Онтогенез. Ембріональний розвиток тварин

1. Що таке онтогенез? Які періоди онтогенезу виділяють у тварин?

Онтогенез – це індивідуальний розвиток організму від початку його існування до кінця життя. У тварин початком існування нового організму найчастіше є утворення зиготи. У тварин виділяють два періоди онтогенезу – ембріональний і постембріональний.

2. Чим дроблення відрізняється від звичайного поділу клітин?

При дробленні утворюються клітини – бластомери, не розходяться і не збільшуються в розмірах. З кожним наступним митозом вони стають все менше і менше.

3. Опишіть будову бластули, гаструли і нейрули. У чому полягають основні відмінності між цими стадіями?

Дроблення завершується утворенням одношарового багатоклітинного зародка – бластули. Вона нагадує порожниста куля, стінка якого, утворена одним шаром бластомерів, називається бластодермой. Усередині бластули є порожнина, заповнена рідиною, – бластоцель. Після дроблення починається процес гаструляції, який здійснюється шляхом впячивания частини бластодерми всередину порожнини бластули. В результаті формується гаструла – чашоподібний зародок, утворений двома шарами клітин – двома зародковими листками. Зовнішній зародковий листок називається ектодермою, внутрішній – ентодермою. Внутрішня порожнина гаструли – первинна кишка – повідомляється із зовнішнім середовищем отвором, яке називається первинним ротом або гастропором. У тварин формується ще й третій зародковий листок – мезодерма. Подальше диференціювання клітин кожного зародкового листка призводить до утворення тканин і органів, т. Е. До гістогенезом і органогенезу. Стадія, на якій здійснюється закладка осьових органів, називається нейрули. З трьох зародкових листків формуються всі тканини і органи тварин.

4. Яких тварин називають первичноротим? Вторичноротим? У чому полягає головна відмінність між ними?

До первичноротим відносяться хробаки, молюски і членистоногі, ті групи живих організмів у яких первинний рот, що утворився на стадії гатсрули надалі перетворюється на ротовий отвір. У хордових тварин первинний рот перетворюється в анальний отвір, а ротовий отвір утворюється на протилежній стороні зародка. Такі тварини називаються вторичноротим.

5. Як відбувається закладка осьового комплексу органів у хордових тварин?

Після завершення гаструляції у зародків хордових тварин починається процес утворення осьових органів – нервової трубки, хорди і травної (кишкової) трубки. Клітини ектодерми починають швидко ділитися і утворюють нервову пластинку, яка тягнеться по всій спинний стороні зародка. Надалі бічні краї пластинки піднімаються, а її центральна частина опускається, утворюючи нервовий жолобок. Краї жолобка змикаються, і він перетворюється на нервову трубку – зачаток центральної нервової системи. З групи клітин ентодерми формується хорда – пружний стрижень, згодом у хребетних тварин хорда повністю заміщається хребтом. Решта ентодерма дає початок кишкової (травної) трубці, розташованої під хордою. Осьовий комплекс органів зародка визначає двосторонню симетрію тіла. Стадія, на якій здійснюється закладка осьових органів, називається нейрули.

6. Які тканини і органи розвиваються у хребетних тварин з ектодерми? З ентодерми? З мезодерми?

У хребетних з ектодерми утворюються нервова система, органи чуття, епідерміс шкіри з залозами і похідними структурами (волосся, пір’я, кігті, копита та ін.). З ентодерми формуються органи травної та дихальної систем, щитовидна залоза, плавальний міхур (у кісткових риб). З мезодерми розвиваються всі види тканин внутрішнього середовища, опорно-руховий апарат, кровоносна, видільна і статева системи.

7. Зигота після першого мітозу дає початок двом ідентичним бластомерах. У дослідах з зародками жаб ці бластомери відокремлювали один від одного – з кожного розвивався повноцінний пуголовок. Якщо ж один з двох бластомерів руйнували, але не ізолювали від іншого, з єдиного живого бластомера починала розвиватися лише половина тіла зародка. Який висновок можна зробити з цих дослідів?

При ізоляції бластомерів вони продовжують дробиться як дві окремі бластули і формуються два окремих організму. Якщо ж зруйнувати одну частину бластомери і не відокремити її, то з неї почне формуватися 1 організм, так як у його утворенні братимуть участь всі клітини, то одна половина тіла буде недорозвинена.

8. Якщо на стадії бластули пересадити кілька бластомерів з однієї ділянки зародка в іншій, то з переміщених клітин розвиваються структури, характерні для місця пересадки. Наприклад, з клітин майбутньої ектодерми, пересаджених в область майбутньої ентодерми, розвивається стінка кишечника і т. П. Якщо ж виробляти пересадки на стадії нейрули, то клітини не міняють напрямки свого розвитку. З клітин ектодерми розвиваються похідні ектодерми незалежно від місця, в яке вони були пересаджені. Так само поводяться клітини енто- і мезодерми. Спробуйте дати пояснення даними фактами.

На стадії бластули клітини ще не придбали специфічних особливостей і з них можуть розвиватися всі типи клітин і тканин організму. На стадії нейрули клітини вже диференційовані і специфічні, тому вони і не змінюють напрямок свого розвитку.

Етапи і стадії ембріонального періоду розвитку

У біології формування індивідуального організму протягом усього життя називається онтогенезом. На початковому етапі в нього входять стадії ембріонального періоду розвитку (ембріогенезу).

Цей процес має важливе значення в становленні тварин і людини, оскільки в цей час відбувається закладка всіх основ, об’єднання материнської і батьківської спадковості.

Загальні відомості

У передембріональний період відбувається формування статевих клітин, які володіють гаплоїдним набором хромосом і беруть участь в розмноженні. Ембріогенез настає з запліднення жіночої яйцеклітини, коли бере початок зародковий етап.

У таблиці коротко показані основні ступені ембріонального розвитку.

Після запліднення формується зигота, яку можна описати як перший диплоїдний елемент зародка. Надалі відбувається дроблення клітини, вона переміщається по трубах материнського організму і фіксується в маткової порожнини.

Стадії ембріонального розвитку

В результаті дроблення утворюється багатоклітинний ембріон, який, завдяки диференціації клітин, стає тришаровим зародком. Варто відзначити, що при несприятливих умовах зигота впадає в сплячку, а розвиток може зупинитися.

У людини, як і у всіх ссавців, стадії ембріогенезу охоплюють період дозрівання зародка всередині утроби матері до становлення органів, частин тіла, дозрівання плаценти.

На заключних етапах розвиток протікає при сформованих структурах, а зародок стає плодом. Наприклад, у крокодилів ембріональний розвиток закінчується виходом особини з яйця.

Поділ зиготи

На початковому етапі утворення ембріона відбувається багаторазове дроблення зиготи. Зародок в цей період не змінюється в розмірах, оскільки утворилися клітини в стільки ж разів менше материнської, скільки сформувалося всього елементів. В результаті формується морула, яка являє собою якийсь кластер з дрібними частинками зародка.

Основні цілі послідовних мітотичних поділів:

• утворення необхідної кількості клітин для формування органів;
• поділ цитоплазми між початковими клітинами;
• забезпечення нормального співвідношення ядер і плазми;
• визначення осей організму.

Коли з’явиться від 8 до 16 нових клітин, кластер розростається за рахунок збільшення відстані між частинками. Далі дистанція між ними скорочується, оскільки міжклітинний простір зменшується. Існує два види дроблення:

• Голобластичне – відбувається у ссавців, в тому числі у людей, оскільки зародок починає харчуватися від організму матері.
• Меробластичне – розвивається в уповільненому темпі, характерно для птахів і плазунів.

При поділі клітин утворюються міцні зв’язки між елементами, які потім використовуються для обміну сигналами.

У період зміни розмірів кластера послідовне мітотичний поділ зиготи припиняється, а відновлюється воно після ущільнення зародка. Новоутворені клітини стають попередниками бластули.

Формування бластул і гаструляція

Як тільки поділ зиготи припиняється, починається фаза бластуляції. На цьому ступені розвитку здійснюється передача інформації з ДНК на РНК. Пов’язані клітини перебудовуються, формується клітинна маса і трофобласт, який оберігає зародок від небажаних впливів.

З клітинної маси утворюється ембріон, а при повторному розподілі клітин синтезується ДНК. При цьому використовуються ферменти, накопичені в період розвитку материнської статевої клітини. У період становлення бластули зародок не збільшується, а відбувається видозміна зиготи на основі однозмінного зародка.

Суть гаструляції полягає в утворенні багатошарового ембріона, а етап зародкового розвитку називається гаструлою.

Поява двох листків сигналізує про початок гаструляції, а у хребетних є і третій шар, який називається мезодермою.

Ця стадія ембріонального розвитку включає в себе кілька періодів, а саме:

• утворення екто- і ентодерми в формі двошарової бластули;
• формування мезодерми у вигляді тришарового зародка.

У хребетних організмів ембріогенез протікає швидше, завдяки розвитку середнього листка. У примітивних хордомезодерма з’являється тільки на наступній стадії. При зміні періоду розвитку у нащадків, яка називається гетерохронія, можливі зміщення початку утворення головних органів. Існує кілька варіантів гаструляції:

• Інвагінація – область бластодерми розташована пластом всередину. Зустрічається тільки в яйцеклітинах з невеликим об’ємом жовтка.
• Епіболія – наявність на великих клітинах маленьких малорухомих елементів, що відстають у швидкості поділу.
• Деномінація – являє собою поділ бластодерми на різні шари. Відбувається у живих організмів, які відкладають яйця.
• Імміграція – переміщення клітинних груп, розташованих в різних шарах. Буває у всіх видів ссавців.

При перестановці клітин спостерігається зміна будови ембріона, який трансформується з бластули в гаструлу. Особливе значення має диференціювання, що здійснює перехід до реалізації генетичної програми.

Завершальний і критичні етапи

Заключною стадією розвитку ембріогенезу є органогенез. У цей період розвитку зародка відбуваються процеси нейруляції, гістогенезу і формування органів. Спочатку утворюється нейрула, яка містить три зародкові шари. Останній з них роздрібнюється на парні метамірні утворення і осьові органи.

При гістогенезі формуються тканинні клітини тіла. Так, зовнішній шар шкіри і тканину нервової системи утворюються з ектодерми, в результаті чого з’являється рефлекторна система, шкіра і чутливі рецептори. З ентодерми формується епітелій, що дає початок становленню судин, легенів і слизових оболонок.

При зародковому розвитку відбувається реакція ембріона на негативний вплив навколишнього середовища. Такі періоди носять назву критичних. Перший настає відразу після запліднення і триває до 8 днів, тобто до фіксації клітини всередині матки. Ситуація ця небезпечна тим, що відсутній зв’язок з материнським організмом.

Якщо виникнуть небажані умови, то зародок може загинути. Наступний критичний етап триває від 1 до 8 тижнів. При виникненні складних ситуацій в період становлення органів можуть спостерігатися деякі спотворення в розвитку.

Третій період настає під час утворення хоріона і плаценти. Негативні явища на цій стадії можуть порушити формування органів дихання і вплинути на формування плаценти. Наступний небажаний етап протікає на 12-14 тижні розвитку.

В цей час можуть з’явитися деякі дефекти в становленні статевих органів у плода. Заключна стадія припадає на 18-22 тиждень, коли відбувається завершення формування нервової системи, рефлекторних реакцій і виробляються деякі види гормонів.

Після завершення зародкового етапу настає пренатальне становлення плода, яке закінчується народженням дитини. З цього моменту починається постембріональний період, який триває до самої смерті.

Ентодерма

Ентодерма — один із зародкових листків, що формується в процесі ембріогенезу. Формування ентодерми проходить після впинанні стінки бластули в процесі гаструляції, при формуванні первинної кишки (архентерону).

Формування ентодерми (виділено червоним) в процесі гаструляції

Ентодерма спочатку складається з пласких клітин, які згодом стають стовбчастими. В процесі розвитку організму з ентодерми формується епітеліальна вистилка кишкового тракту, за винятком рота, глотки та кінцевої частини прямої кишки (котрі формуються випинаннями ектодерми); вистілка всіх залоз, котрі відкриваються в кишковий тракт, включаючи печінку та підшлункову залозу; епітелій слухового проходу та барабанної камери, трахеї, бронхів та альвеол в легенях, сечового міхура та частини уретри, фолікулів щитоподібної залози та тимусу.

Загалом, ентодерма відіграє визначальну роль у формуванні травної, дихальної та ендокринної систем хребетних.

Oops something went wrong: