Онтогенез. 1основные концепции в биологии индиведуального развития. Этапы, периоды и стадии онтогенеза
 Скачать 1.62 Mb.
|
|
апоптоза и некроза.Картина апоптоза у животных – это переход фосфатидилсерина из внутреннего монослоя цитоплазматической мембраны в наружный монослой, уменьшение объема клетки, сморщивание цитоплазматической мембраны, конденсация ядра(кариорексис и кариопикноз: кариорексис-маргинация гетерохроматина и образование кольца из отдельных глыбок ; пикноз-сжатие ядер), разрывы нити ядерной ДНК и последующий распад ядра на части. некроз. Такая смерть постигает клетку, когда Т-киллер своевременно не распорядился судьбой инфицированной клетки, наставив ее на путь апоптоза. Вирус или иной паразит, размножившись в клетке, разрушает ее: клетка лизируется, ее содержимое изливается наружу, в межклеточное пространство. Некро́з или омертве́ние — это патологический процесс, выражающийся в местной гибели ткани в живом организме в результате какого-либо экзо- или эндогенного её повреждения. Апопто́з — регулируемый процесс программируемой клеточной гибели, в результате которого клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро фагоцитируютсямакрофагами либо соседними клетками, минуя развитие воспалительной реакции. 24. Дифференцировка клеток. Развитие представлений о механизмах цитодифференцировки(концепция А.Вейсмана, от Моргана). Клеточной дифференцировкой (цитодифференцировкой) называется процесс приобретения клетками биохимических, морфологических и функциональных различий. Другими словами, это процесс, в результате которого клетка становится специализированной, имеющей характерное строение, определенный тип метаболизма, и способной к выполнению определенных функций. Как правило, дифференцируются не отдельные клетки, а группы сходных клеток, которые претерпевают постепенные изменения на протяжении нескольких клеточных циклов. Дифференцировка клеток, гистогенез и морфогенез совершаются в совокупности, причем в определенных участках зародыша и в определенное время. Это очень важно, потому что указывает на координированность и интегрированность эмбрионального развития. Первые биохимические и морфогенетические различия между клетками у большинства позвоночных обнаруживаются в период гаструляции. В конце XIX в. А. Вейсман предложил механическую модель цито-дифференцировки. Он предполагал, что при делении клеток зародыша распределение генетического материала не происходит равномерно. Только линия половых клеток получает при делении и передает потомкам полный набор хромосом. Линии же соматических клеток наследуют лишь часть генетического материала, причем все они отличаются друг от друга по количеству и содержанию полученного материала. Предположение Вейсмана нашло ряд подтверждений. Так, в ходе делений дробления у аскариды наблюдается элиминация, т.е. утрата, части хромосом. Это явление получило название диминуция хроматина. Полный набор неповрежденных (интактных) хромосом сохраняется только в том бластомере, соединительной ткани. Для замедления процессов старения он предложил использовать антиретикулярную цитотоксическую сыворотку (АДС). 51.Теории старения Броун-Секара, операции С.А.Воронова и Г.Штейнах, гипотеза румынского ученого Пархона. С. Броун-Секара. В своих опытах он показал, что вытяжка из семенников молодых животных, введенная под кожу старым обезьянам, оказывает на них омолаживающее действие. После длительного экспериментирования на животных ученый продолжил эксперимент на себе. Он сделал себе шесть инъекций вытяжки из свежих семенников собак и кроликов. В результате почувствовал, что "помолодел на тридцать лет. Однако вскоре Броун -Секар признался, что омолаживающее действие его препарата кратковременно, за ним последовало еще более быстрое увядание организма. Ученый стал быстро дряхлеть и через пять лет умер. Увлеченный опытами Броун-Секара, венский хирург Е. Штейнах установил, что половые железы действительно оказывают на организм очень большое влияние.. Он отметил, что сила функционирования этих желез неравномерна в разные возрастные периоды, и если, скажем, перевязать семявыводящий проток, то пору активной деятельности человека можно значительно продолжить. Оперируя по своей методике крыс, Штейнах заметил, что на 18—23-й месяц жизни все старческие признаки у крыс исчезали, и старые, больные, едва передвигающиеся крысы становились сильными, мускулистыми, но спустя какое-то время возвращались в прежнее состояние. Известный русский хирург С. Воронов в 20-х годах нашего столетия в Париже провел ряд удивительных операций. Он осуществлял пересадку половых семенников молодых обезьян старым животным. Вскоре Воронов начал оперировать и людей. пожилые пациенты со всех концов света устремились в клинику Воронова. И у них после пересадки семенников густели и темнели волосы, глаза приобретали блеск, мышцы наливались силой .Общий итог дальнейших опытов и научных исследований показал, что омолаживающий эффект от семенных вытяжек животных непродолжителен. Впоследствии ученые выяснили, что, хотя гормоны семенных желез, прививаемых животным и людям, несомненно, стимулируют и усиливают деятельность клеток организма, однако, когда функциональные клетки органа разрушены склерозом или вырождением, этот гормон, не находя элементов, на которые он мог бы производить свое оживляющее действие, не дает эффекта. Румынский учёный К.И. Пархон усматривал причину старения в расстройстве тканевой корреляции, связанном с гормональными нарушениями и любую старость считает как болезнь, которую можно лечить. Но концепция который в дальнейшем дает начало первичным половым клеткам. Элиминация целых хромосом была обнаружена у некоторых насекомых, низших ракообразных и даже одного из представителей сумчатых млекопитающих. У последних все соматические клетки содержали лишь одну половую хромосому Х, а предшественники половых клеток - две хромосомы: ХХ или ХY в зависимости от пола животного. В дальнейшем выяснилось, что в ходе цитодифференцировки количество генетического материала может не только уменьшаться, но и увеличиваться. У некоторых насекомых, моллюсков, круглых червей в клетках слюнных желез, эпителии желудка и задней кишки, мальпигиевых сосудах и ряде других тканей обнаружены политенные хромосомы. Такие хромосомы, содержащие до тысячи и даже более копий одной и той же молекулы ДНК, образуются в результате многократной ее репликации, не сопровождающейся последующим разделением этих молекул. Явле- ние амплификации - многократного избирательного копирования отдельных генов, наблюдаемое, в частности, в овогенезе амфибий, также приводит к увеличению количества .Однако все приведенные примеры являются скорее исключением, нежели правилом. 25.Дифференцировка мезодермы и производные ее эмбриональных зачатков. Дифференцировка мезодермы начинается с 20-х суток эмбриогенеза. Дорсальные участки мезодермальных листков разделяются на плотные сегменты, лежащие по сторонам от хорды —сомиты. Процесс сегментации дорсальной мезодермы и образования сомитов начинается в головной части зародыша и быстро распространяется в каудальном направлении. На 22-е сутки развития у эмбриона имеется 7 пар сегментов, на 25- е — 14, на 30-е — 30 и на 35-е сутки — 43—44 пары. В отличие от сомитов вентральные отделы мезодермы (спланхнотом) не сегментируются, а расщепляются на два листка — висцеральный и париетальный. Небольшой участок мезодермы, связывающий сомиты со спланхнотомом, разделяется на сегменты — сегментные ножки (нефрогонотом). На заднем конце зародыша сегментации этих отделов не происходит. Здесь взамен сегментных ножек располагается несегментированный нефрогенный зачаток (нефрогенный тяж). В процессе дифференцировки мезодермы из дерматома и склеротома возникает эмбриональный зачаток соединительной ткани — мезенхима. 26. Локальные механизмы дифференцировки и детерминация. возможные уровни регуляции биосинтеза белков, а, следовательно, и дифференцировки клеток, основанной, прежде всего, на приобретении клетками биохимических различий: регуляция путем соматических мутаций, регуляция транскрипции, регуляция процессинга мРНК и транспорта мРНК в цитоплазму, регуляция трансляции, регуляция на посттрансляционном уровне. К регуляции путем соматических мутаций могут быть отнесены случаи качественного и количественного изменения генетического материала, происходящие в ходе развития в отдельных соматических клетках. Регуляция транскрипции обеспечивает синтез первичных транс- криптов (пре-мРНК) только на определенных структурных генах. Регуляция процессинга РНК ранее Пархона ошибочна: старость – не болезнь, а неизбежный результат индивидуального развития. 52. Критические периоды онтогенеза человека. Критические периоды онтогенеза В процессе индивидуального развития имеются критические периоды, когда повышена чувствительность развивающегося организма к воздействию повреждающих факторов внешней и внутренней среды. Выделяют несколько критических периодов развития. Такими наиболее опасными периодами являются: 1) время развития половых клеток - овогенез и сперматогенез; 2) момент слияния половых клеток - оплодотворение; 3) имплантация зародыша (4-8-е сутки эмбриогенеза); 4) формирование зачатков осевых органов (головного и спинного мозга, позвоночного столба, первичной кишки) и формирование плаценты (3-8- я неделя развития); 5) стадия усиленного роста головного мозга (15-20- я неделя); 6) формирование функциональных систем организма и дифференцирование мочеполового аппарата (20-24-я неделя пренатального периода); 7) момент рождения ребенка и период новорожденности - переход к внеутробной жизни; метаболическая и функциональная адаптация; 8) период раннего и первого детства (2 года - 7 лет), когда заканчивается формирование взаимосвязей между органами, системами и аппаратами органов; 9) подростковый возраст (период полового созревания - у мальчиков с 13 до 16 лет, у девочек - с 12 до 15 лет). 53. Классификация врожденных пороков развития. Влияние условий жизни матери на развитие зародыша и плода. Пороки (аномалии) развития - нарушения внутриутробного развития плода с отклонением в строении органов или тканей и изменением или исключением их функций. Классификация врождённых пороков I. Изменение размеров органов: избыточное развитие части тела или органа - гипергенезия; неполное развитие - гипоплазия (гипогенезия); полное отсутствие органа - аплазия (агенезия). II. Изменение формы органов: косолапость, подковообразная почка, двурогая матка и др. III. Аномалии расположения органов: эктопия, гетеротопия (крипторхизм, аберрантная щитовидная железа). IV. Увеличение количества органов: полидактилия, гермафродитизм, добавочные рёбра. V. Атавизмы: срединная, боковая кисты шеи, свищи. VI. Дуплицирующие аномалии: сросшиеся близнецы Пороки развития черепа и головного мозга Влияние условий жизни матери на развитие зародыша Многие неблагоприятные факторы, которым подвергался материнский организм, иногда обозначалась как посттранскрипционная. Считалось, что она осуществляется лишь после окончания транскрипции. По современным данным, однако, процессы «созревания» пре-мРНК протекают еще во время самой транскрипции - котранскрипционно. Детерминацией - называют возникновение качественных различий между частями развивающегося организма, которые предопределяют дальнейшую судьбу этих частей прежде, чем возникают морфологические различия между ними. 27.Гетерогенность яйцеклетки как основа дифференцировки. Зрелая яйцеклетка, которую Т.Г. Морган справедливо считал самой дифференцированной клеткой в многоклеточном организме, представляет собой мозаичную, высокогетерогенную систему. Один из процессов, приводящий к гетерогенности яйцеклетки — ово(оо)плазматическая сегрегация. Неравномерное распределение компонентов цитоплазмы в яйцеклетке можно обнаружить уже на стадии созревания. Ово(оо)плазматическая сегрегация связана с феноменом поляризации яйцеклетки. Сегрегация цитоплазмы подробно изучена в созревающем яйце дрозофилы. Неоднородность цитоплазмы яйцеклеток определяется действием ряда факторов и возникает, в том числе, вследствие неравного положения ее полюсов относительно клеток (фолликулярных) материнского организма, ее окружающих. Гетерогенность яйцеклетки и/или яйца определяется также неоднородностью организации ее плазмолеммы. Таким образом, гетерогенность яйцеклетки не только определяет последующую дифференцировку клеток зародыша, но и обеспечивает развитие зародыша как единой системы. 28. Генетический контроль развития организма. Классы иерархической системы генов, контролирующие протекание онтогенеза. генетический контроль развития существует, так как набор генов, получаемый организмом при оплодотворении, обеспечивает развитие из зиготы особи совершенно конкретного вида. Главный прием изучения генетики индивидуального развития - использование мутаций. Выявив мутации, изменяющие онтогенез, проводят сравнение фенотипов мутантных особей с нормальными. Это помогает понять, как данный ген влияет на развитие. В настоящее время в биологии развития используется ряд новых методик, среди которых, например, техники knock out (делеции гена) или knock down (селективного подавления экспрессии гена с помощью мРНК-антагониста), метод FISH (применение меченых фрагментов ДНК для выявления определенных молекул мРНК и их распределения в клетке и зародыше). Использование этих и ряда других подходов позволяет выяснить помимо функции генов в развитии, время и место их действия, определить наличие взаимодействия между генами и его характер. Анализ генетического контроля затрудняется несколькими моментами. Прежде всего, тем, что роль генов неодинакова. иерархической системой из трех классов генов: генов с материнским эффектом, генов сегментации и гомеозисных генов. Гены с материнским эффектом активны в организме самки. Их продукты запасаются в яйце и уже после оплодотворения определяют пространственные оси задолго до беременности и даже полового созревания могут оказать влияние на развитие зародыша и плода. Первичные овоциты образуются до рождения или после него. Неблагоприятные факторы действующие на женский организм могут нарушить нормальное строение и стать причиной мутаций или аномалий развития. Большое влияние имеет возраст женщины, чем старше, тем больше вероятность аномалий развития. Различные нарушения в обмене вещ-в, недостаток или избыток некоторых витаминов, стрессы, инфекционные болезни могут вызвать нарушения эмбриогенеза. Прием хинина, алкоголя, отравления токсическими вещ-вами, недостаток кислорода нарушает развитие органов и нервной системы. 54.Значение нарушения механизмов онтогенеза в формировании пороков развития(атрезия, стеноз, пороки сердечно-сосудистой системы, расщелины позвоночника). Различные варианты расщелины позвоночника как бы соответствуют очень древнему примитивному строению его у низших позвоночных. Скрытая расщелина позвоночника - это дефект в виде аплазии спинных дужек и остистых отростков. Дужки позвонков при нормальном развитии образуются из мигрирующих клеток склеротомов под индуцирующим влиянием со стороны хорды, спинного мозга и спинномозговых узлов. При описываемом пороке происходит остановка их развития, что, вероятно, может быть связано с нарушением необходимых индуцирующих воздействий. Более грубый порок - кистозная расщелина позвоночника и полный рахисхиз. Кистозная расщелина характеризуется наличием грыжевого мешка, а полный рахисхиз - дефектом мозговых оболочек, мягких покровов и лежащим открыто в виде пластинки или желоба спинным мозгом. В последнем случае нервные валики не соединяются в трубку либо из-за ослабления индуцирующего влияния подлежащей хорды, либо из-за действия тератогенных факторов на нейроэпителиальные клетки.Врожденные пороки сердечно-сосудистой системы Пороки сердечно-сосудистой системы бывают изолиро- ванными и в сочетании с пороками других систем, т.е. множественными пороками. Изолированные пороки чаще мультифакторные, но известны также доминантные и рецессивные мутантные формы. Эктопия сердца - расположение сердца вне грудной полости. Различают шейную, абдоминальную и экстрастернальную эктопию. Шейную эктопию объясняют задержкой перемещения сердца с места формирования его зачатка в шейной области в переднее средостение. Этот порок приводит к гибели сразу после рождения. Правосторонняя дуга аорты развивается из эмбриональной правой дуги при редукции левой, или двойные дуги аорты,представленные двумя стволами, из которых один впереди трахеи, а другой позади пищевода. При изолированных пороках такого типа клинические проявления зависят от степени сдавления пищевода и трахеи. эмбриона: продольную (передне-заднюю) и дорсально- вентральную оси. К этому классу генов относятся bicoid и nanos, о которых речь шла в разделе Продукты генов с материнским эффектом, как правило, являются ДНК-связывающими белками, которые в качестве факторов транскрипции активируют или блокируют экспрессию генов зародыша, в том числе генов сегментации. Продукты генов сегментации - также транскрипционные факторы, они контролируют образование сегментов, из которых состоит насекомое. Их подразделяют на несколько групп: gap-гены, pair-rule гены и гены сегментарной полярности, образующих согласованную систему, благодаря активности которой эмбрион подразделяется на все более мелкие сегменты. Сегментационные гены последовательно активируются в процессе индивидуального развития Оба связаны с нарушениями дифференцировки эмбриональных артериальных дуг. Открытый артериальный (боталлов) проток (персистирование артериального протока) встречается с частотой около 1 на 1000 новорожденных. Тетрада Фалло - стеноз легочного ствола, высокий дефект межжелудочковой перегородки, правосмещение устья аорты и приобретенная гипертрофия правого желудочка. Порок возникает в результате праводеленности артериального конуса и неслияния всех компонентов, образующих межжелудочковую перегородку Атрезия — врождённое отсутствие или приобретенное заращение естественных отверстий и каналов в организме. Стеноз — стойкое сужение просвета любой полой анатомической структуры организма. Существует несколько гипотез, объясняющих механизм их возникновения. По одной из них, это пер-систирование физиологической атрезии, заключающееся во временной закупорке просвета кишечной трубки на 6-й неделе развития в связи с нарушением реканализации. 55.Смерть как этап индивудуального развития, ее виды. Оживление организма. Смерть – завершающая фаза индивидуального существования каждого организма. Различают 2 этапа – клинической и биологической смерти. Признаки клинической смерти: 1) отсутствие пульса на сонной или бедренной артерии; 2) отсутствие дыхания; 3) потеря сознания; 4) широкие зрачки и отсутствие их реакции на свет. Но в это время большинство клеток и органов еще остаются живыми, в них еще совершаются процессы самообновления, их метаболизм еще упорядочен. Лишь постепенно наступает биологическая смерть, связанная с прекращением самообновления, химические процессы становятся неупорядоченными, в клетках наступает автолиз (самопереваривание) и разложениеОживление организма (реанимация). Между жизнью и смертью существует переходное состояние – клиническая смерть, когда признаки жизни уже не наблюдаются, но ткани еще живы. В это время еще есть возможность вернуть организм к жизни. В результате исследований удалось вернуть к жизни забитых собак через 5-8- и даже 10-15 минут после наступления клинической смерти. |