ріст, розмноження і пристосованість. Хоча цей перелік здається цілком чітким і визначеним, межа між живим і неживим досить умовна, і чи називатимемо, наприклад, віруси живими або неживими, залежить від того визначення життя, яке ми приймемо. Неживі об'єкти можуть володіти одним або декількома з перерахованих властивостей, але ніколи не проявляють всю сукупність цих властивостей одночасно.

Якщо є яка-небудь властивість, яку можна вважати абсолютно обов'язковим атрибутом життя, так це здібність до відтворення. Найпростіші віруси позбавлені обміну речовин, не рухаються і не ростуть, і все-таки, оскільки вони здатні відтворювати себе (а також мутувати), більшість біологів вважає їх живими організмами. Одне з основних положень біології свідчить, що "все живе походить тільки від живого” .

Класичні досліди, що спростовують теорію зародження життя, провів італієць Франчесько Реді близько 1680г. [12, с. 35]. Реді дуже простим способом довів, що "черв'яки” (личинки мух) не утворюються з м'яса, що гниє. Він поклав по шматку м'яса в три банки, одну з яких залишив відкритою, другою обв'язав тонкою марлею, а третю - пергаментом. Всі три шматки м'яса почали гнити, але "черв'яки” з'явилися тільки в м'ясі, що знаходилося у відкритій банці. Декілька черв'яків з'явилося на марлі, що покривала другу банку, але в м'ясі їх не було, як не було і в м'ясі, закритому пергаментом. Таким чином Реді довів, що "черв'яки” не виникли з м'яса, що гниє, а вивелися з яєць, відкладеними мухами. Подальші спостереження показали, що з личинок розвиваються дорослі мухи, які знову відкладають яйця. Приблизно через два сторіччя Луї Пастер встановив, що і бактерії виникають не шляхом самозародження, а тільки від попередніх бактерій. Субмікроскопічні віруси не утворюються з невірусного матеріалу, а походить тільки від існуючих раніше вірусів.

Процес розмноження може зводитися до простого розділення одного індивідуума на два. Проте у більшої частини тварин і рослин він пов'язаний з утворенням спеціалізованих яєчних і насінних клітин, які, з'єднуючись між собою, утворюють запліднене яйце, що розвивається в новий організм. У деяких паразитичних черв'яків процес розмноження скорочується шляхом утворення декількох абсолютно різних форм, кожна з яких породжує подальшу, поки цикл не завершиться вторинною появою дорослої форми.

Тварини, як і рослини, можуть розмножуватись нестатевим, вегетативним або статевим способами.

Нестатеве розмноження спостерігається в одноклітинних тварин і відбувається внаслідок поділу клітини або, рідше, її брунькування. У першому випадку утворюються дві (чи більше) однакові за розмірами дочірні клітини, у другому - від великої (ма-теринської) клітини відбруньковується маленька (брунька).

Вегетативне розмноження спостерігають у багато-клітинних тварин. Воно відбувається внаслідок відок-ремлення від материнського організму багатоклітин-них частин.

Життєвий цикл - це сукупність усіх фаз розвитку, що забезпечують без-перервність існування виду. В одних тварин він прос-тий (наприклад, у амеби протея триває від одного поділу клітини до іншого), в інших - складний. Складний життєвий цикл характеризується чергу-ванням поколінь, що розмножуються різними спосо-бами: нестатевим і статевим, статевим способом і вегетативно тощо.

Кожен організм тварин послідовно проходить певні стадії індивідуаль-ного розвитку. Індивідуальний розвиток починається з моменту зародження і триває до природної смерті. Вегетативне розмноження – це безстатеве розмноження шляхом регенерації у рослин, тканин і організмів. Особини, які виникають від одного материнського організму мають однаковий генотип, а їх сукупність називається клоном. Розрізняють природне і штучне вегетативне розмноження. Генерації (латин. generatio) - покоління, всі члени одного роду або одного виду тварин, рослин і мінералів, однакового походження. Генерація - сукупність особин одного біологічного вигляду, одночасно що з'явилися на світ; покоління. Вегетативне розмноження доповнює, або навіть замінює статеве розмноження. Вегетативне розмноження в тваринному світі - утворення нового багатоклітинного організму з частини материнського шляхом ділення у простих тварин. Іноді вегетативне розмноження відносять до безстатевого розмноження.

б) Нестатеве розмноження

До найпростіше побудованих організмів, які можна бачити лише за великого збільшення під мікроскопом, належать бактерії.

Бактерії розмножуються, як правило, безстатевим шляхом — поділом материнської клітини на дві дочірні. Поділ відбувається дуже швидко і йому передує реплікація ДНК. За сприятливих умов деякі бактерії діляться кожні 20—30 хв. [7, с. 86].

Іноді дві бактерії зливаються одна з одною. Під час такого злиття між ними утворюється цитоплазматичний місток, по якому речовини однієї клітини переходять в іншу. Такий процес нагадує статеве розмноження.

За несприятливих умов (нестача їжі, погодні умови, отруєння середовища продуктами життєдіяльності бактерій) багато бактерій здатні стискатися, втрачати воду і переходити в стан спокою до настання сприятливих умов. Деякі види бактерій за несприятливих умов формують спори, які характеризуються значною стійкістю. Ці форми бактерій витримують тривале кип'ятіння, висушування, заморожування, дію різних хімічних речовин.

Поширення бактерій у повітрі, грунті, воді, живих організмах. Як аеробні, так і анаеробні бактерії надзвичайно поширені в природі. Вони трапляються в грунті, Опі живих і мертвих організмах. Число бактерій у навколишньому середовищі змінюється під впливом різних факторів (інсоляція, обробіток грунту тощо).

Кількість бактерій в 1 г грунту може досягати сотень мільйонів і навіть кількох мільярдів і залежить від типу грунту. Найменше їх міститься в підзолистих цілинних грунтах, найбільше — в окультуреному чорноземі. Бактерії проникають у грунт на глибину до 5 метрів. [7, с. 86]

Мікрофлора є одним з факторів, що сприяють утворенню грунту.

У воді різних водойм кількість бактерій буває дещо меншою, ніж у грунті. Так, в 1 мл води міститься від 5 до 100 тис. бактеріальних клітин [7, с. 86]. Найменше бактерій у воді артезіанських свердловин і джерел, багато — у відкритих водоймах і річках. Найбільше бактерій спостерігається поблизу берега у верхніх шарах води.

Особливо забруднена вода відкритих водойм у тих місцях, куди потрапляють стічні води. Саме тут часто зустрічаються хвороботворні бактерії (збудники дизентерії, черевного тифу, паратифів, холери, бруцельозу тощо).

У повітрі бактерій міститься ще менше, ніж у воді. Забруднення повітря бактеріями залежить від багатьох причин (пори року, географічної зони, характеру рослинності, забрудненості пилом тощо). Найбільше бактерій налічують у закритих приміщеннях, де їх може скупчуватись до 300 тис. в 1 мм3. У сільській місцевості повітря чистіше, ніж у міській. Практично немає бактерій у соснових і кедрових лісах, оскільки виділювані хвойними деревами фітонциди вбивають або пригнічують ріст і розмноження всіх видів бактерій.

На тілі здорових людей і тварин, а також у їхніх органах завжди зустрічається багато видів бактерій. Підраховано, що на шкірі людини може бути величезна кількість бактерій (від 85 * 106 до 1212 * 106 екземплярів) [7, с. 86]. Особливо багато бактерій, у тому числі й хвороботворних, на шкірі людини, якщо вона не дотримується правил гігієни. Відкриті частини тіла людини забруднюються різними видами сапрофітних і патогенних (хвороботворних) бактерій значно частіше, ніж закриті. Багато бактерій виявляється на руках, у ротовій порожнині й кишках людини. З організму однієї дорослої людини щодня з фекаліями виділяється близько 18 млрд бактерій [7, с. 86]. Практично вільні від бактерій ті органи здорових людей і тварин, які не мають зв язку із зовнішнім середовищем (м'язи, головний і спинний мозок, кров тощо).

Роль бактерій у природі і народному господарстві. Вище уже зазначалася важлива роль багатьох видів бактерій у процесах гниття та різних типів бродіння, тобто у виконанні санітарної ролі на Землі. Бактерії також мають велике значення у колообігу вуглецю, кисню, водню, азоту, фосфору, сірки, кальцію та інших елементів. Багато видів.бактерій сприяють активній фіксації атмосферного азоту і переводять його в органічну форму, що підвищує родючість грунтів. Особливо велике значення мають бактерії, що розкладають целюлозу й пектинові речовини, які є основним джерелом вуглецю для життєдіяльності мікроорганізмів грунту.

Сульфатредукуючі бактерії беруть участь в утворенні нафти і сірководню в лікувальних грязях, грунтах і морях. Так, насичений сірководнем шар води в Чорному морі є результатом життєдіяльності сульфатредукуючих бактерій. Діяльність цих бактерій у грунтах призводить до утворення соди і содового засолювання грунтів. Сульфатредукуючі бактерії переводять поживні речовини в грунтах рисових плантацій у форму, доступну для коренів цієї культури. Ці бактерії можуть спричинювати корозію металевих підземних і підводних споруд.

Завдяки життєдіяльності бактерій грунт звільняється від багатьох шкідливих продуктів і насичується цінними поживними речовинами. Бактерійні препарати успішно використовують для боротьби з багатьма видами комахшкідників (кукурудзяним метеликом та ін.).

Багато видів бактерій використовують у різних галузях промисловості для добування ацетону, етилового й бутилового спиртів, оцтової кислоти, ферментів, гормонів, вітамінів, антибіотиків, білкововітамінних препаратів тощо.

Завдяки успіхам генної інженерії нині з'явилась можливість широко використовувати кишкову паличку для вироблення інсуліну, інтерферону, а водневі бактерії — для одержання кормового й харчового білків. Без бактерій неможливі процеси дублення шкіри, сушіння листків тютюну, виготовлення шовку, каучуку, оброблення какао, кави, мочіння конопель, льону та інших лубоволокнистих рослин, квашення капусти, очищення води, вилужування металів тощо.

Ріст прокаріотів залежить насамперед від того, чи є в середовищі вода, поживні речовини, фізіологічне активні речовини тощо. Ріст паличкоподібних прокаріотних клітин відрізняється від куляс-тих. Перші ростуть переважно в напрямку довгої вісі, а другі — рів-номірно в усіх напрямках. У зв'язку з цим співвідношення між по-верхнею і об'ємом у паличкоподібних клітин під час їхнього росту істотно не змінюється. У кулястих — відносна величина поверхні клітини зменшується, оскільки їхня поверхня росте пропорційно квадрату радіусу, а об'єм — пропорційно кубу.

Ріст бактерій завершується їхнім розмноженням, яке виявляється у збільшенні кількості особин мікробної популяції на одиницю об'єму. Найчастіше бактерії розмножуються нестатевим, бінарним, поділом. Відомо два типи поділу бактеріальної клітини: за допомо-гою перегородки і перешнуровуванням. У разі першого типу поділу посередині бактеріальної клітини починає формуватися поперечна перегородка, яка спочатку складається з цитоплазматичної мембра-ни і розмежовує цитоплазму материнської клітини на дві дочірні. Да-лі синтезується оболонка і утворюються дві нові клітини.

Грамнегативні бактерії поділяються переважно перешнуровуван-ням, тобто звужуванням клітини в місцях поділу, аж доки вона не поділиться на дві. Різновидом бінарного поділу бактерій є бруньку-вання. При цьому розмноженні на одному із полюсів материнської клітини утворюється брунька, яка в процесі росту збільшується до розмірів материнської клітини, а потім відділяється від неї. Під час брунькування оболонка бруньки повністю синтезується заново.

У деяких одноклітинних ціанобактерій виявлено множинний по-діл. Йому передує реплікація хромосоми і збільшення розмірів ма-теринської клітини, в якій далі відбувається кілька послідовних бінарних поділів, що приводить до утворення величезної кількості дрібненьких клітин. Ці клітини дістали назву беоцитів. Після розриву оболонки материнської клітини вони виходять назовні.

Період від поділу до поділу клітини називається онтогенезом, або клітинним циклом бактерій. Розрізняють кілька типів вегетативного клітинного циклу у бактерій: мономорфний, при якому утво-рюється лише один морфологічний тип клітини і поліморфний, при якому утворюються кілька моофологічно різних типів клітин. На рис.1 зображено поділ клітини за допомогою поперечної перегородки.

Рис. 1. Поділ клітини за допомогою поперечної перегородкм [11, с. 217]

КС — клітинна стінка; ЦМ — цитоплазматична мембрана; Н — нуклеоїд;

ПП — поперечна перегородка

Серед актиноміцетів поширене розмноження фрагментами гіф, а деякі бактерії можуть розмножуватися за допомогою спор, але не ендоспор. Бактеріям притаманний високий темп розмноження, що ха-рактеризується часом генерації, тобто часом, упродовж якого відбу-вається поділ бактеріальної клітини. Час генерації визначається ви-дом бактерій, їхнім віком і умовами довкілля. За сприятливих умов час генерації для багатьох видів бактерій коливається в межах від 15 до 30 хв.

Уявити швидкість розмноження і утворення бактеріальної маси допоможуть такі приклади. Якщо бактерія ділитиметься через кожні 20 хв. то з однієї бактерії за 24 год може утворитися 72 генерації. Це становить 472 * 1019 особин. Холерний вібріон за 30 год спро-можний дати таке потомство, яке могло б покрити суцільним шаром усю поверхню земної кулі. Академік В.І. Вернадський наводить приклад, що «за сприятливих умов одна бактерія за 4—5 днів може утворити 1036 особин, об'єм яких... дорівнює океанові» [7, с. 86].

Насправді ж у природі немає таких ідеальних умов, за яких бакте-рії могли б безперешкодно розмножуватися. Брак поживних речо-вин, несприятливі температурні умови, згубний вплив продуктів об-міну, поїдання бактерій іншими організмами та багато інших чинни-ків — усе це негативно позначається на розмноженні бактерій. Велика швидкість розмноження прокаріотів — еволюційне присто-сування до збереження виду.

Надзвичайно важливою умовою процесу поділу бактерій є реп-лікація ДНК. Поділ клітини починається лише через деякий час по тому, як закінчиться реплікація ДНК. Є дані про те, що сигналом для поділу клітини є початок реплікації молекули ДНК й що подво-єння ДНК і поділ клітин відбуваються зі швидкістю, властивою для кожного виду бактерій.

в) Вегетативне розмноження найпростіше побудованих організмів

Загальною властивістю всіх живих систем є самовідтворювання їх, завдяки чому можливий ріст організму, а також заміщення його відмерлих та пошкоджених тканин.

У багатоклітинних організмах клитини розмножуються поділом. Розрізняють прямий поділ клітини та ядра — амітоз (ami-tosis cellularis) і непрямий — мітоз (mitosis cellularis). Розмноження статевих клітин називають мейозом (meiosis).

Амітоз — найпростіший спосіб поділу, при якому спочатку ділиться ядро, а потім — цитоплазма. Проте поділ ядра не завжди супроводиться поділом цитоплазми, і тому утворюються дво- та багатоядерні клітини. Амітоз характерний для клітин епідермісу, моноцитів, нейроцитів автономної нервової системи тощо.

Найпоширеніший спосіб поділу клітин — мітоз, під час якого протягом кількох фаз відбувається повна перебудова ядра (Рис. 2).

Мітоз починається з профази, в процесі якої формується мітотичний апарат. При цьому збільшується ядро, з'являються, а потім скорочуються та ущільнюються хромосоми (chromosomae). У кінці фази руйнується каріотека, зникає ядерце і виникає веретеноподібний пучок трубчастих ниток — центральне веретено, що розміщується між двома полюсами, утвореними з центросоми.

У метафазі центральне веретено досягає повного розвитку. Максимально укорочені хромосоми поступово пересуваються до його екватора і розміщуються в одній площині. Метафаза завершується появою на кожній хромосомі поздовжньої щілини, яка розщеплює її на дві ідентичні половини (сестринські хромосоми).

Рис. 2. Схема мітозу: [11, с. 216]

а—в — профаза; г—д — метафаза; е — анафаза; е—ж — телофаза; 1 — ядро; 2 — ядерце; 3 — центріола; 4 — хромосоми; 5 — діастер; 6 — центральне веретено.

За метафазою йде анафаза, під час якої сестринські хромосоми роз'єднуються та розходяться до протилежних полюсів.

Завершує мітоз телофаза, яка починається утворенням двох ядер, їхніх каріотеки та ядерець, появою перетяжки в екваторіальній зоні клітини і завершується відокремленням дочірніх клітин.

Після поділу клітина переходить у стан відносного спокою, або в інтерфозу, під час якої нагромаджуються ДНК, білок, енергія, відбуваються подвоєння хромосом та інші процеси, характерні для даного виду клітин.

За допомогою мітозу розмножується більшість клітин тіла (соми) багатоклітинного організму, завдяки чому зберігається певна кількість хромосом у ядрі, постійна для кожного виду.

У тісному зв'язку з розмноженням клітин перебуває здатність їх до утворення (синтезу) білка. Про це свідчать досліди з уведенням у багатоклітинний організм мічених атомів; виявлено, що синтез білка найактивніший у щойно поділених клітинах.

У синтезі білка беруть участь багато дуже складних механізмів, єдиних або подібних для найрізноманітніших клітин.

Молекула білка утворюється дезоксирибонуклеїновою (ДНК) та рибонуклеїновою (РНК) кислотами, а також 20 амінокислотами різних видів. При цьому використовується енергія, накопичена у вигляді аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). Процес починається з приєднання до рибосомальної РНК ядерної РНК, яка проникає в цитоплазму крізь ядерну пору. Ця молекула утворюється на молекулі ДНК, яка має форму нитки і містить інформацію про специфічну будову того або іншого білка. Молекули ДНК знаходяться в основному в хроматині ядра (іноді — в мітохондріях).

РНК, яка сформувалась на молекулі ДНК, «копіює» з неї інформацію та передає її в рибосому, де і утворюється молекула білка даного різновиду. Процес цей значно складніший, ніж викладена нами схема, і до кінця ще не вивчений. Доскональне з'ясування механізму біологічного синтезу білка має велике теоретичне та практичне значення, оскільки дає змогу впливати на нього при профілактиці та лікуванні захворювань, пов'язаних із порушенням утворення та обміну білка.

ВИКОРИСТАННЯ ВЕГЕТАТИВНОГО РОЗМНОЖЕННЯ МІКРООРГАНІЗМІВ У ЛЮДСЬКІЙ ДІЯЛЬНОСТІ

Чимало галузей харчової промисловості пов'язано з діяльністю розмноженням мікроорганізмів (випікання хліба, виноробство, пивоваріння, отримання спирту, кисломолочних продуктів тощо). Лікарські засоби — антибіотики — також отримують у результаті діяльності мікроорганізмів. Для вдосконалення їхньої продуктивності використовують методи селекції. За допомогою рентгенівського випромінювання і хімічних речовин прискорюють мутагенний процес і добором створюють кращі раси (штами) мікроорганізмів. Цим способом у селекційних рас у тисячі разів вдалося підвищити вихід низки антибіотиків, зокрема пеніциліну, порівняно з вихідними штамами мікроорганізмів, взятими для селекції з природи. Отримано дріжджові гриби, які синтезують кормовий білок із парафінів нафти, природного газу, відходів рослинництва (соломи зернових культур, стебел соняшнику, відходів лісового господарства). У кондитерській промисловості широко використовують лимонну кислоту, яку отримують в результаті життєдіяльності спеціально виведених мікроорганізмів. У світі нині виробляють близько 400 тис. т цього продукту [3, с. 16]. Таку кількість його не змогли б забезпечити жодні цитрусові плантації.

Створюються штами мікроорганізмів, які здатні вилучати цінні метали із руд, промислових відходів для виробництва бактеріальних добрив, стимуляторів росту і мікробіологічних засобів захисту рослин від шкідників і хвороб.

Для виробництва цих та інших речовин за допомогою вегетативного розмноження мікроорганізмів створено спеціальний напрям народного господарства — мікробіологічну промисловість. У промислових масштабах нині виробляють багато амінокислот, які використовують як кормові добавки, вітамінів тощо.

Біотехнологією називають свідоме виробництво потрібних людині продуктів і матеріалів за допомогою біологічних об'єктів і процесів. Біотехнологія виникла на зорі цивілізації, коли первісна людина навчилася не просто збирати корисні для себе рослини, а й вирощувати їх на оброблюваних полях, не тільки полювати на диких звірів, а й розводити приручених тварин. Ця первісна біотехнологія значно полегшила життя людини, бо вона почала отримувати значно більше їжі і сировини для виготовлення одягу, а затрачала на це менше праці. Поступово біотехнологія вдосконалювалася, людина почала створювати нові сорти культурних рослин і породи свійських тварин, учитись ефективніше їх використовувати.

На початку XX ст., коли, здавалося б, людина навчилася отримувати від природи все, що можна, виникла нова наука — генетика. Проте минуло майже 50 років, доки її результати почали приносити користь. Свідомим поєднанням випадкових спадкових змін (мутацій) людина навчилася створювати все досконаліші сорти і породи, а також різновиди (штами) корисних мікроорганізмів, на основі яких виникла мікробіологічна промисловість (див. вище).

У 50-х роках нашого століття виникла нова наука — молекулярна біологія, а ще через 20 років на її основі — генна інженерія [3, с. 21]. Всього 10 років знадобилось їй, щоб дати біотехнології нову зброю: принципову можливість свідомо створювати організми, які б продукували сполуки і здійснювали процеси, необхідні людині. Тобто можна стверджувати, що виникла нова біотехнологія, яка обіцяє людині небувалий прогрес.

Використовуючи процес регенерації для досягнення мети в генній інженерії використовують такі способи: злиття соматичних клітин або протопластів різних клітин одного виду чи навіть різних видів організмів (соматична гібридизація), перенесення ядер із клітини в клітину, хромосом або їхніх фрагментів (клітинна Інженерія) чи окремих генів (генна інженерія). Суть генної інженерії полягає у штучному створенні (хімічний синтез, перекомбінації відомих структур) генів з конкретними потрібними людині властивостями і введення його у відповідну клітину (нині це найчастіше бактеріальні клітини, наприклад кишкова паличка) — створення "штучної" бактерії лабораторії для вироблення необхідного для людини продукту.

Широко вегетативне розмноження використовує генетика. Це – наука, що об’єднує навколо своєї проблематики багато біологічних дисциплін. Біохімічна генетика включає біохімію нуклеїнових кислот, білків і ферментів. Тут застосовуються методи, що використовуються біохіміками і молекулярними біологами (хроматографія, аналіз ферментів).

Цитогенетика займається вивченням хромосом тварин і рослин в нормі і при патології. Класична генетика розглядає також нестатеве розмноження, успадкування менделевських ознак і з допомогою статистичних методів досліджує більш складні типи успадкування. Клінічна генетика вирішує питання діагностики, прогнозування і лікування різних спадкових хвороб.

При вегетативному розмноженні генетика вивчає поведінку генів в популяціях і дію таких факторів, як дрейф генів, міграції, мутації і добір. Генетика поведінки – наука, предметом вивчення якої являються спадкові фактори, що визначають поведінку людей. Соціальна біологія пояснює поведінку людини в суспільстві на основі біологічних і еволюційних уявлень. Одне з головних завдань сучасної біології – збільшення ресурсів для населення Землі, що постійно зростає.

Аналізуючи процес регенерації генетика розробляє ефективні шляхи і методи одержання нових порід тварин і сортів рослин. Найважливішим інструментом селекції став закон гомологічних рядів, відкритий М.І. Вавіловим.

Селекціонери використовують такий природний процес, як регенерація, вегетативне розмноження, мутагенез, примушуючи його служити людині. Головна задача селекції майбутнього – одержати спрямовані мутації тобто навчитися стріляти по потрібному гену. При цьому використовують радіоактивне випромінювання і хімічні мутагени. Генетика людини більшістю своїх досягнень зобов’язана тому, що опиралась на закони Менделя, і використовувала методи, що розроблялися в різних областях біології (регуляція активності генів, регуляція діяльності імунної системи і роботи мозку, причини спадкових хвороб і т.д.).

Пізнання молекулярних основ регенерації організмів призвело до використання біологічних процесів і речовин в промисловості. Народилася нова галузь виробництва – біотехнологія, що являє собою комплект біологічних знань і технічних засобів, які необхідні для одержання продуктів життєдіяльності клітини. Основні напрямки сучасної біотехнології – біотехнологічний синтез, культивація і використання рослин і клітинних тварин, генна інженерія, наука про білкові речовини клітин (ензімологія).

Методи генної інженерії, які основані на дослідженні вегетативного розмноження, дали змогу синтезувати деякі білки у промислових масштабах. Поки що це виявилось можливим і економічно доцільним лише для кількох білків людини, які використовуються у медичній практиці і є специфічними, тобто не можуть бути замінені на аналогічні білки тварин. Йдеться насамперед про інсулін, інтерферон і гормон росту — соматотропін. Список цей розширюється.

Інсулін необхідний для лікування діабету, соматотропний гормон — природний стимулятор росту, інтерферон — білкова речовина, яка сприяє активній боротьбі клітин організму з вірусами.

ВИСНОВКИ

Всім живим організмам в більшій або меншій мірі властиві певні розміри і форма, обмін речовин, рухливість, ріст, розмноження і пристосованість. Хоча цей перелік здається цілком чітким і визначеним, межа між живим і неживим досить умовна, і чи називатимемо, наприклад, віруси живими або неживими, залежить від того визначення життя, яке ми приймемо. Неживі об'єкти можуть володіти одним або декількома з перерахованих властивостей, але ніколи не проявляють всю сукупність цих властивостей одночасно.

Якщо є яка-небудь властивість, яку можна вважати абсолютно обов'язковим атрибутом життя, так це здібність до відтворення. Найпростіші віруси позбавлені обміну речовин, не рухаються і не ростуть, і все-таки, оскільки вони здатні відтворювати себе (а також мутувати), більшість біологів вважає їх живими організмами. Одне з основних положень біології свідчить, що "все живе походить тільки від живого” .

Регенерація - оновлення структур організму в процесі життєдіяльності і відновлення тих структур, які були втрачені в результаті патологічних процесів. Більшою мірою регенерація властива рослинам і безхребетним тваринам, в меншій - хребетним.

Регенерація у тварин — утворення нових структур замість видалених або загиблих в результаті пошкодження або втрачених в процесі нормальної життєдіяльності. Орган, що регенерував, може мати таку ж будову, як видалений, відрізнятися від нього або не бути зовсім схожий на нього.

Ступінь і форми виразу здатності регенерації неоднаковий у різних тварин.

серед порівняно простих тварин зустрічаються такі, які відрізняються слабою здатністю регенерації (круглі черв'яки), тоді як багато відносно високоорганізованих тварин (низькі хордові) цією здатністю володіють в достатньо високій мірі. Крім того, серед близькоспоріднених видів тварин нерідко зустрічаються як добре, так і погано регенеруючі. 

Нестатеве розмноження спостерігається в одноклітинних тварин і відбувається внаслідок поділу клітини або, рідше, її брунькування. У першому випадку утворюються дві (чи більше) однакові за розмірами дочірні клітини, у другому - від великої (ма-теринської) клітини відбруньковується маленька (брунька).

Вегетативне розмноження в тваринному світі - утворення нового багатоклітинного організму з частини материнського шляхом ділення у простих тварин. Іноді вегетативне розмноження відносять до безстатевого розмноження.

За сприятливих умов одна бактерія за 4—5 днів може утворити 1036 особин, об'єм яких... дорівнює океанові. Брак поживних речо-вин, несприятливі температурні умови, згубний вплив продуктів об-міну, поїдання бактерій іншими організмами та багато інших чинни-ків — усе це негативно позначається на розмноженні бактерій.

Багато видів бактерій використовують у різних галузях промисловості для добування ацетону, етилового й бутилового спиртів, оцтової кислоти, ферментів, гормонів, вітамінів, антибіотиків, білкововітамінних препаратів тощо. Чимало галузей харчової промисловості пов'язано з діяльністю розмноженням мікроорганізмів (випікання хліба, виноробство, пивоваріння, отримання спирту, кисломолочних продуктів тощо). Широко вегетативне розмноження використовує генетика.

СПИСОК ВИКОРИСТАННОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Бабаева А. Г. Иммунологические механизмы регуляции восстано-вительных процессов, М., 1972.-314с.

Бердишев Г.Д., І.Ф.Криворучко ,,Медична генетика” Київ 1993 ,,Вища школа”. - 173 с.

Біологія. За редакцією Мотузного, 2-ге видання, виправлене. Київ ,,Вища школа” 1995 р.-136 с.

Біологія . І.В.Барна , М.М.Барна Тернопіль 2000 р. - 205с.

Біологія: Навч. посіб. / А. О. Слюсарєв, О. В. Самсонов, В.М. Мухін та ін.; За ред. та пер. з рос. В. О. Мотузного. — 3тє вид., випр. і допов. — К.: Вища шк., 2002. — 622 с.

Векірчик К.М. Мікробіологія з основами вірусології: Підручник. – К.: Либідь, 2001.-176с.

Вернадський В. І. «Очерки геохимии» М., 1977.-311с.

Гудзь С.П. та ін. Основи мікробіології. – К., 1991.-171 с.

Загальна біологія. Підручник. – К., 2002-214с.

Мікробіологія з основами вірусології / За ред. Вікерчук.– К., 2003.212с.

Ноздрачов А.Д., Чумасов Е.И. Умови вегетативного розмноження.- СПб. : Наука, 2002.- 280 с.

Регуляторні механізми регенерації, під ред. А. Н. Студитского і Л. Д. Ліознера, М., 1973.-180с.

Саркисов Д. С. Регенерация и ее клиническое значение, М., 1970.-207с

Саркисов Д. С. Очерки по структурным основам гомеостаза, М., 1977.-311с.

Сидо-рова В. Ф. Возраст и восстановитель-ная способность органов у млекопитаю-щих, М., 1976.-265 с

Уголев А. М. Энтерииовая (кишечная гормональная) система, Л., 1978.-148с.

Условия регенерации органов у млекопитающих, под ред. Л. Д. Лиознера, М., 1972.-167с.