Студенты при микрокопировании половых клеток обнаружили, что для яйцеклеток характерно необычное отношение объема ядра к объему цитоплазмы: у яйцеклеток оно сильно снижено, а у сперматозоидов, наоборот, ядерно-цитоплазматическое отношение очень высокое. Свяжите показатели ядерно-цитоплазменных отношений с функциональной ролью половых клеток.

Ответ: Низкие показатели ядерно-цитоплазматических отношений яйцеклеток связаны с наличием большого объема цитоплазмы, в которой располагается питательный материал для будущего зародыша, происходит накопление копий РНК. В сперматозоидах объем цитоплазмы мал. Почти вся клетка занята ядром, этот факт связан с иной функций гамет – доставка наследственного материала к яйцеклетке.

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?

Данный эксперимент был проведен немецким ученым Гансоном Шпеманом. Для того чтобы иметь возможность проследить за судьбой клеток определенного участка зародыша, Шпеман использовал два вида тритонов: тритона гребенчатого, яйца которого лишены пигмента и потому имеют белый цвет, и тритона полосатого, яйца которого благодаря пигменту имеют желто-серый цвет.

Он пересадил на вентральную сторону гаструлы полосатого тритона участок дорсальной губы бластопора гребенчатого тритона, и сформировались 2 нервные трубки.

В месте пересадки происходит развитие нервной трубки, хорды и других органов. Развитие может достичь довольно продвинутых стадий с образованием дополнительного зародыша на боковой или вентральной стороне зародыша реципиента. Дополнительный зародыш содержит в основном клетки зародыша реципиента, но светлые клетки зародыша-донора тоже обнаруживаются в составе различных органов.

Наблюдаемое явление:

Эмбриональная индукция — это взаимодействие частей развивающегося зародыша, при котором один участок зародыша влияет на судьбу другого участка.

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?

Наблюдаемое явление:

Важное следствие регуляционных процессов – эквифинальность развития, т.е. достижение нормального (требуемого) конечного результата разными путями.

Например, после диссоциации и перемешивания бластомеров морского ежа формировались нормальные личинки, однако образование структур происходило иными путями: кишечник формировался не путем инвагинации, а вследствие расхождения клеток из плотной массы – шизоцельно, скелет возникал раньше, чем покровы.

Задача 3.

У новорождённого обнаружена синдактилия (сращение) и укорочение 4-го и 5-го пальцев правой кисти. Какие клеточные механизмы онтогенеза нарушены?

Был нарушен клеточный механизм - апоптоз.

Апоптоз – это контролируемый физиологический процесс самоуничтожения клетки, характеризующийся поэтапным разрушением и фрагментацией ее содержимого с

формированием мембранных пузырьков (апоптозных телец), впоследствии поглощаемых фагоцитами.

Апоптоз имеет огромное значение в эмбриогенезе (включая имплантацию и органогенез). Нарушение гибели клеток в межпальцевых промежутках может привести к синдактилии.

Задача 4.

Ребёнок родился с атрезией (отсутствием) наружного слухового прохода и спин номозговой грыжей в поясничном отделе позвоночника. Какие клеточные и системные механизмы нарушены?

Ребёнок родился с атрезией (отсутствием) наружного слухового прохода, потому что была нарушена пролиферация (это процесс размножения клеток, приумножающий объем тканей. Интенсивно протекает в период эмбрионального развития, когда клетки развивающегося эмбриона активно и непрерывно делятся).

То есть у ребенка не произошла пролиферация клеток наружного слухового прохода на начальных этапах эмбриогенеза

Задача 5.

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

В результате на боковой поверхности зародыша-реципиента сформируется комплекс осевых органов: нервная трубка, хорда, кишечная трубка, а затем разовьется дополнительный зародыш.

Формирование дополнительного зародыша можно объяснить явлением эмбриональной индукции. Эмбриональная индукция – это взаимодействие частей развивающегося зародыша, при этом более дифференцированный зачаток побуждает к развитию в определенном направлении менее дифференцированный зачаток. Автором классических опытов по эмбриональной индукции является немецкий ученый Шпеман. В приведенном в задаче опыте Шпеман назвал спинную губу бластопора первичным эмбриональным индуктором, первичным потому что под его влиянием формируется комплекс осевых органов: нервная трубка, хорда, кишечная трубка, а затем и другие органы.

(Дополнительно: способность эмбрионального материала реагировать на различного рода влияния изменением своей первоначальной судьбы назвали компетенцией. Помимо первичной индукции со стороны спинной губы бластопора, описаны индукционные влияния вторичные и третичные. Примером вторичной индукции может служить действие глазного бокала на прилежащий покровный эпителий, под влиянием бокала эпителий впячивается, отшнуровывается и становится зачатком хрусталика. Под влиянием хрусталика покровный эпителий преобразуется в роговицу. Это прмер третичной индукции. Развитие глаза является примером каскадной индукции.

Различают также гетерономную и гомономную виды индукции. Примером гетерономной индукции является влияние хордомезодермы на развитие нервной трубки и всего зародыша в целом. Гомономная индукция заключается в том, что индуктор побуждает окружающий материал к развитию в том же направлении. Например, область нефрогонотома, пересаженная другому зародышу, способствует развитию окружающего материала в сторону формирования головной почки.

Чаще всего близлежащие участки зародыша оказывают взаимное влияние друг на друга.

Примером взаимной индукции является развитие зуба: первый зачаток зуба – зубная пластинка развивается по гребню десны из эктодермы. Под зубной пластинкой

появляются мезодермальные зубные сосочки, которые индуцируют образование из эктодермы зачатков эмалевого органа. Взаимная индукция между эмалевым органом и зубным сосочком приводит к образованию клеток, дифференцирующихся в эмаль, дентин и пульпу.

Эмбриональная индукция является одним из механизмов регуляции онтогенеза, к которым также относятся генетический контроль, межклеточное взаимодействие, контроль систем интеграций: нервной, гуморальной и иммунологической).

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?

1)В первом эксперименте птица, во втором - кишечнополостные или насекомые ( возможно и те, и другие) (это пока не точно)

2)Первый случай - эпиболия, второй – деламинация.

Эпиболия - обрастание мелкими быстро делящимися клетками анимального полюса более крупных, отстающих в скорости

деления и менее подвижных клеток вегетативного полюса.

Деламина́ция - один из типов гаструляции, заключающийся в расщеплении бластодермы на два слоя клеток (наружный и внутренний), которые соответствуют эктодерме и энтодерме.

Задача 8.

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

Хорды.

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?

В опытах было установлено явление эквивалентности генома разных клеток зародыша –

тотипотентность.

Тотипотентность — это способность клетки дифференцироваться в любой вид ткани зародыша и дать начало целому организму.

Ситуационные задачи

Задача 1.

Пациент обратился к врачу – дерматологу в связи с полным отсутствием волос (алопеции). У него отмечалось нарушение терморегуляции.

1.Какой филэмбриогенез составляет основу данного порока развития?

2.В чём заключалась причина нарушения терморегуляции?

1.Причиной андрогенной алопеции, диагностирующейся у 50 % мужчин и 20 % женщин, достигших 50-летнего возраста, является угнетающее воздействие на генетически предрасположенные (андрогензависимые) волосяные фолликулы мужских половых гормонов.

2. Дегенеративные изменения при андрогенетической алопеции затрагивают не только волосяные фолликулы — истончается кожа скальпа, сокращается кровоток и содержание кислорода в коже. Кроме того, выпавшие волосы не могут участвовать в нормальной терморегуляции.

Задача 2.

На консультативном приёме хирург обнаружил у подростка высокое правостороннее стояние лопатки, сопровождающееся недоразвитием нижних рёбер.

1.Каковы механизмы появления таких врождённых пороков развития?

2.К каким последствиям они могут привести?

1.Болезнь Шпренгеля – это патология развития плечевого пояса, проявляющаяся в высоком стоянии лопатки. Это заболевание проявляется уже в младенческом возрасте и вызвано задержкой развития лопатки и нарушением её опускания на третьейчетвёртой неделе эмбрионального периода.

2. Характерны функциональные нарушения: затруднение сгибания руки и отведения её назад. При костном типе деформации верхний край лопатки может достигать уровня затылочной кости, а между лопаткой и позвоночником образуется омовертебральная

кость, полностью блокирующая подвижность лопатки.

Задача 3.

У здоровой женщины родился ребёнок с расщеплением задних дужек позвонков поясничного отдела, при этом спинной мозг, корешки и оболочки выступали в виде мешка с дорсальной стороны. Состояние ребёнка осложнено гидроцефалией вследствие ущемления спинного мозга.

Как называется данный порок развития?

Миеломенингоцеле (spina bifida cystica)

Эта наиболее тяжёлая форма составляет около 75 % всех форм расщепления позвоночника. Через дефект позвоночника выходит часть спинного мозга (так называемая мозговая грыжа). В некоторых случаях «мешочек» со спинным мозгом может быть покрыт кожей, в других случаях наружу могут выходить сама ткань мозга и нервные корешки. Степень неврологических нарушений напрямую связана с локализацией и тяжестью дефекта спинного мозга. При вовлечении в процесс конечного отдела спинного мозга могут отмечаться нарушения только мочевого пузыря и кишечника. Более тяжелые дефекты могут проявляться в виде параличей ног вместе с нарушением функции мочевого пузыря и кишечника.

Задача 4.

К хирургу обратилась женщина, 25 лет, с жалобами на появление опухолевидного образования в левой подмышечной области, болезненного сначала при пальпации. В последние 2 дня боль сохраняется постоянно. Появление припухлости в подмышечной

области впервые стала отмечать в конце беременности. Резкое увеличение образования и болезненность появились через день после родов. О какой патологии нужно думать в этом случае?

Наличие добавочной молочной железы обусловлено сохранением пролиферации и дифференцировки клеток зачаточного эпителия железы. Полного формирования железа не достигла: отсутствует сосок, ареол, выводные протоки. Поэтому наличие добавочной молочной железы обнаружилось лишь в период беременности и лактации, когда железистая ткань начала функционировать.

Задача 5.

Родился ребенок, имеющий кожу, покрытую роговым панцирем, состоящим из толстых (до I см) роговых щитков серо-черного цвета. Щитки зазубрены, разделены бороздами. Губы малоподвижны, ротовое отверстие резко сужено. Нос и ушные раковины деформированы, веки вывернуты. Конечности уродливы. Волосы и ногти отсутствуют. Ребенок умер через 2 часа после рождения. О какой патологии нужно думать в этом случае?

Ихтиоз, возникший в результате нарушения эмбриогенеза кожи и ее производных на ранних этапах эмбриональной индукции, пролиферации и дифференцировки клеток эпидермиса. Смерть наступила в результате нарушения дыхания, сердечной и почечной недостаточности, обусловленных неполноценностью строения и функции других систем органов, присоединения вторичной инфекции.

Задача 1.

У новорождённого ребёнка, умершего сразу после рождения на вскрытии обнаружена шейная локализация сердца, в котором два предсердия и один желудочек, отсутствуют клапаны между предсердиями и желудочком.

1.Какие механизмы онтогенетических преобразований нарушены?

2.Какие филэмбриогенезы лежат в основе формирования данных пороков развития?

3.Как называется этот порок развития?

1.Миграции; пролиферация; адгезия

2.Гетеротопия – это смещение места закладки органа (шейная локализация сердца)

3.Это дефекты межпредсердной перегородки, межжелудочковой перегородки вплоть до трехкамерного сердца с одним общим желудочком, как у этого ребенка. Также здесь описан такой порок, как шейная эктопия сердца, при которой оно находится в шейной области. Этот порок связывают с задержкой сердца в области его первоначальной закладки. Перечисленные пороки сердца наиболее часто встречаются не в изолированном виде, а в комплексе с другими аномалиями сердца, сосудов, а нередко и других органов. Это свидетельствует о том, что в морфогенезе сердца большое значение имеют онтогенетические корреляции.

Задача 2.

В перинатальном центре родился недоношенный ребёнок с множественными врождёнными пороками развития. При осмотре обнаружено: пренатальная гипотрофия; расположение сердца под кожей на грудине ; гипофтальмия; расщелина твёрдого нёба и верхней губы. Новорождённый умер через два часа после рождения. На вскрытии обнаружено: дефект межжелудочковой перегородки сердца; стеноз аорты; поликистоз почек; опущение левой почки.

1.Какие клеточные и системные механизмы онтогенеза нарушены?

2.К какой категории можно отнести данные пороки развития?

3.Какой порок развития мог стать в первую очередь причиной гибели новорождённого?

1)Пролиферация; адгезия; апоптоз; дифференцировка; гетеротопия

2)Филогенетические

3)Пороки сердца и сосудов

Задача 3.

На приём к врачу обратились родители ребёнка трёх лет, у которого отмечались жалобы на затруднение дыхания и глотания, периодически возникающие боли за грудиной. При осмотре обнаружено: пониженный вес; компенсаторное увеличение размеров грудной клетки, нарушения кровообращения. Ультразвуковое исследование и компьютерная томография показали наличие сочетанных пороков развития сердца и сосудов.

1.Наличие, каких врождённых пороков развития можно предположить у пациента?

2.Каковы механизмы развития данных пороков?

3.К какой категории относятся эти пороки? Ответ обоснуйте.

1.персистирование обеих дуг аорты 4-й пары. При этом обе дуги, так же как у земноводных или пресмыкающихся, срастаются позади пищевода и трахеи, образуя нисходящую часть спинной аорты. Порок проявляется нарушением глотания и удушьем.

2.Пролиферация; адгезия; апоптоз

3.???