Л_4_Биология_индивидуального_развития_многоклеточных_организмов

1.

Лекция
Биология индивидуального развития
многоклеточных организмов.
2.7. Онтогенез, его типы и периоды.
2.8. Закономерности эмбрионального периода онтогенеза.
2.9. Влияние тератогенных факторов внешней среды на развитие
зародыша.
Н.И. Петруняк

2.

Онтогене́з
– индивидуальное развитие
организма,
совокупность
последовательных
морфологических,
физиологических,
биохимических
и
цитогенетических
преобразований, претерпеваемых организмом, от
оплодотворения (при половом размножении) или
от момента отделения от материнской особи (при
бесполом размножении) до смерти.
Термин «онтогенез» впервые был введён Э. Геккелем в 1866 году.
Онтогенез подразделяют на три периода:
1. Предэмбриональный (прогенез) период соответствует
гаметогенезу - процессу образования половых клеток.
2. Эмбриональный период начинается с образования зиготы и
заканчивается выходом развивающегося организма из яйцевых
или зародышевых оболочек или рождением.
3. Постэмбриональный начинается момента рождения (у
млекопитающих) или с выхода из яйцевых или зародышевых
оболочек заканчивается смертью.

3.

Гаметогенез – процесс образования и созревания половых
клеток – гамет.
Гаметогенез делится на:
сперматогенез – образование и созревание мужских половых
клеток – сперматозоидов;
овогенез (оогенез) – образование и созревание женских
половых клеток – яйцеклеток.
У животных гаметогенез протекает в специальных половых
железах – гонадах:
семенники – мужские гонады;
яичники – женские гонады.
Половые клетки образуются из первичных половых клеток –
гоноцит.
Гоноцит – эмбриональная клетка, из которой впоследствии
могут образоваться сперматозоиды или яйцеклетки.

4.

Сперматогенез
I период. Размножение
Клетки наружного слоя семенных канальцев многократно делятся митозом,
образуются клетки округлой формы с крупным ядром, которые называют
сперматогонии.
Генетическая характеристика 2n2c
II период. Рост
Клетки увеличиваются в размерах и перемещаются ближе к просвету
канальца – их называют сперматоциты 1-го порядка.
Генетическая характеристика 2n4c
III период. Созревание Происходят 2 деления мейоза:
после 1-го (редукционного) деления каждый диплоидный сперматоцит
1-го порядка образует два гаплоидных сперматоцита 2-го порядка,
Генетическая характеристика n2с
после 2-го (эквационного) деления из каждого сперматоцита 2-го
порядка образуется по две клетки, которые называют сперматиды
Генетическая характеристика nс
IV период. Формирование
Сперматиды перемещаются к просвету канальца и из них
формируются сперматозоиды
Генетическая характеристика nс

5.

Овогенез (оогенез)
I период. Размножение
Первичные половые клетки делятся митозом, их число увеличивается, а
размеры уменьшаются. Образуются овогонии.
Генетическая характеристика 2n2c
II период. Рост
Процессы деления останавливаются, клетки начинают расти, удваивается
(реплицируется) ДНК. Образуются овоциты I порядка
Генетическая характеристика 2n4c
III период. Созревание Происходят 2 деления мейоза:
после 1-го деления каждый диплоидный овоцит 1-го порядка образует
один гаплоидный овоцит 2-го порядка и одно первичное редукционное
(полярное, направительное) тельце.
Генетическая характеристика n2с
после 2-го деления из овоцита II порядка образуется одна яйцеклетка
и одно редукционное (полярное, направительное) тельце.
Первое редукционное тельце делится и образует 2 редукционных тельца.
Генетическая характеристика nс
Результат овогенеза - 1 яйцеклетка и 3 редукционных
(полярных, направительных) тельца

6.

7.

Размножение первичных половых клеток у мужчин
начинается с периода полового созревания и продолжается
всю жизнь.
У женщин первичные половые клетки закладываются в
период эмбриогенеза, их размножение заканчивается к
рождению. Первичные половые клетки, мигрируют в яичник
на ранних стадиях эмбриогенеза (до рождения).
Овоциты созревают в фолликулах яичников под влиянием
гормонов гипофиза.
На этапе профазы I мейоза овогенез останавливается до
наступления половой зрелости - первый блок овогенеза.
С наступлением половой зрелости деление овоцитов I
порядка происходит циклично - 1 раз в месяц.
После оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом.
Овогенез опять останавливается - второй блок овогенеза и
другие яйцеклетки в это время не образуются.

8.

Виды яйцеклеток по количеству желтка:
• алецитальные: безжелтковые
(плацентарные млекопитающие,
некоторые беспозвоночные –
первичнотрахейные).
• олиголецитальные:
маложелтковые (черви, моллюски,
иглокожие).
• мезолецитальные: среднее
количество желтка (осетровые,
амфибии).
• полилецитальные:
многожелтковые (членистоногие,
рыбы, птицы).

9.

Алецитальное
Гомолецитальное
Телолецитальное
Центролецитальное
Типы строения яиц по количеству и распределению
желтка:
Алецитальные – почти лишены желтка (некоторые
плоские черви, млекопитающие)
Гомолецитальные или изолецитальные – желтка
мало, он равномерно распределен, ядро в центре
(часть моллюсков, иглокожие)
Анизолецитальные – желток в яйцеклетке распределен
неравномерно.
Они подразделяются на
Телолецитальные – желтка много, распределен
неравномерно (в основном на вегетативном полюсе),
ядро смещено к анимальному полюсу (головоногие
моллюски, лягушки, рыбы, пресмыкающиеся,
птицы)
Центролецитальные – желтка много, распределен
равномерно; ядро в центре, окружено участком
цитоплазмы. Тонкий слой цитоплазмы находится у
поверхности яйца, он сообщается с плазмой около
ядра с помощью цитоплазматических нитей (многие
членистоногие)

10.

Зигота – это одноклеточный зародыш образованный в
результате оплодотворения яйцеклетки
Дробление – ряд последовательных митотических делений
зиготы в результате которых образуется однослойный
зародыш – бластула.
Бластула - от греческого blaste, blastos – росток, зачаток –
многоклеточный однослойный зародыш
Дробление
Полное
Равномерное
Неравномерное
Дискоидальное
Неполное
Поверхностное
10

11.

Типы дробления
По характеру образования и расположению бластомеров:
• полное (голобластическое) – характерно для яиц с небольшим
количеством желтка, при этом борозды дробления проходят
через все яйцо, а имеющийся у них желток включается в
вегетативные бластомеры;
• неполное (меробластическое) – характерно для зигот,
содержащих большие запасы белков желтка (полилецитальные
яйца), при этом борозды дробления не проникают в богатую
желтком область цитоплазмы.

12.

В зависимости от размеров образовавшихся
бластомеров:
• равномерное – бластомеры на анимальном и
вегетативном полюсе имеют одинаковые размеры;
• неравномерное – на анимальном полюсе сосредоточены
более мелкие бластомеры, чем на вегетативном.
По скорости формирования бластомеров:
• синхронное – при одинаковой скорости образования
бластомеров на обоих полюсах зиготы;
• асинхронное – на анимальном полюсе скорость
образования бластомеров выше, чем на вегетативном.

13.

Голобластическое дробление делится на:
1. Радиальное голобластическое дробление, которое может быть 2
видов:
а) полное равномерное дробление (бесчерепные (ланцетник) и
иглокожие);
б) полное неравномерное дробление (амфибии и осетровые).
2. Спиральное голобластическое дробление (большинство
моллюсков, кольчатые, круглые и плоские черви).
3. Билатеральное голобластическое дробление (асцидии)
4. Асинхронное, ротационное голобластическое дробление
(плацентарные млекопитающие).
Меробластическое дробление делится на:
1) дискоидальное меробластическое дробление (рептилии, птицы,
костистые рыбы);
2) поверхностное меробластическое дробление (насекомые).

14.

Например:Дробление голобластическое (полное)
1) Полное равномерное (ланцетник)
Яйцеклетка – алецитальная или первично олиго- и
изолецитальная, дробление полное равномерное , бластула
называется целобластула: ее стенка – бластодерма – составляет
один слой одинаковых по размеру клеток, а полость –
бластоцель – расположена в центре.

15.

2. Полное неравномерное (амфибии)
Яйцеклетка – умеренно телолецитальная: желтка много, и он
в большей мере сосредоточен у вегетативного полюса,
дробление полное неравномерное
В результате дробления образуется амфибластула
1) анимальный полюс, называемый крышей, содержит мелкие клетки;
2) вегетативный полюс, или дно, состоит из крупных клеток;
Биология размножения и развития
3) область же между крышей и дном – краевая зона, клетки
здесь – промежуточного размера;
4) бластодерма во всех перечисленных областях является
многослойной;
5) бластоцель смещена к крыше

16.

◦ 3. Полное спиральное дробление характерно для нескольких
групп червей (кольчатых, круглых и плоских) и почти всех
моллюсков, за исключением головоногих.
◦ Возникающие впоследствии бластулы не имеют бластоцеля и
носят название стерробластула

17.

Телолецитальная яйцеклетка - желток на одном из полюсов вегетативном.
Дробление меробластическое (неполное)
◦ Дробление дискоидальное (рептилии, птицы)
◦ Центролецитальная яйцеклетка (желток в центре).
◦ Дробление поверхностное (насекомые)

18.

1 – полное равномерное дробление (иглокожие, бесчерепные); 2 –
полное неравномерное дробление (амфибии, осетровые рыбы); 3 – полное
билатеральное дробление (асцидии); 4 –полное равномерное ротационное
дробление (плацентарные млекопитающие); 5 – полное спиральное дробление (большинство моллюсков; кольчатые, плоские и круглые черви); 6,
7 – неполное дискоидальное дробление (6 – костистые рыбы; 7 – рептилии, птицы); 8 – неполное поверхностное дробление (насекомые)

19.

У человека яйцеклетка вторично-изолецитальная.
Дробление полное, неравномерное, асинхронное.
Морула
Бластоциста
◦ Дробление происходит в просвете яйцевода со 2 по 4
сутки. Через 4 суток образуется морула - плотное
скопление клеток из 16-32 клеток, а затем бластула
у человека называется бластоциста

20.

Типы бластул:
Морула (от лат. morum – тутовая ягода) – плотное скопление
бластомеров, бластоцель отсутствует. Типична для
гидроидных полипов, у некоторых кишечнополостных, а
также у млекопитающих на ранних стадиях развития.
Целобластула (от греч. koilos – пустой) – обычно округлой
формы с однослойной или многослойной стенкой и крупным
бластоцелем. Характерна для животных с голобластическими
яйцеклетками (кишечнополостных,
иглокожих, оболочников, бесчерепных, круглоротых).
Амфибластула – бластула с многослойной стенкой и
разделением бластомеров на микро- и макромеры.
Бластоцель невелик и смещен к анимальному полюсу (у
осетровых рыб и амфибий).

21.

Дискобластула – дисковидное скопление бластомеров
(бластодиск или бластодерма), лежащее на анимальном полюсе
зиготы на неразделившейся желточной массе.
Бластоцель имеет вид узкой щели. Образуется у рыб, рептилий,
птиц.
Перибластула – однослойная бластодерма, окружающую
желточную массу, бластоцель отсутствует. Образуется
у членистоногих.
Бластоциста – бластула, состоящая из двух функционально
различных групп бластомеров.
Наружный слой клеток – трофобласт (питающий зачаток),
формирует внезародышевые образования, в частности, плаценту, и
обеспечивает имплантацию бластоцисты в стенку матки.
Внутренняя клеточная масса – эмбриобласт (зародышевый
узелок) – формирует ткани самого зародыша. Бластоциста
содержит крупный бластоцель. Характерна для плацентарных
млекопитающих.

22.

Стерробластула – бластула с
однослойной стенкой
и очень мелким бластоцелем.
Встречается у некоторых губок,
кишечнополостных, моллюсков,
членистоногих.
Плакула – бластула в виде
двухслойной пластинки,
образованной более или менее
одинаковыми клетками.
Характерна для известковых
губок, нематод, наземных
олигохет, асцидий.

23.

Гаструляция – процесс образования зародышевых листков
В процессе гаструляции происходит перемещение клеточного
материала, которое приводит к образованию зародышевых
листков.
В результате гаструляции образуется двуслойный, а затем
трехслойный зародыш (у большинства животных) – гаструла.
Выделяют две стадии
формирования гаструлы
Ранняя гаструла, имеющая два
зародышевых листка (эктодерму
и энтодерму),
Поздняя гаструла, когда
формируется третий
зародышевый листок мезодерма.

24.

Способы гаструляции
1. Инвагинация – вворачивание участка клеточной стенки зародыша
при которой не нарушается механическая целостность стенки
бластулы (осуществляется целым пластом). Характерно
для в олиго- или мезолецитальных яиц.
Образуется:
• двухслойный зародыш (наружная стенкой
– первичная эктодерма, внутренняя –
первичная энтодерма);
• гастроцель – первичный кишечник
(архентерон), вытесняющий бластоцель;
• бластопор (первичный рот) – отверстие
при помощи которого гастроцель
сообщается с внешней средой (окружен
губами бластопора).
Бластопор:
• первичноротые – дефинитивный рот взрослого организма (черви,
моллюски, членистоногие);
• вторичноротые – анальное отверстие (щетинкочелюстные, плеченогие,
иглокожие, кишечнодышащие) или нервно-кишечный канал (хордовые)

25.

2. Инволюция – подворачивание внутрь зародыша
увеличивающегося в размерах наружного пласта клеток,
который распространяется по внутренней поверхности
остающихся снаружи клеток. Характерна для мезолецитальных
яйцеклеток амфибий.
У амфибий подворачивание внутрь
и миграция к анимальному полюсу
по внутренним поверхностям еще
неинволюировавших глубоких
клеток).

26.

3. Эпиболия – обрастание мелкими клетками анимального
полюса более крупных (отстающих в скорости деления и
менее подвижных) клеток вегетативного полюса. Движение
эпителиальных пластов клеток (обычно эктодермальных),
распространяющихся как одно целое, окружающих глубокие
слои зародыша. Характерно для мезо- и полилецитальных
яйцеклеток с телолецитальным расположением желтка.
Бластопор отсутствует и
архентерон не формируется.
Зачаток первичного кишечника
формируется когда макромеры
вегетативного полюса становятся
меньше и между ними образуется
полость.

27.

4. Иммиграция – перемещение отдельных клеток или их
групп, не объединенных в единый пласт.
В том или ином виде встречается у всех зародышей (наиболее
древний способ гаструляции, открыт И.И. Мечниковым, 1886).
Выселение (ингрессия) части клеток
стенки бластулы внутрь бластоцеля
(выселившиеся клетки образуют
энтодерму двуслойного зародыша:
• униполярная иммиграция –
выселение клеток с одного полюса
(гидромедузы);
• биполярная иммиграция –
Выселение клеток бластодермы
может приводить к полному
выселение клеток с 2-х
исчезновению бластоцеля
противоположных полюсов
(бластопор отсутствует, сообщения
(кишечнополостные);
гастроцеля с внешней средой нет).
• мультиполярная иммиграция –
беспорядочное выселение клеток (по
всей поверхности бластулы).

28.

5. Деляминация – расщепление единого клеточного пласта на
два параллельных. Каждая клетка бластодермы образуется
путем митотического деления (второй слой отшнуровывает).
Встречается, когда дробление заканчивается образованием
бластулы с невыраженным бластоцелем (морула).
Клеточные перемещения
при деляминации
практически отсутствуют
(выравнивание внутренних
стенок клеток наружного
слоя и формирование
базальной мембраны).
В чистом виде указанные способы гаструляции встречаются
крайне редко.
В каждом конкретном случае эмбриогенеза сочетаются
несколько типов движений – смешанный способ гаструляции.

29. Способы образования мезодермы

Энтероцельный способ- клетки, формирующие мезодерму,
обособляются в виде карманов первичной кишки. Полости
карманов превращаются в целом. Мезодерма делится на
отдельные участки - сомиты, из которых образуются
определенные ткани и органы (вторичноротые).
Телобластический способ - на границе между эктодермой и
энтодермой по бокам от бластопора клетки - телобласты –
начинают делиться и дают начало мезодерме
(первичноротые).

30.

Органогенез (от греч. organou — орудие, инструмент и
genesis — происхождение, возникновение) - формирование
тканей и органов зародыша в результате дифференцировки
клеток и зародышевых листков.
Органогенез сопровождается дифференцировкой клеток
. Дифференцирование, обособление - выражается в том, что в
теле зародыша образуется несколько различных по строению
и функции типов клеток.
У разных животных одни и те же зародышевые листки дают
начало одним и тем же органам и тканям.
Эти органы и ткани имеют сходное строение и общее
происхождение — они гомологичны (от греч. homologia —
согласие, сходство).
Гомология органов свидетельствует о единстве животного
мира.
30

31.

◦ В органогенезе можно выделить две фазы:
нейруляция — образование комплекса
осевых органов (нервная трубка, хорда,
кишечная трубка и мезодерма сомитов), в
который вовлекается почти весь зародыш, и
построение органов, приобретение
различными участками тела типичной для
них формы и черт внутренней организации,
установление определенных пропорций
(пространственно ограниченные процессы).
31

32.

Нейруляция – образование нейрулы - комплекса осевых органов
(нервной трубки, хорды, кишечной трубки и мезодермы сомитов).
1. По краям нервной пластинки нарастает эктодерма;
2. образуются нервные валики, которые растут навстречу друг
другу и затем смыкаются;
3. пластинка погружается внутрь и сильно прогибается;
4. образуется нервный желобок, а затем нервная трубка, которая
в передней и задней части зародыша некоторое время
остается открытой;
5. в задней части тела эктодерма нарастает на бластопор и
отверстие нервной трубки, закрывая их таким образом, что
нервная трубка остается сообщенной с кишечной полостью –
образуется нервно-кишечный канал.
6. одновременно во внутреннем зародышевом листке зачаток
хорды начинает выгибаться, выделяется из общей пластинки
и превращается в обособленный тяж в виде сплошного
цилиндра.

33.

7. в мезодерме появляются небольшие карманообразные
выросты по двум сторонам внутреннего листка. Они
отделяются от энтодермы и в виде двух тяжей с полостью
внутри располагаются по всей длине зародыша;
8. от переднего конца первичного кишечника отчленяются две
пары целомических мешков. Внутри целомических мешков
находится вторичная полость тела - целом, - заполненная
жидкостью.

34.

◦ Целомические мешки образуются симметрично по бокам.
Внутри целомических мешков находится вторичная полость
тела - целом, - заполненная жидкостью. Стенки
целомических мешков, обращенные в сторону кишечника,
называют спланхноплеврой, в сторону эктодермы соматоплеврой. Эти листки участвуют в образовании
сердечно-сосудистой системы, плевры, брюшины, перикарда.

35.

36.

37.

◦ Образование органов и тканей из трех
зародышевых листков
Эктодерма
Нервная система
Рецепторы
органов чувств
Эпидермис кожи и
его производные:
волосы и ногти
Железы:сальные,
потовые,
молочные
Эпителий рта,
носа, ануса
зубная эмаль
Мезодерма
Скелет
Мышцы
Дерма
Кровеносная и
лимфатическая
система, кровь
Выделительная
система
Энтодерма
Дыхательная
система
Пищеварительная
система
Печень
Поджелудочная
железа
Тимус
Щитовидная железа

38.

Особенности репродукции человека
1. Человек – биосоциальное существо, может сознательно
регулировать свою сексуальную жизнь.
2. Способность к репродукции у женщин возможна с 14–16 лет
и до 45–50 лет; у мужчин с 16–18 лет и до старости.
3. Образование гамет не имеет сезонного характера.
4. Особенности оплодотворения у человека: • эякулят спермы
должен содержать не менее 150 млн. сперматозоидов,
яйцеклетка жизнеспособна 24 часа, сперматозоид способен к
оплодотворению в течение 24–48 часов, • сперматозоид
проникает в ооцит 2-го порядка, • через 24 часа после
оплодотворения происходит 2-е деление мейоза с образованием
яйцеклетки и 2-го редукционного тельца, а спустя 10 часов
наступает сингамия.
5. Чем старше женщина, тем большая вероятность рождения
ребенка с генетическими дефектами. Возраст отцов
способствует увеличению у потомства патологии,
обусловленной генными мутациями.