Влияние факторов внешней среды на онтогенез сообщение
Обновлено: 04.07.2024
Онтогенез – инд. развитие организма, сов-ть последовательных морфологич., физиологич. и биохимич. преобразований, претерпеваемых организмом от момента его зарождения до конца жизни. Вкл. рост, т.е. увелич. массы тела, его размеров, дифференцировку. Термин введён Э. Геккелем (1866) при формулировании им биогенетич. закона. В ходе онтогенеза организм проходит фазы, стадии или периоды развития, из к-ых основными у организмов, размножающихся пол. путём, яв-ся: зародышевый (эмбриональный, пренатальный), послезародышевый (постэмбриональный, или постнатальный) и период развития взрослого организма. В основе онтогенеза- слож. процесс реализации на разных стадиях развития организма наследств. информации, заложенной в каждой из его клеток. Обусловленная наслед-тью программа онтогенеза осущ-ся под влиянием многих факторов (условия внеш. среды, межклеточные и межтканевые взаимодействия, гуморально-гормональные и нерв. регуляции) и выражается во взаимосвязанных процессах размножения клеток, их роста и дифференцировки. Закономерности онтогенеза, причинные мех-мы и факторы клеточ., тканевой и органной дифференцировки изучаются комплексной наукой — биологией развития, использующей, помимо традиц. подходов экспериментальной эмбриологии и морфологии, методы молекулярной биологии, цитологии и генетики. Онтогенез и историч. развитие организмов — филогенез — неразрывные и взаимно обусловленные стороны единого процесса развития живой природы. Первую попытку историч. обоснования онтогенез сделал И. ф. Меккель. Проблема соотношения онтогенез и филогенеза была поставлена Ч. Дарвином и разрабатывалась Ф.Мюллером, Э. Геккелем. Все связанные с изменением наследст-ти, новые в эволюционном отношении признаки возникают в онтогенезе, но лишь те из них, к-ые сп-ют лучшему приспособлению организма к условиям существования, сохраняются в процессе естест. отбора и передаются последующим поколениям, т. е. закрепляются в эволюции.
С первых мгновений жизни и до последней минуты организм ч-ка взаимодействует с внеш. средой.Это взаимодействие необходимое условие для норм. роста и развития ч-ка. Именно под влиянием внешн. среды происходит форм-е структуры и функций организма ч-ка в различные периоды жизни. Под влиянием любых воздействий происходят изменения внутр. среды организма, и все известные реакции его направлены на сохранение или выравнивание ее параметров - адаптационно-компенсаторная, в основе к-ых лежат адаптационно-компенсаторные мех-мы. Если интенсивность или агрессивность фактора не выходит за пределы адаптационно-компенсаторных реакций, организм справляется без особого ущерба. В том случае, когда интенсивность воздействия очень велика или достаточно продолжительна, напряжение адаптационно-компенсаторных мех-мов достигает значит. уровня. При длит. воздействии происходят разрушение указанных мех-мов и развитие заболевания. В течение жизни на ч-ка оказ. влияние самые разнообраз. факторы внеш. и внутр. среды организма.
Физические факторы. Относятся все виды электромагнитных колебаний естест. или искусст. происхождения. Самым мощным естественным источником электромагнитных колебаний в природеяв-ся Солнце. Именно благодаря его энергии происходят все биологич. процессы. Из всех излучений Солнца в видимом диапазоне наиболее сильное биологич. действие имеет УФ-излучение. Искусственными источниками электромагнитных излучений яв-ся радиостанции, радиолокационные станции, высоковольт. линии электропередач.Все эти виды излучений оказывают постоян. (в дневное, ночное время) воздействие на ч-ка.
Химические факторы.Широко исп-ся ч-ком на производстве, в быту (консервирующие, моющие, чистящие, дезинфицирующие, ср-ва для покраски и склеивания предметов, лекарств. препараты.
Биологич. факторы. Формы сущ-ия живой материи на Земле чрезвычайно многообразны: от одноклеточных простейших до высокоорганизованных биологич. организмов. Все известные микроорганизмы можно разделить на группы: совершенно безопасные для ч-ка (сапрофиты); безусловно вредные; условно патогенные.
Социальные факторы.Связаны с жизнью людей, с их отношением друг к другу и к обществу.
Психич. факторы. Факторы внеш.среды, имеющие психич. окраску, связаны со специфич. аспектом жизнед-ти ч-ка. Поведение ч-ка, восприятие окр. действительности, эмоцион. окраска, х-р поведения ч-ка в разных ситуации, форм-ие его личности связаны с факторами внеш. и внутр. среды и их взаимодействием между собой. Реализация идей психич. и соц. здоровья потребует от каждого ч-ка переосмысления личностных качеств (активность, ответственность), от общества - пересмотра сложившихся приоритетов и традиций в сфере воспитания и образования, труда и отдыха.
Развитие определяется действием генов, взаимодействующих с клеточным и средовым окружением. Вовлеченные продукты гена включают регуляторы транскрипции, факторы диффузии, взаимодействующие с клетками и направляющие их по специфическим путям развития к рецепторам для таких факторов, структурным белкам, внутриклеточным сигнальным молекулам и многому другому.
Неудивительно поэтому, что наиболее многочисленные нарушения развития, встречаемые у людей, вызваны геномными, хромосомными или генными мутациями. Тем не менее даже если геном явно служит первичным источником информации, регулирующей и определяющей развитие человека, роль генов в развитии часто ошибочно считают основной. Фактически геном не имеет сходства с планом архитектора, точно определяющим, какие материалы должны быть использованы и как они должны быть собраны; это не буквальное описание итоговой формы, используемое всеми эмбриональными и плодными структурами.
Скорее геном определяет набор взаимодействующих белков и некодирующей РНК, указывающий направление процессов роста, миграции, дифференцировки и апоптоза, в конце концов с высокой степенью вероятности приводящих к развитию нормальных зрелых структур. Таким образом, например, нет генетических инструкций, указывающих, что фаланга пальца примет форму часового стеклышка или что глаз будет сферическим. Эти формы возникают как подразумевающиеся последствия процессов развития, тем самым генерируя структурно правильные клетки, ткани и органы.
Хотя первичные регуляторы развития — гены, другие процессы также должны сыграть свою роль. Развитие, регулируемое, но не детерминированное геномом, подчеркивает существенную роль вероятности в нормальном развитии. Например, у мышей мутация в гене формина вызывает аплазию почек только у 20% носителей мутации, даже если мутация передается инбредным животным.
Считают, что инбредные мыши генетически идентичны по всем локусам в их геномах, поэтому 20% пенетрантность единичной мутации в гене формина не может объясняться другими модифицирующими генами у мышей, пораженных почечной агенезией, по сравнению с непораженными мышами. Наиболее правдоподобное объяснение этому феномену — то, что мутация формина смещает баланс некоторого эволюционного процесса, увеличивая вероятность превышения порога одного из факторов почечной аплазии.
Факторы окружающей среды и их влияние на развитие
Локальная среда, в которой находится клетка или ткань, играет центральную роль в обеспечении нормального контекста развития. Неудивительно, что лекарства или другие агенты, проникающие из окружающей среды, могут оказаться тератогенами, поскольку они часто создают помехи, связываясь с молекулами, участвующими в действии генов. Идентификация механизма тератогенеза имеет очевидный смысл не только для клинической медицины и здравоохранения, но также для фундаментальной науки; понимание того, как тератогены вызывают врожденные дефекты, может дать понимание нарушений основных путей развития, приводящих к пороку.
Поскольку молекулярные и клеточные пути, используемые в ходе развития, часто уникальны и не используются после созревания, тератогены, вызывающие тяжелые врожденные пороки, могут не иметь побочных эффектов у взрослых людей, поскольку упомянутые пути больше не функционируют или имеют другие цели во взрослом состоянии. Характерный пример — ретиноидный синдром плода, наблюдаемый у женщин, получавших в течение беременности лекарство изотретиноин. Изотретиноин — пероральный ретиноид, предназначенный для системного лечения фурункулеза.
Он вызывает тяжелые врожденные пороки, если применяется во время беременности, поскольку имитирует действие эндогенной ретиноевой кислоты, вещества, рассредоточенного в тканях плода и взаимодействующего с клетками, заставляя их следовать по конкретному пути развития.
Другие тератогены часто вызывают очень специфические наборы врожденных пороков, риск которых критически зависит от гестационного возраста на момент воздействия, чувствительности разных тканей к тератогену и продолжительности воздействия тератогена в ходе беременности. Один из классических примеров — талидомидный синдром. Талидомид — успокоительный препарат, широко используемый в пятидесятые годы XX в., впоследствии распознан как тератоген.
Некоторые тератогены, например рентгеновское излучение, также являются мутагенами. Фундаментальное различие между тератогенами и мутагенами — то, что мутагены вызывают нарушения, создавая наследуемые изменения в генетическом материале, тогда как тератогены действуют непосредственно и однократно на развитие тканей эмбриона. Таким образом, влияние на плод мутагена может вызывать повышенный риск врожденных дефектов или других болезней (например, опухолей) в течение всей жизни человека и даже у его потомства, а влияние тератогенов увеличивает риск врожденных дефектов в данной, но не в последующих беременностях.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Нами на протяжении более десяти лет проводились экспериментально-морфологические исследования по изучению адаптивной изменчивости растущего организма (Смирнов А.В., 1996; Самусев Р.П. и др., 1997; Писарев В.Б. и др., 2003). Среди наиболее актуальных антропогенных факторов окружающей среды, оказывающих выраженное воздействие на организм человека и экспериментальных животных в препубертатном периоде онтогенеза, можно выделить все возрастающее влияние ограничения двигательной активности (факторы гиподинамии и гипокинезии), нервно-психического перенапряжения (эмоциональный стресс). При изучении влияния экзогенных факторов на растущий организм важен период онтогенеза, в течение которого действует внешний стимул, поскольку незрелые в структурном и функциональном плане регуляторные системы не обеспечивают всю полноту и адекватность компенсаторно - приспособительных реакций (Parker E.A. et al., 2004).
При моделировании воздействия ограничения двигательной активности путем помещения неполовозрелых беспородных белых крыс в возрасте 30 суток в специально сконструированные нами клетки-пеналы с изменяющимся объемом внутреннего пространства круглосуточно сроком на 1, 3, 7, 15 и 30 суток отмечалось отставание темпов роста массы тела животных, относительной и абсолютной массы сердца, тимуса. При этом динамика изменения морфометрических параметров различных органов отличалась по выраженности и направленности. Так, относительная масса надпочечников достоверно увеличивалась на 13,9 % в ранние сроки воздействия (на 1 сутки) по сравнению с контролем того же возраста. В то же время отмечалось значимо снижение вышеуказанных параметров в поздние сроки иммобилизации на 29,2 % и на 41,6 % на 15 и 30 сутки, соответственно. Эти изменения сопровождались появлением эрозий и язв в слизистой оболочке желудка, уменьшением количества тимоцитов в корковом веществе долек тимуса в ранние сроки воздействия, что свидетельствует о наступлении у растущего организма в остром периоде изменений характерных для стадий общего адаптационного синдрома. При длительных сроках ограничения двигательной активности нами отмечено снижение абсолютной массы тимуса, надпочечников, сердца, головного мозга. При изучении микроскопической картины в головном мозге, тимусе, надпочечниках, сердце отмечено отставание темпов роста элементов паренхимы органов на фоне увеличения удельного объема стромы. В мозговом стволе отмечена мозаичность и разнонаправленность картины морфологических изменений, начиная с ранних сроков эксперимента. В тимусе и надпочечниках обнаруживалась четко выраженная стадийность структурных изменений. В миокарде и внутрисердечных автономных нервных ганглиях морфологические изменения носили однонаправленный характер, мозаичные повреждения нейронов и кардиомиоцитов наблюдались в поздние сроки ограничения двигательной активности. Эти и другие морфологические признаки рассматриваются как свидетельство нарушения гистогенеза органов нервной, иммунной, эндокринной, сердечно-сосудистой систем растущего организма при длительном воздействии ограничения двигательной активности.
Таким образом, на 3-7 сутки опыта на первый план выходят неспецифические изменения (акцидентальная инволюция тимуса, гипертрофия коркового вещества надпочечников) характерные для эмоционально-болевого стресса, а уже к 15-30 суткам проявляются признаки, свойственные воздействию факторов гиподинамии и гипокинезии.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ
МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
Доценко Наталия Сергеевна ,
Тема урока " Этапы онтогенеза организмов. Типы онтогенеза животных. Влияние факторов внешней среды на онтогенез "
Дата проведения : 07.12.2020г.
Цель: сформировать у учащихся представление об индивидуальном развитии организма , влиянии факторов внешней среды на онтогенез.
Задачи:
Обучающие : сформировать понятия онтогенез, эмбриогенез, бластула, гаструла, нейрула, гистогенез, органогенез, морула, бластоцель; познакомить с периодами онтогенеза; охарактеризовать процессы, протекающие на стадиях эмбриогенеза; познакомить с законом зародышевого сходства, влиянием факторов внешней среды на онтогенез.
Тип урока : комбинированный.
Понятия и термины : онтогенез, типы онтогенеза, эмбриогенез, постэмбриональное развитие, зигота, бластула, гаструла, нейрула, органогенез, эктодерма, энтодерма, мезодерма, факторы внешней среды.
Пасечник В. В. Биология. 9 класс. Учеб. для общеобразоват. организаций (Линия жизни) /[В. В. Пасечник, А. А. Каменский, Г. Г. Швецов]; под ред. Пасечника В. В. – М.:Просвещение, 2016. – 207 с.
Структура урока
I . Организационный момент (2 минуты)
II . Актуализация знаний (5 минут)
III . Изучение нового материала ( 22 минут)
IV . Закрепление изученного материала (12 минуты)
V . Домашнее задание (1 минуты)
V I . Итоги урока (2 минуты)
1. Организационный момент (2 мин)
2. Актуализация опорных знаний (7 мин)
Фронтальный опрос
- Что называется размножением? (Способность организма воспроизводить себе подобных).
- Какие Вы знаете способы размножения? (Бесполое и половое).
- Что такое гамета?(Половая клетка ).
- Какие Вы знаете гаметы? (Яйцеклетка и сперматозоид или спермии).
- Где они образуются? (В половых железах).
- Что называется оплодотворением? (Процесс слияния гамет).
- Что образуется в результате оплодотворения? (Зигота).
- Что такое зигота? (Это клетка с диплоидным набором хромосом, половина из которых получена от материнского организма , а половина – от отцовского).
3. Изучение нового материала .
1. Работа с учебником, выполнение заданий дидактической карточки №1, 2, 4. (7 минут)
1. Самая высокая плодовитость у беспозвоночных, особенно у паразитов. Высокая плодовитость паразита увеличивает возможности заражения хозяина. Это касается паразитических простейших и червей. Так, в ножном членике бычьего солитера 175 тыс. яиц, а таких члеников ежедневно выделяется 6-8.
2. Высокая плодовитость характерна для водных животных, в которых половые продукты выделяются в воду, где и происходит оплодотворение, а забота о потомстве отсутствует. Так, самка мидии откладывает в воду от 5 до 12 млн. яиц, а крупные экземпляры ‒ 20 млн.
4. В большинства морских звезд половые продукты также выделяются в воду. Обычная морская звезда за два часа выпускает 2,5 млн. яиц.
5. Среди рыб плодороднейшей есть луна-рыба : 300 млн. икринок выбрасывает она за нерест.
3. Математический вопрос:
Известный шведский естествоиспытатель XVIII века К. Линней говорил, что в тропических странах три мухи могут так же быстро съесть дохлую лошадь, как и лев. Почему? (способны быстро размножаться)
Домашняя муха за один раз откладывает в среднем 130 яиц с интервалами в 3 дня.
Сколько яиц она способна отложить за месяц? (1300 яиц).
Но не будем забывать о других представителях живых организмов. Какие царства живых организмов еще существуют? (растения, грибы, бактерии, вирусы – неклеточные формы жизни).
Демонстрация наглядного материала: муляжи грибов, комнатные растения.
Самыми древними растениями являются секвойи.
- Где происходит оплодотворение у цветковых растений? (в цветке)
- Где располагается зародыш? (в семени)
- У каких растений происходит чередование поколений? ( споровых растений)
Онтогенезом , или индивидуальным развитием, называют весь период жизни с момента слияния половых клеток и образования зиготы до гибели организма.
Изучением вопросов, связанных с индивидуальным развитием организмов, занимается эмбриология (от греч. е mbryon – зародыш).
ТИПЫ ОНТОГЕНЕЗА.
У животных выделяют три типа онтогенеза
n Личиночный (встречается у насекомых, рыб, земноводных). Желтка в их яйцеклетках мало, и зигота быстро развивается в личинку, которая самостоятельно питается.
n Яйцекладный (наблюдается у рептилий, птиц и яйцекладущих млекопитающих). Яйцеклетки данных видов живых организмов богаты желтком. Зародыш таких видов развивается внутри яйца.
n Внутриутробный (у большинства млекопитающих и человека). При этом развивающийся зародыш задерживается в материнском организме, образуется временный орган – плацента, через который организм матери обеспечивает все потребности растущего эмбриона: дыхание, питание, выделение и т.д. Внутриутробное развитие заканчивается процессом деторождения.
Демонстрация иллюстраций у доски
2. ПЕРИОДЫ ОНТОГЕНЕЗА.
Любой тип онтогенеза у многоклеточных животных принять делить на 2 периода: эмбриональный и постэмбриональный.
Эмбриональный период начинается с оплодотворения и образования зиготы, заканчивается либо выходом личинки из оболочки, либо выходом особи из яйца, либо рождением особи.
Закон зародышевого сходства
В 1828 г. Карл фон Бэр сформулировал закономерность, которую называют Законом Бэра: "Чем более ранние стадии индивидуального развития сравниваются, тем больше сходства удается обнаружить". Эмбрионы животных одного типа на ранних стадиях развития сходны.
Постэмбриональный период начинается с завершения эмбрионального периода. И включает в себя: половое созревание, взрослое состояние, старение и заканчивается смертью.
Возможно прямое и непрямое развитие. Млекопитающие – пример прямого развития, а насекомые – пример непрямого развития.
Упражнение на развитие воображения (учащиеся представляют услышанное закрытыми глазами)
Обычно развитие бабочки в куколке продолжается 2-3 недели, однако у некоторых видов куколка является стадией, впадающей в зимнюю диапаузу.
Куколки – создания молчаливые, однако есть исключения: куколка бражника мертвая голова и куколка голубянки артаксеркс умеют… пищать.
Из куколки выходит взрослое насекомое – имаго. Оболочка куколки лопается, и имаго, цепляясь ногами за край оболочки, при этом прилагая немало усилий, выползает наружу.
Новорожденная бабочка еще не может летать – ее крылышки маленькие, будто свернутые, и влажные. Насекомое обязательно взбирается на вертикальное возвышение, где остается до тех пор, пока полностью не расправит крылья. За 2-3 часа крылья теряют свою эластичность, отвердевают и приобретают окончательную окраску. Теперь можно совершить первый полет!
Особенности каждого этапа
1. Образование зиготы
Образуется при слиянии сперматозоида и яйцеклетки
2. Образование бластулы
Дробление зиготы. Деление клеток, которые не сопровождается ростом. Образуется многоклеточный шар, состоящий из 32 клеток. Внутри шара находится полость - бластоцель
3. Образование гаструлы
Деление клеток на одном из полюсов бластулы и впячивание их внутрь бластоцели - гаструляция. Образование двух зародышевых листов – эктодермы и энтодермы, а затем развитие мезодермы.
4. Стадия нейрулы
Формирование важных частей зародыша - нервной трубки и хорды. Нервная трубка развивается из эктодермы, а хорда из мезодермы.
5. Закладка и формирование органов – органогенез
Процесс дифференцировки клеток и формирование органов.
Какую стадию эмбрионального развития представляет мяч? (бластула).
4. Этапы постэмбрионального развития
3. Период старения
5. ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ НА РАЗВИТИЕ ЭМБРИОНА.
О детях, находящихся ещё в утробе матери:
Как следует, о том веду я речь.
Дитя в утробе матери беречь.
Ничто зловредное его пусть не коснётся,
Пусть мать питается не как придётся,
А ест еду и влагу с пользой пьёт,
Так, чтоб нормально развивался плод.
Пускай отбросов в пище будет мало,
Чтоб кровь она при этом очищала.
- Как вы понимаете строки этого стихотворения?
Выполнение задания №5 Составление схемы факторов, влияющих на развитие плода.
4. Закрепление изученного материала
Ребята, вы – выпускники. Очень важно какие цели вы поставите перед собой и какими войдете во взрослую жизнь. Кто будет рядом с вами? С кем вы построите свою семью? От ваших решений будут зависеть судьбы других людей.
Читайте также: