Доцент Зубарева Е.В. Кафедра биологии с экологией и курсом фармакогнозии ТЕМА: Онтогенез. Регуляция онтогенеза.

План: 1. Теории развития. 2. Онтогенез и его периодизация. 3. Эмбриональный период. 4. Регуляция онтогенеза.

Цель: « Почему в процессе развития многоклеточных в должное время в должном месте происходит должное?» В.Н.Тимофеев –Ресовский

Теории онтогенеза Преформизма Эпигенеза Современная теория развития Развитие отсутствует В яйцеклетке или сперматозоиде находится маленький зародыш Организм развивается из бесструктурной массы

Теории онтогенеза Онтогенез – это совокупность взаимосвязанных и хронологически детерминированных событий, закономерно совершающихся в процессе осуществления организмом жизненного цикла. На каждом этапе индивидуального развития происходит реализация наследственной информации в тесном взаимодействии с окружающей средой.

Периодизация онтогенеза Предэмбриональный Эмбриональный Постэмбриональный Гаметогенез Гаструляция Гисто- и органогенез Ювенильный Пубертатный Старение и смерть Дробление Нейруляция

Эмбриональный период Оплодотворение – процесс слияния половых клеток, в результате образуется зигота Фазы оплодотворения: - Сближение сперматозоида - Сближение сперматозоида с яйцеклеткой с яйцеклеткой - Активация яйцеклетки - Сингамия Яйцеклетка перед оплодотворением Оплодотворяемая яйцеклетка Яйцеклетка и сперматозоиды моллюска Оболочки яйцеклетки: 1. Блестящая 2. Зернистая 3. Соединительно тканная (наружная)

Эмбриональный период Полное голобластическое Неполное меробластическое Дробление Равномерное синхронное Неравномерное асинхронное Поверхностное Дискоидальное

Эмбриональный период АБ ВГ Дробление яйца свиньи Морула

Эмбриональный период Бластула – многоклеточный однослойный зародыш с полостью (бластоцель) Виды бластул: Целобластула (ланцетник) Амфибластула (лягушка) Дискобластула (птица) Бластоциста (человек) Перибластула (членистоногие)

Эмбриональный период процесс образования двух- и трехслойного зародыша (гаструла)

Эмбриональный период Образование нейрулы ланцетника

Эмбриональный период Способы образования мезодермы Телобластический Энтероцельный У хордовых начиная с плоских червей У хордовых начиная с ланцетника

Эмбриональный период Гисто- и органогенез Эктодерма Нервная система Эпидермис и его производные: сальные и потовые железы, ногти, волосы, рога, копыта Слизистая передней и задней кишки, слизистая органов дыхания Энтодерма Эпителий средней кишки, пищеварительные железы Хорда Органы дыхания

Эмбриональный период Мезодерма Сомиты (сегменты) 44 дерматом миотом спланхнотом склеротом нефрогонотом Дерма – собственно кожа мускулатура Хрящи, костный скелет мускулатура сердца, эпителий гонад, корковое вещество надпочечников Органы выделения, кровеносная, лимфатическая системы

Эмбриональное развитие человека Дробление зиготы человека – неравномерное, асинхронное 1- эмбриобласт 2 – трофобласт 3 - бластоцель А – два бластомера Б - Три бластомера В – четыре бластомера – вторые сутки Г – морула- третьи сутки Д – разрез морулы- Е – ранняя бластоциста- четвёртые сутки Ж – поздняя бластоциста- пятые сутки Начало имплантации – шестые, седьмые сутки

Провизорные органы - амнион (у пресмыкающихся, птиц, млекопитающих); - сероза (у плацентарных это хорион); - желточный мешок; - аллантоис

Провизорные органы человека 5 6 Амнион

Критические периоды в эмбриогенезе человека : Имплантация 6-7 сут. после зачатия; Плацентация конец 2-й недели беременности; Интранатальный период – роды.

Критические периоды в постнатальном онтогенезе: - новорождения (перестройка всех процессов жизнедеятельности) - полового созревания (гормональные перестройки) - полового увядания (угасание функций эндокринных желез).

Морфогенез определён генетически, но осуществляется благодаря эпигенетическим взаимозависимостям клеток и их комплексов.

Врожденные пороки (эмбриопатии) в популяциях человека (1-2%) подразделяются на - аплазии - гипоплазии - гетероплазии - гетеротопии, эктопии – стенозы - атрезии - гипер- и гипотрофии - персистирование

Уровни регуляции онтогенеза Генный Клеточный Организменный Клеточные механизмы Нейрогуморальная регуляция Гены, регулирующие ход онтогенеза Тканево-органный Эмбриональная индукция, детерминация, регуляция

Уровни регуляции онтогенеза Генные механизмы Клеточные механизмы Гены с материнским эффектом из группы хроно генов Сортировка Дифференциация Пролиферация Сегментации Адгезия Перемещение Компартментализации Гомеозисные Хроногены

Гены, регулирующие ход онтогенеза Хроногены – контролируют время наступления событий. Самые ранние из хроно генов – гены с материнским эффектом. Образуются в яйцеклетке. Некоторые из них транскрибируются и создается большое количество иРНК, которая начинает транслироваться сразу после оплодотворения. В 1985 году были открыты гены, контролирующие ход онтогенеза Регулируют все процессы дробления до гаструляции

Гены, регулирующие ход онтогенеза На стадии гаструляции начинают действовать гены пространственной организации – это собственные гены организма, контролирующие формообразовательные процессы. Они подразделяются на гены: Сегментации - отвечают за образование сегментов. Действуют до стадии поздней гаструлы. Компартментализации – отвечают за дифференцировку сегментов и образование компартиментов Гомеозисные гены – обеспечивают нормальное образование структур и расположение их в нужном месте.

Гены сегментации

Гены сегментации Гены сегментации Нобелевские лауреаты 1995 г.: Э.Льюис; К. Нюссляйн- Волхард; Э.Вишуас – за открытие генетического контроля раннего эмбрионального развития Мутации генов сегментации у дрозофилы

Гомеозисные гены (HOM) Обеспечивают развитие органов и тканей в определенном месте Обеспечивают развитие органов и тканей в определенном месте В структуре гомеозисных генов обнаружены участки, так называемые ГОМЕОБОКСЫ. Они контролируют работу других генов. Гомеобоксы кодируют последовательность аминокислот, которая называется ГОМЕОДОМЕН

Мутации гомеозисных генов

Клеточный уровень регуляции Пролиферация Дифференцировка Сортировка Перемещение Адгезия Апоптоз Клеточные механизмы:

Клеточные механизмы регуляции Стадия дробления Гены - с материнским эффектом Стадия гаструляции Клеточные механизмы - пролиферация Гены – сегментации Клеточные механизмы - пролиферация, перемещение, сортировка

Клеточные механизмы регуляции Сортировка Адгезия Стадия нейруляции Гены: компартментализации Пролиферация Дифференцировка Перемещение Клеточные механизмы:

Клеточные механизмы регуляции Стадия гисто – и органогенез Гены: гомеозисные Клеточные механизмы: Пролиферация Дифференциация Сортировка Перемещение Адгезия Апоптоз

Эпигенетический контроль

Тканево-огранный уровень регуляции ЭМБРИОНАЛЬНАЯ ИНДУКЦИЯ обусловлена СПЕЦИФИЧЕСКИМИ ИНДУКТОРАМИ ВКЛЮЧАЮТ И ВЫКЛЮЧАЮТ БЛОКИ ГЕНОВ В РЯДОМ РАСПОЛОЖЕННЫХ КЛЕТКАХ Механизм:

ЭМБРИОНАЛЬНАЯ ИНДУКЦИЯ – это влияние одних клеток эмбриона на судьбу других. –влияние с помощью выделяемых клетками веществ-регуляторов

Первичная эмбриональная индукция Опыты Г. Шпемана 1924 г.

Хордо-мезодермальный зачаток - первичный эмбриональный организатор

Детерминация - Возникновение качественных различий между частями развивающегося зародыша, которые предопределяют дальнейшую судьбу этих частей. Детерминация предшествует дифференцировке и морфогенезу. Тканево-органный уровень регуляции Механизм:

Лабильная детерминация у зародыша бластомеры при пересадке ведут себя соответственно месту пересадки

Стабильная детерминация – зачатки зародыша детерминированы и дают начало органам независимо от места пересадки

Эмбриональная регуляция - Процесс восстановления нормального развития целого зародыша или зачатка после его естественного или искусственного нарушения путем: 1. Удаления части материала 2. Добавления избыточного материала 3. Перемешивание с помощь центрифугирования или сдавления. Опыты Тарковски и Минц

Г. Дриш (1891)- явление эмбриональной регуляции Онтогенез есть целостный процесс, а НЕ простая сумма однозначных причинно- следственных звеньев! Потенции – максимальные возможности элементов зародыша, которые могли бы осуществиться. В норме реализуется одно из них, а остальные могут быть выявлены в эксперименте. Тотипотентность –широкие потенции. Способность одной клетки создать целый организм.

Развитие организма определяют: -генетические факторы -взаимодействие частей зародыша - факторы внешней среды

Перечислите уровни регуляции онтогенеза.

Рекомендованная литература - Обязательная - Обязательная 1.Биология: учебник: в 2 кн/ ред. В.Н. Ярыгина.- М.: Высш.шк., Биология: учебник: в 2 кн/ ред. В.Н. Ярыгина.- М.: Высш.шк., Дополнительная - Дополнительная 1. Биология: учебник /ред. Н.В. Чебышев.- М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, Биология: учебник /ред. Н.В. Чебышев.- М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, Биология: медицинская биология, генетика и паразитология: учебник/ А.П. Пехов.- М.: ГЭОТАР – Медиа, Биология: медицинская биология, генетика и паразитология: учебник/ А.П. Пехов.- М.: ГЭОТАР – Медиа, Электронные ресурсы -Электронные ресурсы ИБС КрасГМУ ИБС КрасГМУ БД МеdArt БД МеdArt БД Ebsco БД Ebsco