Sąvokos:
ląstelių diferenciacija, augimo šuolis, augalo gaminamasis audinys (meristema), augimo zonos, brazdas, regeneracija: dalinė ir visiškoji, transplantacija, vegetatyvinis dauginimasis
Šioje temoje jūs:
- sužinosite, kaip auga daugialąsčiai organizmai;
- suprasite, kuo skiriasi augalų ir gyvūnų augimas;
- nagrinėsite regeneracijos sąvoką ir jos formas, aptarsite jos svarbą gyviesiems organizmams;
- diskutuosite apie vėžinių ląstelių atsiradimo priežastis ir kaip jų būtų galima išvengti;
- suprasite, kodėl sveikas gyvenimo būdas svarbus augimui, žaizdų gijimui.
Naujagimis vidutiniškai yra apie 51–54 cm ūgio, o trejų metų vaikas – 97–100 cm. Ar matote, kiek daug jis paauga? Prisiminkite, kaip po vasaros atostogų grįžote į mokyklos suolą. Tikriausiai buvo tokių bendraklasių, kurie vasaroti išėjo būdami mažesni už jus, o grįžo visa galva aukštesni. Kaip augama? O kaip auga augalai? Kodėl už uodegos sugriebtam driežui ji nutrūksta, o vėliau vėl atauga? O kas dar gyvūnų pasaulyje gali atsiauginti prarastą kūno dalį?
Žmogaus ir gyvūnų augimas
Daugialąsčio organizmo kūnas sudarytas iš daugelio ląstelių. Paprastos sandaros daugialąsčiai (pūslėtasis guveinis (Baltijos jūroje paplitęs daugialąstis dumblis), hidra, pintis) neturi audinių ir organų, bet turi skirtingas funkcijas atliekančias ląsteles. Kiti sudėtingos sandaros daugialąsčiai organizmai turi audinius, organus, o gyvūnai – ir organų sistemas. Visiems daugialąsčiams organizmams būdinga viena savybė – augimas.
Augimas – tai organizmo apimties ir tūrio didėjimas. Jis vyksta organizme daugėjant ląstelių skaičiui. Įdomu tai, kad susiformavusios naujos ląstelės auga ir tįsta nedaug, išlieka mažos, kad būtų lengviau vykdyti medžiagų apykaitą.
Kaip jau žinote, organizmui augant, motininės ląstelės dalijasi prieš tai branduoliui pasidalijus mitozės būdu, todėl susiformuoja dukterinės genetiškai vienodos ląstelės, turinčios vienodą genetinę informaciją, būdingą organizmui. Naujos ląstelės šiek tiek paauga ir diferencijuojasi, kad įgautų savo veiklai būtinus sandaros ir veikimo ypatumus, virsta tam tikrų audinių ląstelėmis.
Ląstelės diferenciacija – procesas, per kurį daugialąsčio organizmo ląstelė vystosi kryptingai, specializuojasi ir įgyja gebėjimą atlikti tam tikras funkcijas (4.3.1 pav.).
Kūdikystėje ir paauglystėje žmogus auga itin sparčiai. Kodėl? Audiniuose šiuo laikotarpiu formuojasi daug ląstelių dalijimosi židinių, todėl jų skaičius sparčiai didėja. Audiniai ir organai, pavyzdžiui, kaulai ir raumenys, auga greitai. Tokį greitą kūno augimo laikotarpį vadiname augimo šuoliu. Vaikystėje ir paauglystės pabaigoje augimas sulėtėja. Manoma, kad žmogus nustoja augti apie 25 gyvenimo metus (4.3.2 pav.).
Vaiko augimui įtakos turi tokie veiksniai kaip paveldimieji požymiai, augimo hormonų kiekis, mitybos įpročiai, gyvenimo būdas.
Žinduolių augimo trukmė priklauso nuo jų gyvenimo trukmės. Trumpiau gyvenantys žinduoliai auga greičiau, pavyzdžiui, katės visiškai suauga per pirmuosius dvejus gyvenimo metus. Žuvys ir ropliai auga didžiąją gyvenimo dalį, todėl galima drąsiai teigti, kad kuo didesnė pagauta žuvis, tuo ji vyresnė (4.3.3 ir 4.3.4 pav.)
Nariuotakojų (vėžiagyvių, voragyvių, vabzdžių) ir roplių kūno danga kartu su gyvūnu neauga, todėl jie išsineria iš senosios ir, kol sukietėja naujoji danga, intensyviai paauga. Paaugę su nauja kūno danga gyvena iki tol, kol kitąkart išsineria ir vėl paauga.
Augalų augimas
Augalų augimas yra neribotas ir skiriasi nuo gyvūnų. Augalai turi gaminamąjį audinį (meristemą) (4.3.5 pav.). Šis audinys išsidėstęs tam tikrose augalo vietose, vadinamose augimo zonomis (4.3.6 pav.):
- viršūninio pumpuro augimo zonoje gaminamojo audinio ląstelių dalijimasis lemia, kad augalas auga aukštyn;
- iš šoninių pumpurų augalas išaugina šakas, lapus, kartais žiedus;
- stiebe esantis gaminamasis audinys vadinamas brazdù, jo ląstelėms dalijantis, stiebas storėja;
- šaknies viršūnės gaminamasis audinys augina šaknis.
Gaminamojo audinio ląstelėse vyksta mitozė: susidaro naujos genetiškai vienodos dukterinės ląstelės. Jos diferencijuojasi ir pavirsta augalo dengiamojo, asimiliacinio ar apytakinio audinio ląstelėmis. Taip augalas suformuoja ir užaugina šaknis, lapus, žiedus ir vaisius, o stiebas pastorėja ir sutvirtėja.
Mitozė ir regeneracija
Nukirpti nagai ir plaukai atauga. Įvykus nelaimei ir lūžus kaului, gydytojas sužeistą vietą sutvirtina, o maždaug po 6 savaičių lūžusi kaulo vieta jau būna suaugusi. Kodėl?
Daugialąsčio organizmo audiniai geba atsinaujinti, taigi vietoje sužeistų, pažeistų ir negyvų ląstelių atgaminamos ir užauginamos naujos. Organizmo gebėjimas atkurti pažeistus, prarastus audinius ar organus vadinamas regenerãcija.
Audinių regeneracija vyksta prieš tai branduoliui pasidalijus per mitozę. Audiniams atsinaujinti būtina, kad būtų pagamintos lygiai tokios pat ląstelės kaip žuvusios. Štai kodėl nukirpti nagai ar plaukai atauga lygiai tokie patys, kokie buvo prieš tai.
Regeneracija vadinama dalinè, kai organizmas gali atauginti, atnaujinti tik tam tikrus audinių ar organų fragmentus, bet ne visą organą ar audinį. Tokia regeneracija būdinga žmogui. Pažeistas nedidelis odos plotas sugyja gana greitai ir lengvai, bet esant dideliems odos plotų sužeidimams (pavyzdžiui, nudegimams) oda gyja lėtai ir sunkiai, lieka dideli randai. Pažeidus labai daug odos, gydytojai daro chirurgines operacijas, per kurias oda atsodinama. Tai vadinama odos transplantãcija. Kai kurie žmogaus organai visai negali regeneruoti, pavyzdžiui, širdies, plaučių ar inkstų audiniai, ir šių organų ligos žmogaus sveikatai ir gyvybei kelia didelį pavojų, jos gydomos sunkiai (4.3.7 pav.).
Žmogaus audinių regeneracijai įtakos turi amžius, lėtinės ligos (cukrinis diabetas), mitybos ir gyvenimo būdo įpročiai.
Rūkantis ir kitas kenksmingas medžiagas vartojantis žmogus rizikuoja susirgti vėžiu. Pavojingos medžiagos sukelia ląstelių paveldimosios medžiagos mutacijas. Dėl pakitusios paveldimosios medžiagos šiose ląstelėse nevyksta diferenciacija. Neturėdamos darbui atlikti būtinų sandaros savybių, ląstelės negali atlikti savo funkcijų. Tokios ląstelės vadinamos vėžinėmis. Nevykstant ląstelių diferenciacijai, vėžinės ląstelės dalijasi sparčiai ir suformuoja židinius, vadinamus navikais.
Visiškoji regeneracija – tai organizmo gebėjimas visiškai atauginti prarastas kūno dalis ar užauginti naujas. Tokia regeneracija būdinga kai kuriems gyvūnams, pavyzdžiui, planarijoms (4.3.8 pav.), hidroms (4.3.9 pav.), salamandroms (4.3.10 pav.), driežams (4.3.11 pav.) ir kai kurioms žuvims (4.3.12 pav.).
Nelytinis daugialąsčių organizmų dauginimasis
Nelytiškai gali daugintis ne tik vienaląsčiai, bet ir hidros, daugialąsčiai dumbliai, augalai.
Hidros, gėluose vandenyse gyvenantys paprastos sandaros gyvūnai, dauginasi pumpuruodamos (4.3.13 pav.). Jų ląstelės dalijasi vykstant mitozei, išauginamas palikuonis, genetiškai tapatus motininei hidrai. Atsiskyręs užauga ir pradeda pumpuruoti. Žinoma, tokiam hidrų dauginimuisi būtinos palankios sąlygos: vandens temperatūra, pakankamas maisto kiekis.
Augalų nelytinis dauginimasis vadinamas vegetatyviniu dauginimusi. Tai naujo augalo išaugimas iš motininio augalo, bet ne iš sėklų ar sporų. Vegetatyviškai besidauginantys augalai genetiškai vienodus palikuonis gali išauginti iš savo pakitusių požeminių stiebų, vadinamų šakniastiebiais (dilgėlė, varputis, avietė), stiebų (gluosnis, rožė, pelargonija), lapų (sanpaulija), stiebagumbių (bulvė), antžeminių ataugų, vadinamų ūsais (žemuogė, braškė (4.3.14 pav.), svogūnų (narcizas, tulpė, svogūnas).
Pasodinus (ar pamerkus) augalo fragmentą, pavyzdžiui, stiebo dalį, jame esančio gaminamojo audinio ląstelės pradeda sparčiai dalytis. Iš susidariusių naujų ląstelių grupės formuojasi dukterinio augalo audiniai ir organai (šaknys, stiebas ir lapai).
Vegetatyvinio augalų dauginimosi svarba
Gamtoje vegetatyvinis augalų dauginimasis paplitęs ir dažnas reiškinys. Augalai taip dauginasi greitai, lengvai išplinta savo augavietėje, nes:
- nelytiniam dauginimuisi pakanka vieno augalo, iš kurio išauga daug naujų dukterinių augalų;
- vyksta greitai. Per vieną augimo sezoną užaugęs dukterinis augalas gali auginti naujus palikuonis;
- užauginama daug palikuonių. Vienas motininis augalas tuo pat metu gali auginti ne vieną, o daug palikuonių. Galbūt pastebėjote, kad nepjaunamos dilgėlės neauga po vieną – viename plote jų visada priauga labai daug;
- vegetatyviškai besidauginantis augalas užima didelius augavietės plotus ir lengvai nukonkuruoja šalia augančius augalus. Pavyzdžiui, dilgėlės dauginasi ne tik sėklomis, bet ir šakniastiebiais, todėl augavietėje greitai išplinta. Kiti augalai gaudami mažiau šviesos, drėgmės tose vietose auga prastai (4.3.15 pav.).
Vegetatyvinio augalų dauginimo svarba žmogui
- Išsaugomos augalo veislinės ypatybės. Norėdami išsaugoti kultūrinių augalų veislines ypatybes, pavyzdžiui, kai braškė brandina daug ir skanių vaisių, ją dauginsime dukteriniais augalais, išaugusiais iš motininio augalo ūsų. Prisiminkite: iš ūso išaugęs naujas augalas turi visiškai tokias pat genetines savybes kaip ir motininis augalas.
- Greitai užauginamas derlius. Norėdami nusikasti užaugusių svogūnų ar bulvių derlių tą patį rudenį, sodiname svogūnus ir bulves, nesėjame jų sėklų (4.3.16 pav.). Sėdami sėklas, derliaus galėtume tikėtis tik antraisiais auginimo metais.
- Greitas augalų dauginimo būdas. Norimos veislės augalų galima padauginti greitai ir daug. Pavyzdžiui, serbentas dauginamas atlankomis (4.3.17 pav.): prie žemės prilenkiama serbento šakos dalis, įtvirtinama ir apkasama žemėmis. Po žeme esanti šakos dalis išaugina šaknis. Rudenį nuo motininio krūmo atskiriama serbento šakelė su išaugintomis šaknimis, iškasama ir sodinama ten, kur reikia. Iš vieno serbento krūmo tuo pat metu galima išauginti daug naujų augalų.
Klausimai ir užduotys
- Paaiškinkite augimo, ląstelių diferenciacijos, regeneracijos sąvokas.
- Kaip vadinamas hidrų ir augalų nelytinis dauginimasis?
- Apibūdinkite, kuo skiriasi visiškoji regeneracija nuo dalinės.
- Remdamiesi 4.3.6 pav., paaiškinkite, kaip augalas auga.
- Paaiškinkite, kodėl organizmo augimui ir regeneracijai svarbu, kad jo ląstelės branduolys dalytųsi vykstant mitozei.
- Paieškokite informacijos ir parenkite trumpą pranešimą apie žalingų įpročių, pavyzdžiui, rūkymo ir alkoholio vartojimo, įtaką žmogaus audinių regeneracijai.
Praktinė veikla (galite dirbti grupėmis)
- Paieškokite informacijos ir parenkite pranešimą, kaip nesveikas gyvenimo būdas skatina žmonių sergamumą vėžinėmis ligomis. Pranešime pavartokite sąvokas: mutacija, mitozė, ląstelių diferenciacija, vėžinė ląstelė, navikas.
- Parenkite plakatą „Augalų vegetatyvinio dauginimo būdai“.
- Atlikite praktinį darbą „Augalų vegetatyvinis dauginimas“.
Darbo aprašymas: aptarkite ir užrašykite praktinio darbo tikslą. Užrašykite hipotezę. Pasidomėkite, kokie aplink augantys augalai dauginami vegetatyviškai ir kokiais būdais. Pasirinkite, kokį augalą norėsite padauginti ir auginti.
Darbo priemonės: pasirinktas augalas (pavyzdžiui, pelargonija), aštrus peiliukas ar žirklės, vanduo, indai, dirvožemis.
Darbo eiga:
- Pasidomėkite, kaip vegetatyviškai dauginamas jūsų pasirinktas augalas.
- Nuo motininio augalo atskirkite šakelę ir pamerkite ją į indą su vandeniu. Šakelę galima sodinti į dirvožemį, tik nepamirškite jos apgaubti plėvele su mažomis skylutėmis, kad vyktų dujų mainai, o vanduo iš dirvožemio negaruotų taip greitai.
- Indą pastatykite šviesioje gerai vėdinamoje vietoje (geriausia – ant palangės).
- Kelias savaites stebėkite, kaip keičiasi jūsų dauginamo augalo šakelė. Laukite, kada iš jos išaugs naujos šaknys. Stebėkite, kad inde nuolat būtų vandens.
- Užrašuose fiksuokite pokyčius: kaip keitėsi šakelė, kada išaugo pirmoji šaknelė, kaip keitėsi naujai išaugusios šaknys.
- Įsišaknijusią pelargoniją (ar kitą pasirinktą augalą) pasodinkite į indą su dirvožemiu.
- Kokiu vegetatyviniu būdu dauginote pasirinktą augalą?
- Kiek laiko užtruko vegetatyvinis dauginimas?
- Ar augalas atrodo (spalva, lapų forma) taip pat kaip motininis augalas?
- Kokius augalus dar galima dauginti šiuo būdu?
Būkite atsakingi!
Augalas – gyvas organizmas, todėl jam reikia priežiūros. Nepamirškite persodinto augalo palaistyti. Laikykite jį šviesioje vietoje (prisiminkite apie fotosintezę).
Saugiai dirbkite:
- nuo pasirinkto motininio augalo planuojamą dauginti dalį atskirkite atsargiai, kad nesužeistumėte augalo;
- atsargiai ir atsakingai naudokite peiliuką (žirkles);
- baigę darbą, būtinai sutvarkykite darbo vietą.
Apibendrinimas
- Ląstelės diferenciacija – procesas, per kurį daugialąsčio organizmo ląstelė vystosi kryptingai, specializuojasi ir įgyja gebėjimą atlikti tam tikras funkcijas.
- Augalai auga dalijantis gaminamojo audinio ląstelėms. Gaminamasis audinys yra viršūniniame ir šoniniuose pumpuruose, stiebe ir šaknies viršūnėje.
- Organizmo gebėjimas atkurti pažeistus, prarastus audinius ar organus vadinamas regeneracija. Regeneracija gali būti dalinė arba visiškoji.
- Nelytiškai pumpuruodami dauginasi paprastos sandaros daugialąsčiai organizmai (dumbliai, hidros) ir augalai savo vegetatyvinėmis dalimis.
NUO KO PRIKLAUSO ŽMOGAUS AUGIMAS?
Tikriausiai pastebėjote, kad vaikai auga skirtingu tempu: vieni užauga aukšti, juos vadiname aukštaūgiais, kiti vaikai auga lėčiau ir lieka žemesnio ūgio. Tas pats ir su žaizdomis – vieniems žaizdos sugyja greitai, o kitiems tai trunka ilgiau. Kodėl?
Žmogaus augimui ir audinių regeneracijai įtakos turi labai daug veiksnių. Panagrinėkime juos.
 Žemaūgis ir aukštaūgis |
Augimui įtakos turintys veiksniai
Genetinės savybės. Ūgis – iš tėvų paveldimas požymis. Chromosomose esantys genai koduoja informaciją apie žmogaus galimą ūgį. Didelė tikimybė, kad, jeigu tėvai neaukšti, tai ir jų vaikai neužaugs aukšti. Būna taip, kad žemaūgių tėvų šeimoje vaikas užauga aukštas. Šiuo atveju verta pasidomėti protėvių (senelių, prosenelių, dėdžių ir tetų) ūgiu.
Augimo hormonai. Žmogaus organizme yra liaukos, gaminančios ir į kraują išskiriančios augimo hormonus. Šie hormonai reguliuoja augimą iki maždaug 25 metų amžiaus. Jeigu augimo hormonų gaminama per mažai, vaiko augimas gali sulėtėti arba visai sustoti. Žmogus lieka žemaūgis. Laiku pastebėjus šį sutrikimą, gydytojas paskiria gydymą ir augimas atsinaujina.
Mityba. Praeitose temose nagrinėjome, kad ląstelių mitozei būtina energija. Augimo hormonų gamybai būtinai reikia gauti baltymuose esančių aminorūgščių ir riebaluose esančių riebalų rūgščių, vitaminų ir mineralinių medžiagų. Jeigu vaikas maitinasi netinkamai, pavyzdžiui, valgo nepakankamai vaisių, daržovių, mėsos ar pieno produktų, maitinasi vienarūšiu maistu (kasdien valgo tą patį), didelė tikimybė, kad jis augs lėčiau. Milžiniška ir nepataisoma žala daroma, kai augantis žmogus badauja, tokiu atveju jis negauna daugelio augimui būtinų medžiagų.
Nesveikas gyvenimo būdas. Labiausiai žmogaus augimą stabdo žalingi įpročiai: rūkymas, alkoholio ir kitų narkotinių medžiagų vartojimas. Šios medžiagos ne tik žaloja vidaus organus, bet ir stabdo ląstelių dalijimąsi, todėl sutrinka ir augimas. Rūkant ląstelės negauna pakankamai deguonies, joms trūksta dalytis būtinos energijos. Cigaretėse esančios nuodingos medžiagos žaloja jau esančias ląsteles, jos žūva, todėl sumažėja besidalijančių ląstelių skaičius. Žinoma, sutrinka ir augimo hormonų gamyba. Alkoholis ir kitos narkotinės medžiagos nuodingos, todėl pažeidžiami vidaus organai, sutrinka jų veikla, vystosi nepagydomos ligos. Augimas sustoja, nes ląstelių dalijimasis sulėtėja.
Sportas. Aktyvi fizinė veikla skatina medžiagų apykaitą tarp kraujo ir audinių ląstelių. Jos gauna daugiau deguonies ir dalytis būtinų medžiagų, todėl dalijasi dažniau ir sparčiau. Sportuojančio vaiko kaulai auga greičiau, kaulinė medžiaga savyje sukaupia daugiau kalcio ir fosforo druskų. Kaulai būna tvirtesni, retesnė kaulų ir sąnarių traumų tikimybė. Griaučių traumos gyja greičiau. Greičiau auga ir stiprėja raumenys, vaiko laikysena tampa taisyklinga, todėl žmogus atrodo aukštesnis. Tyrimai rodo, kad sportuojančio vaiko kraujyje išskiriama šiek tiek daugiau augimo hormonų, todėl, tikėtina, jis užaugs aukštesnis.
REGENERACIJAI ĮTAKOS TURINTYS VEIKSNIAI
Amžius. Jauno žmogaus organizme medžiagų apykaita greitesnė nei vyresnio. Audiniai gauna mažiau dalytis reikalingų medžiagų, lėčiau šalina nereikalingus apykaitos produktus. Dėl šių priežasčių audinių regeneracija vyksta lėčiau. Palyginkime jaunuolio ir senolio rankas (1 pav.). Atkreipkite dėmesį į rankų odą: seno žmogaus oda suglebusi ir raukšlėta, o jauno žmogaus – lygi, be raukšlių. Kodėl? Seno žmogaus oda regeneruoja lėtai, jos audiniuose sumažėja stangrumą odai suteikiančio baltymo – kolageno.
Vidaus organų ligos. Vidaus organų veiklos sutrikimai turi didelę įtaką žmogaus audinių regeneracijai. Pavyzdžiui, cukriniu diabetu sergančiam žmogui žaizdos gyja ypač lėtai, nes ląstelės dėl gliukozės kiekio kraujyje sutrikimų nebegali dalytis.
Nesveikas gyvenimo būdas. Stabdo audinių regeneraciją, nes dėl nuolat gaunamų nuodingų medžiagų ląstelės žūva, stabdomas jų dalijimasis. Rūkymas ir alkoholio vartojimas didina tikimybę susirgti vėžiu. Cigaretėse ir alkoholyje esančios medžiagos sukelia ląstelių mutacijas, jos dalijasi sparčiai, tačiau negali augti ir atlikti savo funkcijos. Tokios pažeistos ląstelės vadinamos vėžinėmis, o jų grupė – naviku (augliu). Jeigu vėžinės ląstelės pradeda sparčiai dalytis ir plisti po visą žmogaus organizmą, ligoniui diagnozuojamas vėžys. Palyginkite rūkančio ir nerūkančio žmogaus odą, atkreipkite dėmesį, kiek rūkančio žmogaus veide daug raukšlių (2 pav.).
Sportas. Sportuojančio žmogaus organizme ląstelės gyvena ilgiau, nes gauna pakankamai reikiamų medžiagų ir lengviau šalina apykaitos produktus. Tokio žmogaus medžiagų apykaita greitesnė. Dėl šios priežasties audinių ląstelės dažniau ir lengviau dalijasi.
Optimizmas ir gera nuotaika. Tyrimai rodo, kad dažnai besišypsančio ir besijuokiančio žmogaus kūne greičiau sunaikinamos stresuojant susidariusios kenksmingos medžiagos. Geros nuotaikos ir optimizmo turintis žmogus lėčiau sensta. Tyrimai parodė, kad tokie žmonės rečiau serga širdies ligomis, greičiau sveiksta, mažiau nerimauja, ilgiau gyvena (3 pav.).
- Paslaugą teikia UAB "Biznio mašinų kompanija" ir "Star Cloud OÜ"