мэкэпо. 70-105 био. 71. Человек как специфический объект генетического анализа

• Название: 71. Человек как специфический объект генетического анализа
• Анкор: мэкэпо
• Дата: 22.11.2022
• Размер: 435.25 Kb.
• Имя файла: 70-105 био.docx
• Тип: Документы; #806678
• страница: 6 из 6

104.Взаимодействие частей развивающегося организма. Эмбриональная индукция, морфогенетические поля, градиент физиологической активности, позиционная информация клетки

Процесс, в результате которого ткань или орган приобретают характерную для них структуру во время эмбрионального развития, называется морфогенезом.
В процессе эмбриогенеза происходит деление, детерминация, дифференцировка, миграция, сортировка, запланированная гибель клеток (апоптоз) и различные виды их взаимодействия (влияние одной группы клеток на другие).
Важную роль в эмбриогенезе играет деление клеток, которое обеспечивает развитие организмов от одноклеточной стадии (зиготы) к многоклеточной, чем обеспечивается рост организма. Избирательная пролиферация клеток играет важную роль в морфогенетических процессах.
На ранних стадиях дробления бластомеры являются тотипотентными, т.е. каждый из них может дать начало целому организму. Установлено, что у тритона тотипотентность сохраняется до стадии 16 бластомеров, у кроликов —  до 4. О существовании тотипотентности бластомеров у человека говорят случаи рождения нескольких монозиготных близнецов. Постепенно клетки становятся детерминированными, т.е. развитие их уже окончательно запрограммировано и они могут дать начало только клеткам определенного типа, например эпителиальным, нервным и др.
Различают две фазы дифференцировки: зависимую и независимую. В начале эмбриогенеза (до стадии ранней гаструлы) наблюдается зависимая дифференцировка, когда клетки еще относительно тотипотентны и их дифференцировка зависит от индукторов и соседних клеток.Ответ на вопрос о том, как происходит выбор пути развития клеток по спинно-брюшной оси у эмбрионов позвоночных был получен немецким биологом Гансом Шпеманном и его ученицей Хильдой Мангольд в начале 20 века. Обычно клетки, полученные из дорсальной губы бластопора гаструлы амфибии, дают начало хорде. Шпеманн и Мангольд удалили клетки дорсальной губы у одного эмбриона и пересадили их на будущую брюшную сторону другого эмбриона. В результате у некоторых эмбрионов развились две хорды: “нормальная спинная” и вторая вдоль брюшка. Более того, у большинства этих эмбрионов на «брюшной» стороне формировался полный набор осевых структур, характерных для спинной стороны (хорда, нервная трубка, сомиты). Шпеманн и Мангольд смогли показать, что вторая хорда, содержит как клетки эмбриона-реципиента, так и пересаженные клетки. Таким образом, пересаженные клетки спинной губы действовали как организаторы, стимулируя клетки, которые обычно формируют кожу и брюшные структуры, к развитию в спинные осевые структуры. Таким образом, организатор - это скопление клеток, выделяющих сигнальные молекулы (морфогены), которые могут передавать позиционную информацию другим клеткам. Они информируют окружающие клетки об их удаленности от организатора: чем ближе конкретная клетка находится к организатору, тем выше концентрация морфогена. Считается, что организаторы и выделяемые ими морфогены представляют собой широко распространенный механизм определения относительного положения и судьбы клеток во время развития позвоночных.
Последовательность этапов дифференцировки можно представить следующим образом:
•    первопричиной дифференцировки клеток является химическая разнородность цитоплазмы яйцеклетки, которая усиливается после оплодотворения (ооплазматическая сегрегация);
•    химическая разнородность цитоплазмы яйцеклетки обеспечивает в процессе дробления химическую разнородность цитоплазмы бластомеров, следовательно, бластомеры будут отличаться (бластомерная дифференцировка), и в них будет наблюдаться экспрессия разных генов и, как следствие, синтезируются разные белки, вследствие чего образуются разные типы клеток (зачатковая дифференцировка);
•    различные типы клеток образуют разные ткани (тканевая дифференцировка);
•    из разных тканей формируются разные органы (морфогенез).
Миграция (перемещение) и сортировка  клеток (образование скоплений клеток с определенными свойствами) наряду с другими клеточными процессами обеспечивает морфогенез, начиная с момента гаструляции. Эти процессы обеспечиваются дистантными и контактными взаимодействиями, механизмы которых еще полностью не изучены. Нарушение миграции клеток в ходе эмбриогенеза может приводить к недоразвитию органа или его гетеротопии (нарушению нормальной локализации).
В процессе эмбриогенеза происходит и закономерная гибель клеток. Например, в эмбриогенезе у человека закладываются ребра у 7-го шейного позвонка и 9-10 хвостовых позвонков, в дальнейшем происходит рассасывание ребер у шейного позвонка и остается 4-5 копчиковых позвонков (если они остаются – наблюдаются атавизмы).
Таким образом, можно выделить следующие механизмы морфогенеза:
1.    Эмбриональная индукция – влияние группы клеток эмбриона на соседние клетки. Явление эмбриональной индукции было открыто Г. Шпеманом и Г. Мангольд в 1924 г..

2. Градиент физиологической активности. В начале ХХ в. американский ученый Ч. Чайлд установил, что интенсивность обменных процессов выше в головном отделе зародыша по сравнению с хвостовым, что оказывает пространственное регулирующее действие на морфогенез. В настоящее время известно, что определение спинно-брюшной, передне-задней и других осей тела организма определяется за счёт градиента концентрации морфогенов.
3.    Позиционная информация клетки. Согласно концепции позиционной информации, клетка узнает свое местоположение в зачатке органа и дифференцируется в соответствии с этим положением.
4. В начале XX века важной концепцией, описывающих морфогенез, являлась концепция морфогенетического поля, предложенная в 1910 году Александром Гурвичем. Морфогенетическое поле - это группа клеток, способных отвечать на локализованные биохимические сигналы развитием определенных морфологических структур или органов.

105.Критические периоды внутриутробного развития человека, тератогенные факторы среды.

Развитие организма представляет собой сложное, скоординированное сочетание процессов деления клеток, их роста, миграции, детерминации, дифференцировки, гибели. Любое незапланированное воздействие может вызвать нарушение развития организма. 

Критическими периодами эмбриогенеза называются периоды наибольшей чувствительности зародыша к воздействию неблагоприятных факторов (температура, инфекции, лекарства и др.).  

Наиболее чувствительными являются периоды клеточного деления, детерминации и дифференцировки, наименее чувствительным — период роста. Поэтому начало эмбриогенеза (3–8 нед.) — самый чувствительный период, т. к. за небольшой промежуток времени сменяются несколько этапов детерминации и дифференцировки.

Критические периоды: 

1. Прогенез — нарушение в геноме половых клеток приводит к развитию наследственных заболеваний. 

2. Оплодотворение — в этот период происходит сегрегация цитоплазмы, активизируются обменные процессы, т. е. происходит самая ранняя детерминация и дифференцировка развивающегося материала (оотипическая дифференцировка и бластомерная детерминация). 

3. Имплантация — смена типа питания.

4. Плацентация (3–8-я нед.) — смена типа питания и дыхания, закладка основных органов.

5. Стадия усиленного роста головного мозга (15–20-я нед.). Наибольшее значение имеет повреждение развития нервной системы как регулирующей. Нарушение других регулирующих систем (эндокринной, иммунной) в эмбриогенезе может компенсироваться со стороны материнского организма, и в полной мере проявится лишь после рождения. 

6. Формирование и начало функционирования основных систем органов, в том числе дифференцировка половой системы (20–24-я нед.). 

7. Рождение —переход в новую среду обитания, начинают функционировать органы дыхания и малый круг кровообращения.