Размножение и развитие организмов

 

Фронтальный опрос:

1. Дайте определение понятию онтогенез и охарактеризуйте его.
2. Охарактеризуйте стадию бластулы.
3. Охарактеризуйте стадию гаструлы.
4. Охарактеризуйте стадию нейрулы.
5. Охарактеризуйте временные зародышевые органы.
6. Как сказывается влияние внешней среды на внешнее и внутреннее развитие организма?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VI. Постэмбриональное развитие организма.

 

1. Постэмбриональное развитие.
2. Непрямое постэмбриональное развитие.
3. Биологическое значение личинок.
4. Прямое постэмбриональное развитие.
5. Рост, старение и смерть – этапы онтогенеза.
6. Регенерация и трансплантация.

 

1. Постэмбриональное развитие.

Постэмбриональный (послезародышевый) период начинается с момента выхода организма из яйцевых оболочек, а при внутриутробном развитии зародыша млекопитающих – с момента рождения. Различают два вида постэмбрионального развития: прямое, когда рождающийся организм сходен со взрослым, и непрямое, когда эмбриональное развитие приводит к образованию личинки, которая отличается от взрослого организма по многим признакам внешнего и внутреннего строения, по характеру питания, движения и ряду других особенностей.

2. Непрямое постэмбриональное развитие.

К животным с  непрямым развитием относятся кишечнополостные, плоские и кольчатые черви, ракообразные, насекомые и ряд других беспозвоночных, а из позвоночных – амфибии. У этих животных из яйца развиваются личинки, которые ведут самостоятельный образ жизни, самостоятельно питаются. Строение их более простое, чем строение взрослого организма: у них развиваются особые личиночные органы, которых нет у взрослых особей (например, у головастика лягушки – наружные жабры и хвост). Превращение личинки во взрослое животное сопровождается глубокой перестройкой внешнего и внутреннего строения. Непрямое развитие бывает полное и неполное.

Полное непрямое развитие: яйцо → личинка, которая по строению отличается от взрослой особи → куколка → взрослая особь (комнатная муха, бабочка, лягушка).

Неполное  непрямое развитие: яйцо → личинка, которая по строению похожа на взрослую особь → взрослая особь (таракан).

3. Биологическое значение личинок.

Непрямое  развитие часто даёт организмам значительные преимущества:

1. Благодаря самостоятельному питанию личинки обеспечивают развитие взрослой особи, т.к. яйцеклетки животных, которым свойственно непрямое развитие содержат небольшой запас желтка.
2. Обычно личинка представляет стадию развития, специально приспособленную для активного питания и роста (насекомые, земноводные). Как правило, личинки и взрослые особи одного вида живут в разных условиях, т.е. занимают разные экологические ниши, и благодаря этому не конкурируют друг с другом за место и пищу.
3. У некоторых организмов личинки способствуют распространению вида. Например, у многих сидячих, малоподвижных червей и моллюсков личинки свободно плавают и занимают новые места обитания.

 

 

4. Прямое постэмбриональное развитие.

Прямое развитие возникло в процессе эволюции у ряда беспозвоночных животных, например у пиявок, многоножек, пауков. Большинство позвоночных животных, к числу которых относятся пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие, имеют прямое развитие. Эти организмы имеют большое количество желтка в яйцеклетках и удлинённый период внутриутробного развития.

К моменту рождения организм напоминает взрослую стадию. Поэтому постэмбриональный период характеризуется ростом и приобретением  состояния функциональной зрелости органов и систем.

5. Рост, старение и смерть – этапы онтогенеза.

Рост – увеличение массы и размеров развивающегося организма. Рост организма происходит в результате увеличения количества клеток, межклеточного вещества и размеров клеток. Рост регулируется генетически, однако, на него оказывают влияние и внешние условия: количество и качество пищи, свет, температура, социальные факторы, психологические воздействия.

Старение – закономерный, нарастающий во времени процесс, ведущий к снижению приспособительных возможностей организма и увеличению вероятности смерти.

Смерть – необратимое прекращение всех проявлений жизнедеятельности организма.

6. Регенерация и трансплантация.

Регенерация – способность организмов восстанавливать внутриклеточные структуры, ткани и органы, разрушенные в процессе нормальной жизнедеятельности или в результате повреждения. Иногда к явлению регенерации относят восстановление целого нового организма из небольшой его части, что напоминает развитие особи во время эмбрионального развития. Различают:

1. Физиологическая  регенерация – это обновление клеток и органов, утрачиваемых в ходе обычной жизнедеятельности, т.е. происходящее как нормальный физиологический процесс (закономерная смена поколений клеток в эпителиях кожи, кишечника, отрастание ногтей, волос, сбрасывание и отрастание рогов у оленей). Отмечается суточный ритм клеточного обновления. Митотический индекс (число делящихся клеток на тысячу) позволяет сравнивать митотическую активность тканей.

2. Репаративная  регенерация – восстановительные процессы в клетках, органах и тканях в ответ на повреждающие воздействия (механическая травма, хирургические воздействия, ожоги, обморожения, химические воздействия, болезни). Живым организмам любого вида присуща способность к репаративной регенерации.

Классическим  примером репаративной регенерации является регенерация   гидры. Гидру можно обезглавить, ампутируя ротовой конус с щупальцами, а затем он образуется заново. Разрезая гидру на части, можно увеличить число гидр, т.к. каждая часть преобразуется в целую гидру. Значительная регенерационная способность обнаружена у представителей типов плоских  и  кольчатых червей,  у морских звёзд.

Регенерация у некоторых видов беспозвоночных животных.

А – гидра; Б – кольчатый червь; В – морская звезда.

У позвоночных  животных, тритонов и головастиков лягушек развиваются заново ампутированные лапки и хвосты. Это пример регенерации внешнего органа, в результате которой восстанавливаются его форма и функция, однако регенерировавший орган отличается уменьшенными размерами.

Регенерация конечности тритона.

1–7 – последовательные этапы регенерации соответственно

через 10, 12, 14, 18, 28, 42, 56 дней после ампутации.

Несколько иначе  происходит регенерация внутренних органов. При удалении у крысы одной или двух долей печени оставшиеся доли увеличиваются в размере и обеспечивают функцию в объеме, который был характерен для нормального органа. Однако форма печени при этом не восстанавливается. Процесс, при котором восстанавливаются масса и функция органа, называется регенерационной гипертрофией.

 

Регенерация у  млекопитающих. А – регенерационная гипертрофия печени крысы: 1 – до операции, 2 – после удаления двух долей, 3 – регенерировавшая печень; Б – регенерация мышцы крысы: 1 – культи удалённой мышцы, 2 – восстановленная мышца; В – заживление кожного разреза у человека: 1 – сгусток фибрина, 2 – перемещение клеток ростового слоя, 3 – образование эпителиального пласта.

Если удалить один из парных органов, например почку или яичник, то оставшийся увеличивается в размерах и выполняет функцию в объеме двух нормальных органов. После удаления лимфатического узла или селезёнки оставшиеся лимфатические узлы увеличиваются в размерах. Такое увеличение массы и функции оставшегося органа в ответ на удаление сходного с ним называется компенсаторной заместительной гипертрофией и тоже относится к разряду восстановительных процессов. Термином «гипертрофия» в биологии и медицине обозначают увеличение размеров органов и частей организма.

Внутриклеточная регенерация – увеличение количества органелл (митохондрии, рибосомы) приводящих к интенсификации энергетического и пластического обмена клеток.

Во всех случаях  репаративной регенерации происходят сложные закономерные изменения  структуры органов. Наиболее заметны эти изменения при восстановлении целого организма из части. На раневой поверхности не происходит значительных формообразовательных процессов, они развертываются внутри сохраненной части, в результате заново формируется целый организм первоначально размером с оставшуюся часть, которая затем растёт – морфаллаксисом. При регенерации наружных органов наблюдается отрастание нового органа от раневой поверхности – эпиморфозом.

Различным формам регенерации после повреждения  свойственны некоторые общие черты. Сначала имеют место закрытие раны, гибель некоторой части оставшихся клеток, затем процесс дедифференцировки, т.е. потери клетками специфических черт строения, а затем размножение, перемещение и снова дифференцировка клеток. Для начала процесса регенерации большое значение имеет нарушение прежних пространственных связей и контактов между клетками. В регуляции регенерационных процессов наряду с межклеточными взаимодействиями большая роль принадлежит гормонам и влияниям со стороны нервной системы. С возрастом регенерационные возможности снижаются.

Особый интерес для медицины представляет вопрос о регенерационных способностях млекопитающих, к которым принадлежит и человек. Хорошо регенерируют кожа, сухожилия, кости, нервные стволы и мышцы. Для регенерации мышцы важно сохранение хотя бы небольшой ее культи, а для регенерации кости необходима надкостница. Таким образом, если создать необходимые условия, то можно добиться регенерации многих внутренних органов млекопитающих и человека. Невозможность у млекопитающих, отличающихся активным образом жизни, регенерации конечностей и других наружных органов эволюционно обусловлена. Большее приспособительное значение могло иметь быстрое заживление раневой поверхности, чем длительное существование нежного регенерата на местах, постоянно травмируемых при активном образе жизни.

Трансплантация, или пересадка клеток, тканей и органов с одного места на другое у одного организма, а также от одного организма к другому. Нередко желательной является пересадка здорового органа одного организма на место пораженного органа другого организма, кроме чисто технических, хирургических задач, возникают задачи биологические, зависящие от иммунологической несовместимости тканей донора с организмом реципиента, а также морально–этические проблемы.

Различают три вида трансплантации: ауто–, гомо– и гетеротрансплантацию. Аутотрансплантация – пересадка органов и тканей в пределах одного организма (пересадка кожи при ожогах и косметических дефектах, пересадка кишки на место пищевода при ожогах последнего).

Гомотрансплантация, или аллогенная пересадка – трансплантация   органов   между   разными   организмами   одного   вида. В этом случае донор и реципиент отличаются в генетическом отношении. Исключение – однояйцевые близнецы. Трансплантация органов между однояйцевыми близнецами благоприятна, поскольку такие близнецы генетически идентичны.

Пересадка тканей между организмами, относящимися к разным биологическим видам – гетеротрансплантация, или ксеногенная пересадка. В зависимости от места пересадки различают ортотопическую и гетеротопическую трансплантацию. Первая – пересадка органа в его естественное место вместо удаленного, вторая – пересадка органа необычную для него область.

В целях пересадки  органов производят хирургическое вмешательство одновременно на доноре и реципиенте либо используют органы, взятые от трупа. В органе, который должен быть пересажен, нарушается крово– и лимфоток, а также его иннервация. Успех пересадки органов зависит от хирургической подготовки врача, жизнеспособности трансплантата, преодоления иммунологической несовместимости тканей реципиента и донора, т.е. трансплантационного иммунитета.

 

Фронтальный опрос:

1. Охарактеризуйте постэмбриональное развитие.

2. Охарактеризуйте  непрямое постэмбриональное развитие.

3. В чём биологическое значение личинок.

4. Охарактеризуйте прямое постэмбриональное развитие.

5. Дайте определение  понятиям рост, старение и смерть. Охарактеризуйте, приведите примеры.

6. Регенерация, виды регенерации. Значение регенерации для медицины.

7. Трансплантация, виды трансплантации. Значение трансплантации для медицины.