9.Развитие амфибий, рептилий и млекопитающих (макропрепараты).

По макропрепаратам проследите стадии развития амфибий (лягушка), пресмыкающихся (уж) и млекопитающих (крыса). Отметьте различия в постэмбриональном периоде развития данных классов позвоночных.

Литература:

Основная:

1. Учебник "Биология" в 2х томах под ред. В.Н. Ярыгина, 2008. т.1, р.-5.1-5.5.

2. Учебник «Биология с общей генетикой», А.А. Слюсарев, 2011.

3. Лекции по онтогенезу

Дополнительная:

1. Чебышев Н.В. Биология, М., 2005.

Методические указания подготовлены: доцентом кафедры, к.б.н. Родиной Н.Е., зав.кафедрой, проф. Косых А.А. ___________________________________________

Методические указания утверждены на заседании кафедры № 10 от «02.04.2012» .

Зав. кафедрой: ________________________

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Кировская государственная медицинская академия»

Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Кафедра биологии

Методические указания для студентов 1 курса

Специальность лечебное дело

к практическому занятию по дисциплине биология

Тема: Регуляция онтогенеза.

Цель: Изучить основные механизмы регуляции онтогенеза; влияние вредных факторов на организм человека и механизмы образования пороков развития.

Задачи:

1. Изучить основные факторы регуляции развития плацентарных млекопитающих;

2. Изучить основные механизмы эмбриогенеза;

3. Изучить тератогенные факторы среды и их значение в формировании пороков человека.

Студент должен знать:

А) до изучения темы:

1. Основные механизмы онтогенеза;

2.Основные факторы регуляции развития плацентарных млекопитающих;

3.Воздействие вредных факторов среды на зародыш.

Б) после изучения темы:

1. Ведущие механизмы эмбриогенеза на разных стадиях развития;

2. Особенности генетической, нервной и гуморальной регуляции развития;

3. Роль тератогенных факторов среды в формировании пороков развития;

4. Классификация пороков развития.

Студент должен уметь:

1. Объяснять механизмы возникновения пороков развития.

Содержание занятия:

1.Вводный контроль. Проводится в виде тестовых заданий. Тестовые задания включают 15 вариантов по 10 вопросов.

2.Беседа по теме занятия:

Вопросы для обсуждения:

1. Основные механизмы онтогенеза.

2. Генетическая регуляция дифференцировки.

3. Клеточные процессы в период в период дробления, гаструляции, органогенеза.

4. Критические периоды развития и значение тератогенных факторов среды в формировании пороков развития человека.

5. Классификация пороков развития.

Практическая работа

Работа 1. Основные факторы регуляции развития плацентарных млекопитающих.

Используя материалы учебников, лекций и таблиц, рассмотрите основные факторы регуляции развития плацентарных млекопитающих. Оформите материал в виде таблицы.

Периоды онтогенеза	Виды регуляции
	Генетиче ская регуляция	Контактные взаимодействия клеток		Эмбриона льная индукция	Морфо генети ческие поля	Нервная регуля ция	Гормональная регуляция
Прогенез	+
Эмбриогенез:
зигота	+ Геном матери
стадия дробления	+		+
бластула	+		+
гаструляция	+		+	+	+
органогенез	+		+	+	+	+	+

Работа 2. Генетическая регуляция развития организма.

На всех этапах онтогенеза гены регулируют и контролируют развитие организма.

В овогенезе в клетках синтезируется большое количество разных видов мРНК и рРНК, которые активируются после оплодотворения и контролируют развитие зародыша до стадии бластулы. Гены самого зародыша начинают функционировать у разных видов позвоночных на разных этапах дробления (у человека – на стадии двух бластомеров), и продукты их деятельности начинают регулировать развитие зародыша.

Таким образом, ранние этапы развития регулируются материнскими и зародышевыми генами.

Начиная со стадии гаструляции, у большинства видов позвоночных развитие организма регулируется только собственными генами. Формообразовательные процессы в ходе эмбриогенеза требуют сложнейших взаимодействий как генов, так и их продуктов друг с другом. На основе этих взаимодействий направляются перемещения клеточных масс, складывающихся, в конечном итоге, в органы и ткани. Форма возникает за счет распределения химических веществ, образуемых под контролем генных «каскадов». Поскольку дифференциальная транскрипция структурных генов обеспечивается взаимодействием продуктов многих регуляторных генов, было выдвинуто предположение о существовании «супер»-регуляторных генов, способных запускать каскады генов, последовательно реализующих программу специфической клеточной дифференцировки. Для таких генов шведский цитолог Ян-Эрик Эдстрем еще в начале 60-х годов предложил термин «Master Genes» (Гены — господа), а для контролируемых ими структурных генов соответственно — «Slaves-Genes» (Гены — рабы). Сложнейшая морфогенетическая реакция, завершающаяся формированием целого органа, может быть запущена одним «главным» геном, который, следовательно, является ответственным за процессы формообразования, разрешая или запрещая (в случае мутации) целый сложный комплекс событий. Например, у человека ген pdf-1 является «триггером» программы, запускающей развитие поджелудочной железы, а ген НОХ-11 «отвечает» за развитие селезенки. Известны гены-господа и для развития отдельных зародышевых листков. Так, мутация гена casanova блокирует развитие всей энтодермы, а генов Brachiury и zeta-globin - всей мезодермы.

На рис. 1 представлена одна из моделей генетической регуляции развития организма. Эта модель объясняет определенную смену стадий онтогенеза путем последовательной активации соответствующих стадиоспецифических генов. Так, сенсорный («главный») ген (С) взаимодействует с геном-интегратором (И), продукт деятельности которого является индуктором структурных генов СГ₁ и СГ₂. В свою очередь, продукт деятельности структурного гена СГ₂ через промотор П₂ индуцирует структурные гены СГ₃ и СГ₄ и т.д.

Индуктор 1 Индуктор 2 Индуктор 3

Рис. 1.Модель генетической каскадной регуляции развития организма.

Разберите схему и зарисуйте модель каскадной генетической регуляции развития в альбом.

Работа 3.Основные механизмы эмбриогенеза.

По таблице и рисункам разберите основные механизмы эмбриогенеза. Оформите таблицу в альбоме.

Механизм	Образование нормальных структур (примеры)	Последствия нарушений (примеры)
Деление клеток	Обеспечивает дробление и образование бластулы	Гибель эмбриона на стадии дробления
Миграция (перемещения) клеток	Имеет большое значение, начиная с процесса гаструляции. Образование нервной трубки.	Нарушение образования гаструлы, грубые пороки развития нервной трубки
Эмбриональная индукция	Хордо-мезодерма индуцирует развитие нервной трубки	Отсутствие нервной трубки и гибель эмбриона
Избирательная пролиферация клеток	Закладка зачатков отдельных органов	Отсутствие органа или его доли, например слюнной железы
Избирательная клеточная гибель	Гибель эпителиальных клеток при слиянии небных зачатков, носовых отростков	Расщелина твердого неба, расщелина верхней губы
Сортировка клеток и адгезия (избирательная слипаемость клеток одного типа)	Слияние зачатков структур лица (небных отростков)	Расщелина твердого неба, расщелина верхней губы
Клеточные сгущения	Образование мезодермальных зачатков зубов	Отсутствие зубов, дополнительные зубы

Работа 4. Гормональная регуляция развития.

Гормоны, влияющие на индивидуальное развитие, можно подразделить на две группы в зависимости от их источника. 1. Гормоны, синтезируемые в материнском организме, среди которых существенна группа гормонов, регулирующих репродуктивную функцию (процессы гаметогенеза, овуляции, и раннего эмбриогенеза). У млекопитающих ввиду внутриутробного характера развития эти гормоны, проникая через плаценту, могут оказывать воздействие не только на процессы гаметогенеза, но и на зародышевое развитие. При эндокринных болезнях матери у зародыша могут наблюдаться нарушения развития. Например, при тиреотоксикозе (повышенное выделение гормонов щитовидной железы) матери у плода часто наблюдаются нарушения формирования ЦНС и щитовидной железы, реже – аномалии сердечно-сосудистой и костно-мышечной системы. 2. Гормоны, вырабатываемые эндокринной системой развивающегося организма и регулирующие рост, дифференцировку и специфическую физиолого-биохимическую деятельность клеток на конечных этапах их дифференцировки.

Наиболее хорошо у позвоночных животных и человека изучена роль гормонов зародыша в развитии репродуктивных органов. Развитие мужских и женских репродуктивных органов, гонад, системы выводящих протоков и наружных половых органов представляет собой хороший пример гормонального контроля органо- и гистогенезов. Рассмотрим, как осуществляется этот контроль у млекопитающих. У млекопитающих гормоны определяют развитие только системы протоков репродуктивных органов самца; при отсутствии гормонов во всех случаях (в том числе и у генетически детерминированных самцов) развивается женская система протоков, т.е. из мюллерова протока формируется яйцевод, а мезонефрос и вольфов проток дегенерируют. В развитии мужских выводящих протоков играют роль два гормональных фактора, вырабатываемых клетками эмбрионального семенника: тестостерон, продуцируемый интерстициальными клетками (клетки Лейдига), и фактор, продуцируемый клетками Сертоли. Тестостерон – ответствен за развитие семявыносящего протока из вольфова канальца и наружных половых органов, а фактор, вырабатываемый клетками Сертоли, – за дегенерацию мюллерова протока (при его отсутствии мюллеров проток у самца сохраняется).

В развитии женских половых протоков гормоны не участвуют. Предполагается, что такой принцип (зависимое от гормонов развитие мужских и независимое от гормонов развитие женских протоков) служит приспособлением, связанным с внутриутробным характером развития млекопитающих, у которых женские гормоны легко проникают через плаценту и даже вырабатываются в самой плаценте. Если бы гормоны–эстрогены влияли на половую дифференциацию, они бы препятствовали развитию репродуктивных органов самцов в утробе матери. Таким образом, развитие характерных для самца репродуктивных органов связано с совокупным последовательным действием двух факторов: 1) генетического, т.е. продукта активности гена У-хромосомы (Н – У-антиген), который стимулирует клетки мозговой части недифференцированной половой железы к образованию канальцев семенника; 2) гормонального – тестостерона и фактора, вырабатываемого клетками Сертоли, которые побуждают вольфов проток и верхний отдел мезонефроса к формированию системы семявыносящих протоков; одновременно эти гормоны вызывают дегенерацию мюллерова протока. В дальнейшем под влиянием тестостерона развивается и система наружных половых органов самца.

Изучите и перепишите в альбом таблицу: