Конспект лекции № 7. Тема Онтогенез.
Внутриутробное развитие и его критические периоды.
Внутриутробный период (период беременности) условно делят на эмбриональный (зародышевый) период от оплодотворения до 9 недель и фетальный (плодный) период от 9 недель до рождения. Иногда, первые дни эмбрионального периода называют "начальным" периодом.
Первое состояние человеческого эмбриона – это одна клетка - зигота . Далее следует период дробления (митотическое деление без роста размеров зародыша). При этом используются строительные и энергетические вещества, накопленные яйцеклеткой в период овогенеза. В процессе дробления зародыш продвигается по маточной трубе к матке.
Через несколько делений формируется морула - группа клеток бластомеров. Их делят на трофобласты и эмбриобласты. Трофобласты в последующем будут превращаться в провизорные органы зародыша, обеспечивающие его питание, выделение, защиту и дыхание. Эмбриобласты будут превращаться в различные части тела ребенка.
Следующее состояние зародыша называют бластулой. Бластула (бластоциста) - это сферический однослойный зародыш с полостью (бластоцель). Затем, начинается гаструляция – образование многослойного (у человека трехслойного зародыша) путем сложных перемещений (иммиграция) и делений (деляминация) зародышевых клеток. Гаструляция сопровождается имплантацией (внедрением) зародыша в стенку матки на 7-й день после оплодотворения. При гаструляции формируется 3 зародышевых листка.
Наружный – эктодерма (даст кожу и нервную систему).
Средний – мезодерма (даст мышцы, кости, сосуды).
Внутренний – энтодерма (даст главные элементы пищеварительной и дыхательной систем).
Развитие зародыша после гаструляции называют органогенезом, при котором продолжается дифференцировка систем и органов. В основе дифференцировки (появления отличий в строении и функциях) лежит эмбриональная индукция. ДНК всех клеток остается идентичной (следствие митотического деления), но развертывание системы белков-репрессоров и молекул-индукторов включает и (или) выключает разные гены в разных эмбриональных клетках. Индукторы и репрессоры работают уже с момента оплодотворения.
Одновременно происходит формирование из трофобластов провизорных органов (оболочек) зародыша: хориона, аллантоиса, амниона, желточного мешка.
Хорион – наружная оболочка зародыша выполняет защитную и трофическую функцию. Ворсинки хориона врастают в стенку матки и всасывают питательные вещества из слизистой оболочки, а затем из крови матери.
Аллантоис – собирает отработанные продукты метаболизма, обеспечивая функцию выделения. Впоследствии (через 3 недели после оплодотворения) слияние аллантоиса, хориона и сосудов мезодермы зародыша даст основу нового органа - плаценты с пуповиной.
Амнион – оболочка, наполненная амниотической жидкостью (околоплодными водами), окружает тело зародыша, защищая его от механических, термических и других повреждений.
Желточный мешок человеческого зародыша содержит незначительное количество питательного и строительного материала, но имеет важное значение в период до формирования плаценты.
Органогенез , как процесс формирования органов продолжается и во втором периоде внутриутробного развития - фетальном.
Фетальный, или плодный период условно отсчитывают с девятой недели после оплодотворения. В это время интенсивно растут и развиваются органы и системы плода. К сроку окончания нормальной беременности 9 месяцев (280 суток) женщина должна прибавить в массе на 7-9 кг. Эта прибавка складывается из массы ребенка (3,5 кг), плаценты (1 кг), околоплодных вод (1,5-2кг), гипертрофированной матки (1 кг) и подкожной жировой клетчатки (1-2 кг).
Плацентарный барьер . Биологический смысл "плацентарного барьера" в том, чтобы отделять два генетически чужеродных организма. В течение беременности на эмбрион и плод происходит воздействие факторов среды, опосредованное организмом матери. Плацента формируется не только из клеток зародыша. В плаценте, выделяют материнские части, например, кровяные лакуны, в которые погружены ворсинки плодной части плаценты.
Плацентарный барьер отделяет форменные элементы крови матери и плода, препятствует проникновению некоторых микроорганизмов и токсических веществ. Одновременно через плацентарный барьер должны проходить питательные вещества, кислород, а в обратном направлении продукты выделения плода. Эти обстоятельства дают возможность проникновения опасных веществ в организм ребенка.
Во время внутриутробного развития выделяют самые опасные моменты, или критические периоды беременности . Максимальная чувствительность плода бывает в период имплантации (срок 1 неделя), плацентации (срок 3-6 недели) и в течение родов , завершающих внутриутробное развитие. Действие неблагоприятных факторов в эти периоды легко приводит к нарушению внутриутробного развития и появлению уродств (тератогенные эффекты). В период беременности резко сокращаются показания к приему лекарств беременной женщиной, что связано с возможностью тератогенного и прямого токсического (передозировка) действия на плод.
"Талидомидовая катастрофа" – пример игнорирования возможности тератогенного действия лекарства. Она разыгралась из-за недостаточной проверки на животных нового препарата талидомида, предназначенного для облегчения неблагоприятных симптомов при беременности у женщин. У грызунов (мыши и крысы) талидомид не вызывал изменений в потомстве и был рекомендован для клинического использования у людей. В результате, во всем мире родилось несколько тысяч детей с недоразвитыми конечностями (фокомелия).
Дальнейшие исследования на кроликах и обезьянах показали аналогичные дефекты потомства. С тех пор, подобные фармакологические исследования проводят не менее, чем не двух видах млекопитающих, один из которых не грызуны.
Границей между внутриутробным периодом и следующим периодом индивидуального развития являются роды.
Роды.
В акушерской практике выделяют антенатальный (дородовый), натальный (родовой) и постнатальный (послеродовой) периоды. Сами роды (натальный период) делят на 3 периода: раскрытия, рождение плода и рождение плаценты.
Период раскрытия (родовых схваток) – раскрытие шейки матки до размеров сопоставимых с размерами головки плода. Процесс стимулируется гормоном гипоталамуса – окситоцином. В этот период разрывается амниотическая оболочка и отходят околоплодные воды. При патологическом течении этого периода и преждевременной отслойке плаценты возможна смерть плода от асфиксии (нарушения доставки кислорода).
Период рождения (изгнания) плода – ребенок проходит через родовые пути матери. При патологическом течении, в этот критический период возможны родовые травмы плода и разрывы промежности у роженицы.
Рождение плаценты - это период отслойки плаценты от стенки матки и ее выход вместе с пуповиной из родовых путей. После этого происходит резкое сокращение матки и сдавливание её сосудов. При нормальном течении родов кровопотеря не превышает 200-250 мл крови. При патологии этого периода и атонии матки возможна тяжелая кровопотеря. Кроме того, повышается риск попадания микроорганизмов в кровь матери и развитие тяжелого инфекционного осложнения – сепсиса (заражения крови).
Индивидуальное развитие после рождения и особенности действия лекарств в разные периоды жизни.
Жизнь человека можно разделить на 7 периодов: новорожденности, грудной, детский, пубертатный (подростковый), репродуктивный, климактерический, инволюционный.
Первый период жизни человека после рождения называют периодом новорожденности . В этот период происходит адаптация ребенка к новым условиям среды обитания. Максимальная смертность наблюдается именно в этот период. Изменение способа дыхания (плацента – легкие), питания (плацента – система пищеварения) и выделения (плацента – почки) приводит к серьезному напряжению организма ребенка. Переход из амниотической жидкости к обычным условиям земного тяготения называют гравитационным ударом. Условно период новорожденности продолжается 1 месяц, но практически его можно считать завершенным после заживления пупочной ранки.
Второй период жизни называют грудным периодом , хотя реально грудное вскармливание может отсутствовать. Этот период считают завершенным к 12 месяцам. Первый год жизни ребенок продолжает быстро развиваться и наращивать массу тела. Продолжают формироваться гистогематические барьеры между кровью и тканями. Незрелость этих барьеров требует особого подхода к назначению и дозированию лекарств у детей.
Нельзя механически пересчитывать дозу для ребенка на килограмм массы от дозы взрослого. При одинаковых с взрослым концентрациях барбитуратов в крови могут возникнуть тяжелые признаки передозировки у ребенка. Барбитураты легко проникают через незрелый гематоэнцефалический барьер (барьер между кровью и головным мозгом – ГЭБ) детей и трудно проникают через зрелый ГЭБ у взрослых. Кроме того, у детей не сформированы барьеры между кровью и пищеварительным каналом, неполноценно работают печень, почки, повышено всасывание веществ из кишечника в кровь, что усугубляет эффекты передозировки. Данные обстоятельства требуют снижения дозировки значительной группы препаратов после пересчета на 1 кг массы ребенка. Важной особенностью грудного периода является постепенное снижение пассивного врожденного иммунитета (антител матери), полученного через плацентарный барьер во время внутриутробного развития и выработка собственного активного иммунитета. В конце грудного периода наблюдается "иммунная яма". Материнские антитела уже разрушились, собственная защита еще не окрепла. У детей учащаются инфекции, от которых они ранее были защищены материнскими антителами.
Третий период жизни от года до 12-14 лет называется детским . В этот период происходит, преимущественно, количественное увеличение функционирующих структур организма. С ростом массы тела и созреванием барьеров постепенно повышается дозировка лекарств. Усиливается собственная защита от инфекций.
Четвертый период – период полового созревания (пубертатный или подростковый) начинается в 12-13 лет. У девочек на 1-2 года раньше, чем у мальчиков. В женском организме идет становление маточного цикла и периодических изменений гормонального фона. Начинаются первые менструации и созревают первые яйцеклетки. У мальчиков перестройка организма связана с началом сперматогенеза. Пубертатный период переходит в репродуктивный.
Пятый период жизни репродуктивный или период половой зрелости . У женщин стабилизируется маточный цикл, который контролируется системой гипоталамус (рилизинг-факторы) - гипофиз (гонадотропные гормоны) - яичники (эстрогены и гестагены) .
В первую половину маточного цикла в яичниках, под влиянием рилизинг-факторов гипоталамуса для фолликулостимулирующего (ФСГ) и лютеинизирующего (ЛГ) гормонов гипофиза и эстрогенов яичников, происходит созревание фолликулов, содержащих яйцеклетку. Одновременно, растет новая внутренняя оболочка матки. В середине маточного цикла (13-14 день) происходит овуляция – выход яйцеклетки из лопнувшего фолликула и её перемещение по маточной трубе к месту возможного оплодотворения. В это время, в гипоталамусе функционально преобладает выработка рилизинг-факторов для другого гипофизарного гормона пролактина (ПЛ). В яичнике лопнувший фолликул превращается в желтое тело, которое начинает продуцировать гормон прогестерон (группа гестагенов). Под влиянием прогестерона матка подготавливается к имплантации зародыша. Прогестерон называют гормоном беременности. В начале беременности его вырабатывает желтое тело яичника.
Если происходит оплодотворение, то циклические изменения прекращаются на период беременности. Они восстанавливаются через несколько недель после родов.
Если оплодотворения не произошло, то в конце маточного цикла происходит переключение системы гипоталамус-гипофиз-яичники на продукцию гормонов в исходных соотношениях. Отторжение слизистой оболочки матки, проявляется менструальным маточным кровотечением. Начинается новый маточный цикл.
Этому может предшествовать предменструальный синдром (ПМС). Он часто сопровождается реакциями нервной вегетативной системы (сердцебиения, потливость), и преходящими расстройствами психики (раздражительность, плаксивость).
Применение лекарств гормонального характера у женщин может значительно повлиять на репродуктивную функцию. Гормональные контрацептивы вызывают нарушение последовательности событий маточного цикла, вызывая искусственное бесплодие. Те же средства, назначаемые в другие дни маточного цикла и при беременности, наоборот, являются средствами лечения бесплодия.
Возможность тератогенного действия на развивающегося ребенка резко сокращает показания к применению большой группы лекарственных средств беременной женщиной.
В следующий после беременности период – кормления грудью (лактация) происходит увеличение расхода белка, витаминов и минеральных веществ, что повышает их дозировки для женщины. Прием других лекарств производят с учетом того, что при грудном вскармливании сохраняется угроза отравления ребенка лекарствами из молока кормящей матери, следовательно, сохраняются широкие ограничения на лечение женщины и в это время. После окончания лактации ограничения снимаются.
Репродуктивный период у мужчин не имеет таких жестких ограничений по использованию лекарственных средств, как беременность и лактация у женщин. Однако прием лекарств и отравления (в т.ч. алкоголем и наркотиками) в период сперматогенеза может повлиять на качество сперматозоидов. По этой причине, семье, которая решила завести ребенка, следует исключить или ограничить прием любых ксенобиотиков, потенциально влияющих на гаметогенез.
Шестой период жизни – климактерический - период полового угасания.
Репродуктивная функция у женщин затухает в 45-55 лет. Климакс связан с прекращением регулярной перестройки гормонального фона и прекращением менструаций (менопауза). Процесс угасания может прерываться, овогенез ненадолго восстанавливается. Климакс у женщин часто сопровождается реакциями, похожими на предменструальный синдром, растянутый во времени и манифестацией хронических болезней.
Климакс у мужчин протекает позже и мягче, но также может сопровождаться обострением хронических и появлением новых болезней. Быстрое снижение уровня андрогенов может сопровождаться нарушением функций предстательной железы (простатиты, гиперплазии) с последующими проблемами при мочеиспускании и мужской "дееспособностью".
Седьмой и последний период жизни называют периодом общего угасания или инволюционным . Этот период делят на 3 части: 60-75 лет пожилой возраст , 75-90 лет старческий возраст , 90 лет и более - период долгожительства . Старение сопровождается неравномерным ухудшением функций организма и проявлением места наименьшего сопротивления (locus minoris resistentia) - конкретной причины смерти. Прежде всего, утрачиваются функции сердца и сосудов, снижается иммунитет, повышая риск опухолевого перерождения тканей и восприимчивости к патогенным микроорганизмам. Важной особенностью назначения лекарств во все периоды жизни, а в период инволюции особенно, является индивидуальный подход к людям с заболеваниями почек и печени, требующий снижения дозировки.
Причины старения. Проблема старения имеет общебиологическое значение. Старение присуще любой живой системе, т.к. является неотъемлемым свойством жизни и считается нормальным естественным процессом. Наука о старении – геронтология выясняет основные биологические и социальные закономерности старения и даёт рекомендации о продлении жизни. Доказано, что старение – результат нарушения саморегуляции на разных уровнях жизнедеятельности организма. В процессе развития старения снижаются адаптационные возможности организма, но одновременно включается ряд приспособительных механизмов для коррекции нарушенных функций. Сам процесс старения надо рассматривать на разных уровнях: молекулярном, клеточном, системном и организменном.
Нет единой теории старения. Есть гипотезы. Считается, например, что существуют специализированные гены, запускающие процессы старения, а также гены, противостоящие этому процессу. Активность генов старения приводит к повреждению молекул ДНК и РНК и, как следствие, к необратимым изменениям синтеза белка. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению количества митохондрий, т.к. снижается интенсивность синтеза соответствующих белков. В результате нарушается интенсивность окислительного фосфорилирования и усиливается гликолиз, что приводит к дефициту энергии и повышению кислотности тканей. Эта гипотеза относится к группе гипотез генетической детерминированности (предопределенности) процессов старения.
Другая группа гипотез говорит об износе генетической информации . При репликации ДНК и в процессе считывания информации с ДНК – транскрипции происходит частичное повреждение - концевая недорепликация (А.М. Оловников) . Но ДНК имеет запас прочности – это те нуклеотиды которые не несут информации о строении белка или РНК. Пока при недорепликации укорачиваются эти участки – теломеры , функция клеток не нарушена, но в процессе многократных репликаций ДНК и транскрипций недорепликация приводит к укорочению уже функционально значимых участков и нарушению нормальной работы клеток теломеразы (см. рис. 1).
Третья группа - гипотезы износа организма несколько устарела, так как не показывает первопричину, а констатирует факты нарушения функций систем и органов.
Одним из факторов повреждения клеток является накопление в тканях свободных радикалов, которые вызывают перекисное окисление липидов. При этом повреждаются не только мембраны, но и другие структуры клетки, в т.ч. и ДНК.
ДНК-полимеразы, а синтез теломеров под контролем фермента
Рисунок 1. Положение теломеров и информационно-значимой части в одной цепочке молекулы ДНК.
"теломеры" информационно-значимая ДНК
ААААААААААААААААААААТАЦЦГТАЦТТТГТТГЦЦЦГГТТГГААЦЦЦГТТАЦТААТТАГЦТГТТГЦЦЦГГТТГГТТТАААЦ
При репликации ДНК нуклеотиды теломеров могут быть утрачены (концевая недрепликация). Но это не отражается на работе клетки, пока не утрачены нуклеотиды информационно-значимой части ДНК. После многократных делений могут быть утрачены все нуклеотиды-теломеры и начинают теряться нуклеотиды информационно-значимой части ДНК. ДНК теряет смысл, как и молекулы собираемых белков клетки. Без нормальных белков происходит нарушение функций клетки.
Это предположение доказывают эксперименты по искусственному внедрению гена теломеразы в клеточную культуру, которое продлевало её жизнь.
Возможно, что раньше других изнашивается (теряет теломеры) ДНК генов, кодирующих белки-ферменты для системы антиоксидантной защиты мембран от перекисного окисления и гены для обеспечения процесса метилирования ДНК.
При нарушении синтеза белков-ферментов антиоксидантной защиты, происходит резкое увеличение числа свободных радикалов и интенсификация перекисного окисления липидов клеточных мембран. Считается, что назначение комплекса антиоксидантов замедляет процесс старения.
Таким образом, для предотвращения процесса старения необходимо обеспечить нормальную репликацию ДНК. После определенного количества делений происходит нарушение генов контролирующих белки-ферменты (антиоксидантной защиты, нормального метилирования ДНК и др.), что резко ускоряет процесс старения.
Регенерация.
В течение всей жизни человек активно сопротивляется старению. Регенерация - это замещение утраченных структур. Одновременно, это один из способов противостоять старению и смерти.
Виды регенерации и восстановление функций. Регенерация бывает физиологической и репаративной.
Под физиологической регенерацией понимают нормальное самообновление тканей без экстраординарного воздействия. Примером физиологической регенерации может служить постоянное восстановление клеток эпителия кожи, желудка, двенадцатиперстной кишки и других органов.
По интенсивности физиологической регенерации клетки можно разделить на лабильные, стабильные и статические.
Лабильные клетки регенерируют быстрее и легче всех других. Это – клетки эпителия пищеварительного канала, эпидермиса кожи, красного костного мозга.
Стабильные клетки регенерируют медленнее лабильных, но при повреждении скорость их деления может резко возрастать. К стабильным (по регенераторной способности) относят клетки костей, печени, поджелудочной железы, слюнных желез и др. Различия между регенераторными способностями лабильных и стабильных клеток скорее количественные, чем качественные.
Статические клетки , как принято считать, не делятся. Это клетки нервной и мышечной ткани.
Репаративная регенерация – это регенерация после повреждения, вызванного экстраординарным воздействием (болезнь, травма).
Репаративная регенерация бывает полной и неполной.
Полной репаративной регенерацией называют восстановление ткани такими же клетками, которые были до повреждения. Например, регенерация клеток крови после кровотечения. К полной репаративной регенерации способны при благоприятных условиях клетки эпителиальной и соединительной тканей.
При неполной репаративной регенерации, тканевой дефект замещается клетками, отличающимися от клеток, которые были до повреждения. Например, после инфаркта миокарда (некроза сердечной мышцы) мертвые мышечные клетки сердца (миокардиоциты) замещаются клетками и волокнами соединительной ткани, формирующими рубец.
К неполной репаративной регенерации способны все виды тканей.
Восстановление функции поврежденной ткани, как правило, происходит при полной репаративной регенерации. Однако восстановление функции может быть и в тканях, неспособных к полной репаративной регенерации (нервной и мышечной).
Восстановление функций нервной ткани связывают с двумя механизмами. Если тело нервной клетки сохранено, то функции поврежденных периферических нервов могут восстанавливаться за счет регенерации отростков (прорастание аксонов). Например, восстановление движения пальца руки после его травматической ампутации и операции по приживлению. Второй механизм, связан с тем, что функцию погибших нервных клеток головного мозга могут взять на себя соседние клетки. Например, восстановление движений и речи после инсульта головного мозга.
Восстановление функций мышечной ткани также связывают с двумя механизмами. Внутриклеточная гиперплазия - это увеличение числа органоидов и размеров клеток. Так, после инфаркта миокарда сила сердечных сокращений постепенно восстанавливается из-за увеличения числа миофибрилл и митохондрий в клетках, оставшихся в живых. Второй механизм связывают с клетками - сателлитами, которые в норме находятся в недоразвитом состоянии и не сокращаются. После гибели мышцы, их развитие индуцируется. Они начинают выполнять сократительную функцию.
Смерть - это процесс прекращения жизни. Судебно-медицинская классификация смерти включает понятия о категории, роде, виде смерти.
Классификация по роду насильственной смерти: убийство, самоубийство, несчастный случай;
Классификация по роду ненасильственной смерти: типичная, внезапная, скоропостижная .
Типичной можно назвать смерть после тяжелой прогрессирующей болезни. Например, смерть ракового больного на фоне истощения и интоксикации организма.
Внезапная смерть регистрируется у больного человека, который не имел признаков опасного для жизни развития заболевания. Например, больной (62 года) со стабильной стенокардией напряжения, без признаков прогрессирования болезни, неожиданно умирает от инфаркта миокарда.
Скоропостижная смерть - неожиданная, при кажущемся здоровье. Например, человек без жалоб неожиданно умирает от болевого шока. На вскрытии обнаруживают прободение "немой" язвы желудка в брюшную полость.
Виды смерти: от физических, химических и биологических факторов.
На первом месте по причинам смерти людей сердечно-сосудистые заболевания, на втором месте травмы (в России), далее опухоли и другие болезни.
Блок дополнительной информации.
Онтогенез и апоптоз.
Апоптоз - интересный феномен - и сам апоптоз, и необыкновенная емкость данного термина: не так давно возникнув, последний объединил широчайший круг явлений.
Оказалось, что природа снабдила клетки не только многочисленными механизмами защиты и репарации, но и целым набором «суицидальных» инструментов.
Образно говоря, в каждой клетке есть своя собственная «гильотина», нож которой держится на не очень прочной «нитке». Когда случается что-то экстраординарное - в самой клетке или вокруг нее, - нитка перерезается и гильотина падает, «аккуратно» лишая клетку жизни. В этой «аккуратности» - тоже своя целесообразность: соседние клетки пострадать не должны.
Вообще говоря, гибель отдельных клеток в организме известна достаточно давно. Но вначале она воспринималась как сугубо дегенеративное явление, т. е. как процесс постепенного отмирания клеток в результате терминальной дифференцировки (пример - эритроциты и кератиноциты) или старения (нейроны).
И первый переворот во взглядах был сделан тогда, когда стало ясно, что погибать могут и, казалось бы, вполне жизнеспособные клетки, т. е. клетки, которые еще не успели исчерпать свои жизненные ресурсы. Действительно, как иначе характеризовать те многочисленные клетки, которые гибнут в эмбриогенезе - например, клетки предпочки (пронефроса) или клетки межпальцевых перегородок.
Но обычно явно или неявно считалось, что во всех этих случаях клетки погибают, так сказать, естественным путем - из-за того, что микроокружение перестает обеспечивать их жизнедеятельность. Например, прекращается поступление кислорода и питательных веществ, создается резкое закисление среды и т. п.
И потребовался второй переворот во взглядах, чтобы придти к заключению: часто активную роль в своей гибели играет сама клетка - с помощью содержащихся в ней механизмов, которые лишь запускаются теми или иными факторами внеклеточной или внутриклеточной среды.
Именно в результате этого переворота и возникло представление об апоптозе , или программированной клеточной гибели (ПКГ ).
Поэтому кратко апоптоз определяют как программированную клеточную смерть. Понимая под этим такую гибель клетки, в развитии которой активную роль играют специальные и генетически запрограммированные внутриклеточные механизмы.
Исходный же смысл слова «апоптоз» - весьма поэтический: по-гречески это означает опадание листьев.
Когда и при каких обстоятельствах в клетке включается программа апоптоза? Круг этих «обстоятельств» весьма широк. Но их можно разбить на две группы:
а) «неудовлетворительное» состояние самой клетки (что вызывает, условно говоря, «апоптоз изнутри »);
б) «негативная» сигнализация снаружи, передающаяся через специальные рецепторы клетки («апоптоз по команде »).
Конспект урока по биологии в 9 классе.
Тема: Индивидуальное развитие организмов – онтогенез.
Задачи: сформировать знания о сущности онтогенеза и его этапах; показать влияние факторов среды на онтогенез, вредное действие алкоголя, курения и наркотиков на онтогенез человека.
Оборудование: таблицы, иллюстрирующие процесс метаморфоза у членистоногих, амфибий, таблицы, отражающие сходство зародышей позвоночных животных.
Ход урока
Организационный момент. (1 мин.)
Актуализация знаний. (8 мин.)
Изучение нового материала. (28 мин.)
Где содержится наследственная информация? (гены, ДНК)
Рассмотрим развитие организма бабочки. Опишите его.
Как вы думаете, зашифрованы ли в генах бабочки все метаморфозы (изменения, превращения) в ее развитии, жизни? (да)
→ индивидуальное развитие организма протекает в строгом соответствии с его наследственной информацией, т.е….
В тетрадь: Онтогенез – это процесс индивидуального развития организма, в результате которого реализуется его наследственная информация.
Онтогенез
Одноклеточные
Клеточный цикл (между двумя делениями).
Во вновь образовавшейся клетке не всегда полностью сформированы клеточные структуры.
Для этого требуется время – созревание; За ним идет период зрелой клетки
Многоклеточные
От момента образования зиготы – до смерти.
В многоклеточном организме наблюдается несколько этапов развития – возрастных периодов. Ниже рассмотрим их подробнее.
Деление клетки.
Развитие многоклеточных организмов.
Эмбриональный Постэмбриональный
Зигота – зарождение (вылупление из яйца); прорастание семени и появление побега.
(от нескольких дней, до нескольких десятков и даже сотен, а иногда и тысяч лет – черепахи, дубы и др. организмы)
Организм испытывает количественные и качественные изменения:
На эмбриональный период способны оказывать влияние следующие факторы:
Неполноценное питание.
Радиация
Токсины (никотин, алкоголь, наркотики)
Недостаток кислорода
Их постоянное воздействие может привести к гибели зародыша или к нарушению его нормального развития.
Закрепление. Заполнить таблицу «Периоды онтогенеза» (6-7 мин.)
Подведение итогов. Домашнее задание. (1-2 мин.)
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМОВ. БИОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ЗАКОН
Задачи: сформировать знания о сущности онтогенеза и его этапах; показать влияние факторов среды на онтогенез, изучить основные закономерности и этапы эмбрионального и постэмбрионального периода развития; выявить общие закономерности развития на примере сравнения эмбрионов хордовых животных, проследить закон зародышевого сходства, биогенетический закон.
Элементы содержания: онтогенез, эмбриогенез, дробление, бластула, гаструла, эктодерма, энтодерма, мезодерма, гаструляция, нейрула, постэмбриональное развитие, закон зародышевого сходства, биогенетический закон.
Тип урока: комбинированный.
Оборудование: таблицы «Индивидуальное развитие», «Сходство зародышей позвоночных животных», презентация.
Ход урока
I. Организационный момент.
II. Проверка знаний учащихся.
Задание. Заполните таблицу, используя приведенные ниже варианты ответов.
| Элемент сравнения | Бесполое размножение | Половое размножение |
| 2. Наличие половых клеток | ||
| 3. Наличие мейоза | ||
| 6. Скорость увеличения числа |
Варианты ответов:
б) быстро
в) мейоз отсутствует
д) нет половых клеток
е) есть мейоз
и) растения и животные
м) медленно
| Размножение | ||||||
| Бесполое | ||||||
III. Изучение нового материала.
1. Онтогенез – процесс индивидуального развития организма (от зачатия до смерти), в результате которого реализуется его наследственная информация.
Онтогенез состоит из двух периодов:
1) Эмбриональный – начинается с момента оплодотворения и продолжается до рождения организма.
2) Постэмбриональный – начинается сразу после рождения, когда организм способен существовать самостоятельно, и продолжается до смерти.
2. Эмбриональный период развития.
1) При сиянии половых клеток образуется зигота .
2) Зигота начинает дробиться на бластомеры до тех пор, пока не образуется бластула (полая шаровидная структура с одним слоем клеток – однослойный зародыш).
3) Гаструляция – происходит формирование чашеобразного двух-слойного зародыша путем впячивания (миграции клеток, расслоения или обрастания) одной из стенок бластулы. Двухслойный зародыш, состоящий из двух зародышевых листков (эктодермы (наружного) и энтодермы (внутреннего)), называется гаструлой . Между двумя зародышевыми листками может идти закладка третьего зародышевого листка – мезодермы .
4) В каждом из зародышевых листков происходит закладка осевых структур зародыша (хорда, нервная трубка, пищеварительная трубка). Эта стадия зародыша называется нейрулой .
5) Гистогенез и органогенез – идет дальнейшая дифференцировка тканей, формирование и развитие органов, систем органов.
Задание. Используя текст учебника (§ 3.4), заполните таблицу.
Зародышевые листки, их производные
| Название листка | Производные каждого листка |
| Эктодерма | Покровы тела (наружный эпителий, кожные железы, роговые чешуи, поверхностный слой зубов), нервная система, |
| Энтодерма | Эпителий средней кишки и пищеварительные железы, эпителий дыхательной системы |
| Мезодерма | Все мышечные, соединительные ткани, каналы выделительных органов, кровеносная система, часть тканей половых органов |
Запомните!
3. Постэмбриональное развитие организма состоит из трех периодов:
1) Дорепродуктивный – рост организма, развитие и половое созревание.
2) Репродуктивный – активное функционирование взрослого организма, размножение.
3) Пострепродуктивный – старение, постепенное угасание процессов жизнедеятельности.
Постэмбриональное развитие животных бывает двух типов – прямое и непрямое.
Постэмбриональное развитие животных
4. Рассмотрите схему «Зародышевое сходство у позвоночных животных».
Если сравнить эмбрионы различных позвоночных животных, можно отметить, что на ранних стадиях развития их зародыши очень похожи, но с дальнейшим развитием различий становится больше, так как приобретаются признаки класса, рода, вида, индивидуального организма. Этот пример доказывает взаимосвязь между индивидуальным развитием каждого организма и эволюцией вида, к которому этот организм относится.
Эта взаимосвязь отражена в биогенетическом законе, сформулированном Ф. Мюллером и Э. Геккелем: Индивидуальное развитие особи (онтогенез) до определенной степени повторяет историческое развитие вида (филогенез), к которому относится данная особь.
То есть биогенетический закон говорит о том, что онтогенез есть краткое повторение филогенеза в закономерно измененном и сокращенном виде. А. Н. Северцов установил, что в онтогенезе повторяются признаки не взрослых особей предков, а их зародышей.
IV. Закрепление изученного материала.
Беседа по вопросам:
1. Что такое онтогенез?
2. На какие периоды делится онтогенез? Охарактеризуйте каждый из периодов.
3. Какие изменения происходят с зиготой в эмбриональном периоде?
4. В чем смысл биогенетического закона?
Домашнее задание: § 3.4 (повторить § 2.14, § 3.1–3.3).
Цель: сформировать представление о процессе онтогенеза и факторах окружающей среды, влияющих на изменение развития зародыша.
Основные понятия: онтогенез, эмбриогенез, постэмбриогенез, бластула, гаструла, нейрула, эктодерма, энтодерма, мезодерма.
Задачи:
Обучающие:
Расширить кругозор учащихся об особенностях жизненного цикла организма;
- рассмотреть особенности эмбриогенеза и постэмбриогенеза;
- определить спектр факторов, влияющих на ход нормального онтогенеза человека.
Воспитательные:
-
продолжить формирование здорового образа жизни;
- воспитывать уважение к людям науки и их достижениям;
- продолжить формирование работать в коллективе, в группах.
Развивающие:
Развивать навыки самообразования, творческие способности учащихся;
- продолжить развитие учебно – интеллектуальных умений; выделять главное и существенное, устанавливать причинно- следственные связи.
Оборудование:
Мультимедийная установка, презентация, СD-диск «КМ-школа, 10 класс»;
- телевизор, видеоролик;
- динамическая модель жизненного цикла насекомых.
Ход урока
1. ОЭУ
Цель: организация деятельности учащихся.
| Деятельность учителя | Деятельность учащихся | Оборудование |
||||||||||||||||||||||||||||||||
| Приветствие детей, проверка готовности класса к началу работы. | Приветствуют учителя, готовность к уроку. | 4 группы по 6 человек На столах учебники, тетради, ручка, карандаш, дневник |
||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. Актуализация знаний Цель: активизация познавательной деятельности учащихся. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Фронтальная беседа. | Фронтально отвечают на вопросы. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Что такое оплодотворение? | Процесс слияния женской и мужской гамет. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Что дает начало организму при половом размножении? | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Как образуется зигота? | Слиянием гаплоидных ядер гамет | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Какой набор хромосом имеет зигота? | Диплоидный | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Какой процесс деления зиготы превращает ее в организм? | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Откройте тетради и запишите тему урока. | Записывают тему урока. | Тема на доске: «Индивидуальное развитие организмов. Биогенетический закон». |
||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3. Изучение нового материала Цель: рассмотреть особенности эмбрионального периода развития организмов . |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Итак, для того, чтобы малое число клеток превратилось в полноценный организм, необходим целый ряд сложных, сменяющих друг друга превращений. | На правом крыле доски выделено мелом: «онтогенез» |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
| Процесс индивидуального развития организма с момента его образования при половом размножении и до конца жизни называется онтогенезом. | Записывают в тетради определение под диктовку учителя. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| В онтогенезе многокле-точных животных выделяют два периода: эмбриональный и постэмбриональный (слайд 3 компьютера). (Схема на доске.) | На доске изображена схема:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
| Объяснение эмбрионального периода с помощью слайдов 5, 6, 7. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Что на схеме изображено количеством знаков вопросов? | -
количество слоев клеток: ? – один слой;
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Из каждого зародышевого листка развиваются определенные органы и системы органов. Используя стр. 95-96 учебника, а также знания по зоологии найдите ответ на вопрос: какие органов образуются из зародышевых листков. | Работа с учебником стр. 95-96. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ответ внесите в таблицу на обратной стороне доски (оценка 1 ученику). | На обратной стороне доске нарисована таблица, заполняет ее 1 ученик, проставляя «+».
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4. Изучение нового материала Цель: рассмотреть влияние факторов среды на формирование зародыша. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Сходным образом идет развитие зародышей всех хордовых животных, в том числе и человека. На протяжении всего времени внутриутробного развития плод человека связан с организмом матери через плаценту находится в постоянной зависимости от факторов окружающей среды, состоянии здоровья матери. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Какие факторы среды, как вы думаете, могут оказывать отрицательное воздействие на зародыш человека? | Перечисляют: стресс, алкоголь, табак, наркотики, неправильное питание… | Мультивизор, видеоролик, раздаточный материал – текст с информацией о вреде алкоголя и табакокурения. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ребята перед вами ставится задача: используя видеоролик (интервью акушера-гинеколога) и раздаточный материал выполнить проектную работу по плану (на доске) . | Просмотр видео, работа в группах. | План проекта. Актуальность Задачи |
||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2 группы работают над проблемой алкоголя, 2 – над проблемой курения. Отчет выполняется в виде озвучивания выводов каждой группы. Задание всем: « Какой выход из сложившейся ситуации вы видите? Поиграем! Если бы я стал начальником, то я … | Прослушиваем отчеты. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| И, все- таки, с чего же надо начать? Оценивается активность отдельных учеников | С самого человека, с формирования у него осознанного отношения к употреблению алкоголя и табака… | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5. Изучение нового материала Цель: определить черты сходства зародышей различных организмов. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
| У всех многоклеточных организмов стадии эмбрионального развития одни и те же, но могут протекать они по-разному. | Учебник рис. 49, стр. 98 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
| Давайте рассмотрим рисунок 49, стр. 98. Группы задают друг другу вопросы и отвечают. | Открывают учебники, готовят вопросы. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Что можно сказать, рассматривая начальные стадии развития зародышей позвоночных? | Эмбрионы сходны | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. Какие признаки свидетельствуют, что предками наземных были водные животные? | Жаберные щели, плавники, хвост. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3. Почему эмбрион рыбы проявляет черты сходства с взрослым организмом раньше, чем человек или кролик? | Разная продолжительность жизни, уровень организации, проще устроены… | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Обобщите все сделанные предположения. | Записывают в тетради. На эмбриональном этапе зародыши сходны (К. Бэр), онтогенез до определенной стадии повторяет историческое развитие организма (филогенез ) (Мюллер, Геккель), сходства проявляются по признакам только зародышевым. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6. Закрепление Цель: систематизировать знания о эмбриональном и постэмбриональном развитии. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
| С наступлением момента рождения или выхода из яйцевых оболочек наступает постэмбриональный период. Типы постэмбрионального развития разнообразны и протекают в несколько стадий. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Каждой группе раздается папка в которой находятся элементы циклов развития мухи и таракана. Команда, построившая циклы первая и вторая имеет право оформить на доске и объяснить (оценка двоим). | Картинки, магниты. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
| Обобщение по вопросам: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Каждый период характеризуется рядом изменений в организме. | Детство, отрочество, юность, молодость, зрелость, старость. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Дописываем опорную схему. Приведите примеры из животного мира, где еще встречаются непрямое развитие. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
7. Подведение итогов
Знание этапов онтогенеза позволяет не только говорить об общности происхождения живого мира, но и имеет важное значение в определении систематической принадлежности видов, в медицине.
Объявление оценок (6-8 человек).
8. Домашнее задание
3.4, термины, составить мини проект на тему: «Внедрение в общество новых технологий защиты детства».
Сравнение полового и бесполого размножения
| Элемент сравнения | Бесполое размножение | Половое размножение |
| 1. Количество родительских особей | ||
| 2. Наличие половых клеток | ||
| 3. Наличие мейоза | ||
| 4. Сходство потомков с родителями | ||
| 5. У каких организмов встречается | ||
| 6. Скорость увеличения числа |
Варианты ответов:
б) быстро
в) мейоз отсутствует
г) потомки отличаются от родителей на генном уровне
д) нет половых клеток
е) есть мейоз
ж) потомки идентичны родителям
з) женские и мужские половые клетки
и) растения и животные
к) растения, микроорганизмы, низшие животные
м) медленно
Сравнение полового и бесполого размножения
| Элемент сравнения | Бесполое размножение | Половое размножение |
| 1. Количество родительских особей | ||
| 2. Наличие половых клеток | ||
| 3. Наличие мейоза | ||
| 4. Сходство потомков с родителями | ||
| 5. У каких организмов встречается | ||
| 6. Скорость увеличения числа |
Варианты ответов:
б) быстро
в) мейоз отсутствует
г) потомки отличаются от родителей на генном уровне
д) нет половых клеток
е) есть мейоз
ж) потомки идентичны родителям
з) женские и мужские половые клетки
и) растения и животные
к) растения, микроорганизмы, низшие животные
м) медленно
Сравнение полового и бесполого размножения
| Элемент сравнения | Бесполое размножение | Половое размножение |
| 1. Количество родительских особей | ||
| 2. Наличие половых клеток | ||
| 3. Наличие мейоза | ||
| 4. Сходство потомков с родителями | ||
| 5. У каких организмов встречается | ||
| 6. Скорость увеличения числа |
Варианты ответов:
б) быстро
в) мейоз отсутствует
г) потомки отличаются от родителей на генном уровне
д) нет половых клеток
е) есть мейоз
ж) потомки идентичны родителям
з) женские и мужские половые клетки
и) растения и животные
к) растения, микроорганизмы, низшие животные
Урок № ……………
План-конспект по теме "Онтогенез. Эмбриональное развитие организма".
Цель: сформировать у учащихся представление об индивидуальном развитии организма.
Задачи. Обучающие – сформировать понятия онтогенез, эмбриогенез, бластула, гаструла, нейрула, гистогенез, органогенез, морула, бластоцель; познакомить с периодами онтогенеза; охарактеризовать процессы, протекающие на стадиях эмбриогенеза; познакомить с законом зародышевого сходства.
Развивающие
– продолжить формирование навыков работы с книгой, с дополнительной научной литературой, немыми таблицами, интерактивной доской; развивать умение готовить сообщения, анализировать рисунки учебника, обобщать и делать выводы, выявлять закономерности.
Воспитывающие
– аккуратное оформление схем в тетради, показать отрицательное влияние алкоголя, никотина, лекарственных препаратов, применяемых без назначения врача на эмбрион.
Оборудование. Презентация «Онтогенез. Эмбриональное развитие организма»
Ход урока.
I . Оргмомент.
II. Актуализация знаний .
Сегодня на уроке мы продолжаем изучение темы «Размножение и развитие организмов».
Фронтальный опрос.
Вспомните:
- Что называется размножением?
(Способность организма воспроизводить себе подобных).
- Какие Вы знаете способы размножения?
(Бесполое и половое).
- В чём различие между бесполым и половым размножением?
(При бесполом размножении принимает участие одна особь и дочерние организмы наследуют идентичную генетическую информацию материнской особи, а при половом –участие принимают два организма, которые производят гаметы и при слиянии гамет образуются особи с генетической информацией от обоих родителей ).
- Что такое гамета?
(Половая клетка).
- Какие Вы знаете гаметы?
(Яйцеклетка и сперматозоид или спермии ).
- Где они образуются?
(В половых железах).
- Что называется оплодотворением?
(Процесс слияния гамет).
- Что образуется в результате оплодотворения?
(Зигота).
- Что такое зигота?
(Это клетка с диплоидным набором хромосом, половина из которых получена от материнского организма, а половина – от отцовского).
Зигота – это одна клетка. Все живые организмы (грибы, растения, животные) начинают своё развитие с зиготы, то есть с одной клетки. О чём это свидетельствует?
(О родстве и единстве происхождения).
Каким же образом из зиготы развивается целый организм? Из яйца курицы - цыплёнок, из икринки рыбы - малёк, из икринки лягушки – головастик, у млекопитающих – детёныш? Ведь зигота у большинства животных имеет микроскопические размеры, например, у млекопитающих 0,1 мм?
(Благодаря делению и росту клеток).
Правильно. Зигота претерпевает ряд изменений и благодаря вначале делению клеток, затем росту и дифференцировке клеток формируется организм. Деление клеток – рост клеток – дифференцировка клеток – это основа онтогенеза.
Цель сегодняшнего урока:
1. Познакомиться с понятием «онтогенез».
2. Познакомиться с типами и периодами онтогенеза.
3. Узнать, что такое эмбриональное развитие?
4. Выделить основные этапы эмбрионального развития.
5. Установить какие изменения происходят на каждом этапе?
6. Установить влияние внешней среды на развитие зародыша.
План урока:
1. Онтогенез. Типы и этапы онтогенеза.
2. Эмбриональный период и его стадии.
Дробление
- бластула
- гаструла
- нейрула
- гистогенез и органогенез
3.Влияние частей развивающегося зародыша.
4. Влияние внешней среды на развитие зародыша.
III. Изучение нового материала .
ОНТОГЕНЕЗ.
Онтогенез (греч.ontos – сущее, genesis - происхождение) – процесс, присущий любому живому организму, независимо от сложности его организации.
Онтогенезом , или индивидуальным развитием, называют весь период жизни с момента слияния половых клеток и образования зиготы до гибели организма.
Изучением вопросов, связанных с индивидуальным развитием организмов, занимается эмбриология (от греч. еmbryon – зародыш).
Процесс появления и развития живых организмов интересовал людей с давних пор, но эмбриологические знания накапливались постепенно и медленно. Великий Аристотель, наблюдая за развитием цыпленка, предположил, что эмбрион образуется в результате смешения жидкостей, принадлежащих обоим родителям. Такое мнение продержалось в течение 200 лет. В XVII веке английский врач и биолог У. Гарвей проделал некоторые опыты для проверки теории Аристотеля. Будучи придворным врачом Карла I, Гарвей получил разрешение на использование для опытов оленей, обитающих в королевских угодьях. Гарвей исследовал 12 самок оленей, погибших в разные сроки после спаривания. Первый эмбрион, извлеченный из самки оленя через несколько недель после спаривания, был очень мал и совсем не похож на взрослое животное. У оленей, погибших в более поздние сроки, зародыши были крупнее, у них было большое сходство с маленькими, только что родившимися оленятами.
Так постепенно и накапливались знания по эмбриологии.
Основателем современной эмбриологии считается академик Российской Академии К.М.Бэр. В 1828 году он опубликовал сочинение «История развития животных», в котором доказывал, что человек развивается по единому плану со всеми позвоночными животными.
У простейших организмов тело которых состоит из одной клетки онтогенез совпадает с клеточным циклом, т.е. с момента появления, путем деления материнской клетки до следующего деления или смерти.
У многоклеточных видов размножающихся бесполым путем, онтогенез начинается с выделения группы клеток материнского организма (почкование гидры), которые делясь митозом, формируют новую особь со всеми ее системами и органами.
У тех видов, которые размножаются половым путем, онтогенез начинается с момента оплодотворения яйцеклетки и образования зиготы.
Онтогенез – это не просто рост маленькой особи до тех пор, пока она не превратится в большую. Это цепь строго определенных сложнейших процессов, в результате которых формируется присущие только особям данного вида особенности строения, жизненных процессов, способность к размножению. Заканчивается онтогенез процессами, закономерно ведущими к старению и смерти.
С генами родителей новая особь получает своего рода инструкцию о том, когда и какие, изменения должны происходить в организме, чтобы он смог успешно пройти весь жизненный путь.
ТИПЫ ОНТОГЕНЕЗА.
У животных выделяют три типа онтогенеза
Личиночный (встречается у насекомых, рыб, земноводных). Желтка в их яйцеклетках мало, и зигота быстро развивается в личинку, которая самостоятельно питается.
Яйцекладный (наблюдается у рептилий, птиц и яйцекладущих млекопитающих). Яйцеклетки данных видов живых организмов богаты желтком. Зародыш таких видов развивается внутри яйца.
Внутриутробный (у большинства млекопитающих и человека). При этом развивающийся зародыш задерживается в материнском организме, образуется временный орган – плацента, через который организм матери обеспечивает все потребности растущего эмбриона: дыхание, питание, выделение и т.д. Внутриутробное развитие заканчивается процессом деторождения.
ПЕРИОДЫ ОНТОГЕНЕЗА.
Любой тип онтогенеза у многоклеточных животных принять делить на 2 периода: эмбриональный и постэмбриональный.
Эмбриональный период начинается с оплодотворения и образования зиготы, заканчивается либо выходом личинки из оболочки, либо выходом особи из яйца, либо рождением особи.
Постэмбриональный период начинается с завершения эмбрионального периода. И включает в себя: половое созревание, взрослое состояние, старение и заканчивается смертью.
Сегодня мы остановимся поподробнее только на первом периоде онтогенеза – эмбриональном, или эмбриогенезе.
И рассмотрим мы развитие эмбриона на примере тех животных, чьи яйцеклетки содержат очень мало питательных веществ. К таким животным относятся плацентарные млекопитающие, в том числе и человек.
У вас на столах лежат листы с таблицей, которую вы будете заполнять по ходу моего объяснения.
Основные этапы эмбрионального развития
| Основные этапы | Особенности каждого этапа | Схематичный рисунок |
| 1. Образование зиготы | Образуется при слиянии сперматозоида и яйцеклетки. |
|
| 2. Образование бластулы | Дробление зиготы. Деление клеток, которые не сопровождается ростом. Образуется многоклеточный шар, состоящий из 32 клеток. Внутри шара находится полость - бластоцель |
|
| 3. Образование гаструлы | Деление клеток на одном из полюсов бластулы и впячивание их внутрь бластоцели - гаструляция. Образование двух зародышевых листов – эктодермы и энтодермы, а затем развитие мезодермы. |
|
| 4. Стадия нейрулы | Формирование важных частей зародыша - нервной трубки и хорды. Нервная трубка развивается из эктодермы, а хорда из мезодермы. |
|
| 5. Закладка и формирование органов – органогенез | Процесс дифференцировки клеток и формирование органов. |
Развитие организма начинается с одноклеточной стадии, которая происходит с момента слияния сперматозоида и яйцеклетки. Возникшее при оплодотворении ядро, обычно уже через несколько минут начинает делиться, вместе с ним делиться и цитоплазма. Образующиеся клетки, ещё сильно отличаются от клеток взрослого организма, называются бластомерами (от греч. blastos – зародыш,meros – часть). При делении бластомеров размеры их не увеличиваются, поэтому процесс деления носит название дробления. Дробление завершается образованием однослойного многоклеточного зародыша – бластулы. При дроблении клеток у всех животных – общий объем бластомеров на стадии бластулы не превышает объема зиготы. В итоге образуется многоклеточный шар, состоящий из 32 клеток. Внутри шара находится полость – бластоцель.
У человека на 6 день после оплодотворения бластула выходит из яйцевода в полость матки, а на седьмой день внедряется в ее стенку. Этот процесс называется имплантацией зародыша. После этого на одном из полюсов бластулы ее клетки начинают делиться быстрее, чем на другом, и впячиваться внутрь бластоцели. Это процесс получил название гаструляция . Вскоре из впячивания образуется второй внутренний слой клеток зародыша. Такой двухслойный шарик называется гаструлой. Наружная стенка гаструлы называется – наружным зародышевым листком или эктодермой , а внутренняя – внутренним зародышевым листком или энтодермой. Из клеток расположенных на границе между экто- и энтодермой, развивается третий зародышевый листок – мезодерма .
Полость внутри гаструлы называется первичной кишкой , а отверстие, которое в нее ведет – первичным ртом.
Следующая за гаструлой стадия развития зародыша – нейрула. На этой стадии происходит формирование таких важных частей зародыша, как нервная трубка, и хорда. Нервная трубка развивается из эктодермы, а хорда из мезодермы.
Заключительным этапом является органогенез. Таким образом, уже на ранних стадиях эмбрионального периода онтогенеза из внешне одинаковых бластомеров развиваются различные по строению и функциям ткани, органы и системы. Этот процесс получил название дифференцировки клеток. Из каждого зародышевого листка формируются свои органы и системы, например,
| Зародышевый лист | Органы |
| эктодерма | Нервная система, органы чувств, эпителий кожи, эмаль зубов |
| энтодерма | Мышечная ткань, соединительная ткань, кровеносная система, почки, половые железы |
| мезодерма | Эпителий средней кишки, пищеварительные железы - печень и поджелудочная железа, эпителий жабр и легких |
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ НА РАЗВИТИЕ ЭМБРИОНА.
В эмбриональном периоде развитие любого организма зависит от условий окружающей среды. Причем в большей степени эта зависимость проявляется у плацентарных животных. Яйца птиц, например, практически изолированы от окружающей среды, а оптимальную температуру для зародыша обеспечивают родители при высиживании. Эмбриональное развитие млекопитающих находится в полной зависимости от материнского организма, т. к. от него получает все необходимое для жизни.
Интенсивно делящиеся клетки зародыша весьма чувствительны к неблагоприятным воздействиям, которые могут привести к различным нарушениям в формирующимся организме. Опаснее всего воздействие химических веществ, способных проникать через плаценту в эмбрион. В частности к таким веществам относятся никотин, алкоголь, наркотики, действие радиоактивности, рентгеновых лучей, ядовитых веществ, различных медикаментов могут привести к очень тяжёлым последствиям - рождению ребёнка без рук, ног и даже без головы.
При нарушении почти любого звена эмбрионального развития возникают отклонения от нормального хода развития, т.е. аномалии.
Аномалии могут касаться органов кровообращения, дыхания, пищеварения, мочеполовой системы; возможно незаращение перегородок между предсердиями, образование добавочных селезёнок, удвоение почек и т.п
Наиболее опасными для развития зародыша являются первые три месяца беременности. В этот период плод особенно чувствителен к вирусным инфекциям, поскольку плаценты еще нет. Она формируется к концу третьего месяца беременности. Например, такое почти безопасное для взрослых и детей заболевание, как краснуха, может привести к рождению ребенка с пороком сердца, глухотой, умственной отсталостью, если мать заболеет этой болезнью в начале беременности.
Вредное влияние на развитие эмбриона оказывает употребление его родителями алкоголя, наркотиков, курение табака. Алкоголь и никотин угнетают клеточное дыхание. Недостаточное снабжение кислородом приводит к тому, что в формирующихся органах образуется меньшее количество клеток, органы оказываются недоразвитыми. Особенно чувствительна к недостатку кислорода нервная ткань. Употребление будущей матерью алкоголя, наркотиков, курение табака, злоупотребление лекарствами часто приводят к необратимому повреждению эмбриона и последующему рождению детей с умственной отсталостью или врожденными уродствами. В легких случаях наблюдается расторможенность ребенка: несобранность, неспособность к систематической работе, нерациональная двигательная активность, низкий уровень произвольного внимания, а также очень плохая память.
Эмбрион очень чувствителен к лекарственным препаратам. Поэтому беременные женщины должны их применять строго по назначению врача.
Не меньшую опасность для развития зародыша представляет загрязнение среды обитания различными химическими веществами или облучение ионизирующей радиацией.
Составление схемы факторов влияющих на плод в тетради.
- А сейчас, я вам прочту отрывок из стихотворения Али Ибн Сина «Поэма о медицине»
О детях, находящихся ещё в утробе матери:
Как следует, о том веду я речь.
Дитя в утробе матери беречь.
Ничто зловредное его пусть не коснётся,
Пусть мать питается не как придётся,
А ест еду и влагу с пользой пьёт,
Так, чтоб нормально развивался плод.
Пускай отбросов в пище будет мало,
Чтоб кровь она при этом очищала.
Как вы понимаете строки этого стихотворения?
Обсуждение стихотворения.
Учитель : Как называется процесс развития зародыша в матке женщины?
Ученик : Этот процесс называется беременностью.
Учитель :Вы становитесь взрослыми. И вам всем уже известно, что любая половая близость, может завершиться беременностью. Девочки, девушки, и даже взрослые женщины стоят перед выбором сохранить беременность или её прервать. Прежде чем пойти на страшный шаг убийства, а это действительно убийство, подумайте! А может это ваша последняя беременность и после сделанного аборта, вы никогда не будите иметь детей, и не познаете счастья материнства. Возможно, этот ребёнок был бы вашей опорой в жизни, был бы самым умным, талантливым. Действительно, для любого нормального человека уничтожение живой жизни безнравственно, греховно. Необходимо отметить, что ответственность за аборт ложиться на двоих – мужчину и женщину.
Сейчас вы прослушаете «Дневник нерожденного ребенка».
А я призываю вас только к одному: задумайтесь!
IV. Закрепление.
Подведём итоги изученного на уроке.
Фронтальный опрос или кроссворд.
Что такое онтогенез? - Какие типы онтогенеза вы знаете?
- Какие периоды он включает?
- Эмбриогенез – это……?
- Назовите стадии эмбриогенеза?
- Кратко охарактеризуйте каждую из них? (использование таблицы)
- Перечислите, какие вам известны зародышевые листки и что в последствии из них образуется?
V. Домашнее задание.
§ 35, 36 «Биология»А.А.Каменский.
Сообщение : «Почему же мы стареем…?»
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ЭМБРИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ
| Основные этапы | Особенности каждого этапа | Схематичный рисунок |
| 1. Образование зиготы | ||
| 2. Образование бластулы | ||
| 3. Образование гаструлы | ||
| 4. Стадия нейрулы | ||
| 5. Закладка и формирование органов – гистогенез |
Кроссворд «Онтогенез. Эмбриональное развитие»
1. Клетки, образующиеся при делении зиготы и отличающиеся от клеток взрослого организма.
2. Основатель современной эмбриологии.
3. Первая клетка нового организма.
4. Этап, в процессе которого происходит закладка и формирование органов.
5. Новый организм, который развивается из оплодотворенной яйцеклетки.
6. Тип онтогенеза, характерный для насекомых, рыб и земноводных.
7. Этап, в результате которого происходит формирование важных частей зародыша.
8. Полость, находящаяся внутри шара образованного бластомерами.
9. Период онтогенеза, который начинается с оплодотворения и заканчивается появлением новой особи.
10. Временный орган в материнском организме, обеспечивающий эмбриону дыхание, питание, выделение и т.д.
Онтогенез – это процесс индивидуального развития особи от момента образования зиготы при половом размножении (или появления дочерней особи – при бесполом) до конца жизни.
В основу периодизации онтогенеза положена возможность осуществления особью полового размножения. По этому принципу онтогенез делят на три периода: дорепродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный.
Дорепродуктивный период характеризуется неспособностью особи к половому размножению, в связи с ее незрелостью. В этот период происходят основные анатомические и физиологические преобразования, формируя зрелый в половом отношении организм. В дорепродуктивный период особь наиболее уязвима для неблагоприятных влияний физических, химических и биологических факторов окружающей среды.
Этот период, в свою очередь, делится на 4 периода: эмбриональный, личиночный, период метаморфоза и ювенильный.
Эмбриональный (зародышевый) период длится от момента оплодотворения яйцеклетки до выхода зародыша из яйцевых оболочек.
Личиночный период встречается у некоторых представителей низших позвоночных животных, зародыши которых, выйдя из яйцевых оболочек, некоторое время существуют, не имея всех черт зрелой особи. Для личинки характерны эмбриональные черты особи, наличие временных вспомогательных органов, способность к активному питанию и размножению. Благодаря этому личинка завершает свое развитие в наиболее благоприятных для этого условиях.
Метаморфоз как период онтогенеза характеризуется структурными преобразованиями особи. При этом вспомогательные органы разрушаются, а постоянные органы совершенствуются или новообразуются.
Ювенильный период длится от момента окончания метаморфоза до вступления в репродуктивный период. В этот период особь интенсивно растет, происходит окончательное формирование структуры и функции органов и систем.
В репродуктивном периоде особь реализует свою возможность к размножению. В этот период развития она окончательно сформирована и устойчива к действию неблагоприятных внешних факторов.
Пострепродуктивный период связан с прогрессирующим старением организма. Для него характерно снижение, а затем полное исчезновение функции размножения, обратные структурные и функциональные изменения органов и систем организма. Снижается устойчивость к различным неблагоприятным воздействиям.
Постэмбриональное развитие может быть прямым и непрямым. При прямом (без личинки) развитии из яйцевых оболочек или из тела матери выходит организм, сходный со взрослым. Постэмбриональное развитие этих животных сводится в основном к росту и половому созреванию. Прямое развитие встречается у животных, размножающихся откладыванием яиц, когда яйца богаты желтком (беспозвоночные, рыбы, пресмыкающиеся, птицы, некоторые млекопитающие), и у живородящих форм. В последнем случае яйцеклетки почти лишены желтка. Зародыш развивается внутри материнского организма, и его жизнедеятельность обеспечивается посредством плаценты (плацентарные млекопитающие и человек).
Непрямое развитие – личиночное, с метаморфозом. Метаморфоз может быть неполный, когда личинка напоминает взрослый организм и с каждой новой линькой становится все более похожей на него, и полный, когда личинка отличается от взрослого организма по многим важнейшим признакам внешнего и внутреннего строения, а в жизненном цикле присутствует стадия куколки.
2. Эмбриональное развитие
Период эмбрионального развития наиболее сложен у высших животных и состоит из нескольких этапов.
Первый этап эмбрионального развития – дробление. При этом из зиготы путем митотического деления образуются сначала 2 клетки, затем 4, 8 и т. д. Образующиеся клетки называются бластомерами, а зародыш на этой стадии развития – бластулой. При этом общая масса и объем почти не увеличиваются, а новые клетки приобретают все меньшие размеры. Митотические деления происходят быстро одно за другим, характеризуясь укорочением, а иногда и выпадением некоторых стадий митоза. Так, для этого процесса характерна значительно более быстрая репликация ДНК. Стадия G1 (подготовки к синтезу ДНК и рост клеток) выпадает. Стадия G2 значительно укорочена. Такая быстрая последовательность митотических делений обеспечивается энергией и питательными веществами цитоплазмы яйцеклетки.
Иногда образовавшаяся бластула представляет собой полостное образование, в котором бластомеры располагаются в один слой, ограничивая полость – бластоцель. В случаях, когда бластула имеет вид плотного шара без полости в центре, ее называют морулой (morum – тутовая ягода).
Следующий этап эмбрионального развития – гаструляция. В это время бластомеры, продолжающие быстро делиться, приобретают двигательную активность и перемещаются относительно друг друга, формируя слои клеток – зародышевые листки. Гаструляция может происходить либо путем инвагинации (впячи-вания) одной из стенок бластулы в полость бластоцеля, иммиграцией отдельных клеток, эпиболией (обрастанием), либо дела-минацией (расщеплением на две пластинки). В итоге форми-руется наружный зародышевый листок – эктодерма, и внутренний – энтодерма. У большинства многоклеточных животных (кроме губок и кишечнополостных) между ними образуется третий, средний зародышевый листок – мезодерма, сформированный из клеток, лежащих на границе между наружным и внутренним листками. Затем наступает этап гисто– и органогенеза. При этом вначале образуется зачаток нервной системы – ней-рула. Это происходит путем обособления группы клеток эктодермы на спинной стороне зародыша в виде пластинки, которая сворачивается в желобок, а затем в длинную трубку и уходит вглубь, под слой клеток эктодермы. После этого на передней части трубки формируется зачаток головного мозга и органов чувств, а из основной части трубки – зачаток спинного мозга и периферической нервной системы. Кроме того, из эктодермы развивается кожа и ее производные. Энтодерма дает начало органам дыхательной и пищеварительной систем. Из мезодермы формируются мышечная, хрящевая и костная ткань, органы кровеносной и выделительной систем.