Главная » Опыт » Основные вопросы темы. Онтогенез: типы и характеристика Какой тип развития характерен человека

Основные вопросы темы. Онтогенез: типы и характеристика Какой тип развития характерен человека

I. Эмбриональный период развития (от греческого слова embryon - зародыш) –

Первые 8 недель развития: дробление - образование однослойного зародыша бластулы; гаструляция - образование сначала двух, а затем трёхслойного зародыша – гаструлы, образующиеся слои называются зародышевыми листками; гистогенез - образование тканей; органогенез - образование органов.

Каждый из зародышевых листков дает начало тем или иным органам. Из эктодермы образуются: нервная система, эпидермис кожи и его производные (роговые чешуи, перья и волосы, зубы). Из мезодермы образуется мускулатура, скелет, выделительная, половая и кровеносная система. Из энтодермы образуется пищеварительная система и ее железы (печень, поджелудочная), дыхательная система.

I – зигота;

II – 2 бластомера;

II – 8 бластомеров;

II – 32 бластомера (морула);

III – стадия бластулы;

IV – гаструла;

V – закладка тканей и органов:

1 – нервная трубка;

2 – хорда;

3 – эктодерма;

4 – эндодерма;

5 – мезодерма.

Рис. Ранние стадии развития ланцетника

Плодный (фетальный) период развития. (fetis - плод). С 9 недели, когда зародыш уже имеет все системы органов. Начиная с 9 недели, зародыш человека называется плодом . У человека антенатальное развитие длится 38-42 недели (от греческого «ante» - перед, «natus» - рождение)

II. Постэмбриональный период развития - с момента рождения до смерти организма.

Ювенильный период (до полового созревания) протекает в зависимости от типа онтогенеза: прямой тип или развите с метаморфозом

Прямой тип развития - рождающийся организм имеет все основные свойственные взрослому животному, отличается преимущественно размерами и пропорциями тела. Для высших млекопитающих и человека характерен внутриутробный тип развития, для рептилий и птиц – яйцекладный.

Исключение: яйцекладущие млекопитающие – утконос и яхидна.

Непрямой тип развития - эмбриональное развитие приводит к развитию личинки, которая по внешним и внутренним признакам отличается от взрослого организма. Характерен для многих беспозвоночных, часто рыб. Пример: из яиц бабочек развивается гусеница, из яиц лягушки головастики.

В зависимости от особенностей превращения личинки во взрослую форму, различают 2 вида непрямого онтогенеза:

С неполным превращением - личинки развиваются постепенно, последовательно утрачивая временные личинковые органы и приобретая постоянные характерные для взрослой особи. Пример: головастики - живут в водной среде, имеют временные органы жабры, хвост, 2х камерное сердце; взрослые лягушки - лёгкие, 3х камерное сердце, конечности. Так же характерно для: клещей, клопов, прямокрылых (кузнечиков, вшей, стрекоз, тараканов). в процессе роста и развития личинки несколько раз линяют (тараканы линяют 6 раз) и после каждой линьки становятся все более похожими на взрослую особь.

С полным превращением (метаморфозом ) характерен нескольким отрядам насекомых, бабочкам, жукам, двукрылым (комарам,мухам), перепончатокрылым (пчёлы, осы, муравьи), блохам и т.д. Личинки имеют червеобразное строение и совершенно не похожи на взрослых особей.

Рис. Развитие насекомых с неполным (I) и полным (II) прекращением. 1 – яйца, 2,3,4,5,6 - личинки; 7 – куколка; 8 – взрослая форма (имаго).

По окончанию периода питания личинки превращается в неподвижную стадию - куколку , покрытую плотным хитиновым чехлом. Внутри куколки особые ферменты лизируют все органы, за исключением нескольких клеток, называемых имагинальные диски. Из клеток диска развиваются взрослые органы.

Зрелый, пубертатный период . Характеризуется наибольшей самостоятельностью, активностью организма в окружающей среде.

Период старости.

Рост и развитие.

Переход функциональных систем на режим взросления организма характеризуется ростом органов и тканей организма, установлением соответствующих пропорций тела. В процессе индивидуального развития выделяют несколько типов роста: ограниченный и неограниченный; изометрический и аллометрический.

Ограниченный (определенный). Рост приурочен к определенным стадиям онтогенеза. Пример: насекомые растут только в период линек; у человека рост прекращается в возрасте 13-15 лет. В период полового созревания может быть пубертатный скачок роста.

Неограниченный рост наблюдается у рыб, комнатных растений на протяжении всей жизни или у многолетних растений.

Изометрический рост - рост при котором орган растет с такой же скоростью, как и остальное тело. Изменение размеров тела не сопровождают изменение его формы. Характерны для рыб и для насекомых с неполным превращением (саранча, за исключением крыльев и половых органов)

Аллометрический называется рост при котором данный орган растет с оной скоростью нежели остальное тело. Рост организма приводит к изменению его пропорций. Характерны для млекопитающих и человека.Почти у всех животных в последнюю очередь происходит развитие органов размножения.

ОСНОВЫ ГЕНЕТИКИ .

Генетика – наука изучающая закономерности наследования и изменчивости.

Задача генетики: изучение проблем хранения, передачи, реализации изменчивости наследственной информации.

Методы:

1. Гибридологический метод (скрещиваний) – разработанный Г.Менделем, является основным в генетических исследованиях. Метод позволяет выявить закономерности наследования отдельных признаков и свойства при половом размножение организмов.

2. Цитогенетический метод - позволяет изучать кариотип клеток организма и выявить геномные и хромосомные мутации. С появление данного метода установлены причины множественных заболеваний человека (с. Дауна и др.)

3. Генеалогический метод (родословных) – исследования наследования, какого либо признака у человека в ряде поколений (составляется родословная, отмечаются члены семьи имеющие изучаемый признак)

4. Близнецовый метод – изучают близнецов с одинаковыми генотипами, сто позволяет выявить влияние среды на формирование признаков.

5. Биохимический метод – изучает нарушение обмен веществ возникших в результате геных мутация.

6. Популяционно-статистический метод – позволяет рассчитать частоту встречаемости генов и генотипов в популяции.

Основные понятия.

Вспомните!

Какой тип развития характерен для человека?

Прямое развитие – такой тип развития характерен для организмов, детёныши которых рождаются уже похожими на взрослых особей. Прямое внутриутробное развитие.

Что такое плацента?

Плацента («детское место») - это важнейший и абсолютно уникальный орган, существующий только во время беременности. Она связывает между собой два организма - матери и плода, обеспечивая его необходимыми питательными веществами.

Как образ жизни матери во время беременности влияет на здоровье будущего ребенка?

На протяжении всего времени внутриутробного развития плод, напрямую связанный с организмом матери через уникальный орган - плаценту, находится в постоянной зависимости от состояния здоровья матери. В последнее время ведётся много споров на тему, влияет ли курение на неродившегося ребёнка. Известно, что никотин, попадающий в кровь матери, легко проникает сквозь плаценту в кровеносную систему плода и вызывает сужение сосудов. Если поступление крови в плод ограничено, то снижается его снабжение кислородом и питательными веществами, что может вызвать задержку развития. У курящих женщин ребёнок при рождении весит в среднем на 300-350 г меньше нормы. Существуют и другие проблемы, связанные с курением при беременности. У таких женщин чаще происходят преждевременные роды и выкидыши на поздних сроках беременности. На 30% выше вероятность ранней детской смертности и на 50% - вероятность развития пороков сердца у детей, чьи матери не смогли во время беременности отказаться от сигарет.

Столь же легко через плаценту проходит и алкоголь. Употребление спиртного при беременности может вызвать у ребёнка состояние, известное как алкогольный синдром плода. При этом синдроме наблюдается задержка умственного развития, микроцефалия (недоразвитие головного мозга), расстройства поведения (повышенная возбудимость, невозможность сосредоточиться), снижение скорости роста, слабость мышц. Для развития плода представляют серьёзную опасность вирусные заболевания матери во время беременности. Наиболее опасны краснуха, гепатит В и ВИЧ-инфекция. В случае заражения краснухой на первом месяце беременности у 50% детей развиваются врождённые пороки: слепота, глухота, расстройства нервной системы и пороки сердца.

Вопросы для повторения и задания

1. Назовите особенности онтогенеза, характерные для человека. Какие преимущества дают эти особенности?

1) Эмбриональный Процесс эмбрионального развития человека длится около 280 суток и подразделяется на три периода: начальный (1 -я неделя), зародышевый (2-8 -я недели) и плодный (с 9 -й недели до рождения).

2) Постэмбриональный: подразделяют на три периода: дорепродуктивный, период зрелости (репродуктивный) и период старения (пострепродуктивный).

Такие особенности дают максимальное выживание и присосабливание к условиям среды потомства.

2. Как никотин, алкоголь и наркотические вещества влияют на развитие зародыша человека?

В последнее время ведётся много споров на тему, влияет ли курение на неродившегося ребёнка. Известно, что никотин, попадающий в кровь матери, легко проникает сквозь плаценту в кровеносную систему плода и вызывает сужение сосудов. Если поступление крови в плод ограничено, то снижается его снабжение кислородом и питательными веществами, что может вызвать задержку развития. У курящих женщин ребёнок при рождении весит в среднем на 300-350 г меньше нормы. Существуют и другие проблемы, связанные с курением при беременности. У таких женщин чаще происходят преждевременные роды и выкидыши на поздних сроках беременности. На 30% выше вероятность ранней детской смертности и на 50% - вероятность развития пороков сердца у детей, чьи матери не смогли во время беременности отказаться от сигарет. Столь же легко через плаценту проходит и алкоголь. Употребление спиртного при беременности может вызвать у ребёнка состояние, известное как алкогольный синдром плода. При этом синдроме наблюдается задержка умственного развития, микроцефалия (недоразвитие головного мозга), расстройства поведения (повышенная возбудимость, невозможность сосредоточиться), снижение скорости роста, слабость мышц

3. Какие факторы внешней среды оказывают влияние на развитие зародыша человека?

Все виды экологических факторов являются мутагенами для развития зародыша:

Химические – растворитель, спирты, БАДы, лекарства и др

Физические – температура, излучение (радиация)

Биологические – бактерии, вирусы (краснуха, ВИЧ, гепатиты и др.)

4. Назовите периоды постэмбрионального развития человека.

Важнейшей чертой человека, приобретённой им в процессе эволюции, является удлинение дорепродуктивного периода. По сравнению с остальными млекопитающими, включая человекообразных приматов, половозрелость у человека наступает наиболее поздно. Удлинение детства и замедление роста и развития расширяют возможности обучения и приобретения социальных навыков. Репродуктивный период - это наиболее длительный этап постэмбрионального развития человека, завершение которого говорит о наступлении постре продуктивного периода, или периода старения. Процесс старения затрагивает все уровни организации живого. Старение неизбежно приводит к смерти - общему для всех живых существ финалу индивидуального развития организмов. Смерть является необходимым условием для смены поколений, т. е. для продолжения существования и эволюции человечества в целом.

5. К каким последствиям в развитии человека может привести недостаток витамина D и неполноценное питание?

Витамины группы D образуются под действием ультрафиолета в тканях животных и растений из стеринов.К витаминам группы D относятся:

– витамин D2 - эргокальциферол; выделен из дрожжей, его провитамином является эргостерин;

– витамин D3 - холекальциферол; выделен из тканей животных, его провитамин - 7-дегидрохолестерин;

– витамин D4 - 22, 23-дигидро-эргокальциферол;

– витамин D5 - 24-этилхолекальциферол (ситокальциферол); выделен из масел пшеницы;

– витамин D6 - 22-дигидроэтилкальциферол (стигма-кальциферол).

Сегодня витамином D называют два витамина - D2 и D3 - эргокальциферол и холекальциферол - это кристаллы без цвета и запаха, устойчивые в воздействию высоких температур. Эти витамины являются жирорастворимыми, т.е. растворяются в жирах и органических соединениях и нерастворимы в воде. Витамин D образуется в коже под действием солнечных лучей из провитаминов. Провитамины, в свою очередь, частично поступают в организме в готовом виде из растений (эргостерин, стигмастерин и ситостерин), а частично образуются в тканях их холестерина (7-дегидрохолестерин (провитамин витамина D3). При условии, что организм получает достаточное количество ультрафиолетового излучения, потребность в витамине D компенсируется полностью. Однако количество витамина D, синтезируемого под действием солнечного света зависит от таких факторов как:

– длина волны света (наиболее эффективен средний спектр волн, который мы получаем утром и на закате);

– исходная пигментация кожи и (темнее кожа, тем меньше витамина D вырабатывается под действием солнечного света);

– возраст (стареющая кожа теряет свою способность синтезировать витамин D);

– уровень загрязненности атмосферы (промышленные выбросы и пыль не пропускают спектр ультрафиолетовых лучей, потенцирующих синтез витамина D, этим объясняется, в частности, высокая распространенность рахита у детей, проживающих в Африке и Азии в промышленных городах).

Дополнительными пищевыми источниками витамина D являются молочные продукты, рыбий жир, яичный желток. Однако на практике молоко и молочные продукты далеко не всегда содержат витамин D или содержит лишь следовые (незначительные) количества (например, 100 г коровьего молока содержит всего 0,05 мг витамина D), поэтому их потребление, к сожалению, не может гарантировать покрытие нашей потребности в этом витамине. Кроме того, в молоке содержится большое количество фосфора, который препятствует усвоению витамина D. Основная функция витамина D - обеспечение нормального роста и развития костей, предупреждение рахита и остеопороза. Он регулирует минеральный обмен и способствует отложению кальция в костной ткани и дентине, таким образом, препятствуя остеомаляции (размягчению) костей. Поступая в организм, витамин D всасывается в проксимальном отделе тонкого кишечника, причем обязательно в присутствии желчи. Часть его абсорбируется в средних отделах тонкой кишки, незначительная часть - в подвздошной. После всасывания кальциферол обнаруживается в составе хиломикронов в свободном виде и лишь частично в форме эфира. Биодоступность составляет 60-90%. Витамин D влияет на общий обмен веществ при метаболизме Ca2+ и фосфата (НРО2-4). Прежде всего, он стимулирует всасывание из кишечника кальция, фосфатов и магния. Важным эффектом витамина при этом процессе является повышение проницаемости эпителия кишечника для Ca2+ и Р. Витамин D является уникальным - это единственный витамин, действующий и как витамин, и как гормон. Как витамин он поддерживает уровень неорганического Р и Са в плазме крови выше порогового значения и повышает всасывание Са в тонкой кишке.

Симптомы гиповитаминоза

– основным признаком недостаточности витамина D является рахит и размягчение костей (остеомаляция).

– более легкие формы дефицита витамина D проявляются такими симптомами как:

– потеря аппетита, снижение веса,

– ощущение жжения во рту и в горле,

– бессонница,

– ухудшение зрения.

Подумайте! Вспомните!

1. Обсудите в классе, какое значение в эволюции человека имело удлинение дорепродуктивного периода.

2. Для каких организмов понятия «клеточный цикл» и «онтогенез» совпадают?

Для одноклеточных, у которых жизненный цикл – это жизнь клетки с момента ее появления до деления или гибели.

4. Используя дополнительную литературу и ресурсы Интернета, выясните, что такое акселерация, какие в настоящее время существуют гипотезы о причинах акселерации. Обсудите в классе найденную вами информацию по этой теме.

Акселерация или акцелерация (от лат. acceleratio-ускорение) – ускоренное развитие живого организма.

В обоснование акселерации предложено множество разнообразных гипотез, которые условно можно разделить на несколько групп:

– Прежде всего нутрицевтическая, связанная с изменением (улучшением) характера питания, особенно в последние три десятилетия после второй мировой войны.

– Гипотезы связанные с биологическим отбором (первые сообщения об ускоренном развитии детей - Гент, 1869; Робертс (Ch. Roberts), 1876), с увеличением числа гетеролокальных (смешанных) браков - гетерозис, влечением к городской жизни, в результате которого в города прибывают наиболее развитые жители из сельской местности - гипотеза Мауера (G. Mauer), 1887, а также другие гипотезы о конституциальном отборе - к примеру, стремление занять высшие слои общества или о переселении в города людей с более развитым интеллектом.

– Группа гипотез связанных с влиянием факторов среды (гипотезы 30-х годов) связывала изменения в скорости роста и развитии с естественными и искусственными изменениями условий среды. Кох (E. W. Koch), 1935, который предложил термин акцелерация, придавал значение гелиогенным влияниям, увеличению светового дня за счет электрического освещения. Трейбер (T. Treiber), 1941 связывал акцелерацию с влиянием радиоволн - хотя ускорение роста детей началось раньше широкого распространения радио на Земле, а Миллс (C. A. Mills), 1950 - с повышением температуры атмосферы Земли. Есть и другие гипотезы, например, связанные с радиацией или космическим излучением. Но тогда феномен должен был проявляться на всех детях одной местности. Однако, все авторы отмечают различия в скорости роста детей различных контингентов населения.

Каждая из гипотез в отдельности не могла объяснить все явления секулярного тренда и убедительным доказательством были бы данные об ускорении онтогенетического развития и увеличения размеров тела не только у людей, но и различных животных

Онтогенез - индивидуальное развитие организма от зарождения до конца жизни (смерти или нового деления). У видов, размножающихся половым путем, он начинается с оплодотворения яйцеклетки. У видов с бесполым размножением онтогенез начинается с обособления одной или группы клеток материнского организма. У прокариот и одноклеточных эукариотических организмов онтогенез представляет собой, по сути, клеточный цикл, обычно завершающийся делением или гибелью клетки.

Онтогенез есть процесс реализации наследственной информации особи в определенных условиях среды.

Различают два основных типа онтогенеза:

прямой,
непрямой.

При прямом типе развития рождающийся организм в основном сходен со взрослым, а стадия метаморфоза отсутствует. При непрямом типе развития образуется личинка, отличающаяся от взрослого организма внешним и внутренним строением, а также по характеру питания, способу передвижения и ряду других особенностей. Во взрослую особь личинка превращается в результате метаморфоза . Непрямое развитие дает организмам значительные преимущества. Непрямое развитие встречается в личиночной форме, прямое - в неличиночной и внутриутробной.

В зависимости от особенностей метаморфоза непрямой (личиночный) тип развития может быть:

с неполным превращением;
с полным превращением.

При развитии с неполным превращением личинка постепенно утрачивает временные личиночные органы и приобретает постоянные, характерные для взрослой особи (например, кузнечики).

При развитии с полным превращением личинка сначала превращается в неподвижную куколку, из которой выходит взрослый организм совершенно непохожий наличнику (например, бабочки).

Прямой неличиночный (яйцекладный) тип развития имеет место у ряда беспозвоночных, а также у рыб, пресмыкающихся, птиц и некоторых млекопитающих, яйца которых богаты желтком. При этом зародыш длительное время развивается внутри яйца. Основные жизненные функции у таких зародышей осуществляются специальными провизорными органами - зародышевыми оболочками.

Прямой внутриутробный тип развития характерен для высших млекопитающих и человека, яйцеклетки которых почти лишены желтка. Все жизненные функции зародыша осуществляются через материнский организм. Для этого из тканей матери и зародыша развивается сложный провизорный орган - плацента . Завершается этот тип развития процессом деторождения.

Онтогенез многоклеточных организмов подразделяют на периоды:

эмбриональный (развитие зародыша)
постэмбриональный (послезародышевое развитие).

Для плацентарных животных различают:

пренатальный (до рождения),
постнатальный (после рождения) периоды.

Нередко выделяют также проэмбриональныйпериод (сперматогенез и оогенез).

1. Понятие онтогенеза, его типы, периоды и характерные особенности у животных и человека.

2. Понятие эмбриогенеза. Закон зародышевого сходства, биогенетический закон, теория филэмбриогенезов.

3. Стадии эмбриогенеза.

4. Классификация яиц и типов дробления, привести примеры.

5. Дробление, его характеристика у разных животных. Типы бластул.

6. Гаструла, ее строение и способы образования.

7. Способы образования мезодермы.

8. Закладка осевых органов. Нейрула, ее строение у животных.

9. Гисто- и органогенез. Понятие эмбриональной индукции.

10. Провизорные органы зародыша.

11. Критические периоды развития.

Мотивационная характеристика. Изучение закономерностей эмбрионального развития на примере развития зародышей позвоночных помогает понять сложные механизмы эмбриогенеза у человека. Важно знать, что в развитии зародыша существуют критические периоды развития, когда резко возрастает риск внутриутробной гибели либо развития по патологическому пути.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕМЫ

Индивидуальное развитие организма, или онтогенез, - это совокупность последовательных морфологических, физиологических и биохимических преобразований, претерпеваемых организмом от момента его зарождения до смерти. В онтогенезе происходит реализация наследственной информации, полученной организмом от родителей.

Существуют следующие основные типы онтогенеза: непрямой и прямой. Непрямое развитие встречается в личиночной форме, а прямое – в неличиночной и внутриутробной.

Неличиночный тип развития имеет место у рыб, пресмыкающихся, птиц, яйца которых богаты желтком. Питание, дыхание и выделение у этих зародышей осуществляется развивающимися у них провизорными органами.

Внутриутробный тип развития характерен для высших млекопитающих и человека. Яйцеклетки млекопитающих содержат малое количество желтка, все жизненные функции зародыша осуществляются через материнский организм. В связи с этим из тканей матери и зародыша образуются сложные провизорные органы, в первую очередь плацента. Это наиболее поздний в филогенетическом отношении тип онтогенеза.

Периодизация онтогенеза. В онтогенезе выделяют два основных периода – эмбриональный и постэмбриональный. Для высших животных и человека принято деление на пренатальный (до рождения), интранатальный (во время рождения) и постнатальный (после рождения). Онтогенез обусловлен длительным процессом филогенетического развития каждого вида. Взаимная связь индивидуального и исторического развития отражена в следующих законах.

Закон зародышевого сходства (К. Бэр) – в процессе эмбрионального развития раньше всего обнаруживаются общие типовые признаки, а затем появляются частные признаки класса, отряда, семейства и в последнюю очередь признаки рода и вида.

Биогенетический закон (Э . Геккель) – онтогенез есть краткое повторение филогенеза. Это означает, что в индивидуальном развитии можно наблюдать предковые признаки – палингенезы. Например: образование у эмбрионов млекопитающих хорды, жаберных щелей и др. Однако в ходе эволюции появляются новые признаки – ценогенезы (образование провизорных органов или внезародышевых органов у рыб, птиц, млекопитающих).

Теория филэмбриогенезов (А. Н. Северцов) – повторение в ходе эмбрионального развития тех или иных признаков более низкоорганизованных животных. Примером рекапитуляции в эмбриогенезе человека является смена трех форм скелета (хорда, хрящевой скелет и костный скелет), образование и сохранение хвоста до трехмесячного возраста плода и т.д.

Эмбриональный период начинается с образования зиготы и заканчивается рождением или выходом из яйцевых или зародышевых оболочек молодой особи. Эмбриогенез – это сложный и длительный морфогенетический процесс, в ходе которого из отцовской и материнской половых клеток формируется новый многоклеточный организм, способный к самостоятельной жизнедеятельности в условиях внешней среды. Эмбриональный период можно представить в виде ряда последовательно сменяющих друг друга биологических процессов.

Дробление – серия повторяющихся митотических делений зиготы и её дочерних клеток – бластомеров без последующего роста их размеров до размера материнской клетки. Новые клетки не расходятся, а тесно прилежат друг к другу. Ритм дробления зависит от вида животного и колеблется от десятков минут до десяти и более часов. Темпы дробления не сохраняются постоянными, а регулируются многими факторами. При радиальном способе дробления первая и вторая полосы (борозды) дробления проходят в меридиальной плоскости, но полосы дробления находятся под прямым углом друг к другу. Плоскость полосы третьего дробления лежит под прямым углом к плоскостям первых двух полос дроблений и главной оси яйца (широтно или экваториально). Чередование меридиальных и широтных полос дробления вызывает увеличение числа бластомеров. У некоторых позвоночных появляется тангенциальная полоса дробления, проходящая параллельно поверхности скопления клеток. Характер дробления определяется количеством желтка и разным распределением его в цитоплазме яйцеклетки.

Классификация яйцеклеток по количеству желтка

§ Алецитальные, олиголецитальные, имеющие малое количество желтка (ланцетник)

§ Мезолецитальные, имеющие среднее количество желтка (осетровые рыбы, амфибии)

§ Полилецитальные, имеющие большое количество желтка (пресмыкающиеся, птицы, яйцекладущие млекопитающие)

Классификация яйцеклеток по распределению желтка по объему яйца

Телолецитальные – количество желтка возрастает от анимального полюса к вегетативному, встречаются у моллюсков, земноводных, рептилий и птиц.

Изолецитальные (гомолецитальные) – желточные гранулы равномерно распределены в толще яйца, характерны для низших хордовых и млекопитающих.

Центролецитальные яйцеклетки встречаются у насекомых. В них свободная от желточных гранул цитоплазма расположена сразу под оболочкой яйца, вокруг ядра, занимающего центральное положение, и в виде тонких тяжей, соединяющих названные области, промежуточное пространство заполнено желтком.

Классификация типов дробления

1. Голобластический тип – полное разделение яйца и бластомеров бороздами дробления (а-, олиго -, мезолецитальные, изолецитальные яйцеклетки).

2. Меробластический тип – частичное разделение яйца. Борозды дробления проникают вглубь яйца, но не разделяют его полностью. Желток остается неразделенным.

- Поверхностное дробление (полилецитальные, центролецитальные яйцеклетки) – разделение поверхностного слоя цитоплазмы с одиночными (предварительно многократно поделившимися) ядрами посредством перегородок, направленных к поверхности яйца. Центральная часть яйца остается не разделившейся.

- Дискоидальное дробление (полилецитальные, телолецитальные яйцеклетки) – борозды формируются вслед за делением ядер, но не разделяют все яйцо, а только один из его полюсов.

По признаку объемов, образующихся в результате дробления.

- Равномерное – объемы бластомеров одинаковы.

- Неравномерное - объемы бластомеров неодинаковы.

По признаку продолжительности карио – и цитотомии в разных бластомерах дробящегося яйца.

- Синхронное – дробление начинается и завершается во всех бластомерах одновременно.

- Асинхронное – начало и время деления в разных бластомерах неодинаково.

По признаку взаимного расположения бластомеров в дробящемся яйце.

- Радиальное – взаимное расположение бластомеров таково, что исходная полярная ось яйца служит осью радиальной симметрии дробящегося зародыша.

- Спиральное – прогрессивное нарушение симметрии дробящегося яйца в результате спирального смещения, завершающих его деление бластомеров относительно друг друга.

- Билатеральное – бластомеры расположены так, что через зародыш можно провести только одну плоскость симметрии.

- Анархическое – отсутствие закономерности в расположении бластомеров у организмов одного вида.

У плацентарных млекопитающих и человека яйцеклетка маложелтковая – вторично изолецитальная. Дробление полное, однако, по характеру строения бластомеров и закономерностям появления новых бластомеров оно относится к неравномерному асинхронному. Таким образом, главным итогом процесса дробления является увеличение числа клеток зародыша до такого критического значения, при котором в клеточных пластах начитают возникать механические напряжения, инициирующие перемещение клеток в определенные участки зародыша. Дробление завершается образованием бластулы – многоклеточной структуры с более или менее выраженной полостью внутри (бластоцель).

Классификация бластул

Целобластула состоит из однослойной бластодермы с более или менее одинаковыми бластомерами и крупным бластоцелем внутри, образующаяся в результате полного равномерного дробления.

Амфибластула состоит из неодинаковых микромеров и макромеров. Бластоцель невелик и сдвинут к анимальному полюсу.

Перибластула не имеет бластоцеля и образуется в результате поверхностного дробления.

Дискобластула представляет собой диск бластомеров, лежащий на нераздробившемся желтке. Образуется вследствие неполного дискоидального дробления. Бластула в виде двухслойной пластинки со щелевидной полостью называется плакулой. Между бластомерами бластулы нет различий, связанных с дифференциальной активностью генов. Бластомеры различаются величиной, количеством желтка, качеством цитоплазматических включений и своим местоположением в зародыше.

У млекопитающих в результате полного асинхронного дробления возникает зародышевый пузырек или бластоциста. В бластуле различают стенку – бластодерму, и полость – бластоцель, заполненную жидкостью. В свою очередь, в бластодерме выделяются крыша (анимальный полюс дробления), дно (вегетативный полюс дробления), краевая зона, расположенная между двумя вышеупомянутыми частями бластулы.

Гаструляция. Результат активного деления клеток, роста и направленных перемещений (миграций) клеточных потоков с формированием многослойного зародыша, или гаструлы (возникновением послойно расположенных, отдельных друг от друга отчетливой щелью зародышевых листков: наружного – эктодермы, среднего – мезодермы, внутреннего - энтодермы).

Перемещение клеток происходит в строго определенной области зародыша – в области серпа. Последний был описан В. Ру в 1888 г., в оплодотворенном яйце амфибии серый серп является как окрашенная область на стороне, противоположной проникновению спермия. В этом месте, как полагают, локализуются факторы, необходимые для гаструляции.

У разных представителей позвоночных гаструляция совершается несколькими способами.

Иммиграция – группы клеток бластодермы выселяются либо униполярно, либо мультиполярно и формируют энтодерму (губки, кишечнополостные).

Инвагинация – выпячивание вегетативного полюса в сторону анимального, сжатием и вытеснением бластоцеля и образованием гастроцеля (ланцетник). Возникшая полость первичной кишки (гастроцель) сообщается с внешней средой бластопором (первичным ртом).

Эпиболия – обрастание вегетативного полюса бластулы анимальным (за счет размножения мелких анимальных клеток и сползание их по поверхности крупных вегетативных клеток). Такой способ характерен для членистоногих.

Деламинация - расщепление бластодиска с образованием наружного (эпибласта) и внутреннего (гипобласта) листков. Деламинация отмечается у многих беспозвоночных и высших позвоночных. При любом способе гаструляции в качестве ведущих сил выступают неравномерная пролиферация клеток в разных частях зародыша, уровень обменных процессов в клетках, расположенных в разных частях зародыша, активность амебоидных движений клеток, а также индуктивные факторы (белки, нуклеопротеиды, стероиды и др.).

У млекопитающих в период дробления происходит раннее обособление клеток, образующих внезародышевые структуры. Это трактуется как эволюционное приобретение, связанное с внутриутробным способом развития млекопитающих. Например, у приматов в течение первых трех суток после оплодотворения зародыш продвигается по маточной трубе и к концу 4 суток имеется хорошо развитый трофобласт. Через 5 суток зародыш попадает в матку и на 6-7 сутки происходит его имплантация. Имплантация зародыша протекает параллельно с гаструляцией. Однако эти процессы целесообразно описать раздельно.

Имплантация. С самых ранних сроков развития и до конца беременности зародышу человека необходима тесная связь с материнским организмом. Такая связь устанавливается благодаря погружению (имплантации) бластоцисты в слизистую оболочку матки и последующим формированием специальных внезародышевых органов – плодной части плаценты и пуповины. У человека имплантация погруженная или интерстициальная. Это означает, что бластоциста полностью уходит в глубину слизистой оболочки матки и там продолжает свое развитие. Имплантация осуществляется достаточно быстро – за одни сутки бластоциста погружается в эндометрий почти на половину, а через 40 часов – полностью.

Условно имплантация состоит из двух фаз:

1. Фаза адгезии (прилипание) бластоцисты к слизистой оболочке матки.

2. Фаза погружения (инвазии) бластоцисты в глубину слизистой.

На 6-е сутки эмбриогенеза бластоциста приклеивается к эпителию эндометрия (обычно эмбриональным полюсом в области задней или вентральной стенки у маточного угла). Данная топография прикрепления крайне важна, ибо в последующем в этой области сформируется плацента, которая только при таком расположении будет рождаться в процессе родов после ребенка, не нарушая его снабжения кислородом и питательными веществами. Если адгезия и инвазия произойдут в нижнем сегменте матки, то это приведет к низкому прикреплению (предлежанию) плаценты и ее преждевременной отслойке в родах с последующим возникновением гипоксии (или даже асфиксии) плода.

Имплантацию не следует рассматривать как однонаправленное воздействие зародыша на слизистую оболочку матки – это процесс сложного физиологического взаимодействия бластоциты и эндометрия. Так, в адгезии бластоциты важную роль играют вещества группы интегринов, вырабатываемые эпителиоцитами слизистой оболочки матки. В норме у женщины между 19-24 сутками менструального цикла, т.е. в самые оптимальные для взаимодействия с бластоцистой сроки, наблюдается экспрессия гена интегрина в эпителиоцитах слизистой оболочки матки. По мере инвазии в слизистую оболочку матки трофобласт зародыша синтезирует разные изоформы интегринов, которые обеспечивают последовательную (по мере погружения) рецепцию и связь трофобласта с элементами слизистой оболочки матки (эпителием, базальной мембраной, межклеточным веществом стромы эндометрия). Параллельно в разные периоды погружения в клетках трофобласта активизируется синтез разных групп протеолитических ферментов, разрушающих элементы слизистой оболочки и вызывающих так называемую децидуальную реакцию эндометрия, сопровождающуюся активным ангиогенезом в месте имплантации. Если не происходит полного погружения бластоцисты в слизистую оболочку матки, это является причиной гипоксии и гибели зародыша.

Таким образом, имплантация зародыша является важнейшим событием в эмбриогенезе, обеспечивающим продолжение ранее начатых морфогенетических процессов, как в зародыше, так и во внезародышевых органах.

Следующим периодом эмбриогенеза является гисто- и органогенез. Гистогенез – это комплекс координированных во времени и пространстве процессов пролиферации, клеточного роста, миграции, межклеточных взаимодействий, дифференциации, детерминации и программированной гибели клеток. Формирование комплекса осевых зачатков дано на рис.4.

Онтогенез - это процесс индивидуального развития различных организмов от начала существования до самого конца жизни. Этот термин был предложен немецким ученым, в 1886 году. В статье мы вкратце рассмотрим онтогенез, типы его и их специфику у различных видов.

Онтогенез одно- и многоклеточных

У простейших и бактерий он почти совпадает с У этих организмов онтогенез начинается с появления одноклеточного организма путем деления материнской клетки. Завершается данный процесс смертью, наступающей в результате неблагоприятных воздействий, или же очередным делением.

Онтогенез многоклеточных видов, которые размножаются бесполым путем, начинается с того, что от материнского организма отделяется группа клеток (вспомните, к примеру, процесс почкования гидры). Делясь митозом, эти клетки образуют новую особь со всеми органами и системами. У видов, размножающихся половым путем, процесс онтогенеза начинается с оплодотворения яйцеклетки, после которого образуется зигота, являющаяся первой клеткой новой особи.

Онтогенез - это превращение организма во взрослую особь?

Надеемся, вы правильно ответили на этот вопрос, так как в начале статьи раскрывается интересующее нас понятие. И типы онтогенеза, и сам этот процесс, как вы помните, относятся ко всей жизни организма. Их нельзя сводить к росту особи до превращения ее во взрослую. Онтогенез - цепь сложнейших процессов, которые протекают на всех уровнях организма. Результатом их является формирование жизненных функций, особенностей строения, присущих особям этого вида, и способности к размножению. Онтогенез завершается процессами, которые ведут к старению, а затем к смерти.

Следующие 2 основных периода выделяют в онтогенезе - эмбриональный и постэмбриональный. На первом из них у животных образуется эмбрион. У него формируются основные системы органов. Далее наступает постэмбриональный период. Во время него заканчиваются формообразовательные процессы, далее происходит половое созревание, затем - размножение, старение и, наконец, смерть.

Реализация наследственной информации

Новая особь получает с генами родителей своего рода инструкции, в которых указано, какие изменения будут происходить в организме для успешного прохождения им жизненного пути. Следовательно, интересующий нас процесс - это реализация наследственной информации. Далее мы рассмотрим более подробно онтогенез (типы и их особенности).

Прямой и непрямой онтогенез

При прямом типе организм, появившийся на свет, в основных чертах сходен со взрослым, отсутствует стадия метаморфоза. При непрямом типе появляется личинка, которая отличается по своему внутреннему и внешнему строению от взрослого организма. Отличается она и по способу передвижения, характеру питания, а также имеет целый ряд других особенностей. Личинка превращается во взрослую особь в результате метаморфоза. Он дает организмам большие преимущества. Такой тип развития иногда называют личиночным. Прямой тип встречается во внутриутробной и в неличиночной форме.

Рассмотрим более подробно каждый из них.

Непрямой онтогенез: типы, периоды

Появившиеся на свет личинки живут самостоятельно. Они активно питаются, развиваются и растут. У них есть ряд особых временных которые отсутствуют у взрослых особей. Личиночный (непрямой) тип развития бывает с полным или неполным превращением. Это деление осуществляется на основании особенностей метаморфоза, которым характеризуется тот или иной онтогенез. Типы его требуют более детального рассмотрения, поэтому расскажем о них подробнее.

Если речь идет о появившаяся на свет личинка со временем утрачивает личиночные органы и получает взамен постоянные, которые характерны для взрослых организмов (вспомните, к примеру, кузнечиков). Если развитие осуществляется с полным превращением, то личинка сперва становится неподвижной куклой. Затем из нее выходит взрослая особь, которая очень сильно отличается от личинки (вспомните бабочек).

Зачем нужны личинки

Смысл их существования, возможно, состоит в том, что они используют не такую пищу, как взрослые особи, благодаря чему расширяется пищевая база данного вида. Можно сравнить, к примеру, питание гусениц и бабочек (листья и нектар соответственно) или головастиков и лягушек (зоопланктон и насекомые). Кроме того, многие виды, находясь в личиночной стадии, активно осваивают новые территории. Личинки к примеру, способны к плаванию, что нельзя сказать о взрослых особях, которые практически неподвижны.

Развитие с метаморфозом у амфибий и рыб

Типы развития (онтогенеза), происходящие с метаморфозом, характерны для таких позвоночных, как амфибии и рыбы. К примеру, из икринки лягушки формируется головастик (личинка), которая по своему строению, среде обитания и образу жизни сильно отличается от взрослых особей. У головастика есть жабры, хвост, орган боковой линии, двухкамерное сердце. Как и у рыб, у него один круг кровообращения. Когда личинка достигает определенного уровня развития, совершается ее метаморфоз, в ходе которого появляются признаки, свойственные взрослому организму. Именно так головастик со временем превращается в лягушку.

У земноводных существование личиночной стадии обеспечивает возможность обитать в разной среде, а также использовать разную пищу. Головастик, к примеру, живет в воде и ест растительную пищу. Лягушка же питается животной пищей и ведет по большей части наземный образ жизни. У многих насекомых наблюдается подобное явление. Смена среды обитания, а значит, и образа жизни при переходе от стадии личинки к стадии взрослого организма уменьшает интенсивность борьбы за выживание внутри данного вида.

Прямой тип развития

Продолжаем описывать основные типы онтогенеза и переходим к следующему - прямому. Его называют также неличиночным. Он бывает внутриутробным и яйцекладным. Вкратце охарактеризуем эти типы, этапы онтогенеза которых значительно отличаются друг от друга.

Яйцекладный тип

Он наблюдается у ряда позвоночных, а также у птиц, пресмыкающихся, рыб и некоторых млекопитающих, у которых яйца богаты желтком. Зародыш при этом развивается внутри яйца в течение длительного времени. Основные жизненные функции осуществляются зародышевыми оболочками - особыми провизорными органами.

Млекопитающие, откладывающие яйца

Существует 3 вида млекопитающих, откладывающих яйца, что в целом не свойственно данному классу. Однако при этом детенышей вскармливают молоком. Это характерно для млекопитающих в целом. (на фото выше), длинноносая и коротконосая ехидна. Они обитают в Австралии, Тасмании и Новой Гвинее и принадлежат к отряду Однопроходные.

Эти животные напоминают рептилий не только кладкой яиц, но и строением выделительной, репродуктивной и пищеварительной систем, а также множеством анатомических особенностей (строением позвоночника, ребер и плечевого пояса, строением глаза). Однопроходных, тем не менее, причисляют к млекопитающим, так как их сердце имеет 4 камеры, они являются теплокровными, покрыты мехом, вскармливают своих детенышей молоком. Кроме того, для млекопитающих характерен и ряд особенностей строения их скелета.

Внутриутробный тип

Тема "Типы онтогенеза и их характеристика" практически нами раскрыта. Однако мы не рассказали еще о последнем, внутриутробном типе. Он характерен для человека и высших млекопитающих, в яйцеклетках которых практически нет белка. В этом случае все жизненные функции образовавшегося зародыша реализуются через материнский организм. С этой целью из тканей зародыша и матери развивается плацента - особый провизорный орган.

Плацента

Этот орган существует лишь во время беременности. Плацента у человека находится в теле матки чаще по ее задней стенке, реже - по передней. Полностью она формируется примерно на 15-16 неделе беременности. На 20-й неделе через плацентарные сосуды начинает происходить активный обмен.

Плацента человека - это круглый плоский диск. Ее масса к моменту родов составляет около 500-600 г, толщина - 2-3 см, а диаметр - 15-18 см. В плаценте имеются 2 поверхности: плодовая и материнская.

В конце беременности происходит физиологическое Оно сопровождается возникновением участков отложения солей, сокращением площади обменной поверхности. Процессом деторождения продолжается онтогенез.

Типы, которые мы рассмотрели, были охарактеризованы лишь вкратце. Надеемся, вы нашли в этой статье всю необходимую информацию. Определение и типы онтогенеза следует хорошо знать, если вы готовитесь к экзамену по биологии.

Напечатать