Соотношение процессов роста и развития кратко
Обновлено: 03.07.2024
Рост и развитие организмов – сложные явления, результаты многих метаболических процессов и размножения клеток, увеличения их размеров, процессов дифференцировки, формообразования и т. д.
Рост и развитие обычно употребляются как понятия тождественные, неразрывно связанные между собой. Взаимосвязь роста и развития проявляется, в частности, в том, что определенные стадии развития могут наступать только при достижении определенных размеров тела. Между тем их биологическая природа, механизмы действия и последствия их процессов различны.
Рост – это количественное увеличение массы органов и организма в целом за счет увеличения размеров и массы отдельных его клеток или увеличения числа клеток благодаря их делению.
Развитие – это качественные преобразования в многоклеточном организме, которые протекают за счет дифференцировки процессов (увеличения разнообразия клеточных структур) и приводят к качественным изменениям функций организма и повышению сложности организации живой системы.
Факторы роста и развития. К возрастным показателям роста и развития относятся как врожденные, так и приобретенные признаки, так как с одной стороны они определяются наследственностью – генотипом, а с другой стороны, влиянием внешней среды.
1. Наследственные (генетические) – носят обязательный характер, без их воздействия развитие невозможно,
2. Средовые (паратипические) – носят случайный характер, они либо способствуют реализации генетической программы, либо тормозят ее раскрытие. Они бывают:
а) абиотические (температура, свет, влажность, атмосферное давление, радиация, электромагнитный фон, динамика солнечной активности и др.). На рост и развитие детей влияют время года, климат, географические условия.
б) биотические (источники воды и пищи, перенесенные заболевания и пр.).
в) социальные факторы (жилище, бытовые и гигиенические условия, трудовая деятельность, физические упражнения, подвижные и спортивные игры, взаимоотношения между членами сообщества, популяции и т.д.).
Доля влияния генетических и средовых факторов на протяжении периода роста и развития не постоянна и варьирует от признака к признаку.
Онтогенетическое развитие человека можно охарактеризовать рядом общих особенностей. К таковым относят:
– Непрерывность – рост отдельных органов и систем организма человека не бесконечен, он идет по так называемому ограниченному типу. Конечные величины каждого признака обусловлены генетически, то есть существует норма реакции. Но наш организм представляет собой открытую биологическую систему – это субъект постоянного непрерывного развития на протяжении всей жизни. Нет ни одного параметра (и не только биологического), который не находился бы на протяжении жизни в развитии или изменении.
– Постепенность выражается в прохождении последовательных стадий развития, ни одна из которых не может быть пропущена.
– Необратимость процесса развития означает, что периоды, или этапы, роста идут последовательно один за другим. Пропустить какой- либо из этих этапов невозможно, так же как и нельзя вернуться к тем особенностям строения, которые уже проявлялись на предыдущих стадиях.
– Цикличность – хотя онтогенез является процессом непрерывным, темпы развития (скорости изменений признаков) могут существенно отличаться во времени. У человека существуют периоды активизации и замедления процесса роста в определенные периоды. Например, повышенные темпы роста отмечаются до рождения, в первые месяцы жизни, в возрасте 6-7 лет (полуростовой скачок) и в 11-14 лет (ростовой скачок). Существует также цикличность, связанная с сезонами года (например, увеличение длины тела происходит в основном в летние месяцы, а увеличение веса – осенью), а также – суточная (например, наибольшая активность роста приходится на ночные часы, когда наиболее активна секреция гормона роста и др.).
– Эндогенность развития определяется генетическими регуляторными механизмами, которые влияют на процессы роста, развития и старения. Воздействия средовых факторов на генетические детерминанты программы развития может ускорить или замедлить данные процессы. Если при этом они выйдут за границы нормы реакции, которые определяются наследственностью, могут возникнуть патологические отклонения. В этой регуляции существенная доля относится к собственно генетическому контролю, реализованному на уровне организма благодаря взаимодействию нервной и эндокринной систем (нейроэндокринная регуляция).
Следует подчеркнуть, что организм представляет собой открытую систему не только с термодинамической точки зрения, т. е. он обменивается с окружающей средой не только энергией, но также веществом и информацией. Вещество мы потребляем главным образом в виде кислорода, пищи и воды, а выделяем в виде углекислоты, испражнений и пота. Что касается информации, то каждый человек является источником зрительной (жесты, позы, движения), акустической (речь, шум от перемещения), тактильной (прикосновения) и химической (многочисленные запахи, которые прекрасно различают наши домашние животные) информации.
Еще одной важнейшей особенностью системы является конечность ее размеров. Организм не размазан по окружающей среде, а имеет определенную форму и компактен. Тело окружено оболочкой, границей, отделяющей внутреннюю среду от внешней. Кожа, выполняющая эту роль в организме человека, — важный элемент его конструкции, поскольку именно в ней сконцентрированы многие датчики, несущие информацию о состоянии внешнего мира, а также и протоки для выведения из организма продуктов обмена и информационных молекул. Наличие четко очерченных границ превращает человека в особь, чувствующую свою отдельность от окружающего мира, свою уникальность и неповторимость. Это психологический эффект, возникающий на основе анатомического и физиологического устройства организма.
Основные структурно-функциональные блоки, из которых состоит организм
Таким образом, к основным структурно-функциональным блокам, из которых состоит организм, можно отнести следующие (каждый блок включает в себя несколько анатомических структур с множеством функций):
датчики (рецепторы), несущие информацию о состоянии внешней и внутренней среды;
центральный процессор и блок управления, включающий нервную и гуморальную регуляцию;
энергетический блок, обеспечивающий эффекторные и все другие структурные компоненты необходимым субстратом и энергией;
гомеостатический блок, поддерживающий параметры внутренней среды на необходимом для жизнедеятельности уровне;
оболочка, выполняющая функции пограничной зоны, разведки, защиты и всех видов обмена с окружающей средой.
Все эти блоки находятся в определенных иерархических взаимоотношениях, между ними происходит постоянный обмен информацией. В итоге вся система реагирует на любые изменения внутренней и внешней среды как единое целое, как один организм.
Рост и развитие человека — это непрерывный процесс, происходящий на протяжении всей его жизни, при котором простые количественные изменения ведут к коренным качественным сдвигам.
Процессы роста и развития взаимосвязаны и взаимообусловлены.
Рост — это количественные изменения, связанные с увеличением числа и/и ли размеров клеток, размеров и массы органов, тканей, всего организма в целом, накопление определенного объема информации, умений, опыта и т.д.
Развитие подразумевает качественные изменения — морфологическая дифференцировка тканей и органов, их функциональное совершенствование, появление новых знаний, умений, навыков или их исчезновение, угасание со временем, т.е. развитие может идти по двум линиям — восходящей (прогресс) и нисходящей (регресс).
Различают две формы развития:
- эволюционную
- революционную, скачкообразную.
Развитие человека продолжается в течение всей его жизни, начиная от момента образования зиготы и заканчивая смертью; рост же (увеличение длины и нарастание массы тела) заканчивается в конце юношеского возраста, хотя происходит клеточный и тканевый рост (например, рост ногтей и волос продолжается даже в течение некоторого времени после биологической смерти организма).
2. Основные закономерности роста и развития
Процессы роста и развития имеют ряд закономерностей, к которым можно отнести:
• определенные морфофункциональные изменения, характерные для каждого периода жизни человека.
Основной закономерностью соотношения роста и развития является их несовпадение во времени или пространстве, т.е. они не происходят одномоментно: вначале наблюдаются количественные изменения, приводящие затем к качественным. Этим объясняются скачки роста в отдельные возрастные периоды, несоответствие сроков физического и психосоциального развития (особенно выраженное в подростковом периоде), снижение отдельных функций организма в определенные периоды жизни.
Степень и скорость изменений, происходящих с человеком, неодинаковы в различные периоды его жизни: чем моложе организм, тем интенсивнее идут процессы положительного развития, с возрастом они значительно замедляются.
Наиболее существенны темпы роста в раннем детском возрасте, когда происходит значительное увеличение основных морфологических показателей (длина тела к концу первого года жизни увеличивается на 47—50 %, на втором году — на 13—15 %, на третьем — на 9—10 % по отношению к предыдущему; в дальнейшем темпы нарастания длины тела неуклонно снижаются).
В детском возрасте рост и развитие происходят по восходящей линии, в виде прогресса; в зрелом возрасте эти процессы несколько стабилизируются, а в пожилом и старческом — переходят в регресс, т.е. развитие идет по нисходящей линии.
Развитие человека, как существа биосоциального, происходит в различных сферах: физической, социальной, психоэмоциональной и связанной с ней познавательной.
Физическая сфера, или физическое развитие, включает в себя совокупность морфологических и функциональных свойств организма, соответствующих хронологическому и биологическому возрасту. В детском возрасте физическое развитие представляет собой динамический процесс роста — увеличение длины, массы, отдельных частей тела, органов и систем организма — и биологического созревания и становления зрелого организма. Так как в детском возрасте процессы физического развития протекают наиболее интенсивно, его оценку производят чаще, чем в другие возрастные периоды, когда физическое развитие, достигнув определенного уровня, стабилизируется.
Наиболее просто физическое развитие можно оценить, используя антропометрические показатели, к которым относятся длина (рост), масса тела, окружности головы и груди. Антропометрические измерения вошли в практику медицинского обследования в 30-е годы XIX в. Для более точной оценки физического развития пользуются центильными таблицами, а также различными коэффициентами и индексами.
Физическое развитие, включающее, помимо роста и массы тела, ряд физиометрических показателей (мышечная сила, жизненная емкость легких — ЖЕЛ и др.), служит одним из критериев работоспособности, запаса жизненных сил, поэтому оценка физического развития широко используется не то лько в педиатрии, но и при профессиональном отборе, в спортивной, школьной медицине.
Уровень физического развития, скорость увеличения роста, нарастания массы тела, последовательность в увеличении различных частей тела определяются многими факторами:
• наследственные (длина и масса тела родителей, бабушек, дедушек);
• биологические (здоровье индивидуума, его психологическое, эмоциональное состояние, состояние здоровья его родителей);
• климатические и экологические;
• социально-экономические (материальное положение семьи, бытовые условия, уровень общей культуры и образования родителей, уровень развития здравоохранения и медицинской культуры, профессиональные вредности);
• образ жизни (режим и стиль питания, двигательная активность, вредные привычки, взаимоотношения индивидуума с окружением).
Помимо перечисленных факторов, темпы роста и развития подвержены также половым (так, половое созревание у девочек и мальчиков начинается в разные сроки, основные антропометрические, функциональные показатели у мужчин остаются более высокими, чем у женщин) и индивидуальным различиям. Эти и другие факторы могут влиять на физическое развитие как положительно, так и отрицательно. Например, как чрезмерная физическая нагрузка, так и ее недостаток могут тормозить рост человека, а адекватная физическая активность, являясь стимулятором остеогенеза и роста хряща и мышечной ткани, способствует линейному росту человека.
Некоторые факторы оказывают разнонаправленное действие на рост и развитие. Так, жаркий климат, как один из факторов, влияющих на физическое развитие, тормозит рост, но ускоряет созревание, т.е. развитие, человека.
Степень влияния тех или иных факторов зависит от силы и длительности их воздействия. Так, умеренный и кратковременный дефицит питания не приводит к существенной задержке физического развития; напротив, выраженная недостаточность основных компонентов питания может привести к заметной задержке развития и даже нарушениям здоровья (в частности, дефицит белка, белковое голодание в детском возрасте вызывает — болезнь обмена веществ).
В середине и второй половине XX в. было замечено, что от десятилетия к десятилетию увеличиваются рост и масса тела детей, ускоряются в целом сроки биологического созревания (раньше прорезываются постоянные зубы, закрываются зоны роста, половое созревание наступает в более раннем возрасте). Это явление получило название акселерации (от лат. ассе1егаНо — ускорение). Процессы акселерации связывали с положительными изменениями генотипа, улучшением социальных условий.
Помимо истинной акселерации, выделяют и ускоренное развитие, прежде всего детей, которое в значительной мере обусловлено перекармливанием (особенно за счет белков).
Такое ускоренное развитие может приводить к нарушению биологического созревания, связанного с более ранним созреванием ферментных систем. А это в свою очередь может приводить к раннему появлению различных заболеваний (ожирение, гипертоническая болезнь, атеросклероз, заболевания почек и др.) в зрелом возрасте.
Психоэмоциональное и социальное развитие представляет собой специфический аспект развития человека, связанный с его взаимодействием с окружающей средой и проявляющийся совокупностью душевных процессов и явлений (ощущения, восприятия, эмоции, память и т.д.).
Основной функцией психики является поиск на основе возникшей потребности определенных действий, направленных на ее удовлетворение, оценка этих действий, контроль за их реализацией. В основе психо-эмоционального и социального развития конкретного человека лежит овладение им общественными потребностями, сформировавшимися в ходе эволюции и необходимыми индивидууму для жизни. Психоэмоциональное развитие продолжается на протяжении всей жизни человека. Каждой стадии его развития соответствуют свои, присущие данному обществу ожидания, которые индивидуум может оправдать или не оправдать.
Краткая характеристика стадий роста и развития человека
Период новорожденности и грудной возраст (0— 1 год)
Масса тела утраивается. Рост увеличивается на
50 % (примерно 25 см). Окружность головы увеличивается
на 12 см, а груди — на 13 — 15 см.
С 1 мес поднимает голову, хорошо держит с 2 мес, с
4 — 5 мес переворачивается с живота на спину, потом
со спины на живот, с 7 мес самостоятельно садится,
Первые зубы — с 5 — 6 мес, к 1 году 8 зубов
Плачет, чтобы дать о себе знать. С 1 мес появляется
слуховое и зрительное сосредоточение, с 2 мес следит
за предметами, улыбается. С 3—4 мес эмоционально
гулит, узнает близких, с 6 мес громко смеется,
лепечет слоги. В 1 год может сказать несколько
простых слов. В 6 мес отличает тех, кто за ним ухаживает.
В 7 мес плачет при виде чужих.
Ребенок изучает окружающий мир с помощью осязания,
слуха, обоняния, вкуса, а также посредством
Преддошкольный возраст (1—3 года)
За второй год ребенок прибавляет в массе тела примерно
3 кг, рост увеличивается на 7—8 см, за третий
— 2 кг и 5 см соответственно.
Делает движения, требующие координированной
работы мышц: бегает, ходит по ступенькам, прыгает,
карабкается, играет с мелкими предметами. Учится
пользоваться туалетом. Одевается с небольшой помощью
К 2 годам имеет 20 молочных зубов.
Любит играть один или рядом с другими детьми. Не
любит получать приказы. Учится быть независимым.
Переполнен массой впечатлений от внешнего мира,
не может их самостоятельно проанализировать,
прибегает к помощи взрослых (период вопросов).
Хорошо отзывается на речь взрослых. Показывает
предметы, названные взрослыми. Следует простым
указаниям, отдаваемым медленно и ясно. Начинает
говорить короткими фразами. Понимает, что предмет,
убранный из виду, продолжает существовать.
Любит сам выбирать деятельность и игрушки
Дошкольный возраст (от 3 до 7 лет)
Средняя прибавка массы тела в год — 2 кг, а длины
В 5 — 7 лет молочные зубы заменяются большими коренными
(моляры). Совершенствуются крупнодвигательные
навыки. Больше контролирует мелкодвигательные
умения (рисует, лепит). Делает много вещей
по самообслуживанию (одевается, принимает
пищу, пользуется туалетом)
Имеет четкое представление о себе. Реагирует на
суждения родителей и других взрослых о нем. Более
независим, чем в раннем детстве. Делает свой выбор.
Легко играет с другими детьми и любит групповые
игры. Наблюдает за взрослыми и подражает им.
Знает много имен людей и названий мест и вещей.
Быстро выучивает новые слова. С 5 лет начинает читать
отдельные слова. Считает. Группирует одинаковые
предметы. Отделяет несхожие с другими
предметы. Следует указаниям. Очень любопытен и
имеет богатое воображение. Задает много вопросов.
Имеет твердую самостоятельную точку зрения,
иногда не в силах понять, что существуют другие
взгляды. Имеет неопределенное представление о
Младший школьный возраст (6—12 лет)
Ежегодная прибавка в массе тела 2—3 кг, в росте
5—6 см. Происходит смена молочных зубов: в 7—
8 лет — внутренние, 8—9 — наружные резцы, 10—
11 лет — передние, 11 — 12 — задние премоляры и
вторые моляры. Движения хорошо координирует.
Развивает мышечный тонус, чувство равновесия,
силу и выносливость. Хорошо развита крупная и
мелкая моторика, что используется для игр и спорта,
езды на велосипеде и танцев. С 10 – 11 лет у девочек и с
12 лет у мальчиков начинается половое созревание
Начинает формировать длительные дружеские
взаимоотношения. Больше времени проводит без
родителей. Образует маленькие замкнутые группы,
не допускающие других детей, особенно противоположного
пола. Начинает понимать, что другие люди
тоже имеют чувства. Имеет много эмоций, иногда их
с трудом выражает. Начало полового созревания,
сопровождающееся гормональными изменениями.
Более внимателен, дольше помнит и следует более
сложным указаниям. Думает логично и принимает
решения относительно реального мира. Способен
использовать новую информацию. Может задавать
вопросы и сопротивляться решениям взрослых.
Старший школьный (подростковый) возраст
(от 12 до 16 — 18 лет).
(от 16 до 20 лет у женщин, от 17 лет до 21 года у мужчин)
Масса тела увеличивается на 7—25 кг (чаще на
17,5 кг), рост — на 15—55 см. Достигает репродуктивной
зрелости. Девушки в начале периода, как
правило, выше юношей своего возраста, а в конце
Из-за недавних изменений в своем организме чувствует
себя неуклюже среди родителей и чужих. Легко
смущается, раздеваясь перед взрослыми или при
разговорах о теле, росте и половом развитии. Более
ответственно относится к своему поведению. Часто
восстает против авторитета взрослых. Социальный
и эмоциональный опыт широк, потому что это время
крепкой дружбы и ранних любовных взаимоотношений.
Логично мыслит. Имеет дело с абстрактными или
конкретными понятиями. Размышляет о себе в личном
плане. Планирует будущее. Принимает решение,
представляя себе альтернативы, что делает
принятие решения более трудным. Начинает судить
о себе более здраво. Старается изменить физический
Молодой зрелый возраст
К 23 годам завершается развитие всех функций организма.
Рост у большинства женщин заканчивается
к 17 годам, у мужчин — к 21 году. Достигает максимума
мышечной силы в 25—30 лет, затем она начинает
убывать. Наилучшая мелкая моторика развита до
35 лет, после чего мелкие двигательные навыки начинают
убывать. Это наиболее здоровая часть населения.
Болеет нечасто, быстро выздоравливает.
У женщин циклически происходят созревание яйцеклеток
и менструации, они могут вынашивать детей.
Это наиболее благоприятный период для рождения
Устанавливает длительные близкие отношения с
друзьями и партнерами. Принимает обязательства.
Многие взрослые становятся родителями
Средний зрелый возраст
Слегка утрачиваются физическая сила и координация.
Несколько уменьшается чувствительность. От
случая к случаю испытывает трудности со сном, иногда
бывают проблемы после определенной пищи.
Женщины проходят через климакс между 45 и 55 годами.
Репродуктивная функция (особенно у женщин)
Начинает чувствовать беспокойство перед старением
и осознавать, что смертен и умрет. Чувствует
большее удовлетворение от работы. Женщина может
стать более подавленной, когда дети вырастают
и уходят, а может испытать удовольствие от новой
Пожилой и старческий возраст (
Испытывает снижение зрения с потерей ночного зрения и снижением глубины и цветности восприятия. Испытывает
некоторую потерю слуха и понижение ощущения запаха
и вкуса. Имеет меньше сил и чувства равновесия, подвержен несчастным случаям и падениям.
Меняются походка, осанка, снижается рост, изменяются
Обычно сохраняет интеллектуальные способности,
хотя может перерабатывать информацию не так
быстро. Решения принимает с меньшей скоростью.
В состоянии освоить новую информацию и новые навыки,
но нуждается для этого в большем времени.
Может испытывать некоторую потерю памяти из-за
внешних условий, таких как прием лекарств, необходимость
переезда в новое жилье; либо по физическим
или эмоциональным причинам, таким как плохое
питание, депрессия или болезнь.
Литература для подготовки лекции:
1.Волков, С.Р. Здоровый человек и его окружение / С. Р. Волков, М. М. Волкова, учебник для студентов учреждений СПО - Москва: Авторская академия, 2016г.
2. Волков, С.Р. Здоровый человек и его окружение / С. Р. Волков, М. М. Волкова, учебное пособие к практическим занятиям для студентов учреждений СПО- Москва: Авторская академия, 2016г.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Здоровый человек и его окружение. Лекция 1. Роль сестринского персонала в сохранении и укреплении здоровья
Лекция 1. Роль сестринского персонала в сохранении и укреплении здоровья..Демографическая ситуация в России, регионе.Проведение оценки демографической ситуации в России, районе профессиональной .
Здоровый человек и его окружение Лекция 2. Концепции здоровья
Лекция 2. Концепции здоровья.
Здоровый человек и его окружение Лекция 3. Потребности человека в разные возрастные периоды
Здоровый человек и его окружение Лекция 5, 6. Внутриутробный период и период новорожденности
Лекция 5, 6. Внутриутробный период и период новорожденностиЗакономерности роста и развития человека во внутриутробном (антенатальном) периоде.Период новорожденностиПограничные состоя.
Здоровый человек и его окружение Лекция 16, 17. Период беременности и родов
Сущность оплодотворенияОсновные этапы развития плодного яйцаФизиологические изменения в организме беременной Диагностика беременностиТечение родов Послеродовый период.
Здоровый человек и его окружение Лекция 15. Здоровье семьи
Лекция 15. Здоровье семьиПонятие семьи.
Здоровый человек и его окружение Лекция 19, 20.Здоровье лиц пожилого и старческого возраста
Понятие о старости и старенииГеронтология и гериатрия: основные понятияОсновные теории и механизмы старенияХарактеристика АФО пожилого и старческого возрастаОрганизация медицинской помощи лицам пожило.
Процессы роста и развития являются общебиологическими свойствами живой материи. Рост и развитие человека, начинающиеся с момента оплодотворения яйцеклетки, представляют собой непрерывный поступательный процесс, протекающий в течение всей его жизни. Рост и развитие часто употребляются как понятия тождественные, неразрывно связанные между собой. Между тем биологическая природа этих процессов различна, различны их механизмы и последствия. Взаимосвязь роста и развития проявляется, в частности, в том, что определенные стадии развития могут наступать только при достижении определенных размеров тела. Так, половое созревание у девочек может наступить только тогда, когда масса тела достигнет определенной величины (для представителей европейской расы это около 48 кг). Активные ростовые процессы также не могут продолжаться на одной и той же стадии развития бесконечно.
Развитие - это качественные преобразования в многоклеточном организме, которые протекают за счет дифференцированных процессов (увеличения разнообразия клеточных структур) и приводят к качественным и количественным изменениям функций организма. Развитие включает в себя три основных фактора: рост, дифференцировку органов и тканей, формообразование.
Рост — это количественное увеличение биомассы организма за счет увеличения геометрических размеров и массы отдельных его клеток или увеличения числа клеток благодаря их делению. В одних органах и тканях, таких, как кости, легкие рост осуществляется преимущественно за счет увеличения числа клеток, в других (мышцы, нервная ткань) преобладают процессы увеличения размеров самих клеток. Критерии роста: высота, масса тела, длина различных отделов, окружность грудной клетки и т. д.
Дифференцированные процессы, или дифференцировка, — это появление специализированных структур нового качества из малоспециализированных клеток-предшественниц.
Наименее специализированной можно считать зиготу — зародышевую клетку, образующуюся в результате слияния материнской яйцеклетки с отцовским сперматозоидом.
Генетический аппарат зиготы содержит полный двойной набор хромосом. Первые этапы развития зиготы – это простое увеличение числа неотличимых друг от друга клеток — сначала зигота делится на 2, потом каждая из них еще на 2, т.е. образуется 4 клетки, затем — 8, 16, 32 и т.д. Эти эмбриональные клетки называются бластомерами, они похожи, как две капли воды. Однако уже на стадии 32 бластомеров начинают выявляться некоторые особенности отдельных клеток, связанные с их местоположением. По мере увеличения числа бластомеров эти различия все возрастают. Часть из этих клеток, образующих вместе сферу, увеличивается в размере более чем другие, и, наконец, наступает стадия гаструляции — впячивания более мелких клеток внутрь сферы с образованием внутренней (целомической) и внешней (гастральной) полостей.
Организм приобретает совершенно новый вид удлиненной замкнутой с одного конца трубочки. Клетки апикального (верхушечного) и каудального (хвостового) концов начинают все сильнее различаться не только внешне, но и по своим свойствам. Функции клеток наружного (эктодермального), внутреннего (энтодермального) и образовавшегося промежуточного (мезодермального) слоев гаструлы, а также роль этих клеток в дальнейшем развитии организма становятся различными. Так, эктодермальный слой клеток дает начало кожным покровам и нервной ткани. Мезодермальный слой служит прародителем всех мышц организма. Клетки энтодермы формируют в дальнейшем паренхиматозные органы (печень, почки, селезенку, железы внутренней секреции) и эпителий желудочно-кишечного тракта. Все эти сложнейшие преобразования, постепенно приводящие к формированию совершенно не схожих между собой клеточных структур и разных по форме и функции тканей, являются проявлением дифференцировочных процессов. Именно в этом и заключается развитие — от единственной зародышевой клетки до организма, насчитывающего миллионы клеток различной специализации. Многие ткани организма продолжают развиваться вплоть до завершения полового созревания. Особенно длителен период созревания возбудимых тканей — нервной и мышечной.
Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00
РОСТ И РАЗВИТИЕ. С тех пор, как в ходе эволюции возникли многоклеточные организмы, превращение оплодотворенного яйца во взрослую особь совершается в каждом поколении в процессе роста и развития. Рост, т.е. увеличение размеров, достигается за счет повышения количества таких субъединиц, как молекулы и клетки. Развитие, т.е. качественное изменение, обеспечивается синтезом новых соединений и образованием клеток разных типов в результате дифференцировки.
Процессам роста и развития присущи определенные физические ограничения, удерживающие увеличение размеров и изменения формы в известных пределах. С увеличением линейных размеров вдвое площадь поверхности увеличивается в 4 раза, а объем в 8 раз. Это имеет важнейшее значение для таких параметров, как регуляция температуры и прочность структуры, необходимой для поддержания возрастающей массы организма. Хотя клетки бывают самых разных размеров – от крошечного сперматозоида до огромного яйца страуса – их размеры тем не менее ограничиваются теми расстояниями, которые могут быстро преодолеть питательные вещества и продукты распада, диффундируя в цитоплазме. Некоторые из самых крупных клеток нашего тела – нервные и мышечные – справляются с этими ограничениями, сочетая увеличение длины с сильным сокращением диаметра. С другой стороны, уменьшение размеров клеток тоже не может быть безграничным: необходим некий минимальный объем, где могли бы разместиться все разнообразные внутриклеточные структуры.
РОСТ КЛЕТОК
Все живое состоит из клеток. Поскольку клетки не могут быть крупнее некоторых максимальных размеров, рост организма возможен только за счет увеличения числа клеток. Последнее достигается с помощью митоза – клеточного деления, при котором сначала на две части делится ядро, а затем цитоплазма.
Каждая из двух клеток, образовавшихся в результате митоза, вдвое меньше исходной. Поэтому прежде чем приступить к следующему делению, клетки должны пройти период роста, в ходе которого у них удваивается число органелл и пополняется количество цитоплазмы. Лишь после восстановления нормальных размеров клетки готовы к следующего делению. См. также КЛЕТКА.
Форма и размеры клеток зависят от их функции. Тело человека построено из клеток нескольких сот разных типов, которые по их способности к делению можно разбить на три категории. Наивысшей митотической активностью обладают клетки обновляющихся тканей, названных так потому, что они постоянно обновляются на клеточном уровне. Например, эпидермальные клетки делятся, находясь в базальном слое кожи; затем по мере продвижения к поверхности кожи они дифференцируются, а оказавшись на поверхности, отмирают и слущиваются, прожив лишь несколько недель. Эпителиальные клетки, выстилающие пищеварительный тракт, иногда живут всего несколько дней, после чего отмирают и выводятся с фекальными массами. Сперматозоидам, яйцеклеткам и клеткам крови уготована та же судьба: они рождаются, стареют и гибнут, и процесс замены их новыми клетками повторяется многократно.
Клетки второй категории способны к митозу, но потенциально могут существовать до тех пор, пока жив организм в целом. Такие клетки составляют т.н. разрастающиеся ткани: они растут только в период роста всего тела, а после того, как организм достигает окончательных размеров, митотическая активность прекращается. Разрастающиеся ткани образуют многие внутренние органы – печень, почки и железы, как эндо-, так и экзокринные.
К третьей категории относятся клетки, которые по окончании ранних стадий развития совершенно утрачивают способность к делению. Примерами могут служить клетки таких тканей, как нервная и мышечная. Хотя эти клетки могут оставаться живыми до тех пор, пока жив организм, они настолько высокоспециализированы, что митоз для них невозможен. Именно поэтому сердце и головной мозг не способны к регенерации. Их клетки могут увеличиваться в размерах, но не в числе, и эти органы, во всяком случае у высших животных, расходуют в процессе развития весь запас эмбриональных клеток, которые могли бы обеспечить в дальнейшем восстановление поврежденной ткани. У низших позвоночных животных – рыб и хвостатых амфибий – сохраняется достаточное количество недифференцированных клеток, чтобы обеспечить регенерацию некоторых частей как головного и спинного мозга, так и сердца. Среди тритонов есть виды, способные регенерировать даже хрусталик и сетчатку глаза после полного иссечения этих структур.
РАСТЕНИЯ
В семенах растений имеется эндосперм, снабжающий зародыш питательными веществами подобно тому, как желток обеспечивает питание развивающемуся зародышу животных. Семена сосудистых растений при прорастании образуют корни и побеги.
Несмотря на значительные различия между корнями и побегами, у них много общего. И те и другие многократно ветвятся, а их растущие кончики, состоящие из недифференцированных клеток, образуют конусы нарастания (верхушечные меристемы). Многократные митотические деления в конусе нарастания постоянно поставляют новые клетки, обеспечивающие рост в длину. Непосредственно за этой зоной пролиферации находятся зоны дифференцировки и растяжения; здесь новообразованные клетки превращаются в специализированные клетки ксилемы и флоэмы – проводящих тканей растения. В процессе дифференцировки эти клетки сильно растягиваются в длину, что обеспечивает очень быстрый рост побегов (например, у бамбука). Между ксилемой и флоэмой расположен слой камбиальных клеток, за счет которых происходит утолщение стеблей и корней.
Приведенное выше описание относится в основном к деревьям и кустарникам. В отличие от них, у многих травянистых растений зона нарастания листьев находится у основания, а не на верхушке. Листья растут у них снизу, и именно поэтому газон приходится подстригать многократно. Деревья и живые изгороди тоже подстригают, чтобы придать им определенную форму, однако при этом их зоны нарастания срезаются. В результате после обрезки ветвей кусты и деревья растут гуще, потому что при повреждении верхушки побега меристемы, отдаленные от его кончика, принимают на себя функции утраченной части. До удаления верхушечной меристемы, оказывавшей на них тормозящее воздействие, эти латеральные меристемы пребывали в латентном состоянии; освободившись от торможения, они дают начало боковым ветвям.
Это явление иллюстрирует механизм, регулирующий рост растения. Верхушечная меристема вырабатывает гормональные вещества (ауксины), которые, перемещаясь вниз по стеблю, тормозят рост других меристем. Ауксины определяют также тропизмы растений, например тенденцию расти в сторону источника света. Инактивируясь на освещенной стороне стебля, они стимулируют удлинение стебля на теневой стороне, заставляя его склоняться в направлении к источнику света.
От света зависят также сроки вегетации: каждый вид растений начинает и заканчивает рост, цветет и производит семена в определенное время года. В умеренных широтах жизненные циклы растений приспособлены к колебаниям температуры и к удлинению или укорочению светового дня. Некоторым видам для цветения необходим длинный, а другим короткий день. Там, где колебания температуры и длины светового дня минимальны, прежде всего в тропиках, в координации жизненных циклов растений может участвовать чередование периодов дождей и засухи.
Однолетние растения запрограммированы на прекращение роста и отмирание в первый (и единственный) год своей жизни, а продолжение существования вида обеспечивается семенами. В отличие от них многолетние растения, в частности деревья, обладают способностью к потенциально неограниченному росту. За счет верхушечных меристем всех побегов объем тканей ежегодно увеличивается, а за счет камбия происходит рост ствола в толщину и повышается его прочность. Способность деревьев расти до тех пор, пока они живут, а жить до тех пор, пока они растут, демонстрирует пример секвойи с ее гигантскими размерами и потенциальным бессмертием.
Жизнь многолетников удается продлить с помощью вегетативного размножения. У отводков можно вызвать образование корней (иногда при помощи гормонов) и вырастить из них новые растения, обладающие теми же генетическими признаками, что и родительское растение. См. также ГОРМОНЫ РАСТЕНИЙ.
ЖИВОТНЫЕ
Описанный механизм роста свойствен животным с детерминированным, или ограниченным, ростом, в первую очередь – наземным животным: их размеры не могут перейти некий предел, за которым утрачивается способность поддерживать массу тела. У многих водных животных, напротив, рост продолжается неопределенно долго даже после наступления половой зрелости, и они достигают очень крупных размеров. Это объясняется тем, что в водной среде животные находятся как бы в состоянии невесомости и им не приходится поддерживать свое тело, а потому в процессе эволюции у них не возник механизм ограничения роста. В этом отношении рост рыб сходен с ростом многолетних растений.
Рост рыб на протяжении всей жизни происходит за счет увеличения числа функциональных единиц в их органах и тканях, т.е. в структурах, клетки которых у более высоко организованных животных перестают делиться на относительно ранней стадии жизни. Так, у рыб по мере роста добавляются новые клетки в головном мозге и новые палочки и колбочки в сетчатке глаз; возможна также дифференцировка дополнительных мышечных волокон в сердечной и скелетных мышцах. Кости у рыб растут за счет отложения на их поверхности нового материала. По мере увеличения челюстей на них вырастают как совершенно новые зубы, так и замещающие утраченные. Чешуи увеличиваются в результате добавления новых колец, а плавники удлиняются за счет формирования дополнительных сегментов на кончиках их костных лучей.
Многие животные в процессе развития претерпевают метаморфоз. При этом они получают возможность использовать на разных стадиях жизни разные местообитания и разную пищу. Например, у чешуекрылых личиночная стадия представлена листоядными гусеницами, а взрослая – бабочками, которые питаются нектаром, перелетая с цветка на цветок. На стадии куколки личиночные ткани постепенно разрушаются, а из скоплений недифференцированных клеток – т.н. имагинальных дисков – развиваются крылья и ноги. У лягушек из икры вылупляются растительноядные головастики, которые вначале обитают в воде, а затем превращаются в наземных плотоядных животных, дышащих воздухом. Хвосты и жабры головастиков резорбируются, а взамен развиваются ноги и легкие.
У некоторых животных свойственная зародышу способность к развитию сохраняется во взрослом состоянии, обеспечивая регенерацию утраченных частей тела.
ПРОЦЕСС РОСТА У ЧЕЛОВЕКА
Гормон роста способствует росту в детском и юношеском возрасте, но с наступлением зрелости его влияние ослабевает. Избыток гормона роста приводит к гигантизму, а его недостаточность – к карликовости.
Неудивительно, что питание оказывает глубокое влияние на рост, особенно в раннем возрасте. Плохое питание в период развития плода может вызвать нарушения пролиферации клеток в развивающемся головном мозге и привести к умственной отсталости. Дети, которые недоедают, растут медленнее тех, кто питается нормально, но если вовремя перевести их на достаточное питание, они догоняют по росту своих однолеток и, став взрослыми, мало или совсем не отличаются по росту от других людей.
На рост в утробе матери оказывают также влияние условия в матке, причем немалое значение имеет ограниченность пространства. У близнецов масса при рождении обычно бывает меньше, чем у ребенка, родившегося в результате одноплодной беременности, а у троен – меньше, чем у двоен. В таких случаях последующий ускоренный рост может, в конечном счете, сгладить прежнее отставание.
Читайте также: