Этапы эмбрионального развития.

Размножение и его формы.

Размножение – это воспроизведение себе подобных, благодаря этому свойству, жизнь на нашей планете существует и продолжается. Это единственный путь к бессмертию, именно в размножении заключается смысл жизни любого организма. В основе размножения лежит способность клеток к делению. Известны два основных способа размножения: половое и бесполое.

Половое размножение – это развитие новой особи, как правило из зиготы, образующейся от слияния женских и мужских половых клеток, то есть в результате оплодотворения. Слияние гамет ведет к обогащению наследственного материала потомков и лучшей приспособленности к условиям среды.

У раздельнополых животных в половых железах созревают мужские и женские половые клетки: яйцеклетки и сперматозоиды. Сравните половые клетки по плану:

набор хромосом;

размер;

запас питательных веществ;

подвижность;

После оплодотворения из зиготы развивается новый организм несущий признаки двух родительских особей.

Одной из разновидностей полового размножения является партеногенез.

Партеногенез – это развитие зародыша из неоплодотворенной яйцеклетки, девственное размножение. Такой тип размножения распространен среди насекомых – тли, пчелы; ракообразных; простейших., иногда встречается у некоторых рептилий. При этом появляются особи только одного пола.

Гермафродитизм – явление, при котором одна и та же особь способна производить и мужские и женские клетки. Гермафродитизм считается самой примитивной формой полового размножения и свойственен многим примитивным организмам. Он представляет собой приспособление к сидячему, малоподвижному образу жизни. Одно из преимуществ гермафродитизма состоит в том, что он делает возможным самооплодотворение, что весьма существенно для некоторых внутренних паразитов, таких как солитер, ведущих одиночное существование. Однако у большинства гермафродитных видов в оплодотворении участвуют гаметы, происходящие от разных особей, у которых имеются многочисленные приспособления, препятствующие самооплодотворению. Примерами гермафродитных организмов являются: бычий цепень, дождевой червь, многие брюхоногие моллюски, некоторые рыбы и ящерицы.

Особенности полового и бесполого размножения:

Бесполое размножение	Половое размножение
Принимает участие только одна особь	Принимают участие две особи
Дочерние организмы являются точными копиями материнского организма.	Дочерний организм получает комбинацию генов, принадлежащих обоим родителям, и не является точной родительской копией
Гаметы не образуются.	Образуются гаметы с одинарным (гаплоидным) набором хромосом, ядра которых сливаются (оплодотворение) образуется зигота, которая несет хромосомы обоих родителей.
Встречается у микроорганизмов, грибов, растений и некоторых беспозвоночных животных.	Характерно для большинства растений и животных.
Приводит к быстрому увеличению числа особей.	Происходит медленнее, но особи лучше приспосабливаются к изменению условий среды.

Бесполое размножение:

Способ размножения	Особенности размножения	Примеры организмов
Деление клетки	Тело родительской клетки делится на две части, каждая из которых дает начало новому полноценному организму.	Бактерии, простейшие, одноклеточные водоросли.
Множественное деление клетки или шизогония	Материнская клетка распадается на большое количество более или менее одинаковых дочерних клеток.	Малярийный плазмодий.
Почкование	На материнской особи происходит образование выроста – почки, из которой развивается новая особь.	Дрожжи, кишечнополостные, каланхое.
Спорообразование	Размножение посредством спор – специализированных клеток покрытых плотной оболочкой.	Грибы, бактерии, папоротники, мхи.
Размножение фрагментами тела	Разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых развивается в новую особь.	Нитчатые водоросли, черви, морские звезды.
Вегетативное размножение	Новая особь развивается либо из части материнской, либо из особых структур, специально предназначенных для вегетативного размножения, при этом потомство по всем основным признакам сходно с родительской особью.	Лук, нарцисс, смородина, крыжовник, картофель.

Наиболее распространенной формой бесполого размножения является вегетативное размножение растений. Потомство, полученное от одной особи вегетативным путем, называют клоном.

2) Гаметогенез. Мейоз.

Процесс образования и развития гамет называется гаметогенезом.

Сперматозоиды и яйцеклетки обычно формируются соответственно особями мужского и женского пола. Биологические виды, у которых все организмы делятся в зависимости от производимых ими клеток на самцов и самок, называются раздельно-полыми. Встречаются виды, у которых один и тот же организм может образовывать как мужские, так и женские половые клетки. Такие организмы называются гермафродитами.

У большинства низших животных гаметы вырабатываются в течение всей жизни, у высших — только в период половой активности, с момента полового созревания до затухания деятельности желез в старости.

Процесс формирования мужских половых клеток называется сперматогенез, женских — оогенез.

Сперматогенез и строение мужских гамет у высших животных. Сперматогенез происходит в мужских половых железах — семенниках. Семенник высших животных состоит из семенных канальцев. В каждом канальце можно обнаружить отдельные зоны, в которых клетки расположены концентрическими кругами. В каждой зоне клетки находятся на соответствующих стадиях развития. Сперматогенез складывается из четырех периодов: размножения, роста, созревания и формирования.

По периферии семенного канальца располагаетсязона размножения. Клетки этой зоны называются сперматогониями.Они усиленно делятся митозом, благодаря чему увеличивается их количество и сам семенник. Период интенсивного деления сперма-то гониев называется периодом размножения.

После наступления половой зрелости некоторые сперматого-нии перемещаются в следующую зону — зону роста, расположенную ближе к просвету канальца. Здесь клетки увеличиваются в размерах за счет возрастания количества цитоплазмы и превращаются в сперматоциты первого порядка (период роста).

Третий период развития мужских гамет называется периодом созревания. В это время сперматоциты первого порядка делятся мейозом. После первого деления образуется два сперматоцита второго порядка, а после второго — четыре сперматиды, имеющие овальную форму и значительно меньшие размеры. Сперматиды перемещаются в зону, ближайшую к просвету канальца (зона формирования). Здесь сперматиды изменяют свою форму и превращаются в зрелые сперматозоиды, которые затем выносятся из семенников по семявыносящим путям.

Наиболее типичны для высших животных сперматозоиды, имеющие головку, шейку и длинный хвост, служащий для активного передвижения. Именно такое строение имеют сперматозоиды человек. Головка содержит ядро и незначительное количество цитоплазмы с органеллами. На переднем конце головки расположена акросома,представляющая собой видоизмененный аппарат Гольджи. В ней содержатся ферменты, растворяющие оболочку яйцеклетки при оплодотворении. В шейке находятся центриоли и митохондрия.

Сперматозоиды не имеют запасов питательных веществ и обычно быстро погибают. Однако у некоторых животных, например у пчел, они обладают большой жизнеспособностью и сохраняются живыми в течение нескольких лет, находясь в специальном органе самки — семяприемнике.

Оогенез , строение яйцеклеток у высших животных. Оогенез происходит в особых железах — яичниках —и включаеттри периода: размножение, рост и созревание. Период формирования здесь отсутствует.

В период размножения интенсивно делятся предшественники половых клеток — оогонии. У млекопитающих этот период заканчивается еще до рождения. К этому времени формируется около 30 тыс. оогониев, которые сохраняются долгие годы без изменения. С наступлением половой зрелости отдельные оогонии периодически вступают в период роста. Клетки увеличиваются, в них накапливается желток — образуются ооциты первого порядка. Каждый ооцит окружается мелкими фолликулярными клетками, обеспечивающими его питание. Затем образуется зрелый ооцит (Граафов пузырек), подходящий к поверхности яичника. Стенка его разрывается, и ооцит первого порядка попадает в брюшную полость и далее в маточную трубу. Ооциты первого порядка вступают в период созревания — они делятся, но в отличие от аналогичного процесса при сперматогенезе здесь образуются клетки, не равные по размерам: при первом делении созревания ооразу-ется один ооцит второго порядка и маленькое первое направительное тельце, при втором делении — зрелая яйцеклетка и второе направительное тельце. Такое неравномерное распределение цитоплазмы обеспечивает яйцеклетке получение значительного количества питательных веществ, которые затем используются при развитии зародыша.

Зрелая яйцеклетка, как и сперматозоид, содержит в себе половинное число хромосом, так как в период созревания ооциты первого порядка претерпевают мейоз.

Яйцеклетки покрыты оболочками. По происхождению оболочки делят на первичные, вторичные и третичные. Первичная оболочка яйцеклетки является производной цитоплазмы и называется желточной оболочкой.

Оболочки выполняют защитные функции, обеспечивают обмен веществ с окружающей средой, а у плацентарных служат для внедрения зародыша в стенку матки.

Мейоз— это особый способ деления клеток, в результате которого происходит редукция (уменьшение) числа хромосом вдвое и переход клеток из диплоидного состояния (2л) в гаплоидное (п).

С помощью мейоза образуются споры высших растений и половые клетки —гаметы, В результате редукции хромосомного набора в каждую гаплоидную спору и гамету попадает по одной хромосоме из каждой пары хромосом, имеющихся в данной клетке. В ходе дальнейшего процесса оплодотворения (слияния гамет) организм нового поколения получит также диплоидный набор хромосом, т. е. кариотип организмов данного вида в ряду поколений остается постоянным. Важнейшее значение мейоза заключается в обеспечении постоянства кариотипа в ряду поколений организмов данного вида.

Мейоз включает два быстро следующих одно за другим деления. Перед началом мейоза каждая хромосома реплицируется. В течение некоторого времени две ее образовавшиеся копии остаются связанными друг с другом центромерой. Следовательно, в каждом ядре, в котором начинается мейоз, содержится эквивалент четырех наборов гомологичных хромосом 4с (с —сестринские хроматиды — по две в каждой гомологичной хромосоме). Поэтому для образования ядра гамет, содержащих гаплоидный набор хромосом, необходимо два ядерных деления. Эти деления так и называются: первое деление мейоза и второе деление мейоза. Второе деление мейоза следует практически сразу же за первым, и синтеза ДНК в промежутке между ними не происходит (т. е. между первым и вторым делением отсутствует интерфаза).

Первое мейотическое (редукционное) деление приводит к образованию из диплоидных клеток (2n) гаплоидных клеток (п). Оно начинается с профазы I, в которой, как и в митозе, осуществляется упаковка наследственного материала (спиралазация хромосом). Одновременно происходит конъюгация — сближение гомологичных (парных) хромосом — соединяются одинаковые участки (в митозе не наблюдается). В результате конъюгации образуются хромосомные пары — биваленты(рис. 1.25). Каждая хромосома, вступая в мейоз, как уже отмечалось, имеет удвоенное количество наследственного материала и состоит из двух хро-матид, поэтому бивалент включает уже четыре нити.

Когда хромосомы находятся в конъюгированном состоянии, продолжается их дальнейшая спирализация. При этом отдельные хроматиды гомологичных хромосом переплетаются между собой. В последующем гомологичные хромосомы отталкиваются и несколько отходят одна от другой. В результате этого в местах переплетения хроматид может происходить их разрыв, и, как следствие, в процессе воссоединения этих разрывов гомологичные хромосомы обмениваются соответствующими участками. В результате хромосома, перешедшая к данному организму от отца, включает участок материнской хромосомы, и наоборот. Перекрест гомологичных хромосом, сопровождающийся обменом соответствующими участками между их хро-матидами, называется кроссинговером. После кроссинговера расходятся уже измененные хромосомы, т. е. с другим сочетанием генов. Являясь процессом закономерным, кроссинговер приводит каждый раз к обмену разными по величине участками и обеспечивает эффективную рекомбинацию материала хромосом в гаметах.

К концу профазы хромосомы в бивалентах, сильно спирали-зуясь, укорачиваются. Как и в митозе, в конце профазы I разрушается ядерная оболочка и начинает формироваться веретено деления.

В метафазе I завершается формирование веретена деления. Его нити прикрепляются к центромерам хромосом, объединенных в биваленты таким образом, что к каждой центромере идет лишь одна нить от одного из полюсов клетки. В результате нити, связанные с центромерами гомологичных хромосом, устанавливают биваленты в плоскости экватора веретена деления.

В анафазе I гомологичные хромосомы, каждая из которых состоит из двух хроматид, разделяются и расходятся к полюсам клетки.

В телофазе I у полюсов веретена деления собирается половинное число хромосом (гаплоидный набор). В этой короткой по продолжительности фазе восстанавливается ядерная оболочка, после чего материнская клетка делится на две дочерние.

Таким образом, образование бивалентов при конъюгации гомологичных хромосом в профазе I мейоза создает условия для последующей редукции числа хромосом. Формирование их гаплоидного набора в гаметах обеспечивается расхождением в анафазе 1 не хроматид, как в митозе, а гомологичных хромосом, которые ранее были объединены в биваленты.

Второе мейотическое деление следует сразу за первым и сходно с обычным митозом (поэтому его часто называют митозом мейоза), но в отличие от митоза клетки, вступающие в него, имеют гаплоидный набор хромосом.

Профаза II непродолжительна. В метафазе II снова образуется веретено деления, хромосомы выстраиваются в экваториальной плоскости и центромерами прикрепляются к микротрубочкам веретена деления. В анафазе II осуществляется разделение их центромер, и каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой. Отделившиеся друг от друга дочерние хромосомы растягиваются микротрубочками веретена деления к полюсам. В телофазе II завершается расхождение сестринских хромосом к полюсам и наступает деление клеток: из двух гаплоидных клеток образуются четыре гаплоидные дочерние клетки. Таким образом, в результате мейоза из одной диплоидной клетки образуются четыре клетки с гаплоидным набором хромосом.

Редукционное деление является как бы регулятором, препятствующим непрерывному увеличению числа хромосом при слиянии гамет. Не будь такого механизма, при половом размножении число хромосом удваивалось бы в каждом новом поколении.

Другое важное значение мейоза заключается в обеспечении чрезвычайного разнообразия генетического состава гамет в результате как кроссинговера, так и различного сочетания отцовских и материнских хромосом при их расхождении в анафазе I. Это обеспечивает появление разнообразного и разнокачественного потомства при половом размножении организмов

3) Половые клетки человека.

Гаметы - это половые клетки: яйцеклетки (женские гаметы) и сперматозоиды (мужские гаметы), которые обеспечивают передачу наследственной информации от родителей к потомкам. Гаметы представляют собой высокодифференцированные клетки. В процессе эволюции они приобрели свойства выполнение специфических функций. Ядра как мужских, так и женских гамет содержат одинаковое наследственную информацию, необходимую для развития организма. Однако другие функции яйцеклетки и сперматозоида разные, поэтому по строению они очень различаются.

Яйцеклетки неподвижны, шаровидной или слегка удлиненной формы. Они содержат все типичные клеточные органеллы, но по строению отличаются от других клеток, так приспособлены для реализации развития целого организма. Яйцеклетки гораздо больше, чем соматические клетки. Внутриклеточная структура цитоплазмы специфическая для каждого вида животных, чем обеспечиваются видовые (а часто и индивидуальные) особенности развития. В яйцеклетках содержатся вещества, необходимые для развития зародыша. К ним относится питательный материал (желток). В некоторых видов животных накапливается в яйцеклетках столько желтка, которые можно увидеть невооруженным глазом (икринки рыб и земноводных, яйца пресмыкающихся и птиц). Из современных животных самые яйцеклетки в селедочной акулы (29 см в диаметре). У птиц яйцом считается то, что в быту называется "желтком"; диаметр яйца страуса 10,5 см, курицы - около 3,5 см.

У животных, зародыш которых питается за счет материнского организма, яйцеклетки небольших размеров. Например, диаметр яйцеклетки мыши - 60 мкм, коровы - 100 мкм. Яйцеклетка человека имеет в попе- спикер 130-200 мкм.

Яйцеклетки покрыты оболочками, которые выполняют защитную функцию, обеспечивают необходимый тип обмена веществ, у плацентарных млекопитающих служат для сообщения зародыша со стенкой матки, а также вырезе другие функции.

Сперматозооны (сперматозоиды) имеют способность двигаться, что в определенной мере обеспечивает возможность встречи гамет. За внешней морфологии и малым количеством цитоплазмы сперматозооны сильно отличаются от других клеток, но все основные органеллы в них присутствуют.

Типичный сперматозооны имеет головку, шейку и хвост. На переднем конце головки расположена Акросма, состоящая из видоизмененного комплекса Гольджи. Основную массу головки занимает ядро. У шейки находится центриоли и образована митохондриями спиральная нить.

В сперматозоонов малое количество цитоплазмы (Поскольку основная функция этих клеток - транспортировки наследственного материала в яйцеклетку), поэтому ядерно-цитоплазматическое соотношение - высокое.

При исследовании сперматозоонов под электронным микроскопом обнаружено, что цитоплазма головки имеет не коллоидный, а жидкостно-кристаллическое состояние. Этим достигается устойчивость сперматозоонов к неблагоприятным условий внешней среды. Например, они меньше повреждаются ионизирующим излучением, по сравнению с незрелыми половыми клетками.

Размеры сперматозоонов микроскопические. Крупнейшие у тритона - около 500 мкм, у домашних животных (Собака, бык, лошадь, баран) - от 40 до 75 мкм. Длина сперматозоонов человека колеблется в пределах 52-70 мкм. Все сперматозооны имеют одноименный (Отрицательный) электрический заряд, препятствующий их склеиванию. У животных образуется очень много сперматозоонов. Например, при половом акте собака выделяет их около 60 млн., баран - 2 млрд., жеребец - 10 млрд., человек - около 200 млн. Для некоторых животных характерны атипичные сперматозооны.

Например, у ракообразных они должны вырасти в виде лучей или отростков, в круглых червей - форму шарообразных или овальных телец т.д. Таким образом, половые клетки существенно отличаются от соматических клеток:

1) в половых клетках гаплоидный набор хромосом, в соматических - диплоидный;

2) в половых клетках ядерно-цитоплазматическое соотношение разное: в сперматозоидах оно высокое, в яйцеклетке - низкое,

3) форма и размеры половых клеток иные, чем в соматических;

4) половые клетки отличаются низким уровнем обменных процессов;

4) для яйцеклеток характерна цитоплазматическая сегрегация закономерный перераспределение цитоплазмы после оплодотворения). Относительно большим ядром и значительным количеством цитоплазмы.

В период эмбрионального развития и после рождения до полового созревания сперматогоии делятся путем митоза, в результате чего увеличивается количество клеток и размеры семенника. После наступления половой зрелости часть сперматогоний также продолжает делиться митотически и образует клетки, часть из которых перемещается в следующую зону - зону роста, которая расположена ближе к просвету канальца. Здесь происходит значительное увеличение размеров клеток вследствие ПОВЫШЕНИЯ количества цитоплазмы. На этой стадии их называют первичными сперматоциты.

Третья зона развития мужских гамет называется зоной созревания. В этот период происходят два деления, которые быстро сменяют друг друга, в результате терпит перестройки хромосомный аппарат. С каждого первичного сперматоцит (мейоз) сначала образуются два вторичных сперматоциты, а потом четыре сперматиды, имеющие овальную форму и значительно меньшие размеры. Сперматиды перемешиваются ближе к просвету канальца, где из них формируются сперматозоны.

5) Особенности репродукции человека. Оплодотворение.

6) Онтогенез и его периоды.

Онтогенез — процесс индивидуального развития, рассматривается как совокупность последовательных морфологических, физиологических, психофизиологических и биохимических преобразований организма в течение всего жизненного цикла от момента оплодотворения яйцеклетки и образования зиготы до смерти. В процессе О. выделяют количественные изменения — увеличение размеров и живой массы организма, продолжительность жизни — и качественные изменения — тканевая дифференциация, появление органов и систем, возникновение новых структур и функций. В ходе О. четко вычленяются определенные фазы — пренатальный (внутриутробный) и постнатальный (после рождения) периоды.

Этапы онтогенеза — последовательные периоды онтогенеза с характерными морфофизиологическими особенностями: эмбриональный, ювенильный, зрелости, размножения, старости.

Эмбриональное развитие, или зародышевое развитие, включает стадии зародыша и плода. После родов начинается постэмбриональный период, продолжающийся всю жизнь и заканчивающийся смертью.

Постэмбриональный онтогенез человека делится на возрастные периоды, каждый из которых характеризуется различными анатомическими и физиологическими изменениями в организме. Наиболее уязвимые, критические периоды онтогенеза – пубертатный (период полового созревания) и климактерический (период угасания половой функции). Изучение генетической программы онтогенеза помогает выявлять причины возникновения многих болезней и разрабатывать новые методы их лечения.

Закономерности онтогенетического развития. Индивидуальное развитие подчиняется общей закономерности — оно находится под влиянием двух главных взаимодействующих факторов — внутреннего (наследственная программа) и внешнего (окружающая среда). На разных этапах онтогенеза оба фактора характеризуются различной эффективностью влияний и вклад каждого изменяется в ходе индивидуального развития.

В пренатальном периоде доминирует внутренний фактор, а влияния внешнего опосредуются материнским организмом. Наследственная программа интенсивно развертывается на протяжении внутриутробного периода. Ее полноценная реализация зависит прежде всего от качества генетического материала. Изменение числа хромосом и их характеристик, возникающее за счет непредвиденных мутаций, могут привести к различным нарушениям физического (заячья губа, волчья пасть, пороки сердца и др.) и психического развития (например, синдром Дауна).

Генетическая программа внутриутробного развития реализуется закономерно и последовательно во времени. Из физиологических причин, которые могут отрицательно повлиять на ее реализацию, следует упомянуть гипоксию. Развивающийся плод остро нуждается в притоке кислорода, поэтому нежелательны любые воздействия, приводящие к сужению или спазму сосудов у матери — активное и пассивное курение и особенно стрессы. Наследственная программа определяет органогенез — закладку и развитие основных органов в первый, эмбриональный период (3-4 лунных месяца), и системогенез — объединение элементов разных органов в существенные для выживания и развития системы жизнеобеспечения — во второй, плодный (с 5—6 лунных месяцев).

В онтогенезе различают два периода:

эмбриональный;

постэмбриональный.

Для высших животных и человека принято деление на:

пренатальный, или антенатальный (до рождения), период;

постнатальный период (после рождения);

предложено также выделять проэмбриональный период, предшествующий образованию зиготы.

В онтогенезе можно выделить три фазы:

- эволютивную (внутриутробное развитие, детство и юношество);

- репродуктивную (половая зрелость);

- инволютивную (старость).

Каждая фаза онтогенеза распадается на периоды. Границы периодов определяются факторами, с которыми организм может взаимодействовать на данном этапе своей жизни. В эволютивную фазу эти факторы последовательно появляются, в инволютивной, напротив, также последовательно исчезают.

Этапы эмбрионального развития.

Первый этап эмбрионального развития — дробление. При этом из зиготы путем митотического деления образуются сначала 2 клетки, затем 4, 8 и т. д. Образующиеся клетки называются бластомерами, а зародыш на этой стадии развития — бластулой. При этом общая масса и объем почти не увеличиваются, а новые клетки приобретают все меньшие размеры. Митотические деления происходят быстро одно за другим, характеризуясь укорочением, а иногда и выпадением некоторых стадий митоза. Так, для этого процесса характерна значительно более быстрая репликация ДНК. Стадия G1 (подготовки к синтезу ДНК и рост клеток) выпадает. Стадия G2 значительно укорочена. Такая быстрая последовательность митотических делений обеспечивается энергией и питательными веществами цитоплазмы яйцеклетки.

Иногда образовавшаяся бластула представляет собой полостное образование, в котором бластомеры располагаются в один слой, ограничивая полость — бластоцель. В случаях, когда бластула имеет вид плотного шара без полости в центре, ее называют морулой (тоrит — тутовая ягода).

Следующий этап эмбрионального развития — гаструляция. В это время бластомеры, продолжающие быстро делиться, приобретают двигательную активность и перемещаются относительно друг друга, формируя слои клеток — зародышевые листки. Гаструляция может происходить либо путем инвагинации (впячивания) одной из стенок бластулы в полость бластоцеля, иммиграцией отдельных клеток, эпиболией (обрастанием), либо деламинацией (расщеплением на две пластинки). В итоге формируется наружный зародышевый листок — эктодерма, и внутренний— энтодерма. У большинства многоклеточных животных (кроме губок и кишечнополостных) между ними образуется третий, средний зародышевый листок — мезодерма, сформированный из клеток, лежащих на границе между наружным и внутренним листками. Затем наступает этап гисто- и органогенеза. При этом вначале образуется зачаток нервной системы — нейрула. Это происходит путем обособления группы клеток эктодермы на спинной стороне зародыша в виде пластинки, которая сворачивается в желобок, а затем в длинную трубку и уходит вглубь, под слой клеток эктодермы. После этого на передней части трубки формируется зачаток головного мозга и органов чувств, а из основной части трубки — зачаток спинного мозга и периферической нервной системы. Кроме того, из эктодермы развивается кожа и ее производные. Энтодерма дает начало органам дыхательной и пищеварительной систем. Из мезодермы формируются мышечная, хрящевая и костная ткань, органы кровеносной и выделительной систем.

8) Критические периоды эмбриогенеза человека. Тератогенные факторы.

Онтогенез, или индивидуальное развитие организма, осуществляется на основе наследственной программы, получаемой через вступившие в оплодотворение половые клетки родителей. В ходе реализации наследственной информации в процессе онтогенеза у организма формируются видовые и индивидуальные морфологические, физиологические и биохимические свойства, иными словами — фенотип. Ведущая роль в формировании фенотипа принадлежит наследственной информации, заключенной в генотипе организма. При этом простые признаки развиваются как результат определенного типа взаимодействия соответствующих аллельных генов.

Наряду с этим результат реализации наследственной программы, заключенной в генотипе особи, в значительной мере зависит от условий, в которых осуществляется этот процесс. Факторы внешней по отношению к генотипу среды могут способствовать или препятствовать фенотипическому проявлению генетической информации, усиливать или ослаблять степень такого проявления

Совокупность внутриорганизменных факторов, влияющих на реализацию наследственной программы, обозначают как среду 1-го порядка. Особенно большое влияние на функцию генотипа факторы этой среды оказывают в период активных формообразовательных процессов, прежде всего в эмбриогенезе. С другой стороны, выделяют понятие окружающей среды, или среды 2-го порядка, как совокупности внешних по отношению к организму факторов.

Критические периоды: зигота, имплантация, роды.

Периоды наибольшей чувствительности к повреждающему действию разнообразных факторов получили название критических, а повреждающие факторы — тератогенных.Причиной нарушения развития зачатка является большая чувствительность его в данный момент к действию патогенного фактора, чем у других органов.

П.Г. Светлов установил два критических периода в развитии плацентарных млекопитающих. Первый из них совпадает с процессом имплантации зародыша, второй — с формированием плаценты. Имплантация приходится на первую фазу гаструляции, у человека — на конец 1-й —начало 2-й недели. Второй критический период продолжается с 3-й по 6-ю неделю. По другим источникам, он включает в себя также 7-ю и 8-ю недели. В это время идут процессы нейруляции и начальные этапы органогенеза.

Действие тератогенных факторов во время эмбрионального (с 3 до 8 нед) периода может привести к врожденным уродствам. Чем раньше возникает повреждение, тем грубее бывают пороки.

Факторы, оказывающее поврежденное воздействие, не всегда представляют собой чужеродные для организма вещества или действия. Это могут быть и закономерные действия среды, обеспечивающие обычное нормальное развитие но в других концентрациях с другой силой, в другое время (кислород, питание, температуру, соседние клетки, гормоны, индукторы, давление, растяжение, электрический ток и проникающее излучение).

9) Постэмбриональное развитие человека и его периоды.

С момента рождения и до смерти длится внеутробное (постэмбриональное, постнатальное) развитие.

Выделяют следующие его периоды (периодизация возрастов принята на VII международном симпозиуме по проблемам возрастной морфологии, физиологии и биохимии в 1965 году):

новорожденный (первые 1 - 10 дней после рождения),

грудной (от 10 дней до 12 месяцев),

раннее детство (с 1 до 3 лет),

первое детство (с 4 до 7 лет),

второе детство (с 8 до 12 лет),

подростковый возраст (с13 до 16 лет),

юношеский возраст (с17 лет до 21 года),

период зрелости (от 22 лет до 55 -60 лет),

пожилой возраст (от 56-61 года до 74 лет),

старческий период ( 75 - 90 лет)

долгожители (свыше 90 лет).

Наиболее интенсивный рост и развитие ребенка отмечаются в первый год жизни и в период полового созревания. В процессе роста и развития изменяются пропорции тела. Например, соотношение размеров головы и тела у новорожденного 1:4, тогда как у взрослого 1:8.

Основными особенностями человека по сравнению с животными являются наличие мышления, речи и двигательной активности, которая тесно связана с трудовой деятельностью. Для становления этих функций очень важно правильное воспитание детей в возрасте от 2 до 4 лет. Промежуток времени от 7 до 18- летнего возраста - решающий период для физического, умственного и нравственного развития человека.

10) Старение как этап онтогенеза. Теории старения.

Старение затрагивает всех уровней организации: от молекулярных структур до целостного организма. К наиболее характерным внешним признакам относятся: уменьшение роста (на 0,5-1,0 см за пятилетие после 60 лет), изменение формы тела (сглаживание контуров, усиление кифоза, перераспределение жирового компонента), снижение амплитуды движений грудной клетки, уменьшение размеров лица вследствие потери зубов и редукции альвеолярных отростков челюстей, увеличение объема-мозговой части черепа, ширины носа и рта, изменения в коже (уменьшение количества сальных желез, толщины эпидермиса, сосочкового слоя кожи, поседение волосы).

Для процесса старения характерны изменения в функционировании важных систем организма, в частности регуляторных. Так, в центральной нервной системе наблюдаются структурные (уменьшение массы мозга, величины и плотности нейронов) и функциональные (Снижение работоспособности нейронов, изменения в ЭЭГ). Происходит также снижение остроты зрения, функции слухового аппарата, вкуса, части кожной чувствительности. Для эндокринной регуляторной системы характерно уменьшение массы желез, снижение их гормоноут- ворювальнои функции (щитовидной, половых желез).

Изменения возникают в других системах. Так, снижается секреторная активность пищеварительных органов, жизненная емкость легких, основных почечных функций, сократительная целостность миокарда, замедляется ритмическая деятельность сердца.

Резко снижается иммунный гомеостаз, количество и функциональная активность Т-лимфоцитов. Снижение активности системы иммунитета приводит к развитию аутоиммунных процессов, рост возможности образование опухолей. На фоне регуляторных и функциональных нарушений наблюдается снижение основного обмена, замедляется биосинтез белка, увеличивается содержание жира в крови, тканях, снижается функциональная активность клеток, нарушается проницаемость мембран, возрастает частота генных и хромосомных аберраций.

В процессе старения происходит не только снижение функций систем и их дезинтеграция, но и включение противодействующих компенсаторных механизмов. Так, при снижении уровня секреции некоторых гормонов повышается чувствительность клеток к их действию.

11) Клиническая и биологическая смерть.

Смерть - это процесс, который можно разделить на два этапа. Первый этап - клиническая смерть. Для нее характерны: потеря сознания, остановка дыхания и сердцебиение. Но большая часть органов продолжает активно функционировать.

Состояние клинической смерти постепенно меняется биологической смертью. Она наступает не одновременно во всех органах, что зависит от чувствительности клеток к кислородному голодания. Наиболее чувствительны к недостатку кислорода нервные клетки коры головного мозга. Несвязные- ротные нарушения в них наступают через 6-7 мин. Для удлинение состояния клинической смерти без перехода в биологическую используют гипотермию – снижение температуры тела путем его охлаждения.

Смерть является завершающим этапом онтогенеза. Клиническая смерть характеризуется потерей сознания, прекращением сердечной деятельности клеток и дыхания, однако большинство клеток и органов все же остаются живыми. Продолжается обновление клеток, продолжается перистальтика кишок. Это состояние организма обратный при условиях применения мер по обновлению (реанимации) организма.

Биологическая смерть характеризуется тем, что она необратима. Сначала гибнет кора больших полушарий головного мозга, затем клетки сердца, кишечника, легких, печени

12) Регенерация и ее виды.

Физиологическая регенерация - явление универсальное, присущее всем живым организмам, а также органам, тканям, клеткам и субклеточных структур. Принято разделять клетки тканей животных организмов и человека на три основные группы: лабильные, стабильные и статические. К лабильных относят клетки, которые быстро и легко возобновляются в процессе нормальной жизнедеятельности организма. Это клетки крови, эпителия слизистой оболочки ЖКТ, эпидермиса.

Репаративная регенерация может быть типичной (Гомоморфоз) и атипичной (гетероморфоз). При гомоморфози восстанавливается такой же орган, как и потерян. При гетероморфози восстановлены органы отличаются от типовых. При этом восстановление утраченных органов может проходить путем епимор- фозу, морфалаксису, ендоморфозу (или регенерационной гипертрофией), компенсаторной гипертрофией.

13) Проблемы трансплантации органов и тканей.

проблемы иммунологического подбора донора, подготовки пациента к операции (прежде всего, очищение крови) и проведение послеоперационной терапии, устраняющей последствия пересадки органа. Неправильный подбор донора может привести к возникновению процесса отторжения пересаженного органа иммунной системой реципиента после операции. Для недопущения возникновения процесса отторжения используются иммунноподавляющие препараты.

Главным противопоказанием при подготовке к трансплантации является наличие серьезных генетических различий донора и реципиента.

К группам риска относят онкологических больных, имеющих злокачественные новообразования с небольшим сроком после радикального лечения.

14) Предмет и задачи генетики человека.

К ним относятся: 1) выбор наиболее эффективных типов гибридизации и способов отбора; 2) управление развитием наследственных признаков с целью получения наиболее значимых для человека результатов; 3) искусственное получение наследственно измененных форм живых организмов; 4) разработка мероприятий по защите живой природы от вредных мутагенных воздействий различных факторов внешней среды и методов борьбы с наследственными болезнями человека, вредителями сельскохозяйственных растений и животных; 5) разработка методов генетической инженерии с целью получения высокоэффективных продуцентов биологически активных соединений, а также для создания принципиально новых технологий в селекции микроорганизмов, растений и животных.

Генетика—- наука о наследственности и изменчивости живых организмов и методах управления ими. В ее основу легли закономерности наследственности, установленные выдающимся чешским ученым Грегором Менделем (1822—1884) при скрещивании различных сортов гороха.

15) Закономерности наследственности при моногибридном скрещивании. Первый и второй законы Менделя, Менделирующие признаки.

В опытах Менделя при скрещивании сортов гороха, имеющих желтые и зеленые семена, все потомство (т. е. гибриды первого поколения) оказалось с желтыми семенами.

Обнаруженная закономерность получила название правила единообразия гибридов первого поколения. Признак, проявляющийся в первом поколении, получил название доминантного (лат. dominans — господствовать),непроявляющийся, -подавленный — рецессивного (лат. recessus — отступление).

Первый закон Менделя, или закон единообразия гибридов первого поколения, в общем виде можно сформулировать так: при скрещивании гомазиготных особей, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все потомство в первом поколении единообразно как по фенотипу, так и по генотипу.

Правило расщепления. При скрещивании однородных гибридов первого поколения между собой (самоопыление или родственное скрещивание) во втором поколении появляются особи как с доминантными, так и с рецессивными признаками, т. е. наблюдается расщепление.

Обобщая фактический материал. Мендель пришел к выводу, что ео втором поколении происходит расщепление признаков в определенных частотных соотношениях, а- именно: 75 % особей имеют доминантные признаки, а 25 % — рецессивные. Эта закономерность получила название второго правила Менделя, или правила расщепления.

Согласно второму правилу Менделя, используя современные термины, можно сделать вывод, что: 1) аллельные гены, находясь в гетерозиготном состоянии, не изменяют друг друга; 2) при созревании гамет у гибридов образуется приблизительно равное число гамет с доминантными и рецессивными аллелями; 3) при оплодотворении мужские и женские гаметы, несущие доминантные и рецессивные аллели, свободно комбинируются.

Второе правило Мендечя формулируется так: при скрещивании двух гетерозиготных особей, т. е. гибридов,анализируемыхпо одной альтернативной паре признаков, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1 и по генотипу 1:2:1.

16) Закономерности наследственности при ди- и полигибридном скрещивании. Третий закон Менделя.

3 закон Менделя при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся двумя (или более) парами альтернативных признаков, во втором поколении {F2)наблюдаетсянезависимое наследование и комбинирование признаков, если гены, определяющие их, расположены в различных гомологичных хромосомах.

Дигибридное скрещивание – это скрещивание родительских особей, различающихся по двум парам альтернативных признаков и, соответственно, по двум парам аллельных генов.

Полигибридное скрещивание – это скрещивание особей, различающихся по нескольким парам альтернативных признаков и, соответственно, по нескольким парам аллельных генов.

17) Множественный аллелизм. Наследование групп крови и резус фактора.

Формирование I, II и III групп крови происходит по такому типу взаимодействия аллельных генов, как доминирование. Генотипы, содержащие аллель IA в гомозиготном состоянии, либо в сочетании с аллелем IO, определяют формирование у человека второй (А) группы крови. Тот же принцип лежит в основе формирования третьей (В) группы крови, т. е. аллели IA и IB выступают как доминантные по отношению к аллелю IO, в гомозиготном состоянии формирующему IOIO первую (О) группу крови. Формирование четвертой (АВ) группы крови идет по пути кодоминирования. Аллели IA и IB, по отдельности формирующие соответственно вторую и третью группу крови, в гетерозиготном состоянии определяют IAIB (четвертую) группу крови.

18) Взаимодействие аллельных и неаллельных генов.

Кодоминирование-Это такой тип взаимодействия аллельных генов, при котором каждый из аллелей проявляет свое действие. В результате формируется промежуточный вариант признака, новый по сравнению с вариантами, формируемыми каждым аллелем по отдельности.

Полное доминирование-Это такой вид взаимодействия аллельных генов, при котором проявление одного из аллелей (А) не зависит от наличия в генотипе особи другого аллеля (А1) и гетерозиготы (АА1) фенотипически не отличаются от гомозигот по данному аллелю (АА).

Комплементарное (дополнительное) действие генов – это вид взаимодействия неаллельных генов, доминантные аллели которых при совместном сочетании в генотипе обусловливают новое фенотипическое проявление признаков. При этом расщепление гибридов F2 по фенотипу может происходить в соотношениях 9: 6: 1, 9: 3: 4, 9: 7, иногда 9: 3: 3: 1.

Эпистаз – взаимодействие неаллельных генов, при котором один из них подавляется другим. Подавляющий ген называется эпистатичным, подавляемый – гипостатичным.

Эпистатическое взаимодействие неаллельных генов может быть доминантным и рецессивным.

Полимерия – взаимодействие неаллельных множественных генов, однозначно влияющих на развитие одного и того же признака; степень проявления признака зависит от количества генов.

19) Сцепленное наследование.

Признаки, сцепленные с полом – это признаки, которые кодируются генами, находящимися на половых хромосомах. У человека признаки, кодируемые генами Х-хромосомы, могут проявляться у представителей обоих полов, а кодируемые генами Y-хромосо-мы – только у мужчин.

Различают Х-сцепленное и Y-сцепленное (голандри-ческое) наследование.

Так как Х-хромосома присутствует в кариотипе каждого человека, то и признаки, наследуемые сцеплено с Х-хромосомой, проявляются у представителей обоих полов. Женщины получают эти гены от обоих родителей и через свои гаметы передают их потомкам. Мужчины получают Х-хромосому от матери и передают ее своему потомству женского пола.

Различают Х-сцепленное доминантное и Х-сцеплен-ное рецессивное наследование. У человека Х-сцеп-ленный доминантный признак передается матерью всему потомству. Мужчина передает свой Х-сцеплен-ный доминантный признак лишь своим дочерям.

Y-сцепленные гены присутствуют в генотипе только мужчин и передаются из поколения в поколение от отца к сыну.

20) Хромосомная теория наследственности.

Основные положения хромосомной теории наследственности:

• каждый ген имеет в хромосоме определенный локус (место);

• гены в хромосоме расположены в определенной последовательности;

• гены одной хромосомы сцеплены, поэтому наследуются преимущественно вместе;

• частота кроссинговера между генами равна расстоянию между ними;

• набор хромосом в клетках данного типа (кариотип) является характерной особенностью вида.

21) Генетика пола. Болезни, сцепленные с полом.

· Х-сцепленное доминантное наследование(гипофосфатемия,фолликулярный кератоз,синдром Коффина-Лоури)

· Х-сцепленное рецессивное наследование(гемофилия,дальтонизм)

· У-сцепленное(голандрическое) наследование(синдактилия,гипертрихоз ушной раковины)

22) Изменчивость и её формы.

Изменчивость - это способность организма приобретать новые признаки в процессе онтогенеза. Различают наследственную и ненаследственную изменчивость.

23) Модификационная изменчивость. Норма реакции. Фенокопии.

Фенотипические изменения, возникающие на основе одного и того же генотипа в различных условиях ее реализации, наз. модификациями. Примеры модификации: содержание жира в молоке животных или массы тела в зависимости от их питания, количество эритроцитов в крови, в зависимости от парциального давления кислорода в воздухе, и др.

Т. к. фенотипическое проявление наследственной информации может модифицироваться условиями среды, в генотипе организма запрограммировано лишь возможность их формирования в определенных пределах, называемых нормой реакции. Норма реакции представляет собой пределы модификационной изменчивости признака, допускаемой при данном генотипе.

Фенотипическое проявление информации, заключенный в генотипе, хар. показателями пенетрантности и экспрессивности. Пенетрантность отражает частоту фенотипического проявления имеющейся в генотипе информации. Она соответствует проценту особей, у кот. доминантный аллель гена проявился в признак, по отношению ко всем носителям этого аллеля.

Экспрессивность также явл. показателем, характеризующим фенотипическое проявление наследственной информации. Она хар. степень выраженности признака и зав. от дозы соответствующего аллеля гена при моногенном наследовании или от суммарной дозы доминантных аллелей генов при полигенном наследии и от факторов среды.

24) Комбинативная изменчивость и механизмы её возникновения.

Комбинативная изменчивость возникает в результате новых сочетаний генов в процессе полового размножения, кроссинговера и других процессов, сопровождающихся рекомбинациями генов. В результате комбинативной изменчивости возникают организмы, отличающиеся от своих родителей по генотипам и фенотипам.

25) Мутационная изменчивость.

Мутационная изменчивость связана с изменениями последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК, выпадения и вставок крупных участков в молекулах ДНК, изменений числа молекул ДНК (хромосом). Сами подобные изменения называют мутациями. Мутации наследуются.

26) Генные мутации.

• генные, вызывающие изменения конкретного гена. Генные мутации бывают как доминантными, так и рецессивными. Они могут поддерживать или, наоборот, угнетать жизнедеятельность организма;

Хромосомные абберации.

• хромосомные, связанные с перестройками структуры хромосом, изменением положения их участков, возникшего в результате разрывов, выпадением отдельных участков и т.д.

28) Геномные мутации.

• геномные (полиплоидия и гетероплоидия), связанные с изменением числа хромосом в кариотипе клеток;

29) Наследственные болезни и их классификация.

Моногенные наследственные заболевания наследуются в соответствии с законами классической генетики Менделя. Соответственно этому, для них генеалогическое исследование позволяет выявить один из трёх типов наследования: аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный и сцепленное с полом наследование. В настоящее время описано более 4000 вариантов моногенных наследственных болезней, подавляющее большинство которых встречается довольно редко (например, частота серповидноклеточной анемии — 1/6000).

Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 265; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!