Народна освіта » Біологія » Етапи індивідуального розвитку організмів. Початкові стадії ембріонального розвитку тварин

Завантаження
 

Етапи індивідуального розвитку організмів. Початкові стадії ембріонального розвитку тварин

Автор: admin от 3-12-2012, 22:05, переглянуло: 6907


Індивідуальний розвиток, або онтогенез (від грец. онтос — існуюче і генезис - походження), - це розвиток особини від зародження до завер­шення життя (смерті або поділу). У різних груп організмів онтогенез має свої особливості та тривалість, які, зокрема, залежать від способу розмно­ження. Наприклад, вік дерев мексиканського кипариса сягає до 10 000 ро­ків, драцени - до 6000. Є «довгожителі» й серед тварин. Так, одна особина річкової щуки прожила понад 300 років; деякі види черепах живуть до 150 років; риба білуга та нільський крокодил - до 100. Серед безхребетних тварин значну тривалість життя мають деякі види актиній (до 90 років), молюсків (тридакна - до 300 років) і членистоногих (річковий рак - до 20 років, камчатський краб - понад ЗО років).

Онтогенез багатоклітинних організмів забезпечує здійснення всіх їхніх біологічних функцій. Під час індивідуального розвитку відбуваються ди­ференціація клітин, формування тканин та органів. Лише в організмі людини нараховують близько 250 типів клітин.

 

Які періоди виділяють в онтогенезі?

В онтогенезі виділяють зародковий (ембріональний) і післязародковий (постембріональний) періоди. Ембріональний (від грец. ембріон - зародок) період - час, коли нова істота зароджується та розвивається всередині материнського організму або яйця, насінини тощо. Він завершується народженням (виходом з оболонок яйця, проростанням). Постембріо-

нальний (від грец. пост - після та ембріон) період супроводжується збільшенням розмірів (ростом), він триває від моменту народження і до смерті особини. Під час онтогенезу відувається й розвиток організмів - вони змінюються якісно.

Які етапи зародкового розвитку тварин? Що таке дроблення?

 У процесі зародкового розвитку тварин виділяють кілька послідовних етапів: дроблення, яке закінчується формуванням одношарового зародка - бластули; розвиток дво- або тришарового зародка - гаструли;

Зародковий     розвиток       починається

з  дроблення зиготи. Дро­блення - це ряд послідовних мітотичних поділів зиготи або незаплідненої яйцеклітини (у разі партеногенезу). Утворені клітини - бластомери (від грец. бластос - зародок і мерос - частина) - в інтерфазі не ростуть, і тому їхні розміри після кожного поділу зменшуються вдвічі, а об’єми ядер не змінюються. У цей час зазвичай не відбувається транскрипції власних генів, а лише материнської ІРНК.

Під час дроблення змінюється так зване ядерно-цитоплазматичне спів­відношення об’ємів ядра та цитоплазми. Це важливий показник стану клітини, який зокрема дає змогу оцінити рівень метаболізму. Наприклад, досягнення певного ядерно-цитоплазматичного співвідношення може слу­гувати сигналом для початку поділу клітини. Зміни цього співвідношення можуть свідчити про запальні процеси та деякі форми онкологічних за­хворювань.

На дроблення впливають кількість і характер розташування поживних речовин (жовтка) в яйцеклітині. Якщо вона має невелику кількість по­живних речовин, більш-менш рівномірно розподілених в цитоплазмі (кишковопорожнинні, кільчасті черви, ланцетник, плацентарні ссавці тощо), то відбувається повне дроблення. При цьому зигота повністю діли­ться на бластомери.

Повне дроблення може бути рівномірним або нерівномірним (мал. 20.1). За рівномірного дроблення всі бластомери мають приблизно однакові розміри (морські їжаки, ланцетники, плацентарні ссавці), а за нерівномір­ного - після кожного поділу виникають великий і малий бластомери (кіль­часті черви).

 

Якщо жовтка в зиготі багато і він заповнює більшу її частину, то відбувається неповне дроблення. При цьому ділиться не вся запліднена яйцеклітина, а лише певна її частина. Так, у птахів, плазунів, першозвірів цитоплазма з ядром сконцентрована на одному з полюсів яйцеклітини у вигляді зародкового диска, який і дробиться, на відміну від жовтка. У комах велика маса жовтка сконцентрована всередині зиготи, тому в них унаслідок дроблення утворюється поверхневий шар бластомерів, які оточують неподільний жовток. Слід зазначити, що бластомери діляться досить швидко, у дрозофіли, наприклад, кожні 20 хв.

 

Запам’ятайте:  під час дроблення маса та об’єм зародка не змінюються, а залишаються такими, як у зиготи.

 

Остання стадія дроблення завершується утворенням бластули (від грец. бластос - зародок) - наступної стадії зародкового розвитку.Бластула має вигляд порожнистого утвору різної форми, стінки якого утворені зазвичай одним шаром бластомерів. Одні з бластул нагадують сферу, інші - диск, в одних усі бластомери однакових розмірів, в інших - є дрібні та великі бластомери. Подібні між собою клітини бластули згодом дають початок різним зародковим листкам. Це відбувається внаслідок диференціації клітин. У деяких кишковопорожнинних, плоских червів, членистоногих, більшості ссавців унаслідок дроблення утворюється стадія морули (від лат. морум - ягода шовковиці). Вона відповідає стадії бластули, однак становить собою скупчення бластомерів, більш-менш щільно притиснутих один до одного. Морула - це проміжна стадія між зиготою та бластоцистою (мал. 20.2) (від грец. бластос та кистіс - міхур) - стадія ембріонального розвитку ссавців (у тому числі й людини). Як і бластула, вона має вигляд порожнистого міхура, заповненого всередині рідиною. Але клітини бластоцисти диференціюються: одні з них забезпечують надходження поживних речовин від організму матері до тих клітин, з яких розвиватиметься зародок. З клітин першого типу згодом утворюється плацента - тимчасовий орган, який забезпечує зв’язок між організмом матері та плоду.


Під час бластуляції збільшується тривалість мітотичних поділів, бластомери діляться несинхронно. Усе це забезпечує перехід до наступної стадії ембріонального розвитку - гаструляції.

 

Як формується двошаровий зародок - гаструла та утворюється мезодерма?

 Після утворення бластули починається закладання зародкових листків і формування гаструли (від грец. гастер - шлунок). Виникають два шари клітин: зовнішній - ектодерма (від грец. ектос - ззовні та дерма шкіра) та внутрішній - ентодерма (від грец. ентос - всередині та дерма). Ці шари називають зародковими листками (мал. 20.3). На місці вгинання утворюється первинний рот, який веде в замкнену кишкову порожнину. На етапі гаструли завершується ембріональний розвиток кишковопорожнинних. У дорослих особин цих тварин тіло складається з двох шарів клітин, є первинний рот і кишкова порожнина. У більшості тварин після завершення гаструляції між зовнішнім і внутрішнім зародковими листками формується третій (середній) зародковий листок - мезодерма (від грец. мезос - середній та дерма). Вона закладається різними шляхами (мал. 20.4). Зокрема, у голкошкірих і хордових мезодерма утворюється вигинанням у порожнину бластули трьох пар бічних виростів стінки первинної кишки. При цьому первинний рот замикається, а рот дорослої особини утворюється на протилежному кінці тіла. Таких тварин називають вторинноротими, на відміну від інших, які загалом зберегли первісне розташування ротового отвору, - первинноротих (плоскі, круглі та кільчасті черви, членистоногі, молюски).

 

У чому полягає диференціація клітин? 

Диференціація (від лат. диференція - розбіжність) - виникнення під час онтогенезу різних типів клітин з початково однорідних. Завдяки диференціації клітин згодом формуються різні тканини та органи. Диференціація визначена спадково, оскільки в клітинах різних типів не всі гени активні. Тому в кожній клітині реалізується не вся інформація генотипу, а тільки деяка частка, необхідна для диференціації саме цієї клітини. Гістогенез (від грец. хістос - тканина та генезис - походження) - сукупність процесів, які забезпечують формування, існування та відтворення різних тканин в онтогенезі. Тканини різних типів розвиваються з похідних різних зародкових листків. У цих процесах важливу роль відіграють міжклітинні взаємодії, вплив біологічно активних речовин тощо. Клітини, що беруть участь у гістогенезі, бувають стовбуровими, напівстовбуровими (клітини-попередники) та зрілими (диференційовані клітини).

 

Стовбурові клітини недиференційовані і дають початок новим клітинам під час формування або оновлення (регенерації) тка­нин (мал. 20.5). Наприклад, у ссавців із стов­бурових клітин кровотворних органів вини­кають еритроцити, лейкоцити та клітини, з яких утворюються тромбоцити. Стовбурові клітини здатні до самопідтримання: після поділу материнської одна з двох дочірніх клітин диференціюється, а друга залиша­ється стовбуровою. Стовбурові клітини, на відміну від інших, здатні послідовно діли­тися практично необмежену кількість разів. Крім того, вони стійкі до різних неспри­ятливих чинників.

 

Напівстовбурові клітини (клітини-по-чередники) - це диференційовані клітини, що зберігають здатність до поділу.

 

Диференційовані клітини входять до складу певних тканин і нездатні до поділу. У диференціації клітин важливу роль віді­грають гормони та міжклітинні взаємодії.

Наприклад, диференційовані клітини, крім здійснення своїх специфічних функцій, ви­діляють біологічно активні речовини, які гальмують розмноження клітин-поперед- ників та стовбурових клітин. Це відбуваєть­ся тоді, коли кількість диференційованих клітин перевищує оптимальну. У разі змен­шення їхньої кількості (наприклад, унаслі­док травми) гальмуючий вплив послаблюється, а розмноження клітин-попередників та стовбурових клітин стає інтенсивнішим. Таким чином міжклітинні взаємодії забезпечують процеси регенерації. Взаємне розташування клітин впливає на функціонування їхніх геномів: активність одних генів зростає, інших - гальмується.
Встановлено, що під час ембріогенезу клітини різних типів розташову­ються в чіткій відповідності одна до одної, формуючи різні тканини. Сти­мулом для міграції клітин слугують гормони та інші біологічно активні речовини, які виділяють сусідні клітини. Наприклад, переміщення попе­редників лімфоцитів із червоного кісткового мозку до тимуса зародка не­обхідне для їхнього перетворення на Т-лімфоцити. Клітини рухаються в певному напрямку завдяки наявності на їхній поверхні своєрідного «щупа» - тоненького цитоплазматичного відростка.
Коли він торкається поверхні іншої клітини, то рух припиняється, а сам від росток зникає. Якщо між клітинами не встановлюються необхідні контакти рух мігруючої клітини продовжується. Наприклад, при ушкодженні по верхневого епітелію пуголовка (личинки жаби) клітини, розташовані глиб ше, формують відростки, мігрують і заступають місце втрачених. Після переміщення відростки клітин зливаються, припиняючи рух клітин.

загрузка...
загрузка...

Категорія: Біологія