Конспект уроку: Вплив генотипу та факторів зовнішнього середовища на розвиток організму

1. Що таке розвиток комах з повним і неповним перетворенням?

2. Які процеси відбуваються в комах на стадії лялечки?

В організмів водночас з формуванням тканин (гістогенезом) здійснюється органогенез (з грец. органон - орган і генезис) - розвиток органів й їх систем.

Особливості гістогенезу і органогенезу хордових

У органогенезі хордових виділяються послідовні фази формування нервової трубки і утворення інших органів, тоді як молоді тварини набувають характерних особливостей будови дорослих особин.

Нервова трубка розпочинає утворюватися тільки після закладання мезодерми. Із ектодерми утворюється нервова пластинка; бічні її краї загинаються і об'єднуються у нервову трубку, котра оточує заповнену специфічною рідиною порожнину нервової системи. Характерні біологічно активні речовини визначають, котрий саме із кінців нервової трубки розвинеться у головний мозок. Ектодерма у місці над нервовою трубкою зростається й надає початок епітелію шкіри.

В ланцетників відсутній головний мозок; нервова трубка у дорослих тварин лише дещо розширена у передньому кінці тіла. В зародків хребетних передній кінець нервової трубки розподіляється на 5 первинних мозкових пухирів, котрі відповідають певним відділам головного мозку. У обидва боки від зародка проміжного мозку видуваються очні пухирі, із котрих розвиваються очі.

Процес формування нервової пластинки і нервової трубки звуть нейруляцією, тому зародок хордових тварин в даній стадії - нейрулою.

Водночас з утворенням нервової трубки під нею утворюється хорда і кишечник.

Хорда (з грец. хорде - струна) - це еластична скелетна вісь мезодермаль- ного походження в хордових тварин. Лиш у окремих груп (ланцетники, осетероподібні і дводишні риби т.п.) хорда зберігається впродовж всього існування. В більшості хорда є лише в зародків, а в дорослих її заступає хрящовий чи кістковий хребет. Окремі залишки хорди у дорослих особин здатні мати вид міжхребцевих дисків (ссавці, крокодили) чи відсутні взагалі (птахи).

В яким способом різноманітних тканин, органів й їх систем приймають участь неоднакові зародкові листки. із ектодерми з'являються нервова тканина, зовнішній шар покривів, так званий епідерміс, елементи органів чуття й шкірні залози, передня й задня кишки, складові залоз внутрішньої секреції (щитоподібної залози, надниркових залоз й ін.), зовнішні зябра земноводних, т.п.

Ентодерма надає початок органам травлення й їх залозам (підшлунковій залозі, печінці), плавальному міхуру, легеням, внутрішнім зябрам, частинам окремих залоз внутрішньої секреції (щитоподібної залози, гіпофіза і ін.).

Із мезодерми беруть свій початок хрящова і кісткова тканини, кровоносні і лімфатичні судини, м'язові тканини, серце, протоки видільних органів, статеві залози, сполучнотканинні шари шкіри , тобто дерма, епітелій порожнини тіла, плевра, навколосерцева сумка (перикард).

Ембріональна індукція

В нормальних умовах утворення деяких частин зародка та організму у цілому узгоджене за місцем й часом. Це пояснюють наступним: відповідні структури беруть початок від певних бластомерів. Подальша доля будь-якого із бластомерів здатна бути генетично визначена ще на початкових етапах зародкового розвитку. Окрім того, зачатки певних органів розвиваються під дією взаємодій з зачатками інших, що закладені раніше.

Ембріональна індукція (з лат. індукціо - спонукання) - взаємний вплив різноманітних частин зародка при ембріогенезі.

Частини зародка, котрі закладаються раніше та мають здатність впливати на закладання й розвиток інших частин, звуть індукторами (організаторами), а ті, які сприймають даний вплив, - реагуючою системою. Індуктори діють на реагуючі системи чи за безпосереднього контакту, чи на відстані з допомогою переміщення різних біологічно активних речовин, що стимулюють синтез й ІРНК, потрібних для синтезу структурних білків в клітинах реагуючої системи.

Подібне явище взаємодії між частинами у зародка відкрите на початку XX-го сторіччя. 1901 р. німецький ембріолог на ім'я Хане Шпеман (1869-1941) виявив, що у разі видалення зачатка ока його кришталик не утворюється. Але даний зачаток, пересаджений на бічну частину зародка, стимулював формування кришталика із ділянки ектодерми, що за нормальних умов надає початок епідермісу шкіри.

Пізніше вчений провів іще один експеримент, котрий також довів явище існування ембріональної індукції. Частину гаструли ембріона земноводних, розміщену над ділянкою первинного рота, із котрої мала сформуватися хорда, він пересадив на черевну ділянку, із котрої мав розвиватися далі епітелій покривів іншого вже зародка. Пересаджена ділянка як організатор дала новий початок хорді та мезодермі, впливаючи на розвиток прилеглих ділянок. В тому числі, з сусідніх ектодермальних клітин утворилася друга нервова пластинка. Пізніше на черевному боці даного ембріона сформувався додатковий зародок. За дане дослідження X. Шпеман 1935 року являвся нагороджений Нобелівською премією у галузі фізіології і медицини.

Його подальші дослідження показали, що ембріональна індукція притаманна всім хордовим та багатьом безхребетним тваринам. Прояв її можливий тільки за умови, якщо клітини реагуючої системи мають здатність сприймати вплив індуктора й відповідати на нього формуванням відповідних структур. Реагуюча система пізніше сама здатна стати індуктором відносно інших частин, котрі розвиваються пізніше. Дане явище назвали вторинною індукцією. Саме так, ембріональний розвиток спрямовується ланцюгом послідовних індукційних взаємодій.

Ембріональна індукція здатна відбуватись тільки на ранніх стадіях гаструляції, перед початком диференціації ділянок, котрі пересаджують. Коли ж пересадити уже диференційовані ділянки, то тоді вони й на новому місці розвиватимуться так само, як й на старому. Крім цього виявлено, що індуктори інколи своєрідний видової специфічності. Так наприклад, із тулубових ділянок 9-11-ден- них зародків курчат виділено білок, котрий після введення у ектодерму зародка земноводних стимулював формування ентодерми, а згодом - хорди, м'язів й інших похідних мезодерми (як ви вважаєте, про що це свідчить?).

Умови, що забезпечують нормальний розвиток зародка тварин

Розвиток багатоклітинних тварин складає собою складні й узгоджені між собою процеси: поділ клітин, їхню міграцію, взаємодію й диференціацію. Вони регулюються дякуючи експресії генів, впливу біологічно активних речовин та міжклітинним взаємодіям. Будь-який негативний вплив, що порушує регуляторні механізми, здатний спричиняти вади розвитку й навіть загибель зародка. Зародки особливо чутливі до подібних впливів, в тому числі чинників оточуючого середовища, в момент інтенсивного розвитку певних органів і їх структур, котрі названі критичними періодами. Своєрідний неоднакові органи котра неодночасно, то й їхні критичні періоди не синхронні.

Коли на ранніх стадіях ембріогенезу в момент критичних періодів вплив різних факторів довкілля здатний поширюватись на увесь організм, то пізніше - лише на утворення деяких органів.

Особливості ембріогенезу вищих рослин

В вищих рослин зигота в результаті поділу створює зародкову твірну тканину, із котрої згодом котра інші зародкові тканини й органи. Як ви пам'ятаєте, зародок в покритонасінних складається з зародкових корінця і пагона, котрий несе перші листки - одну чи дві сім'ядолі. На верхівці зародкових пагона й кореня розміщені конуси наростання, сформовані клітинами твірної тканини. Забезпечують вони ріст в довжину. В голонасінних й покритонасінних зародок - це складова частина насінини, котра укрита покривами (шкіркою) й містить запас поживних речовин. Насіння утворюється після запліднення із насінного зачатка.

1. Що таке гістогенез та органогенез?

2. Що таке нервова трубка?

3. Які події відбуваються під час її формування?

4. Як утворюється мезодерма?

5. Чим характеризуються критичні періоди розвитку зародка?

6. У чому полягає явище ембріональної індукції?

7. Хто його відкрив?

8. Як взаємодіють між собою частини ембріона під час його розвитку?

- прочитати параграф,

- дати відповідь на запитання,

- інше.

За підручником Біологія 11 клас (Балан П.)