Роль наследственности и среды в онтогенезе. Критические периоды развития. Гетерохронный характер развития

Общие закономерности онтогенеза многоклеточных. Основные механизмы роста и морфогенеза. Пусковое действие генов. Гипотеза дифференциальной активности генов. Взаимодействие частей развивающегося организма. Эмбриональная индукция. Опыты Шпемана.

Преформизм и эпигенез. Современные представления о механизмах эмбрионального развития. Степень и конкретные пути контроля со стороны генома и уровень автономности различных процессов в ходе онтогенеза.

Общие и частные критические периоды в развитии человека. Неблагоприятные факторы, действующие на женский организм, нарушающие нормальное строение и созревание половых клеток. Причины мутаций или аномалий развития. Действие фармакологических веществ на организм беременной женщины и плод.

Провизорные органы зародышей позвоночных или зародышевые оболочки. Взаимоотношения материнского организма и плода. Влияние вредных привычек родителей (употребление алкоголя и др.) на развитие плода.

Теория зародышевых листков. Производные зародышевых листков.

В 1901 Ковалевский выдвинул теорию зародышевых листков. Основные положения:

1) зародышевые листки имеются у всех многоклеточных (2 или 3)

2) ткани и органы образуются из зародышевых листков

3) одни и те же листки у всех животных дают начало ОДНИМ И ТЕМ ЖЕ СТРУКТУРАМ.

4) Для всех многоклеточных характерны одинаковые закономерности развития.

Эктодерма: вся нервная ткань; наружные слои кожи и ее производные (волосы, ногти, зубная эмаль) и частично слизистая ротовой полости, полостей носа и анального отверстия.

Энтодерма: выстилке всего пищеварительного тракта – от ротовой полости до анального отверстия – и всем ее производным, т.е. тимусу, щитовидной железе, паращитовидным железам, трахее, легким, печени и поджелудочной железе.

Мезодерма: все виды соединительной ткани, костная и хрящевая ткани, кровь и сосудистая система; все типы мышечной ткани; выделительная и репродуктивная системы, дермальный слой кожи.

Следует различать яйцевые и зародышевые оболочки. 1-е предохраняют яйцо от неблагоприятных воздейсвтий окружающей среды, вторые обеспечивают развитие зародыша (дыхание, питание, выделения), развиваются из клеточного материала уже сформировавшихся зародышевых листков. Рассасываются или отбрасываются как только органы зародыша становятся способны к выполнению своих функций. Желточный мешок (происхождение эктодермы и мезодермы) у животных, яйцеклетки которых богаты желтком, служит для переработки желтка, первый орган кроветоворения.

Амнион (экто- и мезодерма). Продуцирует жидкость, в которой развиваются зародыши наземных животных. Главная роль амниона защита зародыша от высыхания и механических повреждений. В акушерской практике — амниатическая жидкость - воды. По наличию амниона позвоночных делят на 2 группы: амниоты (первичноназемные, развиваются на суше, нуждаются во внутреннем осеменении и зародышевые оболочки) и анамнии (первичноводные, развиваются в воде. Не нуждаются в доп. Зародышевых оболочках. Круглороты, рыбы и земноводные)

У рептилий и птиц имеется еще аллантоис (энтодерма + спланхноплевра). Мочевой мешок, служит для сбора продуктов диссимиляции. Имеется и серозная оболочка (сероза). Функции: защита зародыша, участие в газообмене и утилизация белка.

У млекопитающих и человека желточный мешок на ранних этапах играет роль кроветворного органа, это место образования первичных половых клеток. Впоследствии редуцируется и входит в состав плаценты. Аллантоис не развит, входит в состав пупочного канатика. Функции серозы выполняет хорион или ворсистая оболочка, происхождение хориона (энтодерма, саматодерма). Место большого ветвления хориона и тесного контакта со слизистой оболочкой матки - детское место или плацента. КРОВЬ МАТЕРИ НЕ СМЕШИВАЕТСЯ С КРОВЬЮ ПЛОДА, ОНА ЛИШЬ ОМЫВАЕТ ВОРСИНКИ ХОРИОНА. Плацента состоит из 2 частей: плодная часть (ворсинчатый хорион) и материнская часть (гипертрофированная слизистая оболочка матки). Через плаценту плод снабжается пит веществами, кислородом и освобождается от продуктов диссимиляции. Плацента является барьером, потому что в норме микроорганизмы и ряд в-в из кровотока матери не проходят в кровь плода. Но барьер не универсален, наркотики, алкаголь, промышл и пищевые яды, чужеродные белки и антетела, некоторые орг, такие как малярийный плазмодий, токсаплазма, вирусы могут проникнуть к плоду приводя к патологии беременности.

Критические периоды развития — это периоды в развитии зародыша, когда он особенно чувствителен к повреждающим факторам, которые могут нарушить норм развитие. Критические периоды совпадают с активной морфологической дифференцировкой с перехода с одного периода к другому. С изменением условий существования зародыша. У человека выделяют общие критические периоды:

1) период имплантации. 6-7 сут после оплодотворения.

2) Период плацентации. Конец 2 недели

3) Частные критические периоды. Время закладки отдельных систем органов. Первые два месяца беременности

4) Роды. Изменяется среда обитания.

Влияние условий жизни матери на развитие зародыша

Многие неблагоприятные факторы, которым подвергался материнский организм, иногда задолго до беременности и даже полового созревания могут оказать влияние на развитие зародыша и плода. Первичные овоциты образуются до рождения или после него. Неблагоприятные факторы действующие на женский организм могут нарушить нормальное строение и стать причиной мутаций или аномалий развития. Большое влияние имеет возраст женщины, чем старше, тем больше вероятность аномалий развития. Различные нарушения в обмене в-в, недостаток или избыток некоторых витаминов, стрессы, инфекционные болезни могут вызвать нарушения эмбриогенеза. Прием хинина, алкоголя, отравления токсическими в-вами, недостаток кислорода нарушает развитие органов и нервной системы.

Единой теории онтогенеза еще не создано. Многие из предлагавшихся теорий отражали уровень развития науки и мировоззрение их авторов. Преформизм - в яйце или теле матери находится маленький, но полностью сформированный организм. Эпигенез - организм развивается из бесструктурной гомогенной массы. Биология развития стремится выяснить степень и конкретные пути контроля со стороны генома и одновременно уровень автономности онтогенетических процессов, исследуя конкретные онтогенетические механизмы.

Механизмы онтогенеза:

1. пролиферация или размножение клеток

2. миграция или перемещение клеток

3. сортировка клеток, те скопление клеток только с определенными клетками

4. запрограммированная гибель клеток — апоптоз

5. дифференцировка клеток или специализация.

6. Клетка приобретает свои морфологические и функциональные особенности

7. контактные взаимодействия: индукция и компетенция

8. дистантное взаимодействие клеток, тканей и органов

Все эти процессы протекают в определенных пространственно-временых рамках, подчиняясь принципу целотности развивающегося организма.

Пусковое действие генов. Уже в зиготе имеется вся информация об особенностях будущего организма. В период дробления формируются абсолютно равнозначные или тотипотентные бластомеры. Они обладают всей генетической информацией о будущем организме и могут ее реализовать. Подтверждение этого механизма — наличие монозиготных близнецов. Для объяснения дифференцировки клеток во время развития использована гипотеза дифференциальной активности (экспрессии) генов. «В разные этапы онтогенеза, а также в различных частях зародыша функционируют то одни гены, то другие». Считают, что регуляция генной активности зависит от взаимодействия ДНК и гистоновых и негистоновых белков. Гистогны блокируют транскрипцию. На них могут действовать негистоновые белки, а также различные в-ва, поступающие из цитоплазмы в ядро. Они могут освобождать определенные участки ДНК от гистонов, т.е вкл и выкл гены. Экспрессия генов - сложный этапный процесс, включает внутриклеточные и тканевые процессы. Процесс онтогенза представляет собой цепь реакций, регулирующихся по принципу обратной связи. Накопление в этой цепи в-в образующихся в результате деятельности генов может либо тормозить, либо стимулировать экспрессию генов. Большая часть 9/10 мРНК ОДИНАКОВА по составу в клетках разных стадий онтогенеза. Он необходима для обеспечения жизнедеятельности клеток и считывается с генов «дом. Хоз-ва». 1/10 — мРНК специфичные для тканей, т.е определяют специализацию клеток, они определяются уникальными нуклеотидными последовательностями- генами роскоши и кодируют уникальные белки, белки роскоши.

Пусковое действие генов. Уже в зиготе имеется вся информация об особенностях будущего организма. В период дробления формируются абсолютно равнозначные или тотипотентные бластомеры. Они обладают всей генетической информацией о будущем организме и могут ее реализовать. Подтверждение этого механизма — наличие монозиготных близнецов. Для объяснения дифференцировки клеток во время развития использована гипотеза дифференциальной активности (экспрессии) генов. «В разные этапы онтогенеза, а также в различных частях зародыша функционируют то одни гены, то другие». Считают, что регуляция генной активности зависит от взаимодействия ДНК и гистоновых и негистоновых белков. Гистогны блокируют транскрипцию. На них могут действовать негистоновые белки, а также различные в-ва, поступающие из цитоплазмы в ядро. Они могут освобождать определенные участки ДНК от гистонов, т.е вкл и выкл гены. Экспрессия генов - сложный этапный процесс, включает внутриклеточные и тканевые процессы. Процесс онтогенза представляет собой цепь реакций, регулирующихся по принципу обратной связи. Накопление в этой цепи в-в образующихся в результате деятельности генов может либо тормозить, либо стимулировать экспрессию генов. Большая часть 9/10 мРНК ОДИНАКОВА по составу в клетках разных стадий онтогенеза. Он необходима для обеспечения жизнедеятельности клеток и считывается с генов «дом. Хоз-ва». 1/10 — мРНК специфичные для тканей, т.е определяют специализацию клеток, они определяются уникальными нуклеотидными последовательностями- генами роскоши и кодируют уникальные белки, белки роскоши.

Взаимодействие частей развивающегося зародыша. Эмбриональная индукция. Э.и.- явление, когда эмбриональные закладки предопределяют закладку и развитие других тканей и органов зародыша. Хорошо иллюстрируют опыты Шпемана. Эктодерма, находящаяся на спинной стороне зародыша при обычном эмбриогенезе дает начало нервной системе. 1) если в ранней стадии удалить эктодермальный участок верхней губы бластопора, нервная трубка не образуется. 2) если верхнюю губу бластопора пересадить в любой участок гаструлы, здесь формируется нервная трубка. 3) если на спинную стороны норм гаструлы подсадить добавочную верхнюю губу бластопора от др зародыша, в этом участке образуется доп нервная трубка, а затем и весь комплекс осевых органов. В зародыше появляются участки, которые оказывают определенное организующее влияние на окружающие их части и обуславливают необходимую последовательность развития (организационный центр или индуктор). Осуществление индукции возможно лишь при условии, что клетки реагирующей системы СПОСОБНЫ ВОСПРИНЯТЬ ВОЗДЕЙСТВИЕ, т.е являются компетентными. В этом случае они отвечают образованием соответствующих структур. Компетенция возникает на ОПРЕДЕЛЕННЫХ стадиях развития и сохраняется ограниченное время, затем может появиться компетенция к другому индуктору. Развитие зародыша рассматривается, как система взаимодействия зачатков. КАК КАСКАДНЫЕ, ИЕРАРХИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ. Индукция многих структур зависит от предшествующих индукционных событий.

Критические периоды развития — это периоды в развитии зародыша, когда он особенно чувствителен к повреждающим факторам, которые могут нарушить норм развитие. Критические периоды совпадают с активной морфологической дифференцировкой с перехода с одного периода к другому. С изменением условий существования зародыша. У человека выделяют общие критические периоды:

5) период имплантации. 6-7 сут после оплодотворения.

6) Период плацентации. Конец 2 недели

7) Частные критические периоды. Время закладки отдельных систем органов. Первые два месяца беременности

8) Роды. Изменяется среда обитания.

Наследственность играет большую роль в развитии признаков организма. Так как он наследует признаки как отца, так и матери. То есть образуется организм с новым генетическим аппаратом, но с частично унаследованными признаками родителей.

Интенсивно делящиеся клетки зародыша весьма чувствительны к неблагоприятным воздействиям, которые могут привести к различным нарушениям в формирующемся организме. Опаснее всего воздействие химических веществ, способных проникать через плаценту в эмбрион.

Гетерохронии - разновременность образования закладок органов и различ­ная интенсивность их развития. Приводят к изменению взаимосоответствия развивающихся структур и проходят жесткий контроль естественного отбора. Сохраняются лишь те гетерохронии, которые оказываются полезными. Сроки закладки и быстрота развития органов зависят от времени начала функционирования этого органа; быстрее развиваются те органы и системы органов, которые раньше должны начать функционировать.

Дата добавления: 2015-04-23