Тема 5.4 "Онтогенез"
план-конспект урока

В биологии под понятием «онтогенез» понимают период, включающий ряд морфофункциональных изменений, происходящих на протяжении всей жизни организма. Что такое онтогенез .

Онтогенез — это наука, изучающая непрерывный процесс индивидуального развития от момента зачатия до смерти. Определение происходит от греческого «онтос» – сущий, «генезис» – рождение.

 Периоды онтогенеза Различают проэмбриональный, эмбриональный, постэмбриональный, периоды онтогенеза.

Проэмбриональный Данный период включает гаметогенез. Формирование яйцеклетки и сперматозоидов протекает в ходе овогенеза и сперматогенеза соответственно. Также происходит накопление РНК, необходимой для синтеза рибосом. Яйцеклетки имеют свои особенности, так они отличаются по количеству желтка: мало-, средне-, многожелтковые.

Распределение также варьирует от равномерного до центрального. Изолецитальная яйцеклетка присуща млекопитающим, центрально расположенная - насекомым, промежуточное положение занимают яйцеклетки у пресноводных, пресмыкающихся, птиц. Именно в этот период отмечается перераспределение внутриклеточных включений.

 Эмбриональный Период происходит во время внутриутробного развития. Из оплодотворенной яйцеклетки формируется клетка, подвергающаяся дальнейшему делению. С третьей недели происходит образование хорды, нервной и кишечной трубок (из эктодермы и энтодермы). Осевой скелет развивается из клеток мезодермы.

Оплодотворённая яйцеклетка в результате дробления образует бластоцисту, бластулу и гаструлу. На стадии гаструлы образуется три зародышевых листка — эктодерма, мезодерма и эндодерма. Средний зародышевый листок дает начало всей сосудистой системе, костному мозгу, крови. Внутренний листок источник пищеварительной и дыхательной систем. Взаимодействие между клетками обусловлено межклеточными контактами, через которые происходит обмен веществ.

Постэмбриональный После рождения начинается постнатальный период. Все организмы проходят через стадию полового созревания. Для всего живого существует ранний и поздний онтогенез (как для растений, так и для животных).  Относительно человека онтогенез определяют как чередование основных периодов (представлены кратко в виде таблицы ниже).

Периоды Возраст ювенильный до 13 лет половой 13-16 лет юношеский 17-21 год зрелый 22-59 лет пожилой 60-76 лет старческий 77-90 лет долгожития 91 и выше

Эмбриогенез (дробление, гаструляция, органогенез) Увеличение клеток с образованием многоклеточного зародыша носит название дробления. Для этой стадии характерно митотическое деление. В конце первой недели образуется бластула (шарообразное образование с полостью внутри - бластоцелью). Она содержит эмбриобласт – источник тела зародышевого организма.

Метаболизм зародыша происходит за счет клеток трофобласта – внутреннего слоя бластулы. Затем наступает формирование эмбриональных листков: эктодермы, энтодермы, мезодермы – фаза гаструлы или гаструляции. По мере развития из клеток данных слоев формируются стержневые органы. Далее наступает закладка тканей и органов – нейрула.

Рост

После формирования зиготы эмбрион вступает в фазу роста, которая длится до конца жизни. Увеличение поперечных и продольных размеров наиболее интенсивно происходит на ранних стадиях. У человека в этом процессе принимает участие эндокринная система (в частности гормон роста – соматотропный гормон).

При этом пространственное становление тканей определяется морфогенезом. Таким образом, если участок бедренной кости куриного эмбриона пересадить в другую область, то из него будет развиваться только бедренная кость.

Старение

 Онтогенез завершается старением – неотъемлемой частью существования.

 Это явление требует особого внимания в связи: с изменением метаболизма; угнетением белкового синтеза; переходом на «экономный» режим поддержания жизнедеятельности. Т

акже выделяют отдельную дисциплину, изучающую заболевания, протекающие в старости, - гериатрию.

Типы онтогенеза

По течению онтогенез может быть прямым и непрямым. Отличие этих путей развития состоит в том, что при прямом типе новый организм подобен взрослой форме.  Непрямой путь подразумевает прохождение дочерней формой промежуточных стадий до обретения внешних характеристик, присущих зрелым формам. У последних есть стадия превращения или метаморфоза, накладывающая отпечаток на физиологические составляющие: питание, передвижение, среду существования.

Онтогенез. Эмбриональное развитие животных

Теория:

Онтогенез — индивидуальное развитие организма от начала существования до конца жизни.

В онтогенезе животных выделяют два периода — эмбриональный и постэмбриональный.

Эмбриональное (зародышевое) развитие охватывает процессы от первого деления зиготы до выхода из яйца или рождения и у большинства животных включает три основных этапа: дробление, гаструляцию и органогенез.

Дробление — это семь-восемь последовательных митотических делений зиготы.

При дроблении дочерние клетки (бластомеры) не расходятся и не увеличиваются в размерах. С каждым следующим делением их размеры уменьшаются.

Рис. 1. Дробление

Яйцеклетки с небольшим запасом питательных веществ делятся полностью, т. е. происходит полное дробление. Если яйцеклетка содержит большое количество желтка, то наблюдается частичное дробление — делится только диск цитоплазмы с ядром, а сам желток остаётся без изменений (например, у птиц).

Завершается дробление образованием однослойного многоклеточного зародыша — бластулы.

Бластула — это шарообразный зародыш, стенка которого (бластодерма) образована одним слоем клеток, а внутри — полость (бластоцель).

Рис. 2. Бластула

После дробления начинается гаструляция — часть клеток бластодермы перемещается внутрь зародыша. В результате этих перемещений образуется гаструла.

Гаструла — двухслойный зародыш, состоящий из двух зародышевых листков: наружного (эктодермы) и внутреннего (энтодермы).

У ланцетника образование гаструлы происходит в результате впячивания части бластодермы внутрь бластоцеля.

Внутренняя полость гаструлы называется первичной кишкой. Её связывает с внешней средой отверстие (бластопор), которое становится первичным ртом.

Рис. 3. Гаструляция

На стадии гаструлы (двух зародышевых листков) прекращается развитие двухслойных животных — губок и кишечнополостных.

У всех остальных животных развитие продолжается, и образуется третий зародышевый листок — мезодерма. Она формируется из энтодермы и всегда расположена между экто- и энтодермой в первичной полости тела.

Дальнейшая дифференцировка клеток каждого зародышевого листка приводит к образованию тканей и органов, т. е. к гисто- и органогенезу.

Из энтодермы образуется хорда — внутренний скелет в виде гибкого тяжа, расположенный на спинной стороне. Впоследствии хорда у позвоночных замещается позвоночником, и только у некоторых животных (например, у хрящевых рыб) её остатки сохраняются в течение всей жизни.

Из эктодермы, расположенной над самой хордой, выделяется нервная пластинка. Затем  края пластинки поднимаются и смыкаются. Образуется нервная трубка — зачаток центральной нервной системы. Формируется нейрула.

Рис. 4. Ранняя нейрула

Нервная трубка, хорда и кишечник создают осевой комплекс органов зародыша, который определяет двустороннюю симметрию тела.

Рис. 5. Поздняя нейрула

Ткани и органы развиваются одинаково у всех трёхслойных животных.

Из эктодермы у позвоночных животных образуется нервная система, органы чувств, покровный эпителий с его железами и производными структурами (волосы, перья, копыта, когти и т. п.).

Из энтодермы формируются органы пищеварительной и дыхательной системы: эпителий средней кишки, печень и поджелудочная железа, жабры, лёгкие, плавательный пузырь, а также щитовидная железа.

Из мезодермы образуются мышечная ткань, все виды соединительной ткани (например, дерма кожи, тела позвонков), кровеносная система, органы выделения, половые железы.

При развитии зародыша все его клетки, ткани и органы взаимосвязаны и составляют единое целое.

Онтогенез (индивидуальное развитие)

Онтогенез (индивидуальное развитие) включает весь период жизни особи от зиготы до смерти. Различают два периода: эмбриональный и постэмбриональный.

Эмбриональный период

Эмбриональный период (зародышевое развитие) — период онтогенеза от образования зиготы в процессе оплодотворения до рождения или выхода из яйцевых оболочек.

Этапы эмбрионального периода

В процессе дробления зигота многократно делится, при этом размеры дочерних клеток-бластомеров становятся всё меньше, так как после деления они не растут. В результате дробления образуется однослойный многоклеточный зародыш — бластула. Он напоминает полый шар с эпителиальной стенкой (бластодермой) и центральной полостью (бластоцелью, или первичной полостью тела), которая заполнена жидкостью.

После дробления наступает процесс гаструляции, который характеризуется перемещением части клеточного материала с поверхности внутрь, на места будущих органов. В результате образуется гаструла. Гаструла — чашевидный зародыш, состоящий из двух слоёв (зародышевые листки): наружный (эктодерма) и внутренний (энтодерма). На этой стадии заканчивается развитие низших животных. Нейрула — стадия закладывания внутренних органов (полости первичной кишки, нервной пластинки, хорды в случае хордовых животных). На этом этапе происходит образование третьего зародышевого листка — мезодермы, которая формируется в виде карманов — целом (вторичная полость тела).

Органогенез — дифференцировка клеток каждого зародышевого листка. В процессе органогенеза образуются ткани и органы.

Из эктодермы формируются нервная система, органы чувств, эпителий кожи с его железами и производными структурами (волосы, перья, когти и др.), эмаль зубов. Производными мезодермы являются все виды соединительной и мышечная ткани, кровеносная, выделительная и половая системы. Из энтодермы образуются эпителий средней кишки и его придаточные железы (печень, поджелудочная железа), жабры и их производные — лёгкие, плавательный пузырь и др., а также щитовидная железа.

Органогенез у хордовых связан возникновением комплекса осевых органов: нервной трубки, хорды и кишечника — и дальнейшей их дифференцировкой.

Постэмбриональный период

Постэмбриональный период развития начинается рождением или выходом из яйцевых оболочек и заканчивается смертью организма.

Постэмбриональное развитие начинается с выхода новой особи из яйцевых оболочек или (при живорождении) из организма матери. Оно подразделяется на три периода — ювенильный, пубертатный и период старения.

Этапы постэмбрионального периода

1) Ювенильный, продолжается до окончания полового созревания. Развитие организма в этот период может протекать по двум различным путям. Прямое развитие происходит, если из яйца или из организма матери выходит особь, похожая на взрослую, но меньшая по размерам и с несформированной половой системой. Другой тип развития называется непрямым и проходит с метаморфозом. Ювенильный период практически всегда сопровождается ростом организма. С одной стороны, процесс роста запрограммирован генетически, а с другой — зависит от условий существования. У человека рост контролируется целым рядом гормонов, выделяемых гипоталамусом, гипофизом, щитовидной и половыми железами.

2) Пубертатный (т. е. период зрелости). У большинства позвоночных животных он занимает, как правило, большую часть жизни.

3) Старение — это общебиологическая закономерность, свойственная живым организмам. В определенном для каждого вида возрасте в организме начинаются изменения, снижающие возможности этого организма к приспособлению к изменяющимся условиям существования.

Смерть — это прекращение жизнедеятельности организма. Однако смерть необходима для эволюционного процесса. Без смерти не происходила бы смена поколений — одна из основных движущих сил эволюции.

Процесс старения запрограммирован генетически, однако до сих пор не создано единой теории, объясняющей старение. Одни исследователи считают, что старение является следствием работы группы генов, которая осуществляет некую «программу старения». Эту точку зрения подтверждает существование редчайшего заболевания человека — прогерии. У ребенка, больного прогерией, проявляются явные, нарастающие признаки старости, и в 10—12 лет он выглядит как очень пожилой человек.

Типы постэмбрионального развития

• Прямое: появившийся на свет организм имеет все основные органы, свойственные взрослому, и в дальнейшем происходит только его рост и половое созревание (рептилии, птицы, млекопитающие).
• Непрямое: эмбриональное развитие приводит к образованию личинки, отличающейся по ряду анатомических и морфологических признаков от взрослой особи (имаго у насекомых), часто ведёт иной образ жизни (лягушки, некоторые насекомые, черви).

Типы роста

• Ограниченный (закрытый): происходит в определённые периоды онтогенеза, в основном до полового созревания (насекомые, птицы, млекопитающие).
• Неограниченный (открытый): продолжается в течение всего онтогенеза, вплоть до смерти (моллюски, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся).

 Проверочная работа

 1. Из оплодотворенной яйцеклетки образуется:
а) плод
б) зародыш семени
в) семя

2. Название третьего этапа онтогенеза:
а) гаметогенез
б) овогенез
в) постэмбриональный

3. Мужской гаметофит цветковых растений представлен:
а) пыльцевым мешком
б) совокупностью тычинок
в) пыльцевым зерном

4. Каким способом происходит деление первичных половых клеток в зоне размножения семенников у животных:
а) только митозом
б) митозом и мейозом
в) только мейозом

5. Как называется один из видов постэмбрионального развития, когда родившийся организм сходен со взрослым, но имеет меньшие размеры и пропорции:
а) непрямое развитие
б) развитие с метаморфозом
в) прямое развитие

6. Стадия однослойного зародыша в эмбриональном развитии онтогенеза называется:
а) гаструла
б) бластула
в) дробление

7. Какой зародышевый листок дает начало внешним покровам организма животных, а также формирует нервную систему и связанные с ней органы чувств:
а) мезодерма
б) энтодерма
в) эктодерма

8. Спинной и головной мозг, органы слуха, зрения, обоняния и наружный слой кожи развиваются на стадии нейрулы онтогенеза из:
а) эктодермы
б) энтодермы
в) мезодермы

9. Слияние ядер двух гаплоидных клеток с образованием диплоидной клетки происходит в результате:
а) органогенеза
б) ароморфоза
в) оплодотворения

10. В результате мейоза дочерние клетки диплоидных организмов имеют хромосомный набор:
а) 2n
б) n
в) 4n

11. Стадия зародышевого развития, в результате которой формируется структура двухслойного зародышевого мешка называется:
а) гаструлой
б) бластулой
в) зиготой

12. Стадия двуслойного зародыша в эмбриональном развитии онтогенеза называется:
а) нейрула
б) гаструла
в) бластула

13. Какой из названных ниже процессов сопровождается обменом наследственной информации:
а) мейоз
б) спорообразование
в) дробление

14. Второй этап онтогенеза:
а) гаметогенез
б) сперматогенез
в) эмбриональный

15. Дочерний организм получает новое сочетание генов в процессе размножения:
а) полового
б) почкованием
в) вегетативного

16. Конъюгация и перекрёст хромосом происходит во время фазы:
а) профазы II мейоза
б) профазы I мейоза
в) метафазы I мейоза

17. В основе любого многоклеточного организма лежит образование дочерних клеток с:
а) непостоянном набором хромосом
б) уменьшением вдвое набора хромосом
в) таким же, как в материнской клетке, набором хромосом

18. Процесс образования и развития половых клеток называется:
а) овогенез
б) гаметогенез
в) сперматогенез

19. Преемственность между особями в ряду поколений обеспечивается:
а) обменом веществ
б) кроссинговер
в) размножением особей

20. Бесполое размножение у растений:
а) малоэффективно, так как происходит очень медленно
б) обеспечивает полную передачу всех наследственных признаков материнского организма
в) в природе встречается очень редко

21. Какая хромосома отвечает за пол будущего ребёнка – мальчика:
а) У-хромосома
б) Х-хромосома
в) аутосома

22. Размножение:
а) способность организмов передавать свои признаки от родителей к потомкам
б) способность живых организмов воспроизводить себе подобных
в) способность живых организмов изменяться

23. Кроссинговер:
а) расхождение гомологичных хромосом
б) сцепление гомологичных хромосом
в) обмен участками гомологичных хромосом

24. Гаметы:
а) клетки, образованные в результате оплодотворения
б) клетки полового размножения
в) клетки бесполого размножения

25. Онтогенез:
а) половое развитие организма
б) историческое развитие организма
в) индивидуальное развитие организма

26. Клетки тела человека содержат:
а) разное количество хромосом
б) диплоидный набор хромосом
в) гаплоидный набор хромосом

27. Одинаковые хромосомы отца и матери называются:
а) гомологичными
б) гаплоидными
в) диплоидными

28. Что происходит в интерфазе:
а) клетка находится в состоянии покоя
б) клетка накапливает силы для следующего деления
в) идёт процесс удвоения хромосом

29. Как называется процесс обмена участками гомологичных хромосом:
а) кроссинговер
б) репликация
в) транскрипция

30. Как называется процесс удвоения хромосом:
а) трансляция
б) репликация
в) транскрипция