Життєві цикли та чергування покоління.

життєві цикли from Irma Boyko

Ріст організмів. Регенерація.

Статеве дозрівання. Старіння. Теорії старіння.

Стате́ве дозріва́ння — процес досягнення організмом такого анатомічного та фізіологічного розвитку, що робить його здатним до розмноження. Основною біологічною ознакою статевого дозрівання є вироблення дозрілих статевих клітин — яйцеклітин у особин жіночої статі (дівчат) і сперматозоїдів у хлопців.

Стате́ве дозріва́ння  у дівчат відбувається від 9 до 16 років. У цей час збільшується виділення гормонів гіпофізу, які стимулюють ріст яєчників. У яєчниках починають вироблятися статеві гормони. Вони зумовлюють розвиток жіночих вторинних статевих ознак: збільшуються молочні залози, з'являється волосся на лобку і під пахвами (пубератні ознаки), інтенсивно росте і розвивається скелет. У дівчаток розширюються тазові кістки, а плечі залишаються вузькими. Приблизно через 2 роки (у 12—14 років) у дівчаток починаються перші менструації — ознака того, що у фолікулах яєчників почали дозрівати яйцеклітини. Спочатку менструації можуть бути нерегулярними з перервами до кількох місяців. Однак через 2—3 роки менструальний цикл стає регулярним.

Стате́ве дозріва́ння  у хлопців Починається від 11 і завершується в середньому до 18 років. Перші його ознаки — збільшення розмірів яєчок і статевого члена. В яєчках починають утворюватися сперматозоїди і виробляється чоловічий статевий гормон. Він надходить у кров і зумовлює формування вторинних статевих ознак. У хлопчиків з'являються волосся знизу живота (на лобку), під пахвами і на обличчі, швидко ростуть скелет та м'язи. Плечі розширюються, а таз залишається вузьким. Це надає фігурі хлопчика чоловічої статури. Збільшуються і змінюються хрящі гортані, голос стає нижчим. Такі зміни називаються мутацією.

Під впливом статевого гормону посилюється секреція шкірних залоз, особливо на обличчі й спині. Якщо не дотримуватися особистої гігієни, вони можуть запалюватися, утворюючи вугрі, які звичайно зникають до 21—23 років.

З 14 років у хлопчиків починає вироблятися сперма. Мимовільне виверження сперми відбувається під час сну. Це явище називається полюцією. По суті юнак стає готовим до сексуальних контактів вже з 14 років.

Але щоб стати дорослим, треба «вирости» не лише фізично, а й психологічно і соціально. Організм дозріває фізіологічно, але до повної фізіологічної зрілос­ті ще далеко, іде соціальне дорослішання, проте соціальна зрілість ще не настала.

Кожний громадянин України визнається суспільством дорослим лише з моменту отримання ним паспорта у 16 років. Юридичне законодавство визначає іншу межу дорослості - 18 років, коли людина несе повну відповідальність за всі свої вчинки. З цього віку (і не раніше) кожний користується виборчим правом та іншими правами.

Фізіологічна зрілість - це фізіологіч­не дозрівання всіх систем організму. Вимірюється показниками фізичного розвитку людини, фізичною підготов­леністю її фізіологічних систем (рухо­вої, кістково-м'язової, нервової), на­тренованістю, життєвою активністю й функціональною готовністю адек­ватно відповідати на впливи навколишнього середовища.

Фізіологічна і статева зрілість людини настає наприкінці юнацького віку (17-18 років). Зростання і розвиток орга­нізму завершується, всі системи орга­нізму практично досягають своєї біо­логічної зрілості, що характеризується здатністю статевих органів до статевих стосунків і самовідтворення (здатність мати дитину).

Соціальна зрілість - це вміння лю­дини успішно пристосовуватися до спільного життя з іншими людьми.

Соціальна зрілість настає тоді, коли людина стає особистістю, яка здат­на відповідати за свої вчинки, брати участь у виробничих взаєминах, дру­жити і кохати, піклуватися про близь­ких, рідних і друзів, дотримуватися правил і норм поведінки у колективі та суспільстві, а також створити сім'ю. Це також здатність не тільки діяти у власних інтересах, а й налагоджува­ти і погоджувати взаємини, конструк­тивно розв'язувати конфлікти.

Щоб стати дорослим, необхідно:

- вивчати й виконувати норми та пра­вила, за якими живе наше суспіль­ство;

- відвідувати школу, успішно навча­тися, підвищувати свій інтелектуаль­ний розвиток і думати, плану­вати, яку професію хочете обрати, і що для цього слід зробити;

- вчитися спілкуватися, дружити і кохати;

- піклуватися про рідних, друзів, близьких;

- дбати про людей похилого віку, слухати їх мудрі поради тощо.

Старіння — процес поступового руйнування і втрати важливих функцій організму або його частин, зокрема здатності до розмноження і регенерації. Внаслідок цього організм стає менш пристосованим до умов навколишнього середовища, зменшує свою здатність боротися із хижаками та хворобами. Явище старіння у тій чи іншій мірі спостерігається практично у всіх живих організмів. Термін «старіння» також може використовуватися і для опису руйнування неживих систем, і для опису соціальних ефектів старіння людини. Наука, що вивчає старіння, називається геронтологією; її галузь, що має справу з біологічними ефектами старіння — біогеронтологією

Існує дві традиційні теорії причин розвитку старіння (закономірності):

·         Старіння – генетично запрограмований процес, результат закономірної реалізації програми, закладеної у генетичному апараті.

·         Старіння – результат руйнування організму, викликаний різними факторами, дія яких повторюється і накопичується на протязі всього життя.

Відомий геронтолог В. В. Фролькис писав, що кожна людина легко може визначити відмінність між молодим і старим, але ніхто не може дати вичерпну наукову характеристику суті старіння і механізмів її розвитку. Вчений А. Комфорт підкреслював, що ні одна із висунутих гіпотез не в змозі пояснити старіння.

У даний час існує більш як 200 різних теорій процесу старіння. До прикладу:

·         Вихідною позицією представників так званої теорії зношування є: живі системи старіють під впливом інтенсивних життєвих процесів, а старіння прискорюється чи сповільнюється за законами фізики в залежності від динаміки процесів на рівні клітини, тканин, цілого організму. Вчені цієї теорії доводили, що всі індивіди в популяції мають приблизно однакову тривалість життя, але її межа визначається темпом зношування, при цьому тривалість життя залежить від середньої величини витраченої енергії на 1 кг маси індивіда.

·         Теорія витрачення "життєвої" енергії в клітинах. Представники цієї теорії старіння (М. Бергер) вважають, що кожний організм отримує у спадщину визначену кількість "життєвого фермента", який з часом витрачається, що наближує організм до смерті.

·         Математична модель старіння і старості дозволила досліджувати старість як закономірні, математичні вимірювані явища, що протікають з поступовим збільшенням захворювань і ймовірності смерті.

·         Інтоксикаційні теорії старіння. В кінці XIX ст. Ч. Бухард висунув положення "Кожен організм є лабораторією для токсинів". Вчені вважають, що старіння представляє собою процес само-інтоксикації в результаті збільшення рівня токсинів у клітині.

·         Теорію дисгармонії представляє концепція внутрішніх протиріч, згідно якої старіння є результатом порушення можливості оновлення клітини.

·         Існує концепція, яка пояснює старіння впливом біофізичних факторів на генетичний апарат клітин і накопичення радіоактивних речовин. Висока концентрація радіоактивних елементів порушує обмінні процеси і викликає процеси старіння в клітині.

Гістогенез, органогенез, ембріональна індукція

Що таке диференціація клітин?

Диференціація (від лат. диференція - розбіжність) - це виникнення під час онтогенезу відмін у будові й функціях клітин, тканин та органів, що походять з однієї зиготи. Сукупність процесів, які забезпечують в онтогенезі багатоклітинних організмів формування, існування та відтворення різних тканин, має назву гістогенез (від грец. хістос - тканина та генезіс). Процеси утворення зачатків органів та їхнє диференціювання під час онтогенезу називають органогенезом- (від грец. органон — орган та генезіс).

Ми вже згадували, що у рослин усі типи тканин походять із твірної тканини. У тварин процеси гістогенезу складніші: тканини різних типів розвиваються з похідних різних зародкових листків (екто-, енто- та мезодерми). Важливу роль у цих процесах відіграють міжклітинні взаємодії, біологічно активні речовини тощо.

Клітини, що беруть участь у гістогенезі, бувають стовбуровими, напівстовбуровими (клітини-попередники) та дозрілими (диференційованими).

Стовбурові клітини здатні до диференціації і дають початок новим клітинам при формуванні тканин або в процесі їхнього оновлення (регенерації). Наприклад, у ссавців із стовбурових клітин кровотворних органів утворюються еритроцити, лейкоцити та клітини, що дають початок тромбоцитам. 

Стовбурові клітини здатні до самопідтримання: після поділу материнської лише одна з двох дочірніх клітин диференціюється, а друга залишається стовбуровою. Напівстовбурові клітини (клітини-попередники) диференційовані, як і дозрілі, але, на відміну від останніх, зберігають здатність до поділу.

Водночас із формуванням тканин (гістогенезом) відбувається органогенез (від грец. органон - орган та генезис) - розвиток органів та їхніх систем.

Які особливості гістогенезу та органогенезу хордових?

В органогенезі хордових виділяють послідовні фази утворення нервової трубки та формування інших органів, коли молоді тварини набувають особливостей будови дорослих особин. Нервова трубка починає утворюватися після закладання мезодерми. З ектодерми формується нервом пластинка: її бічні краї загинаються та з’єднуються в нервову трубку, яка оточує заповнену рідиною порожнину нервової системи. Особливі біологічно активні речовини визначають, який саме з кінців нервової трубки розвинеться в головний мозок. Ектодерма над нервовою трубкою зростається і дає початок епітелію шкіри.

У ланцетників відсутній головний мовок; нервова трубка в дорослих тварин лише дещо розширена в передньому кінці тіла. У зародків хребетних передній кінець нервової трубки ділиться на п’ять первинних ямкових пухирців, які відповідають певним відділам головного мозку. В обидва боки від зародка проміжного мозку видуваються очні пухирці, з яких розвиваються очі.

Процес утворення нервової пластинки та нервової трубки називають нейруляцією, а зародок хордових тварин на цій стадії - нейрулою.

Водночас із утворенням нервової трубки під нею формуються хорда та кишечник.

Хорда (від грец. хорде - струна) - еластична скелетна вісь у хордових тварин. Лише в деяких груп (ланцетники, осетероподібні та дводишні риби тощо) хорда зберігається протягом усього життя. У більшості хорда існує лише в зародків, а в дорослих хорду замінює хрящовий або кістковий хребет. Залишки хорди в дорослих особин можуть мати вигляд міжхребцевих дисків (крокодили, ссавці) або відсутні взагалі (птахи).

У формуванні різних тканин, органів та їхніх систем беруть участь різні зародкові листки. З ектодерми виникають нервова тканина, елементи органів чуття, зовнішній шар покривів (епідерміс),  шкірні залози, передня та задня кишки, зовнішні зябра земноводних, складові залоз внутріш­ньої секреції (надниркових залоз, щитоподібної залози ти ін.) тощо.

Ентодерма дає початок органам травлення ти їхнім залозам (печінці, підшлунковій залозі), плавальному міхуру, внутрішнім зябрам, легеням, частинам деяких залоз внутрішньої секреції (гіпофіза, щитоподібної за­лози та ін.).

З мезодерми беруть початок хрящова та кісткова тканини, м’язові тка­нини, кровоносні та лімфатичні судина, серце, статеві залози, протоки видільних органів, сполучнотканинні шари шкіри (дерма), плевра, епітелій порожнини тіла, навколосерцева сумка (перикард)

Що таке ембріональна індукція?

У нормальних умовах формування окремих частин зародка та організ­му в цілому узгоджене за місцем і часом.  Частини зародка беруть початок від певних бластомерів. Подальша доля кожного з бластомерів може бути генетично визначеною ще на початкових етапах зародкового розвитку. Крім того, зачатки одних органів розвиваються під впливом взаємодій із зачатками інших, закладених раніше.

Ембріональна індукція (від лат. індукціо - спонукання) - це взаємний вплив різних частин зародка при ембріогенезі.

Частини зародка, які закладаються раніше і здатні впливати на закладання та розвиток інших частин, називають індукторами (організаторами), а ті, що сприймають цей вплив, - реагуючою системою. Індуктори впливають на реагуючі системи або за безпосереднього контакту, або на відстані за допомогою переміщення біологічно активних речовин, які сти­мулюють синтез специфічних і-РНК, необхідних для синтезу структурних білків у клітинах реагуючої системи.

Явище взаємодії між частинами зародка відкрив на початку XX сто­річчя у  1901 році німецький ембріолог Хане Шпеман (1869-1941) він з’ясував, що в разі видалення зачатка ока його кришталик не формується. Однак цей зачаток, пересаджений на бічну частину зародка, стимулював утво­рення кришталика з ділянки ектодерми, яка за нормальних умов дає по­чаток епідермісу шкіри.

Згодом учений провів ще один експеримент, який також довів явище ембріональної індукції. Частину гаструли ембріона земноводних, розта­шовану над ділянкою первинного рота, з якої мала утворитися хорда, він пересадив на черевну ділянку, з якої мав розвиватися епітелій покривів іншого зародка. Пересаджена ділянка як організатор дала початок хорді і мезодермі, впливаючи на розвиток прилеглих ділянок. Зокрема, із сусідніх ектодермальних клітин сформувалася друга нервова пластинка. А згодом на черевному боці цього ембріона утворився додатковий зародок.

За ці дослідження X. Шпеман 1935 року був нагороджений Но­белівською премією в галузі фізіології та медицини.

Подальші дослідження показали, що ембріональна індукція властива всім хордовим і багатьом безхребетним тваринам. Її прояв можливий лише за умови, коли клітини реагуючої системи здатні сприймати вплив індук­тора та відповідати на нього утворенням відповідних структур. Реагуюча система згодом сама може стати індуктором стосовно інших частин, які розвиваються пізніше. Це явище назвали вторинною індукцією. 

Таким чином, ембріональний розвиток спрямовується ланцюгом послідовних ін­дукційних взаємодій.

Ембріональна індукція може відбуватись лише на ранніх етапах гаструляції, перед початком диференціації ділянок, які пересаджують. Якщо ж пересадити вже диференційовані ділянки, то вони і на новому місці розвиватимуться так само, як і на старому. Також виявлено, що індуктори інколи не мають видової специфічності. Наприклад, з тулубових ділянок 9-11 денних зародків курчат виділено білок, який після введення ектодерму звродка земноводних стимулював утворення ентодерми, а згодом - хорди, м'язів та інших похідних мезодерми (як ви вважаєте, про що це свідчить?).

Які умови забезпечують нормальний розвиток зародка тварин?

Розвиток багатоклітинних тварин становить собою складні та узгодже­ні між собою процеси: поділ клітин, їхню міграцію, взаємодію та диференціацію. Будь-який негативний вплив, що порушує регуляторні механізми, може спричиняти вади розви тку і навіть загибель зародка. Зародки особливо чутливі до таких впливів, зокрема чинників навколишнього середовища під час інтенсивного розвитку певних органів та їхніх структур, які названі критичними періодами. Оскільки різні органи формуються неодночасно, то і їхні критичні періоди не синхронні.

Якщо на ранніх стадіях ембріогенезу під час критичних періодів вплив факторів довкілля може поширюватись на весь організм, то пізніше лише на формування окремих органів.

Які особливості ембріогенезу вищих рослин?

У вищих рослин зигота внаслідок поділу утворює зародкову твірну тканину, з якої згодом формуються інші зародкові тканини і органи. Як ви пам’ятаєте, зародок у покритона­сінних складається із зародкових корінця та пагона, який несе пер­ші листки - одну або дві сім’ядолі. На верхівці зародкових пагона та кореня розташовані кону­си наростання, утворені клітинами твірної тканини. Вони забезпечують ріст у довжину. У голонасінних і покритонасінних зародок - складова частина насінини, яка вкрита покривами (шкіркою) і містить запас поживних речовин. Насіння формуєть після запліднення з насінного зачатка.

Розмноження та розвиток бабки

Типи розвитку комах

типи розвитку комах from Irma Boyko

Онтогенез. Ембріогенез.

онтогенез. ембріогенез from Irma Boyko