Организм и его развитие. Онтогенез - это индивидуальное развитие организма, от оплодотворенной яйцеклетки - зиготы до смерти организма.
Онтогенез разделяется на два этапа эмбриогенез и постэмбриогенез. 3.1 ЭМБРИОГЕНЕЗ Эмбриогенез или эмбриональное развитие - это развитие организма от оплодотворения яйцеклетки до рождения или вылупления.
Рассмотрим стадии эмбрионального развития. 1. Дробление - это последовательных митотических делений зиготы и следующих поколений клеток, в результате которых образуются все более мелкие клетки, все вместе не превышающие размерами исходную зиготу. При дроблении появляющиеся поколения клеток не отличаются друг от друга ни строением, ни выполняемыми функциями. Про такие клетки говорят, что они не дифференцированы. В зависимости от особенностей строения зиготы дробление протекает по-разному.
Можно выделить три типа дробления. a. Неполное дробление наблюдается у животных, зиготы которых имеют огромный запас питательных веществ, например, у птиц и пресмыкающихся. Хорошо всем известный желток яйца курицы есть ничто иное, как зигота или яйцеклетка. В такой зиготе ядро плавает на ее поверхности. Эта часть зиготы называется анимальным полюсом. На противоположном конце от ядра находится так называемый вегетативный полюс. Таким образом, можно сказать, что у при неполном дроблении деление протекает только на анимальном полюсе зиготы. b. Полное неравномерное дробление наблюдается у животных, зиготы которых имеют много питательных веществ но меньше, чем у птиц и пресмыкающихся например у рыб и земноводных.
Зигота этих животных икринка делится полностью, но уже после нескольких делений частота делений клеток анимального полюса становится заметно выше, чем у клеток вегетативного 42 полюса. c. Полное равномерное дробление встречается у животных, зиготы которых имеют относительно малое количество питательных веществ цитоплазмы.
К ним относятся млекопитающие и головохордовые ланцетник. В зиготе слабо выражены анимальный и вегетативный полюса, поэтому зигота делится полностью и дальнейшее деление клеток идет почти с одинаковой интенсивностью, как на анимальном, так и на вегетативном полюсе. Рассмотрим более подробно дробление зиготы ланцетника. Первые два деления зиготы проходят меридионально, то есть в вертикальной плоскости.
Следующее деление происходит в широтном направлении. Затем все последующие деления представляют строгое чередование делений клеток меридионально и широтно. Так постепенно количество клеток растет, их скопление имеет шаровидную форму и называется бластула. Бластула представляет собой полый шар, размеры которого не превосходят исходную зиготу. Полость внутри называется бластопор. Стенки бластулы образованы только одним слоем клеток. 2. Гаструляция - это следующая за дроблением стадия эмбрионального развития.
У ланцетника гаструляция проходит относительно просто. Часть клеток бластулы начинает впячиваться внутрь. Такое впячивание стенки внутрь полости называется инвагинация клеток. Инвагинирующие клетки проникают все глубже и глубже внутрь бластоцеля, пока не встретятся с клетками противоположной стенки бластулы. На этом инвагинация заканчивается. Ее результатом явилась совершенно новая структура зародыша, называемая гаструла. Гаструла имеет несколько удлиненную форму.
На одном конце гаструлы находится отверстие, образованное в результате инвагинации клеток участка бластулы. Это отверстие называется гастропор. Сама гаструла состоит из двух слоев клеток наружного слоя, называемого эктодермой и внутреннего из инвагинировавших клеток, называемого энтодермой. Эктодерма и энтодерма являются зародышевыми тканями. В конце га- 43 3. струляции происходит образование третьей зародышевой ткани мезодермы. Мезодерма образуется между экто- и энтодермой, в результате миграции некоторых клеток энтодермы. 4. Органогенез - это процесс сложной дифференциации клеток трех зародышевых тканей, в результате которого происходит образование всех органов.
Органогенез протекает под действием двух внутренних факторов. a. Тканевая индукция - это способность некоторых клеток зародыша определять особенности развития соседних клеток. Так, например, под воздействием некоторых клеток энтодермы, контактирующие с ними клетки эктодермы, инвагинируют внутрь и образуют спиной мозг. Следовательно, участок энтодермы является индуктором спинного мозга. b. Генетическое детерминирование - это управление генами процессом развития отдельных клеток, тканей и органов.
Три зародышевые ткани являются исходным материалом в развитии всех органов. Так из эктодермы развиваются нервная система, глаза, наружный слой кожи. Мезодерма дает начало мышцам, скелету, кровеносной системе, почкам. Энтодерма образует почти весь пищеварительный тракт, печень, легкие, поджелудочную железу.
Развивающийся в утробе матери зародыш хорошо защищен от внешних воздействий, но, тем не менее, внешние факторы могут играть заметную роль в эмбриональном развитии. Для правильного развития зародыш должен получать все необходимые витамины, макро- и микроэлементы, а также полный набор аминокислот. Вместе с тем нормальное развитие может быть нарушен многими неблагоприятными факторами, к которым относятся табачный дым, содержащий около сорока токсичных веществ, этиловый спирт, наркотические вещества, химические пищевые добавки красители, эмульгаторы, ароматизаторы и пр проникающее электромагнитное излучение, тяжелые металлы свинец, кадмий, ртуть и др Большинство из перечисленных факторов обладают сильно выраженным мутагенным эффектом.
Мутации на 44 ранних стадиях эмбриогенеза вызывают появление уродств, нарушение развития центральной нервной системы и могут приводить к гибели зародыша. 3.2. ПОСТЭМБРИОГЕНЕЗ Постэмбриогенез или послеэмбриональное развитие - это развитие от раждения или вылупления до смерти.
Для человека выделяют 11 этапов послеэмбрионального развития таблица 2 .Каждый этап характеризуется специфическими особенностями строения и функционирования как организма в целом, так и его отдельных частей. Рассмотрим некоторые из периодов развития человека. Новорожденный заметно отличается от взрослого человека пропорциями тела. Так, он имеет относительно короткие конечности, но крупную голову и туловище. Начиная с раннего детства рост головы замедляется, а рост конечностей усиливается.
Во все периоды детства рост ребенка происходит главным образом за счет роста конечностей. Вместе с тем в детстве продолжается увеличение головного мозга, растет сердце и мышечная масса туловища и конечностей, заканчивается формирование легочной ткани. По мере развития головного мозга ребенок овладевает членораздельной речью. Начиная с подросткового возраста рост, осуществляется, прежде всего, за счет роста туловища. В этот период происходит интенсивное развитие мышц кистей рук. Движения рук и пальцев становятся точными.
В связи с усложнением двигательной деятельности, заканчивается и развитие нервных клеток коры больших полушарий головного мозга. В подростковом возрасте завершается смена молочных зубов. Для подросткового возраста характерно интенсивное формирование половой системы, поэтому развитие многих систем органов приобретают все более выраженные половые различия. Так в начале подросткового периода у мальчиков наблюдается отставание в темпах роста. К концу подросткового периода мальчики перегоняют девочек в росте, а также, начиная с 15-летнего возраста, масса мальчиков превышает массу девочек. 45 Таблица 2. Этапы постэмбрионального развития человека.
Новорожденный - 1-10 дней грудной возраст 1-0 дней-1 год раннее детство 1-3 года первое детство 4-7 лет второе детство 8-12 лет мальчики 8-11 лет девочки подростковый возраст 13-16 лет мальчики 12-15 лет девочки юношеский возраст 17-21 год юноши 16-20 лет девушки зрелый возраст, 1 период 22-35 лет мужчины 22-35 лет женщины зрелый возраст, 2 период 36-60 лет мужчины 36-55 лет женщины пожилой возраст 61-74 года мужчины 56-74 года женщины старческий возраст 75-90 лет Долгожители 90 лет и выше В юношеском возрасте рост, как правило, заканчивается.
Прекращение роста связано с усилением процессов дифференциации клеток, тканей, органов и целых систем органов. В этот период окончательно формируются опорно-двигательная, половая, кровеносная системы. 4. ГЕНЕТИКА Генетика - это биологическая наука, изучающая наследственность и изменчивость организмов. 4.1. ИЗМЕНЧИВОСТЬ Изменчивость - это свойство всех живых организмов изменять свои признаки.
Изменчивость принято разделять на два типа 46 модификационную и наследственную. 4.1.1.