Заняття № 41

Тема. Онтогенез. Ембріональний період.

Мета: розглянути особливості ембріогенезу, формування тканин та органів в багатоклітинних організмах.

Література: л.1. Загальна біологія: (Підруч. для учнів 10-11-х кл. серед. загальноосвіт. шк.) / М.Є. Кучеренко та ін. –К.: Генеза, 2000. - 464 с. § 34, 35

План

1. Онтогенез:

- ембріональний розвиток.

2. Гаструляція:

- утворення зародкових листків(ентодерма, екзодерма, ендодерма).

3. Гістогенез.

4. Органогенез.

1. Онтогенез (від грец. Отос – існуюче та генезис – походження) – це індивідуальний розвиток особини від її зародження до смерті. У різних груп організмів онтогенез має свої особливості, які залежать від способу розмно-ження. Тривалість онтогенезу може бути різною. Наприклад, секвоя може жити понад 3000 років, черепахи 150років, річковий рак – 20років.

Онтогенез поділяють на ембріональний та постембріональний періоди.

Ембріональний період – це час, коли новий організм розвивається всередині материнського організму або всередині насіння, яйця. Він завершується народженням.

Постембріональний періодтриває від моменту народження і триває до моменту набуття організмом здатності до розмноження.

В організмів деяких видів після розмноження настає смерть (комахи - одноденки, лососеві риби тощо). В інших організмів (більшість хребетних тварин, павукоподібні, молюски, багаторічні рослини) здатність до розмноження зберігається певний час – період статевої зрілості. Після її втрати смерть у таких організмів настає не відразу, а через деякий час. Цей час називається періодом старіння, коли знижується рівень обміну речовин, відбуваються процеси необоротних змін в організмі, які призводять до смерті.

Ембріональний розвиток (ембріогенез) тваринного організму починається з дробіння зиготи. Дробіння це ряд послідовних мітотичних поділів зиготи, за якого утворені клітини (бластомери) в інтерфазі не ростуть, і тому їх розміри зменшуються після кожного поділу. Характер дробіння дуже залежить від кількості жовтка, запасеного в цитоплазмі яйцеклітини. Так у тварин з великою кількістю жовтка (плазуни, птахи), дроблення неповне. Яйцеклітини, що мають незначну кількість жовтка або не мають його взагалі (ссавці, плоскі черви), піддають повному дробінню.

Лінії, які розділяють бластомери, називають борознами дробіння. Процес дробіння завершується утворенням бластули, яка є наступною стадією ембріогенезу. Вона має вигляд порожнистого утвору різної форми, стінки якого складаються з одного шару бластомерів.

Після утворення бластули починається гаструляція – процес формування двошарового зародка – гаструли. Утворення гаструли можливе чотирма основними способами, з яких найпоширенішими є вгинання (інвагінація) та заповзання (імміграція).

2. Під час інвагінації частина бластодерми вгинається всередину бластули. При цьому утворюється двошаровий зародок – гаструла, шари клітин якої дістали назву зародкових листків (зовнішній – ектодерма та внутрішній – ентодерма). Між екзодермою та ентодермою зостаються залишки порожнини бластули.

Імміграція – це переміщення частини бластомерів у порожнину бластули, де вони з часом утворюють внутрішній зародковий листок ентодерму.

У більшості багатоклітинних тварин після гаструляції настає етап формування третього зародкового лиска – мезодерми, - розташованого між зовнішнім та внутрішнім, і закладки органів та їхніх систем.

Первинно подібні між собою бластомери дають початок різним зародковим листкам. Це явище виникає внаслідок диференціації клітин.

3. Диференціація – це виникнення відмін у будові та функціях клітин, тканин та органів під час онтогенезу. Гістогенез – це сукупність процесів, які забезпечують в онтогенезі багатоклітинних організмів формування, існування та відтворення різних тканин.

У рослин всі типи тканин мають єдине походження –з твірної тканини. У тварин процеси гістогенезу складніші: тканини різних типів розвиваються з похідних різних зародкових листків. Дуже важливу роль відіграють міжклі-тинні взаємодії, вплив біологічно активних речовин. Клітини, що беруть участь у гістогенезі, бувають стовбурними, напівстовбурними та дозрілими.

Стовбурні клітини. На ранніх стадіях розвитку ембріона клітини неспеціалізовані. Вона отримали назву стовбурових (СК), тому що розташовані біля основи уявного стовбура генеалогічного дерева клітин, яке вінчає корона з різних спеціалізованих клітин. На відміну від звичайних клітин, приречених виконувати чітко визначені функції в організмі, СК і процесі розвитку мають можливість набувати спеціалізації.

СК розмножуються шляхом поділу, як і всі інші клітини. Відмінність полягає в тому, що вони можуть ділитися необмежено, а зрілі клітини зазвичай мають обмежену кількість циклів поділу. Тож говорять, що СК здатна до поліферації, тобто до тривалого розмноження і репродукції великої кількості клітин.

СК здатні до диференціювання – процесу необоротної спеціалізації клітин. Сили, що дають поштовх початку диференціювання, можуть бути внутрішніми й зовнішніми. Внутрішні сигнали управляються генами клітини, а зовнішні – хімічними речовинами, які виділяють інші клітини, фізичним контактом із сусідніми клітинами.

Протягом життя в дорослому організмі постійно відбувається загибель клітин різних тканин. Унаслідок цього в організмі постійно відбуваються процеси відновлення втрачених клітин. У результаті поділу стовбурових клітин утворюються материнська і дочірня клітини. Материнські використовуються для самопідтримання популяції, а дочірні або перетворюються на камбіальну клітину, або безпосередньо диференціюються.

Потрапляючи в організм під час трансплантації, СК продовжують ділитися й самі знаходять місце, де їхня допомога найпотрібніша. Надзвичайно привабливими для використання в медицині є ембріональні стовбурові клітини людини: з них можна отримувати будь-які типи клітин організму.

Ембріональні стовбурові клітини отримують із внутрішньої клітинної маси бластоцити на найбільш ранніх стадіях розвитку ембріона, коли вона ще не імплантувалася в стінку матки.

Напівстовбурні клітини диференційовані, вони зберігають здатність до поділу.

Дозрілі клітини диференційовані та мають обмежений цикл поділу.

4. Органогенез – це процес формування зачатків органів та їх подальшої диференціації у ході індивідуального розвитку організмів. Він відбувається одночасно з гістогенезом, або в утворені певного органа беруть участь різні типи тканин і клітинних елементів.

Формування тканин та органів. З ектодерми, крім нервової тканини, виникають елементи органів чуттів, зовнішній шар покривів та шкірні залози, передня та задня кишки.

Ентодерма дає початок епітелію, що вистеляє порожнину середньої кишки, та похідним від неї травним залозам (печінка, підшлункова залоза), хорді, легеням, щитовидної залози.

З мезодерми формуються зачатки скелета, мускулатури, кровоносної системи, статевих та видільних органів, перикард.

За умов нормального розвитку формування окремих частин зародка й організму в цілому узгоджене за місцем та часом. Це пояснюється тим, що, як правило, зачатки одних органів розвиваються під впливом взаємодій з зачатками інших, які заклалися раніше.

Явище взаємодії між частинами зародка під час ембріогенезу, за якої одна з них визначає напрямок розвитку сусідньої, дістало назву ембріональної індукції. Отже, розвиток зародка – це ланцюг ембріональних індукційних взаємодій.