Индивидуальное развитие организмов. Онтогенез. Подготовил: Янсон Иван класс.

Характеристика онтогенеза (многоклеточных животных). Онтогенез Общая характеристика онтогенеза. Онтогенез - это процесс индивидуального развития организма.У многоклеточных животных он делится на несколько периодов: дробление, гаструляция,органогенез и постэмбриональное развитие.

Эмбриональный период. Эмбриональный период. Эмбриональным считают период зародышевого развития с момента образования зиготы до выхода из яйцевых оболочек или рождения, в процессе зародышевого развития эмбрион проходит стадии дробления, гаструляции, первичного органогенеза и дальнейшей дифференцировки органов и тканей. Дробление. Дроблением называют процесс образования многоклеточного однослойного зародыша бластулы. Для дробления характерно: 1) деление клеток путем митоза с сохранением диплоидного набора хромосом; 2) очень короткий митотический цикл; 3) бластомеры не дифференцированы, и в них не используется наследственная информация;4) бластомеры не растут и в дальнейшем становятся все меньше; 5) цитоплазма зиготы не перемешивается и не перемещается. Первая борозда дробления проходит в меридиональной плоскости, соединяющей оба полюса вегетативный и анимальный,и делит зиготу на две одинаковые клетки. Это стадия двух бластомеров. Вторая борозда также меридиональная, но перпендикулярна первой. Она разделяет оба бластомера, возникших в результате первого деления, надвое образуются четыре сходных бластомера. Следующая, третья, борозда дробления широтная. Она пролегает несколько выше экватора и делит все четыре бластомера сразу на восемь клеток. В дальнейшем борозды дробления чередуются. По мере увеличения числа клеток деление их становится не- одновременным. Бластомеры все дальше и дальше отходят от центра зародыша, образуя полость. В конце дробления зародыш принимает форму пузырька со стенкой, образованной одним слоем клеток, тесно прилегающих друг к другу. Внутренняя полость зародыша, первоначально сообщавшаяся с внешней средой через щели между бластомерами, в результате их плотного смыкания становится совершенно изолированной. Завершается дробление образованием однослойного многоклеточного зародыша бластулы

Полное и равномерное дробление. Полное и равномерное дробление.

Дробление оплодотворенной яйцеклетки может происходить по - разному. Яйцо ланцетника дробится полностью и имеет равные по размеру бластомеры. Такой тип дробления называется полным, равномерным. У рыб, земноводных и некоторых других животных дробление также полное, но неравномерное: бластомеры на вегетативном полюсе (где сконцентрирован желток) более крупные, чем на противоположном анимальном полюсе (где располагается ядро в окружении цитоплазмы) Третий тип дробления характерен для яйцеклеток птиц, рептилий. Здесь в дробление вовлекается только ядро и тонкий участок цитоплазмы, в результате образуется зародышевый диск (желток яйца при этом не дробится). У яиц членистоногих (желток сосредоточен в центре яйцеклетки) дробление поверхностное - бластомеры располагаются по периферии яйца, где узкой полоской залегает цитоплазма, покрывающая желток. При полном дроблении (например, у ланцетника на стадии 32 бластомеров) зародыш имеет вид тутовой ягоды и называется морулой. Приблизительно на стадии 64 бластомеров в нем формируется полость, а бластомеры располагаются в один слой, образуя стенку зародыша. Эта стадия зародыша называется бластулой. Вскоре начинается процесс возникновения двухслойного зародыша гаструляция. Зародыш на этой стадии состоит из явно разделенных пластов клеток, так называемых зародышевых листков: наружного, или эктодермы и внутреннего, или энтодермы. Для гаструляции характерно: 1) перемещение клеточных масс; 2) начало использования наследственного материала клеток зародыша и появление первых признаков дифференцировки клеток; 3) клеточное деление выражено слабо; 4) появление первых тканей Существует несколько способов гаструляции. Первый иммиграция наблюдается у кишечнополостных: после образования бластулы некоторые клетки стенки тела зародыша иммигрируют в глубь полости и постепенно заполняют ее. Потом он примыкают изнутри к наружному слою клеток и возникает двухслойный зародыш-гаструла. Гаструляция у ланцетника и некоторых других животных протекает путем инвагинации. Вслед за образованием бластулы весь вегетативный полюс впячивается внутрь, прилегает к анимальному полюсу, и зародыш становится двухслойным: наружный зародышевый листок называется эктодермой, внутренний энтодермой. Эта стадия зародыша имеет первичный рот бластопор, ведущий в первичную кишку. Двухслойные животные губки и кишечнополостные на этом заканчивают свое зародышевое развитие. В последующем клетки их эктодермы и энтодермы дифференцируются и возникает несколько клеточных типов. У амфибий гаструла образуется по-другому: более мелкие бластомеры со стороны анимального полюса наползают поверх крупных бластомеров вегетативного полюса, так что двухслойный зародыш получается путем обрастания мелкими бластомерами крупных. У членистоногих бластомеры в ходе дробления отделяют от себя дочерние клетки внутрь полости, где они образуют второй слой зародыша энтодерму. Этот способ возникновения гаструлы называется расщеплением. Различные способы формирования двухслойного зародыша у разных видов животных обусловлены количеством и характером распределения желтка в яйце. Однако строго обособленных типов гаструляции не наблюдается, их подразделение условно.

Первичный органогенез. Первичный органогенез. После завершения гаструляции у зародыша образуется комплекс осевых органов: нервная трубка, хорда, кишечная трубка. Начиная с плоских червей в эволюции животного мира наступило крупное усложнение: в зародыше закладывается третий зародышевый листок мезодерма. У хордовых это происходит путем отшнуровывания от энтодермы мезодермальных карманов, которые врастают между первым и вторым зародышевыми листками, формируя вторичную полость тела. Рис. Гаструляция и образование комплекса осевых органов у ланцетника (поперечный разрез). А, Б, В стадии гаструлы; Г формирование зачатков осевых органов нервной трубки, хорды, кишечной трубки: / эктодерма, 2 - энтодерма, 3 зачаток мезодермы, 4 - полость кишки, 5 нервная пластинка, б нервная трубка, 7 хорда, 8 полость тела

Дифференцировка или дифференцирование Дальнейшая дифференцировка клеток зародыша приводит к возникновению многочисленных производных зародышевых листковорганов и тканей. Дифференцировка или дифференцирование это процесс возникновения и нарастания структурных и функциональных различий между отдельными клетками и частями зародыша. С морфологической точки зрения дифференцирование выражается в том, что образуются несколько сотен типов клеток специфического строения, отличающихся друг от друга. С биохимической точки зрения специализация клеток заключается в синтезе определенных белков, свойственных только данному типу клеток. Биохимическая специализация клеток обеспечивается дифференциальной активностью генов, т. е. в клетках разных зародышевых листков зачатков определенных органов в систем начинают функционировать разные группы генов. При дальнейшей дифференцировке клеток, входящих в состав зародышевых листков, из эктодермы образуются: нервная система, органы чувств, эпителий кожи, эмаль зубов; из энтодермы эпителий средней кишки, пищеварительные железы печень и поджелудочная железа, эпителий жабр и легких; из мезодермы мышечная ткань, соединительная ткань, кровеносная система, почки, половые железы и др. У разных видов животных одни и те же зародышевые листки дают начало одним и тем же органам и тканям. Это значит, что они гомологичны. У хордовых вскоре после гаструляции небольшой участок спинной эктодермы в виде пластинки погружается в глубь зародыша, прогибается и образует нервную трубку с полостью внутри, заполненной жидкостью. Из клеток эктодермы развиваются кожные покровы с их производными (волосы, ногти, перья, копыта) и органы чувств. Из верхней части энтодермы образуется хорда, из нижней части эпителий, выстилающий средние отделы кишечника, пищеварительные железы и органы дыхания. Из эктодермы, расположенной над хордой, развивается нервная трубка. Из мезодермы образуются мышцы, скелет, кровеносная система, половые железы, органы выделения и собственно кожа дерма. Эмбриональное развитие животных происходит или в материнском организме, или во внешней среде. Гомология зародышевых листков подавляющего большинства животных одно из доказательств единства животного мира.

Зародышевые листки, их производные (Т.А. Козлова, В.С. Кучменко. Биология в таблицах. М.,2000) Название листка Производные каждого листка ЭКТОДЕРМАПокровы тела (наружный эпителий, кожные железы, роговые чешуи, поверхностный слой зубов), нервная система, передний и задний отделы кишечника ЭНТОДЕРМАЭпителий средней кишки и пищеварительные железы, эпителий дыхательной системы МЕЗОДЕРМАВсе мышечные, соединительные ткани, каналы выделительных органов, кровеносная система, часть тканей половых органов эмбриональное развитие (Т.А. Козлова, В.С. Кучменко. Биология в таблицах. М.,2000) стадия зиготы дробле ние гаструл яция первичн ый гис то-и орга ногенез гисто- и органог енез Однокле точный за родыш Форми ро вание мно гоклето ч ного одно- слойно го зароды ша бла стулы Формир о вание двух- или трехсло й ного заро дыша гаструл ы Формир о вание осе вых струк- -тур заро дыша Диффе рен- цировка тканей, формир о вание ор ганов, рост заро дыша

Постэмбриональный период развития В момент рождения или выхода организма из яйцевых оболочек заканчивается эмбриональный и начинается постэмбриональный период развития. Постэмбриональное развитие может быть прямым sum непрямым и сопровождаться превращением {метаморфозом). При прямом развитии из.яйцевых оболочек или из тела матери выходит организм небольших размеров, но в нем заложены все основные органы, свойственные взрослому животному (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие). Постэмбриональное развитие у этих животных сводится в основном к росту и половому созреванию дорепредуктивный период; размножению репродуктивный период и старению пострепрвдуктивный период. У организмов с малым содержанием желтка в яйце непрямое развитие сопровождается образованием личиночной стадии. Из яйца выходит личинка, обычно устроенная проще взрослого животного, со специальными личиночными органами, отсутствующими во взрослом состоянии. Личинка питается, растет, и, со временем личиночные органы заменяются органами, свойственными взрослым животным. При неполном метаморфозе замена личиночных органов происходит постепенно, без прекращения активного питания и перемещения организма (саранча, амфибии). Полный метаморфоз включает стадию куколки, в которой личинка преобразовывается во взрослое животное имаго (бабочки). Значение метаморфоза. 1) личинки могут самостоятельно питаться и растут, накапливая клеточный материал для формирования постоянных органов, свойственных взрослым животным; 2) свободноживущие личинки прикрепленных или паразитических, животных играют важную роль в расселении вида, в расширении ареала их обитания; 3) смена образа жизни или среды обитания в процессе индивидуального развития в результате того, что личиночные формы некоторых животных живут в иных условиях и имеют другие источники питания, чем взрослые особи, снижает интенсивность борьбы за существование внутри вида.

Зигота Началом онтогенеза (в случае полового размножения) считается момент слияния гамет и образования зиготы, которая является первой клеткой нового организма. Эта клетка содержит запас питательных веществ для развития зародыша. Большую часть этого запаса составляет особый белок, который называется желток. Его количество и равномерность концентрации в зиготе могут варьировать у разных групп организмов. Зигота обладает радиальной симметрией. Полюса оси симметрии зиготы называются анимальный и вегетативный. Их можно отличить по ряду признаков: На анимальном полюсе отделяются редукционные тельца при мейозе; часто они длительное время остаются "приклеенными" к поверхности яйца. Если желток распределен в яйце неравномерно, он сосредоточен у вегетативного полюса. Ядро, располагающееся в центре свободной от желтка цитоплазмы, часто сдвинуто к анимальному полюсу. Если первые деления яйцеклетки после оплодотворения происходят с помощью врезающихся, а не кольцевых борозд, то зарождаются эти борозды на анимальном полюсе. Анимальный полюс метаболически активнее: эта область яйца потребляет больше кислорода и первая разрушается под действием некоторых ядов. На вегетативном полюсе обычно происходит гаструляция..гаструляция.

Дробление. Название типа дробления. Полное равномерное дробление. Полное неравномерное дробление. Неполное дискоидальное дробление. Неполное поверхностное дробление. Количество и распределение желтка относительно ядра. Небольшое количество желтка, распределенного равномерно. Среднее количество желтка, который сосредоточен у вегетативного полюса Большое количество желтка, ядро расположено на анимальном полюсе. Большое количество желтка, ядро расположено в центре зиготы. Описание типа дробления. Зародыш целиком разделяется на клетки,образующиеся бластомеры примерно одинакового размера. Зародыш целиком разделяется на клетки,но бластомеры крупнее на вегетативном полюсе. Первые борозды дробления не могут "прорезать" всю толщу желтка, и зародыш временно сохраняет синцитиальное строение, причем борозды образуются лишь в районе анимального полюса. При делении ядра зиготы часть дочерних ядер остаются в толще желтка, а большинство мигрируют к поверхности, где располагаются по всей поверхности. Через некоторое время между этими ядрами образуются клеточные перегородки. Результат дробления. Целобластула : шарик со стенками одинаковой толщины с полостью внутри (бластоцель). Амфибластула : шарик, у которого стенка на вегетативном полюсе толще. Дискобластула : зародышевый диск - "шапочка" из не полностью разделенных клеток, которые лежат на поверхности желтка. Перибластула: не полностью отделившиеся бластомеры располагаются по всей поверхности зародыша. Типы дробления.

Гаструляция. Термин "многоклеточный организм" подразумевает не только то, что этот организм состоит более, чем из одной клетки, но и глубокую степень физиологической и, как следствие, морфологической интеграции и дифференциации. У животных такая дифференциация проявляется в первичном разделении их клеток на внешний и внутренний слои с разными функциями: внешний слой связан с двигательной, а внутренний с пищеварительной функцией. Эта двуслойность в процессе эмбрионального развития возникает на стадии гаструляции. Гаструляция у разных животных протекает по разному. Отчасти тип гаструляции зависит от типа дробления и вида образующейся бластулы. "Классический" вариант гаструляции - это гаструляция путем инвагинации. В этом случае на поверхности бластулы (обычно - на вегетативном полюсе) образуется впячивание. Отверстие, ведущее из этого впячивания наружу называется бластопор, а "крыша" и стенки впячивания образуют впоследствии первичную кишку. Полость первичной кишки называется гастроцель. Однако этот вариант - далеко не единственный. Другой путь - гаструляция путем иммиграции. В этом случае клетки стенки бластулы принимают амебоидную форму и поодиночке "заползают" внутрь полости бластулы. За счет изменения формы оставшихся клеток дырок не образуется. Постепенно полость бластулы заполняется рыхлой неполяризованной тканью - паренхимой. Иммиграция бывает униполярной (клетки заползают внутрь в одном месте - обычно на вегетативном полюсе) и мультиполярной (заползание происходит со всех сторон). Следующий способ - деляминация. Бластомеры могут просто поделиться по касательной к поверхности бластулы, и один слой клеток превратится в два. Нередко несколько этих способов сочетаются (например, иммиграция и деляминация). После завершения гаструляции начинается следующий этап - органогенез. Он протекает уже очень по-разному у разных типов животных.

Зародышевое развитие цыплёнка: 1 разрез куриного яйца: в верхней (анимальной) области собственно яйцеклетки имеется диск свободной от желтка цитоплазмы (дц), в котором начинается развитие зародыша, большая часть яйцеклетки занята слоями желточных гранул (жг), желток окружен оболочками тонкой желточной (жо), белковой (бо), подскорлуповой (по), скорлуповой (с) и удерживается в центре яйца жгутами плотного белка халазами (х); 24 зародышевый диск (вид сверху) на последовательных стадиях делений дробления (2 два бластомера, 3 восемь бластомеров); 5 зародышевый диск после 16 часов инкубации; гаструляция, видна первичная полоска (пп) углубление, в передней части которого гензеновском узелке (гу) вворачивается зачаток хорды; 6 после 21 часа инкубации; нейруляция, впереди первичной полоски (пп) виден зачаток нервной системы нервный желобок, окруженный нервными валиками (к), по краям зародышевого диска тёмная область (то), где образуются клетки крови и кровеносные сосуды; 7 зародыш после 33 часов инкубации; нервная трубка замкнулась и образовала на переднем конце расширения глазные пузыри (гп) и пузыри головного мозга (гм), образовались пульсирующий зачаток сердца сердечная трубка (cт) и кровеносные сосуды (кс), вдоль зачатка спинного мозга располагаются мезодермальные зачатки сомиты (с); 8 зародыш после 48 часов инкубации, видны зачатки глаза (г) и уха (у), хорошо развито сердце (ср) и сосуды, много сомитов (с); 9 общий вид яйца без скорлупы и белковой оболочки на 6-й день инкубации; виден зародыш (з), лежащий в амниотической полости и окруженный амниотической оболочкой (ао), почти весь желток окружен стенкой желточного мешка (жм) с сетью кровеносных сосудов (кс), от зародыша отходит пузыревидный вырост аллантоис (а); 10 зародыш на 10-й день инкубации.

Последовательные стадии зародышевого развития рыбы (А), цыплёнка (Б), свиньи (В), человека (Г).

Зародышевое развитие лягушки: 1 оплодотворённое яйцо, видны отличающиеся по окраске зоны цитоплазмы; 25 деления дробления яйца на всё более мелкие клетки бластомеры; стадии двух (2) и восьми (3) бластомеров, крупноклеточной (4) и мелкоклеточной (5) бластулы; 68 гаструлы ранняя (6), средняя (7) и поздняя (8); сг спинная губа бластопора место, где начинает вворачиваться зачаток хорды и мезодермы индуктор нервной системы, жп желточная пробка часть энтодермы, ещё оставшаяся снаружи; в конце гаструляции зародыш покрыт эктодермой; 910 стадия нейрулы, вид сзади (9) и сбоку (10); нп нервная пластинка, образуется из эктодермы и свёртывается в нервную трубку зачаток головного и спинного мозга; 11 зародыш на стадии образования основных систем органов, показаны области будущих жабр (ж), глаза (г) и рта (р); 12 более поздняя стадия развития, различимы зачатки глаза (г), носа (н), жабр (ж), почки (п), мышц спины (м); 13 вышедшая из зародышевых оболочек подвижная личинка головастик; у основания хвоста видны зачатки задних конечностей.

Эмбриональное развитие животных (на примере ланцетника). 1. Образование зиготы, ее первые деления начало индивидуального развития организма при половом размножении. Эмбриональный и постэмбриональный периоды развития организмов. 2. Эмбриональное развитие период жизни организма с момента образования зиготы до рождения или выхода зародыша из яйца. 3. Стадии эмбрионального развития (на примере ланцетника): 1) дробление многократное деление зиготы путем митоза. Образование множества мелких клеток (при этом они не растут), а затем шара с полостью внутри бластулы, равной по размерам зиготе; 2) образование гаструлы двухслойного зародыша с наружным слоем клеток (эктодермой) и внутренним, выстилающим полость (энтодермой). Кишечнополостные, губки примеры животных, которые в процессе эволюции остановились на двухслойной стадии; 3) образование трехслойного зародыша, появление третьего, среднего слоя клеток мезодермы, завершение образования трех зародышевых листков; 4) закладка из зародышевых листков различных органов, специализация клеток. 4. Органы, формирующиеся из зародышевых листков. 5. Взаимодействие частей зародыша в процессе эмбрионального развития основа его целостности. Сходство начальных стадий развития зародышей позвоночных животных доказательство их родства. 6. Высокая чувствительность зародыша к воздействию факторов среды. Вредное влияние алкоголя, наркотиков, курения на развитие зародыша, на подростка и взрослого человека.

Все!!!