Принципи та механізми регуляції онтогенезу. Доцент зубарьова Є.В.
Біологія розвитку вивчає способи генетичного контролю індивідуального розвитку та особливості реалізації генетичної програми у фенотип залежно від умов. Під умовами розуміються різні внутрішньорівневі та міжрівневі процеси та взаємодії – внутрішньоклітинні, міжклітинні, тканинні, внутрішньоорганні, організмові, популяційні, екологічні.
Дуже важливими є дослідження конкретних онтогенетичних механізмів зростання та морфогенезу. До них відносяться процеси проліферації(розмноження) клітин, міграції(переміщення) клітин, сортуванняклітин, їх запрограмованої загибелі, диференціюванняклітин, контактних взаємодійклітин (індукція та компетенція), дистантної взаємодіїклітин, тканин та органів (гуморальні та нервові механізми інтеграції). Всі ці процеси мають вибірковий характер, тобто. протікають у певних просторово-часових рамках з певною інтенсивністю, підкоряючись принципу цілісності організму, що розвивається. Тому одним із завдань біології розвитку є з'ясування ступеня та конкретних шляхів контролю з боку геному та одночасно рівня автономності різних процесів у ході онтогенезу.
Велику роль процесах онтогенезу грає поділклітин, оскільки:
– завдяки поділу із зиготи, що відповідає одноклітинній стадії розвитку, виникає багатоклітиннийорганізм;
- проліферація клітин, що відбувається після стадії дроблення, забезпечує зрісторганізму;
– вибірковому розмноженню клітин належить помітна роль забезпеченні морфогенетичнихпроцесів.
У постнатальному періоді індивідуального розвитку завдяки клітинному поділу здійснюється оновленнябагатьох тканин у процесі життєдіяльності організму, а також відновленнявтрачених органів, загоєнняран.
Дослідження показали, що кількість циклів клітинних поділів під час онтогенезу генетично зумовлено. Однак відома мутація, яка змінює розміри організму за рахунок одного додаткового клітинного поділу. Ця мутація описана у Drosophila melanogaster, вона успадковується за рецесивним зчепленим з підлогою типу. У таких мутантів розвиток відбувається нормально протягом усього ембріонального періоду. Але в той момент, коли нормальні особини заляльковуються і починають метаморфоз, особини-мутанти продовжують залишатися в личинковому стані ще додатково 2-5 діб. За цей час у них відбувається 1-2 додаткові поділки в імагінальних дисках, від кількості клітин яких залежить розмір майбутньої дорослої особини. Потім мутанти утворюють лялечку вдвічі більшу за звичайну. Після метаморфозу кілька подовженої за часом стадії лялечки світ з'являється морфологічно нормальна доросла особина подвоєного розміру.
Описано ряд мутацій у мишей, що викликають зниження проліферативної активності і наступні за цим фенотипічні ефекти – мікрофтальмія (зменшення розмірів очних яблук), відставання росту та атрофія деяких внутрішніх органів через мутації, що торкаються центральної нервової системи.
Таким чином, розподіл клітин є надзвичайно важливим процесом в онтогенетичному розвитку. Воно протікає з різною інтенсивністю в різний час і в різних місцях, носить клональний характер і схильне до генетичного контролю. Все це характеризує клітинний поділ як найскладнішу функцію цілісного організму, що підпорядковується регулюючим впливам різних рівнях: генетичному, тканинному, онтогенетическом.
Міграціяклітин має дуже велике значення, починаючи з процесу гаструляції і далі у процесах морфогенезу. Порушення міграції клітин у ході ембріогенезу призводить до недорозвиткуорганів або до них гетеротопіям, змін нормальної локалізації Усе це є вроджені вади розвитку. Наприклад, порушення міграції нейрообластів призводить до виникнення острівців сірої речовини в білій речовині, при цьому клітини втрачають здатність до диференціювання. Більше виражені зміни міграції призводять до мікрогіріїі полігірії(велика кількість дрібних і аномально розташованих звивин великих півкуль), або до макрогірії(потовщення основних звивин), або ж до агірії(Гладкий мозок, відсутність звивин і борозен великих півкуль). Всі ці зміни супроводжуються порушенням цитоархітектоніки та пошарової будови кори, гетеротопіями нервових клітин у білій речовині. Подібні вади відмічені і в мозочку.
Для міграції клітин дуже важливими є їх здатність до амебоїдного руху та властивості клітинних мембран. Все це генетично детерміновано, отже, і сама міграція клітин знаходиться під генетичним контролем, з одного боку, і впливами навколишніх клітин та тканин – з іншого.
У процесі ембріогенезу клітини як активно переміщаються, а й «дізнаються» одне одного, тобто. утворюють скупченняі пластилише з певними клітинами. Значні координовані переміщення клітин характерні періоду гаструляції. Сенс цих переміщень полягає у освіті відокремлених друг від друга зародкових листків з певним взаємним розташуванням. Клітини як би сортуютьсязалежно від якостей, тобто. вибірково. Необхідною умовою сортування є ступінь рухливості клітин та особливості їх мембран.
Агрегація клітин зародкових листків із собі подібними пояснюється здатністю до вибіркового злипання ( адгезії) клітин одного типу між собою. Одночасно це є проявом раннього диференціювання клітин на стадії гаструли.
Виборче сортування клітин можливе за рахунок того, що контакти між подібними клітинами сильніші, ніж між чужорідними клітинами через відмінності в поверхневому заряді їх мембран. Встановлено, що поверхневий заряд клітин мезодерми нижче, ніж клітин екто- та ентодерми, тому клітини мезодерми легше деформуються та втягуються у бластопор на початку гаструляції. Є також думка, що контактні взаємодії між однаковими клітинами ґрунтуються на антигенних властивостях їхньої мембрани.
Виборча адгезія клітин певного зародкового листка є необхідною умовою нормального розвитку організму. Прикладом втрати клітинами здатності до вибіркового сортування та злипання є їхня безладна поведінка в злоякісній пухлині. Очевидно, у забезпеченні сортування клітин важливе місце належить генетичним механізмам.
Диференціюванняклітин – це поступове (протягом кількох клітинних циклів) виникнення дедалі більших відмінностей і напрямів спеціалізації між клітинами, що походять із більш менш однорідних клітин одного зачатка. Цей процес супроводжують морфогенетичні перетворення, тобто. виникнення та подальший розвиток зародків певних органів у дефінітивні органи. Перші хімічні та морфогенетичні відмінності між клітинами, зумовлені самим перебігом ембріогенезу, виявляються у період гаструляції.
Процес, в результаті якого окремі тканини в ході диференціювання набувають характерного для них вигляду, називається гістогенезом. Диференціювання клітин, гістогенез та органогенез відбуваються в сукупності, причому у певних ділянках зародка та у певний час. Це свідчить про координованість та інтегрованість ембріонального розвитку.
В даний час загальноприйнятою вважається точка зору на диференціювання клітин у процесі онтогенезу як на результат послідовних реципрокних (взаємних) впливів цитоплазми та змінних продуктів активності ядерних генів. Таким чином, вперше прозвучала ідея про диференціальної експресії генівяк основний механізм цитодиференціювання. Рівні регуляції диференціальної експресії генів відповідають етапам реалізації інформації в напрямку ген → поліпептид → ознака і включають не лише внутрішньоклітинні процеси, але й тканинні та організмові.
Ембріональна індукція– це взаємодія елементів зародка, що розвивається, при якому одна ділянка зародка впливає на долю іншої ділянки. Наразі встановлено, що первинним ембріональним індукторомє хордомезодермальний зачаток у спинній губі бластопора. Але явища індукції численні та різноманітні. Крім первинної індукції, розрізняють вторинніі третинніякі можуть відбуватися на пізніших, ніж гаструляція, етапах розвитку. Всі ці індукції є каскадні взаємодіїтому що індукція багатьох структур залежить від попередніх індукційних подій. Наприклад, очний келих виникає лише після розвитку передньої частини головного мозку, кришталик – після формування келиха, а рогівка – після утворення кришталика.
Індукція носить не лише каскадний, а й переплітаєтьсяхарактер, тобто. в індукції тієї чи іншої структури може брати участь не одна, а кілька тканин. Наприклад, очний келих служить головним, але не єдиним індуктором кришталика.
Розрізняють два види індукції. Гетерономнаіндукція – коли один шматочок зародка індукує інший орган (хордомезодерма індукує поява нервової трубки та всього зародка загалом). Гомономнаіндукція – індуктор спонукає навколишній матеріал до розвитку у тому напрямі, як і сам. Наприклад, область нефротома, пересаджена іншому зародку, сприяє розвитку навколишнього матеріалу у бік формування головної нирки, а збільшення культури фібробластів серця маленького шматочка хряща тягне у себе процес утворення хряща.
Для того щоб сприйняти дію індуктора, компетентна тканина повинна мати хоча б мінімальну організацію. Поодинокі клітини не сприймають дію індуктора, а чим більше клітин у тканині, що реагує, тим активніше її реакція. Для надання індукуючої дії іноді достатньо лише однієї клітини індуктора. Встановлено хімічну природу індукторів – це можуть бути білки, нуклеопротеїди, стероїди і навіть неорганічні речовини. Але специфічність відповіді прямо пов'язані з хімічними властивостями індуктора.
Таким чином, генетичний контроль онтогенезу очевидний, проте в процесі розвитку зародок і його частини мають здатність до саморозвитку, що регулюється найціліснішою системою, що розвивається і не запрограмованого в генотипі зиготи.
2. Провідна роль ядра у регуляції формоутворення
Реалізація спадкової інформації в онтогенезі - багатоступінчастий процес. Він включає різні рівні регуляції - клітинний, тканинний, організмовий. На кожному з етапів розвитку організму функціонує велика кількість генів. Кожен контролює перебіг тієї чи іншої біохімічної реакції і через неї бере участь у здійсненні формотворчих процесів. Локалізація генів у хромосомах ядер визначає провідну роль ядра у регуляції формоутворення. Однак із цього приводу тривалий час відбувалися дискусії, особливо між ембріологами та генетиками. Перші відводили основну роль цитоплазмі, другі – ядру. Потім було знайдено компромісний варіант, згідно з яким ядро відповідає за видоспецифічні ознаки організмів, а цитоплазма – за загальніші ознаки.
Правоту генетиків було продемонстровано лише 30-ті роки ХХ століття досвідах фізіолога рослин Г.Хеммерлинга. Він виявив, що у одноклітинної водорості АсеtаЬulаriа форма капелюшка (парасолька) – органу розмноження, що розвивається на верхівці стебла, залежить тільки від ядра. Так, якщо у водорості одного виду - АсеtаЬulаriа mediterranea видалити ризоїд, що містить ядро, і зростити зі стеблиною ризоид з ядром іншого виду - А. wettsteini або А. crenulata, то утворюється капелюшок, властивий А. wettsteini або А.crenulata , і навпаки. 15).
У 50-ті роки ХХ ст. Б.Л.Астауров використовував для доказу провідної ролі ядра у розвитку тварин різну чутливість ядра і цитоплазми до дії радіації – ядро набагато чутливіше до опромінення, ніж цитоплазма. Дослідження проводили на яйцях тутового шовкопряда. Яйця, позбавлені жіночого ядерного апарату (шляхом опромінення високою дозою рентгенівських променів), при заплідненні неопроміненою спермою утворюють ядро дроблення у вигляді злиття ядер двох сперміїв. Відповідні особини завжди самці та їх легко впізнають за допомогою генетичного маркування. Якщо, використовуючи цю методику, поєднати цитоплазму яєць одного виду з ядром яєць іншого виду тутового шовкопряда, що відрізняється за багатьма морфологічними, фізіологічними ознаками і поведінкою, то виявляється, що організм, що розвивається, цілком і повністю подібний до батьківського, тобто. відповідає інформації, що міститься в ядрі.
Аналогічні дослідження проводилися з хребетними тваринами. Першим це питання досліджував французький ембріолог К. Гальєн-молодший. Він використав метод трансплантації ядер до яйцеклітини амфібій, який, як вважають, розроблений американськими ембріологами Бріггсом та Кінгом у 50-ті роки минулого століття та пізніше вдосконалений англійським ученим Джоном Гердоном. Насправді цей метод було розроблено ще 40-ті роки ХХ ст. російським вченим, основоположником вітчизняної експериментальної ембріології Георгієм Вікторовичем Лопашовим. Суть методу полягає в тому, що власне ядро яйцеклітини видаляється і чужорідне ядро-донор впорскується в яйцеклітину.
Саме шляхом міжвидових пересадок ядер Гальєн отримав ядерно-цитоплазматичні гібриди з різною конституцією. Починаючи зі стадії ранньої гаструли, вони виявляли важкі порушення розвитку. Однак невелика кількість таких гібридів (близько 2%) досягає дорослого стану. Всі особини за своїми ознаками подібні до представників того виду, від якого взято трансплантоване ядро.
Таким чином, можна стверджувати, що специфічні особливості індивідуального розвитку контролюються клітинним ядром.
Ядро , несучий спадковий матеріал, в якому записана програма індивідуального розвитку, характеризується такими особливостями:
– відіграє провідну роль регуляції формообразовательных процесів.
– здійснює цю роль у вигляді ядерно-цитоплазматичних взаємин, тобто. різна цитоплазма індукує різні функціональні стани ядра, що знаходиться в клітині.
– у ході регуляції індивідуального розвитку виявляє періодичність морфогенетичної активності.
Мал. 15. Експерименти Хеммерлінга, що доводять вироблення ядром ацетобулярії речовини, необхідної для регенерації капелюшка (Л. І. Корочкін, 1999)
Розвиток організмів базується на генетичній програмі (закладеній у хромосомному апараті зиготи) і відбувається в конкретних умовах середовища, що істотно впливає на процес реалізації генетичної інформації в онтогенезі особи.
Весь обсяг такої інформації про сукупність ознак та властивостей майбутнього організму міститься в ядрі зиготи. Утворення клітин тіла багатоклітинної тварини здійснюється в процесі мітотичного поділу зиготи та наступних поколінь клітин, ідентичних їй за своєю генетичною інформацією. Проте тіло сформованого організму складається з різних типів клітин - нервових, м'язових, епітеліальних і т. д., - диференційованих, що відрізняються за своєю будовою і функціями. Чому ж за наявності однакової у всіх них генетичної інформації вони такі різноманітні? Що ж забезпечує їхнє диференціювання в онтогенезі?
Генетична основа диференціювання - вибіркова активність певної частини генів із загального набору в клітинах різних тканин. В одних клітинах функціонує одна група генів, в інших – інші групи. Відповідно, у кожному клітинному типі синтезуються комплекси специфічних білків, що визначають структурні та функціональні властивості клітин. Цей феномен отримав назву диференціальної експресії(активності) генів.Виникають такі питання: що регулює активність генів? Чим визначаються різні шляхи розвитку клітин у організмі, що формується?
Не всі чинники, що визначають процеси диференціювання, вивчені. Проте відомо, що у різних етапах онтогенезу активність генів залежить як від внутрішніх, і від зовнішніх чинників.
На ранніх етапах дроблення між бластомерами, що формуються, виникають відмінності в хімічному складі їх цитоплазми. Це пояснюється неоднорідністю цитоплазми зиготи (наприклад, у амфібій ще в яйцеклітині створюється нерівномірний розподіл жовтка та пігменту). Вважається, що вихідна відмінність у цитоплазматичному оточенні ядер у бластомерах призводить до активації в них різних груп генів.
На пізніших етапах ембріонального розвитку виявили феномен ембріональної індукції. Так називають вплив однієї тканини на іншу, сусідню, що призводить до утворення в місці контакту нової тканини (наприклад, у амфібій при формуванні гаструли мезодерму виникає в ектодермі під впливом ентодерми, що контактує з нею). Отже, ембріональна індукція призводить до збільшення числа клітинних типів, а здійснюється за рахунок виділення клітинами особливих речовин - індукторів (білків та інших речовин).
На етапах ембріонального та постембріонального розвитку велике значення має гормональне регулюваннязростання та диференціювання. Гормони (речовини, що виділяються залозами внутрішньої секреції) впливають на різні органи і тканини, зумовлюють їх нормальний розвиток, активність генів, формування статі та розмноження організмів.
Розглянемо, наприклад, регуляцію метаморфозу у амфібій, під час якого в організмі відбувається безліч різноманітних змін. Одні органи (личинки пуголовка) руйнуються, інші (органи дорослої жаби) посилено зростають і розвиваються. Усі ці зміни відбуваються під впливом гормону щитовидної залози. Личинки амфібій, позбавлені щитовидної залози, не зазнають метаморфози (проте у оперованих личинок його можна викликати, якщо ввести їм гормон).
Особливо наочна роль гормонів на численних прикладах порушень діяльності залоз внутрішньої секреції в людини, добре відомих медикам. Так, при надмірному утворенні гормону росту можуть розвиватися гіганти двох-і навіть триметрової висоти. У разі недостатньої секреції цього гормону люди стають карликами (зростання – від 60 до 140 см).
На всіх етапах онтогенезу значний вплив на розвиток організмів надають фактори зовнішнього середовища(температура, світло, тиск, гравітація, склад їжі за вмістом хімічних елементів та вітамінів, різноманітні фізичні та хімічні фактори) (рис. 1).
Мал. 1.Вплив освітлення сонячним промінням на зростання курчат. Курчата одного віку отримували однакову їжу, немістить вітаміну D. Один курча (праворуч) піддававсяпівгодинного освітлення сонцем
Навіть однояйцеві близнюки (тобто мають ідентичний генетичний матеріал), що виросли в різних умовах і піддавалися впливу різних факторів середовища, можуть дуже відрізнятися один від одного за багатьма ознаками. У біології, медицині та ветеринарії накопичилася величезна кількість фактів, що демонструють шкідливий вплив різних факторів середовища на організм, що розвивається. В останні десятиліття сформувався самостійний розділ медико-біологічних наук тератологія. Дослідження в цій галузі присвячені вивченню каліцтв і вад розвитку організмів, з'ясування причин їх появи та ролі факторів середовища. Багато з виявлених тератогенів(факторів, що викликають потворність та вади розвитку) виявилися різними хімічними речовинами, з якими людина контактує у повсякденному житті: нікотином, алкоголем, різними синтетичними сполуками, лікарськими препаратами (при неправильному їх застосуванні). Виявлено тератогенну дію низки фізичних факторів – різного виду випромінювання, ультразвуку, вібрації, електромагнітного поля тощо.
Дослідження такого роду мають величезне практичне значення, що зростає в міру забруднення людиною навколишнього середовища. Знання закономірностей процесів нормального розвитку та причин порушень онтогенезу є основою попередження аномалій пороків розвитку в людей.
1)Рівні регуляції онтогенезу
Регуляція експресії всіх генів відбувається на різних рівнях:
1. Регуляція на генному рівнівідбувається по-різному
1.1. Модифікація ДНК (наприклад, заміна цитозину або гуаніну на метил-цитозин або метил-гуанін; метилювання основ знижує активність генів). 1.2. Збільшення обсягу ДНК у клітині шляхом диференціальної ампліфікації ДНК (наприклад, багаторазове копіювання генів рРНК) або за рахунок утворення політенних хромосом.1.3. Програмовані кількісні зміни ДНК (наприклад, зміна орієнтації промотора).1.4. Сплайсинг ДНК (наприклад, вирізування ділянок генів, що кодують антитіла). 1.5. Димінуція хроматину – незворотна втрата частини генетичного матеріалу в соматичних клітинах деяких організмів (інфузорій, аскарид, циклопів). 1.6. Зміна активності цілих хромосом (наприклад, інактивація однієї з двох X-хромосом у самок ссавців).1.7. Зміна послідовностей ДНК за допомогою рухливих генетичних елементів, наприклад транспозонів.
2. Регуляція на рівні транскрипції– шляхом регулювання транскрипції мРНК. Інтенсивне функціонування окремих генів чи його блоків відповідає певним етапам розвитку та диференціювання. Регуляторами транскрипції у тварин є стероїдні гормони.
3. Регуляція на рівні сплайсингу(Посттранскрипційної модифікації мРНК) – забезпечує можливість утворення різних типів зрілої, функціонально активної мРНК. Процесинг РНК регулюється за допомогою рибозимів (каталізаторів рибонуклеїнової природи) та ферментів матураз. Деякі генетичні захворювання людини (фенілкетонурія, деякі гемоглобінопатії) обумовлені порушенням сплайсингу.
4. Регуляція на рівні трансляції- Зумовлена різною активністю різних типів мРНК.
5. Регуляція на рівні посттрансляційної модифікації білків– регулюється шляхом посттрансляційної модифікації білків (фосфорилювання, ацетилювання, розщеплення вихідного поліпептидного ланцюга на більш дрібні фрагменти і т.д.).
Розглянуті приклади свідчать про різноманітті методів реалізації генетичної інформації шляхом регуляції активності самих генів чи його продуктів. Слід, однак, відзначити, що для клітини найбільш економічна регуляція на рівні транскрипції, оскільки вона перешкоджає утворенню відповідних мРНК та білків, коли клітина не відчуває потреби. Водночас регуляція на рівні транскрипції йде порівняно повільно, тоді як, наприклад, активація білків шляхом розщеплення молекул-попередників хоч і неекономічна, але відбувається дуже швидко.
2) Гени, що регулюють перебіг онтогенезу
Хід онтогенезу визначається генно-регуляторними мережами (каскадами). Вони беруть участь сигнальні білки та інших. в-ва («морфогени»; виділяються клітиною в навколишнє міжклітинний простір), рецептори, транскрипційні чинники, малі регуляторні РНК. Енхансери (сайти зв'язування ТФ) у регуляторних галузях генів-регуляторів – важливий компонент «генетичної програми розвитку». Від енхасерів залежить, якими перемикачами (а отже, де і коли) включатиметься цей ген.
У всіх тварин за розмітку ембріона вздовж передньо-задньої осі відповідає спеціальне сімейство генів - HOX-гени. Спочатку знайшли у дрозофіли, потім у всіх тварин.
Відкриття подібних Hox-генів у різних типів тварин змусило по-новому подивитись морфогенез тварин та її перетворення під час еволюції. Стало ясно, що, змінивши один ген або час (або місце) його включення, можна трансформувати, створити, видалити або перенести в інше місце одразу цілий орган, зберігши при цьому загальний план будови. Hox-гени у дрозофіли, людини та багатьох інших тварин розташовуються в хромосомі в строгому порядку, в тому самому, в якому відбувається диференціювання основних частин тіла двосторонньо симетричної тварини. Спочатку у раннього ембріона починають працювати гени, які відповідають за будову органів на голові, потім на грудях, потім гени починають оформляти хвостову частину.
Сімейство Hox-генів поділяється на 14 класів. Вважається, що ці 14 класів виникли шляхом дуплікації одного або небагатьох вихідних генів, репліки потім мутували і набули нових функцій. У кишковопорожнинних і гребневиків є всього 4 класи Hox-генів. У передбачуваного загального предка двосторонньосиметричних тварин їх мало бути принаймні 8. У ссавців присутні всі 14 класів. Принцип роботи цих генів однаковий. Усі вони є транскрипційними чинниками, тобто їх функція полягає у «включенні» чи «виключенні» інших генів. Через війну роботи Hox-генів запускається каскад реакцій, що веде до появи у клітині необхідних білків. Пізніше з'ясувалося, що в деяких тварин вони розташовані не так правильно, як у людини і дрозофіли. Крім хокс-генів, існує багато інших регуляторів розвитку. Більшість характерна плейотропність. Плейотропність – множинність функцій та фенотипічних проявів. Один і той же ген-регулятор (ТФ) може регулювати кілька різних процесів на різних стадіях ембріонального розвитку. Це «професійні перемикачі», яким у принципі однаково, що перемикати (був у регульованого гена необхідний енхансер). Тому в ході еволюції під їхнє управління легко можуть потрапити нові «підпрограми». Так з'являються нові ознаки.
Отже, перебіг онтогенезу регулюють: хроногени, гени просторової організації (дивись у методиці з генетики)
3) Принцип роботи генів в онтогенезі
Важливо відзначити, що сам процес будівництва особини кожного виду починається прямо з першого поділу. Отже, можна сказати, що розвиток особини відбувається за найсуворішою програмою поклітинного будівництва, в ході якої відбувається покрокова реалізація генетичної інформації, починаючи з першого поділу. Геном відображає саме строгу клітинну послідовність будівництва будь-якої особини: від першого поділу клітини до повного формування особини, від першої клітини, до другої, від неї до 3-ї, до 4-ї, до 5-ї .... до «останньої». Саме цю послідовність будівництва і укладено у т.зв. «Некодирующей частини геному, названої еволюціоністами - «сміттєвою частиною» геному. особини, що йде через суворо послідовне клітинне будівництво, коли спочатку формуються ембріон, як вихідний субстрат зі стовбурових клітин, далі він сегментується і утворюються зачатки («нирки») основних частин тіла з подальшим розвитком їх у напівфабрикати, і далі, в завершені органи. При цьому вся програма (алгоритм) такого будівництва записана в геном спільно з інформацією про всі ознаки особини. Отже, можна стверджувати, що програма будівництва і є власне інформація про всі органи, члени та системи! Це єдина та нерозривна інформація. Немає у геномі окремо інформації про план (програмі) будівництва та окремо про «спадкових ознаках», тобто. про склад та структуру органів та членів.
Новим і важливим в описі структури геному та процесу онтогенезу вважаю відзначити такі положення. Усю програму життя особини, що реалізується геномом, здається, зручно розбити на 3 великі етапи:
1й – формування, будівництво особини до моменту народження (перша та головна частина програми онтогенезу);
2й – зростання особи до зрілості (друга важлива частина програми онтогенезу);
3й – старіння та смерть.
Звісно ж, що вони мають свої особливості і дуже відрізняються за механізмами програмної реалізації.
1й період, серцевина онтогенезу, найбільш програмно складний, т.к. треба побудувати, сформувати тісно взаємопов'язані, тісно переплетені і взаємообумовлені всі органи, члени та системи різного білкового змісту. І його суттю є управління поклітинним будівництвом, управління розподілом клітини, коли кожній клітині визначено її «доля»: ділитися вона чи ні, і у другому випадку, який соматичний білок її наповнить.
На 2-му етапі практично білок підбирати зайве, т.к. мова йде про зростання вже сформованої особини, і треба лише забезпечити сувору пропорційність зростання всіх членів та органів вже оформленої та сформованої білкової структури (м.б. за винятком тільки репродуктивної системи). Для цього в геномі, ймовірно, є ділянки програм саме зростання всіх органів та членів, як продовження програм їхнього будівництва. Очевидно, всі вони побудовані за близькими алгоритмами пропорційного збільшення обсягу й обсягу і є продовженням програм будівництва органів. Це також дуже складні програми, зокрема. та програми пропорційного зростання тороїдальних конструкцій, таких, як порожнисті кістки, кровоносні судини та інших конструкцій величезної складності. При цьому відомо, що велику роль у процесі зростання відіграє гормон росту, гормон гіпофіза, який багато в чому визначає тривалість росту і кінцевий «розмір» особини.
На 3-му етапі йде лише процес оновлення клітин, шляхом їх заміни на «нові», але найгіршої якості, ймовірно, за рахунок погіршення якості всіх процесів експресії та поділу клітин, транскрипції, трансляції та мітозу в цілому, викликаного, як сьогодні вважається, постійним зменшенням довжини тіломірних кінців хромосом. Причому кожної білкової соматичної тканини суворо визначена періодичність оновлення, як часто вона оновлюватиме свої клітини. Практично не оновлюються клітини мозку, м'язи серця, печінки та деякі інші.
Загальні засади роботи програми управління формуванням, будівництвом особи в онтогенезі.Як видається, програма онтогенезу заснована на реалізації 3х основних принципів:
1й принцип – «кожній клітці суворо своє місце», це принцип власне будівництва: доля кожної клітини заздалегідь визначена і реалізується через типову процедуру «поділ – тиждень – спеціалізація». Ця інформація послідовно зчитується з певної ділянки (ділянок) геному і реалізується з використанням епігенетичного механізму: у вихідному положенні всі гени геному закриті метильними групами і відповідно до програми зчитування геному вони послідовно знімаються і потрібний, наступний по порядку будівництва клітин ген, активується групою ацетилювання гістонів. Далі цей ген знову закривається метильною групою. Можливо, що немає цих «груп закриття» на нігтях і волоссі, і росте воно постійно.
2й принцип, принцип контролю та підвищення надійності правильності будівництва: певні керуючі Нох-гени (ділянки ДНК) дозволяють будівництво там, де треба, в зоні власної відповідальності, і забороняють будівництво там, де не треба (для того, щоб зуби з'явилися саме в роті і не з'явилися в будь-якому іншому місці, очей у заздалегідь підготовлених очницях голови, а не на руці тощо).
3й принцип, принцип поєднання програм: т.к. більшість органів і людини, і тварин носить дуже складний, комплексний характер і включає одночасне формування і кісткового скелета, і кровоносних судин, і лімфи, і різних м'язових тканин, тканин шкіри, нервів, сухожиль, нейронів, волосяного покриву і багато іншого, всі ці окремі програми практично комплексно входять у відповідний кластер, і хіба що вкладені, накладені друг на друга. Реалізація першого принципу. Т.к. всі органи і члени, що утворюють єдиний організм особини, мають дуже складний, хитромудрий, але цілком певний, суворо конкретний вид і форму, то керуючи процесом саме поділу клітин легко домогтися отримання практично будь-якої запланованої форми. Це досягається саме тим, що не всі клітини діляться, тобто. йде процес управління напрямом розподілу, і, відповідно, напрямом будівництва органу, формування його форми. експресії в ній відповідного білок - гена, що кодує, або ця клітина вступить у фазу мітозу і буде піддана подальшому поділу. Саме для цього і існує в процесі мітозу інтерфазу з етапом G1 та критичною точкою R. Саме шляхом відповідного обсягу синтезу білка тригера і визначається подальша доля клітини у точці R1. Тобто. кількість цього білка і визначає подальшу долю клітини і, тим самим, форму органу, що створюється або члена. Якщо ця клітина не ділитися, а підлягає спеціалізації, зміст клітини, тобто. вид білка в цій клітині, що спеціалізується, заздалегідь відомий з призначення цього органу або члена.
Ось цей послідовно – паралельний процес, ця програма реалізації долі кожної клітини і є власне програма онтогенезу. Отже, якщо у цій клітці утворилося мало тригерного білка, це і є сигнал на запуск процесу спеціалізації цієї клітини, а чи не її розподіл. Для подальшої спеціалізації необхідно вказати цій клітині, якою вона повинна бути за вмістом білка, тобто. який білок (або групу білків при альтернативному сплайсингу) активувати в ній саме відповідно до загального плану та загальної програми будівництва. Очевидно, що в процесі зчитування геному кількість тригерного білка визначається загальною програмою будівництва (онтогенезу) і кодується спеціальною послідовністю ДНК, що управляє. Можна з упевненістю припустити, що ця інформація укладена в «некодуючій» частині геному в зоні диспергованих (тобто розсіяних) послідовностей ДНК, що повторюються, розташованих між генами: їх «довгі» (Line) повтори дають команду на виробництво тригерного білка у великій кількості (R більше R порога), і, як наслідок, клітина переходить у етап розподілу. Якщо слідує коротка (Sine) послідовність, то проводитися тригерного білка менше порога і клітина вступає у фазу спеціалізації. Загальна кількість диспергригованих послідовностей ДНК в геномі близько 2х мільйонів, що одного порядку з кількістю клітин плода перед пологами (близько 200 млн.) В.о., порядок слідування диспергованих послідовностей в геномі і визначає порядок поділу та спеціалізації клітин, тобто. прядок формування форми органа.При цьому, сам процес активації цих ДНК повторів, швидше за все, здійснюється послідовно та формально з використанням епігенетичних маркерів: зняття репресивних метильних груп та приєднання груп активації – ацетилювання гістонів. Отже, ці, т.зв. «некодуючі ділянки ДНК» є кодуючими! Вони кодують не соматичні білки та амінокислоти, а регулюючі білки та амінокислоти.
4)Тотипотентність
ТОТИПОТЕНТНІСТЬ здатність окремих клітин у процесі реалізації укладеної в них генетичної інформації не лише до диференціювання, а й до розвитку на цілий організм. Тотипотентні запліднені яйцеклітини рослин та тварин. Для соматичних клітин тварин характерна тканинна специфічність з ранніх стадій ембріонального розвитку, і тому вони не мають тотипотентності. Однак стовбурові клітини в тканинах тварин, що оновлюються, в межах одного типу тканини можуть розвиватися в різних напрямках. Наприклад, стовбурові клітини кровотворної тканини ссавців дають початок еритроцитам та лейкоцитам. Соматичні клітини рослин здатні повністю реалізувати свій потенціал розвитку із заснуванням цілого організму. Спеціалізовані клітини різних органів (аркуша, кореня, квітки) здатні до розмноження в штучному середовищі поза організмом. При створенні оптимального співвідношення фітогормонів в живильному середовищі клітини, що культивуються, можуть утворювати пагони або перетворюватися в результаті соматичного ембріогенезу в зародковоподібні структури, які потім розвиваються в цілий організм. Здатність соматичних клітин рослин виявляти тотипотентність залежить від генотипу. Тотипотентність соматичних клітин лежить в основі їх використання в генетичній та клітинній інженерії. Гомеозні мутації у дрозофіли. Після завершення формування сегментації, набувають чинності гомеозисні гени - великий клас генів, які контролюють розвиток якоїсь частини тіла з певного сегмента. В результаті гомеозової мутації з даного сегмента розвивається якась інша частина тіла. Серед гомеозисних генів найбільш відомі Bithorax-Complex (BX-C) та Antennapedia-Complex (Ant-C). У дрозофіли личинки та імаго мають яскраво виражені сегменти: один головний, три грудні та вісім черевних. Кожен сегмент імаго містить набір диференційованих морфологічних структур. Мезоторакальний сегмент несе пару крил і пару ніг, метаторакальний – пару ніг та пару гальтерів – особливих булавоподібних утворень, що допомагають утримувати рівновагу в польоті. Є група генів, відповідальних формування гальтерів і черевних сегментів. Одним із генів, що впливають на ці процеси, є ВХ-С. Без цього гена ембріон розвивається до певної стадії, а потім гине. Якби цей організм залишився жити, то він мав би 10 пар крил і 10 пар ніг. Функція гена ВХ-С Полягає в інактивації генів, що формують ноги та крила у всіх наступних після другого торакального сегментах. Комплекс ВХ-С Містить три різні гени: Ubx, Abd-A і Abd-B. Кожен контролює формування певної групи сегментів. Мутації цих генів змушують усі наступні сегменти формуватися подібно до одного з попередніх. Якщо всі три гени видалені, Нормально розвиваються лише перший торакальний (Т1) і дев'ятий черевний (А9) сегменти, контрольовані іншими генами, й інші сегменти (ТЗ і черевні) розвиваються як Т2. Якщо ген Ubx зберігається, але ушкоджуються Abd-A і Abd-B, нормально розвиваються всі грудні сегменти, а всі черевні представлені найпершим - А1. При пошкодженні гена Abd-B нормально розвиваються всі грудні сегменти, потім черевні Al, A2 і A3, а всі інші сформовані як сегмент А4.
5) Механізми, що працюють у процесі онтогенезу(Дивись підручник Яригіна стор.328-347)
6)Тератогени
Тератогенна дія (від грец. τερατος «потвора, потвора, потворність») - порушення ембріонального розвитку під впливом тератогенних факторів - деяких фізичних, хімічних (у тому числі лікарських препаратів) та біологічних агентів (наприклад, вірусів) з виникненням морфологічних аномалій та вад розвитку . Тератогенні фактори включають лікарські засоби, наркотики та багато інших речовин. Вирізняють такі особливості впливу тератогенних факторів.
Дія тератогенних факторів має дозозалежний характер. У різних біологічних видів дозозалежність тератогенного впливу може різнитися. Для кожного тератогенного фактора існує певна гранична доза тератогенної дії. Зазвичай вона на 1-3 порядки нижча за летальну. Відмінності тератогенної дії у різних біологічних видів, а також у різних представників одного й того ж виду пов'язані з особливостями всмоктування, метаболізму, здатності речовини поширюватися в організмі та проникати через плаценту.
Чутливість до різних тератогенних факторів протягом внутрішньоутробного розвитку може змінюватись. Вирізняють такі періоди внутрішньоутробного розвитку людини. Тератогени – клас хімічних речовин або фізичних впливів, що мають виражену різною мірою тератогенну властивість. Це насамперед деякі медикаменти, наркотики, алкоголь, куріння тютюну та марихуани, кокаїн, гормони, взагалі ксенобіотики навколишнього середовища (накопичені у величезній кількості в ході технологічного прогресу, особливо за останні 1-1,5 століття, чужі давнім біологічним структурам живих істот хімічні субстанції), про негативну дію багатьох з них на організм, що розвивається, відомо недостатньо. Див Талідомід. Тератогенними, ймовірно, є деякі продукти дисметаболізму, що виникають при захворюваннях вагітної матері. Ті речовини, які не викликають грубих фізичних відхилень, але здатні негативно впливати на поведінкові, емоційні або когнітивні процеси, а таких речовин, мабуть, значно більше, ніж власне тератогенів, називаються поведінковими або психологічними тератогенними факторами. Тератогенами є також іонізуюча радіація, здатна викликати мутації у процесі гаметогенезу, електромагнітні випромінювання, механічні фактори (наприклад, тугі корсети, за допомогою яких жінки намагаються приховати свою вагітність).
7) Типи вад розвитку у людини
Пороки розвитку ЦНС відносяться до полігенних хвороб.
Екзогенні фактори включають цукровий діабет, дефіцит фолієвої кислоти, прийом матір'ю вальпроєвої кислоти, гіпертермію.Пороки розвитку ЦНС спостерігаються і при моногенних хворобах, наприклад, при синдромі Меккеля-Грубера і синдромі Робертса, анеуплоїдії (трисомія по 18-й і 13-й хромосомах), триплоїдії та при транслокаціях, що дають незбалансовані гамети. Пороки розвитку ЦНС також зустрічаються при синдромах Гольденхара та OEIS (за першими буквами наступних слів: Omphalocele – грижа пупкового канатика, Exstrophy of bladder – екстрофія сечового міхура, Imperforate anus – атрезія заднього проходу, Sacral abnormalities – порок.
До основних вроджених вад ЦНС відносяться аненцефалія, хребетна ущелина, енцефалоцеле, екзенцефалія та незарощення хребетного каналу та черепа. Вони формуються внаслідок незарощення нервової трубки. Близько 80% вад розвитку ЦНС становить гідроцефалія. Нерідко вона поєднується з іншими вадами розвитку ЦНС. Вроджені вади серця: Вроджені вади серця нерідко поєднуються з іншими вадами розвитку. Супутні грубі вади розвитку є у кожної четвертої дитини з вродженою пороком серця. У дітей із вродженими вадами серця в 10 разів підвищено поширеність інших вад розвитку.
Поширеність вроджених вад серця у новонароджених становить 0,5-1%. 15% випадків смерті дітей віком до року обумовлено вродженими вадами серця. Причини: генетичні фактори. Хромосомні аномалії, переважно трисомії. Моногенні хвороби з аутосомно-домінантним та рецесивним наслідуванням, зчепленим з X-хромосомою. 2% всіх вроджених вад серця пов'язані з чинниками довкілля. До них, зокрема, належать вірус краснухи, а також такі засоби, як алкоголь, триметадіон та літію карбонат.
Генетичний ризик залежить від супутніх вад розвитку та причини захворювання. Якщо чоловік страждає вродженою клишоногою (без супутніх вад), ризик захворювання на сибси і дітей становить близько 3%. Якщо хвора жінка, ризик для сібс становить близько 5%, а для дітей - 3%.
Діафрагмальна грижа формується в результаті переміщення органів черевної порожнини (шлунка, тонкої кишки, рідше печінки) у грудну порожнину через вроджений дефект діафрагми. Уроджений вивих стегна – один з найчастіших вад розвитку. У жінок спостерігається в 6 разів частіше, ніж у чоловіків. При тазовому передлежанні ризик цієї вади розвитку підвищується у 10-15 разів. Якщо хвора жінка, ризик для рідних братів становить 3-4%, а сестер - 10%. Якщо хворий чоловік, ризик дещо вищий. Якщо порок спостерігався і в батьків, і в дітей віком, генетичний ризик зростає до 10-15%.
Пороки розвитку ШКТ: Стеноз воротаря, Атрезія дванадцятипалої кишки
(Вважається полігенною хворобою, хоча описані випадки успадкування за аутосомно-рецесивним типом), Хвороба Гіршпрунга (вроджений агангліоз товстої кишки).
8) Ембріональна індукція
Індукція ембріональна (від лат. mductio – наведення, збудження) – вплив одного ембріонального зачатку (індуктора) на розвиток (диференціювання) іншого; лежить в основі органогенезу. Виявляється усім стадіях ембріонального розвитку. Наприклад, у бластулі клітини ділянки майбутньої дорсальної губи є індукторами та впливають на розвиток інших частин зародка, зокрема хорди.
Хорда разом з мезодермою, що прилягає до неї (так звана хордомезодерма), у свою чергу індукує закладку нервової системи; частина головного мозку, з якої утворюється сітківка ока, впливає на сусідню ділянку ектодерми, викликаючи його диференціацію в рогівку, та ін.
Ембріональна індукція здійснюється при безпосередньому контакті та взаємодії груп клітин між собою (поверхнева взаємодія) або шляхом передачі індукуючої дії через хімічні речовини, що володіють властивостями низькомолекулярних білків. Дія індукторів, як правило, позбавлена видової специфічності. Явище ембріональної індукції відкрив у 1901 німецький ембріолог X. Шпеман. Ембріональна індукція – лише один із механізмів онтогенезу. Багатьом явищам розвитку потрібні інші механізми. Ділянка дорсальної губи бластопора, який при пересадці викликає на новому місці утворення мезодерми та нейроектодерми отримав назву «організатор Шпемана». (Дивись підручник Яригіна стор.
8) Персистування-це вада ембріонального етапу розвитку, що полягає в залишку ембріональних структур після народження.
Атрезія-це вада розвитку, що полягає у відсутності отвору в органі.
Стеноз- це природжене або придбане аномальне звуження просвіту будь-якого порожнього органу (стравовода, кишечника, кровоносної судини)
Гіпоплазія- це аномалії розвитку, що полягають у недорозвиненні тканини, органу, частини тіла чи цілого організму.
Ампліфікація(Лат. amplificatio - посилення, збільшення), в молекулярної біології - процес утворення додаткових копій ділянок хромосомної ДНК, як правило, містять певні гени або сегменти структурного гетерохроматину. Ампліфікація може бути відповіддю клітин на селективну дію (наприклад, при дії метотрексату). Ампліфікація – один із механізмів активації онкогенів у процесі розвитку пухлини, наприклад, онкогену N-myc при розвитку нейробластоми (найпоширеніша форма раку щільних тканин у дітей). Також ампліфікація – накопичення копій певної нуклеотидної послідовності під час ПЛР – полімеразної ланцюгової реакції.
Крім цього, дивись стор.361-364 (Яригін).
Онтогенез називається індивідуальний розвиток особини (Е. Геккель, 1866).
Головне питання біології: як з одного яйця виникає безліч різних типів клітин! А з одного генотипу – кілька тисяч різних фенотипів? У ссавців із однієї зиготи формуються понад 1000 різних типів клітин.
Розвиток- безперервний процес зміни, що зазвичай супроводжується збільшенням ваги, розмірів, зміною функцій. Майже завжди передбачає зростання, яке може бути пов'язане зі збільшенням розміру клітин або їхньої кількості. Вага яйцеклітини 1*10х(-5)г, сперматозоїда – 5х10(-9)г. У новонародженого – 3200
Одним збільшенням маси неможливо забезпечити формування ознак, притаманних організму.
Етапи розвитку.
Детермінація клітин
Диференціювання клітин
Утворення нової форми, морфогенез.
Порушення будь-якого етапу може призвести до виникнення вад розвитку та каліцтв.
Детермінація- Обмеження, визначення - прогресивне обмеження онтогенетичних можливостей ембріональних клітин. Це означає, що на етапі детермінації клітини за своїми морфологічними ознаками відрізняються від ембріональних клітин, але функції виконують ще ембріональних клітин. Тобто. детерміновані клітини ще здатні виконувати спеціальні функції. У ссавців детерміновані клітини з'являються на стадії восьми бластомерів. Химерні, алоферні організми. Як об'єкт дослідження миші. Зародки мишей на стадії 8 бластомерів за допомогою ферменту пронази вилучають і розбивають на окремі бластомери, виробляють змішування бластомерів від різних тварин пробірці, а потім вшивають в матку. Через війну виходять нормальні тварини, але забарвлення елементів різна, т.к. вихідні форми були різних кольорів. Якщо подібну операцію проводити на пізніших етапах ембріогенезу – загибель тварин, що доводить детермінацію клітин на даному етапі.
Процес детермінації перебуває під генетичним контролем. Це ступінчастий, багатоетапний процес, вивчений поки що недостатньо добре. Очевидно, основу детермінації – активація тих чи інших генів і синтез різних и-РНК і, можливо, білків.
Детермінація може порушуватись, що призводить до мутацій. Класичний приклад – розвиток у мутантів дрозофіли замість вусиків ротового апарату – кінцівки. Формування кінцівок у нехарактерних місцях.
Диференціювання. Детерміновані клітини поступово вступають на шлях розвитку (неспеціалізовані ембріональні клітини перетворюються на диференційовані клітини організму). Диференційовані клітини на відміну від детермінованих мають спеціальні морфологічні та функціональні організації. Вони відбуваються суворо певні біохімічні реакції та синтез спеціальних білків.
Клітини печінки – альбумін.
Клітини епідермісу шкіри – кератин.
М'язи – актин, міозин, мієлін, міоглобін.
Молочні залози – казеїн, лактоглобулін.
Щитовидна залоза – тироглобулін.
Слизова оболонка шлунка – пепсин.
Підшлункова залоза – трипсин, хімотрипсин, амілаза, інсулін.
Як правило, диференціація відбувається в ембріональному періоді та призводить до незворотних змін поліпотентних клітин ембріона.
Синтез спеціальних білків починається дуже ранніх стадіях розвитку. Щодо стадії дроблення: бластомери відрізняються один від одного цитоплазмою. У цитоплазмі різних бластомерів є різні речовини. Ядра всіх бластомерів несуть ту саму генетичну інформацію, т.к. мають однакову кількість ДНК та ідентичний порядок розташування пар нуклеотидів. Питання про спеціалізацію досі не знайшло відповіді.
1939 Томас Морган висунув гіпотезу: «диференціювання клітин пов'язана з активністю різних генів одного і того ж геному». Нині відомо, що у диференційованих клітинах працює близько 10% генів, інші ж неактивні. Через це у різних типах спеціалізованих клітин функціонують свої певні гени. Спеціальними дослідами з пересадки ядер з клітин кишечника пуголовка в без'ядерну яйцеклітину було доведено, що в диференційованих клітинах зберігається генетичний матеріал і припинення функціонування певних генів є оборотним. З яйця жаби видаляли ядро, брали ядро з клітини кишечника пуголовка. Розвиток не відбувався, іноді ембріогенез відбувався нормально. Будова дорослої жаби повністю визначалася ядром.
На функціонування генів у процесі розвитку багатоклітинного організму впливають складні та безперервні взаємодії ядра та цитоплазми та міжклітинні взаємодії.
Регуляція диференціювання відбувається на рівні транскрипції та на втраті трансляції.
Рівні регуляції диференціювання клітин .
На рівні транскрипції.
Участь білків – гістонів, які утворюють комплекс із ДНК.
Ділянки ДНК, покриті гістоном, не здатні до транскрипції, а ділянки без гістонових білків транскрибуються. Таким чином, білки беруть участь у контролі над зчитуваними генами.
Гіпотеза диференціальної активності генів: «Припущення у тому, що у різних генах диференційованих клітин репресовані (закриті для зчитування) різні ділянки ДНК і тому синтезуються різні види м-РНК».
На рівні трансляції.
Відомо, що під час розвитку організму закладення органів відбувається одночасно.
Гетерохронія- Закономірність, що передбачає неодночасний розвиток.
Процес диференціювання клітин пов'язані з депресією певних клітин. У процесі гаструляції депресія генів залежить від впливу неоднакової цитоплазми в клітинах ембріональних. В органогенезі основне значення у міжклітинних взаємодій. Пізніше регулювання активності генів здійснюється через гормональні зв'язки.
У зародку різні ділянки впливають одна на одну.
Якщо розділити зародок тритону на стадії бластули навпіл, то з кожної половини розвивається нормальний тритон. Якщо те саме зробити після початку гаструляції, з однієї половини формується нормальний організм, а інша половина дегенерує. Нормальний зародок утворюється з половини, де розташовувалися дорсальна губа бластопора. Це доводить, що
клітини дорсальної губи мають здатність організовувати програму розвитку зародка
ніякі інші клітини не здатні це робити.
Морфогенез- Освіта форми, прийняття нової форми. Освіта форми найчастіше відбувається внаслідок диференціального зростання. В основі морфогенезу лежить організований рух клітин та груп клітин. Внаслідок переміщення клітини потрапляють у нове середовище. Процес відбувається у часі та просторі.
Диференційовані клітини не можуть існувати самостійно, кооперуються з іншими клітинами, утворюючи тканини та органи. В освіті органів важлива поведінка клітин, яка залежить від клітинних мембран.
Клітинна мембрана відіграє роль у здійсненні
Клітинних контактів
Адгезії
агрегації.
Міжклітинний контакт– рухливі клітини приходять у контакт і розходяться, не втрачаючи рухливості.
Адгезія- клітини, що прийшли в контакт, тривалий час притиснуті один до одного.
Агрегація -між адгезованими клітинами виникають спеціальні сполучнотканинні чи судинні структури, тобто. відбувається формування простих клітинних агрегатів тканин чи органів.
Для формування органу необхідна присутність у певній кількості всіх клітин, що мають загальну органну властивість.
Експеримент із дезагрегованими клітинами амфібій. Взято 3 тканини – епідерміс нервової платівки, ділянку нервових валиків, клітини ектодерми кишечника. Клітини дезагреговані випадково і змішані. Клітини починають поступово розсортуватися. Причому процес сортування триває доти, доки утворюються 3 тканини: зверху шар епідермальної тканини, потім нервова трубка й унизу - скупчення ендодермальних клітин. Це явище отримало назву сегрегації клітин – вибіркового сортування.
Змішували клітини очних зачатків та хряща. Ракові клітини не здатні до сегрегації та невіддільні від нормальних. Інші клітини схильні до сегрегації.
Критичні періоди розвитку.
Критичний період - період, який пов'язаний із зміною обміну речовин (перемикання геному).
В онтогенезі людини виділяють:
1. розвиток статевих клітин
2. запліднення
3. імплантація (7-8 тиждень)
4. розвиток осьових органів та формування плаценти (3-8 тижнів)
5. стадія зростання мозку (15-20 тижня).
6. формування основних функціональних систем організму та диференціювання статевого апарату (10-14 тижні).
7. народження (0-10 днів)
8. період грудного віку – максимальна інтенсивність зростання, функціонування системи енергопродукції та інших.
9. дошкільний (6-9 років)
10. пубертатний – для дівчаток 12. для хлопчиків 13 років.
11. закінчення репродуктивного періоду, в жінок – 55, в чоловіків – 60 років.
У критичні періоди розвитку проявляються мутації, тому треба бути уважним до цих періодів.
КЛІТИННІ МЕХАНІЗМИ ВИНИКНЕННЯ ВРОДЖЕНИХ ПОРОКІВ РОЗВИТКУ.
Формування вроджених вад - результат відхилень від розвитку особини. Такий розвиток відбувається протягом тривалого відрізка часу та здійснюється завдяки ланцюгу послідовних та пов'язаних один з одним подій. Єдиний процес індивідуального розвитку можна уявити основними етапами:
гаметогенез,
запліднення,
ембріональний морфогенез,
постембріональний розвиток.
Основним змістом гаметогенезу (утворення статевих клітин), за образним виразом С. Raven, є «кодування морфогенетичної інформації», у процесі реалізації якої з одноклітинного зародка (зиготи) розвивається багатоклітинний організм. Морфогенетичну інформацію несуть ядерні гени, локалізовані в хромосомах гамет (генотипова інформація), та цитоплазматичні фактори – білки цитоплазми (цитоплазматична інформація). Обидва види інформації утворюють єдину ядерно-цитоплазматичну систему, що зумовлює розвиток організму.
Ембріональний морфогенез , тобто. формування морфологічних структур ембріона, що включає ембріональний гістогенез - виникнення спеціалізованих тканин з малодиференційованих клітин ембріонального зачатку, і органогенез - розвиток органів та систем організму. Ембріональний морфогенез здійснюється при взаємодії геному зародка та організму матері, особливо її гормональної та імунної систем, і пов'язаний з процесами розмноження, росту, міграції, диференціації та відмирання клітин та формоутворенням органів та тканин.
Ці процеси контролюються складним взаємодією генетичних, эпигеномиих і зовнішніх чинників, визначальним зрештою тимчасову і просторову послідовність експресії генів і цим цитодиференціювання і морфогенез. Включення одних і виключення інших генів відбувається протягом усього ембріогенезу. Відповідно до цих процесів змінюються тимчасові структури зародка , яких протягом ембріогенезу налічуються сотні, і формуються вони і на внутрішньоклітинному, клітинному, екстраклітинному, тканинному, міжтканинному, органному та міжорганному рівнях. Порушення будь-якого з вищезгаданих механізмів у дискретному процесі ембріогенезу тягне за собою відхилення від нормального розвитку і, отже, може реалізуватися у вроджену ваду. На внутрішньоклітинному рівні до «пускових» механізмів порушення розвитку відносяться зміни молекулярних процесів, залучених до реплікації зміни шляхів біосинтезу та білкового харчування зародків, порушення енергетичного обміну та інших інтимних механізмів, що визначають життєдіяльність клітин.
До основних клітинних механізмів тератогенезу відносяться зміни розмноження, міграції та диференціювання.
Порушення розмноження пов'язані зі зниженням мітотичної активності клітин і виявляються гальмуванням преліферативної активності клітин аж до повної її зупинки. Результатом таких змін можуть бути гіпоплазія або аплазія будь-якого органу або його частини, а також порушення злиття один з одним окремих ембріональних структур, що формують орган, оскільки злиття відбувається в строго певні періоди.
Внаслідок низької проліферативної активності контакт між ембріональними структурами порушується (спізнюється). Такий механізм, очевидно, є основою багатьох дизрафій (деякі ущелини губи, піднебіння, спинномозкові грижі). Таким чином, будь-який фактор (генетичний або середній), здатний знижувати мітотичну активність в ході ембріогенезу (наприклад, інгібітори синтезу ДНК, хлоридин, дефіцит кисню в клітинах і тканинах, вірус краснухи, числові аберації хромосом) може призвести до розвитку вродженої вади. Внаслідок порушення міграції клітин можуть розвинутися гетсротопії, агенезії та інші вади. В експерименті, проведеному на щурах із введенням ним надмірної кількості вітаміну А, показано, що важкі симетричні ущелини обличчя утворюються в результаті порушення міграції клітин пейроектодермального гребеня в ембріональні верхньощелепні відростки. При більшості хромосомних хвороб у білій речовині головного мозку знаходять гетеротопію нейронів, зумовлену порушенням процесів міграції. З порушенням міграції пов'язують походження синдромів Робінова та Ді-Джорджі.
Диференціація, т. е. утворення різнорідних клітин, тканин та органів з однорідного ембріонального зачатку, послідовно відбувається протягом усього ембріогенезу. Така диференціація може припинитися на будь-якому етапі розвитку, що спричинить зростання безформної маси недиференційованих клітин (як це спостерігається у ранніх абортусів), агенезію органу або системи органів, їх морфологічну та функціональну незрілість, а також персистування. ембріональних структур. Ключові позиції в спеціалізації клітин займає диференціальна активність генів в результаті якої різні фази ембріогенезу синтезуються специфічні для кожної стадії ізоферменти, з якими в основному і пов'язана індукція клітин і тканин у певному напрямку. У цьому процесі беруть участь як мінімум два об'єкти - донор ферменту або гормону та їх реципієнт. Порушення розвитку може виникати як за недостатньої функції або відсутності генів і клітин-продуцентів цих речовин, так і при змінах у клітинах-мішенях. Наприклад, відсутність активності до андрогену в клітинах-мішенях зачатків чоловічих статевих органів, обумовленої рецепторами, здатними «пізнавати» відповідний гормон, призводить до різних вад цих органів. Відсутність тестикулярих гормонів у плодів з генетичною чоловічою статтю призводить до розвитку статевих органів за жіночим типом.
До екстраклітинних факторів регуляції ембріогенезу відносяться компоненти екстраклітинного матриксу - глікозамінно-глікани, протеоглікани, колагенові білки, фіброіектин, що беруть участь у всіх процесах органогенезу. Порушення нормального функціонування компонентів екстраклітинного матриксу можуть бути зумовлені генетичними та тератогенними факторами. Наприклад, такі хімічні тератогени, як саліцилат і амінонікотин, талідомід і дилантин, відповідно порушують синтез і процесинг протеогліканів і колагену, зумовлюють ряд вад кінцівок, серця, очей, неба.
До основних механізмів тератогенезу на тканинному рівні відносяться загибель окремих клітинних мас, уповільнення розпаду і розсмоктування клітин, що відмирають під час нормального ембріогенезу, а також порушення адгезії тканин. Фізіологічна загибель клітин відбувається під впливом лізосомальних ферментів у багатьох органах у процесі їхнього остаточного формування. Така «запрограмована» (первинна) загибель клітин спостерігається при злитті первинних анатомічних структур (наприклад, піднебінних відростків, м'язово-ендокардіальних виступів), реканалізації кишкової трубки, відкритті природних отворів або, наприклад, регресії міжпальцевих перетинок при формуванні пальців. У ряді випадків спостерігається надлишковий розпад клітин, що може призвести до деяких дисмелій, дефектів перегородок серця, нориць. Вторинна загибель клітин і тканин пов'язана з циркуляторними розладами (тромбоз судин, їх здавлення, крововиливи) або безпосереднім цитолітичною дією фактора, що ушкоджує, наприклад вірусу краснухи.
Затримка фізіологічного розпаду клітин або уповільнення розсмоктування їх внаслідок недостатньої макрофагальної реакції або порушень функцій компонентів екстраклітинного матриксу можуть призводити до синдактилії, атрезії, зсуву гирла аорти, що поєднується з дефектом міжшлуночкової перегородки. Подібним механізмом є уповільнена інволюція деяких ембріональних структур, наприклад подовження часу функціонування апікального ектодермального гребеня, що призводить до розвитку преаксіальної полідактилії.
Порушення механізму адгезії, тобто. процесів «склеювання», «утримання» і «зрощення» ембріональних структур може призвести до розвитку пороку навіть у тих випадках, коли проліферація тканин і зростання ембріональних структур органів були нормальними. Порушення механізму адгезії, як і недостатньо активна проліферація, лежать в основі багатьох вад типу дизрафій (наприклад, вади, пов'язані з незакриттям нервової трубки).
Вроджені вади після закінчення основного органогенезу - це головним чином зупинка в розвитку (наприклад, гіпоплазії), затримка переміщення органу на місце остаточної його локалізації (тазова нирка, крипторхізм), вторинні зміни, пов'язані зі стисненням (наприклад, деформація кінцівок при маловодій, ).
Прогресивну роль розумінні патогенезу н у встановленні причин вроджених вад зіграло вчення З. Stockard і П. Р. Свєтлова (1937, 1960) про критичні періоди, і навіть вчення Є. Schwalbe про тератогенетичних термінаційних періодах. Ці періоди часто ототожнюються, що не так. Під терміном «критичні періоди», введеним у наукову літературу в 1897 р. П. І. Броуновим, розуміють періоди в ембріогенезі, що відрізняються підвищеною чутливістю зародка до шкідливої дії факторів зовнішнього середовища. У ссавців критичні періоди збігаються з періодами імплантації та плацентації. Перший критичний період у людини посідає кінець 1 - й - початок 2-го тижня вагітності. Вплив шкідливого фактора в цей час в основному призводить до загибелі зародка. Другий період охоплює 3-6 тижні, коли аналогічний фактор чаші індукує порок розвитку.
Критичні періоди збігаються з періодами найбільш інтенсивного формування органів та пов'язані в основному з періодичністю проявів морфологічної активності ядер.
Під терміном тератогенетичний термінаційний період розуміють граничний термін (від латів. terminus - межа, кордон), протягом якого фактори, що пошкоджують, можуть викликати порок розвитку. Оскільки тератогенний фактор може призвести до розвитку пороку лише в тому випадку, якщо він діяв до закінчення формування органу, а формування органів (тим більше різних пороків) не збігається у часі, кожна вада має свій термінаційний період. Наприклад, цей період для близнюків, що не розділилися, ограї чен першими двома тижнями після запліднення, для двокамерного серця - до 34-го дня, для аплазії міжшлуночкової перегородки - до 44-го дня, для дефекту міжпередсердної перегородки - до 55-го дня вагітності. Для персистування артеріальної протоки або овального отвору, крипторхізму, багатьох вад розвитку зубів тривалість цього періоду не обмежується вагітністю.
Знання термінаційних періодів вад у клінічній тератології має виняткове значення, оскільки може допомогти у визначенні причини розвитку вродженої вади. Якщо час дії виявленого ушкоджуючого фактора збігається з термі на цим періодом, то цей фактор може бути прийнятий як ймовірна причина вродженої вади. Якщо пошкоджуючий чинник діє пізніше термінаційного періоду, він свідомо може бути причиною пороку. Однак необхідно пам'ятати, що термінаційні періоди мають значення лише для встановлення причин вроджених вад, індукованих тератогенними факторами, оскільки спадково обумовлені вади пов'язані з мутаціями, які, як правило, сталися у батьків або віддалених предків, а не у дитини з вродженою вадою розвитку. Якщо вроджені вади викликають вторинні зміни в органі (наприклад, гндроуретер внаслідок аплазії м'язового шару або нервового апарату сечоводу), то терміновий період слід визначати для первинної вади (в даному випадку 12-й тиждень ембріонального розвитку), а не для вторинного - в наведений приклад для гідроуретера, термінаційний період якого може тривати до кінця II триместру вагітності.
В експериментальної тератології відомо, що вид пороку залежить від характеру тератогену, а й від часу його впливу. Так, вплив у різні періоди ембріогенезу одного і того ж тератогенного фактора може призвести до різних вад і, навпаки, різні тератогени (наприклад, талідомід та аміноптерин), застосовані в один і той же час, можуть дати однотипні вади. Певна специфічність тератогенних чинників відома у людини. Наприклад, талідомід вражає зачатки переважно мезодермального походження, індукуючи різні дисмелії, протису-дорожні засоби частіше - ущелини піднебіння та вади серця, антикоагулянт варфарин ушкоджує епіфізи трубчастих кісток, алкоголь переважно ушкоджує 11НС та лицьові структури.
Слід зазначити, що як не існує періодів, коли ембріон був однаково чутливий до різних агентів, так і немає стадій, коли ембріон був би стійкий до всіх шкідливих впливів.
ТЕРАТОГЕНЕЗ
Тератогенез - це виникнення вад розвитку під впливом факторів зовнішнього середовища (тератогенних факторів) або внаслідок спадкових хвороб.
Тератогенні фактори включають лікарські засоби, наркотики та багато інших речовин. Докладніше вони описані у розділі, присвяченому тератогенним факторам. Вирізняють такі особливості впливу тератогенних факторів.
1. Дія тератогенних факторів має дозозалежний характер. У різних біологічних видів дозозалежність тератогенного впливу може різнитися.
2. Для кожного тератогенного фактора існує певна гранична доза тератогенної дії. Зазвичай вона на 1-3 порядки нижча за летальну.
3. Відмінності тератогенної дії у різних біологічних видів, а також у різних представників одного і того ж виду пов'язані з особливостями всмоктування, метаболізму, здатності речовини поширюватися в організмі та проникати через плаценту.
4. Чутливість до різних тератогенних факторів протягом внутрішньоутробного розвитку може змінюватися. Вирізняють такі періоди внутрішньоутробного розвитку людини.
Початковий період внутрішньоутробного розвитку триває від запліднення до імплантації бластоцисти. Бластоциста є скупченням клітин - бластомерів. Відмінна риса початкового періоду - великі компенсаторно-пристосувальні можливості зародка, що розвивається. При ушкодженні великої кількості клітин зародок гине, а при ушкодженні окремих бластомерів – подальший цикл розвитку не порушується (принцип "все чи нічого").
Другий період внутрішньоутробного розвитку – ембріональний (18-60-та доба після запліднення). Саме тоді, коли зародок найбільш чутливий до тератогенним чинникам, формуються грубі вади розвитку. Після 36-ї доби внутрішньоутробного розвитку грубі вади розвитку (за винятком пороків твердого піднебіння, сечових шляхів та статевих органів) формуються рідко.
Третій період – плодовий. Пороки розвитку цього періоду не характерні. Під впливом факторів зовнішнього середовища відбувається гальмування росту та загибель клітин плода, що надалі проявляється недорозвиненням чи функціональною незрілістю органів.
5. У випадках, коли тератогенну дію мають збудники інфекцій, порогову дозу та дозозалежний характер дії тератогенного фактора оцінити не вдається.
Література
1. Айала Ф., Кайгер Дж. Сучасна генетика. М., 2004
2.Аліханян С.І., Акіф'єв А.П., Чернін Л.С. Загальна генетика. М.,
3. Бочков Н.П. Клінічна генетика. М., 2011
4. Введення у молекулярну медицину. За ред. Пальцева М.А. М., Жімульов І.Ф. - 2011
5. Загальна та молекулярна генетика. Новосибірськ, Генетика. За ред. Іванова В.І. М., 2010
6. Введення у генетику розвитку. М., Нуртазін С.Т., Всеволодов Е.Б. Біологія індивідуального розвитку. А., 2005.
ГОУ ВПО «Сургутський державний університет ХМАО-Югри»
Методична розробка
лабораторного заняття №11 для студентів I-Курсу.
Тема заняття: «Регулювання онтогенезу ».
Виконав(а) студент(ка) Iкурсу
Медичного інституту
31- _____ групи
Ф. І.О._________________________
_________________________
Сургут, 2010 р.
Мета заняття: Вивчити основні механізми регулювання онтогенезу, критичні періоди онтогенезу людини; вплив шкідливих факторів на плід та механізми утворення вад розвитку.
Запитання для самопідготовки студентів:
1. Регуляційний та мозаїчний тип розвитку, їх відмінності.
2. У чому суть диференціювання клітин?
3. Як відбувається регулювання ранніх стадій ембріонального розвитку; коли починає функціонувати геном зародка?
4. У чому полягає дія генів у ранньому розвитку?
5. Як змінюється генетична потенція ядер клітин у процесі розвитку?
6. Як здійснюється генетичне регулювання диференціювання?
7. Чим відрізняється взаємодія клітин у період дроблення, гаструляції, органогенезу?
8. Яке значення має контакт бластомерів, до чого призводить їхнє роз'єднання?
9. Чи можливий розвиток зародка ссавців із суміші клітин двох-трьох зародків?
10. Які основні форми взаємодії клітин у періоди органогенезу?
11. У чому є сутність ембріональної індукції, її види?
12. Які хімічна структура індукторів та механізм їхньої дії?
13. Яке значення має нервова система у регуляції онтогенезу?
14. У чому сутність гуморального регулювання онтогенезу, види регуляторів.
15. Які механізми гормонального регулювання в онтогенезі?
16. Яке значення мають ембріогенези морфогенетичні поля?
17. Які можливі шляхи дії факторів середовища, що спричиняють порушення ембріогенезу?
18. Чому ембріопатії характеризуються глибшими порушеннями, ніж фетопатії?
19. Як здійснюється взаємозв'язок материнського організму та плоду, які наслідки її порушення?
20. У чому різниця між спадковими та неспадковими вродженими захворюваннями?
21. Що таке фенокопія?
22. Порушення яких процесів в онтогенезі призводять до вад розвитку?
23. Що таке критичні періоди ембріогенезу?
24. Що таке тератогени; їхня класифікація, механізм дії?
Завдання для студентів.
Робота 1. Регуляція розвитку плацентарних ссавців.
Перепишіть табл. 1.
Таблиця 1
Періоди онтогенезу
| Види регуляції |
||||||
генетична | контактна взаємодія клітин | ембріональна індукція | морфо генетичні поля | нервова | гормональна (гормони зародка) | фактори середовища |
|
Прогенез Ембріогенез: Зигота Зародок на стадії дроблення Бластула Гаструла Зародок на стадії органогенезу Зародок у плодовий період Постембріональний період |
Геном матері |
|
Робота 2. Генетичне регулювання розвитку організму.
Гени регулюють та контролюють розвиток організму на всіх етапах онтогенезу (рис. 1).
Мал. 1.Генетичний контроль розвитку ссавців [Конюхов Би. У., 1976].
В овогенезі в цитоплазмі яйцеклітини синтезуються та відкладаються материнські РНК, які несуть інформацію про білки та контролюють розвиток зародка від зиготи до стадії бластули. Гени зародка починають функціонувати у хребетних різних стадіях дроблення (наприклад, в людини на стадії двох бластомерів), і продукти їх діяльності починають регулювати розвиток зародка. Таким чином, ранні етапи розвитку регулюються материнськими та зародковими генами. Починаючи з стадії гаструли у хребетних розвиток організму регулюється лише продуктами діяльності своїх генів зародка.
Регуляція експресії генів у процесі розвитку організмів здійснюється на всіх етапах синтезу білка, як за типом індукції, так і за типом репресії, причому контроль на рівні транскрипції визначає час функціонування та характер транскрипції даного гена.
Розберіть деякі моделі генетичного регулювання на рівні транскрипції (рис. 2). Змалюйте модель 1.
Мал. 2.Генетичне регулювання лише на рівні транскрипції.
а - модель 1: каскадна ембріональна індукція; б – модель 2: репресія кінцевим продуктом; - модель 3: регуляція експресії генів декількома генами-регуляторами; г - модель 4: регулювання кількох груп структурних генів одним геном.
Позначте:
С – сенсорний ген;
І – ген-інтегратор;
П – промотор;
СГ – структурні гени;
O – індуктор;
Δ – репресор.
Модель 1Каскадна ембріональна індукція (рис. 2, а).
Індуктор 1 взаємодіє з сенсорним геном (С), активуючи ген-інтегратор (І), продукт діяльності якого діє через промотор (П) на структурні гени (СГ1, СГ2 та СГ3). У свою чергу, продукт діяльності СГ3 є індуктором 2 для структурних генів СГ4, СГ5 і т.д.
Модель 2Репресія кінцевим продуктом (рис. 2 б).
Продукти активності структурних генів своєю чергою репресують діяльність гена, контролює синтез індуктора 1.
Модель 3Регулювання експресії генів декількома генами-регуляторами (рис. 2, в).
Структурні гени активуються чи репресуються продуктами дії кількох генів.
Модель 4.Регулювання кількох груп структурних генів одним геном (рис. 2, г).
Індукція чи репресія кількох структурних генів продуктом діяльності одного гена. Цією моделлю можна пояснити плейотропну дію генів, вплив статевих гормонів тощо.
3. Політені хромосоми.
У створенні тканеспецифічних продуктів бере участь лише невелика частина геному. Місця активного синтезу мРНК - пуфи - добре видно в політенних (гігантських) хромосомах і є розплетеними ділянками хромосом, що утворюють менш компактну структуру.
а. Вивчіть мікропрепарат під мікроскопом при великому збільшенні та замалюйте. Позначте: 1 – еухроматин, 2 – гетерохроматин, 3 – пуф.
б. Вивчіть за рис. 3 ділянка політенної хромосоми, що зазнає пуфінгу (по Grossbach, 1973, з Гілберт С., 1994). Замалюйте рис. 3, р.
Мал. 3.Процес пуфінгу.
а-г - стадії утворення пуфу;
Мал. 3.Процес пуфінгу (Продовження)
д – пуфінг у політенних хромосомах у динаміці.
Робота 4. Регуляційна здатність ядер. Клонування.
В онтогенезі при диференціювання клітин відбувається вибіркова експресія різних частин геному та обмеження генетичних потенцій у диференційованих клітин. Однак у ядрах соматичних клітин зберігаються всі гени, і у відповідних умовах вони можуть реактивуватися та забезпечити розвиток нормального зародка. Клонування - це розвиток нового організму, що є точною генетичною копією батьківської особи. У видів, що розмножуються статевим шляхом, клонування відбувається при пересадці ядер із соматичної клітини в яйцеклітину енуклейовану. Молода особина при клонуванні є точною копією організму-донора ядер соматичних клітин. В даний час отримані шляхом клонування тварин різних класів, у тому числі і ссавці. Виявилося, що в процесі розвитку генетичні потенції ядер соматичних клітин знижуються, і чим старше донор соматичних ядер, тим нижчий відсоток розвитку клонованих особин. Крім того, встановили, що генетичні потенції різних клітин донора неоднакові.
Вивчіть малюнки з пересадки ядер, взятих із соматичних клітин на різних стадіях розвитку жаби (за Гердон, 1965, Дьюкар Е., 1978) (рис. 4).
Мал. 4.Пересадка ядер із соматичних клітин у яйцеклітини жаби на різних стадіях розвитку клітин донора.
Робота 5. Взаємодія бластомерів у період дроблення, (лікувальний факультет).
а.Вплив становища бластомерів з їхньої диференціювання. На диференціювання клітини впливає її становище у певному місці зародка у час. У плацентарних тварин до завершення восьмиклітинної стадії різні бластомери не відрізняються один від одного за морфологією, біохімією та потенціями. Однак компактизація (зближення та збільшення контакту бластомерів з утворенням компактної клітинної кулі) призводить до утворення зовнішніх та внутрішніх клітин, які різко різняться за своїми властивостями. Зовнішні клітини формують трофобласт, а внутрішні – зародок. Досвід пересадки бластомерів показує, що утворення з бластомерів трофобласта або клітин зародка визначається тим, де виявилася клітина - на поверхні або всередині групи клітин.
Вивчіть рис. 5, а пересадки бластомерів у зародків миші [Мінц Би., 1970; Hillman та ін., 1972].
color:black;letter-spacing:-.25pt">Мал. 5.
Взаємодія бластомерів під час дроблення.а - пересадка бластомерів зародкам миші; б - з'єднання бластомерів у зародків миші: 1-зародок, 2 - трофобласт; в - механізми формування однояйцевих близнюків та двійникових каліцтв у людини: 1 - внутрішні клітини бластоцисти; 2 – порожнина бластоцисти; 3 – зародок; 4 – порожнина амніону; 5 – порожнина хоріона; 6 - не повністю роз'єднані близнюки.
б.Вплив контакту бластомерів в розвитку зародка. Освіта однояйцевих близнюків та двійникових каліцтв у людини.
За збереження повного контакту бластомерів розвивається один організм. Також один організм розвивається при поєднанні бластомерів кількох зародків. Після спеціального впливу бластомери кількох чотириклітинних зародків можуть поєднатися з утворенням загальної морули. Наприклад, якщо з'єднати бластомери зародків трьох різних ліній з контрастним забарвленням (білим, чорним і рудим), формується морула, з якої розвиваються миші з різнобарвними ділянками шкіри. Це з перемішуванням бластомерів зародків різних ліній мишей, частина у тому числі пішла освіту зародка і свідчить у тому, що спадковий матеріал бластомерів не поєднується.
Вивчіть рис. 5, б - з'єднання бластомерів у зародків [Гілберт С, 1993].
Втрата контакту між бластомірами змінює їхню долю. Роз'єднання клітин зародка на ранніх етапах розвитку призводить до утворення ідентичних близнюків, оскільки ранні бластоміри тотипотентні. Неповне роз'єднання клітин зародка призводить до виникнення двійникових каліцтв, які можуть бути у різних видів безхребетних, хребетних тварин та людини.
Розгляньте слайди, таблиці, малюнки з прикладами двійникових каліцтв у різних видів тварин і людини.
Вивчіть рис. 5, в, на якому показаний механізм утворення однояйцевих близнюків і двійникових каліцтв у людини [з: Гілберт С., 1993, перероблено].
Мал. 5.Продовження.
Приблизно у 33% випадків роз'єднання бластомерів йде до утворення трофобласту. Близнюки мають власні хоріон та амніон.
Роз'єднання бластомерів після утворення трофобласту, але до утворення амніону відбувається приблизно 66% випадків. Близнюки мають власні амніотичні оболонки, але перебувають у загальному хоріоні.
Роз'єднання бластомерів після утворення амніону відбувається рідко, у кількох відсотках випадків. Близнюки мають загальні амніон та хоріон.
Неповне роз'єднання клітин ембріона. Близнюки мають загальні відділи тіла (двійникова потворність).
Робота 6. Клітинні процеси в періоди гаструляції та органогенезу.
Вивчіть табл. 2, рис. 6 і 7, слайди та препарати з ембріогенезу тварин. Перепишіть таблицю.
Мал. 6.Послідовні етапи формування особи (вигляд спереду). а – 4-тижневий зародок (3,5 мм.); б – 5-тижневий зародок (6,5 мм); в - 5,5-тижневий зародок (9 мм); г – 6-тижневий зародок (12 мм); д – 7-тижневий зародок (19 мм); е – 8-тижневий зародок (28 мм). 1 – лобний виступ; 2 - нюхова плакода; 3 – носова ямка; 4 – ротова пластинка; 5 - ротовий отвір; 6 - верхньощелепний відросток; 7 - нижньощелепна дуга; 8 – гіоїдна дуга; 9 – медіальний носовий відросток; 10 – латеральний носовий відросток; 11 - нососльозна борозенка; 12 - гіомандибулярна щілина; 13 - область філтруму, сформована злився медіальними носовими відростками; 14 - зовнішнє вухо; 15 - слухові горбики навколо гіомандибулярної щілини; 16 - під'язична кістка; 17 – хрящі гортані.
Таблиця 2
Форми клітинних взаємодій | Утворення нормальних структур (приклади) | Наслідки порушень міжклітинних взаємодій (приклади) |
Клітинні переміщення Виборче розмноження клітин Виборча клітинна загибель Клітинна адгезія Клітинні згущення | Переміщення клітин при гаструляції, утворенні нервової трубки, при переміщенні первинних статевих клітин. Закладання зачатків окремих органів. Поділ пальців, загибель епітеліальних клітин при злитті піднебінних зачатків, носових відростків. Загибель нейроепітеліальних клітин під час утворення нервової трубки. Утворення нервової трубки з нервової пластинки, злиття зачатків структур обличчя (піднебінних відростків, носових відростків між собою та з верхньощелепними відростками). Утворення зачатків кінцівок. | Порушення утворення гаструли, нервової трубки; порушення структури, зміна кількості чи відсутності гонад. Відсутність органу чи його частки. Синдактилія, ущелина твердого піднебіння, ущелини твердої губи, обличчя, спинномозкові грижі. Спинномозкова грижа, ущелини твердого піднебіння, верхньої губи, обличчя. Відсутність кінцівок, додаткові кінцівки. |
Мал. 7.Розвиток неба у зародка свині [Карлсон Би., 1983].
а-г - етапи розвитку вторинного піднебіння (препарат даху ротової порожнини, х 5); д, е (поперечні зрізи, що ілюструють до і після опускання язика, 1 - верхня губа; 2 - серединний піднебінний відросток; 3 - латеральний піднебінний відросток; 4 - носова перегородка; 5 - язик; 6 - шов піднебіння.
Робота 7. Ембріональна індукція.
Розберіть рис. 8, а, б, замалюйте та позначте основні структури.
Мал. 8.Ембріональна індукція нирки та зуба у ссавців, а – розвиток нирок: 1 – перевага. 2 – мезонефральний канал, 3 – мезенхіма первинної нирки, 4 – первинна нирка, 5 – виріст сечоводу вторинної нирки, 6 – мезенхіма вторинної нирки, 7 – зачаток вторинної нирки, → індукція; б – ранні стадії розвитку зуба: I – ясна нижньої щелепи (вид зверху): II – поперечний зріз ясен; III-VI – стадії розвитку зуба: 1 – гребінь ясен, 2 – зубна платівка, 3 – мезодермальні зубні сосочки, 4 – зачаток емалевого органу, 5 – амелобласти, 6 – зачаток емалі, 7 – одонтобласти, 8 – зачаток дентину, 9 – зачаток пульпи, 10 – емаль, 11 – дентин; → індукція; ↔ − взаємна індукція.
Лікувальний факультет :
а. Ембріональна індукція, що зумовлює розвиток нирок у ссавців (рис. 8 а).
Мезонефральний (вольфовий) канал індукує утворення первинної нирки. Виріст сечоводу з мезонефрального каналу індукує утворення вторинної нирки, яка підтримує зростання сечоводу. Метанефрогенна мезенхіма індукує розгалуження сечоводу. Епітелій розгалужень сечоводу індукує мезенхіму до утворення ниркових канальців.
Стоматологічний факультет
б. Ембріональна індукція, що зумовлює розвиток зуба у ссавців (рис. 8, б) [Дьюкар Е., 1978].
Перший зачаток зубів - зубна платівка, потовщена смужка ектодерми по гребеню ясен розвивається незалежно від мезодерми. Під зубною платівкою з'являється ряд мезодермальних зубних сосочків, які індукують утворення з ектодерми зачатків емалевого органу (при видаленні мезодермальних сосочків зачатки емалевого органу не утворюються). Взаємна індукція між емалевим органом та мезодермальним зубним сосочком призводить до формування клітин, що утворюють емаль, дентин та пульпу. На наступній стадії диференціювання емаль і дентин, що виникають, надають взаємний вплив на розвиток один одного.
Робота 8. Взаємозв'язок нервової системи та іннервованого нею органу в онтогенезі.
Взаємодія між центрами ЦНС і органами, що іннервуються, встановлюється на ранніх етапах ембріогенезу, причому ці структури взаємно стимулюють розвиток один одного. Відсутність периферичних нервів або їх ушкодження (наприклад, лікарськими препаратами, токсинами токсоплазми та ін) викликають порушення формування структур, що ними іннервуються. Так, наприклад, у Європі народилося кілька сотень дітей з відсутністю кінцівок, матері яких у період вагітності приймали снодійний талідомід.
У постнатальному періоді зберігається взаємозв'язок між нервовою системою та іннервованими органами. Родові травми головного мозку та периферичних нервів призводять не тільки до паралічів, а й до атрофії м'язів та відставання зростання відповідних кінцівок або односторонньої гіпотрофії структур особи (при вродженому паралічі VI-VII черепних нервів). Сприяють відновленню пошкоджених структур головного та спинного мозку пасивні рухи (для цього створені спеціальні апарати), масаж та фізіотерапевтична стимуляція органів, що іннервуються.
При нейрофіброматозі (аутосомно-домінантний тип успадкування) розвиваються пухлини периферичних нервів. Якщо захворювання починається в ранньому дитинстві, то на тій стороні тіла, де розвиваються пухлини, виникає гіпертрофія кісток та м'яких тканин. Наприклад, розвивається дизморфоз особи (несиметричний, непропорційний розвиток структур, що формують особу).
Встановлено, що у ранньому дитинстві гри, сприяють руху кистей рук, особливо дрібні, точні форми діяльності, стимулюють розвиток структур мозку, зокрема і розвитку інтелекту.
Розберіть схеми експериментів з вивчення взаємозв'язку нервових центрів та органів, що іннервуються.
Видалення нерва на лівій стороні зародка аксолотля призвело до відсутності кінцівки на оперованій стороні тіла. Відсутність кінцівки може бути обумовлена дією нейротропних тератогенів (токсини при токсоплазмозі, талідомід та ін) (рис. 9, а).
Видалення зачатка кінцівки у зародка аксолотля призводить до зменшення розмірів гангліїв та рогів сірої речовини спинного мозку на оперованій стороні (рис. 9, б).
Мал. 9.Взаємозв'язок нервових центрів та іннервованих органів [Дьюкар Е., 1978, зі змінами].
а - вплив спинномозкових нервів на розвиток кінцівки: 1 - спинний мозок, 2 - спинномозковий нерв, що іннервує кінцівку, 3 - спинномозковий ганглій, 4 - кінцівка; б – вплив зачатка кінцівки на розвиток сегментів спинного мозку (поперечний середовищ зародка аксолотля з віддаленим зачатком кінцівки: 1 – спинномозковий ганглій, 2 – спинномозковий нерв, 3 – дорсальні роги сірої речовини спинного мозку, 4 – вентральні роги сірої речовини спинного мозку.
Робота 9. Гормональне регулювання онтогенезу у плацентарних ссавців.
Вивчіть за табл. 3 впливи гормонів на процеси розвитку організму.
Таблиця 3
Джерело освіти гормону | Гормони | Основні ефекти |
Гіпоталамус Гіпофіз Епіфіз (шишкоподібне тіло) Щитовидна залоза Підшлункова залоза Надниркові залози Яєчники: фолікули жовте тіло Плацента Насінники Тимус | Ліберіни Статини Гонадоліберін Соматропний гормон Тиреотропний гормон(и) Адренокортикотропний гормон (АКТГ) Гонадотропіни: а) фолікулостимулюючий гормон (ФСГ) б) лютеїнізуючий гормон (ЛГ) в) пролактин (лютеотропний гормон – ЛТГ) Мелатонін (синтезується вночі) Серотонін (синтезується вдень) Тироксин Інсулін Кортизол Естрогени Прогестерон Прогестерон Хоріонічний соматомаммотропін (плацентарний гормон росту) Тестостерон Фактор, що інгібує парамезонефральні протоки. Дигідротестостерон Тимозін | У ранньому ембріогенезі гормони гіпоталамуса впливають на диференціювання та міграцію нейронів. У пізньому ембріогенезі та постнатальному періоді – регулюють розвиток опосередковано шляхом зміни синтезу гормонів гіпофіза. Підсилюють синтез гормонів аденогіпофізу. Гальмують синтез гормонів аденогіпофіза. Визначає момент настання статевої зрілості та характер статевої поведінки. Підсилює проліферацію клітин та синтез білка. У постнатальному періоді регулює зростання. Прискорює ріст та диференціювання клітин щитовидної залози. Стимулює зростання надниркових залоз та продукцію стероїдів. Підсилюють проліферацію стовбурових клітин, зростання фолікулів у яєчниках, стимулюють зростання насіннєвих канальців та сім'яників, утворення статевих гормонів у гонадах. Ініціюють гаметогенез. Підтримує жовте тіло вагітності у активному стані. Стимулює зростання молочної залози та секрецію молока. Регулює добові біологічні ритми, статеве дозрівання та репродуктивні функції. Чутливі до серотоніну нейрони регулюють поведінку, сон, процеси терморегуляції. Регулювання рухової активності травного тракту. Підвищує інтенсивність обміну речовин та синтезу білка; регулює розвиток головного мозку, зростання та пропорції тіла. Необхідний для розвитку похідних шкіри. Ініціює диференціювання молочної залози. Підсилює проліферацію. Необхідний для розвитку багатьох органів на пізніх стадіях онтогенезу. Стимулює пізні стадії диференціювання молочних залоз. Стимулюють розвиток жіночих вторинних статевих ознак; сприяють проліферації та секреції в епітеліальних клітинах матки; початкових змін у молочних залозах. Збереження вагітності; подальше диференціювання молочних залоз. Подальша проліферація епітелію матки та збереження вагітності; подальше диференціювання молочних залоз. Дія, подібна до дії гормону росту і пролактину гіпофіза. Визначає розвиток чоловічих статевих шляхів, сім'яників, вторинних статевих ознак та гормональної функції гіпоталамуса (в ембріогенезі), інгібує розвиток молочних залоз, регулює зростання тіла. Регресія парамезонефральних мюллерових проток. Розвиток передміхурової залози, пеніса, мошонки. Проліфірація Т-лімфоцитів. |
Робота 10.
Вивчіть таблицю 4, розберіть та замалюйте схему 1, наведіть приклади прямого та опосередкованого пошкодження зародка.
Таблиця 4
Чинники | Основні механізми порушень | Ембріо - та фетопатії |
I. Неповноцінне харчування матері 1. Голодування та недоїдання 2. Дефіцит білка 3. Дефіцит вітамінів (часто без гіповітамінозу у матері): вітаміну В2 вітаміну С вітаміну Е фолієва кислота 4. Надлишок вітамінів: вітаміну А вітаміну С ІІ. Захворювання матері 1. Ревматичні вади серця 2. Неспадкові вроджені вади серця 3. Гіпертонічна хвороба 4. Анемія 5. Цукровий діабет 6. Тиреотоксикоз 7. Патологія надниркових залоз 8. Імунологічний конфлікт (за резус-фактором і системою АВ0; найбільш часто несумісні: 0 - А, 0 - В, А - В, В - А, комбінації груп крові матері та плода) ІІІ. Внутрішньоутробні інфекції 1.Вірус краснухи 2. Вірус грипу 3. Вірус поліомієліту 4. Вірусний гепатит (хвороба Боткіна) Токсоплазмоз IV. Іонізуюча радіація V. Вплив хімічних сполук, у тому числі лікарських речовин (понад 600 сполук) Нікотін Алкоголь | Порушення трофіки зародка. Порушення метаболізму у зародка. Порушення окисно-відновних процесів в епітелії. Порушення зростання, утворення ферментів біологічного окиснення. Порушення процесів окиснення, утворення сполучної тканини, біосинтезу. Порушення окислення жирів, що веде до появи токсичних продуктів. Порушення синтезу низки амінокислот, метальних груп. Порушення зростання, окисно-відновних процесів. Гіпоксія, порушення трофіки, дистрофічні зміни плаценти. Гіпоксія, порушення трофіки, дистрофічні зміни плаценти. Гіпоксія, порушення матково-плацентарного кровообігу, морфофункціональні порушення плаценти. Порушується транспорт кисню до плода, дефіцит заліза, морфологічні зміни плаценти. Гормональні зрушення, гіперглікемія та кетоацидоз, погіршення матково-плацентарного кровообігу, патологічні зміни у плаценті. Підвищене виділення гормонів щитовидної залози. Недолік чи надлишок гормонів надниркових залоз. Проникають через плаценту резус-антитіла. Проникнення через плаценту неповних ізоімунних антитіл А та В, які спричинюють гемоліз еритроцитів плода. Непрямий білірубін, що виділився, є сильним тканинним токсином. Інфікування зародка, особливо у перші три місяці розвитку. Інфікування плода, інтоксикація організму матері, гіпертермія, порушення матково-плацентарного кровообігу. Вірус переходить через плаценту, спричиняючи захворювання. Патологічні зміни материнського організму, зміни у плаценті. Ураження зародка проникаючими радіацією та токсичними продуктами пошкоджених тканин. Безпосередня дія на зародок. Порушення структури та функції плаценти. Патологічні зміни у материнському організмі. Пряма токсична дія на плід, плаценту та організм матері. Пошкодження гамет, генеративні мутації. Пряма токсична дія. | Гіпотрофія плода, різні аномалії розвитку, переважно центральної нервової системи, мертвіння, ослаблені, схильні до захворювань діти. Дефекти органів зору та сечостатевої системи. Деформація кінцівок, розщеплення твердого піднебіння, гідронефроз, гідроцефалія, аномалії серця та ін. Можливі загибель зародка, викидень. Аномалії мозку, очей, скелета. Пороки серця та судин. Розщеплення твердого піднебіння, аненцефалія. Збільшується ймовірність викидня. Гіпотрофія плода, функціональна незрілість, аномалії органів та систем, переважно серцево-судинної. У дітей часто зустрічаються інфекційно-алергічні захворювання та порушення нервової системи. Гіпотрофія плода. Пороки розвитку, в основному серця та судин. Гіпотрофія плода, порушення серцево-судинної системи. Підвищена захворюваність у дітей. Загибель плода, порушення центральної нервової системи, анемія в дітей віком. Загибель плода, недоношені, незрілі з підвищеною масою плоди, функціональна незрілість підшлункової залози, легень, рідше за зміни щитовидної залози, нирок. Зустрічаються аненцефалія, гідронефроз та інші порушення центральної нервової системи Порушення формування центральної нервової системи, щитовидної залози та, менше, інших залоз внутрішньої секреції. Рідше аномалії серцево-судинної системи, кістково-м'язової, статевої та ін. Функціональна неповноцінність надниркових залоз. Гемолітична хвороба плода та новонародженого. Аномалії серця, мозку, органів слуху, зору та ін. Аномалії статевих органів, катаракта, "заяча губа". Вроджений поліомієліт. Потворності на різних стадіях розвитку. Вроджений вірусний гепатит, ускладнений цирозом печінки; затримка розвитку. Потворності головного мозку, очей, кінцівок, «вовча паща», вади серця, захворювання ендокринних органів. Уроджена променева хвороба. Найчастіше параліч нервової системи. Можуть бути аномалії очей, судин, легень, печінки, сечостатевих органів, кінцівок. Різні вади розвитку, що залежать від речовини, дози та строку надходження. Гіпотрофія, схильність до респіраторних захворювань. Розумова відсталість, психічні захворювання, вади серця, епілепсія, алкогольне ураження плода. |
Схема 1. Вплив шкідливих чинників середовища на зародок.
Робота 11. Критичні періоди у онтогенезі людини.
Вивчіть та перепишіть табл. 5.
Таблиця 5
Періоди онтогенезу людини | Критичні періоди | Можливі порушення розвитку |
Передімплантаційний та імплантаційний Період гісто- та органогенезу та початку плацентації Перинатальний період (пологи) Період новонародженості Підлітковий (пубертатний) Клімактеричний | Для всього зародка Для різних органів та систем не збігаються за часом Для всього організму та окремих органів та систем Для всього організму та окремих органів та систем Для всього організму та окремих органів та систем | Загибель зародка Двійникові каліцтва Спадкові хвороби Пороки та аномалії розвитку різних органів та систем, загибель зародка Травми, дитячий церебральний параліч, недоумство, загибель Висока ймовірність перегрівання, переохолодження, патології різних організмів та систем, неспецифічних інфекцій та загибелі Підвищено ризик прояву неспадкових захворювань, порушення обміну речовин, підліткових порушень поведінки, психічної вразливості, агресивності. Збільшується смертність Зростає ризик розвитку соматичних та психічних хвороб, збільшується частота виникнення пухлин. Підвищується смертність |
Робота 12. Класифікація та механізми утворення вад розвитку.
Вивчіть та перепишіть інформацію щодо класифікації механізмів утворення вад розвитку.
I. За етіологічною ознакою.
1. Спадкові: а) генеративні мутації (спадкові хвороби); б) мутації в зиготі та бластомерах (спадкові хвороби, мозаїцизм).
2. Неспадкові: а) порушення реалізації генетичної інформації (фенокопії); б) порушення взаємодії клітин та тканин; вади розвитку органів та тканин (тератоми, кісти); в) соматичні мутації (уроджені пухлини.)
3. Мультифакторіальні.
ІІ. За періодом онтогенезу.
1. Гаметопатії:а) спадкові; б) неспадкові (перезрівання гамет).
2. Бластопатіїдо 15-го дня; а) спадкові хвороби (мозаїцизм - зародок складається з клітин із нормальним та атиповим набором хромосом); б) не спадкові (двійникові потворності, циклопія, сиреномелія).
3. Ембріопатіїдо кінця 8-го тижня: більшість вад розвитку, вади, зумовлені дією тератогенів.
4. Фенопатіївід 9 тиж. до пологів. Пороки цієї групи трапляються рідко: залишки ембріональних структур (персистування); збереження початкового розташування органів, наприклад, крипторхізм; недорозвинення окремих органів чи всього плода, відхилення у розвитку органів.
5. Пороки,виникаючі у постнатальнийперіод (виникають рідше, ніж вищевказані вади, обумовлені травмами чи захворюваннями).
Контроль підсумкового рівня знань:
Тестові завдання
1. Виберіть одну відповідь.
ВЧЕННЯ ПРО ЗАРОДОВЕ РОЗВИТОК ОРГАНІЗМІВ ШЛЯХОМ НАСЛІДНИХ ОСВІТ НОВИХ СТРУКТУР НАЗИВАЄТЬСЯ:
1. Преформізм.
2. Епігенез.
3. Трансформізм.
4. Віталізм.
2. Виберіть одну відповідь.
ГЕНЕТИЧНА РЕГУЛЯЦІЯ ОНТОГЕНЕЗУ У ДЗВОНОЧНИХ ЗДІЙСНЮЄТЬСЯ ШЛЯХОМ:
1. Зменшення кількості генів у процесі розвитку.
2. Репресії генів.
3. Дерепресії генів.
4. Дерепресії та репресії генів.
3. Виберіть одну відповідь.
ПРИ КЛОНУВАННІ РЕГУЛЮЮТЬ РОЗВИТОК ЗАРОДЯ ГЕНИ:
1. Сперматозоїда.
2. Яйцеклітини.
3. Сперматозоїда та яйцеклітини.
4. Соматичні клітини.
4. Виберіть одну відповідь.
ОДНОЯЙЦЕВІ БЛИЗНЮКИ УВАЖУЮТЬСЯ В РЕЗУЛЬТАТІ;
1. Роз'єднання клітин зародка на стадії гаструли.
2. Роз'єднання клітин зародка на стадії диференціювання зародкових листків.
3. Повного розходження бластомерів.
4. Неповної розбіжності бластомерів.
5. Виберіть кілька відповідей.
ПРИ ОСВІТІ НЕРВОВОЇ ТРУБКИ ВІДБУВАЄТЬСЯ:
1. Виборче розмноження клітин.
2. Згущення мезодермальних клітин.
3. Виборча загибель клітин.
4. Адгезія клітин.
6. Виберіть одну відповідь.
ЕМБРІОНАЛЬНА ІНДУКЦІЯ ПОЧИНАЄ РЕГУЛЮВАТИ РОЗВИТОК ДЗВІНОЧНИХ У ПЕРІОД:
1. Дроблення.
2. Рання гаструляція.
3. Нейруляція.
4. Органогенез.
7. Виберіть кілька відповідей.
СТАДІЯ ЗАЛЕЖНОГО ДИФЕРЕНЦІЮВАННЯ КЛІТИН ХАРАКТЕРИЗУЄТЬСЯ:
1. Підвищення чутливості до дії індукторів.
2. Зниження чутливості до дії індукторів.
3. Відсутність здатності до трансдиференціювання.
4. Здатність до трансдиференціювання.
8. Виберіть одну відповідь.
ГОРМОНАЛЬНА РЕГУЛЯЦІЯ РОЗВИТКУ У ссавців ПОЧИНАЄТЬСЯ У ПЕРІОД:
1. Гаструляції.
2. Дроблення.
3. Гісто - та органогенезу.
4. Плідний.
9. Виберіть кілька відповідей.
НАЙБІЛЬША ЧУВЧІСТЬ ОРГАНІВ ЗАРОДИША ДО ДІЇ ТЕРАТОГЕНУ В ПЕРІОДИ:
1. Закладання зачатків органів.
2. Закладання нових структур органу.
3. Диференціювання клітин органу.
4. Зростання органу.
10. Встановіть відповідність.
ПОРОКИ РОЗВИТКУ: МЕХАНІЗМИ ВИНИКНОСТІ:
1. Спадкові. а) генеративні мутації;
2. Неспадкові. б) мутації у бластомірах;
в) мутації у клітинах зачатків органів;
г) порушення функцій генів;
д) порушення закладання органів.
Терміни:
Адгезія, біологічна смерть, дорослий стан, гуморального регулювання онтогенезу,дефінітивні структури органів, доропродуктивний період, зародок, зародкові оболонки, критичний період розвитку, критичні періоди ембріогенезу, личинковий розвиток, розвиток статевозрілого організму, репродуктивний період, післяпродуктивний період, статеве дозрівання, прямий розвиток, непрямий розвиток (розвиток з метаморфозом), сиреномелія, старіння, циклопія, ювенальний період, е мбріональної індукції.
Основна література
1. Біологія/За ред. . – К.: Вища школа, 2001. – Кн. 1. - С. 150, 280-282, 294-295, 297-298, 317-368, 372, 409-418.
2. Піхів та загальна генетика. - М: Вид-во РУДН, 1993. - С. 166, 201-219.
додаткова література
1. , Білоусов індивідуального розвитку тварин. - М: Вища школа, 1983.
2. Гілберт С. Біологія розвинена. - М: Мир, 19 ^ 9,3, т. 1; 1994, т. 2; 1995, т. 3.