биология. EKZAMEN_BIO (Восстановлен). Краткий обзор 1) единство химического состава, 2) обмен веществ, 3) самовоспроизведение (репродукция), 4) наследственность
 Скачать 1.8 Mb.
|
|
Вопрос 162. Методы исследования эмбрионального развития человека. Преимущества и ограничения. Метод изучения фиксированных срезов зародышей с помощью световой и электронной микроскопии, гисторадиоавтографии, гисто- и иммуноцитохимии. Эти методы позволяют анализировать тканевые и внутриклеточные изменения в динамике развития частей зародыша. С помощью гисто- и иммуноцитохимических методов исследуются биохимические процессы, происходящие в клетках зародышей, — синтез ДНК, РНК, белков, специфических рецепторных белков и др. С применением этих методов была получена важная информация о клеточной и тканевой дифференцировке в развитии эмбрионов и плодов. Метод маркировки, предложенный в 1925 г. В. Фогтом (1888-1941), позволяет изучать перемещения клеток в развивающемся зародыше. Для этого применяются нетоксичные для зародышей маркеры (например, нейтральный красный, частицы древесного угля), а также антитела к определенным белкам. При применении антител используется их свойство соединяться с флюоресцирующим красителем и белками зародыша. С помощью флюоресцентной микроскопии прослеживается распределение красителя и исследуется динамика белкового синтеза в развивающихся тканях зародыша. Методы микрохирургии разрабатывались в начале XX века представителями школы Г. Шпемана (1869-1941). Они включали: снятие оболочек яиц животных, пересадку частей одного зародыша другому и др. Данные методы используются также для изучения последствий разрушения (например, с помощью лазерного луча) частей зародыша или его отдельных клеток. Трансплантацию как разновидность микрохирургии используют для выявления путей миграции клеток и источников развития тканей. При этом пересаживают участок зародыша, например перепела, в тот же участок куриного зародыша на место удаленного участка. Ядра клеток перепела имеют характерную структуру и поэтому отличимы от ядер клеток зародыша курицы. Эксплантация — иссечение небольшого участка зародыша и выращивание его на искусственной среде. С помощью этого метода можно получать информацию об источниках развития тканей из данного участка зародыша и выявлять гистогенетические закономерности развития. Трансплантация ядер — метод, позволяющий клонировать зародышей. Например, пересадка ядер из клеток эпителия кишки головастика шпорцевой лягушки в икринку лягушки, ядро которой было инактивированно ультрафиолетовым лучом, привела к появлению новых особей (опыты Гердон). Данные опыты заложили основу клонирования высших позвоночных и способствовали появлению (в 1997 г.) знаменитой овцы Долли. Подобные эмбриологические эксперименты убедительно показали, что ядра соматических клеток содержат полный набор генетической информации для развития нового организма. Новейшим достижением экспериментальной эмбриологии явилась разработка метода экстракорпорального оплодотворения. Пересадка зародышей, зачатых в пробирке, в матку составляет основу лечения бесплодия. В 1973 г. Л. Шеттлз (США) извлек предовуляторную яйцеклетку из яичника бесплодной женщины и оплодотворил ее сперматозоидами мужа. Так было положено начало технике пересадки зародышей человека с целью лечения бесплодия. Однако только в 1978 г. в Великобритании в результате успешной пересадки в матку бесплодной женщины зародыша человека на стадии 8 бластомеров после 2,5 суток культивирования появился первый в мире "пробирочный" ребенок массой 2700 г. Вопрос 163. Наследование ядерного и митохондриального геномов. 1) Митохондриальный тип наследования характерен для особого класса наследственной патологии человека- митохондриальных болезней. В отличие от других типов наследования, оно не связано с повреждением ядерной ДНК в хромосомах, а обусловлено мутациями кольцевых молекул ДНК, локализованных в митохондриях. Особенности данного типа наследования связаны с исключительно материнским происхождение мтДНК во всех клетках организма (вместе со сперматозоидом в яйцеклетку попадает около 1000 копий отцовской мтДНК, которая деградирует в первые дни эмбриогенеза и не наследуется.). Тяжесть клинических проявлений митохондриальных болезней в значительной степени определяется процентным соотношение нормальной и мутантной мтДНК в клетках и тканях-мишенях (феномен гетероплазмии); данное соотношение может существенно варьировать у сибсов, унаследовавших одну и ту же мутацию мтДНК. Поэтому при митохондриальном наследовании болезни у потомков больной матери может наблюдаться значительный полиморфизм симптоматики (от развития тяжелых и ранних генерализованных форм заболевания до субклинических проявлений носительства мутаций). 2) Ядерное наследование можно подразделить на аутосомное и сцепленное с полом. Аутосомно-доминантное (этот тип наследования болезни встречается в случаях, когда патологический ген является доминирующим(по отношению к нормальному гену из той же пары) и определяется развитием симптоматики даже будучи в гетерозиготном состоянии- на одной из двух гомологичных аутосом. При этом для потомков риск унаследовать мутантный ген от родителя составляет 50%; соотношение больных и здоровых лиц у потомков больного индивидуума приближается к показателю 1:1(50%)) и аутосомно-рецессивное наследование болезней (тип наследования признака, контролируемого рецессивными аллелями аутосомного гена, мутация проявляется только в гомозиготном состоянии, то есть тогда, когда обе копии гена, расположенные на гомологичных аутосомах, являются повреждёнными. Если мутация находится в гетерозиготном состоянии, и мутантному аллелю сопутствует нормальный функциональный аллель, то аутосомно-рецессивная мутация не проявляется.) и неблагоприятных признаков обусловлены мутациями генов, локализованных в аутосомах. Аутосомами у живых организмов называют парные хромосомы, одинаковые у мужских и женских организмов. Наследование, сцепленное с полом — наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах. При Х-сцепленном рецессивном типе наследования заболевание проявляется у мужчин, унаследовавших от матери мутантную хромомсому. Х-сцепленный доминантный тип наследования имеет место в случаях, когда локализованный на Х-хромосоме ген определяет развитие доминантного признака. Данный тип наследования является весьма редким. При этом все дочери больного отца наследуют заболевание (передача заболевания от отца сыну невозможна) и вероятность рождения больного ребенка любого пола от больной матери равно 50%. Y-сцепленный (или голандрический) тип наследования представляет собой исключительную редкость и связан с наследованием генов Y-хромосомы. У мужчин эти гены контролируют дифференцировку семенников, сперматогенез, интенсивность роста тела, конечностей и зубов, оволосение ушной раковины. Для этого типа наследования характерно то, что мутантный ген проявляется только у мужчин, и заболевание передается от отца всем сыновьям. Вопрос 164. Назовите виды бластул, соотнося их с типом дробления и видом яйцеклеток. Существует несколько видов дробления, в результате которых образуется бластула. Полное неравномерное дробление характерно для яйцеклеток со средним содержанием желтка, расположенным в вегетативной части. Такие яйцеклетки характерны для круглоротых и земноводных. При этом типе дробления образуются бластомеры неодинаковых размеров. В анимальном полюсе образуются мелкие бластомеры, которые называются микромерами, а в вегетативном – крупные – макромеры. Неполное дробление характерно для телолецитальных и центролецитальных яйцеклеток. В дроблении принимает участие только часть яйца, свободная от желтка. Неполное дробление делится на дискоидальное (костистые рыбы, пресмыкающиеся, птицы) и поверхностное (членистоногие). Неполным дискоидальным дроблением делятся телолецитальные яйцеклетки, у которых большое количество желтка сконцентрировано в вегетативной части. У этих яйцеклеток безжелтковая часть цитоплазмы в виде зародышевого диска распластана на желтке в анимальном полюсе. Дробление происходит только в области зародышевого диска. Вегетативная часть яйцеклетки, заполненная желтком, участия в дроблении не принимает. Неполное поверхностное дробление наблюдается в центролецитальных яйцеклетках с большим количеством желтка в его середине. Цитоплазма в таких яйцеклетках располагается по периферии и незначительная ее часть в центре около ядра. Вся остальная часть клетки заполнена желтком. Через массу желтка проходят тонкие цитоплазматические тяжи, соединяющие периферическую цитоплазму с околоядерной. желток. В результате полного равномерного дробления формируется целобластула, представляющая собой полый шар, стенка которого образована одним слоем клеток (бластодерма). Полость (бластоцель), заполненная жидкостью, занимает весь внутренний объем бластулы. Амфибластула образуется из телолецитальной яйцеклетки в результате полного неравномерного дробления. Бластодерма состоит из неодинаковых по объему бластомеров анимального (мелких клеток) и вегетативного (крупных клеток) полюсов. Бластоцель смещен к анимальному полюсу. Дискобластула представлена дисковидным скоплением клеток, отделенных щелевидной полостью (бластоцель) от нераздробившегося желтка. Образуется из резко телолецитальной яйцеклетки в результате неполного дискоидального дробления. Перибластула образуется из центролецитальной яйцеклетки в результате поверхностного неполного дробления. Стенка перибластулы состоит из одного слоя клеток, а полость заполнена нераздробившимся желтком. Стерробластула образуется обычно в результате спирального дробления. Она имеет вид плотного шара, не содержащего бластоцель Вопрос 165. Какой вид деления клеток лежит в основе дробления? Чем отличается друг от друга деление зиготы и соматической клетки? Деление клетки – это жизненно важный процесс, при котором из одной материнской клетки образуется несколько дочерних, с той же наследственной информацией, что и у родительской клетки. Дробле́ние — ряд последовательных митотических делений оплодотворенного или инициированного к развитию яйца. Зигота - это диплоидная клетка, которая образуется в результате слияния гамет, мужской половой клетки (сперматозоида) и женской половой клетки (яйцеклетки). Соматические клетки — клетки, составляющие тело многоклеточных организмов и не принимающие участия в половом размножении. 1) Митоз лежит в основе дробления, т.к.дробление — непрерывные митотические деления диплоидных клеток (зиготы и бластомеров) без последующего роста дочерних клеток, отчего объём зародыша не меняется. 2) При деление соматической клетки между митозами происходит рост клеток. Клетка увеличивается в объеме почти вдвое и затем делится. Такой рост приводит к увеличению общего объема клеток при сохранении относительно постоянного отношения объема ядра к объему цитоплазмы. В период дробления зиготы объем цитоплазмы не возрастает: огромная масса цитоплазмы зиготы разделяется на все более мелкие клетки. Это деление цитоплазмы яйца, не сопровождающееся ростом, осуществляется путем выпадения G1-периода в интерфазе, тогда как митозы следуют друг за другом с большой скоростью. Количество ДНК в ядре удваивается после каждого деления, как и при обычном митозе, так что все клетки сохраняют диплоидность От митотического деления соматических клеток дробление отличается тем, что полученные в результате дробления клетки не растут, а поэтому с каждым следующим делением становятся всё более мелкими, при этом увеличивается только их количество, а зародыш в це лом не растет. Получающиеся при дроблении клетки мало дифференцированы и сравнительно однородны. Вопрос 166. Тератогенные факторы, критические периоды эмбрионального развития. Тератогенные факторы- факторы, под воздействием которых возникают пороки развития в эмбриогенезе. К ним относятся физические, химические и биологических агенты. (инфекции (краснуха, герпес), лекарства (витамин А, тетрациклин), промышленные загрязнения, радиация, наркотики, алкоголь, ожирение, метаболические болезни мамы (диабет)) Критичекие периоды: 1)ово- и сперматогенез, 2)оплодотворение, 3)имплантация (7-8 сут), 4)развитие осевых зачатков и органов и формирование плаценты (3-8 нед), 5)стадия роста головного мозга (15-20 нед) 6)формирование основных функциональных систем и дифференцировка полового аппарата (20-24 нед), 7)рождение, 8)период до 1 года, 9)половое созревание. (11-16 лет). Вопрос 167. Закон зародышевого сходства Карла Бэра. В 1828 г. Карл фон Бэр сформулировал закономерность: "Чем более ранние стадии индивидуального развития сравниваются, тем больше сходства удается обнаружить". Сопоставляя стадии развития зародышей разных видов и классов хордовых, К. Бэр сделал следующие выводы. - Эмбрионы животных одного типа на ранних стадиях развития сходны. -Они последовательно переходят в своем развитии от более общих признаков типа ко все более частным. В последнюю очередь развиваются признаки, указывающие на принадлежность эмбриона к определенному роду, виду, и, наконец, индивидуальные черты. -Эмбрионы разных представителей одного типа постепенно обособляются друг от друга. Бэр сформулировал законы зародышевого сходства: - наиболее общие признаки любой крупной группы животных появляются у зародыша раньше, чем менее общие признаки; - после формирования самых общих признаков появляются менее общие и так до появления особых признаков, свойственных данной группе; - зародыш любого вида животных по мере развития становится все менее похожим на зародышей других видов и не проходит через поздние стадии их развития; - зародыш высокоорганизованного вида может обладать сходством с зародышем более примитивного вида, но никогда не бывает похож на взрослую форму этого вида. Сам Карл Бэр не принял эволюционного учения Чарльза Дарвина, но его законы рассматриваются биологами как «эмбриологическое доказательство эволюции». «Например, человеческий эмбрион за девять месяцев, проведённых в матке, проходит много стадий - от беспозвоночного к рыбе, затем - к амфибии, к рептилии, к млекопитающему, к примату, к подобию гоминид и к человеку как таковому. Закон фон Бэра подразумевает, что эволюционные изменения чаще происходят на поздних этапах развития, а ранние стадии более консервативны в эволюционном отношении. Это объясняется тем, что любая мутация, влияющая на раннее развитие, с большей вероятностью произведёт выраженный фенотипический эффект, чем та, которая повлияет на развитие поздней стадии. Так как развитие продолжительно и кумулятивно, изменения на ранней стадии будут иметь всё более и более выраженные последствия, по сравнению с изменениями на поздних этапах развития. Наиболее вероятный исход любой мутации, произошедшей на ранней стадии, - неблагоприятный и зачастую - летальный. У сравнительно более поздних (относительно срока развития) мутаций выше вероятность отсутствия негативных эффектов, а в некоторых случаях они могут даже повышать адаптацию путем тонких изменений фенотипа.( Это явление можно проиллюстрировать, проведя аналогию со строительством небоскрёба. Если внести изменения в план конструкции стен первого этажа, высока вероятность, что это повлияет на каждый расположенный выше этаж и, возможно, негативным образом. Любые изменения последнего этажа небоскрёба не повлияют на нижние этажи. ) Закон фон Бэра в большей степени справедлив для организмов, развивающихся внутри матери (например, млекопитающих), чем для видов, имеющих личиночную стадию, на которой они должны сами о себе заботиться. При внутриутробном развитии ведущее к изменению давление естественного отбора со стороны внешней среды минимально или отсутствует. Однако личиночный организм, самостоятельно обеспечивающий своё выживание, постоянно подвергается давлению естественного отбора. Это объясняет то, почему ранние стадии развития млекопитающих настолько похожи у разных видов, а у таких организмов, как насекомые, личиночная стадия очень отличается от взрослой». Вопрос 168. На каких этапах эмбриогенеза образуются бластоцель, гастроцель и целом? Этап дробления. Бластоцель — полость бластулы, образующаяся на 4-5 сутки дробления между бластомерами у зародышей животных. Заполнена жидкостью, отличающейся по химическому составу от окружающей среды. Полость увеличивает площадь поверхности эмбриона, улучшая его способность усваивать питательные вещества и кислород. Достигает наибольшего размера к концу дробления, на стадии бластулы. В процессе гаструляции постепенно вытесняется при впячивании (инвагинации) стенки зародыша или заполняется (в ходе иммиграции) перемещающимися клетками. Этап гаструляции. Гастроце́ль — первичная кишка, полость гаструлы, формирующаяся у зародышей многоклеточных в том случае, если гаструляция осуществляется путём инвагинации. Гастроцель заполнен жидкостью и сообщается с наружной средой при помощи специального отверстия — бластопора. Стенки гастроцеля состоят из инвагинирующей первичной энтодермы. В дальнейшем гастроцель становится полостью дефинитивного кишечника. Этап Дифференцировки мезодермы. Цело́м — вторичная полость тела многоклеточных животных. У трохофорных образуется из специализированных мезодермальных клеток — телобластов в результате их деления и последующего образования полостей внутри образующихся групп клеток. Такой способ образования целома в онтогенезе называется телобластический. У вторичноротых целом формируется путём выпячивания стенок первичной кишки и отделения образующихся выпячиваний. Такой способ образования целома называется энтероцельный. В обоих случаях целом считается мезодермальным образованием. Отличается от первичной полости тела наличием собственной эпителиальной выстилки (стенки). Эпителий, образующий выстилку целома, называется целотелий или мезотелий. Дробление. В течение 3-4 суток дробление происходит в яйцеводе. Светлые мелкие бластомеры дробятся быстрее и окружают темные крупные, которые остаются внутри. Зародыш без полости, состоящий из плотного скопления бластомеров, называется морулой (образуется на 3-4-е сутки дробления). На 4-5 сутки зародыш попадает в полость матки, откуда он всасывает жидкость и накапливает её в своей полости – бластоцель. Его стенка образована мелкими, светлыми бластомерами – трофобласт. Тёмные клетки оттесняются на один из полюсов и образуют эмбриообласт. Образовавшаяся бластула называется бластоциста, или бластодермический пузырёк. До 7 суток бластоциста находится в полости матки в свободном со стоянии, питаясь секретом маточных желез. На этом заканчивается начальный (1-я неделя) период эмбриогенеза Инвагинация. Наблюдается у животных с изолецитальным типом яиц(голотурия, ланцентник). Вегетативный полюс бластулы впячивается внутрь. В результате противоположные полюса бластодермы практически смыкаются, так что бластоцель либо исчезает, либо от него остаётся небольшая щель. В результате возникает двухслойный зародыш, наружной стенкой которого является первичная эктодерма, а внутренней-первичная энтодерма.Впячивание образует первичный кишечник-архентерон, или гастроцель.Отверстие, при помощи которого он сообщается с наружной средой. называется первичным ртом, или бластопором. Дифференцировка мезодермы. Вентральные отделы мезодермы не сегментируются и образуют спланхнотом Он разделен на два листка - париетальный и висцеральный, окружающие вторичную полость тела – целом. |