Регенера́ция (восстановление) — способность живых организмов со временем восстанавливать повреждённые ткани, а иногда и целые потерянные органы. Регенерацией также называется восстановление целого организма из его искусственно отделённого фрагмента.
Так, растения растут в течение всей жизни. Взамен утраченных органов (корней, листьев, стеблей) начинают расти боковые побеги, придаточные корни. Например, у кишечнополостных хорошо развита регенерация. Так, восстановление гидры происходит из небольшого фрагмента тела. У протистов регенерация может проявляться в восстановлении утраченных органоидов или частей клетки. У человека кожа регенерирует через несколько суток. Это имеет значение в косметологии, медицине, оздоровительных и омолаживающих процедурах.
Задачи исследования:
1. Изучить механизм регенерации на клеточном и организменном уровне.
2. Изучить примеры регенерации в природе на примере листа Узамбарской фиалки и дождевого червя.
3. Проанализировать значение регенерации у растений, животных и человека.
4. Выявить практическую значимость проведенных исследований.
Методы исследования
1. Научный.
2. Постановка опыта.
3. Анализ и синтез.
Актуальность - регенерация как способ выживания (на примере дождевых червей), процесс восстановления, омоложение органов и тканей, заживление ран.
Гипотеза проекта: возможность применять явление регенерации с целью омоложения тканей и органов у человека, заменять поврежденные клетки при инфаркте, инсульте и инфекционных заболеваниях.
2.Основная часть
2.1.История изучения регенерации
Явления регенерации были знакомы людям еще в глубокой древности. К концу 19 в. был накоплен материал, раскрывающий закономерности регенераторной реакции у человека и животных, но особенно интенсивно проблема регенерации разрабатывается с 40-х гг. 20 в. Термин «регенерация» предложен в 1712 франц. учёным Р. Реомюром, изучавшим регенерацию ног речного рака.[1]
Ученые давно пытаются понять, каким образом земноводные - например, тритоны и саламандрырегенерируют оторванные хвосты, конечности, челюсти, поврежденное сердце, глазные ткани, спинной мозг. Способ, применяемый земноводными для саморемонта, стал понятен, когда ученые сравнили регенерацию зрелых особей и эмбрионов. Оказывается, на ранних стадиях развития клетки будущего существа незрелы, их участь вполне может измениться.
Ученые задались вопросом, а может ли человек восстанавливать утраченные ткани. Сейчас, в XXI веке, метод комплексной регенерации органов и тканей человека не просто сформулирован теоретически, но и апробирован на сотнях больных и в подавляющем большинстве случаев - с положительным результатом, иногда даже в наитяжелейших ситуациях, практически безнадежных с точки зрения официальной медицины. Метод комплексного восстановления органов и тканей, безусловно, можно применять и к практически здоровому человеку, который постепенно становится при этом более здоровым и физически совершенным. Вполне можно поднять естественный иммунитет настолько, что человека нельзя будет заразить никакой инфекционной болезнью. [1]
2.2.Регенерация, её виды
1. Физиологическая регенерация. Регенерацию в процессе нормальной жизнедеятельности организма, обычно не связанную с повреждением или утратой части организма, называют физиологической. В каждом организме на протяжении всей его жизни постоянно идут процессы восстановления и обновления. У человека, например, постоянно обновляется наружный слой кожи. Птицы периодически сбрасывают перья и отращивают новые, а млекопитающие сменяют шерстный покров. У листопадных деревьев листья ежегодно опадают и заменяются свежими. Такие процессы носят название физиологической регенерации. [1]
2. Репаративная регенерация. Регенерация, происходящая в случае повреждения или утраты какого-нибудь органа или части организма, называется репаративной. При типичной регенерации утраченная часть замещается путём развития точно такой же части. Причиной утраты может быть внешнее воздействие (например, ампутация), или же животное намеренно отрывает часть своего тела (автотомия), как ящерица, обламывающая часть своего хвоста, спасаясь от врага. При атипичной регенерации утраченная часть замещается структурой, отличающейся от первоначальной количественно или качественно. У регенерировавшей конечности головастика число пальцев может оказаться меньше исходного, а у креветки вместо ампутированного глаза может вырасти антенна (гетероморфоз). регенерации. [1]
2.3.Регенерация живых организмов
2.3.1. Регенерация у растений. Может происходить на месте утраченной части (реституция) или на другом месте тела (репродукция). Весеннее восстановление листьев вместо опавших осенью — естественная регенерация типа репродукции. Регенерация органов у растений происходит преимущественно путём репродукции: отнятые органы компенсируются развитием существующих или образующихся вновь метамерных заложений. Так, при отрезании верхушки побега усиленно развиваются боковые побеги. Растения или их части, развивающиеся не метамерно, легче регенерируют путём реституции, как и участки тканей. Например, поверхность ранения может покрыться так называемой раневой перидермой; рана на стволе или ветке может зарубцеваться наплывами (каллюсами). Размножение растений черенками — простейший случай регенерации, когда из небольшой вегетативной части восстанавливается целое растение. Широко распространена регенерация и из отрезков корня, корневища или слоевища некоторых растений удавалась регенерация из изолированных клеток и даже из отдельных изолированных протопластов, а у некоторых видов сифоновых водорослей — из небольших участков их многоядерной протоплазмы. Молодой возраст растения обычно способствует регенерации, но на слишком ранних стадиях онтогенеза орган может оказаться неспособным к регенерации. [7]
Как биологическое приспособление, обеспечивающее зарастание ран, восстановление случайно утраченных органов, а нередко и вегетативное размножение, регенерация имеет большое значение для растениеводства, плодоводства, лесоводства, декоративного садоводства и др. Она даёт материал и для решения ряда теоретических проблем, в т. ч. и проблем развития организма. Большую роль в процессах регенерации играют ростовые вещества. В этом процессе немаловажную роль играют бактерии, стимулирующие рост растений. [7]
2.3.2. Регенерация у животных. Способность к регенерации широко распространена среди животных. Низшие животные, как правило, чаще способны к регенерации, чем более сложные высокоорганизованные формы. Так, среди беспозвоночных гораздо больше видов, способных восстанавливать утраченные органы, чем среди позвоночных, но только у некоторых из них возможна регенерация целой особи из небольшого её фрагмента. Тем не менее общее правило о снижении способности к регенерации с повышением сложности организма нельзя считать абсолютным. Такие примитивные животные, как круглые черви и коловратки, практически не способны к регенерации, а у гораздо более сложных ракообразных и амфибий эта способность хорошо выражена; известны и другие исключения. Некоторые сравнительно близкородственные животные сильно различаются в этом отношении. Так, у многих видов дождевых червей только из передней половины тела может полностью регенерировать новая особь, тогда как пиявки не способны восстановить даже отдельные утраченные органы. У хвостатых амфибий на месте ампутированной конечности образуется новая, а у лягушки культя просто заживает и никакого нового роста не происходит. Однако, как показали опыты Полежаева, если культю лягушки подвергать механическим раздражениям или воздействию определённых химических веществ, то конечность регенерирует. Более того, при таких условиях регенерируют и конечности некоторых млекопитающих, например, новорожденных крысят.
Нет также чёткой связи между характером эмбрионального развития и способностью к регенерации. Так, у некоторых животных со строго детерминированным развитием (гребневики, полихеты) во взрослом состоянии регенерация развита хорошо (у ползающих гребневиков и некоторых полихет целая особь может восстановиться из небольшого участка тела), а у некоторых животных с регулятивным развитием (морские ежи, млекопитающие) — достаточно слабо. Многие беспозвоночные способны к регенерации значительной части тела. У большинства видов губок, гидроидных полипов, многих видов плоских, ленточных и кольчатых червей, мшанок, иглокожих и оболочников из небольшого фрагмента тела может регенерировать целый организм. [1]
Если тело взрослой губки продавить через сетчатую ткань, то все клетки отделятся друг от друга, как просеянные сквозь сито. Если затем поместить все эти отдельные клетки в воду и осторожно, тщательно перемешать, полностью разрушив все связи между ними, то спустя некоторое время они начинают постепенно сближаться и воссоединяются, образуя целую губку, сходную с прежней. В этом участвует своего рода «узнавание» на клеточном уровне, о чём свидетельствует следующий эксперимент: губки трёх разных видов разделяли описанным способом на отдельные клетки и как следует перемешивали. При этом обнаружилось, что клетки каждого вида способны «узнавать» в общей массе клетки своего вида и воссоединяются только с ними, так что в результате образовалась не одна, а три новых губки, подобные трём исходным. Из других животных к восстановлению целого организма из взвеси клеток способна только гидра. [1]
В 1961 году Хейфлик наблюдал, как клетки человека, делящиеся в клеточной культуре, умирают приблизительно после 50 делений. Замирание деления клеток сопровождается появлением такого процесса, как апоптоз (программируемая клеточная смерть и процесс самоликвидации на клеточном уровне). Апоптоз может наступить раньше своего срока от воздействия химических веществ. Известно три вида клеток, которые могут регенерировать у человека и всех млекопитающих, - это клетки крови, клетки печени и эпидермиса. Но в процессе старения организма их количество уменьшается, и они уже не могут функционировать, как у эмбрионов, и восстанавливать целые органы. Во взрослом состоянии у человека приходиться примерно 1 стволовая клетка на 4-8 миллионов соматических клеток. [3]
Регенерация кожи человека – это зарастание порезов. Почему кожа не зарастает полностью и остаются рубцы?На месте клеток кожи появляется соединительная ткань. Рубецне обладает растяжимостью, отсутствуют кровеносные сосуды, питающие ткани, потовые и сальные железы не функционируют на пораженном участке.Образование шрама на месте ранения –своего рода приспособление к окружающей среде. Отрицательные последствия ранения налицо.
Эпидермис представляет собой плоские клетки, которые отшелушиваются и восстанавливаются быстрее прочих. С омертвевшими частицами удаляются поверхностные загрязнения из пыли и микробов.
Дерма состоит из волокон эластина и коллагена. Именно благодаря им кожа обладает прочностью и упругостью.
Подкожно-жировая клетчатка за счет своей рыхлости обеспечивает подвижность верхним слоям[ 6].
Процесс регенерации кожных покровов связан со многими факторами как внешней, так и внутренней среды. На качество восстановления влияют и образ жизни, и уход за кожей, и окружающая среда.
2.4. Регенерация как приспособительная функция организма
Способность к регенерации не имеет однозначной зависимости от уровня организации, хотя давно уже было замечено, что более низкоорганизованные животные обладают лучшей способностью к регенерации наружных органов. Это подтверждается удивительными примерами регенерации гидры, планарий, кольчатых червей, членистоногих, иглокожих, низших хордовых, например асцидий. Из позвоночных наилучшей регенерационной способностью обладают хвостатые земноводные. Известно, что разные виды одного и того же класса могут сильно отличаться по способности к регенерации. Кроме того, при изучении способности к регенерации внутренних органов оказалось, что она значительно выше у теплокровных животных, например у млекопитающих, по сравнению с земноводными. Регенерация у млекопитающих отличается своеобразием. Для регенерации некоторых наружных органов нужны особые условия. Язык, ухо, например, не регенерируют при краевом повреждении (фактически речь идет об ампутации краевой части структуры). Если же нанести сквозной дефект через всю толщу органа, восстановление идет хорошо. Регенерация внутренних органов может идти очень активно. Из небольшого фрагмента яичника восстанавливается целый орган. Есть предположение, что невозможность регенерации конечностей и других наружных органов у млекопитающих носит приспособительный характер и обусловлена отбором, поскольку при активном образе жизни, требующие сложной регуляции,морфогенетические процессы затрудняли бы существование. [1]
До недавних пор считалось, что нервная система не способна к регенерации, но последние исследования показали, что ЦНС обладает некоторым нейрогенезом — способностью создавать новые нейроны и впоследствии образовывать новые синаптические соединения. Кроме того, последние исследования ученых показали положительный эффект омоложения при наличии в крови испытуемых гормонов удовольствия. Здесь мы наблюдаем эффект положительного действия гуморальной регуляции. При этом замедляется процесс старения и апоптоз клетки откладывается на более поздний период. К гормонам, влияющим на процессы обновления клеток, можно отнести соматотропин (гормон роста), серотонин (гормон удовольствия), мелатонин (гормон суточных ритмов). Иными словами, надо генерировать в себе положительные эмоции, если хотим дольше прожить. Наоборот, высокий уровень гормона стресса (кортизол) поможет снизить питье воды в достаточном количестве (около 2л. в сутки), прослушивание хорошей музыки и медитация. [9]
2.5. Факторы, влияющие на регенерацию.
На скорость процесса восстановления клеток, влияет множество факторов.
1. Возраст.
2.Физическая и умственная активность.
3.Условия обитания.
4.Состояние организма.
5. Питание.
Чтобы внутриклеточные структуры и клетки были способны к физиологической регенерации в процессе биосинтеза нуклеиновых кислот, белков и липидов, им нужны вещества, поступающие в организм из воды, воздуха, пищи. Это – аминокислоты, мононуклеиды, микроэлементы, витамины и многие другие.
К факторам, которые замедляют или приостанавливают репаративную и физиологическую регенерацию клеток относятся следующие: некачественная пища; загрязнение воздуха, воды, почвы (экологический фактор); травмы; ожоги; воспалительные процессы; нарушение циркуляции крови в органах и системах организма; психоэмоциональное перенапряжение (стресс). Регулирующее влияние на течение процесса регенерации оказывает дозированная функциональная нагрузка. Физические нагрузки. Ходьба со скоростью 4–6 км/ч, занятия с отягощениями (по 10–15 повторов) поднимут уровень гормона роста естественным путем. [9]
3.Собственное исследование
1. Наблюдение за регенерацией Узамбарской фиалки.
Лист фиалки был помещен в стакан с водой. Проводились наблюдения за появлением придаточных корней. Формирование корневой системы у растения свидетельствует о быстром процессе восстановления недостающих органов - корневой системы. Фото в приложении №1.
2. Наблюдение за регенерацией дождевого червя.
В первый день я взял дождевого червя и разрезал пополам. Дождевой червь проявляет активные движения в присутствии запаха лука. Фитонциды лука демонстрируют свойство раздражимости у дождевого червя. Cepalin - эктракт лука для лечения шрамов и рубцов. В первое время двигались обе половины. Положил его вместе с другими червями в банку.На второй день его хвостовая часть засохла, а первая половина спряталась глубоко в земле, в то время как другие черви ползали на поверхности. Третий день без изменений. На четвёртый день червь начал ползать, но всё ещё мало и глубоко в земле. На шестой день у него зажила задняя часть и он ползал ближе к поверхности, но всё ещё мало по сравнению с другими червями. На седьмой день к нему вернулась полная жизненная активность, и я его отпустил. Фото в приложении №2 - №6.
3.Наблюдение за регенерацией кожи человека. У человека хорошо регенерирует эпидермис, к регенерации способны также такие его производные, как волосы и ногти. Способностью к регенерации обладает также костная ткань (кости срастаются после переломов). С утратой части печени (до 75 %), щитовидной или поджелудочной железы клетки оставшихся фрагментов начинают усиленно делиться и восстанавливают первоначальные размеры органа. Нервные клетки также обладают такой способностью. При определённых условиях могут регенерировать кончики пальцев. В связи с обнаружением на регенерирующих тканях слабых электрических напряжений можно предположить, что слабые электрофорезные токи ускоряют регенерацию.
Я наблюдал за регенерацией участка кожи, восстанавливающегося в результате пореза. Стал наблюдать за процессом регенерации. Сначала на месте пореза образовалась корочка, которая не позволяла течь крови. После чего этот порез начал со временем затягиваться. Через 2 недели порез наполовину зажил. На 3 недели начала отпадать корочка и остался маленький шрам. Фото №7и №8 в приложении (взято из интернета).
У новорожденных регенерация костной ткани занимает от 7 до 21 дня.
У грудных детей от 10 до 21 дней.
У детей 1 – 3 лет регенерация костной ткани занимает от 14 –до 28 дней.
У детей 4 – 7 лет от 14 – 35 дней.
У подростков 8 – 15 лет от 21 дня до 2 месяцев.
Ca 2+, витамины D3, биостимуляторы, в особо тяжелых случаях - инсулин и мужские половые гормоны. Сейчас изобретено много препаратов, но в практике наиболее часто используются Ca 2+ и хондроксид. [1]
4. Для эксперимента мною был взят рецепт приготовления мази из источников интернета, имеющей омолаживающий эффект. В ее состав вошли мед, яйца, молоко, аиз растений как основа была взята измельченная мякоть тыквы, а также настой корня солодки. Фото в приложении №9.
После неоднократного применения я обратил внимание на следующее: кожа на застарелой ране стала мягче, края ровными. Налицо сглаживающий эффект появления новых клеток кожи.
Практическая значимость работы. Данный проект может быть интересен тому, кто интересуется вопросами геронтологии (процесс омолаживания). Работа может быть использована во внеурочной деятельности, на уроках биологии.
Заключение
Регенерация живых организмов имеет следующее значение: выживание, процесс выздоровления, увеличение продолжительности жизни. В основе старения лежат не только физиологические процессы, связанные с механическими воздействиями на кожу, а также социальные и психологические аспекты.
Выводы:
1. В результате проведенных исследований наблюдаем восстановление утраченных органов у растения узамбарскаяфиалка. Происходит регенерация корней.
2. У дождевого червя процесс регенерации связан с восстановлением жизненной активности. На скорейшую регенерацию червя влияет влажность, температура почвы, структура. У червя после проведенного эксперимента наблюдается появление активности, задний конец усыхает. Передняя часть тела червя выжила.
3. Регенерация кожи, тканей человека — естественный процесс выздоровления. Имеются мази, медицинские препараты, ускоряющие регенерацию.
4.Процесс регенерации можно наблюдать при омоложении кожи, заживлении ран, в косметологии.
Список использованной литературы:
Интернет ресурсы:
1. https://ru.wikipedia.org/wiki/ HYPERLINK "https://ru.wikipedia.org/wiki/Регенерация" HYPERLINK
2. http://www.lifesciencestoday.ru/
3.http://liceum1535.ru/about/conference/6th_conference/II_degee_diploma/2_%D0%9B%D0%BE%D0%B1%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B0_1934.pdf
4. https://zen.yandex.ru/media/id/5b7d9d40b6bb3300aaddf7b2/regeneriruiuscie-sredstva-dlia-koji--uskoriaem-vosstanovlenie--5b864c7a16027100aaeb7266
5. https://www.adme.ru/zhizn-nauka/kak-ukrotit-gormony-kotorye-provociruyut-starenie-u-zhenschin-1953515/
Ваша скидка на курсы
40%
Автор в друзьях: 1
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.