Методы исследования биологии индивидуального развития
жүктеу/скачать 2.16 Mb.
|
| Основная-
1.Адылканова, Ш.Р.Биологияиндивидуального развития : Учебное пособие. . - Алматы: Теларна, 2011. http://rmebrk.kz/book/65647 2.Базарбаева, Ж.М. Жеке даму биологиясы пәні бойынша практикум : Оқуқұралы. / Общая редакция и составление доктора филологических наук Вл. И. Новикова. - Алматы: Қазақ университеті, 2011. - http://rmebrk.kz Дополнительная- 1. Нұртазин, С.Т. ж.б Жеке даму биологиясы: Оқулық. Алматы: Қазақ университеті, 2011. \ http://rmebrk.kz/book/ 2. Абдукадырова, Г. Жеке даму биологиясы :Электрондық оқулық. . - Жетісай: "Сырдария" университеті, 2014. http://rmebrk.kz/book/ WEB сайты: 1.http://rmebrk.kz/ 2.http://irbis.ayu.edu.kz/ Практическая работа № 7 Тема: Дробление. Бластула Цель работы: изучить что такое дробление и бластула. Задачи: понятие о дроблении и бластуле. 1.Оплодотворение — это процесс слияния сперматозоида и яйцеклетки, сопровождающийся объединением их генетического материала. В результате образуется зигота — диплоидная клетка, из которой развивается новый организм, генетически отличающийся от родителей. Оплодотворение, как правило, бывает перекрестным — в случае, если сливаются гаметы разных организмов-родителей. Гораздо реже встречается самооплодотворение (самоопыление) — слияние гамет одного организма. Оно возможно, например, при отсутствии половых партнеров (паразитические ленточные черви). В случае растений самоопыление широко используется в селекции для сохранения полезных свойств сорта. Оплодотворение (фертилизация) - объединение ядерного материала мужской и женской гамет, что приводит к объединению отцовских и материнских генов, восстановлению диплоидного набора хромосом, а также активации ♀, то есть стимуляции её к зародышевому развитию. Различают следующие типы полового процесса оплодотворения у растений: ~Изогамия ~Гетерогамия ~Оогамия ~Зигогамия ~Плазмогамия ~Кариогамия ~Соматогамия Определение 1 Изогамия – процесс слияния гамет имеющие одинаковые по форме и размеров жгутики. Определение 2 Гетерогамия – процесс слияние гамет имеющих жгутики различной величины. Определение 3 Оогамия – слияние большой женской безжгутиковой гаметы с маленькой жгутиковой, реже безжгутиковой гаметы. Определение 4 Зигогамия – тип гаметангиогамии при котором сливаются многоядерные гаметангии, образуя мицеллы, а также происходит попарно слияние ядер. Определение 5 Плазмогамия – этап полового процесса при котором многоядерный протопласт мужской гаметы переливается в базальную клетку женской гаметы. Ядра попарно сближаясь, образуют дикарионы. Определение 6 Кариогамия – процесс, при котором ядра дикарионов делятся одновременно, и идет полное слияние ядер. Определение 7 Соматогамия – процесс не образующий ни гамет, ни гаметангиев. Характерен этот процесс для базидиальных грибов. Значение оплодотворения заключается в контакте спермия с яйцом, и дальнейшего их развития. Значение процесса оплодотворения так же характеризуется слиянием гаплоидных ядер спермия и яйца, направленного на образования диплоидного синкариона. Синкарион объединяет отцовские и материнские наследственные факторы. Главное в оплодотворение во время мейоза – это уменьшение числа хромосом вдвое. 3.Существует два основных типа оплодотворения. Наружное оплодотворение — половые клетки сливаются вне организма самки. Такой тип оплодотворения существует у многих рыб, земноводных, моллюсков и некоторых червей. При наружном оплодотворении организмы образуют большое количество как женских, так и мужских половых клеток (например, луна- рыба выметывает до 30 млн икринок). Внутреннее оплодотворение — встреча и слияние гамет — происходит в половых путях самки. В этом случае вероятность оплодотворения и выживания зиготы намного выше, поэтому половых клеток (особенно яйцеклеток) образуется гораздо меньше. Внутреннее оплодотворение присуще многим водным организмам, а на суше оно становится единственным надежным способом обеспечить слияние гамет. При внутреннем оплодотворении зигота получает возможность развиваться, оставаясь в теле матери. 4. Двойное оплодотворение характерно для цветковых растений. В их завязи образуется зародышевый мешок с восемью гаплоидными ядрами. Два из них сливаются, образуя диплоидную клетку; одно, отделяясь, превращается в яйцеклетку; остальные пять являются вспомогательными. Когда пыльца попадает на рыльце пестика, гаплоидная клетка пыльцевого зерна делится, образуя два неподвижных спермия и особую, так называемую вегетативную клетку. Вегетативная клетка, прорастая, формирует пыльцевую трубку, переносящую спермии к завязи. Попадая в завязь, один из спермиев сливается с яйцеклеткой, образуя диплоидную зиготу, из которой в дальнейшем развивается зародыш семени. Второй спермий сливается с диплоидной клеткой завязи, образуя триплоидную клетку, из которой затем формируется питательная ткань семени (эндосперм). 5.Применяя искусственное оплодотворение в растениеводстве, можно осуществлять определенное, заранее запланированное скрещивание, получать сорта растений с необходимыми свойствами. Кроме того, можно поддерживать свойства сорта, производя самоопыление. В животноводстве искусственное оплодотворение позволяет получить многочисленное потомство от одного производителя, т. е. за короткое время вырастить большое количество животных с нужными признаками. Современные технологии позволяют длительно сохранять гаметы перспективных особей и перевозить их на большие расстояния, что также расширяет возможности животноводов и селекционеров. 6.Оплодотворение у животных состоит из нескольких стадий. Первая стадия — денудация — характеризуется тем, что яйцеклетка, проходя по яйцепроводу, освобождается от окружающих фолликулярных клеток (лучистого венца). Основная роль в денудация принадлежит спермиям, которые, внедряясь между клетками фолликулярного эпителия, выделяют ферменты, главным образом гиалуронидгзу. За счет этих ферментов и неизвестных еще факторов разжижав гиалуроновая кислота, входящая в состав студенистого вещества, связывающего клетки лучистого венца. Рассеивание клеток лучистого венца это не видовая особенность, и оно может происходить под влиянием спермиев животных другого вида. Так, при осеменении свиней смесью спермы быка и хряка спермин быка освобождают яйцо от фолликулярных клеток, а проникают в него только спермин хряка. Процессу денатурации способствуют также механические препятствия, обусловленные ворсинками слизистой оболочки яйцепровода. 7. Биологическое значение оплодотворения состоит в том, что при слиянии гамет восстанавливается диплоидный набор хромосом, а новый организм приобретает генетическую информацию и признаки обоих родителей. Технические средства обучения: компьютер Методика и виды обучения: слайды, видеофрагменты. Вопросы по уровням: I уровень 1.Какие бывают типы оплодотворения? Привести примеры для кого характерен данный тип оплодотворения 2. Как происходит образование зиготы? II уровень 1.Для кого характерно внутреннее оплодотворение? 2. У каких животных существует наружное половое оплодотворение? III уровень 1.Что такое двойное оплодотворение? 2. Происходит ли двойное оплодотворение у мхов, хвощей, плаунов и папоротников? Литература: Основная: Адылканова, Ш.Р.Биология индивидуального развития : Учебное пособие. . - Алматы: Теларна, 2011. http://rmebrk.kz/book/65647 Базарбаева, Ж.М. Жеке даму биологиясы пәні бойынша практикум : Оқу құралы. / Общая редакция и составление доктора филологических наук Вл. И. Новикова. - Алматы: Қазақ университеті, 2011. - http://rmebrk.kz Дополнительная: 1. Нұртазин, С.Т. ж.б Жеке даму биологиясы : Оқулық. Алматы: Қазақ университеті, 2011. \ http://rmebrk.kz/book/ 2. Абдукадырова, Г. Жеке даму биологиясы : Электрондық оқулық. . - Жетісай: "Сырдария" университеті, 2014. http://rmebrk.kz/book/ WEB сайты: http://rmebrk.kz/ http://irbis.ayu.edu.kz/ Практическое занятие № 8 Тема: Способы образования гаструлы Цель: Ознакомить с процессом развития гаструлы. Задачи:
Способы гаструляции Эволюция гаструлы Содержание: 1. Гаструляция представляет собой интегрированный процесс миграции клеток, приводящий к резкому перераспределению содержимого бластулы. В результате образуются зародышевые листки: эктодерма, энтодерма и мезодерма. Зародыш, расчлененный на зародышевые листки называется гаструлой. Бластула состоит из большого числа клеток, локализация которых определяется еще в период дробления. Во время гаструляции эти клетки занимают новое положении и приобретают новых соседей. В этот период устанавливается план строения многослойного тела животного. Гаструляция является промежуточным этапом единого динамического процесса, в течение которого органообразующие участки бластулы перестраиваются так, чтобы затем было легче перейти к органогенезу и сформировать организм. Клетки, которые в будущем образуют энтодермальные и мезодермальные органы попадают внутрь зародыша, тогда как клетки из которых возникнут кожа и нервная система распространяются по его поверхности (органы эктодермального происхождения). Таким образом, три зародышевых листка – наружная эктодерма, внутренняя энтодерма и лежащая между ними мезодерма впервые формируются в процессе гаструляции. При этом создаются условия для взаимодействия между ними. Гаструляция, с которой связаны возникновение различий в клетках и самая ранняя дифференцировка зародыша, сопряжена с экспрессией генов зародыша. Дифференциальную активность генов в процессе гаструляции отражают понятия компетенции и детерминации. Компетентность – это способность клетки дифференцироваться в нескольких, немногих, направлениях. Детерминация – это состояние, при котором клетка уже вступила на путь определенной дифференциации и находится в самом его начале. Согласно ныне существующему определению (Ч. Бодемер, 1971), гаструляция представляет собой ряд морфогенетических движений, в результате которых проспективные зачатки тканей (эктодерма, мезодерма и энтодерма) перемещаются в места, предназначенные для них в соответствии с планом организации. 2. После стадии дробления и образования бластулы наступает следующая стадия эмбриогенеза, которая называется гаструлой, а процесс ее образования — гаструляцией. Бластула, как однослойный зародыш, еще не дифференцирована на зародышевые листки, или пласты клеток. Зародыш только тогда приобретает признаки многоклеточного животного, когда его тело разделяется на наружный и внутренний зародышевые листки — экто- и энтодерму. Эктодерма образует первичный покров тела. Энтодерма дает первичную кишку. Понятие зародышевого листка было введено знаменитым ученым-естествоиспытателем Карлом Бэром, который открыл зародышевые листки у куриного эмбриона. Он показал, что у всех позвоночных образование определенных органов можно связать с тремя зародышевыми листками. Эктодерма образует эпидермис и его производные, такие, как волосы, перья, а также нервную систему и чувствительный эпителий. Из энтодермы возникают кишечник и связанные с ним органы, например печень и легкие. Третий зародышевый листок — мезодерма, образует мускулатуру, скелет, выделительную систему и часть половых желез. Впоследствии было доказано, что теория зародышевых листков вполне приложима и к развитию беспозвоночных, являясь, таким образом, универсальной. Конечно, зародышевые листки в действительности не являются строго специализированными, так как границы между ними могут нарушаться за счет широких потенциальных возможностей клеток в ходе индивидуального развития. Вместе с тем основное положение теории зародышевых листков, согласно которой основной план строения многоклеточных животных согласуется с двумя-тремя малодифференцированными зачатками, указывающими на филогенетическую общность этих животных, вполне оправданно. Рис. 29. Образование двухслойного зародыша: а — путем инвагинации; б — путем иммиграции клеток бластулы; 1 — бластоцель; 2 — бластопор; 3 — эктодерма; 4 — энтодерма; 5 — гастроцель; 6-9 — зачатки органов Итак, зародыш приобретает метаклеточный уровень развития тогда, когда его тело делится на экто- и энтодерму. Такое разделение достигается в процессе гаструляции. Двухслойный зародыш на вегетативном полюсе образует первичный рот, или бластопор, ведущий в полость первичной кишки. В зависимости от положения первичного рта среди билатерально симметричных животных различают две основные группы: первично- и вторичноротых. У первичноротых бластопор превращается в ротовое отверстие животного, тогда как анальное отверстие возникает из вторично прогнувшейся эктодермы, соединяющейся с задней областью энтодермальной кишки (рис. 30, а). У вторичноротых же первичный рот преобразуется в анальное отверстие, а в головной области в виде эктодермального впячивания заново образуется ротовое отверстие (рис. 30, б). Таким образом, основные процессы, происходящие на этом этапе эмбриогенеза, — это существенные перемещения клеток относительно друг друга (морфогенетические движения). В результате появляется зародыш, имеющий сложное анатомическое строение. З а гаструляцией следует период, когда продолжаются и деление клеток и морфогенетические движения. В это время важны процессы клеточной дифференцировки и органогенеза. У представителей разных типов животных они сильно различаются 3. Существует несколько способов образования двухслойного зародыша — гаструлы. Иммиграция Наиболее простой путь — иммиграция (вползание) части клеток из поверхностного слоя в полость бластулы, размножение их там и заполнение всей бластоцели беспорядочно расположенной массой. Наружный слой клеток представляет собой эктодерму, а внутренний — энтодерму (рис. 29). У многих низших многоклеточных за счет внутреннего слоя образуются две основные структуры: эпителий средней кишки (собственно энтодерма) и окружающие ее ткани, составляющие третий зародышевый листок, или мезодерму. Эти два слоя (энто- и мезодерма), по предложению И. И. Мечникова, называют фагоцитобластом, тогда как эктодерму — кинобластом.Функции этих слоев различны. Инвагинация У менее примитивных животных гаструла образуется не вползанием клеток в бластоцель, а вворачиванием наружного эпителия, после чего ввернувшаяся часть становится энтодермой. Этот процесс носит название инвагинации. У ланцетника впячиваются клетки вегетативного полюса, а у земноводных инвагинация происходит на границе между анимальным и вегетативным полюсом в области серого серпа. Процесс инвагинации возможен только в яйцах с небольшим или средним количеством желтка. В результате образуется двуслойный мешок, наружной стенкой которого является первичная эктодерма, а внутренней – первичная энтодерма. Бластоцель (первичная полость тела или полость Бэра) постепенно вытесняется, в ходе впячивания образуется гастроцель - первичный кишечник или архентерон, а отверстие при помощи которого он сообщается с внешней средой, называют бластопором или первичным ртом. Последний со всех сторон окружен губами бластопора. Судьба бластопора у разных животных неодинакова. У многих животных первичный рот, развиваясь и дифференцируясь, превращается в дефинитивный рот взрослого организма - первичноротые (черви, моллюски и членистоногие). Не менее обширна группа вторичноротых, у которых бластопор превращается в анальное отверстие (щетинкочелюстные, плеченогие, иглокожие, кишечнодышащие) или в нервно-кишечный канал, находящийся в заднем конце эмбриона (хордовые). Деламинация Если после дробления яйца получается не полый шар, а морула, то двухслойность достигается путем деламинации (расщепления). Сущность деламинации заключается в том, что наружные клетки превращаются в эпителий, а внутренние остаются энтодермой. При деляминации клеточные перемещения практически отсутствуют. Этот тип гаструляции ограничивается выравниванием внутренних стенок клеток наружного слоя, причем такое выравнивание нередко идет волной от одной соседней клетки к другой. Вдоль выровненных поверхностей формируется базальная мембрана, отделяющая внешний клеточный слой (эктодерму) от внутренней массы клеток, которая вся становится энтодермой. Деляминацию можно наблюдать у зародышей с неполным типом дробления, таких как пресмыкающиеся, птицы, низшие млекопитающие. Эпиболия (обрастание) Еще один способ образования двухслойного зародыша получил название эпиболии или обрастания. Эпиболия наблюдается в случае богатых желтком яиц, когда будущие клетки энтодермы оказываются внутри за счет обрастания их клетками анимального полюса. Формирование эпиболической гаструлы ярко выражено у земноводных и некоторых организмов с резко телолецитальным строением яиц. В результате у зародышей таких животных бластопор отсутствует и архентерон не формируется. Только впоследствие, когда макромеры делясь становятся меньшего размера, образуется полость - формируется зачаток первичного кишечника. В чистом виде указанные способы гаструляции встречаются крайне редко. В каждом конкретном случае эмбриогенеза, как правило, сочетаются несколько типов движений. В результате принято выделять последний, смешанный, способ гаструляции. 4. Эмбриологи и эволюционисты придают большое значение процессам, превращающим одноклеточное оплодотворенное яйцо (зиготу) в многоклеточный двухслойный зародыш. Но теории И. И. Мечникова многоклеточные возникли из шарообразных колоний простейших. Отдельные особи такой колонии, захватив пищу, уходили переваривать ее в полость колонии, возвращаясь потом назад. Со временем произошло разделение клеток на питающие и двигательные, снабженные жгутиками. Колония перестала быть полым шаром, поскольку внутри всегда находились питательные клетки, образуя фагоцитобласт. Такое строение многоклеточных Мечников назвал паренхимулой. Паренхимула — это гипотетическое первичное многоклеточное животное. С другой стороны, не менее известный зоолог Э. Геккель, опять-таки исходя из наблюдаемых процессов, происходящих в развивающемся яйце, предположил, что первичное двухслойное животное произошло путем инвагинации в определенном месте колонии-шара простейших. Это гипотетическое животное Геккель назвал гастреей. Что первично — иммиграция или инвагинация — решить сложно. Но следует иметь в виду общее правило: если в одном организме какой-то процесс происходит путем движения отдельных клеток, а в другом — изгибания эпителиальных слоев, первый организм по этому признаку примитивнее второго. Дело в том, что инвагинация требует, чтобы в организме уже были регуляторные механизмы, обеспечивающие дружное, координированное поведение вворачивающихся клеток. Эрнст Геккель в 1872 г. выдвинул т. н. «теорию гастреи». Согласно этой гипотезе предками всех многоклеточных были шарообразные многоклеточные колонии жгутиконосцев (по сходству с бластулой Геккель назвал этот предковый организм «бластея»), которые плавали в море в составе планктона и питались мелкими органическими частицами, взвешенными в воде (например, бактериями). В ходе эволюции бластея подверглась инвагинации (впячиванию) и образовала организм, состоявший из двух слоёв клеток (внешнего и внутреннего), внутренний слой клеток образовывал «кишку», которая открывалась наружу «ртом» (по сходству с гаструлой Геккель назвал этот предковый организм «гастрея»). Биологический смысл превращения бластеи в гастрею по Э. Геккелю состоял в специализации клеток. Все клетки бластеи были одинаковыми, с помощью биения жгутиков клетки поддерживали бластею в толще воды, а также подгребали частички пищи для заглатывания. У гастреи произошла специализация: клетки наружнего слоя с помощью биения жгутиков поддерживали гастрею в толще воды, клетки внутреннего слоя с помощью биения жгутиков создавали ток жидкости, затягивающий частички в первичную кишку. Наличие полости у гастреи давало ей эволюционной преимущество — гастрея в отличие от бластеи имела возможность поедать пищу, размер которой крупнее клеток самой гастреи, так как теперь клетки внутреннего слоя могли выделять в гастральную полость пищеварительные ферменты. Согласно теории гастреи наиболее древним типом гаструляции является инвагинация, прочие типы гаструляции вторичны и появились в эволюции позднее. Таким образом, наиболее примитивная форма гаструлы — планула является вторично упростившейся эмбриональной формой кишечнополостных. Технические средства обучения : компьютер, проектор Методы и виды обучения: презентация, видеофильм. Вопросы по уровням: I уровень Определение гаструляции. Периодизация гаструляции. II уровень Типы движений при гаструляции. Способы образования двухслойного зародыша III уровень 1.Наиболее простой путь гаструлы. 2. Теория гастрея Использованная литература: Основная: Адылканова, Ш.Р.Биология индивидуального развития : Учебное пособие. . - Алматы: Теларна, 2011. http://rmebrk.kz/book/65647 Базарбаева, Ж.М. Жеке даму биологиясы пәні бойынша практикум : Оқу құралы. / Общая редакция и составление доктора филологических наук Вл. И. Новикова. - Алматы: Қазақ университеті, 2011. - http://rmebrk.kz Дополнительная: 1. Нұртазин, С.Т. ж.б Жеке даму биологиясы : Оқулық. Алматы: Қазақ университеті, 2011. \ http://rmebrk.kz/book/ 2. Абдукадырова, Г. Жеке даму биологиясы : Электрондық оқулық. . - Жетісай: "Сырдария" университеті, 2014. http://rmebrk.kz/book/ WEB сайты: http://rmebrk.kz/ http://irbis.ayu.edu.kz/ Практическое занятие №9 Тема: Зародышевые листки и их производные Цель работы: изучить строение нейрулы и процесс дифференцировки. Задачи: Понятие о процессе нейруляции. Стадии нейруляции. Содержание: Эта стадия следует за гаструлой. Ранняя нейрула представляет собой трехслойный зародыш, состоящий из энто-, экто- и мезодермы. На этапе нейрулы происходит закладка отдельных органов. Важно отметить, что на стадии нейрулы происходит процесс нейруляции - закладывание нервной трубки. Нервная пластинка, образовавшаяся на ранних этапах, прогибается внутрь, при этом ее края сближаются и, замыкаясь, формируют нервную трубку. Итак, как уже было сказано, на стадии нейрулы закладываются отдельные органы. Эктодерма образует покровный эпителий и нервную пластинку, мезодерма (из которой в дальнейшем появятся все соединительные ткани), энтодерма - окружает полость первичной кишки (гастроцель), образуя кишечник. От энтодермы отшнуровывается хорда. Все три зародышевых листка требуют нашего особого внимания, а также понимания того, какие органы и структуры из них образуются. Эктодерма (греч. ἔκτος - наружный) - наружный зародышевый листок, образует головной и спинной мозг, органы чувств, периферические нервы, эпителий кожи, эмаль зубов, эпителий ротовой полости, эпителий промежуточного и анального отделов прямой кишки, гипофиз, гипоталамус. Мезодерма (греч. μέσος — средний) - средний зародышевый листок, образует соединительные ткани: кровеносную и лимфатическую системы, костную и хрящевую ткань, мышечные ткани, дентин и цемент зубов, а также выделительную (почки) и половую системы (семенники, яичники). Энтодерма (греч. entós — «внутренний») - внутренний зародышевый листок, образует эпителий пищевода, желудка, кишечника, трахеи, бронхов, легких, желчного пузыря, мочевого пузыря и мочеиспускательного канала, печень и поджелудочную железу, щитовидную и паращитовидную железы. Из зародышевых листков образуются ткани, органы и системы органов. Такой процесс называется органогенезом. В период закладки органов важное значение имеет воздержание матери от вредных привычек (алкоголь, курение), которые могут нарушить процесс дифференцировки клеток и привести к тяжелейшим аномалиям, уродствам плода. Некоторые лекарства также могут оказывать на плод тератогенный эффект (греч. τέρας — чудовище, урод), приводя к развитию уродств. Периоды закладки органов и система органов вследствие их большой важности носят название критических периодов эмбриогенеза. Технические средства обучения: компьютер, проектор. Методы и виды обучения: устный опрос. Уровневые задания: 1 уровень. Дайте понятие о нейруле. 2 уровень. Охарактеризуйте процесс нейруляции. 3 уровень. Рассмотрите стадии нейруляции. Использованная литература: Основная: Адылканова, Ш.Р.Биология индивидуального развития : Учебное пособие. . - Алматы: Теларна, 2011. http://rmebrk.kz/book/65647 Базарбаева, Ж.М. Жеке даму биологиясы пәні бойынша практикум : Оқу құралы. / Общая редакция и составление доктора филологических наук Вл. И. Новикова. - Алматы: Қазақ университеті, 2011. - http://rmebrk.kz Дополнительная: 1. Нұртазин, С.Т. ж.б Жеке даму биологиясы : Оқулық. Алматы: Қазақ университеті, 2011. \ http://rmebrk.kz/book/ 2. Абдукадырова, Г. Жеке даму биологиясы : Электрондық оқулық. . - Жетісай: "Сырдария" университеті, 2014. http://rmebrk.kz/book/ WEB сайты: http://rmebrk.kz/ http://irbis.ayu.edu.kz/ Практическое занятие № 10 Тема: Дифференциация клеток Цель работы: изучить процесс дифференцировки клеток Задачи: 1. Понятие о детерминации 2. Дифференцировка. 3. Цитодифференцировка. 4. Явление регуляции. 5. Понятие о потенциях зародыша. 6. Теория организационных центров Шпемана. 1. ПОНЯТИЕ О ДЕТЕРМИНАЦИИ Известно, что в оплодотворенной ♀ и в зиготе заключена возможность образования целого организма. Этой возможностью у многих позвоночных обладает и некоторое количество бластомеров до определенной стадии дробления. Данные клетки принято в эмбриологии называть тотипотентными. По мере продолжения развития (дробление, гаструляция и т.д.) образующиеся клетки постепенно утрачивают способность к образованию клеток всех типов будущего организма. Развитие таких клеток как бы направляется по разным, но определенным всё более сужающимся каналам, которых становятся всё больше. Такое сокращение возможностей выбора, предоставляющихся развивающейся клетке, и приобретение клеткой или популяцией клеток каких-либо специфических свойств и функций называется детерминацией. Примером детерминации может служить процесс нейруляции, когда из определенных клеток эктодермы закладывается зачаток нервной трубки, а затем нервной системы. Остальные эктодермальные клетки уже не способны к образованию этих структур. Когда этот процесс достигает такой степени, что из одной группы клеток образуется только одна структура (роговица, волос и т.д.), эти клетки называются детерминированными. Установлено, что в процессе детерминации происходит взаимодействие между формирующимися зачатками. Это явление получило название эмбриональной индукции, также являющейся одним из механизмов развития. В настоящее время известно, что эмбриональная индукция – это особый механизм влияния (воздействия) одного такого зачатка (индуктора) на другой. В результате этого влияния происходит направление развития этого зачатка по качественно новому пути. Один из примеров эмбриональной индукции - формирование хрусталика глаза как результат индуцирующего воздействия глазного бокала на лежащую над ним эктодерму. Более ранним проявлением индукции является влияние хордо-мезодермального зачатка на образование нейроэктодермы (первичная индукция). Регуляция процесса индукции может осуществляться разными способами: путем внеклеточной диффузии веществ, вырабатываемых тканью-индуктором; в результате прямого контакта между клетками, либо через посредство внеклеточного матрикса, секретируемого взаимодействующими клетками. Детерминация – это определение пути дальнейшего развития (или судьбы) некоторого участка зародыша (его отдельной клетки или группы клеток), который условно можно назвать элементом зародыша. Б.И. Балинский (1940) под детерминацией понимал устойчивость начавшихся процессов дифференциации, их тенденцию развиваться в намеченном направлении, необратимость произошедших изменений. Ни один элемент зародыша не детерминирован «изначально», всегда можно найти период начального развития, когда судьба элемента еще не определена (не детерминирована). Существование такого периода послужило основанием для введения понятий потенция элементов и регуляция путей их развития. Потенции – это максимальные возможности элементов зародыша, т.е. те направления их развития, которые могли бы осуществиться; в норме реализуется лишь одно из них, а остальные могут быть выявлены в эксперименте. Наличие периода развития, когда элементы еще не детерминированы, показывает, что изначальные их потенции, как правило, шире, чем те, которые реализуются. Это лежит в основе явлений эмбриональных регуляций, описанных немецким эмбриологом Г. Дришем (1867-1941). Эмбриональные регуляции – это восстановление нормального хода развития целого зародыша или зачатка после его искусственного или естественного нарушения; такое восстановление достигается благодаря изменению путей развития отдельных элементов. Эмбриональные регуляции не только свидетельствуют о существовании периода недетерминированности, но и показывают, каким образом совершается переход из этого состояния в состояние детерминации. Детерминация, как правило, идет от целого к частям: сначала детерминируется целый зачаток зародыша, но судьба отдельных его элементов (клеток) еще не определена, затем постепенно или путем скачкообразных переходов детерминируются отдельные элементы. Чем определяется судьба элементов – вопрос сложнее, нежели – когда она определяется. Лишь в сравнительно немногих случаях на первый вопрос удалось дать ответ, да и то он не является исчерпывающим. Речь идет об опытах, в которых было показано детерминирующее (или индуцирующее) воздействие одного эмбрионального зачатка на другой. Опыты по индуцирующим воздействиям привели к необходимости ввести еще одно понятие: компетенция, элемента зародыша. Компетенция – это способность элемента воспринимать индуцирующие воздействия. Как правило, компетенция приходится на заключительную фазу периода индетерминации («не детерминации»). 2. ДИФФЕРЕНЦИРОВКА В процессе развития организма наряду с детерминацией зачатков наблюдается еще один механизм, в ходе которого клетки приобретают специализацию. Этот механизм называется дифференцировкой – морфологическая и функциональная экспрессия той части генома, которая остается в распоряжении данной клетки или популяции на все время жизнедеятельности ткани, органа, организма. Конечный продукт этого процесса называется дифференцированной клеткой. В ходе индивидуального развития многоклеточных организмов возникает гетерогенность клеток и тканей, что и является процессом дифференциации. Различают две формы этого процесса: 1) возникновение различий в ряду клеточных поколений между отдельными клетками или группами клеток; дифференцировка охватывает большое количество клеток, которые затем расчленяются на отдельные зачатки, или клеточные популяции 2) появление различий во время жизни одной клетки (например, превращение первичной половой клетки в ооцит, дифференцировка эпителиальных клеток кишечника, образование эритроцитов и т. д.). Дифференцировку можно рассматривать с различных точек зрения. В связи с этим дифференцировка может быть: 1. Биохимическая - клетка выбирает для себя один или несколько путей биосинтеза (эритроцит синтезирует гемоглобин, а клетки хрусталика - белок кристалин). 2. Функциональная - развитие способности к виду деятельности (к сокращению у мышечных клеток, к проведению нервного сигнала у нервных волокон). 3. Морфологическая - образование в клетках множества специализированных структур, а в тканях - множества клеточных форм. Процесс дифференцировки на тканевом уровне, в ходе которого ткани принимают характерный для них вид, называется гистогенезом. С ним тесно связан еще один механизм развития, называемый морфогенезом. Этот механизм представляет собой комплекс процессов, формирующих внешнюю и внутреннюю конфигурацию зародыша. При этом активную роль играет еще один комплекс механизмов: пролиферация (деление); миграция и агрегация клеток; секреция внеклеточного матрикса; локальная гибель клеток. К результатам морфогенетических процессов можно отнести, например, формирование бронхиального дерева, форму конечностей или глазного яблока, образование сложного рисунка на поверхности кожи пальцев. Однако изначальное возникновение и причины морфогенеза до конца еще не изучены. В настоящее время имеются данные, свидетельствующие о том, что на очень ранних стадиях развития многих структур, еще до начала клеточной дифференцировки, закладывается некий невидимый план пространственной структуры организма и дальнейшее развитие протекает поэтому плану. В дальнейшем, происходит реализация этого плана с помощью уже перечисленных процессов. Существующая в настоящее время концепция «позиционной информации» в какой-то мере объясняет поведение клеток при их взаимодействии в ходе морфогенеза. Эта концепция сводится к тому, что каждая клетка любого зачатка в ходе развития способна: во-первых, оценивать свое местоположение в координатной системе, заложенной в зачатке органа и, во-вторых, способна дифференцироваться в соответствии с этим местоположением. Выделяют зависимую (дифференцировка одной группы клеток зависит от другой – дифференцировка нервной трубки происходит при нормальной гаструляции) и независимую дифференцировку (дифференцировка мезо- и энтодермы не зависит от эктодермы). Технические средства обучения : компьютер, проектор Методы и виды обучения: презентация, видеофильм. Вопросы по уровням: I уровень 1. Дайте понятие о детерминации II уровень 2. Охарактеризуйте процесс дифференцировки. III уровень 3. Рассмотрите виды дифференциации Использованная литература: Основная: Адылканова, Ш.Р.Биология индивидуального развития : Учебное пособие. . - Алматы: Теларна, 2011. http://rmebrk.kz/book/65647 Базарбаева, Ж.М. Жеке даму биологиясы пәні бойынша практикум : Оқу құралы. / Общая редакция и составление доктора филологических наук Вл. И. Новикова. - Алматы: Қазақ университеті, 2011. - http://rmebrk.kz Дополнительная: 1. Нұртазин, С.Т. ж.б Жеке даму биологиясы : Оқулық. Алматы: Қазақ университеті, 2011. \ http://rmebrk.kz/book/ 2. Абдукадырова, Г. Жеке даму биологиясы : Электрондық оқулық. . - Жетісай: "Сырдария" университеті, 2014. http://rmebrk.kz/book/ WEB сайты: http://rmebrk.kz/ http://irbis.ayu.edu.kz/ Практическое занятие № 11 Тема: Органогенез позвоночных животных Цель: Ознакомить с органогенезом позвоночных животных. Задачи:
2. Производные экто-, энто- и мезодермы. 3. Дифференцировка эктодермы: нейруляция, образование и дифференцировка головного мозга, глаз, конечностей. 4. Дифференцировка мезодермы: образование и дифференцировка сомитов, нефротома и боковой пластинки. 5. Дифференцировка энтодермы. 6. Формирование провизорных органов. 7. Морфогенетические закономерности органогенезов. Содержание: В результате гаструляции образуется 3 зародышевых листка: эктодерма, энтодерма и мезодерма. Вначале, состав каждого зародышевого листка однороден. Затем зародышевые листки, контактируя и взаимодействуя, обеспечивают такие взаимоотношения между различными клеточными группами, которые стимулируют их развитие в определенном направлении. Это так называемая эмбриональная индукция – важнейшее следствие взаимодействия между зародышевыми листками. В ходе следующего за гаструляцией органогенеза изменяются форма, структура, химический состав клеток, обособляются клеточные группы, представляющие собой зачатки будущих органов. Постепенно развивается определенная форма органов, устанавливаются пространственные и функциональные связи между ними. Процессы морфогенеза сопровождаются дифференциацией тканей и клеток, а также избирательным и неравномерным ростом отдельных органов и частей организма. Основателем современной теории зародышевах листков является А.О. Ковалевский, который на основании широкого сравнительного исследования пришел к залючению, что двуслойную стадию развития проходят все многоклеточные и доказал сходство зародышевых листков не только по происхождению, но и по тем производным, которые они дают. Эта теория потвердила единство происхождения всего животного мира. 2. ПРОИЗВОДНЫЕ ЭКТО-, ЭНТО- И МЕЗОДЕРМЫ Эктодерма, мезодерма и энтодерма в ходе дальнейшего развития, продолжая взаимодействие друг с другом, участвуют в формировании определенных органов Из эктодермы развиваются: Эпидермис кожи и его производные (волосы, ногти, перья, сальные, потовы и молочные железы), компоненты органов зрения (хрусталик и роговица), слуха, обоняния, эпителий ротовой полости, эмаль зубов. Важнейшими эктодермальными производными являются нервная трубка, нервный гребень и образующиеся из них все нервные клетки. Органы чувств, передающие нервной системе информацию о зрительных, звуковых, обонятельных и иных стимулах, также развиваются из эктодермальных закладок. Например, сетчатка глаза образуется как вырост мозга и, следовательно, является производным нервной трубки, тогда как обонятельные клетки дифференцируются прямо из эктодермального эпителия носовой полости. Производными энтодермы являются: Эпителий желудка и кишки, клетки печени, секреторные клетки поджелудочной железы, слюнных, кишечных и желудочных желез. Передний отдел эмбриональной кишки образует эпителий легких и воздухоносных путей, а также секреторные клетки передней и средней доли гипофиза, щитовидной и паращитовидной желез. Из мезодермы формируются: Cкелет, скелетная мускулатура, соединительно-тканная основа кожи (дерма), органы выделительной и половой систем, сердечно-сосудистая система, лимфатическая система, плевра, брюшина и перикард. Из мезенхимы, имеющей смешанное происхождение за счет клеток трех зародышевых листков, развиваются все виды соединительной ткани, гладкая мускулатура, кровь и лимфа. Мезенхима – это часть среднего зародышевого листка, представляющая рыхлый комплекс разрозненных амебоподобных клеток. Мезодерма и мезенхима отличаются друг от друга по своему происхождению. Мезенхима большей частью эктодермального происхождения, начало же мезодерме дает энтодерма. У позвоночных, однако, мезенхима, в меньшей своей части, эктодермального происхождения, основная же масса мезенхимы имеет общее с остальной мезодермой происхождение. Несмотря на отличное от мезодермы происхождение, мезенхима может рассматриваться как часть среднего зародышевого листка. Зачаток конкретного органа формируется первоначально из определенного зародышевого листка, но затем орган усложняется и в итоге в его образовании принимают участие два или три зародышевых листка. Начало органогенеза называют периодом нейруляции, она охватывает процессы от появления первых признаков формирования нервной пластинки до замыкания ее в нервную трубку. Параллельно формируются хорда и вторичная кишка (кишечная трубка), а лежащая по бокам от хорды мезодерма расщепляется в краниокаудальном направлении на сегментированные парные структуры – сомиты, т.е. параллельно с процессами гаструляции идет образование осевых органов (нервная трубка, хорда, вторичная кишка). 3. ДИФФЕРЕНЦИРОВКА ЭКТОДЕРМЫ: НЕЙРУЛЯЦИЯ, ОБРАЗОВАНИЕ ГОЛОВНОГО МОЗГА, ГЛАЗ, КОНЕЧНОСТЕЙ При дифференцировке первичной эктодермы (эпибласт) образуются зародышевые части – кожная эктодерма, нейроэктодерма, плакоды, прехордальная пластинка, материал первичной полоски и внезародышевая эктодерма, являющаяся источником образования эпителиальной выстилки амниона. Меньшая часть эктодермы, расположенная над хордой (нейроэктодерма), дает начало дифференцировке нервной трубки и ганглиозной пластинки. Из большей части зародышевой эктодермы образуется кожная эктодерма, дающая начало многослойному плоскому эпителию кожи (эпидермис) и ее производных, эпителию роговицы и конъюнктивы глаза, эпителию органов ротовой полости, эмали и кутикулы зубов, эпителию анального отдела прямой кишки, эпителиальной выстилке влагалища (вторичной). Часть клеток эпибласта выселяется в зачаток гипобласта, участвуя в образовании энтодермы. Индуктором развития нейроэктодермы является хорда, над которой сначала образуется утолщение в виде пластинки (нервная пластинка), а на 18- й день развития она начинает инвагинировать, образуя последовательно желобок и трубку. Нейруляция — закладка нервной системы – процесс скручивания нейральной эктодермы на спинной стороне зародыша в нервную трубку. Протекает по времени неодинаково в различных частях зародыша. Зародыш в период нейруляции называется нейрулой. Сначала нейрональная эктодерма утолщается и превращается в нервную (медуллярную) пластинку, которая в головной части зародыша шире, чем в туловищной. Края пластинки приподнимаются и образуются нервные валики. Поверхность медуллярной пластинки начинает довольно быстро сокращаться в поперечном направлении за счет погружения ее наружных клеток во внутренние слои и складываться по средней линии. Возникающие по средней линии углубления – нервный желоб. Позже края нервной пластинки смыкаются и образуется нервная трубка (полость – невроцель) Рис.1 Схема образования нервной трубки и нервного гребня Замыкание нервной трубки начинается в шейном отделе, а затем распространяется кзади и несколько замедленнее в краниальном направлении, где формируются мозговые пузыри. Примерно на 25-е сутки нервная трубка полностью замыкается, с внешней средой сообщаются только два незамкнувшихся отверстия на переднем и заднем концах — передний и задний невропоры. Задний невропор соответствует нейрокишечному каналу. Через 5 — 6 суток оба невропора зарастают. Передняя расширенная чаcть нервной трубки образует головной мозг, нейроцель – полость мозгового пузыря. Узкая туловищная часть – спинной мозг, а ее полость – спинномозговой канал. На переднем конце возникают локальные вздутия, образующие три пузыря — передний, средний и задний мозг. Далее передний и задний мозговые пузыри подразделяются на два вторичных мозговых пузыря. В результате возникает пять сообщяющихся между собой посредством желудочков мозговых пузырей: конечный, промежуточный, средний, задний, добавочный. Одновременно появляются изгибы головного мозга: сначала теменной изгиб в дорсальном направлении в области среднего мозгового пузыря; в том же направлении затылочный изгиб между продолговатым и спинным мозгом; мостовой изгиб в вентральном направлении в области заднего мозгового музыря. Изгибы помогают еще яснее разграничить основные структурные единицы, а также подразделить широкие внутренние полости, которые в конечном итоге будут мозговыми желудочками. Этот процесс сопровождается усилением роста латеральных отделов нервной трубки и отставанием в росте вентральной и дорсальной сторон. Рис. 2. Нейруляция у зародыша человека. А — вид со спины; Б — поперечные срезы. 1 — передний нейропор; 2 — задний нейропор; 3 — эктодерма; 4 — нервная пластинка; 5 — нервный желобок; 6 — мезодерма; 7 — хорда; 8 — энтодерма; 9 — нервная трубка; 10 — нервный гребень; 11 — головной мозг; 12 — спинной мозг; 13 — спинномозговой канал. Тем временем в спинном мозге идут клеточные деления; увеличивается в размерах. Сначала клетки спинного мозга большие и округлые. Затем у них появляются длинные отростки, и они принимают форму типичных нейронов. Из нервной трубки образуются нейроциты и нейроглия головного и спинного мозга, сетчатки глаза и органа обоняния. Одновременно обособляются полоски свободно лежащих клеток (нервный гребень), которые мигрируют на значительные расстояния и образуют нейробласты спинальных и симпатических ганглиев, клетки шванновской оболочки, неврилемму и миелиновую оболочку нервных волокон, мозговую оболочку надпочечников (хромоффиновую ткань), пигментные клетки (меланобласты) различных тканей. Клетки нервной трубки дают начало нейробластам (образуют нервные клетки и волокна), спонгиобластам (опорные клетки) и клеткам эпиндемы (выстилают центральный канал). Часть клеток остается в области нервного гребня, формируя ганглиозные пластинки, которые сегментируются и дают начало спинномозговым узлам. Процесс образования нервного зачатка тесно связан с образованием хордального зачатка и зависит от него. Это было доказано на многих экспериментах по пересаживанию участков эктодермы до и после начала образования нервной пластинки. В отсутствие лежащей рядом хорды из эктодермы никогда не возникает нервного зачатка. Вскоре после формирования трех первичных пузырей отмечаются первые признаки развития глаз. Т.е. из эктодермы в процессе нейруляции образуются зрительный анализатор. Из боковых выростов эмбрионального промежуточного мозга, образуются глазные пузыри, которые отдаляются от мозга, но связи с ним не теряют – образуя зрительный тракт (нерв). Зачаток глаза при этом меняет свою формы, напоминая бокал на ножке - стадия глазной чаши (глазного бокала). Из внутреннего листка бокала развивается светочувствительная часть глаза – сетчатка (он многослоен). Наружный листок истончается и превращается в плоский эпителий – развивается пигментный эпителий глаза. Глазной пузырь вначале плотно прилегает к наружному эктодермальному эпителию, который впоследствии истончается, превращаясь в столбчатый эпителий. От покровного эпителия отшнуровывается хрусталиковый пузырек (зачаток глазного хрусталика). Расположенный над хрусталиком покровный эпителий истончается, теряет пигмент, становится прозразным и превращается в роговицу глаза. Из эмбриональной мезенхимы образуется сосудистая оболочка глаза и склера (опорная оболочка глазного яблока). Большая часть клеток, составляющих наружный пласт, размножаясь и дифференцируясь, так и остается на поверхности, образуя покровы тела. Из них формируются: наружный эпителий, кожные железы, поверхностный слой кожи, роговые чешуи. У многих животных эктодерма впячивается по направлению к переднему и заднему концах тела, развивающегося из эндодермы кишечника, образуя переднюю и заднюю кишку. Из зародышевой эктодермы формируется также прехордальная пластинка. Она включается в состав переднего отдела кишечной трубки. Из материала прехордальной пластинки развивается в дальнейшем многослойный эпителий переднего отдела пищеварительной трубки и ее производных. Мезенхима пищеварительной трубки преобразуется в соединительную ткань и гладкую мускулатуру. Кроме того, из прехордальной пластинки образуется эпителий трахеи, легких и бронхов, а также эпителиальная выстилка глотки и пищевода, производных жаберных карманов — тимуса и др. По мнению А. Н. Бажанова, источником образования выстилки пищевода и дыхательных путей служит энтодерма головной кишки. В составе зародышевой эктодермы закладываются плакоды, являющиеся источником развития эпителиальных структур внутреннего уха. Из внезародышевой эктодермы образуется эпителий амниона и пупочного канатика. Развитие парных конечностей. Закладываются в виде бугорков (почек) конечностей, накрытые покровным эпителием, а внутри состоящие из скопления клеток, выселившихся из париентального листка боковой пластинки (рис. 6.4). Вскоре они преобретают определенную форму и ориентацию относительно тела. Покровный эпителий утолщается, становится двуслойным. На верхушке конечностей затем образуются утолщения в вде лопаточки. Мехенхима почек конечностей дифференцируется в хрящи. Рис. 3. Развитие кистей рук. Технические средства обучения : компьютер, проектор Методы и виды обучения: презентация, видеофильм. Вопросы по уровням: I уровень 1. Сведения о теории зародышевых листков. 2. Производные экто-, энто- и мезодермы. II уровень 3. Дифференцировка эктодермы: нейруляция, образование и дифференцировка головного мозга, глаз, конечностей. 4. Дифференцировка мезодермы: образование и дифференцировка сомитов, нефротома и боковой пластинки. 5. Дифференцировка энтодермы. III уровень 6. Формирование провизорных органов. 7. Морфогенетические закономерности органогенезов. Использованная литература: Основная: Адылканова, Ш.Р.Биология индивидуального развития : Учебное пособие. . - Алматы: Теларна, 2011. http://rmebrk.kz/book/65647 Базарбаева, Ж.М. Жеке даму биологиясы пәні бойынша практикум : Оқу құралы. / Общая редакция и составление доктора филологических наук Вл. И. Новикова. - Алматы: Қазақ университеті, 2011. - http://rmebrk.kz Дополнительная: 1. Нұртазин, С.Т. ж.б Жеке даму биологиясы : Оқулық. Алматы: Қазақ университеті, 2011. \ http://rmebrk.kz/book/ 2. Абдукадырова, Г. Жеке даму биологиясы : Электрондық оқулық. . - Жетісай: "Сырдария" университеті, 2014. http://rmebrk.kz/book/ WEB сайты: http://rmebrk.kz/ http://irbis.ayu.edu.kz/ Практическое занятие №12 Тема: Влияние среды на развитие организма Цель: ознакомиться с факторами среды, влияющими на развитие организма. Задачи: 1. Факторы внешней среды, влияющие на эмбриогенез. 2. Связь эмбриона с внешней средой и материнским организмом: эмансипация яиц, живорождение. 3. Наследственность. 4. Клонирование Содержание: Хотя формирование органов и функциональных систем ребенка в процессе эмбриогенеза находится под контролем генотипа, факторы внешней среды играют не последнюю роль. Особенно на начальных этапах развития многие факторы, влияющие на материнский организм, оказывают влияние на зародыш (ионизирующее излучение, алкоголь, никотин, антибиотики и др.). Растение, выращиваемое в темноте, остается белым и хилым; оно неспособно извлекать из углекислого газа энергию, необходимую для обмена веществ, даже в том случае, когда все его клетки содержат генетическую информацию, необходимую для развития хлоропластов, а также синтеза и деятельности хлорофилла. В равной мере генетические потенции, определяющие цвет глаз, проявляются только в особых условиях, которые создаются в клетках радужной оболочки; эти потенции реализуются при условии, если предварительно благодаря действию многочисленных генов сам глаз достаточно развился. Действия среды могут быть отнесены к двум типам, хотя в реальной обстановке они часто налагаются друг на друга. С одной стороны, это сильные воздействия, приводящие к полному или частичному подавлению выражения генетических потенций с другой – слабые влияния, выражающиеся лишь в небольших изменениях степени их выражения. Первый тип воздействий зависит от случайных обстоятельств, второй обычен и неразрывно связан с функционированием живой материи. В пренатальном периоде развития зародыша есть критические периоды, особо чувствительные к внешнему воздействию. Выделяют два таких периода. Первый включает начало его. Неблагоприятные воздействия в этот период чаще приводят к гибели зародыша. В течение второго критического периода (с 4 по 7 неделю) происходит дальнейшее развитие всех органов. В этом случае вредные воздействия могут привести к рождению ребенка с различными физическими дефектами. Важным на наш взгляд является факт, что одинаковые физические врожденные дефекты могут быть связаны и с повреждением генетических структур, и с действием неблагоприятных внешних факторов. Наблюдения на людях проводят с помощью близнецового метода, используя группы идентичных или гомозиготных близнецов (ИБ), имеющих не только поразительное внешнее сходство, но и почти одинаковые генные "портреты". Проводят их морфологическое обследование, изучают образ жизни (обычно близнецы, особенно идентичные, имеют сходные интересы и близкие условия воспитания). На основании проведенных анализов устанавливают коэффициент сходства (конкордантность) между близнецами и делают заключение о роли наследственности или среды в развитии тех или иных качеств. С помощью близнецового метода было установлено важное значение среды в развитии многих морфологических свойств организма, а также значении наследственности в развитии шизофрении, маниакально- депрессивного психоза, эпилепсии и туберкулеза.. Еще большее значение имеет среда для развития психических способностей человека. Свойства памяти, сила произвольного внимания, мыслительная деятельность, черты характера и многие другие человеческие качества определяются не только природными задатками, но и формой, и способом деятельности ребенка, условиями той социальной среды, в которой он развивается. Факторы среды могут негативно сказаться на морфофункциональных и психологических характеристиках развивающегося ребенка (пример - одичавшие дети). Один из древнейших и наиболее документированных случаев одичания мальчика, названного ребенком-волком из Гессе, произошел в XIV веке. Местные жители стали замечать, что в лесах около городка обитает призрачное существо, которое всякий раз, когда людям случалось натолкнуться на него, быстро скрывалось. Оно оказалось мальчиком, который совсем одичал, передвигался на четвереньках, как волк, и не владел речью. Установили, что ребенок, которому было примерно восемь лет, провел в диком состоянии половину своей жизни. Согласно свидетельству, мальчик жил с волками, которые приняли его в стаю и защищали как собственного волчонка. Ребенок так привык ходить на четвереньках, что к его ногам пришлось привязывать доски, чтобы помочь ему держаться прямо. Членораздельно говорить он не умел, мог лишь ворчать и издавать звуки, свойственные животным, ел только сырую пищу. Данный факт является далеко не единственным, и в нашем случае убедительно показывает, что среда для человека является мощным фактором развития. Таким образом, многочисленные ____Xﾚ_данные генетики, физиологии, психофизиологии, педагогики позволяют сделать следующее заключение. Наследственность определяет лишь потенциальные пределы физического и психического развития детей и подростков, степень же развития физических и психических особенностей ребенка зависит от факторов внешней среды. Человек, родившийся даже с самыми благоприятными задатками, но живущий в среде, препятствующей развитию его способностей, превращается в посредственность, поэтому основная нагрузка на развитие интеллектуальных возможностей ребенка приходится на воспитательный процесс и на людей, его осуществляющих: родителей и воспитателей Главный фактор, детерминирующий любой фенотипический признак, - это генотип. Генотип организма определяется в момент оплодотворения, но степень последующей экспрессии этого генетического потенциала в значительной мере зависит от внешних факторов, воздействующих на организм во время его развития. Так, например, использованный Менделем сорт гороха с длинным стеблем обычно достигал высоты 180 см. Однако для этого ему необходимы были соответствующие условия - освещение, снабжение водой и хорошая почва. При отсутствии оптимальных условий (при наличии лимитирующих факторов) ген высокого стебля не мог в полной мере проявить свое действие. Эффект взаимодействия генотипа и факторов среды продемонстрировал датский генетик Иогансен. В ряде эк- спериментов на карликовой фасоли он выбирал из каждого поколения самоопылявшихся растений самые тяжелые и самые легкие семена и высаживал их для получения следующего поколения. Повторяя эти эксперименты на протяжении нескольких лет, он обнаружил, что в пределах «тяжелой» или «легкой» селекционной линии семена мало различались по среднему весу, тогда как средний вес семян из разных линий сильно различался. Это позволяет считать, что на фенотипическое проявление при- знака оказывают влияние как наследственность, так и среда. На основании этих результатов можно определить непрерывную фенотипическую изменчи- вость как «кумулятивный эффект варьирующих факторов среды, воздействующих на вариабельный генотип». Кроме того, эти результаты показывают, что степень наследуемости данного признака определяется в первую очередь генотипом. Что касается развития таких чисто человеческих качеств, как индивидуальность, темперамент и интеллект, то, судя по имеющимся данным, они зависят как от наследственных, так и от средовых факторов, которые, взаимодействуя в различной степени у разных ин- дивидуумов, влияют на окончательное выражение признака. Именно эти различия в тех и других факторах создают фенотипические различия между индивидуумами. Технические и инструментальные средства: проектор, таблицы. Методы и виды обучения: вопрос- опрос, обсуждение. Срс: Причины старения клеток и организмов Срсп: Оогенез и его фазы Уровневые задания 1 уровень 1. Назовите факторы внешней среды, влияющие на эмбриогенез. 2 уровень 3. Охарактреизуйте наследственность. 4. Охарактреизуйте клонирование. 3 уровень 2. Рассотрите связь эмбриона с внешней средой и материнским организмом: эмансипация яиц, живорождение. Использованная литература: Основная: Адылканова, Ш.Р.Биология индивидуального развития : Учебное пособие. . - Алматы: Теларна, 2011. http://rmebrk.kz/book/65647 Базарбаева, Ж.М. Жеке даму биологиясы пәні бойынша практикум : Оқу құралы. / Общая редакция и составление доктора филологических наук Вл. И. Новикова. - Алматы: Қазақ университеті, 2011. - http://rmebrk.kz Дополнительная: 1. Нұртазин, С.Т. ж.б Жеке даму биологиясы : Оқулық. Алматы: Қазақ университеті, 2011. \ http://rmebrk.kz/book/ 2. Абдукадырова, Г. Жеке даму биологиясы : Электрондық оқулық. . - Жетісай: "Сырдария" университеті, 2014. http://rmebrk.kz/book/ WEB сайты: http://rmebrk.kz/ http://irbis.ayu.edu.kz/ Практическая работа №13 Тема: Постэмбриональное развитие Цель работы: изучить постэмбриональное развитие и ее виды Задачи: Сформировать знания о закономерностях постэмбрионального развития животных и растений; Охарактеризовать два типа постэмбрионального развития, раскрыв их значение для сохранения видов. Содержание работы: Постэмбриональное развитие — процесс индивидуального развития организма, начинающийся с момента рождения или выхода организма из яйцевых оболочек, и продолжающийся вплоть до гибели. Постэмбриональное развитие сопровождается ростом. При этом он может быть ограничен определённым сроком или длится в течение всей жизни. Различают 2 основных типа постэмбрионального развития: прямое развитие; развитие с превращением, или метаморфозом (непрямое развитие). Выделяются 3 периода постэмбрионального развития: ювенильный (до окончания созревания); зрелый (занимает большую часть жизни); старение (до смерти). Прямое постэмбриональное развитие, или развитие с неполным превращением — тип развития, при котором родившийся организм отличается от взрослого меньшими размерами и недоразвитием органов. В случае прямого развития молодая особь мало чем отличается от взрослого организма и ведёт тот же образ жизни, что и взрослые. Этот тип развития свойственен, например, пресмыкающимся, птицам, млекопитающим. Постэмбриональное развитие с метаморфозом, или развитие с полным превращением — тип развития, при котором родившийся организм должен пройти одну или несколько стадий метаморфоза, прежде чем превратиться во взрослый организм. Из яйца появляется личинка, порой внешне совершенно не похожая и даже отличающаяся по ряду анатомических признаков от взрослой особи. Часто личинка ведёт иной образ жизни по сравнению со взрослыми организмами (например, бабочки и их личинки гусеницы). Она питается, растёт и на определённом этапе превращается во взрослую особь, причём этот процесс сопровождается весьма глубокими морфологическими и физиологическими преобразованиями. В большинстве случаев организмы не способны размножаться на личиночной стадии, однако существует небольшое количество исключений. Например, аксолотли — личинки хвостатых земноводных амбистом — способны размножаться, при этом дальнейший метаморфоз может и не осуществляться вовсе. Способность организмов размножаться на личиночнооой стадии называется неотенией. Для развития любого существа в онтогенезе характерно увеличение массы тела, т.е. наличие роста. Рост — количественный признак, характеризующийся увеличением количества клеток и накоплением массы внутриклеточных образований, линейных размеров тела. Масса тела увеличивается до тех пор, пока скорость ассимиляции превышает скорость диссимиляции. По характеру роста все живые существа могут быть разделены на 2 группы: с определённым и неопределённым ростом.Определенным ростом называют явление, при котором процесс роста (увеличение массы тела организма) заканчивается к определенному моменту жизни и, следовательно, размеры представителя данного вида предопределены заранее. Так, например, средний рост человека составляет 170–190 см, а продолжается рост примерно до 25 лет. Неопределенный рост заключается в том, что размеры тела увеличиваются в течение всей жизни организма и, следовательно, масса каждой особи ограничена только продолжительностью ее жизни. Например, среди животных неопределенным ростом обладают камбалы, скаты; у растений — практически все представители. Технические средства обучения: проектор, компьютер. Методика и виды обучения: презентация, видеофильм. Вопросы по уровням: I уровень 1.Дайте определение понятия «постэмбриональное развитие». 2. Какие типы постэмбрионального развития характерны для животных? Чем они различаются? 3. Укажите преимущества и недостатки прямого развития животных. II уровень 1. Из предложенного перечня выберите животных с полным превращением: лягушка, ящерица, капустная белянка, комнатная муха, устрица, майский жук, медоносная пчела. 2. Для каждого типа постэмбрионального развития подберите представителей животных, для которых он характерен. Типы развития: 1 — прямое, 2 — непрямое. Животные: щука, перловица, дождевой червь, лягушка, аскарида, прудовик, ящерица, стрекоза, аист, волк. III уровень 1.Какие утверждения являются верными: 1) онтогенез — процесс внутриутробного развития живых организмов; 2) метаморфоз — процесс превращения личинки во взрослую особь; 3) головастик — личиночная стадия развития лягушки; 4) образование плаценты характерно для яйцекладущих животных; 5) в онтогенезе выделяют эмбриональный и постэмбриональный этапы; 6) внутриутробное развитие заканчивается выходом особи из яйца; 7) постэмбриональный этап начинается с оплодотворения? СРС: Эволюционнная эмбриология. СРСП: Сперматогенез и его фазы Использованная литература: Основная: Адылканова, Ш.Р.Биология индивидуального развития : Учебное пособие. . - Алматы: Теларна, 2011. http://rmebrk.kz/book/65647 Базарбаева, Ж.М. Жеке даму биологиясы пәні бойынша практикум : Оқу құралы. / Общая редакция и составление доктора филологических наук Вл. И. Новикова. - Алматы: Қазақ университеті, 2011. - http://rmebrk.kz Дополнительная: 1. Нұртазин, С.Т. ж.б Жеке даму биологиясы : Оқулық. Алматы: Қазақ университеті, 2011. \ http://rmebrk.kz/book/ 2. Абдукадырова, Г. Жеке даму биологиясы : Электрондық оқулық. . - Жетісай: "Сырдария" университеті, 2014. http://rmebrk.kz/book/ WEB сайты: http://rmebrk.kz/ http://irbis.ayu.edu.kz/ Практическая работа №14 Тема: Строение тела человека Цель: сформулировать у студентов целостную систему знаний о строение тела человека. Задачи: овладение основными терминами, понятиями и характеристикой методов биологии развития, формирование знаний о процессах развития в их реальной последовательности и взаимосвязи. СОДЕРЖАНИЕ : Различают внешнее и внутреннее строение тела человека. Все части тела здорового человека работают согласованно, слаженно. Каждый должен знать, как устроен и работает его организм. Это необходимо для сохранения и укрепления здоровья. Голова, шея, грудь, живот, руки, ноги – это все части человеческого тела и относятся они к внешнему строению человека. Весь организм вас слушается и выполняет команды. Вы можете сесть, встать, а можете и побежать Мы можем видеть только внешний вид человека. А что же внутри организма человека? Организм (от лат. organizo) – в переводе означает «хорошо устроен». У нас внутри находятся различные органы. Они так и называются – внутренние органы. Каждый из них имеет свою форму и строение, и каждый из них выполняет свою функцию. Мозг, желудок, кишечник, лёгкие, печень, почки, сердце – это органы, они относятся к внутреннему строению человека. Мозг управляет работой всего организма. Вы смотрите вокруг и видите предметы, людей. Вы читаете, пишите. Вы решаете примеры или задачу. Вы без труда вспомните, где были вчера, и представите себе зоопарк, который посетили прошлым летом. Всё это происходит как бы, само собой. Но это не так. Вашими мыслями, движениями, чувствами управляет мозг – важнейший орган тела. Головной мозг-главный командный пункт организма. Чтобы человек не делал, всем управляет мозг. Он располагается в голове. Чтобы защитить мозг от повреждений, природа поместила его в череп, а череп – это самые крепкие кости человека. Головной мозг заведует всеми мыслями и чувствами человека. Ведает правильной работой главных внутренних органов. Именно он следит за тем, как мы дышим. Человеку нужно всё время вдыхать и выдыхать воздух. Дыхание происходит при помощи лёгких. У каждого из нас два лёгких – правое и левое. Лёгкие похожи на две губки. При выдохе они выпускают из себя воздух и уменьшаются в размере, когда делаем вдох лёгкие наполняются воздухом и расширяются. Располагаются они в груди. Скажите, как узнают, жив человек или умер? Прежде всего, прослушивают, бьётся ли у него сердце. Где оно находится? (в груди в левой части). Приложите ладонь к сердцу. Вы услышите, как стучит сердце. Сердце – это особая мышца. Она сокращается и расслабляется автоматически. У детей сердце делает от 80 до 90 ударов в минуту. У взрослых сердце бьётся немного медленнее. Каждый день сердце делает 12 тысяч ударов, и когда спишь, и когда бодрствуешь. Мы должны беречь своё сердце и заботиться о его состоянии. Вот несколько правил, соблюдая которые, вы сохраните своё сердце здоровым: Регулярно занимайся физкультурой, бегай и играй в подвижные игры. Не ешь слишком много, чтобы не располнеть. Если ты болен, лежи в постели, сколько велел врач. Старайся не слишком уставать от быстрых игр и не переутомляйся. Ешь то, что даёт мама, все эти продукты полезны. Обязательно спи ночью восемь-десять часов Представьте себе, что вы пришли домой. Пора обедать, а мама подаёт вам на тарелке кусок сырого мяса и две сырые картофелины. Станете вы есть такой обед? Нет, конечно! Точно так же и нашему организму нужна по-особому обработанная пища. Всё, что попало в рот: и котлета, и каша, и хлеб, и конфета - должно перевариться и впитаться в кровь. Этим занимаются органы «внутренней кухни». Главное отделение «внутренней кухни» – это желудок. Желудок напоминает мешок. Без еды он как спущенный воздушный шарик. Дунешь в шарик – он чуть надуется. Так и желудок: когда в него попадает пища, он растягивается. Чем больше пищи мы съедаем, тем сильнее растягивается наш желудок. Но больше 2-3 литров еды в него не помещается. Находится желудок в верхней части живота, под рёбрами. Но желудок не умеет переваривать всю пищу, поэтому он проталкивает её дальше – в кишечник. Это длинный извилистый коридор, который тянется почти на 8 метров, но в организме он свернут так, что полностью помещается в животе. В кишечнике пища продолжает перевариваться, и помогает ей в этом печень. Она выделяет особую жидкость – желчь, которая способствует перевариванию. Человек не может жить без печени. А теперь мы поговорим о том, как сохранить здоровье. Здоровье – это самое ценное, что есть у человека, ведь его не купишь ни за какие богатства мира. Будучи больным и слабым, человек не сможет реализовать все свои мечты, добиться больших высот, прожить долгую, счастливую, а главное – полноценную жизнь. Технические и инструментальные средства: компьютер ,проектор. Методы и виды обучения: объяснения,обсуждения. Уровневые задания: 1-уровень 1.Понятие остроение человека. 2-уровень 1.Сравните внешнее и внутреннее строение человека, 2.Опищите внутреннее строение. 3-уровень 1.Рассмотрите головной и спинной мозг. 2. Дайте характеристику легким. Использованная литература: Основная: Адылканова, Ш.Р.Биология индивидуального развития : Учебное пособие. . - Алматы: Теларна, 2011. http://rmebrk.kz/book/65647 Базарбаева, Ж.М. Жеке даму биологиясы пәні бойынша практикум : Оқу құралы. / Общая редакция и составление доктора филологических наук Вл. И. Новикова. - Алматы: Қазақ университеті, 2011. - http://rmebrk.kz Дополнительная: 1. Нұртазин, С.Т. ж.б Жеке даму биологиясы : Оқулық. Алматы: Қазақ университеті, 2011. \ http://rmebrk.kz/book/ 2. Абдукадырова, Г. Жеке даму биологиясы : Электрондық оқулық. . - Жетісай: "Сырдария" университеті, 2014. http://rmebrk.kz/book/ WEB сайты: http://rmebrk.kz/ http://irbis.ayu.edu.kz/ Практическое занятие №15 Тема: Регенерация Цель занятия: ознакомиться с видами регенерации. Задачи: Понятие регенерации Виды регенерации Условия, влияющие на течение восстановительных процессов Понятие регенерации Регенерация (от лат. геgепегаtio) означает возобновление или восстановление. В биологическом смысле регенерацией называют восстановление организмом утраченных или поврежденных частей. Различают физиологическую и репаративную регенерацию, а также целый ряд явлений, в той или иной мере сходных с регенеративными процессами. Явления регенерации были знакомы людям еще в глубокой древности. К концу 19 в. был накоплен материал, раскрывающий закономерности регенераторной реакции у человека и животных, но особенно интенсивно проблема регенерации разрабатывается с 40-х гг. 20 в. Термин « регенерация» предложен в 1712 франц. учёным Р. Реомюром, изучавшим регенерацию ног речного рака. У многих беспозвоночных возможна регенерация целого организма из кусочка тела. У высокоорганизованных животных это невозможно — регенерируют лишь отдельные органы или их части. Регенерация может происходить путём роста тканей на раневой поверхности, перестройки оставшейся части органа в новый или путём роста остатка органа без изменения его формы. Представление об ослаблении способности к регенерации по мере повышения организации животных ошибочно, т. к. процесс регенерации зависит не только от уровня организации животного, но и от многих других факторов и характеризуется значит, изменчивостью. Неправильно также утверждение, что способность к регенерации закономерно падает с возрастом; она может и повышаться в процессе онтогенеза, но в период старости часто наблюдают её снижение. За последнюю четверть века показано , что, хотя у млекопитающих и человека целые наружные органы не регенерируют, внутренние их органы, а также мышцы, скелет, кожа способны к регенерации, которую изучают на органном, тканевом, клеточном и субклеточном уровнях. Разработка методов усиления (стимуляции) слабой и восстановления утраченной способности к регенерации приблизит учение о регенерации к медицине. 3.Виды регенерации Различают два вида регенерации — физиологическую и репаративную. Физиологическая регенерация — непрерывное обновление структур на клеточном (смена клеток крови, эпидермиса и др.) и внутриклеточном (обновление клеточных органелл) уровнях, которым обеспечивается функционирование органов и тканей. Репаративная регенерация— процесс ликвидации структурных повреждений после действия патогенных факторов. Оба вида регенерации не являются обособленными, не зависимыми друг от друга. Так, репаративная регенерация развертывается на базе физиологической, т. е. на основе тех же механизмов, и отличается лишь большей интенсивностью проявлений. Поэтому репаративную регенерацию следует рассматривать как нормальную реакцию организма на повреждение, характеризующуюся резким усилением физиологических механизмов воспроизведения специфических тканевых элементов того или иного органа. Значение регенерации для организма определяется тем, что на основе клеточного и внутриклеточного обновления органов обеспечивается широкий диапазон приспособительных колебаний их функциональной активности в меняющихся условиях окружающей среды, а также восстановление и компенсация нарушенных под воздействием различных патогенных факторов функций1. Физиологическая и репаративная регенерации являются структурной основой всего разнообразия проявлений жизнедеятельности организма в норме и патологии. Процесс регенерации развертывается на разных уровнях организации — системном, органном, тканевом, клеточном, внутриклеточном. Осуществляется он путем прямого и непрямого деления клеток, обновления внутриклеточных органелл и их размножения. Обновление внутриклеточных структур и их гиперплазия являются универсальной формой регенерации, присущей всем без исключения органам млекопитающих и человека. Она выражается либо в форме собственно внутриклеточной регенерации, когда после гибели части клетки ее строение восстанавливается за счет размножения сохранившихся органелл, либо в виде увеличения числа органелл (компенсаторная гиперплазия органелл) в одной клетке при гибели другой. Восстановление исходной массы органа после его повреждения осуществляется различными путями. В одних случаях сохранившаяся часть органа остается неизмененной или малоизмененной, а недостающая его часть отрастает от раневой поверхности в виде четко отграниченного регенерата. Такой способ восстановления утраченной части органа называют эпиморфозом. В других случаях происходит перестройка оставшейся части органа, в процессе которой он постепенно приобретает исходные форму и размеры. Этот вариант процесса регенерации называют морфаллаксисом. Чаще эпиморфоз и морфаллаксис встречаются в различных сочетаниях. Наблюдая увеличение размеров органа после его повреждения, прежде говорили о его компенсаторной гипертрофии. Цитологический анализ этого процесса показал, что в его основе лежит размножение клеток, т. е. регенераторная реакция. В связи с этим процесс получил название «регенерацнонная гипертрофия». Принято считать, что репаративная регенерация развертывается после наступления дистрофических, некротических и воспалительных изменении, Так, однако, бывает далеко не всегда. Значительно чаще немедленно после начала действия патогенного фактора резко интенсифицируется физиологическая регенерация, направленная на компенсацию убыли структур, в связи с их внезапным ускоренным расходованием или гибелью. В это время она представляет собой по существу репаративную регенерацию. Об источниках регенерации имеются две точки зрения. Согласно одной из них (теория резервных клеток), происходит пролиферация камбиальных, незрелых клеточных элементов (так наз. стволовых клеток и клеток-предшественников), которые, интенсивно размножаясь и дифференцируясь, восполняют убыль высокодифференцированных клеток данного органа, обеспечивающих его специфическую функцию. Другая точка зрения допускает, что источником регенерации могут быть высокодифференцированные клетки органа, которые в условиях патологического процесса могут перестраиваться, утрачивать часть своих специфических органелл и одновременно приобретать способность к митотическому делению с последующей пролиферацией и дифференцировкой. Технические и инструментальные средства: проектор, портреты ученых, таблицы. Методы и виды обучения: объяснение, обсуждение. Уровневые задания: 1-уровень 1.Понятие о регенерации. 2. Понятие о изучении регенерации 2-уровень 3. Опишите виды регенерации. 4 Сравните физиологическую и репаративную регенерацию. 3-уровень 5.Рассмотрите условия, влияющие на течение восстановительных процессов . 6.Рассмотрите примеры репаративной регенерации . Литература: Основная: Адылканова, Ш.Р.Биология индивидуального развития : Учебное пособие. . - Алматы: Теларна, 2011. http://rmebrk.kz/book/65647 Базарбаева, Ж.М. Жеке даму биологиясы пәні бойынша практикум : Оқу құралы. / Общая редакция и составление доктора филологических наук Вл. И. Новикова. - Алматы: Қазақ университеті, 2011. - http://rmebrk.kz Дополнительная: 1. Нұртазин, С.Т. ж.б Жеке даму биологиясы : Оқулық. Алматы: Қазақ университеті, 2011. \ http://rmebrk.kz/book/ 2. Абдукадырова, Г. Жеке даму биологиясы : Электрондық оқулық. . - Жетісай: "Сырдария" университеті, 2014. http://rmebrk.kz/book/ WEB сайты: http://rmebrk.kz/ http://irbis.ayu.edu.kz/ жүктеу/скачать 2.16 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|