Производные зародышевых листков
Эктодерма дает начало наружным покровам, центральной нервной системе, начальному и конечному отделам пищеварительной трубки. Из энтодермы образуются хорда, средний отдел пищеварительной трубки и дыхательная система.
Из мезодермы образуются костно-мышечная система, сердечно-сосудистая, мочеполовая система.
Реализация действия генов в онтогенезе
Генетическая информация (последовательность нуклеотидов ДНК), обеспечивает синтез и-РНК, белков-ферментов, которые обуславливают развитие признаков. Проявление действия гена зависит от других генов. Они могут влиять на данный ген, на белки-ферменты, кодируемые этим геном, на проявление признака. Данный ген может влиять на реализацию действия других генов. На реализацию действия гена влияют факторы среды, которые могут изменять структуру ДНК, и-РНК, белков-ферментов и фенотипических проявлений гена.
Механизмы, обеспечивающие эмбриогенез
1. Дифференциальная активность генов – в течение эмбрионального развития различные блоки генов имеют строго определенный порядок репрессии и дерепрессии.
2. Детерминация – выбор конкретного пути развития, приобретение клетками способности развиваться в определенном направлении и одновременно ограничение их будущих возможностей развития. В начале эмбриогенеза бластомеры тотипотентны (могут дать начало целому организму) и их развитие зависит от внешних индукторов и соседних клеток. На более поздних стадиях эмбриогенеза клетки становятся детерминированными (их развитие предопределено) и они развиваются по намеченному плану.
3. Дифференцировка – биохимическая, функциональная и морфологическая специализация клеток; изменение развивающейся структуры, при котором относительно однородные образования становятся все более различными.
Фазы дифференцировки:
• зависимая (до стадии ранней гаструлы);
• независимая (на стадии поздней гаструлы).
4. Морфогенез –процесс возникновения новых структур и изменения их формы в ходе онтогенеза.
Генетические основы дифференцировки
Генетическая дифференцировка связана с уникальностью яйцеклетки. Ее уникальность проявляется в разнородности цитоплазмы – разные участки цитоплазмы имеют разный набор химических веществ и обладают разными потенциями. (схема)
Этапы дифференцировки
Химическая разнородность цитоплазмы яйцеклетки (усиливается после оплодотворения).
Химическая разнородность цитоплазмы бластомеров.
В разных бластомерах разные индукторы включают разные транскриптоны.
Синтезируются разные белки-ферменты, которые катализируют разные типы биохимических реакций.
В разных бластомерах идет синтез разных типо- и тканеспецифических белков.
Образуются разные типы клеток, создается морфологическая разнородность.
Разные типы клеток образуют разные ткани.
Разные ткани формируют разные органы.
Механизмы морфогенеза:
1. Эмбриональная индукция – влияние группы клеток эмбриона на соседние клетки (Г.Шпеман, Г.Мангольд). Первичный индуктор (верхняя губа бластопора) детерминирует образование нервной трубки, затем индуцируется развитие хорды, а после этого пищеварительной трубки.
2. Морфогенетические поля(А.Г.Гурвич) – дистантные взаимодействия клеток электрической или гравитационной природы.
3. Градиент физиологической активности (Ч.Чайлд) – интенсивность обменных процессов выше в головном отделе зародыша по сравнению с хвостовым отделом, что оказывает пространственное регулирующее действие на морфогенез.
4. Позиционная информация клетки – при помощи межклеточных взаимодействий каждая клетка оценивает свое местоположение в зачатке органа, а затем дифференцируется в соответствии с эти положением. Периоды наибольшей чувствительности зародыша к действию факторов окружающей среды называются критическими периодами.
У человека выделяют 3 основных критических периода в эмбриогенезе:
1) имплантация – внедрение эмбриона в слизистую оболочку матки (6-7-е сутки после оплодотворения);
2) плацентация – начало образования плаценты (14-15-е сутки после оплодотворения);
3) роды – выход из материнского организма, перестройка функционирования всех систем органов, изменения способа питания (39-40-я неделя).
Критические периоды совпадают с переходами от одного периода развития к другому и изменениями условий существования зародыша.
Процесс нарушения естественного хода эмбриогенеза под влиянием факторов окружающей среды называется тератогенезом (греч. teras – урод, чудовище). Факторы, вызывающие тератогенез называются тератогенами. Тератогенами могут быть определенные группы лекарственных средств (антибиотики, хинин, хлоридин, антидепрессанты), алкоголь, никотин, «токсины» паразитов, различные виды излучений. Действие тератогенов приводит к появлению пороков развития. Тератогены оказывают действие на половые клетки, вызывая развитие гаметопатий, и на различные стадии эмбриогенеза, вызывая развитие эмбриопатий. Врожденные пороки бывают первичные, в результате прямого действия тератогенов (пример: атрезия водопровода мозга) и вторичные, в результате осложнения первичных пороков (пример: водянка головного мозга). Причины, механизмы развития, профилактику появления пороков развития изучает наука тератология. Частота встречаемости пороков развития в популяциях человека 1-2%.
Разновидности врожденных пороков развития:
• агенезия – отсутствие органа (например, конечности);
• гипогенезия – недоразвитие органа (например, гонад);
• гипергенезия – усиленное развитие (например, полидактилия);
• атрезия – заращение естественных отверстий и каналов (например,
пищевода, ануса);
• эктопия – изменение места расположения органа (например, сердце с правой стороны).
Причины развития врожденных пороков:
1) генетические (различные мутации);
2) экзогенные (действие факторов среды);
3) мультифакториальные (совместное действие факторов 1-й и 2-й групп);
4) взаимодействие частей зародыша (эмбриональная индукция).