БИОЛОГИЯ ЭМБРИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ
Размножение на молекулярном уровне — это репликация ДНК, на субклеточном уровне — удвоение некоторых органоидов, на клеточном — амитоз, митоз. Клеточное деление лежит в основе размножения организмов.
О.-Я.Л. Бекиш, 2000
Бесполое размножение – происходит без образования гамет, в нем участвует лишь одна родительская особь. При бесполом размножении обычно образуются генетически идентичные потомки, а единственным источником генетической изменчивости являются случайные мутации. При этом не образуются половые клетки и новому организму дают начало соматические клетки. Половое размножение – происходит слияние двух гамет с образованием зиготы, из которой развивается новый организм. Половое размножение ведет к генетической изменчивости. Генетическая изменчивость выгодна виду, т.к. поставляет сырье для естественного отбора, а следовательно, и для эволюции.
Онтогенез (индивидуальное развитие) – совокупность взаимосвязанных и детерминированных хронологических событий, закономерно совершающихся в процессе осуществления организмом жизненного цикла.
1. НЕПРЯМОЙ (ЛИЧИНОЧНЫЙ) ОНТОГЕНЕЗ – характеризуется наличием особой вставочной формы – личинки, отличной от взрослой особи по строению тела и ведущей самостоятельный активный образ жизни. Данный тип развития сопровождается метаморфозом с полным (яйцо-личинка-куколка-имаго) и неполным (яйцо-личинка-имаго) превращением.
2. ПРЯМОЙ – при этом типе зародышевый период заканчивается рождением молодой формы, имеющей общий план строения, набор органов и систем, характерный для зрелого состояния, но отличающийся меньшими размерами, функциональной и структурной незрелостью органов и систем.
Эмбриональный Постэмбриональный
Эмбриогенез, это часть онтогенеза – наука о закономерностях развития зародышей Эмбриональное развитие человека принято делить на три периода : I. Начальный (1-я неделя) II. Зародышевый (2-8-я неделя) III. Плодный (с 9-й недели развития до рождения ребенка)
Эмбриогенез включает следующие основные стадии : I – оплодотворение и образование зиготы ; II – дробление и образование бластулы (бластоцисты) ; III – гаструляцию – образование зародышевых листков и комплекса осевых органов ; IV – гистогенез и органогенез зародышевых и внезародышевых органов ; V – системогенез
Это период развития и созревания половых клеток – яйцеклеток и сперматозоидов. В результате прогенеза в зрелых половых клетках возникает гаплоидный набор хромосом, формируются структуры, обеспечивающие их способность к оплодотворению и развитию нового организма.
А. Головка сперматозоида 1. цитолемма 2. акросома (ферменты : гиалуронидаза и протеазы) 3. чехлик 4. цитоплазма
Б. Хвостовой отдел I. Связующая часть (шейка) 5. проксимальная центриоль 6. дистальная центриоль II. Промежуточная часть 7. осевая нить (аксонема) 8. Митохондриальное влагалище) III. Главная часть IV. Терминальная (конечная) часть (содержит единичные сократительные филаменты)
Ядро Цитолемма Фоликулярный эпителий Лучистый венец Кортикальные гранулы Желточные включения Блестящая зона.
Она состоит из гликопротеинов и гликозаминогликанов. Гликопротоины представлены тремя фракциями ( Zp1, Zp2 и Zp 3). Фракция Zp 3 является рецептором для спермиев, а Zp2 препятствует полиспермии.
Яйценосный бугорок с яйцеклеткой (овоцитом) Клетки фолликулярного эпителия Блестящая оболочка Лучистый венец Цитоплазма с желточными включениями
I фаза. Дистантное взаимодействие – обеспечивается совокупностью ряда неспецифических факторов, повышающих вероятность столкновения половых клеток. Важное значение здесь играют химические вещества, вырабатываемые половыми клетками – гамоны :
Гиногамоны ( I и II): вырабатываются яйцеклеткой. Гиногамоны I – активируют движение спермиев, а гиногамоны II – вызывают склеивание спермиев при их реакции с комплементарным андрогамоном II, встроенным в цитолему спермия. Андрогамоны ( I и II ) : вырабатываются спермиями. Андрогамоны I – подавляет подвижность спермиев, а андрогамоны II – участвуют в склеивании спермиев.
II фаза. Контактное взаимодействие – сперматозоиды вращают яйцеклетку в течение 12 часов со скоростью 4 вращения в минуту. В процессе такого взаимодействия женской и мужской клеток в спермиях происходит а к р о с о м а л ь н а я реакция – ферменты акросомы выходят в окружающую среду и блестящая зона оказывается в непосредственном контакте с акросомальными ферментами. Эти ферменты (сперматолизины) разрушают лучистый венец, расщепляют гликозаминогликаны прозрачной зоны яйцеклетки. Отделяющиеся фолликулярные клетки яйцеклетки склеиваются в конгломерат, который вслед за яйцеклеткой перемещается по маточной трубе.
III фаза – в ооплазму проникает головка и связующая часть хвостового отдела спермиев. После вхождения сперматозоида на периферии ооплазмы происходит уплотнение ее (кортикальная реакция) и образуется оболочка оплодотворения. После сближения женского и мужского пронуклеусов, которое продолжается около 12 часов, образуется зигота – одноклеточный зародыш.
Дробление – последовательное митотическое деление зиготы на клетки (бластомеры) без роста дочерних клеток до размеров материнской. Дробление зиготы ч е л о в е к а характеризуется как полное неравномерное асинхронное
Зигота 30 час 40 час 3 сут 4 сут 5 сутки 7 сутки морула бластоциста
Дробление заканчивается образованием бластулы (бластоцисты) – это зародыш на стадии развития множества бластомеров (эмбриобласта). 1 2 3 Трофобласт Полость бластоцисты эмбриобласт Строение бластоцисты
Гаструляция – сложный процесс химических и морфогенетических изменений, сопровождающийся размножением, ростом, направленным перемещением и дифференцировкой клеток, в результате чего образуются з а р о д ы ш е в ы е листки : наружный (эктодерма), средний (мезодерма) и внутренний (энтодерма) – источников зачатков тканей и органов, комплекса осевых органов.
Идет с 7 по 14 сутки. Происходит путем деламинации, при этом клетки эмбриобласта расщепляются на два листка – наружный – эпибласт (включает материал эктодермы, нервной пластинки и хорды) и внутренний – гипобласт (включает материал энтодермы). Кроме этого образуется три провизорных органа : амнион, хорион и желточный мешок. Первая фаза гаструляции проходит параллельно с имплантацией.
Имплантация – это внедрение зародыша в слизистую оболочку матки (идет с 7 по 9 сутки) 7 сутки 9 сутки
Провизорные органы – это органы, развивающиеся в процессе эмбриогенеза вне тела зародыша, которые выполняют многообразные функции, обеспечивающие рост и развитие самого зародыша (к ним относятся : амнион, желточный мешок, аллантоис, хорион ).
Хорион – образуется внезеродышевой мезодермы и трофобласта Функции : участвует в образовании плаценты и выполняет все ее функции (дыхательная, транспортная, выделительная, эндокринная и др.) Амнион – образуется из внезародышевой эктодермы и внезародышевой мезодермы Функции : секреция околоплодной жидкости, создание водной среды для развивающегося плода, механическая защита плода. Желточный мешок – образуется внезародышевой энтодермы и внезародышевой мезодермы Функции : образуются первичные половые клетки (гонобласты), образуются первые клетки крови и первые кровеносные сосуды, трофическая).
Идет с 1 4 по 2 1 сутки. Происходит путем иммиграции (перемещения клеток). При этом образуется мезодерма, зачатки осевых органов (нервная трубка, хорда) и четвертый провизорный орган – аллантоис. Аллантоис – образуется из внезародышевой энтодермы и внезародышевой мезодермы ; Функции : Проводник кровеносных сосудов (газообмен и выделение)
Гаструляция заканчивается образованием гаструлы – зародыша на стадии развития трех зародышевых листков (эктодермы, мезодермы и энтодермы) и зачатка осевых органов (хорды и нервной трубки).
Четвертая неделя. Видно сердце – темная область в середине зародыша
Пятая-шестая неделя. Развиваются конечности
Двенадцатая неделя. Веки и губы придают лицу большое сходство с лицом человека
Впервые теорию критических периодов развития сформулировал российский эмбриолог П.Г. Светлов (1960). Критические периоды в развитии – это время, когда половые клетки (в период прогенеза) или зародыш (в период эмбриогенеза) или родившийся ребенок (в постэмбриональном периоде) наиболее восприимчив к повреждающим воздействиям различной природы (химические вещества, ионизирующее излучение, гипоксия, голодание, наркотики, никотин, алкоголь, вирусы и др.
В онтогенезе человека выделяют несколько критических периодов развития : в прогенезе, эмбриогенезе и постнатальной жизни : Развитие половых клеток (овогенез и сперматогенез) ; Оплодотворение ; Имплантация (7-8 сутки эмбриогенеза) ; развитие осевых зачатков органов и формирование плаценты (3-8-я неделя развития) ; Стадия усиленного роста головного мозга (15-20 неделя) ; Формирование основных функциональных систем органов и дифференцировка полового аппарата (20-24-я неделя) ; Рождение ; Период новорожденности (до года) ; Половое созревание (11-16 лет).
В онтогенезе человека выделяют несколько критических периодов развития : в прогенезе, эмбриогенезе и постнатальной жизни : Развитие половых клеток (овогенез и сперматогенез) ; Оплодотворение ; Имплантация (7-8 сутки эмбриогенеза) ; развитие осевых зачатков органов и формирование плаценты (3-8-я неделя развития) ; Стадия усиленного роста головного мозга (15-20 неделя) ; Формирование основных функциональных систем органов и дифференцировка полового аппарата (20-24-я неделя) ; Рождение ; Период новорожденности (до года) ; Половое созревание (11-16 лет).
- В период внутриутробного развития у плода может возникнуть поражение головного мозга, в результате чего может наблюдаться задержка умственного развития или нарушение поведения ; Могут наблюдаться преждевременные роды (в двое чаще чем у здоровых) ; Перинатальная смертность младенцев, рожденных женщинами наркоманками в 2,7 раза выше, чем у здоровых (по данным статистики США) ; Младенцы чаще болеют желтухами (болезни печени) ; У младенцев чаще наблюдаются врожденные аномалии, в пять раз выше частота задержки роста) ; Ребенок имеет шансы приобрести зависимость от наркотиков (по данным статистики США в этой стране ежегодно рождается около 300 000 младенцев приверженных к краку. Наркотические вещества (героин, кокаин-крак)
Вероятно, когда это допустимо, было бы разумным вовсе не принимать лекарств, особенно на ранних стадиях беременности, поскольку большинство из них легко проходят через плаценту, а говорить об их абсолютной безопасности во всех случаях представляется неправомерным. В начале 60-х годов применялся препарат талидомид (его выписывали женщинам тяжело переносившим тошноту беременности). До запрета этого препарата успело родиться несколько тысяч детей с характерными деформациями : конечности либо отсутствовали, либо были недоразвитыми. Кости в таких конечностях либо были редуцированными, либо их не было вовсе. Нередко кисти рук или ступни росли прямо из туловища. Иногда были изуродованы верхние или нижние конечности, а иногда и те и другие. Препарат вызывал также нарушение в развитии сердца, кишечника, глаз и ушей. Фармацевтические препараты
Самые убедительные данные получены о воздействия курения на массу ребенка (средняя масса новорожденных – 3400 г) : Если мать на протяжении беременности выкуривает по 10-20 сигарет в день – ребенок при рождении весит в среднем на 200г меньше, т.е. на 6% меньше. Если мать на протяжении беременности выкуривает по 30 сигарет в день – ребенок при рождении весит в среднем на 10% меньше. Это состояние называют задержкой внутриутробного развития. - У детей курильщиц вероятность перинатальной смертности выше на 30%, вероятность пороков сердца – на 50%. Читать такие дети начинают на 6 месяцев позднее, чем дети некурящих матерей. Курение сигарет
Алкоголь легко проходит через плаценту! Пол пинты пива (0,28л), стакан вина или водки содержат примерно 1 единицу чистого спирта. Ежедневное употребление такого количества алкоголя повышает риск возникновения нарушений развития на 2%. Женщины, выпивающие 5 единиц в день, относятся к больным алкоголизмом. Такое высокое потребление спиртного при беременности может вызвать состояние, известное как алкогольный синдром плода. При этом возможно появление одного или нескольких из следующих симптомов : Задержка умственного развития ; Микроцефалия (чрезмерно малые размеры головы, и следовательно, мозга) ; Расстройства поведения ( гиперактивность, неспособность сосредоточиться ; Слабый мышечный тонус, понижение скорости роста) ; Уплощение лица (слабое развитие скуловых костей, короткий вздернутый нос)
Вирусы достаточно малы и в состоянии проникать через плаценту. Наибольшую опасность представляют три вирусных заболевания : Коревая краснуха (заражение эмбриона или плода краснухой может привести к самопроизвольному аборту или порокам развития (слепота, глухота, пороки сердца и различные расстройства нервной системы, отставание в умственном развитии. В случае заражения на первом месяце беременности у 50% младенцев развиваются врожденные пороки. ВИЧ-инфекция – не вызывает врожденных пороков развития, но угрожает жизни ; Гепатит В – не вызывает врожденных пороков развития, но угрожает жизни.
