§ 32. ПЕРИОДЫ ОНТОГЕНЕЗА В МНОГОКЛЕТОЧНЫХ ОРГАНИЗМАХ

Основные понятия и ключевые термины: ЭМБРИОГЕНЕЗ. ПОСТЭМБРИОГЕНЕЗ. Стволовые клетки.

Вспомните! Что такое онтогенез, рост и дифференциация?

Подумайте!

«Взрослый человек состоит из миллионов миллионов клеток. Их в десять раз больше, чем звёзд в нашей Галактике или песчинок на небольшом пляже. Существуют сотни типов клеток, и при этом клетки каждого конкретного типа появляются и обновляются в нужном количестве и в нужное время. Вся эта сложная конструкция развивается из одной оплодотворённой яйцеклетки» (Д. Дейвис. Онтогенез). Каким образом из отдельной зиготы появляются различные по строению и функциям клетки? Как происходит развитие организма из зиготы?

СОДЕРЖАНИЕ

Каковы стадии эмбрионального развития?

ЭМБРИОГЕНЕЗ (от греч. эмбрио - зародыш и генезис - происхождение) - это период онтогенеза от зиготы до рождения. Эмбриогенез у разных организмов протекает по-разному, но можно выделить сходные особенности. Так, общими процессами эмбриогенеза растений и животных являются митотические деления зиготы, дифференциация клеток, образование тканей (гистогенез) и органов (органогенез) и др. Все эти процессы осуществляются под контролем генов. За открытия, касающиеся генетического контроля на ранних стадиях эмбриогенеза, Э. Льюис, К. Нюсляйн-Фольгард и Э. Вишаус были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине (1995).

Особенности эмбриогенеза растений и животных рассмотрим на примере покрытосеменных и хордовых.

Эмбриогенез растений состоит из таких этапов: 1) образование из зиготы зародышевой образовательной ткани; 2) образование зародышевых органов - корешка и побега; 3) формирование семени. Результатом эмбриогенеза у цветковых растений является семя, содержащее зародыш и запас питательных веществ. Постоянные ткани и органы растения образуются уже после прорастания.

Эмбриогенез животных происходит в яйце или внутри материнского организма и состоит из этапов дробления, гаструляции и органогенеза.

Дробление - ряд последовательных митотических делений зиготы, которые заканчиваются образованием однослойной стадии - бластулы. Основной клеточный механизм развития на этом этапе - деление клеток, происходящее очень быстро. Количество клеток-бластомеров увеличивается вследствие митоза, но роста нет.

Ил. 82. Этапы эмбриогенеза животных

Гаструляция - это процесс формирования двух- или трёхслойного зародыша — гаструлы.

Роста клеток при гаструляции не происходит. Основными проявлениями поведения клеток является перемещение (миграция) клеток, благодаря чему образуются зародышевые листки: внешний слой - эктодерма, внутренний - энтодерма и средний - мезодерма. На этапе гаструляции важное значение имеют взаимодействия клеток, обеспечивающие согласованное формирование отдельных частей организма.

Гистогенез и органогенез - образование тканей и органов — осуществляются благодаря митозу, росту, миграциям и дифференциации клеток. У зародыша животных из зародышевых листков формируются эпителиальные, соединительные, мышечные и нервная ткани, которые образуют органы (ил. 82).

Перед рождением зародыш имеет органы, присущие взрослому организму, способность к самостоятельному питанию и активному перемещению.

Итак, основными стадиями эмбриогенеза являются дробление, гаструляция, гистогинез и органогенез.

Чем обусловлены особенности постэмбриогенеза организмов?

ПОСТЭМБРИОГЕНЕЗ (от лат. post - после и греч. эмбрио - зародыш) — это послезародышевый период, длящийся от рождения до смерти. В постэмбриогенезе организмы начинают самостоятельный образ жизни, усиливается влияние факторов среды. Поэтому усложняются жизненные функции организма, активируются системы защиты, регуляции функций, появляются новые органы и т. п. Основными проявлениями клеточной активности постэмбриогенеза являются деление, рост, старение, гибель клеток, регенерация тканей и органов. В постэмбриогенезе у большинства организмов происходят половое созревание, размножение, а затем старение и смерть.

Постэмбриогенез растений (на примере покрытосеменных) включает такие этапы: этап проростка (от прорастания до формирования первых зелёных листьев), этап молодости (от появления первых зелёных листьев до цветения), этап зрелости (от первого цветения до утраты способности к размножению семенами), этап старения (от окончания последнего плодоношения до гибели) и смерть. Образование растительных тканей и органов происходит после прорастания семени. Первым из зародышевого корешка формируется корень растения, а затем побег.

Постэмбриогенез животных (на примере хордовых) включает такие этапы: неполовозрелый этап (от рождения до полового созревания), этап полового созревания (период появления способности к половому размножению), этап половой зрелости (совпадает со способностью к половому размножению), этап старения (от потери способности к половому размножению и гибели) и смерть. Ткани и органы родившегося организма заложены в эмбриогенезе, а в постэмбриогенезе они растут и обновляются.

Ил. 83. Косвенное развитие: А - с неполным превращением; Б - с полным превращением

По особенностям преобразований постэмбриогенез животных может быть прямым и непрямым.

Прямое развитие - это развитие, при котором только что родившееся животное вообще напоминает взрослое (млекопитающие, пресмыкающиеся, птицы, хрящевые рыбы, пауки). Биологическое значение заключается в том, что снижается уязвимость рождённого животного в среде жизни.

Непрямое развитие - это развитие, при котором образуется личинка; она превращается во взрослую особь непосредственно или через преобразования (ил. 83). Биологическое значение непрямого развития заключается в осуществлении следующих функций: а) питательной; б) рационального использования ресурсов; в) расселения; г) заражения хозяев. Разновидностями непрямого развития являются:

• непрямое развитие с полным превращением; развитие личинки сопровождается перестройкой всех его органов (твёрдо-, чешуе-, дву-, перепончатокрылые, блохи, костные рыбы, амфибии);

• непрямое развитие с неполным превращением; это развитие личинки, в которой преобразования затрагивают отдельные органы (прямокрылые, тараканы, клопы).

Итак, особенности постэмбриогенеза обусловливают начало самостоятельной жизни и необходимость размножения.

Каково значение стволовых клеток в постэмбриональном развитии?

Стволовые клетки есть у всех многоклеточных организмов. Этим клеткам присуще деление, при котором одна дочерняя клетка остаётся стволовой, а другая - становится клеткой-предшественницей для других типов клеток. Существуют две категории стволовых клеток: эмбриональные стволовые клетки, которые происходят непосредственно от бластомеров, и стволовые клетки взрослого организма, содержащиеся в зрелых тканях. У зародышей эмбриональные стволовые клетки дифференцируются в эмбриональные ткани. Стволовые клетки взрослого организма действуют как репаративная система, поддерживая нужное количество специализированных клеток. Они обладают способностью не только перемещаться, но и находить и устранять повреждения различных органов и тканей. По способности к дифференциации стволовые клетки делятся на тотипотентные, плюрипотентные и унипотентные. Тотипотентные клетки способны давать начало всем тканям тела и целому организму, плюрипотентные - могут дифференцироваться в любой из типов клеток взрослого организма, но новый организм из них образоваться уже не может, а унипотентные способны развиваться в клетки только одного типа. Тотипотентными являются лишь зигота и бластомеры до стадии морулы включительно (стадия дробления из 32 бластомеров).

Ил. 84. Дифференциация стволовых клеток

Итак, стволовые клетки - неспециализированные клетки, способные к неограниченному делению, дающие начало новым клеткам.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Задание на сопоставление

С помощью таблицы «Сравнительная характеристика периодов и этапов онтогенеза растений и животных» сравните в рабочих тетрадях последовательность периодов и этапов онтогенеза растений и животных. Определите сходство и различия.

ОТНОШЕНИЕ

Биология + Экология

Бронзовка мохнатая, или оленка волосатая (Tropinota hirta), - насекомое ряда Жесткокрылые, которая является вредителем многих сельскохозяйственных растений. В последние годы наблюдается нашествие этого жука, который на стадии имаго поедает цветы яблонь, груш, вишни и многих других садовых культур, нанося большой ущерб. Каковы же особенности развития этого насекомого и на каких стадиях онтогенеза меры борьбы с вредителем будут эффективными?

РЕЗУЛЬТАТ

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Биология 9 класс Соболь (новая программа)", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)