Урок № ……………
План-конспект по теме "Онтогенез. Эмбриональное развитие организма".
Цель: сформировать у учащихся представление об индивидуальном развитии организма.
Задачи. Обучающие – сформировать понятия онтогенез, эмбриогенез, бластула, гаструла, нейрула, гистогенез, органогенез, морула, бластоцель; познакомить с периодами онтогенеза; охарактеризовать процессы, протекающие на стадиях эмбриогенеза; познакомить с законом зародышевого сходства.
Развивающие
– продолжить формирование навыков работы с книгой, с дополнительной научной литературой, немыми таблицами, интерактивной доской; развивать умение готовить сообщения, анализировать рисунки учебника, обобщать и делать выводы, выявлять закономерности.
Воспитывающие
– аккуратное оформление схем в тетради, показать отрицательное влияние алкоголя, никотина, лекарственных препаратов, применяемых без назначения врача на эмбрион.
Оборудование. Презентация «Онтогенез. Эмбриональное развитие организма»
Ход урока.
I . Оргмомент.
II. Актуализация знаний .
Сегодня на уроке мы продолжаем изучение темы «Размножение и развитие организмов».
Фронтальный опрос.
Вспомните:
- Что называется размножением?
(Способность организма воспроизводить себе подобных).
- Какие Вы знаете способы размножения?
(Бесполое и половое).
- В чём различие между бесполым и половым размножением?
(При бесполом размножении принимает участие одна особь и дочерние организмы наследуют идентичную генетическую информацию материнской особи, а при половом –участие принимают два организма, которые производят гаметы и при слиянии гамет образуются особи с генетической информацией от обоих родителей ).
- Что такое гамета?
(Половая клетка).
- Какие Вы знаете гаметы?
(Яйцеклетка и сперматозоид или спермии ).
- Где они образуются?
(В половых железах).
- Что называется оплодотворением?
(Процесс слияния гамет).
- Что образуется в результате оплодотворения?
(Зигота).
- Что такое зигота?
(Это клетка с диплоидным набором хромосом, половина из которых получена от материнского организма, а половина – от отцовского).
Зигота – это одна клетка. Все живые организмы (грибы, растения, животные) начинают своё развитие с зиготы, то есть с одной клетки. О чём это свидетельствует?
(О родстве и единстве происхождения).
Каким же образом из зиготы развивается целый организм? Из яйца курицы - цыплёнок, из икринки рыбы - малёк, из икринки лягушки – головастик, у млекопитающих – детёныш? Ведь зигота у большинства животных имеет микроскопические размеры, например, у млекопитающих 0,1 мм?
(Благодаря делению и росту клеток).
Правильно. Зигота претерпевает ряд изменений и благодаря вначале делению клеток, затем росту и дифференцировке клеток формируется организм. Деление клеток – рост клеток – дифференцировка клеток – это основа онтогенеза.
Цель сегодняшнего урока:
1. Познакомиться с понятием «онтогенез».
2. Познакомиться с типами и периодами онтогенеза.
3. Узнать, что такое эмбриональное развитие?
4. Выделить основные этапы эмбрионального развития.
5. Установить какие изменения происходят на каждом этапе?
6. Установить влияние внешней среды на развитие зародыша.
План урока:
1. Онтогенез. Типы и этапы онтогенеза.
2. Эмбриональный период и его стадии.
Дробление
- бластула
- гаструла
- нейрула
- гистогенез и органогенез
3.Влияние частей развивающегося зародыша.
4. Влияние внешней среды на развитие зародыша.
III. Изучение нового материала .
ОНТОГЕНЕЗ.
Онтогенез (греч.ontos – сущее, genesis - происхождение) – процесс, присущий любому живому организму, независимо от сложности его организации.
Онтогенезом , или индивидуальным развитием, называют весь период жизни с момента слияния половых клеток и образования зиготы до гибели организма.
Изучением вопросов, связанных с индивидуальным развитием организмов, занимается эмбриология (от греч. еmbryon – зародыш).
Исторические сведения:
Процесс появления и развития живых организмов интересовал людей с давних пор, но эмбриологические знания накапливались постепенно и медленно. Великий Аристотель, наблюдая за развитием цыпленка, предположил, что эмбрион образуется в результате смешения жидкостей, принадлежащих обоим родителям. Такое мнение продержалось в течение 200 лет. В XVII веке английский врач и биолог У. Гарвей проделал некоторые опыты для проверки теории Аристотеля. Будучи придворным врачом Карла I, Гарвей получил разрешение на использование для опытов оленей, обитающих в королевских угодьях. Гарвей исследовал 12 самок оленей, погибших в разные сроки после спаривания. Первый эмбрион, извлеченный из самки оленя через несколько недель после спаривания, был очень мал и совсем не похож на взрослое животное. У оленей, погибших в более поздние сроки, зародыши были крупнее, у них было большое сходство с маленькими, только что родившимися оленятами.
Так постепенно и накапливались знания по эмбриологии.
Основателем современной эмбриологии считается академик Российской Академии К.М.Бэр. В 1828 году он опубликовал сочинение «История развития животных», в котором доказывал, что человек развивается по единому плану со всеми позвоночными животными.
У простейших организмов тело которых состоит из одной клетки онтогенез совпадает с клеточным циклом, т.е. с момента появления, путем деления материнской клетки до следующего деления или смерти.
У многоклеточных видов размножающихся бесполым путем, онтогенез начинается с выделения группы клеток материнского организма (почкование гидры), которые делясь митозом, формируют новую особь со всеми ее системами и органами.
У тех видов, которые размножаются половым путем, онтогенез начинается с момента оплодотворения яйцеклетки и образования зиготы.
Онтогенез – это не просто рост маленькой особи до тех пор, пока она не превратится в большую. Это цепь строго определенных сложнейших процессов, в результате которых формируется присущие только особям данного вида особенности строения, жизненных процессов, способность к размножению. Заканчивается онтогенез процессами, закономерно ведущими к старению и смерти.
С генами родителей новая особь получает своего рода инструкцию о том, когда и какие, изменения должны происходить в организме, чтобы он смог успешно пройти весь жизненный путь.
ТИПЫ ОНТОГЕНЕЗА.
У животных выделяют три типа онтогенеза
Личиночный (встречается у насекомых, рыб, земноводных). Желтка в их яйцеклетках мало, и зигота быстро развивается в личинку, которая самостоятельно питается.
Яйцекладный (наблюдается у рептилий, птиц и яйцекладущих млекопитающих). Яйцеклетки данных видов живых организмов богаты желтком. Зародыш таких видов развивается внутри яйца.
Внутриутробный (у большинства млекопитающих и человека). При этом развивающийся зародыш задерживается в материнском организме, образуется временный орган – плацента, через который организм матери обеспечивает все потребности растущего эмбриона: дыхание, питание, выделение и т.д. Внутриутробное развитие заканчивается процессом деторождения.
ПЕРИОДЫ ОНТОГЕНЕЗА.
Любой тип онтогенеза у многоклеточных животных принять делить на 2 периода: эмбриональный и постэмбриональный.
Эмбриональный период начинается с оплодотворения и образования зиготы, заканчивается либо выходом личинки из оболочки, либо выходом особи из яйца, либо рождением особи.
Постэмбриональный период начинается с завершения эмбрионального периода. И включает в себя: половое созревание, взрослое состояние, старение и заканчивается смертью.
Сегодня мы остановимся поподробнее только на первом периоде онтогенеза – эмбриональном, или эмбриогенезе.
И рассмотрим мы развитие эмбриона на примере тех животных, чьи яйцеклетки содержат очень мало питательных веществ. К таким животным относятся плацентарные млекопитающие, в том числе и человек.
У вас на столах лежат листы с таблицей, которую вы будете заполнять по ходу моего объяснения.
Основные этапы эмбрионального развития
| Основные этапы | Особенности каждого этапа | Схематичный рисунок |
| 1. Образование зиготы | Образуется при слиянии сперматозоида и яйцеклетки. |
|
| 2. Образование бластулы | Дробление зиготы. Деление клеток, которые не сопровождается ростом. Образуется многоклеточный шар, состоящий из 32 клеток. Внутри шара находится полость - бластоцель |
|
| 3. Образование гаструлы | Деление клеток на одном из полюсов бластулы и впячивание их внутрь бластоцели - гаструляция. Образование двух зародышевых листов – эктодермы и энтодермы, а затем развитие мезодермы. |
|
| 4. Стадия нейрулы | Формирование важных частей зародыша - нервной трубки и хорды. Нервная трубка развивается из эктодермы, а хорда из мезодермы. |
|
| 5. Закладка и формирование органов – органогенез | Процесс дифференцировки клеток и формирование органов. |
Развитие организма начинается с одноклеточной стадии, которая происходит с момента слияния сперматозоида и яйцеклетки. Возникшее при оплодотворении ядро, обычно уже через несколько минут начинает делиться, вместе с ним делиться и цитоплазма. Образующиеся клетки, ещё сильно отличаются от клеток взрослого организма, называются бластомерами (от греч. blastos – зародыш,meros – часть). При делении бластомеров размеры их не увеличиваются, поэтому процесс деления носит название дробления. Дробление завершается образованием однослойного многоклеточного зародыша – бластулы. При дроблении клеток у всех животных – общий объем бластомеров на стадии бластулы не превышает объема зиготы. В итоге образуется многоклеточный шар, состоящий из 32 клеток. Внутри шара находится полость – бластоцель.
У человека на 6 день после оплодотворения бластула выходит из яйцевода в полость матки, а на седьмой день внедряется в ее стенку. Этот процесс называется имплантацией зародыша. После этого на одном из полюсов бластулы ее клетки начинают делиться быстрее, чем на другом, и впячиваться внутрь бластоцели. Это процесс получил название гаструляция . Вскоре из впячивания образуется второй внутренний слой клеток зародыша. Такой двухслойный шарик называется гаструлой. Наружная стенка гаструлы называется – наружным зародышевым листком или эктодермой , а внутренняя – внутренним зародышевым листком или энтодермой. Из клеток расположенных на границе между экто- и энтодермой, развивается третий зародышевый листок – мезодерма .
Полость внутри гаструлы называется первичной кишкой , а отверстие, которое в нее ведет – первичным ртом.
Следующая за гаструлой стадия развития зародыша – нейрула. На этой стадии происходит формирование таких важных частей зародыша, как нервная трубка, и хорда. Нервная трубка развивается из эктодермы, а хорда из мезодермы.
Заключительным этапом является органогенез. Таким образом, уже на ранних стадиях эмбрионального периода онтогенеза из внешне одинаковых бластомеров развиваются различные по строению и функциям ткани, органы и системы. Этот процесс получил название дифференцировки клеток. Из каждого зародышевого листка формируются свои органы и системы, например,
| Зародышевый лист | Органы |
| эктодерма | Нервная система, органы чувств, эпителий кожи, эмаль зубов |
| энтодерма | Мышечная ткань, соединительная ткань, кровеносная система, почки, половые железы |
| мезодерма | Эпителий средней кишки, пищеварительные железы - печень и поджелудочная железа, эпителий жабр и легких |
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ НА РАЗВИТИЕ ЭМБРИОНА.
В эмбриональном периоде развитие любого организма зависит от условий окружающей среды. Причем в большей степени эта зависимость проявляется у плацентарных животных. Яйца птиц, например, практически изолированы от окружающей среды, а оптимальную температуру для зародыша обеспечивают родители при высиживании. Эмбриональное развитие млекопитающих находится в полной зависимости от материнского организма, т. к. от него получает все необходимое для жизни.
Интенсивно делящиеся клетки зародыша весьма чувствительны к неблагоприятным воздействиям, которые могут привести к различным нарушениям в формирующимся организме. Опаснее всего воздействие химических веществ, способных проникать через плаценту в эмбрион. В частности к таким веществам относятся никотин, алкоголь, наркотики, действие радиоактивности, рентгеновых лучей, ядовитых веществ, различных медикаментов могут привести к очень тяжёлым последствиям - рождению ребёнка без рук, ног и даже без головы.
При нарушении почти любого звена эмбрионального развития возникают отклонения от нормального хода развития, т.е. аномалии.
Аномалии могут касаться органов кровообращения, дыхания, пищеварения, мочеполовой системы; возможно незаращение перегородок между предсердиями, образование добавочных селезёнок, удвоение почек и т.п
Наиболее опасными для развития зародыша являются первые три месяца беременности. В этот период плод особенно чувствителен к вирусным инфекциям, поскольку плаценты еще нет. Она формируется к концу третьего месяца беременности. Например, такое почти безопасное для взрослых и детей заболевание, как краснуха, может привести к рождению ребенка с пороком сердца, глухотой, умственной отсталостью, если мать заболеет этой болезнью в начале беременности.
Вредное влияние на развитие эмбриона оказывает употребление его родителями алкоголя, наркотиков, курение табака. Алкоголь и никотин угнетают клеточное дыхание. Недостаточное снабжение кислородом приводит к тому, что в формирующихся органах образуется меньшее количество клеток, органы оказываются недоразвитыми. Особенно чувствительна к недостатку кислорода нервная ткань. Употребление будущей матерью алкоголя, наркотиков, курение табака, злоупотребление лекарствами часто приводят к необратимому повреждению эмбриона и последующему рождению детей с умственной отсталостью или врожденными уродствами. В легких случаях наблюдается расторможенность ребенка: несобранность, неспособность к систематической работе, нерациональная двигательная активность, низкий уровень произвольного внимания, а также очень плохая память.
Эмбрион очень чувствителен к лекарственным препаратам. Поэтому беременные женщины должны их применять строго по назначению врача.
Не меньшую опасность для развития зародыша представляет загрязнение среды обитания различными химическими веществами или облучение ионизирующей радиацией.
Составление схемы факторов влияющих на плод в тетради.
- А сейчас, я вам прочту отрывок из стихотворения Али Ибн Сина «Поэма о медицине»
О детях, находящихся ещё в утробе матери:
Как следует, о том веду я речь.
Дитя в утробе матери беречь.
Ничто зловредное его пусть не коснётся,
Пусть мать питается не как придётся,
А ест еду и влагу с пользой пьёт,
Так, чтоб нормально развивался плод.
Пускай отбросов в пище будет мало,
Чтоб кровь она при этом очищала.
Как вы понимаете строки этого стихотворения?
Обсуждение стихотворения.
Учитель : Как называется процесс развития зародыша в матке женщины?
Ученик : Этот процесс называется беременностью.
Учитель :Вы становитесь взрослыми. И вам всем уже известно, что любая половая близость, может завершиться беременностью. Девочки, девушки, и даже взрослые женщины стоят перед выбором сохранить беременность или её прервать. Прежде чем пойти на страшный шаг убийства, а это действительно убийство, подумайте! А может это ваша последняя беременность и после сделанного аборта, вы никогда не будите иметь детей, и не познаете счастья материнства. Возможно, этот ребёнок был бы вашей опорой в жизни, был бы самым умным, талантливым. Действительно, для любого нормального человека уничтожение живой жизни безнравственно, греховно. Необходимо отметить, что ответственность за аборт ложиться на двоих – мужчину и женщину.
Сейчас вы прослушаете «Дневник нерожденного ребенка».
А я призываю вас только к одному: задумайтесь!
IV. Закрепление.
Подведём итоги изученного на уроке.
Фронтальный опрос или кроссворд.
Что такое онтогенез? - Какие типы онтогенеза вы знаете?
- Какие периоды он включает?
- Эмбриогенез – это……?
- Назовите стадии эмбриогенеза?
- Кратко охарактеризуйте каждую из них? (использование таблицы)
- Перечислите, какие вам известны зародышевые листки и что в последствии из них образуется?
V. Домашнее задание.
§ 35, 36 «Биология»А.А.Каменский.
Сообщение : «Почему же мы стареем…?»
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ЭМБРИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ
| Основные этапы | Особенности каждого этапа | Схематичный рисунок |
| 1. Образование зиготы | ||
| 2. Образование бластулы | ||
| 3. Образование гаструлы | ||
| 4. Стадия нейрулы | ||
| 5. Закладка и формирование органов – гистогенез |
Кроссворд «Онтогенез. Эмбриональное развитие»
1. Клетки, образующиеся при делении зиготы и отличающиеся от клеток взрослого организма.
2. Основатель современной эмбриологии.
3. Первая клетка нового организма.
4. Этап, в процессе которого происходит закладка и формирование органов.
5. Новый организм, который развивается из оплодотворенной яйцеклетки.
6. Тип онтогенеза, характерный для насекомых, рыб и земноводных.
7. Этап, в результате которого происходит формирование важных частей зародыша.
8. Полость, находящаяся внутри шара образованного бластомерами.
9. Период онтогенеза, который начинается с оплодотворения и заканчивается появлением новой особи.
10. Временный орган в материнском организме, обеспечивающий эмбриону дыхание, питание, выделение и т.д.
Урок биологии №17 в 9 классе. «_____»______________ 20____ г.
Индивидуальное развитие организмов – онтогенез.
Цель. Сформировать знания о сущности онтогенеза и его этапах.
Задачи.
Образовательные: рассмотреть и изучить особенности онтогенеза, стадии развития
зародыша и изменение происходящие на каждой стадии. Познакомиться с эмбриональным и
постэмбриональным процессами развития.
Развивающие: развивать интеллектуальные и творческие способности учащихся;
стимулировать познавательную активность ребят, развивать интерес к предмету, смекалку,
эрудицию, умение быстро и четко формулировать и высказывать свои мысли
Воспитательные: воспитывать у учащихся трудолюбие, аккуратность и ответственность,
любовь и интерес к предмету
Ход урока.
1. Орг. момент.
2. Повторение изученного материала.
Устный опрос:
1. Что такое мейоз?
(Мейоз (греч. «мейозис» – уменьшение) такое деление клетки, при котором из
одной материнской клетки с диплоидным набором (2n) хромосом образуется 4
клетки с гаплоидным (n) набором хромосом).
2. В основе каких процессов лежит мейоз в природе?
(Образуется 4 разнокачественные гаплоидные клетки (nc);
Поддержание постоянного числа хромосом из поколения в поколение; Один из
механизмов изменчивости в результате:
Перекомбинации генов в профазе I входе конъюгации и кроссинговера;
Независимого расхождения хромосом).
3. Укажите характерные отличия между митозом и мейозом.
4. Что такое кроссинговер, его значение.
(Кроссинговер перекрёст, разрыв и обмен участками между некоторыми
гомологичными хромосомами. Значение перекомбинация отцовского и
материнского генетического материала, источник комбинативной изменчивости у
нового поколения).
3. Изучение новой темы.
Каждый организм за весь период жизни претерпевает существенные преобразования:
растёт, развивается. Можно сказать индивидуально развивается. Так вот развитие
организма от зиготы до естественной гибели называется индивидуальное развитие
или онтогенез. Запишите тему сегодняшнего урока «Индивидуальное развитие
онтогенез»
Онтогенез – индивидуальное развитие организмов – совокупность преобразований,
происходящих в организме от его рождения до естественной смерти.
Онтогенез у одноклеточных заключается в том, что возникшие после деления дочерние
особи растут, и в них происходит замена органелл материнского организма. В ходе
онтогенеза у одноклеточных (так же как и у многоклеточных) в ответ на изменение условий
окружающей среды синтезируются белки, меняется чувствительность к различным
факторам среды.
В индивидуальном развитии многоклеточных организмов выделяют несколько этапов,
которые часто называют возрастными периодами. Какие же это периоды?
Онтогенез
Одноклеточные Многоклеточные
жизненный цикл клетки от образования зиготы до смерти:
а) эмбриональный
б) постэмбриональный
1) Эмбриональный период – это развитие зародыша от момента его образования
до рождения.
следующие задания:
Основные этапы развития
зародыша
Их характеристика
«Органогенез»
Зародышевые листки
Органы, система органов
Эктодерма
Мезодерма
Энтодерма
Кожа, кожные железы, нервная трубка – спинной и
головной мозг, органы чувств.
Скелет, мышцы, кровеносная и выделительная
системы.
Пищеварительный канал, печень, легкие.
2) Воздействие факторов окружающей среды на развитие зародыша.
На развитие эмбриона могут оказывать влияние различные мутагены: алкоголь,
никотин, наркотики, лекарства. Например, использование снотворного талидомида в
Западной Европе в 50 годы привел к рождению нескольких тысяч уродов от матерей,
которые принимали снотворное.
Недостаток витамина В может стать причиной ряда морфологических уродств и
внутренних органов (сердца, печени). Избыток некоторых гормонов может стать
причиной аномалией развития.
Сообщения учащихся.
3) Постэмбриональный период – это период развития от момента рождения до его
смерти.
Различают два основных типа постэмбрионального развития.
Прямое, при котором рожденная особь имеет такое же строение, как и взрослый организм
и отличается лишь меньшими размерами. (тараканы, человек, млекопитающие, птицы,
клопы).
Различают а) неличиночный (яйцекладный) тип, при котором зародыш развивается
внутри яйца (рыбы, птицы) и б) внутриутробный тип, при котором зародыш развивается
внутри организма матери.
Непрямое, при котором личинка сильно отличается от взрослой особи оп строению, образу
жизни, питанию, передвижению, не способны к размножению. (земноводные, жуки,
чешуекрылые, мухи, пчелы)
Задание. Заполните таблицу, отметив знаком «+» наличие тех или иных этапов развития.
Прямокрылые Чешуекрылые Рыбы
Земноводные Птицы
Человек
Зигота
Личинка
Куколка
Взрослая
особь
4. Закрепление.
1.Что такое онтогенез?
2.Какие этапы можно выделить в онтогенезе животных и растений?
3.Дайте ответ:
Индивидуальное развитие организма (онтогенез)
Оплодотворенная яйцеклетка (зигота)
Ряд митотических делений следующих друг за другом (дробление)
Шарообразный однослойный зародыш с полостью внутри (бластула)
Двухслойный зародыш с полостью внутри (гаструла)
Наружный слой клеток двухслойного зародыша (эктодерма)
Внутренний слой клеток двухслойного зародыша (энтодерма)
Третий зародышевый листок (мезодерма)
5. Домашнее задание.
§ 16, подготовиться к контрольной работе
Задание. Прочитать текст «Эмбриональное развитие организма» и выполнить
следующие задания:
1. Заполните таблицу «Стадии эмбрионального развития».
Основные этапы развития
зародыша
Их характеристика
2. Характеристика зародышевых листков.
«Органогенез»
Зародышевые листки
Органы, система органов
Эктодерма
Мезодерма
Энтодерма
3. Заполните таблицу, отметив знаком «+» наличие тех или иных этапов развития.
Прямокрылые Чешуекрылые Рыбы
Земноводные Птицы
Человек
Зигота
Личинка
Куколка
Взрослая
особь
Эмбриональное развитие организмов.
Изучением эмбрионального развития организмов, занимается наука эмбриология (от греч.
embryon - зародыш).
В период эмбрионального развития происходит дифференциация в строении и функциях
клеток и органов: гистогенез и органогенез.
Эмбриональный период в своем развитии проходит три последовательные стадии:
дробления, гаструляции, гистогенеза и органогенеза.
Особенности зародышевого развития удобнее и нагляднее можно рассмотреть на примере
ланцетника, так как у него мелкие яйца и в них сравнительно мало желтка.
1 стадия - дробление. Это начальная стадия эмбрионального развития. Основное ее
значение заключается в образовании многоклеточности.
На этой стадии зигота вначале митотически делится 2 раза в продольном направлении.
Получаются четыре одинаковые клетки – бластомеры. Затем бластомеры делятся
поочередно в поперечном и продольном направлениях. Деление клеток происходит быстро,
бластомеры не растут, и их размеры по мере увеличения числа клеток уменьшаются.
Дробление заканчивается образованием шаровидной бластулы (от греч. blastos – зачаток,
росток), стенка которой состоит из одного слоя клеток. Внутри бластула обычно имеет
полость. Начиная с бластулы, клетки зародыша принято называть не бластомерами, а
эмбриональными клетками
2 - Стадия гаструляции
У ланцетника, как и у всех других многоклеточных животных, за дроблением наступает
стадия гаструляции. Она представляет собой сложный процесс перемещения
эмбрионального материала с образованием двух, а затем трех слоев тела зародыша,
называемых зародышевыми листками (эктодерма, мезодерма, эктодерма).
В ходе гаструляции зародыш становится двухслойным вследствие впячивания внутрь части
клеток однослойной стенки бластулы. Постепенно обособляются зародышевые листки –
эктодерма (наружный слой клеток) и энтодерма (внутренний слой клеток) гаструлы (от
греч. gaster – желудок). Ограниченная энтодермой полость называется полостью
первичного кишечника. При дальнейшем развитии гаструлы образуется третий
зародышевый листок – мезодерма. Она закладывается в виде двух карманообразных
выпячиваний энтодермы и залегает между эктодермой и энтодермой.
Нейрула (у хордовых животных) стадия развития зародыша, следующая за гаструлой, на
которой происходит закладка из эктодермы пластинки нервной трубки и осевых органов.
3 Стадия гистогенеза и органогенеза
Дифференцированный на три зародышевых листка зародышевый материал дает начало
всем тканям и органам. Процесс образования тканей называют гистогенезом, а
формирование органов – органогенезом.
В ходе зародышевого развития из зародышевых листков у многоклеточных животных
возникают все системы органов целостного организма.
Из эктодермы (наружного зародышевого листка) формируются органы нервной системы,
органы чувств и наружные покровы тела (эпидермис). Мезодерма (средний зародышевый
листок) дает начало скелету, мускулатуре, кровеносной, мочевыделительной системам и
системе органов размножения, а также дентину зубов и дерме кожи. Из клеток энтодермы
(внутреннего зародышевого листка) формируются пищеварительная система (кроме
слюнных желез), легкие и эпителий дыхательных путей.
У животных выделяют три типа онтогенеза: личиночный, яйцекладный и внутриутробный.
Личиночный тип развития встречается, например, у насекомых, рыб, земноводных.
Желтка в их яйцеклетках мало, и зигота быстро развивается в личинку, которая
самостоятельно питается и растет. Затем, по прошествии какогото времени, происходит
метаморфоз превращение личинки во взрослую особь. У некоторых видов наблюдается
даже целая цепочка превращений на одной личинки в другую и только потом во взрослую
особь. Смысл существования личинок может заключаться в том, что они питаются другой
пищей, нежели взрослые особи, и, таким образом, расширяется пищевая база вида.
Сравнить, для примера питание гусениц (листьями) и бабочек (нектаром), или
головастиков (зоопланктоном) и лягушек (насекомыми). Кроме того, в личиночной стадии
многие виды активно заселяют новые территории. Например, личинки двустворчатых
моллюсков способны к плаванию, а взрослые особи практически неподвижны.
Яйцекладный тип онтогенеза наблюдается у рептилий, птиц и яйцекладущих
млекопитающих, яйцеклетки которых богаты желтком. Зародыш таких видов развивается
внутри яйца; личиночная стадия отсутствует. Внутриутробный тип онтогенеза
наблюдается у большинства млекопитающих, в том числе и у человека. При этом
развивающийся зародыш задерживается в материнском организме, образуется временный
орган плацента, через который организм матери обеспечивает все потребности растущего
эмбриона: дыхание, питание, выделение и др. Внутриутробное развитие оканчивается
процессом деторождения.
Воздействие факторов окружающей среды на развитие зародыша.
Изучение влияния факторов среды на развитие зародыша человека.
1) Влияние алкоголя на развитие плода человека (заслушивается доклад)
Не следует представлять себе дело так, что алкогольные дефекты всегда настолько
очевидны, что по внешнему виду ребёнка можно сразу определить, есть оно или нет.
Например, микроцефалия недоразвитие коры головного мозга может проявляться в
самой различной степени: от весьма умеренного отклонения от нормы до полного
отсутствия коры полушарий головного мозга.
Приведу результат одного из многочисленных медицинских исследований влияния
алкоголя на развитие человека на разных стадиях.
Американские исследователи проводили наблюдение за протеканием беременности
у 130 женщин и последующим развитием рождённых детей. Тринадцать из них, т.е. 10 % от
всей группы, были пьющими, остальные не употребляли спиртные изделия. В остальном
условия протекания беременности были одинаковыми (правильное питание, режим
движения, врачебное наблюдение).
Оказалось, что развитие всех детей, рождённых женщинами, употребляющими
спиртные изделия, существенно отклонялись от нормального. Все они имели меньший рост
и вес при рождении, более слабое развитие конечностей, они медленнее росли, отставали в
двигательной активности, имели более или менее выраженные дефекты развития типа
алкогольного синдрома плода.
Пьющие матери и повзрослевшие дочери некогда пьющих матерей значительно чаще
рожают недоношенных младенцев, в их потомстве значительно чаще встречаются такие
недуги, как детский церебральный паралич и рассеянный склероз, очень плохо
поддающиеся лечению средствами нынешней традиционной медицины.
Тщательные сравнительные наблюдения последующих лет не позволили установить
ни одного случая рождения вполне нормального ребёнка женщиной, систематически
употребляющей алкоголь.
Вывод: если хотите здоровья своим будущим детям не пейте. Слишком велик риск
непредвиденных осложнений.
Однако мужчинам тоже нельзя пить. Вот наблюдения опытного врача педиатра,
В.А. Дульнева, изучавшего 64 ребёнка, родившихся от отцов, в течение 45 лет
систематически употреблявших спиртные изделия. В результат наблюдений были
обнаружены признаки умственной отсталости у всех без исключения детей, даже у тех,
которые хорошо развивались физически.
Французские врачи, анализируя развитие детей, отцы которых различное время
воздерживались от употребления спиртных изделий, пришли к довольнотаки
оптимистичному выводу, что для производства полноценного потомства мужчина должен
не пить в течение 12 лет (это касается и женщин).
Помните: ВЫПИВАЯ, ВЫ РАЗРУШАЕТЕ ТО, ЧТО ВАМ НЕ ПРИНАДЛЕЖИТ
здоровье СВОИХ детей
2) Влияние никотина на развитие плода человека (заслушивается доклад)
Курение беременной женщины вызывает: спазм маточных сосудов с замедлением
маточноплацентарного кровотока, продолжающийся 2030 минут после одной выкуренной
сигареты; подавление дыхательных движений плода; появление в крови плода никотина и
других токсических веществ, что приводит к задержке роста, массы тела и рождению
ребенка с ее дефицитом; отмечается развитие легочной патологии, как у новорожденного,
так и у детей более старшего возраста; увеличивается риск перинатальной смертности и
синдрома внезапной смерти в неонатальном периоде довольно загадочного явления, когда
ребенок в возрасте до года вдруг, без видимых причин, умирает.
Пороки развития, вызываемые курением.
Уже в конце 60х - начале 70х годов медики обратили внимание на то, что
некоторые черепнолицевые аномалии встречаются как будто несколько чаще у детей,
родившихся у женщин, куривших во время беременности. Более точные статистические
наблюдения подтвердили достоверность этого предположения: действительно, "волчья
пасть", то есть расщепление твердого нёба, и "заячья губа", то есть расщепление верхней
губы, у новорожденных, матери которых курили в период беременности, встречается чаще.
Каков механизм возникновения уродств под влиянием табачного дыма, пока точно
неизвестно, специальных работ по данному вопросу немного: всетаки и частота, и
выраженность этой аномалии не так значительны, как, скажем, при алкогольном синдроме.
Но тот факт, что курение во время беременности способствует рождению детей с черепно
лицевыми аномалиями, сомнению уже не подлежит.
Статистический анализ продолжительности жизни курящих и некурящих людей
позволил выяснить, что каждая выкуренная сигарета сокращает жизнь на пятьшесть
минут. Но никто не знает, на сколько сокращается от каждой сигареты, выкуренной
беременной женщиной, жизнь будущего ребенка. Таких данных просто еще не может быть
- 50-70 лет назад курящих женщин встречалось очень мало. Но сейчас, как ни печально,
база для таких подсчетов уже создается.
А вот психических отклонений у потомства долго ждать не приходится -
последствия никотинового воздействия на эмбрион и на плод проявляются быстро. И если
ребенок плохо засыпает, часто капризничает, излишне возбуждается, то это не обязательно
от плохого воспитания. Пусть мать спросит себя, не поддавалась ли она соблазну хоть
изредка выкурить сигарету (или выпить бокал вина) в течение девяти месяцев.
Но не будем закрывать глаза и на то, что потребность, вызванная этой привычкой,
требует постоянного удовлетворения для того, чтобы испытать удовольствие или избежать
дискомфорта, а, главное, тот относительно небольшой стимулирующий или депрессивный
эффект на центральную нервную систему (курильщики ведь тянутся к сигарете и когда
хотят взбодриться, и когда хотят успокоиться) не идет ни в какое сравнение с тем
колоссальным вредом, который наносят три тысячи химических соединений,
содержащихся в табачном дыме. Самое же существенное - табак, как и алкоголь, принося
сомнительное удовольствие родителям, губят их детей.
Влияние наркотиков на развитие беременности
Длительное употребление наркотиков приводит к негативным изменениям в
физическом и психическом здоровье людей. Наркоманы страдают расстройствами
пищеварения, происходит поражение и разрушение печени, активно отмирают клетки
головного мозга, нарушается деятельность сердечнососудистой системы и т.д. При
употреблении наркотиков происходит значительное снижение выработки половых
гормонов (уменьшается способность к зачатию). И хотя половое влечение при наркомании
прогрессивно снижается, около 25% наркоманов имеют детей. Которые страдают
различными тяжелыми недугами и патологиями, вызванными приемом наркотиков их
родителями. Некоторые наркотические вещества провоцируют негативные изменения еще в
хромосомах половых клеток, приводя к разрывам хромосом. Хромосомные аномалии
всегда приводят к неблагоприятным последствиям для потомства. Большинство
зародышей с такими нарушениями в развитии погибают, но у живых формируются
серьезные пороки развития - уродства. Случаи смертности новорождённых детей у
женщин принимающих наркотики достигает 80%.
Токсическое действие наркотиков на плод может быть непосредственным (через
повреждение его клеточных структур) и косвенным (через нарушение образования
гормонов, изменение слизистой оболочки матки). Наркотические вещества обладают малой
молекулярной массой и легко проникают через плаценту. Так как печень плода не
достаточно развита наркотики медленно обезвреживаются и долго циркулируют в его
организме принося непоправимые разрушения в системах и органах развивающегося
организма.
Если женщина во время беременности принимает наркотики, то вместе с ней
наркотик принимает и ребенок. У матери наркоманки, ребенок тоже становится
наркоманом, и после родов у таких детей зачастую наблюдаются симптомы так называемой
"ломки", которые возникают при отказе от приема наркотиков и проявляются в виде
сильной раздражительности и нервного возбуждения).
Прием наркотиков в период беременности приводит к таким осложнениям, как:
резко возрастает риск рождения мертвого плода, выкидыша, происходит понижение веса
новорожденного, задержка умственного развития, преждевременные роды, а также, может
развится синдром внезапной смерти ребенка (риск синдрома внезапной смерти при
принятии во время беременности опия повышается в двадцать раз.) Некоторые наркотики
(опий и кокаин), принося не только непосредственный вред в развитие ребенка, но и
косвенный, они приводят к сужению кровеносных сосудов плаценты, тем самым
ограничивая снабжение плода кислородом (подобно никотину, вызывают кислородное
голодание плода). Воздействуя на мозг ребенка, кокаин приводит к его повышенной
раздражительности. Марихуана, употребление которой во время беременности считалось
безопасным для ребенка, оказывает такое же влияние на развитие плода, как и другие
наркотики.
Беременность накладывает на женщину большую ответственность. Теперь ей нужно
беспокоиться не только о состоянии своего здоровья, но и о здоровье своего будущего
ребёнка. В эмбриональный период, когда ребенок особенно уязвим, употребление
наркотиков оказать непоправимое негативное влияние не только на психику, но и на все
последующее развитие организма
Ход урока
1. Организационный момент.
2. Проверка д/з:
а) дать определение словам: митоз, мейоз, гаметы, зигота, гаметогенез, овогенез, сперматогенез;
б) рассказ учащихся о бесполом размножении;
в) рассказ учащихся о половом размножении.
3. Сообщение темы и цели урока: "Индивидуальное развитие организма".
Слово учителя:
Итак, при половом размножении начало всему организму дает одна клетка - зигота, при бесполом размножении - одна или несколько клеток родительской особи.
Но в любом случае для того, чтобы малое число клеток превращалось в полноценный организм, необходим целый ряд сложных, сменяющих друг друга превращений.
4. Работа над новым материалом.
Онтогенез (индивидуальное развитие организма) - это период развития организма от зарождения и образования зиготы до конца жизни особи.
Онтогенез делится на 2 периода: эмбриональное и постэмбриональное развитие.
5. Эмбриональное развитие (эмбриогенез, на примере ланцетника).
Эмбриогенез - это развитие организма с момента образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек.
Стадии эмбриогенеза:
а) Бластула (дробление) - в ходе которого зигота делится митозом, а клетки, образовавшиеся при дроблении, меньше зиготы.
Дробление завершается образованием бластулы - полого шарика или пузырька; клетки бластулы - бластомеры (располагаются по поверхности).
Полость бластулы называется бластоцелью, а процесс образования однослойного зародыша - бластуляцией.
б) Гаструла (гаструляция) - образование двухслойного зародыша, а двухслойный шарик - гаструла.
Наружный слой клеток (или зародышевый листок) называется энтодерма.
Полость внутри гаструлы является первичной кишкой, а отверстие, ведущее в первичную кишку - первичным ртом (образуются они путем впячивания или перемещения клеток).
в) Нейрула - образование третьего зародышевого листка - мезодермы. Особенность стадии в том, что начинается формирование тканей и органов будущего организма (органогенез).
Производные зародышевых листков.
6. Постэмбриональное развитие.
Это развитие организма с момента рождения и длится до конца жизни особи (выхода из яйцевых оболочек).
Постэмбриональное развитие делится на 3 периода:
1. Дорепродуктивый - рост организма, развитие и половое созревание.
2. Репродуктивный - активное функционирование взрослого организма, размножение.
3. Пострепродуктивный - старение, постепенное угасание процессов жизнедеятельности.
Типы развития:
а) прямое,
б) непрямое (с метаморфозом):
1) полное превращение (кроме стадии личинки есть стадия куколки - бабочки, жуки),
2) неполное превращение (есть личинка, но нет куколки - кузнечики, головастики).
7. Биогенетический закон (сравнение зародышей).
К. Бэр сформулировал закон зародышевого сходства: "В пределах типа эмбрионы, начиная с самых ранних стадий, обнаруживают известное общее сходство".
Мюллер и Геккель сформировал биогенетический закон: "Онтогенез есть краткое повторение филогенеза".
Значение биогенетического закона - он свидетельствует об общих предках животных, относящихся к различным систематическим группам.
8. "Рассказ не родившегося ребенка. Аборты".
Фрагмент фильма: "Развитие зародыша человека по неделям" (обсуждение поступка несостоявшейся мамы и вреда абортов).
9. Посоревнуемся (закрепление).
10. Подведение итогов.
Вопросы.
1) Чем начинается и чем заканчивается эмбриональный период развития?
2) Чем начинается и чем заканчивается постэмбриональный период развития?
3) Какие системы органов образуются из эктодермы? энтодермы? мезодермы?
4) Приведите примеры животных с прямым и непрямым развитием.
5) В чем значение биогенетического закона?
Конспект урока по биологии в 10 классе
Тема: Индивидуальное развитие организмов
Цель: Создать условия для изучения индивидуального развития организмов.
Задачи: Образовательная - Актуализировать знания о закономерностях индивидуального развития организмов на примере позвоночных животных, об этапах зародышевого развития, о периодах постэмбрионального развития.
Развивающая – Развить понятия: онтогенез, его типы, метаморфоз, плацента, морула, бластула, бластоцель, гаструла, нейрула, эктодерма, энтодерма, мезодерма, эмбриональная индукция, периоды постэмбрионального развития: ювенильный, пубертатный, старение, прямое и непрямое развитие.
Воспитывающая – Вызвать интерес к изучаемой теме. Воспитать аккуратность ведения тетради.
Оборудование: CD диск «Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Биология. 10 класс», таблицы: «Индивидуальное развитие на примере ланцетника».
Ход урока
Организация урока
Оцениваю санитарно-гигиеническое состояние класса, проверяю наличие необходимого для урока оборудования. Приветствую учащихся:
Здравствуйте! Садитесь. Для начала отметим, кого сегодня на уроке нет.
Отмечаю состав класса.
Мы изучили жизненный цикл клетки, типы деления клеток, развитие половых клеток, оплодотворение. Сегодня на уроке мы с вами продолжим изучение раздела «Размножение и индивидуальное развитие организмов».
2 часа
Введение
Изучение нового материала
Что происходит после оплодотворения? На этот вопрос мы ответим сегодня на уроке. Итак, записываем тему урока в тетрадь.
Индивидуальное развитие организмов называется онтогенезом .
Онтогенез разделяют на 3 типа:
- Личиночный – У насекомых, рыб, земноводных. Зигота быстро развивается в личинку, которая самостоятельно питается и растет. Метаморфоз – превращение личинки во взрослую особь.
- Яйцекладный – У рептилий, птиц и яйцекладущих млекопитающих. Зародыш развивается внутри яйца, нет личиночной стадии.
- Внутриутробный – У большинства млекопитающих и в том числе и у человека. Зародыш задерживается в материнском организме, образуется временный орган – плацента, через который организм матери обеспечивает все потребности растущего эмбриона. Оканчивается процессом деторождения.
В XIX в. Ф.Мюллер и Э.Геккель сформулировали биогенетический закон: Онтогенез (индивидуальное развитие) каждой особи есть краткое и быстрое повторение филогенеза (исторического развития) вида, к которому эта особь относится.
Большой вклад в развитие этого закона внес А.Н.Северцов. Он установил, что в индивидуальном развитии животных повторяются признаки зародышей.
- Онтогенез разделяют на 2 этапа:
эмбриональный и постэмбриональный
от образования зиготы от рождения
До рождения до смерти
Карл Бэр сформулировал закон зародышевого сходства: «эмбрионы обнаруживают, уже начиная с самых ранних стадий, известное общее сходство в пределах типа».
Рассмотрим стадии эмбрионального развития.
В тетради и на доске
В тетради
CD диск
В тетради и на доске
В тетради и на доске
CD диск
В тетради и на доске
CD диск
В тетради
Таблица
Стадии эмбрионального развития
Дробление Бластула Гаструла Нейрула
Зиготы
- Дробление зиготы начинается сразу же в яйцеводе. Первое деление происходит в вертикальной плоскости, образуются 2 одинаковые клетки – бластомеры . Они делятся еще раз, образуются 4 бластомера. Далее все они делятся в горизонтальной плоскости. Бластомеры делятся быстро, не успевают расти, поэтому комочек бластомеров – МОРУЛА – не больше зиготы. Когда бластомеров становится 32, они образуют полый шарик со стенками в один ряд клеток. Полость внутри бластулы – бластоцель.
После имплантации зародыша (внедрения бластулы в стенку матки) на одном из полюсов бластулы ее клетки начинают делиться быстрее, чем на другом, впячивается внутрь бластоцели – процесс гаструляции. Из клеток впячивания образуется второй внутренний слой клеток зародыша. Этот двухслойный шарик – гаструла .
Следующая стадия – нейрула . Происходит формирование важных частей зародыша: нервная трубка и хорда.
Теперь изучим зародышевые листки и их производные. Текст учебника на с.133-134.
Образование зародышевых листков
Эктодерма Энтодерма Мезодерма
(наружный листок) (внутренний) Хорда, мышцы
нервная система, будущий кишечник, Почки,
кожный покров, вырасты его – костный и
органы зрения печень, легкие, хрящевой
и слуха. поджелудочная скелет,
Железа. кровеносная
Система.
Все части зародыша влияют друг на друга, причем если это влияние нарушить, то развития нормального организма не происходит. Такие влияния – эмбриональная индукция. Роль индуктора – заставить окружающие ткани развиваться по другому «плану».
В тетради и на доске
CD диск
Беседа
Учебник:
с. 133-134
В тетради и на доске
CD диск
В тетради
Теперь рассмотрим постэмбриональное развитие. Начнем с периодов данного развития.
- Периоды постэмбрионального развития:
- Ювенильный – до окончания полового созревания. Два пути развития: прямое и непрямое. Рост организма.
- Пубертатный – период зрелости. Большая часть жизни.
- Старение – 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 – прекращение жизнедеятельности организма. Без смерти не происходила бы смена поколений – одна из основных движущих сил эволюции.
Постэмбриональное развитие подразделяют на прямое и непрямое. Найдите в тексте учебника на с.136 определения данным понятиям. Зафиксируйте ответ в виде схемы:
Постэмбриональное развитие
Прямое Непрямое
Рождающийся организм имеет Образуется вначале
все основные органы, личинка, отличающаяся
своймтвенные взрослому от взрослого организма
животному (рыбы, (плоские и кольчатые
пресмыкающиеся, черви, насекомые,
птицы, млекопитающие). земноводные, ракообра-
Ные).
Закрепление изученного материала
Выполните письменно задания из учебника №5 на с.135, №3 на с.137.
Проверяю ответы учащихся. Обсуждаем изученную тему вместе с классом, отвечаем на вопрос: Что происходит после оплодотворения?
В тетради и на доске
CD диск
Учебник:
с.136
В тетради и на доске
CD диск
В тетради
Учебник:
№5 с. 135,
№3 с. 137
Обобщение урока
Предлагаю учащимся записать в дневники или тетради домашнее задание:
Изучить ξ 35, 36, 37.
Подготовиться к контрольной работе по разделу: «Размножение и индивидуальное развитие организмов».
Выставляю оценки за урок.
Д/З
Конспект лекции № 7. Тема Онтогенез.
Внутриутробное развитие и его критические периоды.
Внутриутробный период (период беременности) условно делят на эмбриональный (зародышевый) период от оплодотворения до 9 недель и фетальный (плодный) период от 9 недель до рождения. Иногда, первые дни эмбрионального периода называют "начальным" периодом.
Первое состояние человеческого эмбриона – это одна клетка - зигота . Далее следует период дробления (митотическое деление без роста размеров зародыша). При этом используются строительные и энергетические вещества, накопленные яйцеклеткой в период овогенеза. В процессе дробления зародыш продвигается по маточной трубе к матке.
Через несколько делений формируется морула - группа клеток бластомеров. Их делят на трофобласты и эмбриобласты. Трофобласты в последующем будут превращаться в провизорные органы зародыша, обеспечивающие его питание, выделение, защиту и дыхание. Эмбриобласты будут превращаться в различные части тела ребенка.
Следующее состояние зародыша называют бластулой. Бластула (бластоциста) - это сферический однослойный зародыш с полостью (бластоцель). Затем, начинается гаструляция – образование многослойного (у человека трехслойного зародыша) путем сложных перемещений (иммиграция) и делений (деляминация) зародышевых клеток. Гаструляция сопровождается имплантацией (внедрением) зародыша в стенку матки на 7-й день после оплодотворения. При гаструляции формируется 3 зародышевых листка.
Наружный – эктодерма (даст кожу и нервную систему).
Средний – мезодерма (даст мышцы, кости, сосуды).
Внутренний – энтодерма (даст главные элементы пищеварительной и дыхательной систем).
Развитие зародыша после гаструляции называют органогенезом, при котором продолжается дифференцировка систем и органов. В основе дифференцировки (появления отличий в строении и функциях) лежит эмбриональная индукция. ДНК всех клеток остается идентичной (следствие митотического деления), но развертывание системы белков-репрессоров и молекул-индукторов включает и (или) выключает разные гены в разных эмбриональных клетках. Индукторы и репрессоры работают уже с момента оплодотворения.
Одновременно происходит формирование из трофобластов провизорных органов (оболочек) зародыша: хориона, аллантоиса, амниона, желточного мешка.
Хорион – наружная оболочка зародыша выполняет защитную и трофическую функцию. Ворсинки хориона врастают в стенку матки и всасывают питательные вещества из слизистой оболочки, а затем из крови матери.
Аллантоис – собирает отработанные продукты метаболизма, обеспечивая функцию выделения. Впоследствии (через 3 недели после оплодотворения) слияние аллантоиса, хориона и сосудов мезодермы зародыша даст основу нового органа - плаценты с пуповиной.
Амнион – оболочка, наполненная амниотической жидкостью (околоплодными водами), окружает тело зародыша, защищая его от механических, термических и других повреждений.
Желточный мешок человеческого зародыша содержит незначительное количество питательного и строительного материала, но имеет важное значение в период до формирования плаценты.
Органогенез , как процесс формирования органов продолжается и во втором периоде внутриутробного развития - фетальном.
Фетальный, или плодный период условно отсчитывают с девятой недели после оплодотворения. В это время интенсивно растут и развиваются органы и системы плода. К сроку окончания нормальной беременности 9 месяцев (280 суток) женщина должна прибавить в массе на 7-9 кг. Эта прибавка складывается из массы ребенка (3,5 кг), плаценты (1 кг), околоплодных вод (1,5-2кг), гипертрофированной матки (1 кг) и подкожной жировой клетчатки (1-2 кг).
Плацентарный барьер . Биологический смысл "плацентарного барьера" в том, чтобы отделять два генетически чужеродных организма. В течение беременности на эмбрион и плод происходит воздействие факторов среды, опосредованное организмом матери. Плацента формируется не только из клеток зародыша. В плаценте, выделяют материнские части, например, кровяные лакуны, в которые погружены ворсинки плодной части плаценты.
Плацентарный барьер отделяет форменные элементы крови матери и плода, препятствует проникновению некоторых микроорганизмов и токсических веществ. Одновременно через плацентарный барьер должны проходить питательные вещества, кислород, а в обратном направлении продукты выделения плода. Эти обстоятельства дают возможность проникновения опасных веществ в организм ребенка.
Во время внутриутробного развития выделяют самые опасные моменты, или критические периоды беременности . Максимальная чувствительность плода бывает в период имплантации (срок 1 неделя), плацентации (срок 3-6 недели) и в течение родов , завершающих внутриутробное развитие. Действие неблагоприятных факторов в эти периоды легко приводит к нарушению внутриутробного развития и появлению уродств (тератогенные эффекты). В период беременности резко сокращаются показания к приему лекарств беременной женщиной, что связано с возможностью тератогенного и прямого токсического (передозировка) действия на плод.
"Талидомидовая катастрофа" – пример игнорирования возможности тератогенного действия лекарства. Она разыгралась из-за недостаточной проверки на животных нового препарата талидомида, предназначенного для облегчения неблагоприятных симптомов при беременности у женщин. У грызунов (мыши и крысы) талидомид не вызывал изменений в потомстве и был рекомендован для клинического использования у людей. В результате, во всем мире родилось несколько тысяч детей с недоразвитыми конечностями (фокомелия).
Дальнейшие исследования на кроликах и обезьянах показали аналогичные дефекты потомства. С тех пор, подобные фармакологические исследования проводят не менее, чем не двух видах млекопитающих, один из которых не грызуны.
Границей между внутриутробным периодом и следующим периодом индивидуального развития являются роды.
Роды.
В акушерской практике выделяют антенатальный (дородовый), натальный (родовой) и постнатальный (послеродовой) периоды. Сами роды (натальный период) делят на 3 периода: раскрытия, рождение плода и рождение плаценты.
Период раскрытия (родовых схваток) – раскрытие шейки матки до размеров сопоставимых с размерами головки плода. Процесс стимулируется гормоном гипоталамуса – окситоцином. В этот период разрывается амниотическая оболочка и отходят околоплодные воды. При патологическом течении этого периода и преждевременной отслойке плаценты возможна смерть плода от асфиксии (нарушения доставки кислорода).
Период рождения (изгнания) плода – ребенок проходит через родовые пути матери. При патологическом течении, в этот критический период возможны родовые травмы плода и разрывы промежности у роженицы.
Рождение плаценты - это период отслойки плаценты от стенки матки и ее выход вместе с пуповиной из родовых путей. После этого происходит резкое сокращение матки и сдавливание её сосудов. При нормальном течении родов кровопотеря не превышает 200-250 мл крови. При патологии этого периода и атонии матки возможна тяжелая кровопотеря. Кроме того, повышается риск попадания микроорганизмов в кровь матери и развитие тяжелого инфекционного осложнения – сепсиса (заражения крови).
Индивидуальное развитие после рождения и особенности действия лекарств в разные периоды жизни.
Жизнь человека можно разделить на 7 периодов: новорожденности, грудной, детский, пубертатный (подростковый), репродуктивный, климактерический, инволюционный.
Первый период жизни человека после рождения называют периодом новорожденности . В этот период происходит адаптация ребенка к новым условиям среды обитания. Максимальная смертность наблюдается именно в этот период. Изменение способа дыхания (плацента – легкие), питания (плацента – система пищеварения) и выделения (плацента – почки) приводит к серьезному напряжению организма ребенка. Переход из амниотической жидкости к обычным условиям земного тяготения называют гравитационным ударом. Условно период новорожденности продолжается 1 месяц, но практически его можно считать завершенным после заживления пупочной ранки.
Второй период жизни называют грудным периодом , хотя реально грудное вскармливание может отсутствовать. Этот период считают завершенным к 12 месяцам. Первый год жизни ребенок продолжает быстро развиваться и наращивать массу тела. Продолжают формироваться гистогематические барьеры между кровью и тканями. Незрелость этих барьеров требует особого подхода к назначению и дозированию лекарств у детей.
Нельзя механически пересчитывать дозу для ребенка на килограмм массы от дозы взрослого. При одинаковых с взрослым концентрациях барбитуратов в крови могут возникнуть тяжелые признаки передозировки у ребенка. Барбитураты легко проникают через незрелый гематоэнцефалический барьер (барьер между кровью и головным мозгом – ГЭБ) детей и трудно проникают через зрелый ГЭБ у взрослых. Кроме того, у детей не сформированы барьеры между кровью и пищеварительным каналом, неполноценно работают печень, почки, повышено всасывание веществ из кишечника в кровь, что усугубляет эффекты передозировки. Данные обстоятельства требуют снижения дозировки значительной группы препаратов после пересчета на 1 кг массы ребенка. Важной особенностью грудного периода является постепенное снижение пассивного врожденного иммунитета (антител матери), полученного через плацентарный барьер во время внутриутробного развития и выработка собственного активного иммунитета. В конце грудного периода наблюдается "иммунная яма". Материнские антитела уже разрушились, собственная защита еще не окрепла. У детей учащаются инфекции, от которых они ранее были защищены материнскими антителами.
Третий период жизни от года до 12-14 лет называется детским . В этот период происходит, преимущественно, количественное увеличение функционирующих структур организма. С ростом массы тела и созреванием барьеров постепенно повышается дозировка лекарств. Усиливается собственная защита от инфекций.
Четвертый период – период полового созревания (пубертатный или подростковый) начинается в 12-13 лет. У девочек на 1-2 года раньше, чем у мальчиков. В женском организме идет становление маточного цикла и периодических изменений гормонального фона. Начинаются первые менструации и созревают первые яйцеклетки. У мальчиков перестройка организма связана с началом сперматогенеза. Пубертатный период переходит в репродуктивный.
Пятый период жизни репродуктивный или период половой зрелости . У женщин стабилизируется маточный цикл, который контролируется системой гипоталамус (рилизинг-факторы) - гипофиз (гонадотропные гормоны) - яичники (эстрогены и гестагены) .
В первую половину маточного цикла в яичниках, под влиянием рилизинг-факторов гипоталамуса для фолликулостимулирующего (ФСГ) и лютеинизирующего (ЛГ) гормонов гипофиза и эстрогенов яичников, происходит созревание фолликулов, содержащих яйцеклетку. Одновременно, растет новая внутренняя оболочка матки. В середине маточного цикла (13-14 день) происходит овуляция – выход яйцеклетки из лопнувшего фолликула и её перемещение по маточной трубе к месту возможного оплодотворения. В это время, в гипоталамусе функционально преобладает выработка рилизинг-факторов для другого гипофизарного гормона пролактина (ПЛ). В яичнике лопнувший фолликул превращается в желтое тело, которое начинает продуцировать гормон прогестерон (группа гестагенов). Под влиянием прогестерона матка подготавливается к имплантации зародыша. Прогестерон называют гормоном беременности. В начале беременности его вырабатывает желтое тело яичника.
Если происходит оплодотворение, то циклические изменения прекращаются на период беременности. Они восстанавливаются через несколько недель после родов.
Если оплодотворения не произошло, то в конце маточного цикла происходит переключение системы гипоталамус-гипофиз-яичники на продукцию гормонов в исходных соотношениях. Отторжение слизистой оболочки матки, проявляется менструальным маточным кровотечением. Начинается новый маточный цикл.
Этому может предшествовать предменструальный синдром (ПМС). Он часто сопровождается реакциями нервной вегетативной системы (сердцебиения, потливость), и преходящими расстройствами психики (раздражительность, плаксивость).
Применение лекарств гормонального характера у женщин может значительно повлиять на репродуктивную функцию. Гормональные контрацептивы вызывают нарушение последовательности событий маточного цикла, вызывая искусственное бесплодие. Те же средства, назначаемые в другие дни маточного цикла и при беременности, наоборот, являются средствами лечения бесплодия.
Возможность тератогенного действия на развивающегося ребенка резко сокращает показания к применению большой группы лекарственных средств беременной женщиной.
В следующий после беременности период – кормления грудью (лактация) происходит увеличение расхода белка, витаминов и минеральных веществ, что повышает их дозировки для женщины. Прием других лекарств производят с учетом того, что при грудном вскармливании сохраняется угроза отравления ребенка лекарствами из молока кормящей матери, следовательно, сохраняются широкие ограничения на лечение женщины и в это время. После окончания лактации ограничения снимаются.
Репродуктивный период у мужчин не имеет таких жестких ограничений по использованию лекарственных средств, как беременность и лактация у женщин. Однако прием лекарств и отравления (в т.ч. алкоголем и наркотиками) в период сперматогенеза может повлиять на качество сперматозоидов. По этой причине, семье, которая решила завести ребенка, следует исключить или ограничить прием любых ксенобиотиков, потенциально влияющих на гаметогенез.
Шестой период жизни – климактерический - период полового угасания.
Репродуктивная функция у женщин затухает в 45-55 лет. Климакс связан с прекращением регулярной перестройки гормонального фона и прекращением менструаций (менопауза). Процесс угасания может прерываться, овогенез ненадолго восстанавливается. Климакс у женщин часто сопровождается реакциями, похожими на предменструальный синдром, растянутый во времени и манифестацией хронических болезней.
Климакс у мужчин протекает позже и мягче, но также может сопровождаться обострением хронических и появлением новых болезней. Быстрое снижение уровня андрогенов может сопровождаться нарушением функций предстательной железы (простатиты, гиперплазии) с последующими проблемами при мочеиспускании и мужской "дееспособностью".
Седьмой и последний период жизни называют периодом общего угасания или инволюционным . Этот период делят на 3 части: 60-75 лет пожилой возраст , 75-90 лет старческий возраст , 90 лет и более - период долгожительства . Старение сопровождается неравномерным ухудшением функций организма и проявлением места наименьшего сопротивления (locus minoris resistentia) - конкретной причины смерти. Прежде всего, утрачиваются функции сердца и сосудов, снижается иммунитет, повышая риск опухолевого перерождения тканей и восприимчивости к патогенным микроорганизмам. Важной особенностью назначения лекарств во все периоды жизни, а в период инволюции особенно, является индивидуальный подход к людям с заболеваниями почек и печени, требующий снижения дозировки.
Причины старения. Проблема старения имеет общебиологическое значение. Старение присуще любой живой системе, т.к. является неотъемлемым свойством жизни и считается нормальным естественным процессом. Наука о старении – геронтология выясняет основные биологические и социальные закономерности старения и даёт рекомендации о продлении жизни. Доказано, что старение – результат нарушения саморегуляции на разных уровнях жизнедеятельности организма. В процессе развития старения снижаются адаптационные возможности организма, но одновременно включается ряд приспособительных механизмов для коррекции нарушенных функций. Сам процесс старения надо рассматривать на разных уровнях: молекулярном, клеточном, системном и организменном.
Нет единой теории старения. Есть гипотезы. Считается, например, что существуют специализированные гены, запускающие процессы старения, а также гены, противостоящие этому процессу. Активность генов старения приводит к повреждению молекул ДНК и РНК и, как следствие, к необратимым изменениям синтеза белка. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению количества митохондрий, т.к. снижается интенсивность синтеза соответствующих белков. В результате нарушается интенсивность окислительного фосфорилирования и усиливается гликолиз, что приводит к дефициту энергии и повышению кислотности тканей. Эта гипотеза относится к группе гипотез генетической детерминированности (предопределенности) процессов старения.
Другая группа гипотез говорит об износе генетической информации . При репликации ДНК и в процессе считывания информации с ДНК – транскрипции происходит частичное повреждение - концевая недорепликация (А.М. Оловников) . Но ДНК имеет запас прочности – это те нуклеотиды которые не несут информации о строении белка или РНК. Пока при недорепликации укорачиваются эти участки – теломеры , функция клеток не нарушена, но в процессе многократных репликаций ДНК и транскрипций недорепликация приводит к укорочению уже функционально значимых участков и нарушению нормальной работы клеток теломеразы (см. рис. 1).
Третья группа - гипотезы износа организма несколько устарела, так как не показывает первопричину, а констатирует факты нарушения функций систем и органов.
Одним из факторов повреждения клеток является накопление в тканях свободных радикалов, которые вызывают перекисное окисление липидов. При этом повреждаются не только мембраны, но и другие структуры клетки, в т.ч. и ДНК.
ДНК-полимеразы, а синтез теломеров под контролем фермента
Рисунок 1. Положение теломеров и информационно-значимой части в одной цепочке молекулы ДНК.
"теломеры" информационно-значимая ДНК
ААААААААААААААААААААТАЦЦГТАЦТТТГТТГЦЦЦГГТТГГААЦЦЦГТТАЦТААТТАГЦТГТТГЦЦЦГГТТГГТТТАААЦ
При репликации ДНК нуклеотиды теломеров могут быть утрачены (концевая недрепликация). Но это не отражается на работе клетки, пока не утрачены нуклеотиды информационно-значимой части ДНК. После многократных делений могут быть утрачены все нуклеотиды-теломеры и начинают теряться нуклеотиды информационно-значимой части ДНК. ДНК теряет смысл, как и молекулы собираемых белков клетки. Без нормальных белков происходит нарушение функций клетки.
Это предположение доказывают эксперименты по искусственному внедрению гена теломеразы в клеточную культуру, которое продлевало её жизнь.
Возможно, что раньше других изнашивается (теряет теломеры) ДНК генов, кодирующих белки-ферменты для системы антиоксидантной защиты мембран от перекисного окисления и гены для обеспечения процесса метилирования ДНК.
При нарушении синтеза белков-ферментов антиоксидантной защиты, происходит резкое увеличение числа свободных радикалов и интенсификация перекисного окисления липидов клеточных мембран. Считается, что назначение комплекса антиоксидантов замедляет процесс старения.
Таким образом, для предотвращения процесса старения необходимо обеспечить нормальную репликацию ДНК. После определенного количества делений происходит нарушение генов контролирующих белки-ферменты (антиоксидантной защиты, нормального метилирования ДНК и др.), что резко ускоряет процесс старения.
Регенерация.
В течение всей жизни человек активно сопротивляется старению. Регенерация - это замещение утраченных структур. Одновременно, это один из способов противостоять старению и смерти.
Виды регенерации и восстановление функций. Регенерация бывает физиологической и репаративной.
Под физиологической регенерацией понимают нормальное самообновление тканей без экстраординарного воздействия. Примером физиологической регенерации может служить постоянное восстановление клеток эпителия кожи, желудка, двенадцатиперстной кишки и других органов.
По интенсивности физиологической регенерации клетки можно разделить на лабильные, стабильные и статические.
Лабильные клетки регенерируют быстрее и легче всех других. Это – клетки эпителия пищеварительного канала, эпидермиса кожи, красного костного мозга.
Стабильные клетки регенерируют медленнее лабильных, но при повреждении скорость их деления может резко возрастать. К стабильным (по регенераторной способности) относят клетки костей, печени, поджелудочной железы, слюнных желез и др. Различия между регенераторными способностями лабильных и стабильных клеток скорее количественные, чем качественные.
Статические клетки , как принято считать, не делятся. Это клетки нервной и мышечной ткани.
Репаративная регенерация – это регенерация после повреждения, вызванного экстраординарным воздействием (болезнь, травма).
Репаративная регенерация бывает полной и неполной.
Полной репаративной регенерацией называют восстановление ткани такими же клетками, которые были до повреждения. Например, регенерация клеток крови после кровотечения. К полной репаративной регенерации способны при благоприятных условиях клетки эпителиальной и соединительной тканей.
При неполной репаративной регенерации, тканевой дефект замещается клетками, отличающимися от клеток, которые были до повреждения. Например, после инфаркта миокарда (некроза сердечной мышцы) мертвые мышечные клетки сердца (миокардиоциты) замещаются клетками и волокнами соединительной ткани, формирующими рубец.
К неполной репаративной регенерации способны все виды тканей.
Восстановление функции поврежденной ткани, как правило, происходит при полной репаративной регенерации. Однако восстановление функции может быть и в тканях, неспособных к полной репаративной регенерации (нервной и мышечной).
Восстановление функций нервной ткани связывают с двумя механизмами. Если тело нервной клетки сохранено, то функции поврежденных периферических нервов могут восстанавливаться за счет регенерации отростков (прорастание аксонов). Например, восстановление движения пальца руки после его травматической ампутации и операции по приживлению. Второй механизм, связан с тем, что функцию погибших нервных клеток головного мозга могут взять на себя соседние клетки. Например, восстановление движений и речи после инсульта головного мозга.
Восстановление функций мышечной ткани также связывают с двумя механизмами. Внутриклеточная гиперплазия - это увеличение числа органоидов и размеров клеток. Так, после инфаркта миокарда сила сердечных сокращений постепенно восстанавливается из-за увеличения числа миофибрилл и митохондрий в клетках, оставшихся в живых. Второй механизм связывают с клетками - сателлитами, которые в норме находятся в недоразвитом состоянии и не сокращаются. После гибели мышцы, их развитие индуцируется. Они начинают выполнять сократительную функцию.
Смерть - это процесс прекращения жизни. Судебно-медицинская классификация смерти включает понятия о категории, роде, виде смерти.
Классификация по роду насильственной смерти: убийство, самоубийство, несчастный случай;
Классификация по роду ненасильственной смерти: типичная, внезапная, скоропостижная .
Типичной можно назвать смерть после тяжелой прогрессирующей болезни. Например, смерть ракового больного на фоне истощения и интоксикации организма.
Внезапная смерть регистрируется у больного человека, который не имел признаков опасного для жизни развития заболевания. Например, больной (62 года) со стабильной стенокардией напряжения, без признаков прогрессирования болезни, неожиданно умирает от инфаркта миокарда.
Скоропостижная смерть - неожиданная, при кажущемся здоровье. Например, человек без жалоб неожиданно умирает от болевого шока. На вскрытии обнаруживают прободение "немой" язвы желудка в брюшную полость.
Виды смерти: от физических, химических и биологических факторов.
На первом месте по причинам смерти людей сердечно-сосудистые заболевания, на втором месте травмы (в России), далее опухоли и другие болезни.
Блок дополнительной информации.
Онтогенез и апоптоз.
Апоптоз - интересный феномен - и сам апоптоз, и необыкновенная емкость данного термина: не так давно возникнув, последний объединил широчайший круг явлений.
Оказалось, что природа снабдила клетки не только многочисленными механизмами защиты и репарации, но и целым набором «суицидальных» инструментов.
Образно говоря, в каждой клетке есть своя собственная «гильотина», нож которой держится на не очень прочной «нитке». Когда случается что-то экстраординарное - в самой клетке или вокруг нее, - нитка перерезается и гильотина падает, «аккуратно» лишая клетку жизни. В этой «аккуратности» - тоже своя целесообразность: соседние клетки пострадать не должны.
Вообще говоря, гибель отдельных клеток в организме известна достаточно давно. Но вначале она воспринималась как сугубо дегенеративное явление, т. е. как процесс постепенного отмирания клеток в результате терминальной дифференцировки (пример - эритроциты и кератиноциты) или старения (нейроны).
И первый переворот во взглядах был сделан тогда, когда стало ясно, что погибать могут и, казалось бы, вполне жизнеспособные клетки, т. е. клетки, которые еще не успели исчерпать свои жизненные ресурсы. Действительно, как иначе характеризовать те многочисленные клетки, которые гибнут в эмбриогенезе - например, клетки предпочки (пронефроса) или клетки межпальцевых перегородок.
Но обычно явно или неявно считалось, что во всех этих случаях клетки погибают, так сказать, естественным путем - из-за того, что микроокружение перестает обеспечивать их жизнедеятельность. Например, прекращается поступление кислорода и питательных веществ, создается резкое закисление среды и т. п.
И потребовался второй переворот во взглядах, чтобы придти к заключению: часто активную роль в своей гибели играет сама клетка - с помощью содержащихся в ней механизмов, которые лишь запускаются теми или иными факторами внеклеточной или внутриклеточной среды.
Именно в результате этого переворота и возникло представление об апоптозе , или программированной клеточной гибели (ПКГ ).
Поэтому кратко апоптоз определяют как программированную клеточную смерть. Понимая под этим такую гибель клетки, в развитии которой активную роль играют специальные и генетически запрограммированные внутриклеточные механизмы.
Исходный же смысл слова «апоптоз» - весьма поэтический: по-гречески это означает опадание листьев.
Когда и при каких обстоятельствах в клетке включается программа апоптоза? Круг этих «обстоятельств» весьма широк. Но их можно разбить на две группы:
а) «неудовлетворительное» состояние самой клетки (что вызывает, условно говоря, «апоптоз изнутри »);
б) «негативная» сигнализация снаружи, передающаяся через специальные рецепторы клетки («апоптоз по команде »).