Lektsii-biologia
.pdfгастроцели. Образование мезодермы происходит энтероцельным способом.
Эмбриональное развитие птиц
Яйцеклетка птиц резко телолецитальная, на вегетативном по - люсе содержится очень много желтка.
В результате оплодотворения образуется одноклеточный заро - дыш – зигота, для которой характерно неполное, неравномерное дробление. В результате такого дробления образуется дискобла - стула, представленная распластанным на желтке бластодиском (бластодермой). Бластодиск состоит из нескольких слоев бласто - меров. Центральная зона бластодиска является зародышевым щитком, из клеток которого строится тело зародыша. Далее от центра бластодиска к периферии находится внезародышевая часть, идущая на образование провизорных органов.
Стадию гаструляции у птиц можно разделить на два этапа. Первый этап заключается в том, что в результате перемещения клеточного материала бластодиска на желток происходит образо - ванием зародышевой и внезародышевой энтодермы. Энтодерма формируется двумя способами – деляминацией и иммиграцией.
На втором этапе гаструляции в области зародышевого щитка происходит образование презумптивных зачатков: первичной по - лоски с желобком в центре, первичного узелка с центральной ям - кой и светлого серпа. Центральная ямка и желобок являются ана - логом первичного рта – бластопора. Из материала презумптивных зачатков образуются осевые органы и мезодерма.
Материал первичного узелка подворачивается через централь - ную ямку внутрь и образует хорду.
Материал первичной полоски подворачивается через ее края, погружается под эктодерму и располагается по бокам от хорды, образуя мезодерму. Причем из передней и центральной части первичной полоски образуется зародышевая мезодерма, а из зад - ней части – внезародышевая мезодерма. В дальнейшем мезодерма дифференцируется на сомиты, ножки сомитов и спланхнотом.
Как только материал первичного узелка и первичной полоски перемещается под эктодерму, то сразу же разрастается третий
51D
презумптивный зачаток – светлый серп, из клеток которого обра |
- |
зуется нервная трубка. Оставшаяся часть клеток бластодиска яв |
- |
ляется эктодермой, которая также дифференцируется на зароды |
- |
шевую и внезародышевую. |
|
После того, как образовалась нервная трубка тело зародыша |
|
начинает обосабливаться от желтка с помощью туловищной |
|
складки. Она сжимает со всех сторон тело зародыша, приподни |
- |
мает его над желтком. Процесс образования туловищной складки |
|
способствует образованию первичной кишки, которая формиру |
- |
ется из зародышевой энтодермы. На этом заканчивается период |
|
образования осевых органов. |
|
Внезародышевые провизорные органы |
|
В эмбриональном развитии позвоночных большую роль играют
провизорные органы, которые функционируют у зародыша и от |
- |
сутствуют во взрослом состоянии. К ним относятся: желточный |
|
мешок, амнион, серозная оболочка или хорион, аллантоис, пла |
- |
цента. |
|
1.Желточный мешок впервые появляется у рыб и функциони |
- |
рует у пресмыкающихся и птиц. В образовании стенки жел |
- |
точного мешка принимает участие внезародышевая эктодер |
- |
ма, внезародышевая энтодерма и внезародышевая мезодерма. |
|
Желточный мешок выполняет следующие функции: |
|
а) в стенке образуются кровеносные сосуды, которые соеди - |
|
няются с кровеносной системой зародыша, благодаря этому |
|
обеспечивается тесная взаимосвязь зародыша и провизор |
- |
ных органов; |
|
б) содержит запасы питательного вещества – желтка, то есть |
|
выполняет трофическую функцию; |
|
в) является органом эмбрионального кроветворения; |
|
г) в стенке желточного мешка образуются первичные поло |
- |
вые клетки – гонобласты, которые затем мигрируют в поло - вые железы зародыша.
2.Амнион и серозная оболочка возникают в тесной взаимосвя - зи. Внезародышевая эктодерма вместе с париетальным лист - ком мезодермы образует круговую складку, которая нараста -
52D
ет со всех сторон на зародыш и смыкается над ним. Зародыш оказывается заключенным в две оболочки: ближайшая к нему называется амниотической, а дальняя наружная от него
– серозной или хорион.
Амниотическая полость заполнена жидкостью, таким обра - зом зародыш развивается в водной среде, что предохраняет его от высыхания, трения и прилипания к оболочкам. Амни -
он играет защитную роль. |
|
3.Серозная оболочка играет защитную роль и принимает уча |
- |
стие в газообмене. Между серозной и амниотической обо |
- |
лочками находится полость – экзоцелом или внезародыше |
- |
вый целом. |
|
4.Аллантоис первоначально выполняет функцию зародышево - го мочевого пузыря. В нем скапливаются продукты азотисто -
го обмена. Аллантоис является выростом задней кишки, ко - торый проникает в экзоцелом и разрастается там, заполняя его. Стенка аллантоиса, богатая кровеносными сосудами, плотно прилегает к серозной оболочке, что способствует вы - полнению аллантоисом дыхательной функции.
У млекопитающих провизорные органы представлены желточ - ным мешком, амнионом, хорионом, плацентой. Желточный ме - шок в связи с тем, что яйцеклетка почти лишена желтка, важного значения в питании зародыша не играет. Основная функция этого органа – кроветворная и образование первичных половых клеток.
Хорион или ворсинчатая оболочка, внедряясь в слизистую обо - лочку матки, образует вместе с ней плаценту. За счет хориона устанавливается связь зародыша с материнским организмом.
Функции плаценты многообразны: трофическая, дыхательная,
выделительная, защитная, эндокринная. |
|
Нарушения естественного хода эмбрионального развития приво |
- |
дят к формированию уродств или пороков развития. Пороками |
|
развития называют стойкие отклонения в строении органа или |
|
целого организма, приводящие к функциональным расстрой |
- |
ствам. |
|
В зависимости от причины, приведшей к неправильному раз |
- |
витию, различают пороки генетической, экзогенной (внешней) и |
|
комбинированной (мультифакториальной) природы. |
|
53D
В основе пороков генетической природы лежат мутационные изменения наследственного материала.
Экзогенные пороки возникают в связи с действием на зародыш повреждающих внешних факторов.
Причиной мультифакториальных пороков служит неблагопри - ятное сочетанное действия на процесс развития генетических и экзогенных факторов. Воздействия, приводящие к порокам, назы - ваются тератогенными. Выраженность тератогенного действия неблагоприятных факторов изменяется в зависимости от стадии эмбриогенеза.
Восприимчивость зародыша возрастает в критические периоды эмбриогенезе. У млекопитающих и человека критические перио - ды с наибольшей чувствительностью к действию тератогенных факторов соответствуют стадиям имплантации эмбриона и разви - тия плаценты.
54D
Лекция 7
Постэмбриональный (постнатальный) онтогенез
План
1.Характеристика постэмбрионального развития. 2.Биологические аспекты старения и смерти. Гипотезы старе-
ния. Клиническая и биологическая смерть. 3.Регенерация органов и тканей, ее виды. 4.Трансплантация.
5.Гомеостаз в живых организмах.
6.Биологические ритмы. Хронобиология
Характеристика постэмбрионального развития
Постэмбриональный (постнатальный) онтогенез начинается с момента рождения, при выходе из зародышевых оболочек (при внутриутробном развитии) или при выходе из яйцевых оболочек и заканчивается смертью.
Продолжительность постэмбрионального онтогенеза у орга - низмов разных видов колеблется от нескольких дней до несколь - ких десятков лет и является видовым признаком.
Постэмбриональный онтогенез у всех живых существ подраз - деляется на следующие периоды:
1)Ювенильный (дорепродуктивный) – от рождения до по - лового созревания.
2)Пубертатный (репродуктивный) период зрелости, - ор - ганизм способен к самовоспроизведению.
3)Пострепродуктивный (период старения) – заканчивает - ся смертью.
Ювенильный период характеризуется продолжением начав - шегося ещё в эмбриональный период органогенеза и увеличени -
ем размеров тела. Уже к началу этого периода все органы дости |
- |
гают той степени дифференцировки, при которой молодой орга |
- |
низм может существовать и развиваться вне организма матери |
|
или вне яйцевых оболочек. |
|
С этого времени начинают функционировать пищеварительная |
|
система, органы дыхания и органы чувств. Нервная, кровеносная |
|
и выделительная системы начинают функционировать еще у за |
- |
55D
родыша. В течение дорепродуктивного периода окончательно |
|
складывается видовые и индивидуальные особенности организ |
- |
ма, и особь достигает характерных для вида размеров. |
|
Ювенильный период называют прогрессивной стадией , т.к. |
|
в этот период продолжается рост и развитие организма в услови |
- |
ях прямого воздействия окружающей среды. |
|
У человека постнатальный онтогенез отличается более длитель |
- |
ным периодом детства. Это имеет большое значение, так как в |
|
этот период происходит не только физическое и физиологическое
развитие организма, но и становление личности. |
|
Пубертатный период (период зрелости) |
называют ста- |
бильной стадией, т.к. организм в этот период функционирует как устойчивая система, способная поддерживать постоянство своего внутреннего состава в изменяющихся условиях внешней среды.
В репродуктивный период осуществляется важная функция организма – размножение, от которого зависит воспроизведение численности вида.
После периода зрелости наступает период старения , он ха -
рактеризуется уменьшением интенсивности обмена веществ, |
|
ослаблением физиологических, биохимических и морфологиче |
- |
ских функций – это регрессивный период. Старение приводит к |
|
естественной смерти особи. |
|
В постнатальном периоде, как и в эмбриональном, выделяют |
|
несколько критических периодов: |
|
- новорождение – первые дни после рождения в связи с пе |
- |
рестройкой всех процессов жизнедеятельности. |
|
-полового созревания (12-16 лет), когда происходит гормо - нальная перестройка.
-полового увядания (около 50 лет), когда происходит уга - сание функций эндокринных желез Причины критических периодов постнатального онтогенеза те
же, что и пренатального: изменение гормонального фона, появле -
ние новых и исчезновение старых индукторов, включения и вы - ключения разных блоков генов.
Рост организмов – важная характеристика онтогенеза. Каждое живое существо в процессе онтогенеза, в том числе и по - стэмбрионального, растет.
56D
Рост – это увеличение размеров и массы тела. Рост обеспе |
- |
чивается увеличением количества клеток за счет пролиферации |
|
клеток, увеличения размеров клеток, увеличением неклеточного |
|
вещества, повышения уровня обменных процессов. |
|
Происходит дифференциация клеток, благодаря которой |
|
клетки отличаются и морфологически и функционально. |
|
Рост и дифференцировка происходит на протяжении всего |
|
жизненного цикла организма. |
|
И. И. Шмальгаузен (русский зоолог, теоретик эволюционно |
- |
го учения) выдвинул теорию зависимости роста от дифференци |
- |
ровки (зависимость обратная). |
|
Эмбриональные и малодифференцированные ткани растут |
|
быстрее дифференцированных. С возрастом количество мало |
- |
дифференцированных клеток уменьшается, что приводит к паде -
нию интенсивности роста. |
|
В филогенезе животного мира отмечается аналогичное яв |
- |
ление: максимальная интенсивность постэмбрионального роста |
|
животного зависит от уровня его организации. Чем выше уровень организации, тем меньше интенсивность постэмбрионального роста.
Таким образом, рост является результатом количественных изменений в виде увеличения количества клеток (массы тела) и качественных - в виде дифференцировки клеток Различают рост организмов: определенный или ограниченный; неопределенный или неограниченный.
При определенном росте он прекращается к определенному возрасту (насекомые, птицы, млекопитающие, человек).
При неопределенном росте организмы растут в течение всей жизни (растения, рыбы, земноводные).
Процесс роста человека протекает неравномерно. Наибольшая интенсивность роста наблюдается на первом году жизни (длина тела увеличивается на 25см) и в период полового созревания
(7-8см в год).
Регуляция развития и роста
Большую роль в регуляции играют внутренние факторы (нерв - ная система, железы внутренней секреции) и средовые факторы (факторы внешней среды).
57D
У позвоночных нервная система регулирует развитие и рост |
|
через железы внутренней секреции (эндокринные железы), в ко |
- |
торых вырабатываются биологически активные вещества – гор |
- |
моны. Они поступают в кровь и разносятся гуморальным путём |
|
(через кровь и лимфу) ко всем органам. Гуморальная и нервная |
|
регуляция тесно связаны между собой и представляют единую |
|
нейрогуморальную регуляцию, в которой ведущую роль играет |
|
центральная нервная система. |
|
Из желез внутренней секреции в регуляции развития и роста |
|
наибольшее значение имеет гипофиз, щитовидная железа, поло |
- |
вые железы. Гормон гипофиза – соматотропин – регулирует рост |
|
тела. При его недостатке развиваются карлики, а при избытке – |
|
гиганты (рост выше 2м). Обычно прекращение секреции этого |
|
гормона совпадает с наступлением полового созревания. |
|
Гормоны щитовидной железы (тироксин и трийодтиронин) |
|
усиливают окислительные процессы в митохондриях, что ведет к |
|
повышению энергетического обмена. |
|
Половые гормоны влияют на величину основного обмена, син - тез и отложение жира и другие.
Из факторов внешней среды на рост организма оказывают вли - яние для наземных организмов свет, температура, питание.
Свет играет важную роль в синтезе витамина D. Температура изменяет скорость ферментативных реакций, оказывая влияние на рост.
Для нормального роста организма необходимо полноценное и сбалансированное (как по качеству, так и по количеству) питание. Важная роль принадлежит витаминам (D, A, группе B) и микро - элементам (соли калия, кальция, железа и др.).
Для человека важную роль играет весь комплекс социальноэкономических факторов.
Продолжительность жизни организмов
Между систематическим положением растений, животных и продолжительностью жизни связи нет.
Древесные растения живут долго: дуб – до 2000 лет, ель – до 1000 лет, сосна – 600 лет.
Среди животных таких долгожителей нет. Ученые подсчитали, что продолжительность жизни превышает период роста в 5-7 раз.
58D
Например, собака растет 2 года, живет 15 лет; лошадь растёт 5 лет и живет 30-40 лет. Естественная продолжительность челове - ческой жизни может достигать 120-150 лет, - это возрастные пре - делы человеческой жизни.
Биологические аспекты старения и смерти. Гипотезы старания. Клиническая и биологическая смерть
Старение – общебиологическая закономерность угасания орга - низма, свойственная всем живым существам.
Старость – это заключительный естественный этап онтогенеза,
заканчивающийся смертью. |
|
Наука о старости – геронтология. Она изучает основные зако |
- |
номерности старения, которые проявляются на всех уровнях ор |
- |
ганизации – от молекулярного до организменного. |
|
Задача геронтологии состоит не только в том, чтобы продлить |
|
жизнь человека, но и дать возможность людям старших возраст |
- |
ных групп активно участвовать в трудовой и общественной дея |
- |
тельности. |
|
Старость – это не болезнь, которую можно лечить, а этап ин |
- |
дивидуального развития. |
|
В процессе старения появляются возрастные изменения, кото |
- |
рые начинаются задолго до старости и постепенно приводят к |
|
ограничению функций. |
|
Старческие изменения, прежде всего, обнаруживаются во |
|
внешних признаках: изменяется осанка и форма тела, появляется |
|
седина, теряется эластичность кожи (образуются морщины), |
|
ослабляется зрение и слух, ухудшается память. |
|
На органном уровне (изменение внутренних признаков): |
|
-у пожилых людей уменьшается жизненная ёмкость легких, |
|
-возрастает уровень холестерина в крови, |
|
-развивается атеросклероз, |
|
-снижается образование половых гормонов, гормонов щито |
|
видной железы, |
|
-снижается основной обмен, |
|
-ухудшается работа органов пищеварения. |
|
На клеточном уровне уменьшается: |
|
59D
-количество воды,
-активный транспорт веществ,
-активность ферментных систем репликации ДНК, синтеза РНК, репарации ДНК,
-накапливаются генные и хромосомные мутации.
Внастоящее время выдвинуто около 500 гипотез старения. Некоторые из них имеют чисто исторический интерес.
1.Энергетическая (М. Рубнер, 1908): каждый вид имеет опреде - ленный энергетический фонд, растратив который организм старе - ет и погибает.
2.Гормональная или эндокринная (Ш. Броун-Секар, 1889; С. Во - ронов, 1924): причина старения – снижение продукции половых
гормонов, необратимые изменения в эндокринных железах (ги - пофиз).
3.Интоксикационная (И.И. Мечников, 1903): причина старения – самоотравление в результате накопления продуктов азотистого обмена и продуктов гниения в толстом кишечнике.
4.Перенапряжение центральной нервной системы (И.П. Павлов, 1912; Г. Селье, 1938): нервные потрясения и перенапряжения вы - зывают преждевременное старение, изменения в ЦНС, уменьше - ния количества нервных клеток, уменьшение массы головного мозга.
5.Соединительнотканная (А.А. Богомолец, 1922): изменения в соединительной ткани нарушают межтканевые взаимодействия и приводят к старению. А.А. Богомолец говорил: «Человек имеет возраст своей соединительной ткани».
Большинство современных гипотез старения предполагают, что старение – запрограммированный процесс, находящийся под
строгим генетическим контролем. Это |
генетические или про |
- |
граммные гипотезы. |
|
|
Согласно генетическим гипотезам в основе старения лежит |
|
|
накопление повреждений в генетическом аппарате, которые воз |
- |
|
никают в процессе жизнедеятельности организма. Эти повре |
- |
|
ждения происходят на разных уровнях структурной организации. |
|
|
Другое направление гипотез старения – |
стохастическое (от |
греч. вероятные, случайные). Старение – результат «износа» био - логических систем, т.е. возрастные нарушения обусловлены слу -
60D