онтогенез. Коллок Онтогенез. 2. Эмбриональный (28 недели). Предплодный (912 недели). личиночный у животных Плодный
 Скачать 280.74 Kb.
|
|
Морфогенез – это процесс возникновения новых структур и изменения их формы в ходе индивидуального развития организмов. Морфогенез, как рост и клеточная дифференцировка, относится к ациклическим процессам, т.е. не возвращающимися в прежнее состояние и по большей части необратимым. Главным свойством ациклических процессов является их пространственно-временная организация. Морфогенез на надклеточном уровне начинается с гаструляции. У хордовых животных после гаструляции происходит закладка осевых органов. В этот период, как и во время гаструляции, морфологические перестройки охватывают весь зародыш. Следующие затем органогенезы представляют собой местные процессы. Внутри каждого их них происходит расчленение на новые дискретные (отдельные) зачатки. Так последовательно во времени и в пространстве протекает индивидуальное развитие, приводящее к формированию особи со сложным строением и значительно более богатой информацией, нежели генетическая информация зиготы. Рост —это увеличение общей массы в процессе развития, приводящее к постоянному увеличению размеров организма. Если бы организм не рос, он никогда бы не стал больше оплодотворенного яйца. Рост обеспечивается следующими механизмами: 1) увеличением размера клеток, 2) увеличением числа клеток, 3) увеличением неклеточного вещества, продуктов жизнедеятельности клеток. В понятие роста входит также особый сдвиг обмена веществ, благоприятствующий процессам синтеза, поступлению воды и отложению межклеточного вещества. Рост происходит на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях. Увеличение массы в целом организме отражает рост составляющих его органов, тканей и клеток. Различают два типа роста: ограниченный и неограниченный. Неограниченный рост продолжается на протяжении всего онтогенеза, вплоть до смерти. Таким ростом обладают, в частности, рыбы. Многие другие позвоночные характеризуются ограниченным ростом, т.е. достаточно быстро выходят на плато своей биомассы. Обобщенная кривая зависимости роста организма от времени при ограниченном росте имеет s-образную форму Интегрированность онтогенеза Как только в результате дробления образуются два первых бластомера, каждый из них становится неразрывной частью новой биологической системы и его поведение определяется этой системой. Каждая стадия развития организма есть новое состояние целостности, интеграции. На любой стадии развития зародыш представляет собой интегрированное целое, а не сумму бластомеров и клеток. Интеграция развивающихся зародышей непрерывно меняется по мере развития. Основными механизмами интеграции являются межклеточные взаимодействия, а также гуморальная и нервная регуляция. Различия в уровне интеграции, в характере взаимодействия клеток у разных видов животных могут быть очень существенными. Кроме того, иногда на более молодых стадиях развития зародыш более интегрирован, чем на более поздних. Так, личинки асцидий, вероятно, более интегрированы, чем взрослые формы. То же наблюдается, по-видимому, у многих моллюсков и червей. У позвоночных животных Интегрированность нарастает по мере углубления процессов органогенеза и цитодифференцировки. Основные типы роста тканей и органов Не все ткани и системы органов растут одинаково. Выделяют 4 типа. Общий тип в целом тело. Мышцы, скелет, органы дыхания, печень. Повторяют ход кривой роста длины тела. Имеются 2 пика – в первый год жизни и в пубертатный период Мозговой и головной тип. Головной, спинной мозг, глаза, размеры головы. Развиваются раньше. Интенсивный рост: к 10-12 годам достигают размеров взрослого человека. Лимфоидный тип. Тимус, лимфатические узлы, лимфатическая ткань кишечника, селезенки, миндалин. Интенсивного развития достигают к 11 – 12 годам (большего размера, чем у взрослых). У людей старшее 35 – 40 лет происходит редукция лимфатических сосудов. Некоторые лимфатические сосуды запустевают. Репродуктивный тип. Предстательная железа, семенные пузырьки, яичники, фаллопиевы трубы. Почти не растут до периода полового созревания, а затем быстро достигают размеров взрослого человека. На 34 неделе эмбрионального развития у плода закладывается подкожная жировая клетчатка. Продолжается до 6 -7 месяца после рождения. До 6 – 7 лет отсутствует, потом начинается вновь. У мальчиков на конечностях падает, у девочек на конечностях приостанавливается, но не уменьшается. Продолжается на теле до 16 лет. Дорепродуктивный период направлен на подготовку к размножению. Те организмы, что дожили до половой зрелости, участвуют в эволюционном процессе. Репродуктивный период у женщин до 45 – 55 лет характерная особенность – преобладание скорости воспроизведения в начале периода, которая падает к концу периода. Позвоночный столб растет до 30 – 33 лет, в 30 – 50 лет длина позвоночника постоянна. В 20 – 60 лет происходит увеличение большей части головы и лица на 2 – 4%. На рост и развитие детей сильное влияние оказывает социально – экономическое развитие. Деи из более обеспеченных семей быстрее растут. Последние 100 – 120 лет произошло увеличение роста детей (характерно для стран Европы, Японии) – акселерация. Грудные дети чаще увеличивают вес. На 1 год раньше прорезываются зубы. Половое созревание раньше на 2 года. Юноши стали выше на 12 – 14 см. Темп акселерации замедляется. Есть отрицательные моменты акселерации: у таких детей часты неврозы, нарушения высшей нервной деятельности. Не очень благоприятные отношения между ростом. Весом и размерами сердца. Четких границ между репродуктивным и пострепродуктивным периодами нет. Переход постепенен. Он характеризуется постепенным угасанием функций организма и отдельных органов. 14. Характеристика дорепродуктивного периода В дорепродуктивномпериоде особь не способна к размножению. Основное содержание его заключается в развитии зрелого в половом отношении фенотипа. В этом периоде происходят наиболее выраженные структурные и функциональные преобразования, реализуется основная часть наследственной информации, организм обладает высокой чувствительностью ко всевозможным воздействиям. В репродуктивном периоде особь осуществляет функцию полового размножения, отличается наиболее стабильным функционированием органов и систем, а также относительной устойчивостью к воздействиям. Характеристика репродуктивного периода Репродуктивный период у женщин до 45 – 55 лет характерная особенность – преобладание скорости воспроизведения в начале периода, которая падает к концу периода. Позвоночный столб растет до 30 – 33 лет, в 30 – 50 лет длина позвоночника постоянна. В 20 – 60 лет происходит увеличение большей части головы и лица на 2 – 4%. На рост и развитие детей сильное влияние оказывает социально – экономическое развитие. Деи из более обеспеченных семей быстрее растут. Последние 100 – 120 лет произошло увеличение роста детей (характерно для стран Европы, Японии) – акселерация. Грудные дети чаще увеличивают вес. На 1 год раньше прорезываются зубы. Половое созревание раньше на 2 года. Юноши стали выше на 12 – 14 см. Темп акселерации замедляется. Есть отрицательные моменты акселерации: у таких детей часты неврозы, нарушения высшей нервной деятельности. Не очень благоприятные отношения между ростом. Весом и размерами сердца. Четких границ между репродуктивным и пострепродуктивным периодами нет. Переход постепенен. Он характеризуется постепенным угасанием функций организма и отдельных органов. 17. Старение и старость – причина и следствие Время наступления, длительность и скорость старения зависят от репродуктивного периода Пострепродуктивный период характеризуется постепенным угасанием функций организма и отдельных органов. Свойства репродуктивного периода определяются пострепродуктивным. Старение – многоэтапный процесс, включающий влияние факторов внешней и внутренней среды. Старение общебиологическая закономерность «увядания» организма, свойственная всем живым существам. Старость - естественный этап онтогенеза, заканчивающийся смертью. Старость – следствие старения. Карл Маркс: « Мы должны рассматривать старение и смерть как естественный завершающий этап индивидуального развития. Жить – значит умирать». У разных биологических видов продолжительность жизни различна (даже у видов, занимающих сходные экологические ниши). Поэтому продолжительность жизни является видовой биологической индивидуальностью, сложившейся в ходе эволюционного процесса, контролируемой генетически. В пределах вида возможны отклонения до 50% средней продолжительности жизни в обе стороны. У человека средняя продолжительность жизни мужчин – 58 – 62 года, у женщин – 74 года (Воронеж). Хронологический возраст – количество прожитых лет человеком по документам. Биологический возраст – показывает, на сколько выглядит человек, (степень окостенения, зубная зрелость, степень развития половых органов). Индивидуальные отклонения – 25-50 % Максимальная продолжительность жизни 110-120 лет. (123 года зарегистрирован) 18. Молекулярно-генетические, клеточные и системные механизмы старения Признаки старения: При старении нарушается синтез белков => снижение функциональной активности органов, в состав которых они входят. Геном претерпевает многочисленные изменения, вызываемые повреждающими факторами. С возрастом интенсивность спонтанных повреждений ДНК увеличивается, а эффективность процессов репарации уменьшается. Существенные изменения обнаруживаются и в структуре мембран. Уменьшается размер ядра => оно не может обслуживать всю цитоплазму => происходят компенсаторные процессы: число ядер увеличивается, клетки полиплоидны. Старение происходит на всех уровнях во внешних признаках изменяется осанка, форма тела появляется седина теряется эластичность кожи, что приводит к появлению морщин ослабляется зрение и слух ухудшается память психомоторная реакция начинает замедляться к 25 – 30 годам, память – к 30 годам, способность к обучению – к 20 годам. на уровне органов уменьшается жизненная емкость легких повышается артериальное давление развивается атеросклероз происходит инволюция половых желез уменьшается продукция половых желез и гормонов щитовидной железы падает основный обмен уменьшается работа желудочно–кишечного тракта. на уровне клеток падает количество воды уменьшается активность окислительного фосфорилирования в ферментных системах уменьшается репликация ДНК падает активность синтеза РНК увеличивается количество генных и хромосомных мутаций из-за снижения эффективности процесса репарации. Старость и болезни – единый патологический процесс. Например, наследственные синдромы преждевременного старения (прогерии). Симптомы: поседение, морщинистость кожи, облысение, атеросклероз, инфаркт миокарда, гиперхолестерин и другие симптомы. Могут проявляться в детском возрасте. В 3 – 5 лет имеют вид старческий вид, к 7 годам умирают от старости. Средняя продолжительность жизни таких больных – 12 лет, иногда доживали до 30 лет (максимум – 39 лет). Прогерии – наследственные заболевания, при которых получают резкое развитие один или несколько симптомов естественного старения. Геронтология – наука о старости, изучающая основные закономерности старения на всех уровнях организации от молекулярного до организменного. Гериатрия – наука, изучающая особенности развития, течения, предупреждения заболеваний у людей преклонного возраста. ЗадачаКритические периоды в онтогенезе человека Критические периоды – наиболее чувствительные периоды. Изменяется обмен веществ (обусловлено экспрессией генов * Экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК илибелок. Экспрессия генов может регулироваться на всех стадиях процесса: и во время транскрипции, и во время трансляции, и на стадии посттрансляционных модификаций белков.*) Гаметогенез Гаметогенез или предзародышевое развитие — процесс созревания половых клеток, или гамет. Оплодотворение – процесс слияния половых клеток Период дробления Стадия дробления – период интенсивных клеточных делений. Размер зародыша не увеличивается, а синтетические процессы идут активно. Происходит интенсивный синтез ДНК, РНК, гистоновых и других белков. Дробление выполняет функции: - образуется достаточное количество клеток, необходимых для формирования тканей и органов. - перераспределение желтка и цитоплазмы между дочерними клетками. 1 и 2 борозды деления идут по меридиану, а 3 по экватору. Ближе к анимальному полюсу. - определяется план зародыша – спинно-брюшная ось, переднее-задняя ось. - нормализуются ядерно-цитоплазматические отношения. Количество ядер растет, объем и масса сохраняются. Имплантация – внедрение эмбриона в слизистую матки в процессе беременности у самок млекопитающих животных (в том числе у человека). Перинатальный перид околородовой период – непосредственно перед рождением Грудной период Грудной возраст. Значительное усиление обменной активности при выраженной незрелости систем. Увеличение числа клеток. Размеров органов. Формирование и специализация органов, увеличение массы тела, изменение состава крови: замена фетального гемоглобина на более зрелый гемоглобин. Органы пищеварения, дыхания имеют очень ограниченные возможности. Быстро происходит созревание центральной нервной системы и периферической нервной системы. Приобретение и накопление условно-рефлекторных связей. К концу года повышается психомоторное развитие ребенка. Дошкольный период Половое созревание (происходит под действием гормонов) 20. Мутагенез. Мутагенные факторы Индуцированные мутации возникают под действием мутагенов. Мутагены – это разнообразные факторы, которые повышают частоту мутаций. Впервые индуцированные мутации были получены отечественными генетиками Г.А. Надсоном и Г.С. Филипповым в 1925 г. при облучении дрожжей излучением радия. Э Различают несколько классов мутагенов: – Физические мутагены: ионизирующие излучения, тепловое излучение, ультрафиолетовое излучение. – Химические мутагены: аналоги азотистых оснований (например, 5-бромурацил), альдегиды, нитриты, метилирующие агенты, гидроксиламин, ионы тяжелых металлов, некоторые лекарственные препараты и средства защиты растений. – Биологические мутагены: чистая ДНК, вирусы, антивирусные вакцины. – Аутомутагены – промежуточные продукты обмена веществ (интермедиаты). Например, этиловый спирт сам по себе мутагеном не является. Однако в организме человека он окисляется до ацетальдегида, а это вещество уже является мутагеном. Мутации возникают не мгновенно. Вначале под воздействием мутагенов возникает предмутационное состояние клетки. Различные репарационные системы стремятся устранить это состояние, и тогда мутация не реализуется. Основу репарационных систем составляют различные ферменты, закодированные в генотипе клетки (организма). Таким образом, мутагенез находится под генетическим контролем клетки; это – не физико-химический, а биологический процесс. Например, ферментные системы репарации вырезают поврежденный участок ДНК, если повреждена только одна нить (эту операцию выполняют ферменты эндонуклеазы), затем вновь достраивается участок ДНК, комплементарный по отношению к сохранившейся нити (эту операцию выполняют ДНК-полимеразы), затем восстановленный участок сшивается с концами нити, оставшимися после вырезания поврежденного участка (эту операцию выполняют лигазы). Существуют и более тонкие механизмы репарации. Например, при утрате азотистого основания в нуклеотиде происходит его прямое встраивание (это касается аденина и гуанина); метильная группа может просто отщепляться; однонитевые разрывы сшиваются. В некоторых случаях действуют более сложные, малоизученные системы репарации, например, при повреждении обеих нитей ДНК. Однако при большом числе повреждений ДНК они могут стать необратимыми. Это связано с тем, что: во-первых, репарационные системы могут просто не успевать исправлять повреждения, а во-вторых, могут повреждаться сами ферменты систем репарации, необратимые повреждения ДНК приводят к появлению мутаций – стойких изменений наследственной информации. Физические мутагены К физическим мутагенам относятся: ионизирующее излучение (альфа-, бета-, гамма-, нейтронное и рентгеновское излучение), коротковолновое ультрафиолетовое излучение, СВЧ-излучение, действие экстремальных температур. Действие ионизирующего излучения основано на ионизации компонентов цитоплазмы и ядерного матрикса. При ионизации возникают высокоактивные химические вещества (например, свободные радикалы), которые различным образом действуют на клеточные структуры. Рассмотрим наиболее изученные механизмы мутагенного воздействия ионизирующего излучения. |