Tankönyv 10-11

fejezet VI. Az élőlények egyéni fejlődése

Az egyed egyéni fejlődésének folyamatát a zigóta kialakulásától a szervezet életének végéig ontogenezisnek nevezzük. Az ontogenezis minden élőlényben rejlő folyamat, függetlenül a szervezet összetettségétől. Hogyan fejlődik ki a megtermékenyített petesejtből egy új, összetett organizmus, amelyben nagyszámú, egymástól annyira eltérő szerv és szövet található? Milyen mechanizmusok valósítják meg a megtermékenyített petesejtben található genetikai információkat?

24. § Az élőlények embrionális és posztembrionális fejlődése

A zigóta töredezettsége. Néhány órával a megtermékenyítés után következik be az embrionális fejlődés első szakasza, az úgynevezett hasadás, melynek eredményeként a zigóta mitózissal két sejtre osztódik. A kapott két cella (34. ábra) nem válik el egymástól. Ezután minden sejtet újra kettéosztanak, és egy embriót kapnak, amely négy, nyolc sejtből áll, stb. A fragmentációs folyamat során a sejtek száma gyorsan nő, egyre kisebbek lesznek. A fragmentáció folyamata során a sejtek gömböt alkotnak, amelyben egy üreg jelenik meg - a blastocoel; az üreg megjelenésétől kezdve az embriót blastulának nevezik (34. ábra, g, h). A blastula már több száz kis sejtből áll, de mérete nem tér el a zigótától.

Rizs. 34. A megtermékenyített lándzsapete zúzása és fejlődésének kezdete.
a - megtermékenyített tojás; b - 2 sejtes szakasz; c - 4 sejtes szakasz; d - 8 sejtes szakasz; e - 16 sejtes szakasz; e - 32 sejtes szakasz; g - blastula; h - blastula szakaszban; és - a gastrula kialakulásának kezdete; k - gastrula; l - korai neurula; m - neurula; 1 - blastocoel; 2 - ektoderma; 3 - endoderma; 4 - az elsődleges bél ürege; 5 - mezoderma; 6 - idegi lemez; 7 - akkord

Gastrula. Három csíraréteg kialakulása. Nem sokkal a blastula kialakulása után megkezdődik az embrió fejlődésének következő szakasza - a gastrula (34. ábra, i, j). A gastrula kialakulása során a mitotikus sejtosztódás folytatódik, és jelentős változások következnek be az embrió szerkezetében.

A gastrula kialakulásának leggyakoribb módja a blastula fal egy szakaszába történő behatolás. A gastrula kialakulásakor a sejtek mitózissal nagyon gyorsan osztódnak, és számuk meredeken növekszik. A blastulától eltérően a gastrula egy kétrétegű zsák, a sejtek külső rétegét ektodermának nevezik. A gastrula belső rétegét, amely az üregét borítja, endodermának nevezik.

A többsejtű állatok embrióiban a szivacsok és a koelenterátumok kivételével egy harmadik csíraréteg is kialakul - a mezoderma. A mezoderma az első és a második csíraréteg - ektoderma és endoderma - között képződik.

Szervképződés. A sejtosztódás és a mozgás a következő szakaszban, az úgynevezett neurulában folytatódik (34. ábra, l, lg). Ennek a szakasznak a fő jellemzője, hogy ekkor kezdődik meg a jövőbeli lárva vagy felnőtt szervezet egyes szerveinek kialakulása. A neurula stádiumban az ektodermából indul meg az ideglemez, majd az idegcső fejlődése. Ebből fejlődik ki az agy és a gerincvelő. Az ektoderma többi részéből a bőr külső rétege, a látó- és hallószervek jönnek létre. Ugyanakkor az endoderma egy csövet képez - a jövőbeli beleket, amelynek kinövései később tüdővé, májba és hasnyálmirigybe alakulnak. A mezodermából a leendő szervezet notochordja, izmai, veséi, porc- és csontváza, valamint véredényei keletkeznek.

A virágos növényekben az embrió fejlődése az anya testén belül is - az embriózsákban - történik. A megtermékenyítést követően a zigóta mitózissal osztódik, kialakul maga az embrió és a szuszpenzió, amely az embrió embriózsák falához való rögzítésére és a környező szövetekből történő tápanyagellátásra szolgál. Az embrió növényi szöveteket és szerveket tartalmaz. Az embrió kedvezőtlen körülményektől való védelme érdekében magot képeznek, amelyet speciális héjak borítanak. A mag belsejében triploid endospermium szövet is található.

Posztembrionális fejlődés. Az embrionális fejlődés szakasza egy kisállat megszületésével vagy tojásból való kikelésével, valamint a növényi mag kikelésével ér véget. A következő szakaszt - a test fejlődését a pubertás kezdete előtt - posztembrionális fejlődésnek nevezik. Ez az időszak különböző élőlényfajoknál eltérően fordul elő. Sok állatban, így az emberben is, a kölykök kicsinek és tehetetlennek születnek, nem képesek önálló életre. Például egy hatalmas kengurunak van egy újszülött babája, amely nem nagyobb, mint egy dió. A posztembrionális időszakban az ilyen állatok számos szerv és rendszer érésen mennek keresztül - idegi, emésztőrendszeri, szaporodási és immunrendszeri. Ebben az esetben közvetlen posztembrionális fejlődésről beszélnek.

Az olyan állatoknál, mint az ízeltlábúak és a kétéltűek, a posztembrionális időszak nagyon összetett, a tojásokból kikelt fiókák gyakran teljesen különböznek a felnőtt szervezetekétől. Például egy hernyó - egy pillangó lárva - szerkezetében, táplálkozási módjában és élőhelyében nagyon különbözik egy kifejlett rovartól. Az ebihal jobban hasonlít egy halra, mint egy felnőtt békára. Ez közvetett posztembrionális fejlődés, vagy átalakulással járó fejlődés. Az ilyen állatok posztembrionális fejlődése egy vagy több átalakulást foglal magában, amikor az állat szerkezete megváltozik - egyes szervek eltűnnek, mások megjelennek. Például egy ebihal elveszti kopoltyúit és farkát, és tüdőt és végtagokat képez. Sok rovarnál a posztembrionális fejlődés egy másik szakaszt is magában foglal - a bábot, amely során a lárva belső szervei szinte teljesen eltűnnek, és helyükre újak, amelyek egy felnőtt rovarra jellemzőek.

A növényekben sok idő telhet el az embriogenezis és a szervezet további fejlődése között. A héjjal védett magvak évekig életképesek maradhatnak. A csírázáshoz speciális körülményekre van szükségük, elsősorban páratartalomra és bizonyos hőmérsékletre. A csírázás során az embrió sejtjeiben aktiválódnak az enzimek, megindul a tartalék tápanyagok felhasználása, a sejtosztódás, a szervek növekedése, fejlődése, megjelenik egy palánta, melynek további növekedése, fejlődése felnőtt növény kialakulásához vezet. Egyes növényekben átalakulással járó fejlődés is megfigyelhető. Ez általában a tárolószervek kialakulásához kapcsolódik - gumók, hagymák, rizómák, amelyek módosított hajtások vagy gyökerek.

Sejtdifferenciálódás. Az embrió, majd a felnőtt szervezet összes sejtje a zigótából jön létre ismételt mitotikus osztódások során, és azonos mennyiségű DNS-sel, azonos kromoszómákkal és génekkel rendelkeznek. Hogyan válnak a különböző szervek és szövetek sejtjei szerkezetükben és funkciójukban eltérőnek, azaz differenciáltnak? Az a tény, hogy a sejtek sajátos tulajdonságait az ezekben a sejtekben szintetizált fehérjék határozzák meg. A többsejtű élőlények sejtjeiben a bennük lévő összes gén sosem működik, de csak egy kis részük működik. Az egyedfejlődés során ezek a bizonyos szervben vagy szövetben működő gének teremtik meg a különböző szervek sejtjeinek szerkezetének és működésének sajátosságait (emlékezzünk a 7. §-ra és a 10. ábrára).

A szervi rudimentumok sejtjeinek munkájának sajátossága nem azonnal, hanem csak az embriófejlődés egy bizonyos szakaszában jelentkezik. A hasítás korai szakaszában a többsejtű embrió egyes sejtjei még nem differenciálódnak, és ha más helyre ültetik át őket, megváltoztathatják fejlődésük menetét. Az embrió egyes területein a sejtek korábban differenciálódnak, mint mások, és bizonyos gének transzkripciójának „kikapcsolásával” vagy „bekapcsolásával” befolyásolhatják a szomszédos szervek fejlődését. A génaktivitás szabályozói az ezen sejtek által szintetizált különféle molekulák - fehérjék és nem fehérje jellegű anyagok (emlékezzünk a 17. §-ra). A sejtek ilyen kölcsönös hatására vonatkozó adatokat az ektoderma egy részének transzplantációjával, amelyből az idegrendszer képződik, az egyik béka gastrula szakaszában, egy másik béka embriójának hasi ektodermája alá, ugyanabban a helyen végzett kísérletekben nyertük. gastrula stádium (35. ábra). Normális fejlődés során ez a régió befolyásolja az ideglemez kialakulását a közelében található dorsalis ektodermából. A kísérleti körülmények között az embrió normálisan fejlődő idegrendszere mellett a másik egyedből átültetett terület körül idegcső és notochord is kialakult, és megindult a második agy- és gerincvelő fejlődése, így kettős embrió alakult ki. kapott. Következésképpen az átültetett terület olyan szervező, amely befolyásolja az őt körülvevő szöveteket, azaz képes irányítani a vele érintkező sejtek fejlődését.

Rizs. 35. Fejlődő embrió részeinek kölcsönhatása (ektoderma egy szakaszának átültetésének sémája)

Más szervezőket fedeztek fel, amelyek befolyásolják a szomszédos területek fejlődését. Fokozatosan bekapcsolva biztosítják az embriófejlődési folyamat sorrendjét. Hasonló szervezőket találtak madarak, emlősök, gerinctelenek és növények embriófejlődésének tanulmányozásakor.

1. Fogalmazza meg a blastula, gastrula és neu-rule fogalmak definícióit a 34. ábra segítségével!
2. Mondjon példákat a posztembrionális fejlődésre transzformációval!
3. Milyen szakaszok különböztethetők meg az állatok és növények ontogenezisében?
4. Mi a sejtdifferenciálódás?

A terhesség a megtermékenyítéssel kezdődik és egy érett magzat születésével ér véget. Mezőgazdasági emlősöknél a felszakadt tüszőből kiszabaduló petesejt a petevezeték kitágult részébe kerül, és átlagosan 5-6 órán keresztül megtartja a megtermékenyítő képességét.

A megtermékenyítési folyamat a petevezeték elülső harmadában megy végbe, ahol a spermium és a petesejt fúzió eredményeként új sejt (zigóta) képződik. 2-2,5 napon belül a zigóta beköltözik a méh üregébe.

Az egyén fejlődése négy szakaszon megy keresztül:

1. blasztociszta (vezikula) stádium;

2. embrionális (embrió), organizmusok kialakulása jellemzi;

3. magzati (magzati);

4. magzat utáni – születéstől a szervezet érettségének kezdetéig.

A külső csírarétegből a vaszkuláris és a magzatvíz (vizes) membrán, az elsődleges bél vak nyúlványának végső szakaszából pedig a vizelethártya alakul ki. Az embrió, majd a magzat főleg az embrioblasztból (belső rétegből) fejlődik.

A villák az érhártya (bébi placenta) felszínén nőnek, amelyek a méh nyálkahártyájában (anyai placenta) található kriptákba ágyazódnak.

Az így létrejövő méhlepény (a bolyhok összekapcsolása a kriptákkal) szintén fontos funkciókat lát el:

1. táplálkozási funkció – a magzat tápanyagokkal való ellátása;

2. légzésfunkció – a magzat oxigénnel való ellátása és szén-dioxid felszabadítása a magzat által;

3. kiválasztó funkció – anyagcseretermékek felszabadulása a magzati vérből;

4. hormonális működés - a felnőtt női testben jelen lévő hormonok kialakulása;

5. gátfunkció, ami abból áll, hogy a méhlepény nem engedi át a magzatba a káros anyagokat, mikrobákat és egyes vírusokat.

A méhlepényben nagy mennyiségű biliverdin (egy zöld pigment) halmozódik fel, amely normál méhlepényben nem ad zöld színt. Amikor a méhlepény enzimek vagy mikrobák hatására lebomlik, a pigment felszabadul a szövetből, és zöld vagy sötétzöld váladék jelenik meg. A zöld váladék a méhlepény visszamaradásának diagnosztikus mutatója, elhúzódó vajúdás esetén pedig császármetszés jelzése.

A vemhesség beálltával a nőstény nemi ciklusa megszűnik, jelentős változások következnek be a hormonális egyensúlyban, az anyagcsere- és energiafolyamatokban. A legkifejezettebb változások a nemi szervekben jelentkeznek: a petefészekben egy vagy több sárgatest képződik, amelyek biztosítják a terhesség kialakulását és fenntartását; a méh súlya (magzat nélkül) 5-20-szorosára, mérete több százszorosára nő (főleg az izomrostok hipertrófiája miatt). A vemhesség átlagos időtartama állatoknál (napokban): tehénnél 285, kancánál 340.

A vemhesség lehet egyszeres (általában nagytestű állatoknál) vagy többszörös (kistestű állatoknál), mivel egy hőség során több petesejt érik és ovulál.

Az állatok embrionális és posztembrionális fejlődésében (ontogenezis) több olyan periódus van, amely az egyes szövetek, szervek, testrészek növekedési ütemében és differenciálódásában különbözik egymástól.

Az állatok embrionális fejlődésének időszaka a megtermékenyített tojás - a zigóta - képződésével kezdődik, és a születéssel ér véget.

Az embrionális időszak az embrió kialakulásával kezdődik és a magzat kialakulásáig tart (valamennyi szerv kezdetlegességével). A termékeny időszak az állat születésével ér véget.

Embrió, embrió, korai fejlődési stádiumban lévő szervezet, amely a tojáshártyában vagy az anya testének speciális szerveiben fordul elő. A biológusok az állatok embrionális vagy embrionális fejlődésébe (embriogenezisébe) beletartoznak a fejlődés teljes időszaka - a megtermékenyítéstől az új szervezet önálló létezésének kezdetéig.

Másrészt fel vannak osztva az embrionális időszakra, amikor a szervek kialakulása megtörténik, és a magzati időszakra, amikor a szervek növekedése megtörténik és a test kialakulása befejeződik. Az első menstruáció szarvasmarháknál 4 hétig tart.

Az embrionális időszakban a következő szakaszokat különböztetjük meg:

megtermékenyítés, amely a hím és női magok összeolvadása következtében zigóta képződésével tetőzik;

hasítás - a zigóta felosztása blasztomerekre, amelyek először a sejtek homogén tömeges felhalmozódásának tűnnek (morula);

a morula rekonstrukciója egyrétegű embrióvá - blastula;

a germinális (embrioblaszt) és az extraembrionális (trofoblaszt) részek izolálása belőle; kétrétegű embrió - gastrula képződése az embrioblasztból két csírarétegből (ektoderma és endoderma);

a harmadik csíraréteg - mezoderma - elválasztása az elsődleges ektoderma anyagától (magasabb gerinceseknél), háromrétegű embrió képződése;

egy idegcső kialakulása a háti oldalán, az elülső végén egy embrió, majd később öt agyhólyag, az idegcső alatt - egy húrzsinór; ezt a szakaszt néha neurulának nevezik;

a mezoderma elsődleges differenciálódása: a neurális tubus és a notochordi mindkét oldalán a mezoderma 3 részre oszlik. Középső részei masszív mezodermális felhalmozódást okoznak (somiták);

a következő, nagyon kicsi szakasz, a vesegyulladás, a kiválasztó rendszer kezdete.

A mezoderma oldalsó rétegei oldalirányban az ekto- és endoterma között helyezkednek el;

a mezoderma másodlagos differenciálódása, amely elsősorban a szomitákat érinti; a ventralis-mediális rész elválik tőlük, a neurális csövet körülvevő laza szövetekre és a notochordra osztódik.

Ezután megkezdődik az elsődleges szövet felszabadulása - a mesenchyma, amely kitölti a csírarétegek és a szervi rudimentumok közötti tereket. A szklerotóma (a csontváz levél) izolálása után minden egyes szomitából egy izom-kután réteg marad, amely viszont egy dorsalis mesenchymalis részre - a dermatómára (a bőr jövőbeli kötőszöveti szakasza) és egy mély részre - a myotomára oszlik. erősen növekszik és vázizmokat termel.

A földi élet elemi egysége a sejt. Ez az új sejtek képződése, amely lehetővé teszi a test növekedését és fejlődését. Ezen egységek élettevékenysége és felépítése nagyon összetett, és az adott céltól függ.

A "zigóta" kifejezés megjelenése

A „zigóta” kifejezés megjelenése Edward Strassburger német tudós érdeme, aki egész életét a citológia és az öröklődés kromoszómális elméletének szentelte. Ő volt az, aki a 19. század végén először arra a következtetésre jutott, hogy a növényi, állati és emberi szervezetekben valami megközelítőleg azonos minta szerint történik.

Zigota: meghatározás

1. Közvetlen fejlesztés. Ebben az esetben a gyermek külső és belső jellemzőiben hasonló a szüleihez. A különbségek egyes szervek méretében és fejletlenségében rejlenek. Madarakra és emlősökre, beleértve az embert is, jellemző.
2. Közvetett fejlesztés. Az ilyen típusú fejlődésnél a gyermek (lárva) sok különbséget mutat a szüleivel. Békákra és rovarokra jellemző.

A zigóták olyan sejtek, amelyek megkettőzik a szülők genotípusát. De az embrió fejlődése során a sejtek kezdenek különbözni szerkezetükben és különböző funkciókat látnak el. Ez azért történik, mert bizonyos típusú gének működnek egyes sejtekben, mások pedig másokban. Így a test egy bonyolultan szervezett rendszer, amely a zigótán alapul.

Poliembriónia A poliembriónia egynél több embrió kifejlődése egy zigótából állatokban, vagy több embrió kialakulása egy magban növényekben. A poliembriónia egynél több embrió kifejlődése egy zigótából állatokban, vagy több embrió kialakulása egy magban növényekben. A szó a görög "poly" many-ból, az "embrion" szó a görög "poly" many-ból, az "embrion" pedig az embrióból származik.

Állati poliembriónia Az állatokban különbséget tesznek specifikus (egy adott fajra jellemző) poliembriónia és szórványos vagy véletlenszerű poliembriónia között. Különböző szisztematikus csoportokba tartozó állatokban (bryozoák, rovarok, tatu stb.) specifikus poliembriónia fordul elő. Az állatoknál különbséget tesznek specifikus (egy adott fajra jellemző) poliembriónia és szórványos vagy véletlenszerű poliembriónia között. Különböző szisztematikus csoportokba tartozó állatokban fordul elő sajátos poliembriónia (bryozoák, rovarok, tatu stb.). Biológiai jelentése az egy megtermékenyített petesejtből fejlődő utódok számának növelése. Biológiai jelentése az egy megtermékenyített petesejtből fejlődő utódok számának növelése. A szórványos poliembrióniát véletlenszerű tényezők okozzák, és számos állatfajban előfordul, beleértve az embert is. A poliembriónia eredményeként két olyan organizmus fejlődik ki, amelyek genotípusában abszolút azonosak, de fenotípusában (környezeti hatások következményei) eltérőek. A szórványos poliembrióniát véletlenszerű tényezők okozzák, és számos állatfajban előfordul, beleértve az embert is. A poliembriónia eredményeként két olyan organizmus fejlődik ki, amelyek genotípusában abszolút azonosak, de fenotípusában (környezeti hatások következményei) eltérőek.

Növényi poliembriónia A növényi poliembriónia lehet igaz vagy hamis. Valódi poliembriónia, minden embrió egy embriózsákban fejlődik, hamis poliembrió, különböző embriózsákokban, ill. A növényi poliembriónia lehet igaz vagy hamis. Valódi poliembriónia, minden embrió egy embriózsákban fejlődik, hamis poliembrió, különböző embriózsákokban, ill.

Monozigóta ikrek Az egyzigóta ikrek egy zigótából jönnek létre, amely a hasítási szakaszban két (vagy több) részre oszlik. Ugyanolyan genotípusúak. A monozigóta ikrek mindig azonos neműek. A monozigóta ikrek egy zigótából jönnek létre, amely a hasítási szakaszban két (vagy több) részre oszlik. Ugyanolyan genotípusúak. A monozigóta ikrek mindig azonos neműek.

Egypetéjű ikrek Az egypetéjű ikrek különleges csoportját szokatlan típusok alkotják: kétfejű (általában életképtelen) és xyphopagus (sziámi ikrek). A leghíresebb eset a sziámi ikrek, Chang és Eng, akik 1811-ben születtek Sziámban (ma Thaiföld). 63 évig éltek. A szegycsonttól a köldökig körülbelül 10 cm széles szövethíd kötötte össze őket. Később megállapították, hogy az őket összekötő híd a két májat összekötő májszövetet tartalmazta. Abban az időben valószínűleg nem járt sikerrel a testvérek szétválasztására irányuló sebészeti kísérlet. Az ikrek közötti bonyolultabb kapcsolatok most megszakadnak. Az egypetéjű ikrek egy speciális csoportját a szokatlan típusok alkotják: kétfejű (általában életképtelen) és xyphopagus ("sziámi ikrek"). A leghíresebb eset a sziámi ikrek, Chang és Eng, akik 1811-ben születtek Sziámban (ma Thaiföld). 63 évig éltek. A szegycsonttól a köldökig körülbelül 10 cm széles szövethíd kötötte össze őket. Később megállapították, hogy az őket összekötő híd a két májat összekötő májszövetet tartalmazta. Abban az időben valószínűleg nem járt sikerrel a testvérek szétválasztására irányuló sebészeti kísérlet. Az ikrek közötti bonyolultabb kapcsolatok most megszakadnak.

Következtetés A poliembriónia az ivartalan szaporodás egyik módja, amelynek során új egyedek jönnek létre olyan részek töredékeiből, amelyekre az embrió felbomlik. Ez a módszer az embrionális fejlődés során fordul elő. A poliembriónia az ivartalan szaporodás egyik módja, amelynek során új egyedek jönnek létre olyan részek töredékeiből, amelyekre az embrió felbomlik. Ez a módszer az embrionális fejlődés során fordul elő.