Подробное решение страница стр.329 по биологии для учащихся 10 класса, авторов Захаров В.Б., Мамонтов С.Г. Углубленный уровень 2015
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОВТОРЕНИЯ
Вопрос 1. Какие клетки использовались для получения реконструированной зиготы?
Для получения реконструированной зиготы используются ядра соматических клеток, которые пересаживаются в цитоплазму яйцеклеток.
Вопрос 2. Объясните, почему в качестве реципиента ядер были взяты женские, а не мужские половые клетки.
В качестве реципиента были взяты женские половые клетки, так ка они содержат запас питательных веществ, который необходим для развития зародыша.
Вопрос 3. Каких животных считают предками овцы Долли?
Овца Долли — первое клонированное млекопитающее животное, которое было получено путём пересадки ядра соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки. Овца Долли являлась генетической копией овцы-донора клетки.
Вопрос 4. Почему ядро клетки молочной железы овцы приобрело тотипотентность?
Тотипотентность — способность клетки путём деления дать начало любому клеточному типу организма.
Клетки животных, дифференцируясь, лишаются тотипотентности. Овца Долли развилась из реконструированной яйцеклетки, донором ядра которой была культивируемая клетка молочной железы овцы породы Финн Дорсет. Данная клетка приобрела тотипотентность, так как в нее вживили генетический материал.
Вопрос 5. Какие обстоятельства затрудняют получение клонированных животных методом реконструкции клеток?
Разработанные методы клонирования животных пока еще далеко не совершенны. В процессе экспериментов наблюдается высокая смертность плодов и новорожденных. Еще не ясны многие теоретические вопросы клонирования животных из отдельной соматической клетки.
Тем не менее успех, достигнутый в клонировании овцы и обезьян, показал теоретическую возможность создания генетических копий также человека из отдельной клетки, взятой из какого-либо его органа. Многие ученые с энтузиазмом восприняли идею клонирования человека.
Вопрос 6. Какие клетки позвоночных животных обладают тотипотентностью?
Ттипотентностью обладают половые и стволовые клетки позвоночных животных.
Вопрос 7. Какой характерной особенностью обладают стволовые клетки?
Стволовые клетки имеют несколько совершенно уникальных особенностей.
В результате деления специализированных (не стволовых) клеток образуются пары таких же клеток, которые полностью тождественны друг другу. А вот для стволовых клеток это правило обычно не работает. Кроветворная стволовая клетка костного мозга в естественных условиях дает две дочерние клетки, одна из которых остается стволовой, а вторая претерпевает цепь превращений и, в конечном счете, превращается в лейкоцит или эритроцит. Если бы дело обстояло иначе, организм быстро израсходовал бы запас стволовых клеток, и любое обновление тканей стало бы невозможным. Конечно, стволовые клетки деградируют с возрастом, и у пожилых людей их куда меньше, чем у подростков, но какое-то количество их сохраняется до глубокой старости.
Культура эмбриональных стволовых клеток ведет себя по-иному. На некоторых питательных средах такие клетки размножаются практически бесконечно, не претерпевая никаких изменений, как и клетки злокачественных опухолей. Однако специальные химические стимуляторы могут заставить культивированные стволовые клетки переродиться в нейроны, клетки поджелудочной железы и печени, костную и мышечную ткань. Но это еще не все.
Стволовые клетки взрослого организма также обладают пластичностью. Доказано, что стволовые клетки красного костного мозга могут давать начало гепатоцитам (клеткам печени), нейронам и нейроглии (компонентам нервной системы), эндотелиальным, мышечным, костным, жировым и другим типам клеток, из которых состоит организм.
Вопрос 8. Можно ли говорить о безграничной тотипотентности стволовых клеток? Почему?
Когда оплодотворённая яйцеклетка начинает делиться, образуются первые тотипотентные стволовые клетки, т. е., способные образовывать клетки любых типов. Примерно через четыре дня они начинают дифференцироваться. Образуются плацента, экстраэмбриональные органы и собственно эмбрион. На этой стадии - она называется бластоцистом и имеет около сотни клеток. Тотипотентных клеток уже нет, они становятся плюрипотентными. Плюрипотентные стволовые клетки образуют две популяции. Первая представляет собой массу клеток, расположенную внутри эмбриона, и в дальнейшем образующую различные органы будущего организма; вторая - будущие половые клетки - сначала размещается внутри желточного мешка, а позднее мигрирует в формирующиеся половые органы.
Вопрос 9. Приведите известные вам примеры трансплантации тканей и органов у человека.
Первым успешным и повторяемым обменом тканями, между двумя людьми была пересадка роговицы глаза. Что самое интересное, так это то, что многие успешные пересадки роговицы были сделаны ещё до того, как были поняты принципы иммунологии. Причина проста, чтобы оставаться прозрачной, роговица не имеет кровеносных сосудов, поэтому, хотя трансплантируемый роговичный диск является чужеродной тканью, которая должна быть отторгнута организмом, клетки и антитела, вызывающие отторжение, не могут достичь донорской ткани, так как перемещаются только по кровеносной системе.
Ещё в ХIХ веке хирурги научились пересаживать отдельные ткани, причиной чему было усовершенствование необходимой для этого хирургической техники. После исследований Н.И. Пирогова и Ю.К. Шимаковского развитие трансплантологии в России было связано с работами Н. Штрауха (1840), Н. Фейгина (1867), которые установили возможность трансплантации роговицы, В. Антоневича – по пересадке зубов (1865), К.М. Сапежко – по трансплантации слизистой оболочки (1892) и многими другими. В 1858 году французский учёный Л. Олье разработал метод пересадки костей, а в 1869 году парижский хирург Ж. Реверден провёл исследования касающиеся трансплантации кожи.
Вопрос 10. В чём заключается сущность метода реконструкции клеток животных?
В нашей стране Б.В. Конюховым и Е.С. Платоновым в 1985 г. был разработан метод менее травматического переноса ядер методом микроманипуляции. Он протекает в два этапа: сначала тонкой микропипеткой прокалывают зоны пеллюцида и плазматической мембраны и извлекают пронуклеусы, а затем другой пипеткой, большего диаметра (12 мкм) в то же отверстие вводят диплоидное ядро донора. В этом случае меньше травмируется цитоплазма зиготы и транспортируемое ядро донора.
Трансплантация ядер может осуществляться и другим способом, с использованием цитохалазинов (веществ, синтезируемых грибами).
Цитохалазин В разрушает структуру микрофиламентов и способствует уникальному расположению ядра. Ядро остается соединенным с клеткой тоненьким стебельком цитоплазмы. При центрифугировании этот мостик разрывается, образуются безъядерные клетки (цитопласты) и кариопласты, представляющие собой ядра, окруженные тонким слоем цитоплазмы и цитоплазматической мембраной. Цитопласты отделяют от интактных клеток в градиенте плотности. Они сохраняют способность прикрепляться к поверхности культурального сосуда и могут быть использованы для слияния с кариопластами других клеток с целью получения жизнеспособной клетки.
Методы выделения кариопластов несколько сложнее и включают в себя ряд операции по центрифугированию, разделению в градиенте плотности и т.д. В некоторых случаях к смеси клеток и кариопластов добавляют частицы тантала диаметром 1 – 3 мкм. Они проникают в клетки и никогда в кариопласт, поэтому более тяжелые клетки осаждаются быстрее кариопластов.
Цитопласты содержат все виды органелл, присущие нормальной клетке, сохраняют способность прикрепляться к субстрату, образовывать складчатую мембрану, передвигаться, осуществлять пиноцитоз.
Кариопласты окружены тонким слоем цитоплазмы (около 10% от всей клеточной цитоплазмы), содержат компактный эндоплазматический ретикулум, несколько митохондрий и рибосом. У некоторых клеточных линий 1/10 кариопластов способна восстановить весь утраченный объем цитоплазмы и восстановиться в жизнеспособные клетки.
Для реконструкции клеток суспензию кариопластов в солевом буфере добавляют к монослою культуры цитопластов из пропорции 100 кариопластов на 1 цитопласт. Цитопласты должны быть уже покрыты инактивированными вирусными частицами. Инкубируют при температуре 4оС 45 минут, а затем еще 45 минут при температуре 37оС. Отмывают раствором Эрла для удаления не слившихся кариопластов.