Конспект уроку: Періоди онтогенезу в багатоклітинних організмів: ембріогенез й постембріональний розвиток. Л.Р. №4. Ембріогенез хордових

Привітання вчителя і учнів. Перевірка готовності до уроку. Перевірка присутніх

1. Вкажіть, що таке індивідуальний розвиток?

2. Які етапи онтогенезу відомі в тварин й рослин?

3. Що таке зародковий (ембріональний) та післязародковий (постембріональний) розвиток?

4. Із яких фаз складається клітинний цикл?

5. Яка будова шкіри людини?

6. Що таке гормони та яке їхнє фізіологічне значення?

7. Які органи та клітини складають імунну систему людини?

Повідомлення теми і мети поточного уроку, становлення разом з учнями завдань уроку.

Онтогенез

Індивідуальний розвиток, чи онтогенез (з грец. онтос - існуюче й генезис - походження), - розвиток особини з зародження і до завершення її існування (смерті чи поділу). В різноманітних груп організмів онтогенез має власні особливості й тривалість, котрі, в тому числі, залежать від їх способу розмноження. Наприклад, вік дерев мексиканського кипариса досягає до 10 тис років, драцени - до 6 тис. Є «довгожителі» і поміж тварин. Наприклад, одна із особин річкової щуки прожила більше 300 років; окремі види черепах існують до 150 років, а риба білуга і нільський крокодил - до 100. Поміж безхребетних тварин високу тривалість існування отримали окремі види актиній (90 років), молюсків (тридакна - 300 років) й членистоногих (річковий рак - 20 років, камчатський краб - більше 30 років).

Онтогенез багатоклітинних організмів забезпечує здійснення усіх їх біологічних функцій. В момент індивідуального розвитку здійснюються диференціація клітин, формування тканин й органів. Лиш у організмі людини нараховують біля 250 типів клітин.

Періоди онтогенезу

У онтогенезі виділяють зародковий, тобто ембріональний) та післязародковий або постембріональний періоди. Ембріональний (з грец. ембріон - зародок) період - це час, за який нова істота зароджується й розвивається усередині материнського організму чи яйця, насінини т.п.. Він закінчується народженням (виходом із оболонок яйця, проростанням). Постембріональний (з грец. пост - після і ембріон) період, що супроводжується збільшенням розмірів або ростом і йде від моменту народження й до смерті особини. В момент онтогенезу відувається і розвиток організмів - вони змінюються якісно.

Етапи зародкового розвитку тварин.

В процесі зародкового розвитку тварин виділяють декілька послідовних етапів: дроблення, котре тільки формуванням одношарового зародка, тобто бластули; розвиток дво- чи тришарового зародка - гаструли; етапи закладання тканин й органів.

Зародковий розвиток розпочинається із дроблення зиготи. Дроблення - ряд послідовних мітотичних поділів зиготи чи незаплідненої яйцеклітини (в разі партеногенезу). Утворені клітини - це бластомери (з грец. бластос - зародок та мерос - частина) - у інтерфазі не проростають, та саме тому їх розміри після будь-якого поділу зменшуються удвічі, а об'єми їх ядер не змінюються. В даний час головним чином не здійснюється транскрипції власних генів, а лише материнської іРНК.

В момент дроблення змінюється ядерно-цитоплазматичне співвідношення об'ємів ядра й цитоплазми. Це досить важливий показник стану клітини, котрий в тому числі надає можливість оцінити рівень метаболізму. Так, досягнення певного ядерно-цитоплазматичного співвідношення здатне слугувати сигналом для нового початку поділу клітини. Зміни даного співвідношення здатні свідчити про різні запальні процеси і окремі форми онкологічних захворювань.

На процес дроблення впливають як кількість, так і характер розміщення поживних речовин (жовтка) в яйцеклітині. Коли вона має малу кількість поживних речовин, рівномірно розподілених у цитоплазмі (кільчасті черви, кишковопорожнинні, ланцетник і плацентарні ссавці т.п.), то здійснюється повне дроблення. За цього зигота цілком поділяється на бластомери.

Повне дроблення здатне бути рівномірним чи нерівномірним. За рівномірного дроблення усі бластомери своєрідні близько однакові розміри (плацентарні ссавці, морські їжаки, ланцетники), а за нерівномірного - то після будь-якого поділу з'являються крупний та малий бластомери (наприклад, кільчасті черви).

Якщо жовтка у зиготі чимало й він заповнює більшу частину, то здійснюється неповне дроблення. При ньому поділяється не уся запліднена яйцеклітина, а лише певна її частина. Наприклад, в плазунів, птахів, першозвірів цитоплазма із ядром сконцентрована в одному із полюсів яйцеклітини в формі зародкового диска, котрий й дробиться, в відміну від жовтка. В комах досить великих маса жовтка сконцентрована усередині зиготи, саме тому у них внаслідок дроблення котра поверхневий шар бластомерів, що оточують неподільний жовток. Треба зазначити, що бластомери поділяються досить швидко, в дрозофіли, наприклад, кожні 20 хв.

В момент дроблення маса й об'єм зародка незмінюються, а залишаються такими, як в зиготи.

Остання стадія дроблення закінчується утворенням бластули (з грец. бластос - зародок), тобто наступної стадії зародкового розвитку.

Бластула має вид порожнистого утвору котрі форми, стінки котрого утворені головним чином одним шаром бластомерів. Окремі із бластул нагадують сферу, а інші - диск, у одних всі бластомери однакових розмірів, у інших - вживав мілкі і досить великих бластомери. Схожі між собою клітини бластули з часом дають початок різноманітним зародковим листкам. Все це здійснюється в результаті диференціації клітин.

В окремих кишковопорожнинних, членистоногих, плоских червів, більшості ссавців внаслідок дроблення формується стадія морули (з лат. морум - ягода шовковиці). Вона відповідає стадії бластули, але складає собою скупчення бластомерів, які більш-менш щільно притиснуті один до одного. Морула - проміжна стадія між зиго- 3 - бластоциста тою й бластоцистою (з грец. бластос і кистіс - міхур) - це стадія ембріонального розвитку ссавців (в саме тому числі і людини). Як й бластула, вона має вид порожнистого міхура, заповненого усередині рідиною. Неподалік клітини бластоцисти диференціюються: одні із них забезпечують надходження поживних речовин з організму матері до тих клітин, із котрих розвиватиметься зародок. Із клітин першого типу з часом формується плацента - тимчасовий орган, котрий забезпечує взаємозв'язок між організмом матері і плоду.

В момент бластуляції зростає тривалість мітотичних поділів, всі бластомери діляться несин-хронно. Все це забезпечує перехід до наступної стадії ембріонального розвитку, тобто гаструляції.

Утворення двошарового зародка гаструли і формування мезодерми

Після формування бластули розпочинається закладання зародкових листків та утворення гаструли (з грец. гастер - шлунок). З'являються два шари клітин, тобто зовнішній - ектодерма (з грец. ектос - ззовні і дерма - шкіра) й внутрішній - це ентодерма (з грец. ентос - усередині і дерма). Дані шари звуть зародковими листками. На місці вгинання формується первинний рот, котрий веде у замкнену кишкову порожнину. На стадії гаструли закінчується ембріональний розвиток кишковопорожнинних. В дорослих особин даних тварин тіло складається із двох шарів клітин, вживав первинний рот й кишкова порожнина.

В більшості тварин після закінчення гаструляції між зовнішнім й внутрішнім зародковими листками утворюється третій, або середній зародковий листок - це мезодерма (з грец. мезос - середній і дерма). Вона закладається різними шляхами. В тому числі, в голкошкірих й хордових мезодерма котра вигинанням в порожнину бластули 3-ох пар бічних виростів стінки первинної кишки. За цього первинний рот замикається, а рот дорослої особини котра на протилежному кінці тіла. Подібних тварин звуть вторинноротими, в відміну від інших, котрі загалом зберегли своє первісне розташування ротового отвору, так званих первинноротих (членистоногі, молюски, плоскі, круглі і кільчасті черви).

Диференціація клітин

Диференціація (з лат. диференція - розбіжність) - це виникнення в момент онтогенезу різноманітних типів клітин із початково однорідних. Дякуючи диференціації клітин згодом котра неоднакові тканини і органи.

Диференціація визначена спадково, своєрідний у клітинах різноманітних типів не усі гени активні. Саме тому у кожній клітині реалізується не уся інформація генотипу, а котрі деяка частка, потрібна для диференціації саме даної клітини.

Гістогенез (з грец. хістос - тканина й генезис - походження) - це сукупність процесів, котрі забезпечують утворення, життя і відтворення різноманітних тканин у онтогенезі.

Тканини різноманітних типів розвиваються із похідних різноманітних зародкових листків. В даних процесах важливу функцію відіграють міжклітинні взаємодії, вплив біологічно активних речовин т.п..

Клітини, що приймають участь в гістогенезі, бувають стовбуровими, на- півстовбуровими (клітини-попередники) і зрілими (диференційовані клітини).

Стовбурові клітини недиференційовані та дають початок новим клітинам в момент утворення чи оновлення (регенерації) тканин. Так, в ссавців з стовбурових клітин кровотворних органів з'являються еритроцити, лейкоцити і клітини, із котрих котрі тромбоцити. Стовбурові клітини мають здатність до самопідтримання: після поділу материнської одна із 2-ох дочірніх клітин диференціюється, інша - залишається стовбуровою. Всі стовбурові клітини, в відміну від інших, мають здатність послідовно ділитися практично бескінечну кількість разів. Тому вони стійкі до різноманітних несприятливих чинників.

Напівстовбурові клітини або клітини-попередники - диференційовані клітини, які зберігають здатність до поділу.

Диференційовані клітини включаються до складу певних тканин та нездатні до поділу.

В диференціації клітин важливу функцію відіграють гормони й міжклітинні взаємодії.

Так наприклад, диференційовані клітини, розташований здійснення власних й функцій, виділяють біологічно активні речовини, що гальмують розмноження клітин-попередників й стовбурових клітин, Це здійснюється тоді, як кількість диференційованих клітин перевищує оптимальну. В разі зменшення їх кількості (треба, внаслідок травми) гальмуючий вплив послаблюється, а розмноження клітин-попередників й стовбурових клітин стає більш інтенсивнішим.

Саме так міжклітинні взаємодії забезпечують процеси регенерації. Взаємне розташування клітин впливає на функціонування їх геномів: активність одних генів росте, інших навпаки - гальмується.

Встановлено, що в момент ембріогенезу клітини різноманітних типів розміщуються у чіткій відповідності одна до одної, формуючи неоднакові тканини. Стимулом для міграції клітин є гормони і інші біологічно активні речовини, що виділяють сусідні клітини. Треба, переміщення попередників лімфоцитів з червоного кісткового мозку до тимуса зародка необхідне для їх перетворення на Т-лімфоцити.

Клітини рухаються у певному напрямку дякуючи наявності на їх поверхні своєрідного «щупа», тобто тоненького цитоплазматичного відростка.

Коли він доторкається поверхні іншої клітини, в результаті рух припиняється, а відросток зникає. Коли між клітинами не встановлюються потрібні контакти, рух мігруючої клітини продовжується. Треба, при ушкодженні поверхневого епітелію пуголовка клітини, котрі глибше, формують відростки, мігрують та заступають місце втрачених. Після переміщення відростки клітин зливаються, таким чином припиняючи рух клітин.

1. Дайте визначення поняття «онтогенез».

2. Які виділяють періоди онтогенезу?

3. Що таке дроблення?

4. Яка будова бластули?

5. Яка будова гаструли?

6. Як утворюється внутрішній зародковий листок - мезодерма?

7. Які механізми диференціації клітин багатоклітинного організму?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

Тема: Ембріогенез хордових

Обладнання та матеріали: мікроскопи, постійні мікропрепарати, муляжі чи малюнки різних періодів розвитку ланцетника, земноводних, кісткових риб, плазунів, птахів й ссавців; постійні препарати бластули, гаструли й яйцеклітини жаби чи ікра жаби на різних етапах розвитку.

Хід роботи:

1. Приготуйте мікроскоп до роботи на препаратами.

2. Використовуючи отримані постійні препарати, муляжі, малюнки, прослідкуйте періоди дроблення зиготи, формування бластули й гаструли. Зверніть особливу увагу на будову шарів гаструли й початок гісто- й органогенезу.

3. Розгляньте отримані постійні препарати яйцеклітини жаби в момент дроблення. Зверніть особливу увагу на утворення бластомерів. Замалюйте побачене і поясніть його.

4. Знайдіть на мікропрепараті різні зародкові листки тварин і замалюйте їх.

Підведення підсумків уроку. Оцінювання учнів та зауважень до їх підготовки

- прочитати параграф,

- дати відповідь на запитання,

- інше.

За підручником Біологія 11 клас (Балан П.)