Кафедра биологии ОНТОГЕНЕЗ как процесс реализации наследственной информации в определенных условиях среды Лектор Лекция 3 Д. б. н. ОРЛЯНСКАЯ Т. Я.
План 1. Онтогенетический уровень жизни. Эпигенез. Теории развития. 2. Онтогенез как жизненный цикл особи и биоинформационный процесс. 3. Элементарные клеточные механизмы развития. 4. Критические периоды развития.
«Я считаю вероятным, что в зародышевых клетках существуют тонкие внутренние различия, которые предопределяют их последующую трансформацию в детерминированные структуры… Материальные различия, столь тонкие, что мы пока еще не в состоянии выявить их» Р. ВИРХОВ (1858)
Цель лекции: Раскрыть сущность индивидуального развития, ведущие к реализации полноценной или измененной генетической информации индивидуумов
ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЕДИНИЦА (ЭЕ) онтогенетического уровня жизни – это ОСОБЬ: от МОМЕНТА ее ЗАРОЖДЕНИЯ до МОМЕНТА ПРЕКРАЩЕНИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ как САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ОБЪЕКТА
ЭЛЕМЕНТАРНОЕ ЯВЛЕНИЕ (ЭЯ) онтогенетического уровня жизни – ЗАКОНОМЕРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОСОБИ в ИНДИВИДУАЛЬНОМ развитии переводят “ПОТЕНЦИАЛЬНУЮ” ГЕНОТИПИЧЕСКУЮ БИОИНФОРМАЦИЮ в “АКТУАЛИЗИРОВАННУЮ” ФЕНОТИПИЧЕСКУЮ БИОИНФОРМАЦИЮ
Отбор ОСОБЕЙ 1. ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ и РЕПРОДУКТИВНЫЙ УСПЕХ ПРОИСХОДИТ по ФЕНОТИПАМ 2. ОНТОГЕНЕЗ ОСОБЕЙ каждого ОЧЕРЕДНОГО ПОКОЛЕНИЯ НАЧИНАЕТСЯ с их ГЕНОТИПОВ
? ? ? Элементарное явление онтогенетического уровня - научное направление в биологии Молекулярная биология ? ? ? • ? как работают гены • ? почему гены молчат в одной клетке и активны в другой • ? механизмы клеточной дифференцировки • ? как заставить работать полезные гены или замолчать вредные ……
Онтогенетический уровень РАЗМНОЖЕНИЕ – воспроизведение нового поколения Бесполое размножение –участвует лишь один организм, - образуются одинаковые потомки (клон), - источник изменчивости - случайные мутации, - деление идет митозом ! Эволюционное значение – усиливает действие стабилизирующего отбора,
Митотический цикл Митоз в растительной клетке
Митоз. Животная клетка Метафаза Поздняя АНАФАЗА (Фото А. Ходякова)
2 п 2 с 2 п 4 с 2 п 2 с бесполое размножение
Половое размножение Потомство - результат слияния генетического материала гаплоидных ядер. Имеет преимущества: 1. Начало новому организму (гибрид) дают два родительских организма 2. Идет обмен генетической информацией - разнообразие потомства. Эволюционное значение - ведет к увеличению изменения потомства, что благоприятно для естественного отбора.
пс ОПЛОДОТВОРЕНИЕ 2 п 2 с ГИБРИДНЫЙ ОРГАНИЗМ ЗИГОТА пс
!!! В геноме, на уровне клетки Существуют мощные регуляторные элементы контролируют работу генов. …. «Генетика предполагает, а ЭПИГЕНЕТИКА располагает» ….
Эпигенетика Раздел молекулярной биологии, изучающий наследование функций гена, не связанных с первичной структурой ДНК
Эпигенетика Не происходит изменения последовательности ДНК, но другие генетические факторы регулируют активность генов
Эпигенетические феномены (ххвек) • Эффект положения (А? ? В С) • Парамутация (Аа >АА) • РНК-интерференця (выключение гена)
ЭФФЕКТ ПОЛОЖЕНИЯ – изменение работы гена при его перемещении (транслокации) в иное генетическое окружение ГЕТЕРОХРОМАТИН Схема, иллюстрирующая эффект положения мозаичного типа - генетическую инактивацию эухроматинового фрагмента хромосомы, содержащего ген w+, перенесенного путем инверсии в соседство гетерохроматина
Парамутация в гене Kit у мышей, вызывающая белую окраску кончика хвоста и конечностей. Парамутация эффективно наследовалась как по материнской, так и по отцовской линии.
РНКинтерференция (RNA interference ― RNAi) – механизм подавления активности гена !!! В исследованиях РНК-интерференции широко используют плодовых мух Drosophila melanogaster
РНК –интерференция – цветки Petunia hybrida Появление белых пятен Экспрессия генов окраски растения и трансгенов снижена РНК-интерференцией
БИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯ Область НАУКИ О ЖИВОМ, которая возникла на стыке ЭМБРИОЛОГИИ, ГЕНЕТИКИ, ЦИТОЛОГИИ, МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ
Теории развития Преформизм – отрицание развития. В яйцеклетке (ОВИСТЫ) В сперматозоиде (АНИМАЛЬКУЛИСТЫ) находится ГОТОВЫЙ организм. Сторонники: А. Галлер, Ш. Бонэ
Теории развития Эпигенез – развитие из бесструктурного вещества. Все появляется при взаимодействии со средой. Сторонники: К. Вольф
Иллюстрации взглядов преформистов Анималькулистов Овистов
Онтогенез (греч. ontos – существо; genesis- развитие) Э. Геккель 1866 г. ОНТОГЕНЕЗ –это СОВОКУПНОСТЬ ВЗАИМОСВЯЗАННЫХ и ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ ХРОНОЛОГИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ, ЗАКОНОМЕРНО СОВЕРШАЮЩИХСЯ В ПРОЦЕССЕ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА
Современная теория 1. Зигота содержит «указания» в виде заключенной в ней ДНК, которая во взаимодействии с окружающей средой направляет ход развития организма.
Современная теория 2. Во всех клетках сохраняются все гены, однако в тех клетках, где деятельность каких-то генов не нужна, они находятся в неактивном состоянии.
Современная теория 3. Развитие не останавливается на какой-то определенной точке, а продолжается всю жизнь.
Современная теория Развитие зависит от активности генов, заключенных в клеточном ядре. - Цитоплазма играет роль в поддержании определенного дифференцированного состояния клетки в целом. Опыты Дж. ГЕРДОНА
ВСЕ процессы в онтогенезе находятся под контролем ГЕНОВ! ? ! и регуляторных элементов
Эпигенетическая гипотеза: активность многих генов подвержена влиянию извне. Исследователи не исключают, что и Homo sapiens не в полной мере зависит от наследственности, а значит может на нее целенаправленно воздействовать.
«Гены и онтогенез» ПРИМЕРЫ 1. Гены, функционирующие во всех клетках н-р, кодируют ферменты Е обмена; 2. Гены, функционирующие в клетках одной ткани н-р, S миозина в клетках мышц; 3. Гены, специфичные для каждого типа клеток н-р, гемоглобин в эритробластах
2 • «Наследственность, окружение, случайность — вот три вещи, управляющие нашей судьбой» Акутагава Рюноскэ
Онтогенез • Сложный и стройный комплекс ростовых и формообразовательных процессов; • Реализация наследственной информации в тесном взаимодействии с окружающей средой.
2 ОНТОГЕНЕЗ ИНДИВИДУАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗМА ОНТОГЕНЕЗ ЭТО ПОСТОЯННОЕ ОБНОВЛЕНИЕ ВСЕХ КЛЕТОК, ТКАНЕЙ И ОРГАНОВ
Периоды онтогенеза • Проэмбриональный: • Прогенез, гаметогенез, оплодотворение (связь онтогенеза Р и F) • Эмбриональный • зигота, дробление, гаструляция, гисто-и органогенез • Постэмбриональный • дорепродуктивный, пострепродуктивный
Эмбриональный период
Периодизация ОНТОГЕНЕЗА у H. s. 1. ПРОГЕНЕЗ 2. ПРЕНАТАЛЬНЫЙ АНТЕНАТАЛЬНЫЙ (ДОРОДОВЫЙ) 3. ПЕРИНАТАЛЬНЫЙ ИНТРАНАТАЛЬНЫЙ (ПЕРИОД РОДОВ) 4. ПОСТНАТАЛЬНЫЙ (ПОСЛЕРОДОВОЙ)
Периодизация онтогенеза по способности к репродукции 1. ДОРЕПРОДУКТИВНЫЙ (ЭМБРИОНАЛЬНЫЙ, ЛИЧИНОЧНЫЙ, МЕТАМОРФОЗ, ЮВЕНИЛЬНЫЙ) 2. РЕПРОДУКТИВНЫЙ (ЗРЕЛОСТИ) 3. ПОСТРЕПРОДУКТИВНЫЙ (СТАРЕНИЯ)
С а м о р а з в о р а ч и в а н и е ОНТОГЕНЕЗ Самоподдержание Самоуничтожение
Эпигенетическая система Факторы (эпигеном) Поливариантность ОНТОГЕНЕЗА Итоги развития ).
Эпигеном все факторы, определяющие какие из генов, составляющих геном, работают, а какие – отключены
Метилирование ДНК - «эпигенетический» механизм
В случае одинакового генома может существовать эпигенетическая программа развития, она определяет отличия и сходства в облике близнецов
ДОКАЗАТЕЛЬСТВА РЕГУЛЯЦИИ СТАДИЙ ОНТОГЕНЕЗА • ВЫЯВЛЕНИЕ: • 1. Потенции различных участков зародыша • 2. Тотипотентности • 3. Эквипотентности • 4. Двух типов яиц : МОЗАИЧНЫХ И РЕГУЛЯТОРНЫХ • 5. Регуляторных способностей бластул – ранних гаструл
Тотипотентность – это функциональная равноценность бластомеров на ранних стадиях эмбриогенеза !!!
! • 1. Все клетки организма в начале развития тотипотентны -обладают потенциями всех будущих клеток тела ; • 2. В ходе развития они приобретают разные свойства - н-р, одни становятся кардиоцитами, а другие – нейронами;
! • 3. Расхождение свойств тотипотентных клеток - «основоположников» различных тканей, экспрессируются (активизируются) разными наборами генов. • 4. Различные клетки получают на определенных этапах развития разные сигналы, которые направляют их по эпигенетическому «маршруту» , что ведет к клеточной специализации, дифференцировке.
Облученные клетки выделяют в среду некие эпигенетические «сигнальные» факторы, вызывают в необлученных клетках аналогичные изменения. ? ? ? Какова природа этих факторов – пока никто не знает.
П Е Р С П Е К Т И В А
!!! Проэмбриональный период • В яйцеклетке происходит: • 1. накопление питательных веществ • 2. происходит амплификация генов • 3. происходит ооплазматическая сегрегация
Проэмбриональный период
ПРОГЕНЕЗ ВКЛАД СПЕРМАТОГЕНЕЗА в ОНТОГЕНЕЗ ПОТОМКА 1. У ЖИВОТНЫХ: КЛЕТОЧНЫЙ ЦЕНТР НАСЛЕДУЕТСЯ в момент ОПЛОДОТВОРЕНИЯ от СПЕРМАТОЗОИДА и КЦ обеспечивает закономерное расхождение ДОЧЕРНИХ ХРОМОСОМ в анафазе; КЦ участвует в однонаправленном распределении ФУНКЦИОНАЛЬНО ДЕФЕКТНЫХ ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКИХ МАКРОМОЛЕКУЛ между дочерними клетками 2. СПЕРМАТОГЕНЕЗ у МУЖЧИН требует ВЫПОЛНЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕННЫХ УСЛОВИЙ: если КРИПТОРХИЗМ не УСТРАНЯЕТСЯ в ВОЗРАСТЕ до 12 -13 лет, то ВЕЛИКА ВЕРОЯТНОСТЬ БЕСПЛОДИЯ
ПРОГЕНЕЗ ВКЛАД ООГЕНЕЗА в ОНТОГЕНЕЗ ПОТОМКА 1. В ЦИТОПЛАЗМЕ ЯЙЦЕКЛЕТКИ ОБРАЗУЕТСЯ ЗАПАС ПИТАТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА (ЖЕЛТОК): АЛЕЦИТАЛЬНЫЕ, ОЛИГОЛЕЦИАТАЛЬНЫЕ, МЕЗОЛЕЦИТАЛЬНЫЕ, ПОЛИЛЕЦИТАЛЬНЫЕ ЯЙЦЕКЛЕТКИ; 2. МИТОХОНДРИИ КЛЕТКИ ПОТОМКА (производные зиготы) НАСЛЕДУЮТ в момент ОПЛОДОТВОРЕНИЯ от ЯЙЦЕКЛЕТКИ; 3. СЕЛЕКЦИЯ ЯЙЦЕКЛЕТОК: БОЛЬШАЯ ЧАСТЬ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ЯЙЦЕКЛЕТОК РАЗРУШАЕТСЯ путем АПОПТОЗА до или непосредственно после РОЖДЕНИЯ (ПРИЧИНА: НЕСТАБИЛЬНОСТЬ ЯДЕРНОГО ГЕНОМА или МИТОХОНДРИАЛЬНЫЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ)
ПРОГЕНЕЗ ВКЛАД ООГЕНЕЗА в ОНТОГЕНЕЗ ПОТОМКА 4. ! у ЖЕНЩИН с достижением ими ПОЛОВОЙ ЗРЕЛОСТИ, как правило, ежемесячно производится ОДНА ЗРЕЛАЯ (способная к ОПЛОДОТВОРЕНИЮ) ЖЕНСКАЯ ГАМЕТА; !СОЗРЕВАЮЩАЯ ежемесячно в ЯИЧНИКЕ ЖЕНЩИНЫ ЛЮБОГО ВОЗРАСТА ЯЙЦЕКЛЕТКА – МОЛОДА (имеет один и тот же возраст); ! тем не менее, с ВОЗРАСТОМ ЖЕНЩИНЫ РАСТЕТ РИСК ХРОМОСОМНЫХ МУТАЦИЙ в ЯЙЦЕКЛЕТКАХ
Стадии эмбрионального развития 1. ЗИГОТА (ОДНОКЛЕТОЧНАЯ) 2. ДРОБЛЕНИЕ (ОДНОСЛОЙНЫЙ ЗАРОДЫШ) 3. ГАСТРУЛЯЦИЯ (ДВУХ- ИЛИ ТРЁХСЛОЙНЫЙ ЗАРОДЫШ) 4. ГИСТОГЕНЕЗ, ОРГАНОГЕНЕЗ
Начальные этапы эмбрионального развития лягушки (дробление)
Однослойный зародыш Зигота ОНТОГЕНЕЗ нейрула гаструла
Эмбриогенез. ЗИГОТА. Основные события 1. ЗАРОДЫШ на ОДНОКЛЕТОЧНОЙ СТАДИИ РАЗВИТИЯ; 2. ОБРАЗУЕТСЯ ВСЛЕДСТВИЕ ОПЛОДОТВОРЕНИЯ; 3. Имеет ДИПЛОИДНЫЙ НАБОР: ХРОМОСОМ (2 П) И КОЛИЧЕСТВО ДНК (2 с) 4. ЗАКОНОМЕРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ в ОБЪЕМЕ КЛЕТКИ ЦИТОПЛАЗМЫ РАЗНОГО ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА 5. ВАРЬИРОВАНИЕ ЖЕЛТКА (большее или меньшее содержание), 6. НАЛИЧИЕ на ВЕГЕТАТИВНОМ ПОЛЮСЕ “ЗАРОДЫШЕВОЙ ПЛАЗМЫ” (определяет развитие половых клеток) 7. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ: ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА, БЕЛКОВЫХ СИНТЕЗОВ (ТУБУЛИНОВ) СИНТЕЗОВ РНК, ДНК;
Эмбриогенез. ДРОБЛЕНИЕ. Основные события 1. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЗАРОДЫША из ОДНОКЛЕТОЧНОГО в МНОГОКЛЕТОЧНЫЙ; 2. РЯД ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ МИТОТИЧЕСКИХ КЛЕТОЧНЫХ ДЕЛЕНИЙ без КЛЕТОЧНОГО РОСТА в ПЕРИОДЕ G 1 ИНТЕРФАЗЫ; 3. ПРОИСХОДИТ МУЛЬТИПЛИКАЦИЯ (РОСТ КОЛИЧЕСТВА) КЛЕТОК 4. ВОЗНИКАЮТ и УВЕЛИЧИВАЮТСЯ МЕЖКЛЕТОЧНЫЕ ГРАНИЦЫ – это УСЛОВИЕ АДЕКВАТНЫХ МЕЖКЛЕТОЧНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ в РАЗВИТИИ 5. БЛАСТОМЕРЫ ЗАНИМАЮТ в ТЕЛЕ ЗАРОДЫША РАЗНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ, что СКАЗЫВАЕТСЯ на их СУДЬБЕ; 6. ФИНАЛ ДРОБЛЕНИЯ – МОРУЛА
Эмбриогенез. ДРОБЛЕНИЕ. Основные события 7. БЛАСТУЛА – ЗАРОДЫШ на ОДНОСЛОЙНОЙ СТАДИИ - ПУЗЫРЕК (БЛАСТОЦИСТА ЧЕЛОВЕКА), в котором ВЫДЕЛЯЮТ ТРОФОБЛАСТ (СТЕНКА ПУЗЫРЬКА), УЧАСТВУЮЩИЙ в ОБРАЗОВАНИИ ВНЕЗАРОДЫШЕВЫХ ПРОВИЗОРНЫХ СТРУКТУР, и ВНУТРЕННЮЮ КЛЕТОЧНУЮ МАССУ (ЭМБРИОБЛАСТ), ЯВЛЯЮЩУЮСЯ ИСТОЧНИКОМ МАТЕРИАЛА для СТРУКТУР и ОРГАНОВ НОВОГО ОРГАНИЗМА; 8. НА СТАДИИ БЛАСТУЛЫ ЗАРОДЫШ ЧЕЛОВЕКА ИМПЛАНТИРУЕТСЯ в СТЕНКУ МАТКИ – ПЛАЦЕНТАЦИЯ;
Эмбриогенез. ГАСТРУЛА. Основные события 1. ЗАРОДЫШ на СТАДИИ 3 -х ЗАРОДЫШЕВЫХ ЛИСТКОВ или ПЛАСТОВ : ЭНТОДЕРМА, ЭКТОДЕРМА и МЕЗОДЕРМА 2. МЕЗОДЕРМА (за исключением каудального отдела) делится на СОМИТЫ ( ДЕРМАТОМ, СКЛЕРОТОМ, МИОТОМ, НЕФРОТОМ, СПЛАНХНОТОМ, которые в РАЗВИТИИ ДАДУТ КОНКРЕТНЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ); ПРОСТРАНСТВО между ЗАРОДЫШЕВЫМИ ЛИСТКАМИ ЗАПОЛНЯЕТ МЕЗЕНХИМА 3. КЛЕТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ на СТАДИИ ГАСТРУЛЫ ЗАКОНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕН между КЛЕТОЧНЫМИ ПЛАСТАМИ, они НАХОДЯТСЯ в ОПРЕДЕЛЕННОМ ПРОСТРАНСТВЕННОМ ВЗАИМОРАСПОЛОЖЕНИИ, что ГАРАНТИРУЕТ АДЕКВАТНЫЕ ОРГАНОГЕНЕЗЫ;
Эмбриогенез. НЕЙРУЛЯЦИЯ Основные события 1. ОБРАЗОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ОСЕВЫХ ОРГАНОВ, ПЕРВИЧНЫЙ ОРГАНОГЕНЕЗ – в ДОРЗО-ВЕНТРАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ ОБРАЗУЮТСЯ друг под другом НЕРВНАЯ ТРУБКА, ХОРДА и ВТОРИЧНАЯ КИШКА; с боков – СЕГМЕНТИРОВАННАЯ на СОМИТЫ МЕЗОДЕРМА; 2. ! На стадии гаструляции и нейруляции БОЛЬШУЮ РОЛЬ в ОРГАНИЗАЦИИ МОРФОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ИГРАЕТ МЕХАНИЗМ ЭМБРИОНАЛЬНОЙ ИНДУКЦИИ;
ЭМБРИОГЕНЕЗ и ЮВЕНИЛЬНЫЙ ПЕРИОД ОНТОГЕНЕЗА 1. ОРГАНОГЕНЕЗЫ - ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ЭМБРИОГЕНЕЗА, ПРОДОЛЖАЮТСЯ в РАННЕМ ПОСТНАТАЛЬНОМ РАЗВИТИИ (ДЕТСТВО, ЮВЕНИЛЬНЫЙ ПЕРИОД) и ЗАВЕРШАЮТСЯ, в основном, с ДОСТИЖЕНИЕМ ОРГАНИЗМОМ СОСТОЯНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ (ПОЛОВОЙ) ЗРЕЛОСТИ; 2. у ЧЕЛОВЕКА в ЮВЕНИЛЬНОМ ПЕРИОДЕ: ПРОЦЕССЫ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОЗРЕВАНИЯ ОРГАНОВ, СИСТЕМ ОРГАНОВ и АППАРАТОВ; ОСОБОЕ ВНИМАНИЕ ОБРАЩАЮТ на себя ИММУННАЯ, НЕРВНАЯ и РЕПРОДУКТИВНАЯ СИСТЕМЫ; 3. в ДЕТСКОМ и ЮНОШЕСКОМ ВОЗРАСТЕТ МАССА ТЕЛА ЧЕЛОВЕКА, ВЫСОКИ СПОСОБНОСТИ к ОСВОЕНИЮ КУЛЬТУРНОГО НАСЛЕДИЯ, ПРАВИЛ ОБЩЕЖИТИЯ, ПРИОБРЕТЕНИЮ ПРОФЕССИИ
!!! СРЕДА как онтогенетическое понятие 1. ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ среда 2. ВНУТРЕННЯЯ среда ПЛОДА 3. ВНУТРЕННЯЯ среда МАТЕРИ 4. СОБСТВЕННО ВНЕШНЯЯ среда
3 ПЕРИОДИЗАЦИЯ ЭМБРИОГЕНЕЗА ЧАСТНЫЕ (ЛОКАЛЬНЫЕ) ОРГАНОГЕНЕЗЫ 1. МОРФОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ОФОРМЛЯЮТ РАЗЛИЧНЫЕ СТРУКТУРЫ; 2. ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ ЧАСТЕЙ СОПРОВОЖДАЕТСЯ КЛЕТОЧНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯМИ – ПРОЛИФЕРАЦИЕЙ, ЗАКОНОМЕРНЫМИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯМИ КЛЕТОК, ОБЪЕДИНЕНИЕМ в ГРУППЫ, ДИФФЕРЕНЦИРОВКОЙ, АПОПТОЗОМ; 3. РЕШАЮЩЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ПРИОБРЕТАЮТ МЕЖКЛЕТОЧНЫЕ, МЕЖТКАНЕВЫЕ, МЕЖСТРУКТУРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ; 4. МОРФОГЕНЕЗЫ и КЛЕТОЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НОСЯТ СИСТЕМНЫЙ ХАРАКТЕР, УПОРЯДОЧЕНЫ во ВРЕМЕНИ, в ПРОСТРАНСТВЕ и по ИНТЕНСИВНОСТИ, НАХОДЯТСЯ под ГЕНЕТИЧЕСКИМ КОНТРОЛЕМ
ОНТОГЕНЕЗ – НЕ ПРОСТАЯ СУММА ОДНОЗНАЧНЫХ ПРИЧИНОСЛЕДСТВЕННЫХ СВЯЗЕЙ, А ЦЕЛОСТНЫЙ ПРОЦЕСС
Клеточные механизмы в ходе онтогенеза o ПРОЛИФЕРАЦИЯ (РАЗМНОЖЕНИЕ КЛЕТОК) o МИГРАЦИЯ (ПЕРЕМЕЩЕНИЕ КЛЕТОК) o СОРТИРОВКА (ОБЪЕДИНЕНИЕ КЛЕТОК) o АПОПТОЗ (ЗАПРОГРАММИРОВАННАЯ ГИБЕЛЬ КЛЕТОК) o ДИФФЕРЕНЦИРОВКА (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ КЛЕТОК ПО ФУНКЦИЯМ) o ИНДУКЦИЯ И КОМПЕТЕНЦИЯ (КОНТАКТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ) o ДИСТАНТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ (НЕЙРОГУМОРАЛЬНЫЕ СВЯЗИ)
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ 1. ПРОЛИФЕРАЦИЯ КЛЕТОК: ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ КЛЕТОЧНЫЕ ДЕЛЕНИЯ МНОГОКЛЕТОЧНЫХ ЖИВЫХ ФОРМ с ПОЛОВЫМ РАЗМНОЖЕНИЕМ. Это ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ КЛЕТОЧНЫЙ МЕХАНИЗМ РАЗВИТИЯ, ИЗБИРАТЕЛЕН (по ВРЕМЕНИ, МЕСТУ и ИНТЕНСИВНОСТИ). Тело H. s. - 1014 -1015 клеток , порядка 220 -260 клеточных тканевых типов (ЦИТОФЕНОТИПОВ). ДЕТЕРМИНАЦИЯ СТРУКТУРНО-ЦИТОХИМИЧЕСКИ-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ КЛЕТКИ и ПРИОБРЕТЕНИЕ КЛЕТКОЙ ХАРАКТЕРИСТИК ЦИТОФЕНОТИПА (КЛЕТОЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВКА) !!! ГИСТОГЕНЕЗ НАЧИНАЕТСЯ с ДЕЛЕНИЯ СТВОЛОВОЙ КЛЕТКИ, в ДЕЛЕНИЯХ ГИСТОГЕНЕЗА МЕНЯЮТСЯ СВОЙСТВА КЛЕТОК, ОГРАНИЧИВАЕТСЯ их ПРОСПЕКТИВНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ 2. МИГРАЦИЯ КЛЕТОК и КЛЕТОЧНЫХ ПЛАСТОВ: НЕОБХОДИМАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ особенно ЭМБРИОГЕНЕЗА; КЛЕТОЧНАЯ МИГРАЦИЯ ИЗБИРАТЕЛЬНА (по ВРЕМЕНИ, МЕСТУ и ИНТЕНСИВНОСТИ); ХАРАКТЕР КЛЕТОЧНОГО ДВИЖЕНИЯ – обычно АМЕБОИДНОЕ или в СОСТАВЕ ПЛАСТА; МАРШРУТ (ТРАЕКТОРИЯ) ДВИЖЕНИЯ – по ТВЕРДОМУ СУБСТРАТУ, по КОНЦЕНТРАЦИОННОМУ, ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОМУ или МЕХАНИЧЕСКОМУ (ФИЗИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ) ГРАДИЕНТУ; ПРИНЦИПИАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ имеют РЕЦЕПТОРНЫЕ СВОЙСТВА КЛЕТОЧНЫХ ОБОЛОЧЕК и ЦИТОСКЕЛЕТ;
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ 3. АССОЦИАЦИЯ КЛЕТОК в ГРУППЫ как ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ КЛЕТОЧНЫЙ МЕХАНИЗМ РАЗВИТИЯ НОСИТ ЗАКОНОМЕРНО ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР; РЕШАЮТСЯ ДВЕ ЗАДАЧИ: - НЕСЛУЧАЙНЫЙ ПОДБОР КЛЕТОК в ГРУППЕ - ФОРМИРОВАНИЕ КЛЕТОЧНОЙ ГРУППЫ в КОНКРЕТНОЙ ОБЛАСТИ ТЕЛА ЗАРОДЫША (ПЛОДА); !!! в РЕШЕНИИ ОБЕИХ ЗАДАЧ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ РОЛЬ ОТВОДИТСЯ РЕЦЕПТОРНЫМ СВОЙСТВАМ КЛЕТОЧНЫХ ОБОЛОЧЕК;
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ 4. КЛЕТОЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВКА: - ПРИОБРЕТЕНИЕ КЛЕТКАМИ ЦИТОФЕНОТИПА, СООТВЕТСТВУЮЩЕГО ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ; НОСИТ ВИДОСПЕЦИФИЧНЫЙ и ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР; - ПОПУЛЯЦИОННО-КЛЕТОЧНЫЙ МЕХАНИЗМ ЦИТОДИФФЕРЕНЦИРОВКИ (Н-Р, ОБРАЗОВАНИЕ РАЗНЫХ КЛЕТОК ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ – ЭРИТРОЦИТОВ, ГРАНУЛОЦИТОВ и др. ); - - ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ОСНОВА ЦИТОДИФФЕРЕНЦИРОВКИ – ИЗБИРАТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ ГЕНОВ: ГЕНЫ “ДОМАШНЕГО ХОЗЯЙСТВА” и ГЕНЫ “РОСКОШИ” и др.
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ 5. АПОПТОЗ: ГЕНЕТИЧЕСКИ ЗАПРОГРАММИРОВАННАЯ ИЗБИРАТЕЛЬНАЯ КЛЕТОЧНАЯ ГИБЕЛЬ без РАЗВИТИЯ ВОСПАЛИТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА ЯВЛЯЕТСЯ ОБЯЗАТЕЛЬНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ЭМБРИОГЕНЕЗА и НОСИТ ИЗБИРАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР; путем АПОПТОЗА РАЗРУШАЮТСЯ ПРОВИЗОРНЫЕ ЭМБРИОНАЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ (ПРОНЕФРОС и МЕЗОНЕФРОС ЗАРОДЫШЕЙ ВЫСШИХ ПОЗВОНОЧНЫХ и ЧЕЛОВЕКА), АПОПТОЗ РАЗДЕЛЯЕТ ПАЛЬЦЕВЫЕ ФАЛАНГИ КОНЕЧНОСТЕЙ ПТИЦ и МЛЕКОПИТАЮЩИХ
!!! Таким образом, В МОРФОГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАНИЯХ в эмбриональный период онтогенеза УЧАСТВУЮТ ВСЕ ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ Их СООТНОСИТЕЛЬНЫЙ ВЛАД в КОНЕЧНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ РАЗВИТИЯ МОЖЕТ РАЗЛИЧАТЬСЯ: - КЛЕТОЧНАЯ ПРОЛИФЕРАЦИЯ НЕОБХОДИМА для НАЛИЧИЯ в ЗАЧАТКЕ ТРЕБУЕМОГО ЧИСЛА КЛЕТОК, (н-р, в РАЗВИТИИ СТРУКТУРЫ ЦНС) ! СУЩЕСТВЕННЫЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПРОИСХОДЯТ на МИНИМУМЕ МИТОТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ КЛЕТОК; - Практически в любом ОРГАНОГЕНЕЗЕ НАБЛЮДАЕТСЯ СТАДИЯ “ЭПИТЕЛИЗАЦИИ” КЛЕТОЧНОЙ ГРУППЫ, ее ПРЕВРАЩЕНИИ в КЛЕТОЧНЫЙ ПЛАСТ: ДЕЛАЕТСЯ ВЫВОД о РОЛИ МЕЖКЛЕТОЧНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ и, следовательно, БЕЛКОВ КЛЕТОЧНОЙ АДГЕЗИИ….
4. КРИТИЧЕСКИЕ ПЕРИОДЫ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА 1. 2. 3. 4. 5. ГАМЕТОГЕНЕЗ ОПЛОДОТВОРЕНИЕ ИМПЛАНТАЦИЯ ФОРМИРОВАНИЕ ПЛАЦЕНТЫ (3 -8 НЕДЕЛЬ) РАЗВИТИЕ ЗАЧАТКОВ ОСЕВЫХ ОРГАНОВ (3 -8 НЕДЕЛЬ) 6. ПЕРИОД УСИЛЕННОГО РАЗВИТИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА (15 -20 НЕДЕЛЬ) 7. ФОРМИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ СИСТЕМ (20 -24 НЕДЕЛИ) 8. РОЖДЕНИЕ 9. ПЕРИОД НОВОРОЖДЕННОСТИ (ДО 1 ГОДА) 10. ПЕРИОД ПОЛОВОГО СОЗРЕВАНИЯ (11 -16 ЛЕТ)
ГРУППЫ ПОРОКОВ НА РАННИХ СТАДИЯХ РАЗВИТИЯ ГАМЕТОПАТИИ (НА СТАДИИ ЗИГОТЫ) БЛАСТОПАТИИ (НА СТАДИИ ДРОБЛЕНИЯ) ЭМБРИОПАТИИ (15 СУТОК-8 НЕДЕЛЬ) ФЕТОПАТИИ (8 -10 НЕДЕЛЬ)
? Для яйцеклетки характерно: 1. Диплоидный набор хромосом; 2. Высокий ядерноцитоплазменный коэффициент (яцк); 3. Наличие акросомы 4. Низкий ЯЦК;
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
Скачать презентацию Кафедра биологии ОНТОГЕНЕЗ как процесс реализации наследственной информации
Биология. Лекция 3. Онтогенез.ppt