Тема. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ

УРОК 25. ЕМБРІОТЕХНОЛОГІЇ. КЛОНИРОВАНИЕ

Цели урока: ознакомить учащихся с современными ембріотехнологіями и технологиями клонирования, рассмотреть историю их развития и перспективы использования в медицине, сельском хозяйстве и промышленности; развивать логическое мышление; воспитывать чувство ответственности за свои действия и бережное отношение к живым организмам.

Оборудование и материалы: таблицы, фотографии или слайды презентации, которые демонстрируют схемы ембриотехнологий и клонирование, их достижения и главные направления развития и возможного применение.

Базовые понятия и термины: ембріотехнології, эмбрионы, искусственное оплодотворение, клонирование, цитотехнологии, гісготехнології, стволовые клетки.

ХОД УРОКА

I. Организационный этап

II. Актуализация опорных знаний и мотивация учебной деятельности учащихся

Вопросы для беседы

1. Какие особенности присущи жизненным циклам растений?

2. Какие особенности присущи жизненным циклам животных?

3. Какие преимущества и недостатки имеют сложные жизненные циклы?

4. Какие процессы происходят в организме во время эмбриогенеза?

5. Какие факторы повышают риск пороков развития человека?

III. Изучение нового материала

Рассказ учителя с элементами беседы

Ембріотехнології и стволовые клетки

Пожалуй, самым молодым направлением современной медицины можно считать клеточные технологии, в которых клетки являются источником тех или иных необходимых факторов, например опухолевых антигенов во время вакцинотерапии. Но клетку можно использовать не только как источник каких-либо субстанций, но и для регенеративной медицины. Здесь особый интерес вызывают технологии, основанные на стволовых клетках. Способность к неограниченного разделения и преобразования в различные типы клеток (так называемая плюрипотентность) делает их идеальным материалом для трансплантационных методов терапии. Наиболее доступными считаются стволовые клетки взрослого организма. Однако реальный потенциал их дифференцировка еще мало изучен.

Термин «стволовая клетка» (СК) был введен в биологию А.А. Максимовым в 1908 г. Исследуя процессы кроветворения, он пришел к выводу: в нашем организме в течение всей жизни сохраняются недифференцированные клетки, которые могут превращаться в лимфоциты и другие специализированные клетки соединительной ткани и крови. Позже О. О. Максимов назвал эти клетки стволовыми.

На ранних стадиях развития эмбриона клетки неспециализированные. Они получили название стволовых (СК), потому что расположены у основания воображаемого ствола генеалогического дерева клеток, которое венчает корона из различных специализированных клеток. В отличие от обычных клеток, обреченных выполнять четко определенные функции в организме, СК в процессе развития имеют возможность приобретать специализации.

СК размножаются путем деления, как и все остальные клетки. Отличие заключается в том, что они могут делиться неограниченно, а зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество циклов деления. Поэтому говорят, что СК способна к пролиферации, то есть к длительному размножению и репродукции большого количества клеток.

Они способны к дифференцировке - процесса необратимой специализации клеток. Силы, которые дают толчок началу дифференцирование, очевидно, могут быть внутренними и внешними. Внутренние сигналы управляются генами клетки, а внешние - химическими веществами, которые выделяют другие клетки, физическим контактом с соседними клетками, а также некоторыми молекулами окружающей среды. Во всех случаях эти влияния имеют по сути информационный характер, а не физический, химический или характер среды.

В течение жизни во взрослом организме постоянно происходит гибель клеток различных тканей, как в результате естественного восстановление (апоптоз), так и через повреждения (некроз). Вследствие этого в организме постоянно происходят процессы восстановления (репарации) утраченных клеток. В результате клеточного деления из стволовых клеток возникают материнская и дочерняя клетки. Материнские используются для самопідтримання популяции, а дочерние или превращаются в камбіальну клетку, или непосредственно дифференцируются. Стволовая клетка сохраняет свойства ранних эмбриональных клеток - плюрипотентности, а камбіальна эту способность утрачивает и производит только региональные структуры. Таким образом, камбиальные клетки обеспечивают восстановление утраченных клеток соответствующих тканей и органов.

Попадая в организм во время трансплантации, СК продолжают делиться и сами находят место, где их помощь нужнее всего. Эта способность СК получила название хоумінга. Итак, хоумінг - это способность клеток к миграции в «нужное место» - «родной» орган и ткань (в свою стволовую нишу) или в область повреждения.

Чрезвычайно привлекательными для использование в медицине есть эмбриональные стволовые клетки (ЭСК) человека: из них можно получать любые типы клеток организма. Но много свойств и клеточные механизмы так называемой «стволовой» клетки ставят ее очень близко к трансформированной, раковой клетки. Именно поэтому так важно сегодня изучать характеристики самих эмбриональных клеток. За восемь лет, прошедших с момента получения первых линий ЭСК человека, удалось выяснить лишь небольшую часть механизмов, обеспечивающих в культуре самопідтримку недифференцированных клеток или их дифференцирование.

Эмбриональные стволовые клетки получают из внутренней клеточной массы бластоцисты на самых ранних стадиях развития эмбриона, когда она еще не імплантувалася в стенку матки. Именно из клеток внутренней клеточной массы в последующем развивается целый организм.

Еще недавно количество линий ЭСК человека, доступных для изучения, было небольшое. Сегодня их стало намного больше, но методологические трудности и высокая стоимость работы с ними еще ограничивают круг исследователей. Не меньшие ограничения на исследования в области эмбриональных клеток человека накладывает этическая сторона. Несмотря на дебаты об этичности или неэтичности работы с ЭСК человека, очевидно, что вопрос уже не в том, проводить исследования в сфере ЭСК человека, а в том, как будут проводиться исследования в этой области. За последние два года в большом количестве стран уже были приняты законы, которые позволяют исследования эмбриональных стволовых клеток человека.

Клонирование

Клонирование - это метод размножения статевороздільних существ (животных и людей), с помощью которого в неполовой способ можно получить новый организм, который будет генетически идентичным организма, что предполагается клонировать. Клонирование является известным явлением в растительном мире. Первые попытки клонирования животных осуществлялись в 30-х pp. XX ст. Большую роль в этом сыграл технический прогресс в сфере молекулярной биологии, генетики и искусственного оплодотворения. Новый этап в клонировании определяют эксперименты шотландских ученых, которые завершились рождением овцы Долли (27 февраля 1997 p.). Это достижение открывает путь к клонированию человека.

Существуют два различные пути, с помощью которых можно достичь клонирования.

1. Перенос ядра клетки субъекта, которого хотят клонировать (дублировать). Ядро вводят в оплодотворенную или неоплодотворенную яйцеклетку после удаления или нейтрализации существующего в ней ядра. Ядро клетки имеет полный генетический код определенного организма, что позволяет «воспроизвести» генетически идентичный организм. Такая техника предусматривает два моменты: удаление ядра из яйцеклетки или одноклеточного эмбриона (зиготы) и слияние клетки, из которой берется ядро, с указанной яйцеклеткой или одноклеточным эмбрионом с помощью электрического шока. Это позволяет привести в действие процесс разделения нового полученного индивида, которого затем переносят в матку особи женского пола.

2. Расщепление эмбрионов, т.е. искусственное проведения естественного процесса формирования идентичных близнецов (или монозигот), который заключается в мікрохірургічному разделении эмбриональных клеток на первых стадиях их развития (до 14 дней после оплодотворения) на два или больше идентичных эмбрионов. После этого разделенные организмы способны независимо развиваться благодаря клеточной поліпотенції - свойства одной клетки давать начало различным тканям, что формируют организм.

IV. Обобщение, систематизация и контроль знаний и умений учащихся

Дать ответы на вопросы:

1. На каких процессах и свойствах организма основаны ембріотехнології?

2. Каким образом осуществляют клонирование?

3. Для каких целей можно использовать ембріотехнології?

4. Зачем человечеству нужно развивать технологии клонирования?

5. Какие проблемы могут возникнуть в обществе в связи с развитием ембриотехнологий?

6. Какие проблемы могут возникнуть в обществе в связи с развитием технологий клонирования?

V. Домашнее задача