Похожие презентации:
Рост
1.
РОСТ2.
Рост- Поступательное необратимое изменение
массы и размеров организма ( не обязательно
связанных линейной зависимостью).
Прирост массы может идти:
• За счет накопления неорганики;
• За счет синтеза живой ткани.
Эти процессы могут протекать раздельно или
согласованно.
3.
РостАуксетичный
(без пролиферации)
Пролиферационный
Для ткани или органа
- гипертрофия
Для ткани или органа
- гиперплазия
Число клеток остается
постоянным
Число клеток
увеличивается
4.
Типы пролиферационого ростамультипликативный
N=2n
аккреционный
N=2n
рекуррентный
Nn=Nn-1+Nn-2
Число клеток растет:
В геометрической
прогрессии
линейно
Согласно ряду
Фибонначи
5.
Точка перегибаУчастки S-кривой:
а – начальная (lag-) фаза -незначительный рост;
б – логарифмическая (log-) фаза – интенсивный рост по
экспоненте; в – фаза замедления; г– стационарная фаза (плато)
6.
Точка перегибаУчастки S-кривой:
а – начальная (lag-) фаза -незначительный рост;
б – логарифмическая (log-) фаза – интенсивный рост по
экспоненте; в – фаза замедления; г– стационарная фаза (плато)
7.
Кривые роста различных организмов8.
По продолжительностивыделяют:
Неограниченный рост (многолетние растения,
высшие грибы, водоросли, многие
беспозвоночные, рыбы, рептилии
Ограниченный рост (имаго насекомых, птицы,
млекопитающие)
Прерывистый рост (членистоногие:
ракообразные, насекомые с неполным
превращением, личинки насекомых с полным
превращением)
9.
Физические пределы ростаОсновное и универсальное ограничение – отношение
площади (S) к объему (V).
При увеличении линейных размеров(L) площадь
поверхности (S) возрастает в квадрате ( S=L2 ), а объем в кубе (V=L3).
Если при сохранении формы размеры животного
увеличиваются в 2 раза, то отношение площади к
объему уменьшается в 2 раза (2L=1/2 S/V).
Т.е. при увеличении размеров объем растет быстрее,
чем площадь.
10.
Сравнительная анатомия – это история борьбы заувеличение поверхности по отношению к объему.
Дж. Холдейн
Стратегии увеличения площади при
росте:
• Уплощение формы;
• Тело в виде полой трубки;
• Инвагинации, разветвления транспортных
(кровеносной, лимфатической и др.) и обменных
(пищеварительной, дыхательной, выделительной)
систем органов.
11.
Ограничения в размерах у животных сразвитой кровеносной системой
Ведущий фактор – диаметр кровеносных
сосудов:
Наиболее эффективно транспорт жидкости
происходит через трубки большого диаметра, но
законы диффузии требуют увеличения площади
обменных процессов путем разветвления, т.е.
уменьшения диаметра сосудов.
Компромисс: иерархия кровеносных сосудов
12.
Ограничения в размерах у животных сразвитой кровеносной системой
Но: если жидкость из трубки большого диаметра
попадает под давлением в трубку меньшего
диаметра, то ее скорость резко возрастает (закон
Муррея).
Решение проблемы: крупный сосуд должен
распадаться на мелкие так, чтобы их суммарная
площадь поперечного сечения была больше площади
крупного сосуда.
13.
Ограничения в размерах у животных страхейной системой
Лимитирующий фактор – разность
парциальных давлений кислорода во
внешней среде и внутри организма
Для успешной диффузии кислорода в ткани она
должна составлять не менее 2%. В современных
условиях (21% кислорода в атмосфере) диффузия
осуществляется успешно при размерах не более
40х3 см.
14.
Ограничения в размерах у животных свнутренним скелетом
Лимитирующий фактор – способность
костей служить опорой для тяжелой
конструкции
Она прямо пропорциональна
S площади поперечного
сечения (L2), вес тела – прямо
пропорционален объему (L3).
Увеличение размеров тела в 2
раза требует костей,
способных выдержать вес ,
возросший в 8 раз. Должны
меняться пропорции костей.
15.
Рост современныхлюдей варьирует от 60
см до 2 м 55 см
16.
Ограничения в размерах у животных снаружным скелетом (подвижных)
Лимитирующий фактор – вес (масса)
наружного скелета
Та же пропорция: при возрастании линейных
размеров вес увеличивается в кубе, а абсолютная сила
мышц - в квадрате (сила мышцы зависит от площади
ее поперечного сечения). Поэтому водные
членистоногие крупнее наземных (до 1 м), а мелкие
организмы по абсолютной силе мышц превосходят
крупные.
17.
ИЗОМЕТРИЧЕСКИЙ РОСТРост отдельного органа идет с той же
средней скоростью, как и рост всего
организма. При этом изменение
размеров идет с сохранением исходных
пропорций.
Закон линейного роста Брукса:
Увеличение веса в 2 раза сопровождается
возрастанием длины лишь в 1,26 раза
(2 = 1,262 )
18.
АЛЛОМЕТРИЧЕСКИЙ РОСТРост отдельного органа происходит с
иной скоростью, нежели рост всего
организма (может быть + или -).
Изменение размеров сопровождается
нарушением исходных пропорций.
19.
Аллометрия мультипликативного ростаy=bxk
где y и x – любые размерные показатели, а также
масса;
k – коэффициент аллометрического роста.
Если k>1, то у растет быстрее, чем х (+ аллометрия);
Если k<1, то у растет медленнее, чем х (- аллометрия).
Биологический смысл мультипликативного
аллометрического роста: организму в ходе роста
необходимо сохранять не геометрическое, а
физическое подобие, т.е. определенные соотношения
между массой тела и размерами опорных (кости) и
двигательных (мышцы) элементов.
20.
Примеры аллометриимультипликативного роста
Изменение пропорций тела человека в ходе
развития
21.
Примеры аллометриимультипликативного роста
Формирование касты «солдат» у муравьев
22.
Примеры аллометриимультипликативного роста
Рога ископаемого оленя Megalocervus giganteus
23.
Примеры аллометриимультипликативного роста
Клешня самца манящего краба
24.
Примеры аллометриимультипликативного роста
Лицевая часть черепа павиана
25.
Аллометрия аккреционного ростаy=kx
где y и x – также любые размерные
показатели, в том числе и размеры одного
зачатка в разных направлениях.
k – коэффициент аллометрического роста.
Биологический смысл аккреционного
аллометрического роста: сохранение
геометрического подобия.
26.
Примеры аллометрии аккреционногороста
Рост конических раковин (лопатоногие моллюски)
и рогов (носорог)
27.
Примеры аллометрии аккреционногороста
Более сложный случай - рост спиральных раковин,
рогов, когтей, зубов и пр.
Раковина наутилуса
Рога сибирского горного
козла
28.
Примеры аллометрии аккреционногороста
Более сложный случай - рост спиральных раковин,
рогов, когтей, зубов и пр.
Ногти у человека
Зуб нарвала
29.
Примеры аллометрии аккреционногороста
Более сложный случай - рост спиральных раковин,
рогов, когтей, зубов и пр.
Ногти у человека
Зуб нарвала
30.
Рост в раковине – чередование расширений иудлинений в одном и том же направлении в
течение всей жизни и возможен только по краю
раковины (терминально).
Рост при сохранении формы – это
логарифмическая спираль.
31.
αα
α
R =kα
где R – радиус спирали;
k – коэффициент аллометрии;
α – центральный угол данного элемента спирали.
32.
КОНФОРМНЫЙ РОСТКаждый достаточно малый элемент
тела сохраняет геометрическое
подобие, в то время как все тело его
утраивает, и его форма изменяется.
Связан с наличием ростовых градиентов.
Считается, что конформность обусловлена
наличием прочного остова, отдельные звенья
которого могут растягиваться, но углы между
ними остаются постоянными.
33.
Пример конформного роставзрослый
5 лет
новорожденный
Конформно-геометрическая модель
онтогенетических трансформаций черепа
человека (по: Петухов, 1981)
34.
РОСТ И ЭВОЛЮЦИЯРоль мультипликативной аллометрии
Каждая часть тела имеет свою характерную и
нередко постоянную скорость роста в течение
онтогенеза. Разные части тела обладают различной
скоростью роста. Соответственно пропорции тела
детерминируются продолжительностью периода
роста и размерами, достигаемыми на взрослой
стадии.
В родственных группах с различными размерами
взрослых особей будут наблюдаться различные
пропорции тела.
35.
Примеры:Лицо человека - результат отрицательной
аллометрии лица приматов при сохранении формы,
свойственной их плоду.
36.
Примеры:Рога титанотериев
обладают
положительной
аллометрией, т. е. их
относительные
размеры возрастают с
увеличением
абсолютных размеров.
37.
Метод трансформации координат Д‘Арси ТомпсонаЕсли наложить на контур целого животного
прямоугольную сетку координат, а потом
подвергнуть ее простым деформациям
(растяжению, сжатию, скосу и т.д.), можно получить
реальные формы видов, родственных исходному.
Трансформации координат выражают плавные
усиления или ослабления градиентов роста.
38.
Примеры:Карапаксы различных
реальных видов крабов
могут быть получены
путем трансформации
прямоугольной
(декартовой) системы
координат, в которую
врисована исходная
форма карапакса
(Д‘Арси-Томпсон, 1942).
39.
Примеры:Форма тела различных
видов бокоплавов может
быть выведена из
конфигурации одного из
них путем различных
искривлений
прямоугольной сетки
координат
(Д‘Арси-Томпсон, 1949).
40.
Примеры:Сравнение формы
тела у близких
видов рыб с
использованием
деформированных
декартовых
координат (Д‘АрсиТомпсон, 1961).
41.
РОСТ И ЭВОЛЮЦИЯРоль аккреционной аллометрии
Яркий пример - разнообразие раковин моллюсков
Существуют компьютерные программы, позволяющие на
основе всего 4-х параметров вывести все мыслимые формы
раковин моллюсков:
• Отношение ширины одного завитка к ширине другого (по оси
х);
• Степень продвижения завитков по оси у (показатель роста
раковины в высоту);
• Форма растущей кривой (поперечное сечение контура
растущей раковины);
•Положение кривой относительно ее оси (зависит от угла, при
котором происходит рост).
42.
Примеры:Модели гипотетических раковин моллюсков, полученных
с помощью компьютера. В этом ряду варьируют только
два показателя: рост в высоту и положение кривой
относительно ее оси.
43.
Факторы ростаРост детерминирован генетически и является
полигенным признаком. Реализацию
генетического потенциала определяют факторы:
Экзогенные
(средовые)
Эндогенные
• Природно-климатические
условия;
• Питание;
• Физические нагрузки;
• Депривация;
• Социальные отношения и
пр.
Болезни:
• соматические;
• эндокринные;
• генетические
44.
Факторы ростаС точки зрения клеточно-молекулярных
механизмов факторы роста – это факторы
контроля клеточных делений. Выделяют два
уровня такого контроля:
Внешний (источником
фактора роста
являются другие
ткани и органы)
Внутренний
(саморегуляция)
45.
Факторы ростаВнешние факторы роста
Гормоны
(соматотропный,
тироксин, стероидные
гормоны надпочечников
и гонад)
Полипетидные факторы
роста
Стимуляторы роста:
(тромбоцитарный,
эпителиальный, плацентарный
факторы роста фибробластов,
тромбоцитов, инсулиноподобные
факторы роста.
Ингибиторы роста:
β -интерферон,
металлопротеазы,
трансформирующий
фактор роста β