принцип волчка в онтогенезе. реферат по биологии. Реферат на тему концепция волчка в описании онтогенеза живых организмов работу
 Скачать 0.65 Mb.
|
|
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ КЛИНИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЫ КАФЕДРА БИОЛОГИИ РЕФЕРАТ На тему КОНЦЕПЦИЯ «ВОЛЧКА» В ОПИСАНИИ ОНТОГЕНЕЗА ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ РАБОТУ ВЫПОЛНИЛА: Рябова Виктория Николаевна, 105 группа ТЮМЕНЬ, 2022 г Содержание Раскрытие понятия онтогенеза Термин «Онтогенез»………………….………………….………………….………………….……... Возникновение онтогенеза. ………………….………………….………………….………………… Стратегии развития………………….………………….………………….………………….……..... Основные концепции онтогенеза………………….………………….……………………………… Концепция «волчка» 2.1.Терминология. Раскрытие понятия………………….………………….………………….………… 2.2.Влияние фотопериодических факторов на сезонную адаптацию у простейших и многоклеточных, на ритмы рождаемости. ………………….………………….………………….…….. 2.3.Роль мелатонина..………………….………………….………………….………………….……........ 2.4. Ашоффа правило..………………….………………….………………….………………….……....... Понятие онтогенеза В середине и конце XX века к методическим базам биологии подключились новые знания о химии, физике, биофизике, молекулярной биологии, генетике и молекулярной генетике. Сочетание этих научных сфер позволили рассмотреть развитие на всех последовательных этапах. Так возникла наука биология развития в современном понимании, а ее основным предметом стал онтогенез, что означает период от рождения до смерти. Биология развития и эмбриология по сути – одно и то же, однако эмбриология – более медицинский термин, а биология развития – более обобщающий. Если взглянуть на генеалогическое древо не горизонтально (эволюционная иерархия от первичноротых к вторичноротым, от менее прогрессивных групп животных к более прогрессивным), а вертикально, чтобы все вершины каждой группы оказались на одном уровне на концах ветвей (слон и муха), то это будет отражением онтогенеза. Эмбриологи выделяют общие признаки в онтогенезе разных животных. Онтогенез захватывает все существование формы от начала до предельного конца (естественная гибель). Удобно рассматривать онтогенез какого-либо вида животных в форме цикла, однако для отдельной особи это не так. Сам по себе онтогенез – нециклический однонаправленный процесс. Понятие онтогенеза характерно многоклеточных организмов. Как правило, он начинается с одной клетки, при половом размножении это оплодотворенная яйцеклетка. Зигота обладает тотипотентностью, что означает, что впоследствии из нее может развиться любая клетка организма.  Онтогенез – целостный и непрерывный процесс, в котором отдельные события увязаны между собой в пространстве и времени. Онтогенез контролируется генами, т.е. детерминирован генетически, и тесно связан со средой.Возникновение онтогенеза. При сравнении животных (слона и мухи) видны огромные различия в их онтогенезе. Их вес, время от оплодотворения до рождения, от вылупления (рождения) до смерти – эти числовые данные не подлежат сравнению. Таким образом, необходима такая величина, которая поможет получить достоверную характеристику онтогенеза разных животных. Ею стало биологическое время, предложенное российским эмбриологом Татьяной Антоновной Детлаф. Биологическое время (τ0, «тао нулевое») – безразмерная характеристика онтогенеза, позволяющая сделать онтогенезы сильно различающихся организмов сравнимыми. Выражает время, за которое проходит деление дробления (как правило, синхронное). Величина τ0 выражается в секундах. Онтогенез характерен для многоклеточных организмов, поэтому вольвокс можно считать одним из первых организмов, у которого он возник (Рис.1). У вольвокса в самом начале онтогенеза присутствует этап деления, который впоследствии в эволюции станет процессом дробления. Так происходит, если при делении дочерние клетки не расходятся, образуя собственные оболочки. Если исходная клетка накопила избыток энергии, она может поделиться несколько раз подряд внутри материнской оболочки. При этом возникает многоклеточная особь. Такой процесс называется палентомическая задержка. В эволюционном ряде Вольвоксовых шло увеличение времени палентомической задержки вплоть до образования особи с несколькими тысячами клеток.  Рисунок 1. Представители порядка Volvocales. A - одноклеточный протист Chlamydomonas reinhardtii, B - Gonium pectorale, C - Pandorina morum, D - Eudorina elegans, E - Pleodorina californica, F - Volvox carteri В эволюции усложнение строения вольвокса происходит путем увеличения числа клеток внутри единой оболочки. Однако существует предел количества симметричных делений, после которого падает потентность материнской клетки. Такой предел составляет пять делений (организм, состоящий из 32 клеток), после чего возникает необходимость в необратимой дифференцировке и специализации потомков. Эта потребность в усложнении возникает и в более сложном организме – чем больше клеток образуют закладку органа, тем специфичнее дальнейшая дифференцировка. Например, один и тот же волосяной фолликул, дающий пуховой волос и иглу дикобраза, различаются в размерах. Существует две стратегии развития: Регуляционное развитие – характерно для вторичноротых (слон). Механизм сходен с описанной выше эволюцией вольвокса (увеличение количества клеток внутри одной оболочки приводит к необходимости в дифференцировке). Эволюционно направлено на «максимализацию» и увеличение времени онтогенеза. Большой пострепродуктивный период, появляется старость. Целлюляризация – характерно для первичноротых (муха). Механизм заключается в делении одинаковых ядер внутри зиготы без полноценных клеточных делений (Рис.2). В дальнейшем цитоплазму материнской яйцеклетки (ооплазму) делят между собой образующиеся клетки, при этом информация о дальнейшем направлении диффернцировки хранится уже в ооплазме. Эволюционно направлена на «миниатюризацию» и уменьшение времени онтогенеза. Пострепродуктивный период мал или может вообще отсутствовать  Рисунок 2. Процесс целлюляризации на примере развития яйца мухи Основные концепции онтогенеза – индивидуального развития организма Независимо от способа размножения начало новому организму дает клетка (оплодотворенная при половом размножении), содержащая гены - наследственные задатки, но не обладающая всеми признаками и свойствами организма. Развитие организма (онтогенез) заключается в постепенной реализации наследственной информации, полученной от родителей. (рис.3) Каким образом генотип реализуется в фенотип? Ученые давно задумывались об этом. В результате сформировались 3 основных концепций онтогенеза. Первая - преформизм – учение о том, что организм полностью сформирован (преформирован) в половых клетках в уменьшенном виде, а после оплодотворения начинается его рост. Возникло в античности, Гиппократ – основоположник. Отрицание развития, метафизическое учение. Наиболее популярно в 17-18 веках. Овисты отдавали предпочтение яйцеклеткам, анималькулисты – мужским половым клеткам. Вторая - эпигенез – противоположное преформизму учение, признающее только развитие и отрицающее рост; яйцеклетка бесструктурна и однородна, все органы возникают как новообразование. В 1828 году Карл Бэр доказал, что содержимое яйца неоднородно (учение о зародышевых листках) и степень неоднородности возрастает с развитием зародыша, выявил преемственность развития у разных классов животных и предложил рассматривать онтогенез как преобразование структур (третья концепция). Это основа современных представлений об онтогенезе как единстве роста и развития.  Особое внимание следует обратить на следующие понятия. Рост – это увеличение количества, размеров и массы клеток (т.е. количественные изменения). Развитие – качественные изменения в организме, обусловленные дифференцировкой клеток (разделением по морфологическим, биохимическим, функциональным признакам) и их ростом.  Рисунок 3. Онтогенез человека *Материал взят из электронного учебника по биологии: ГОЛИЧЕНКОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ БИОФАК МГУ – эмбриология, file:///C:/Users/user/Downloads/non-vascular-plant1-M.pdf В 1980 Губиным Г.Д. была выдвинута концепция, согласно которой циркадианная организация живой системы, все амплитудно-фазовые отношения испытывают изменение в онтогенезе. Весь организм представляется с точки зрения концепции волчка в форме спирали с постепенно возрастающими оборотами с последующим, на более поздних этапах онтогенеза, сокращением оборотов спирали, а так же идущими процессами сдвига акрофаз. К  онцепция волчкаНаблюдается увеличение амплитуды циркадианных биоритмов на ранних этапах онтогенеза млекопитающих, развитие их до максимума в молодом и зрелом возрасте и последующее угасание амплитуд в старости. Человеческий организм представляет собой полностью саморегулирующуюся систему, которая ориентирована на восстановление нарушенных функций и поддержании продолжительности жизни. 1 980 г., как и говорилось раннее была первая публикация о хронобиологической концепции «волчка». Согласно концепции «волчка» архитектоника циркадианной временной организации биопроцессов, величина их амплитуд, структура хронодезмов позволяет судить о широте нормы реакции, дает возможность сделать вывод, что циркадианная временная организация в зрелом возрасте характеризуется максимумом степени надежности, минимумом энтропии, максимумом количества здоровья. Удаление с возрастом по стреле времени от этой эталонной оптимальной хроноструктуры ведет к уменьшению количества здоровья в связи с дестабилизацией циркадианной временной организации, ее десинхронизации. Скорость угасания амплитуд циркадианных ритмов показателей гомеостатических систем и величина изменения их архитектоники (сдвиг акрофаз) по-моему мнению, могут служить мерой оценки биологического возраста. Оценка биологического возраста есть оценка здоровья индивидуума. В старости и болезни отмечается угасание циркадианных амплитуд. Поэтому справедливо, что старость и болезнь – это стесненная в своей свободе жизнь.Биологический возраст— понятие, отражающее степень морфологического и физиологического развития организма. Введение понятия «биологический возраст» объясняется тем, что календарный (паспортный, хронологический) возраст не является достаточным критерием состояния здоровья и трудоспособности стареющего человека. Установлено, что факторы, обеспечивающие здоровый образ жизни направлены на поддержание циркадианной организации биосистемы. И напротив, факторы, препятствующие здоровому образу жизни (например, интоксикация алкоголем) разрушает гармонию биоритмов.Помимо основного понятия «волчка» нужно ввести еще ряд важных терминов, такие как: Гетерохронность – это различие наступления старения различных органов и тканей. Атрофия вилочковой железы начинается у человека в подростковом возрасте, половых желез – в климактерическом периоде, а некоторые функции гипофиза сохраняются на высоком уровне до глубокой старости. Вилочковая железа – это дольчатая железа позвоночных животных и человека, расположенная справа и слева от трахеи. Хорошо развита в молодом возрасте. Участвует в кроветворении, продуцируя лимфоциты, в регуляции роста и общего развития организма, в формировании иммунитета. Гетеротопность – выраженность процесса старения – неодинакова для разных органов и разных структур одного и того же органа. Возрастные изменения прежде всего начинают сказываться на нервной и сердечно-сосудистой системах, на функциях дыхания, обмене веществ и работе опорно-двигательного аппарата. Изменения со стороны центральной системы дают о себе знать ухудшением памяти, ослаблением деятельности нервной анализаторов (слух, зрение), рассеянностью, повышенной раздражительностью, преобладанием минорного настроения. Но особенно ощутимы изменения в сердечно-сосудистой системе.  Гетерокатефтенность (от греч. “катефтенсис” — направление) — разнонаправленность возрастных изменений, связанная, например, с подавлением одних и активизацией других жизненных процессов в стареющем организме. Основные функции: Регулирует деятельность эндокринной системы, кровяное давление, периодичность сна, регулирует сезонную ритмику у многих животных, замедляет процессы старения, усиливает эффективность функционирования иммунной системы, обладает антиоксидантными свойствами, влияет на процессы адаптации при смене часовых поясов, кроме того, мелатонин участвует в регуляции, кровяного давления, функций пищеварительного тракта, работы клеток головного мозга. Влияние на сезонную ритмику и размножение Так как продукция мелатонина зависит от длины светового дня, многие животные используют ее как «сезонные часы». У людей, как и у животных, продукция мелатонина летом меньше, чем зимой. Таким образом, мелатонин может регулировать функции, зависящие от фотопериода — размножение, миграционное поведение, сезонную линьку. У видов птиц и млекопитающих, которые размножаются при длинном дне, мелатонин подавляет секрецию гонадотропинов и снижает уровень половой активности. У животных, размножающихся при коротком световом дне, мелатонин стимулирует половую активность. Влияние мелатонина на репродуктивную функцию у человека недостаточно изучено. В период полового созревания пиковая (ночная) концентрация мелатонина резко снижается. У женщин с гипофизарной аменореей концентрация мелатонина достоверно выше, чем у здоровых. Эти данные позволяют предполагать, что мелатонин подавляет репродуктивные функции у женщин. ( книга: Здоровый сон. 21 шаг на пути к хорошему самочувствию, Шон Стивенсон) Циркадный ритм и сон Одним из основных действий мелатонина является регуляция сна. Мелатонин — основной компонент пейсмейкерной системы организма. Он принимает участие в создании циркадианного ритма: он непосредственно воздействует на клетки и изменяет уровень секреции других гормонов и биологически активных веществ, концентрация которых зависит от времени суток. Влияние светового цикла на ритм секреции мелатонина показано в наблюдении за слепыми. У большинства из них обнаружена ритмичная секреция гормона, но со свободно меняющимся периодом, отличающимся от суточного (25-часовой цикл по сравнению с 24-часовым суточным). То есть у человека ритм секреции мелатонина имеет вид циркадианной мелатониновой волны, «свободно бегущей» в отсутствие смены циклов свет-темнота (рис.4) . Сдвиг ритма секреции мелатонина происходит и при перелёте через часовые пояса.  Рисунок 4. Циркадный цикл Роль эпифиза и эпифизарного мелатонина в суточной и сезонной ритмике, режиме сна-бодрствования на сегодняшний день представляется несомненной. У диурнальных (дневных) животных (в том числе у человека) секреция мелатонина эпифизом совпадает с привычными часами сна. Проведенными исследованиями было доказано, что повышение уровня мелатонина не является обязательным сигналом к началу сна. У большинства испытуемых прием физиологических доз мелатонина вызывал лишь мягкий седативный эффект и снижал реактивность на обычные окружающие стимулы. С возрастом активность эпифиза снижается, поэтому количество мелатонина уменьшается, сон становится поверхностным и беспокойным, возможна бессонница. Мелатонин способствует устранению бессонницы, предотвращает нарушение суточного режима организма и биоритма. Основное влияние мелатонина на эндокринную систему у многих видов заключается в торможении секреции гонадотропинов. Кроме того, снижается, но в меньшей степени, секреция других тропных гормонов передней доли гипофиза — кортикотропина, тиротропина, соматотропина. Мелатонин снижает чувствительность клеток передней доли к гонадотропин-рилизинг фактору и может подавлять его секрецию. Данные экспериментов свидетельствуют о том, что под влиянием мелатонина повышается содержание ГАМК - в ЦНС и серотонина в среднем мозге и гипоталамусе. Известно, что ГАМК является тормозным медиатором в ЦНС, а снижение активности серотонинэргических механизмов может иметь значение в патогенезе депрессивных состояний. Недостаток мелатонина в организме Эксперименты на лабораторных животных показали, что при недостатке мелатонина, вызванном удалением рецепторов, животные начинали быстрее стареть: раньше начиналась менопауза, накапливались свободнорадикальные повреждения клеток, снижалась чувствительность к инсулину, развивались ожирение и рак. Ашоффа правило Физиолог Юрген Ашофф – основатель хронобиологии, установил в 1959 г. т.н. правило Ашоффа. Поскольку циркадные колебания организма тесно связаны с фотопериодичностью, у дневных животных бодрствование более продолжительно при постоянной темноте, в то время как у ночных животных активный период (бодрствование) более продолжителен при постоянном освещении. Список литературы https://studopedia.ru/9_194912_gipoteza-volchka-geterohronnost-geterotopnost-geterokateftentnost-protsessov-stareniya.html?ysclid=lb9hsptyce619938829 Здоровый сон. 21 шаг на пути к хорошему самочувствию, Шон Стивенсон. Сон — секретный ингредиент успеха. Не существует ни одного аспекта умственной, эмоциональной или физической деятельности, который не зависел бы от того, как вы спите. file:///C:/Users/user/Downloads/non-vascular-plant1-M.pdf https://vk.com/doc133108354_442761821?hash=z2oF54pQTyg1eOh1tiFmDk4h1HXYZEg4rsXFWoAvEZH&dl=VZmtoAXZrvfTqrIJlaCZJY1vC7lL3y2MT5Ex1vjPSOc ( книга: от клетки до человека) Токин Б.П Общая эмбриология Учебное пособие: Биология (под редакцией В.Н. Ярыгина) |