Рабочая тетрадь освоения лабораторно-практических навыков по биологии. Часть III. Биология развития

Гипотрофия__________________________________________________________________

Гомеозисные мутации________________________________________________________

Детерминация________________________________________________________________

Дизруптивные мутации________________________________________________________

Дифференцировка____________________________________________________________

Интегрированность___________________________________________________________

Канализация развития_________________________________________________________

Морфогенез__________________________________________________________________

Персистирование_____________________________________________________________

Политенные хромосомы_______________________________________________________

Пуф__________________________________________________________________________

Тотипотентность______________________________________________________________

Трансдетерминация___________________________________________________________

Фенокопии___________________________________________________________________

Фетопатии___________________________________________________________________

Эктопия______________________________________________________________________

Эмбриопатии_________________________________________________________________

Эквифинальность_____________________________________________________________

Эмбриональная регуляция ____________________________________________________

Эмбриональная индукция______________________________________________________

Важно знать, что почка млекопитающего развивается из вольфова протока (WD ) и мезенхимы метанефроса ( MM), являющихся производными мезодермы. Почка начинает развиваться после появления на вольфовом протоке выроста – зачатка мочетоточника (UB). После внедрения в ткань мезенхимы он стимулирует окружающие его клетки к уплотнению и образованию стромы почки. В свою очередь клетки стромы побуждают зачаток мочеточника к ветвлению. В ходе ветвления мочеточника, каждый его конец, действуя как индуктивный центр, стимулирует образование нефронов. Данные процессы осуществляются под генетическим контролем. Последовательная экспрессия генов обусловливает поэтапность закладки органов выделительной системы. Аналогичные гены обнаружены и у человека. Мутации генов могут

8

привести к возникновению опухолей почек, наследственных болезней с аномалиями гонад и почек. Наиболее важные гены, участвующие в раннем развитии почки у мыши:

Wt1формирование зачатка мочеточника UB

Pax2влияет на экспрессию гена Gdnf, регулирующего ветвление мочеточника

Foxc1ответственен за местоположение формирования мочеточника

Wnt4формирование почечных канальцев

Retрост (удлинение) мочеточника

Задание№2. Генетический контроль онтогенеза.

Изучите на рисунке 1 расположение комплексов гомеозисных генов в 3-ей хромосоме мухи дрозофилы. Данные комплексы (кластеры) содержат морфогены , являющиеся переключателями развития из имагинальных дисков личинок частей тела взрослой мухи. Мутации этих генов называются гомеозисными. Результатом их является появление нетипичных органов.

Рис.№4.Комплексы гомеозисных генов ANT-C и BX-C у дрозофилы (из Айала и Кайгер, 1988)

9

Используя учебные пособия, заполните таблицу №3: «Мутации генов, контролирующих эмбриогенез».

Таблица №3«Мутации генов, контролирующих эмбриогенез»

Задание № 3. Генетической регуляции онтогенеза

Изучите схему генетической регуляции онтогенеза на уровне транскрипции (каскадная эмбриональная индукция).

Пояснения : Индуктор 1 взаимодействует с сенсорным геном (С), активируя ген интегратор (И) , продукт деятельности которого действует через промотор (П) на структурные гены (СГ1, СГ2 и СГ3).

В свою очередь продукт деятельности СГ3 является индуктором 2 для структурных генов СГ4, СГ5 и т.д .С – сенсорный ген; И – интегратор; П – промотор; СГ - структурные гены; ∆ - – индуктор.

Предложенная схема является наиболее общепринятой и объясняет взаимосвязь процессов , происходящих на разных стадиях онтогенеза и его этапность.

10

Задание№4. Гормональная регуляция онтогенеза.

Используя учебные пособия и лекционный материал, заполните таблицу №4: «Гормональная регуляция онтогенеза у человека».

Таблица №4: «Гормональная регуляция онтогенеза у человека».

Гипофиз

Щитовидная железа

Надпочечники

Вилочковая железа ( тимус)

Эпифиз (шишковидное тело)

Яичники

Семенники

11

Задание№5. Классификация и характеристика врождённых пороков развития.

Используя учебные пособия, заполните таблицу №5 «Классификация и характеристика врождённых пороков развития».

Таблицу №5 «Классификация и характеристика врождённых пороков развития».

12

Задание№6. Критические периоды в онтогенезе.

Изучите по таблица №6 «Критические периоды в онтогенезе человека». Обратите внимание на то, что отклонения онтогенеза возникают в определенные периоды, когда организм наиболее чувствителен к действию альтерирующих (повреждающих) факторов среды.

Таблица №6 «Критические периоды в онтогенезе человека».

Выводы:____________________________________________________________

________________________________________________________________

13

Ситуационные задачи

Задача 1.

В результате оперативного вмешательства на зародыше тритона, находящегося на стадии поздней гаструлы, был получен организм с двумя нервными трубками (на спинной и на брюшной стороне). Нервные трубки ему не пересаживали. Объясните результат эксперимента. Какие участки тела зародыша пересаживались?

Какое явление наблюдали исследователи?

Задача 2.

Зародыш морского ежа, находящегося на стадии дробления зиготы с помощью фермента были разделены и перемешаны бластомеры.

1.Как это сказалось на дальнейшем его развитии?

2.Какое явление наблюдали исследователи?

Задача 3.

У новорождённого обнаружена синдактилия (сращение) и укорочение 4-го и 5-го пальцев правой кисти.

Какие клеточные механизмы онтогенеза нарушены?

Задача 4.

Ребёнок родился с атрезией (отсутствием) наружного слухового прохода и спин номозговой грыжей в поясничном отделе позвоночника.

Какие клеточные и системные механизмы нарушены?

Задача 5.

На боковую поверхность зародыша тритона, находящегосяся на стадии ранней гаструлы , был пересажен участок дорсальной губы бластопора другого зародыша. Какое явление наблюдали исследователи?

Задача 6.

Тритону, находящемуся на стадии дифференцировки сомитов, пересадили хордомезодермальный зачаток другого тритона?

1.Как это скажется на развитии тритона?

2.Какие механизмы лежат в основе такого развития?

Задача 7.

В экспериментальной лаборатории изучали способы гаструляции у позвоночных животных В одном эксперименте сначала наблюдали обрастание мелкими клетками анимального полюса более крупными клетками, которые постепенно занимали определенное положение относительно друг друга. В другом опыте вначале наблюдали расслоение клеток бластодермы на два слоя, лежащих друг над другом

1.Клетки каких животных участвовали в первом и во втором экспериментах?

2.Какие способы гаструляции наблюдали экспериментаторы?

14

Задача 8.

В эксперименте у зародыша птицы на стадии гаструлы блокирован процесс перемещения клеток через головной узелок. Развитие какого осевого органа будет нарушено?

Задача 9.

Дриш и Шпемана показали, что ядра ранних бластомеров морских ежей и тритонов способны обеспечить дифференцировку любых типов клеток. В их опытах бластомер, который в норме должен были дать начало лишь части зародыша, оказался способным образовывать целый организм.

Какое явление было установлено в опытах эмбриолог?

15

ПРАКТИЧЕКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3

ТЕМА: ЭВОЛЮЦИЯ ПОКРОВОВ ТЕЛА И СКЕЛЕТА ХОРДОВЫХ

Цель занятия:

Рассмотреть способы эволюционного преобразования органов и функций на примере покровов тела и скелета.

Проследить общую тенденцию в эволюции покровов тела и скелета, и дать обоснование онтофилогенетическим порокам покровов тела и скелета.

Знать онтофилогенетические пороки развития покровов тела и скелета.

Наружные покровы хордовых животных представлены настоящей кожей, имеющей двойное происхождение: эпидермис развивается из эктодермы, а дермаиз мезодермы. Основной функцией кожи является защитная, а также восприятие внешних раздражений. Восприятие раздражений, идущих из внешней среды, способствовали появление нервной системы и органов чувств. Адаптации к различным средам обитания приводили к усложнению в строении кожи, дифференцировки слоёв эпидермиса, появлению многочисленных производных. Это, в свою очередь, способствовало расширению и увеличению количества функций. Опорно-двигательная система, будучи основой прогрессивной эволюции хордовых, определяет уровень их организации. От степени двигательной активности зависит успех в адаптации к проживанию в различных средах: воздушной, наземной и водной. Основными способами эволюционного преобразования скелета являются: усиление и расширение главной функции, замена органа, полимеризация, олигомеризация, смена функции.

Вопросы для самоподготовки:

1.Типы, формы и правила эволюции групп организмов.

2.Соотношение онтогенеза и филогенеза. Биогенетический закон и его

сущность.

3.Филэмбриогенезы: анаболии, девиации, архаллаксисы. Палингенезы и ценогенезы.

4.Основные принципы и способы эволюционного преобразования органов

и функций позвоночных животных.

5.Филогенетические координации и онтогенетические корреляции.

6.Основные филогенетические преобразования покровов тела позвоночных животных.

7.Характеристика онтофилогенетических пороков покровов тела.

8.Основные филогенетические преобразования мозгового и висцерального отделов черепа у позвоночных животных.

9.Характеристика прогрессивных преобразований осевого скелета и конечностей позвоночных животных.

10.Характеристика онтофилогенетических пороков развития скелета.

Аудиторная работа

Задание №1. Строение кожи позвоночных животных.

Пользуясь учебными пособиями изучите строение покровов тела представителей разных классов позвоночных животных. Обратите внимание на прогрессивные преобразования в строении эпидермиса и кориума. Сделайте обозначения на рисунке №1.

Рис.№1.Строение покровов тела у хордовых.

1________________ 2________________ 3________________

4________________ 5________________ 6________________