ОНТОГЕНЕЗ Наглядное электронное пособие по биологии для 9 и 10 классов Авторы: Белоусов Д. Л. , Приймак Т. В. , МОУ «Лицей № 13» г. Троицк, Челябинской области
Онтогенез, или индивидуальное развитие – процесс развития особи от момента образования зиготы до смерти. Условно онтогенез делят на 2 периода: Онтогенез Эмбриональный период От образования зиготы до рождения Постэмбриональный период От рождения до смерти организма
ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА Основоположником эмбриологии (науки о развитии организмов) является К. М. Бэр (в 1828 г. Опубликовал «историю развития животных» ), изучивший развитие куриных эмбрионов и зародышей млекопитающих. Карл Максимович Бэр (1792 -1876) Большая заслуга в развитии эмбриологии принадлежит А. О. Ковалевскому и И. И. Мечникову. Немецкие ученые Ф. Мюллер и Э. Геккель в 1866 г. сформулировали «биогенетический закон» , а в начале ХХ в. Акад. А. Н. Северцев дал новую трактовку этому закону. Фриц Мюллер (1821 – 1897) Эрнст Геккель (1834 – 1919) Ковалевский Владимир Онуфриевич (1842 – 1883)
ЭТАПЫ ЭМБРИОГЕНЕЗА Предзародышевое развитие Оплодотворение Стадия зиготы Эмбриогенез Дробление Гаструляция Нейруляция Гисто- и органогенез Оплодотворение: ядро сперматозоида (спермия) проникает в яйцеклетку, ядра сливаются (удваивается ДНК) и клетка становится зиготой. Ø ♂ 1 n + ♀ 1 n = 2 n (зигота) Ø Образование зиготы – начальный этап развития будущего организма. Ø
Яйцеклетка, окруженная множеством сперматозоидов (х 1000) Процесс оплодотворения состоит из ряда этапов. После прикрепления сперматозоида начинается акросомная реакция (внизу рис. ). Ферменты легко, но локально разрушают оболочку яйцеклетки и головка сперматозоида сливается с плазматической мембраной и происходит оплодотворение. Это приводит к кортикальным и зональным реакциям, делающих оболочку яйцеклетки непроницаемой для других сперматозоидов.
Стадия дробления, или бластуляции 1 2 3 Зигота Рис. 1 -3 –стадии бластомеров; 4 – морула; 5 – бластула. Бластомеры 4 Морула Бластула Зигота начинает быстро делиться митозом (укорочена интерфаза и клетки не растут); образуемые клетки называются бластомерами (гр. blastos – расти и meros – часть). Большое скопление бластомеров без обособленной полости называется морула (лат. тутовая ягода), за которой следует стадия бластулы (лат. зародыш) – однослойный зародыш, состоящий из бластодермы (стенки) и первичной полости – бластоцели.
2 1 4 3 Микрофотографии бластуляции: 1 - зигота, 2 -4 - стадии 2, 3 и 4 бластомеров.
Стадия гаструляции (образование зародышевых листков) n Рис. Образование гаструлы и ранней нейрулы : желтый и черный цвет – эктодерма; синий – энтодерма; красный – мезодерма. n n Гаструляция (лат. желудок) – процесс перемещения и дифференциации клеток, ведущий к формированию зародышевых листков, вначале наружного – эктодермы (гр. снаружи и кожа) и внутреннего – энтодермы (гр. внутри), а затем и среднего – мезодермы (гр. средний). Гаструляция может происходить путем впячивания (инвагинации) дна и краевой зоны или перемещением (иммиграции) клеток в полость бластулы. На этом этапе заканчивается развитие у губок и кишечнополостных.
Стадия нейруляции, или первичный гисто- и органогенез Из выпячиваний боковых стенок энтодермы образуется мезодерма с вторичной (целомической) полостью внутри. n Дальнейшая дифференцировка клеток зародыша приводит к развитию тканей и органов. n По окончании гаструляции зародыш начинает быстро расти в длину. Верхняя (спинная) часть эктодермы утолщается, превращается в нервную пластинку, которая отделяется от эктодермы и, оказавшись внутри, изгибается и превращается у позвоночных в нервную трубку. Передний конец этой трубки превращается в головной мозг и органы чувств, а задний конец – в спинной мозг и периферическую нервную систему. У хордовых спинная часть энтодермы обособляется и сворачивается в плотный тяж – хорду.
Регуляция эмбрионального развития ► Строго определенные клетки бластулы дают начало строго определенным зачаткам органов. Это установил немецкий исследователь Г. Шпеман. В 1924 г. он пересадил зачаток хорды с участком мезодермы от одного зародыша тритона под эктодерму другому зародышу. На месте контакта из эктодермы у 2 -го зародыша развилась вторая нервная трубка, а из пересаженного кусочка развился комплекс осевых органов. Это явление Г. Шпеман назвал эмбриональной Схема пересадки частей зародыша амфибий на стадии ранней гаструлы индукцией (один зачаток влияет на другой, определяя путь его развития). Роль индуктора могут играть и химические вещества: гормоны, белки, лекарственные препараты и др. Первичный и индуцированный (снизу) зародыши тритона
Органогенез Из эктодермы, кроме нервной системы и органов чувств, формируются: покровы тела со всеми ее производными (кожные железы, волосы, перья и т. д. ), эмаль зубов, эпителий ротовой полости, носоглотки и анального отверстия. ► Мезодерма дает начало мышечной, хрящевой и костной тканям, кровеносной, выделительной и половой системам. ► Из энтодермы развиваются органы пищеварения и дыхания, мочевой пузырь, щитовидная, паращитовидная и зобная железы. ► Если у взрослого организма ротовое отверстие образуется на месте первичного рта, то это первичноротые организмы (черви, моллюски, членистоногие), а если на месте противоположном первичному рту – вторичноротые (иглокожие, хордовые). ► Особенности эмбрионального развития первичноротых и вторичноротых животных.
Типы эмбриогенеза Эмбриогенез Первичный свободный личиночный Наличие свободноживущих личинок в водной среде: кишечнополостные, моллюски, плоские черви, асцидии, морские кольчатые черви. Вторичный личиночный Свободный При живорождении Инкапсулированный Неличиночный Яйца содержат большой запас питательных веществ и развитие происходит в яйце: головоногие, акулы, пауки, земноводные, рептилии и птицы.
Вторичный свободный личиночный эмбриогенез Вторичный свободный личиночных эмбриогенез характерен для насекомых с неполным (А) и полным (Б) превращением: 1 – взрослое насекомое (имаго), 2 – личинка (гусеница), 3 – куколка. n У многих видов (кожный овод, тутовый шелкопряд и др. ) стадия жизни личинки значительно больше стадии имаго. n А Б Вторичный инкапсулированный эмбриогенез При этом эмбриогенезе мелкие яйца откладываются в смесь белковых и слизистых веществ, выделяемых кожными покровами или половыми путями: пиявки, улитки, дожд. черви.
Вторичный личиночный эмбриогенез при живорождении Зародыш развивается в половых путях самки, где питается и выделяет продукты обмена. Для обеспечения связи зародыша со средой развиваются временные органы (провизорные): амнион (4), желточный мешок (10), аллантоис (7), а затем у млекопитающих и некоторых видов акул – плацента (8). n Данный эмбриогенез напоминает развитие паразитических червей, но зародыш питается не за счет Стадии развития оболочек (провизорных хозяина, а за счет тканей или органов) млекопитающих: 1 -эктодерма, 2 питательных веществ крови энтодерма, 3 -мезодерма, 4 -амниотическая полость, 7 -аллантоис, 8 -ворсинки хориона материнского организма: (плаценты), 10 – желточный мешок, 11 скорпионы, акулы, сумчатые и зародыш. плацентарные млекопитающие n
Особенности эмбрионального развития наземных позвоночных (амниот) Кроме млекопитающих, все наземные позвоночные (рептилии и птицы) развиваются в яйце (неличиночный тип эмбриогенеза), защищающем зародыш от неблагоприятных факторов среды и содержащем все необходимые питательные вещества. n Из эктодермы вокруг зародыша развивается амниотическая (гр. чаша) полость, заполненная жидкостью. Аллантоис развивается из эктодермы задней кишки и служит для накопления продуктов обмена. Запасные питательные вещества содержатся в желточном мешке, стенки которого выделяют пищеварительные ферменты и являются первым кроветворным органом зародыша. n аллантоис амнион зародыш Желточный мешок скорлупа Схема зародыша рептилий Некоторые стадии развития куриного эмбриона
Биогенетический закон n У животных, относящихся к одному типу, развитие зародышей во многом сходно, что свидетельствует об общности их происхождения, а дальнейшее, в процессе развития, расхождение признаков зародышей (эмбриональная дивергенция) объясняется историей развития данного вида. Обобщая эти данные Ф. Мюллер и Э. Геккель в 1866 г. сформулировали биогенетический закон «онтогенез каждой особи есть краткое и сжатое повторение пути исторического развития (филогенеза) вида, к которому эта особь относится» . n Сходство начальных стадий эмбрионального развития позвоночных Этот закон был уточнен акад. А. Н. Северцевым, показавшим, что в индивидуальном развитии животные повторяют признаки не взрослых предков, а их зародышей, т. е. филогенез есть исторический ряд известных онтогенезов.
Развитие зародыша у растений u 1 2 3 2 4 5 u u Схема постепенного развития зародыша У цветковых растений яйцеклетка развивается в зародышевом мешке, содержащим ещё и диплоидную (2 n) центральную клетку, которая тоже участвует в оплодотворении. При прорастании пыльцы, два спермия по образовавшейся пыльцевой трубке проникают в зародышевый мешок и сливаются с яйцеклеткой и центральной клеткой: ♂(1 n) + ♀(1 n) = зигота → зародыш ♂(1 n) + ЦК (2 n) = эндосперм (3 n) Этот процесс открыл и описал в 1898 г. С. Г. Навашин и назвал его «двойным оплодотворением» . Зигота делится поперечной перегородкой на 2 клетки. Верхняя (базальная) путем редких поперечных делений образует подвесок, удерживающий зародыш на стенке зародышевого мешка. Из
Постэмбриональное развитие Дорепродуктивный период, или ювенильный (лат. юный) Репродуктивный период, или пубертатный (лат. зрелый) Период формирования фенотипа, рост и развитие организма Период активного функционирования взрослого организма (от рождения до полового созревания) (от полового созревания до климакса) Пострепродуктивный период, или старость Период угасания физиологических функций, регенерации тканей (от климакса до смерти) У млекопитающих наблюдается зависимость продолжительности жизни от длительности полового созревания, которое обычно в 6 -7 раз короче общей продолжительности жизни.
Типы постэмбрионального развития НЕПРЯМОЕ (с метаморфозом) Новорожденные принципиально не отличаются от взрослых особей, но меньше размером и имеют недоразвитые половые органы. Полный метаморфоз Неполный метаморфоз Личинка не похожа на взрослую особь, имеет ряд специальных личиночных органов и подвергается сложным морфогенетическим процессам (чешуекрылые и др) Новорожденный похож на взрослую особь, но не имеет ряда органов, периодически линяет и постепенно приобретая все органы становится взрослым (прямокрылые, стрекозы и др. ) Из позвоночных непрямое развитие встречается у земноводных
Рост организма Рост Определенный Растут только в ювенильный период (насекомые, птицы, млекопитающие) Неопределенный Растут всю жизнь (растения, грибы, моллюски, ракообразные рыбы, земноводные и рептилии) Процесс роста зависит от влияния эндо- и экзогенных факторов, полноценного питания, оптимальных условий внешней среды.
Регенерация – процесс восстановления утраченных частей тела. Регенерация Физиологическая Восстановление снашиваемых в процессе нормальной жизнедеятельности клеток и тканей: замена эритроцитов крови, линька у насекомых, ракообразных и рептилий, замена перьев у птиц, рогов у оленей и т. п. Репаративная Восстановление разрушенных или утраченных в процессе травмы или патологического процесса частей тела (гидры, кольчатые черви, хвост ящерицы, конечности земноводных и др. )
Влияние окружающей среды на развитие организма На развитие организма оказывают различные факторы внешней среды: недостаток витаминов, минеральных веществ, аминокислот или сильное загрязнение окружающей среды вредными для организма веществами. Все это приводит к патологическим процессам в организме, развитию уродств, наследственным болезням и ранней гибели организма. 1 2 3 Рис. 1 – развитие одуванчика в горах и в долине; 2 – влияние гормонов щитовидной железы на развитие щенков одного возраста; 3 – влияние питания на рост и развитие крыс (Б-норма)
Скачать презентацию ОНТОГЕНЕЗ Наглядное электронное пособие по биологии для 9
онтогенез презентация.ppt