Эмбриональный период онтогенеза. Индивидуальное развитие организмов

Онтогенез - это индивидуальное развитие организма. Он продолжается от момента зачатия, т. е. с образования зиготы, и до смерти. Эмбриональный период онтогенеза заканчивается с рождением детеныша или вылуплением его из яйца, икринки. После этого начинается постэмбриональное развитие организма.

У многоклеточных животных после своего образования зигота начинает многократно делиться путем митоза и образует бластулу. Данный процесс называется бластуляцией. Бластула - это шарообразная структура часто с полостью внутри, которую окружают мелкие клетки. Бластула по размеру не больше зиготы, т. е. клетки не росли, а при каждом последующем делении уменьшались в двое. Подобное деление называется дроблением.

Таким образом, первый этап эмбрионального развития - образование бластулы путем дробления зиготы .

Вторым этапом эмбрионального периода онтогенеза является образование гаструлы путем гаструляции - перемещении части клеток во внутрь полости бластулы с образованием двухслойного зародыша . При этом шарообразная структура становится похожа на чашеобразную. Бластула как бы впячивается с одной стороны во внутрь.

Внешний слой клеток гаструлы называется эктодермой , внутренний - энтодермой . Из этих клеток образуются различные ткани и органы. Также позже у большинства животных сформируется промежуточный слой клеток - мезодерма , который даст начало своим тканям и органам.

После гаструляции наступает органогенез, когда формируются органы и их системы . У хордовых первым делом закладываются нервная трубка, хорда и кишечник.

Эмбрион на стадии закладки нервной трубки называется нейрулой .

Нервная система развивается из клеток эктодермы. Также из нее развиваются покровы тела и некоторые другие органы: эпидермис и его производные (когти, ногти, волосы, сальные и потовые железы), а также эпителий ротового и анального отверстий, слюнные железы, эмаль зубов.

Итак, из эктодермы формируются головной и спинной мозг, нервы, органы чувств и наружные покровы тела. Клетки мезодермы образуют скелет, мускулатуру, кровеносную, мочевыделительную, половую систему, формируют дентин зубов и дерму кожи. Из клеток энтодермы закладываются пищеварительная система (кроме слюнных желез), легкие и эпителий дыхательных путей.

Таким образом, производные эктодермы выполняют в основном покровную и чувствительную функции, производные энтодермы – функции дыхания и питания, а производные мезодермы обеспечивают связи между частями зародыша – двигательную, опорную, транспортную и трофическую функции.

В процессе эмбриогенеза постепенно изменяется внешний вид зародыша. Он удлиняется, обособляются отделы тела. К концу эмбрионального периода онтогенеза плод становится похож на особь своего вида, хотя в начале развития все хордовые схожи между собой.

Проэмбриональный период, предшествующий образованию зиготы, связан с образованием гамет. Иначе, это гаметогенез (овогенез и сперматогенез).

Процессы, характеризующие овогенез, приводят к образованию гаплоидного набора хромосом и образованию сложных структур в цитоплазме. В яйце накапливается р-РНК и и-РНК, идет накопление желтка. От количества желтка и его распределений зависит тип развития онтогенеза.

В зависимости от количества желтка различают 4 типа яйцеклеток:

1) полилецитальные (много желтка; lecitos - гр. желток);

2) мезолецитальные (среднее количество желтка);

3) олиголецитальные (малое количество желтка);

4) алецитальные (желток почти отсутствует).

Рис. 1. Типы яйцеклеток по распределению желтка: а – алецитальная, б – изолецитальная, в – телолецитальная, г – центролецитальная.

По характеру распределения желтка яйцеклетки делятся на 3 типа:

1) изолецитальные или гомолецитальные (с равномерным распределением желтка по яйцеклетке), по количеству желтка они чаще олиго- или алецитальные. Примеры: яйца иглокожих, низших хордовых, млекопитающих.

2) телолецитальные (желток сосредоточен на вегетативном полюсе; греч. конец); По содержанию желтка эти яйца чаще всего поли- или мезолецитальные. Примеры: яйца моллюсков, рыб, земноводных, рептилий, птиц.

3) центролецитальные (желток сосредоточен в центре клетки, а цитоплазма по периферии и внутри ядра). Примеры: яйца насекомых, по содержанию желтка это чаще всего олиго- или мезолецитальные яйца.

1.5. Эмбриональный период

Эмбриональный период (греч. еmbryon - зародыш) начинается с оплодотворения и образования зиготы. Окончание этого периода при разных типах онтогенеза связано с различными моментами развития.

Эмбриональный период делится на следующие стадии:

1) оплодотворение – образование зиготы;

2) дробление – образование бластулы;

3) гаструляция – образование зародышевых листков;

4) гисто- и органогенез- образование органов и тканей зародыша.

При личиночной форме онтогенеза эмбриональный период начинается с образования зиготы и заканчивается выходом из яйцевых оболочек.

При неличиночной форме онтогенеза эмбриональный период начинается с образования зиготы и заканчивается выходом из зародышевых оболочек.

При внутриутробной форме онтогенеза эмбриональный период начинается с образования зиготы и длится до рождения.

1.5.1. Зигота.

Зигота- одноклеточная стадия развития нового организма. В зиготе выделяют стадию двух пронуклеусов и стадию синкариона. Стадия двух пронуклеусов предшествует стадии синкариона. Сперматозоид проник в яйцеклетку, но ядра сперматозоида и яйцеклетки еще не слились. Стадия же синкариона характеризуется слиянием ядер. В результате синкариогамии восстанавливается диплоидный набор хромосом. После образования синкариона зигота приступает к дроблению.

Рис.2. Оплодотворение у млекопитающих. А – сперматозоид проникает в яйцеклетку; Б – из головки сперматозоида образовалось ядро, а из шейки - центриоль. 1- ядро яйцеклетки, 2 – сперматозоид, 3 – воспринимающий бугорок, 4 – центриоль, 5 – ядро сперматозоида.

Эмбриональный период развития человека включает в себя время с момента и продолжается до 8 недели беременности. Условно его принято подразделять на 4 этапа, каждый их которых имеет свои особенности. Расскажем о них подробнее.

Из каких этапов состоит эмбриогенез?

Эмбриональный период развития у людей занимает 2 месяца – именно столько времени длятся процессы превращения зародыша в плод. В результате данного процесса образуется тело, которое имеет практически те же морфологические признаки, что и организм взрослого человека.

На первом этапе происходит образование зиготы. Формируется она в результате слияния мужской и женской половых клеток. Данный период достаточно кратковременный. После него наступает этап дробления.

В течение данного периода происходит интенсивное размножение клеток. При этом клетки, образованные путем дробления, получили название бластомер. Сначала образуется небольшое скопление данных клеток, которое по внешней своей форме напоминает ягоду малины, и получило название морула. При дальнейшем дроблении число клеток увеличивается и морула принимает более округлую форму, - бластула.

После дробления наступает следующий, третий этап эмбрионального периода развития организма, - гаструляция. Он предполагает превращение однослойного зародыша в двуслойный, т.е. попросту говоря – происходит удвоение оболочек. При этом сама гаструла состоит из 2 зародышевых листков, экто- и энтодермы. В ходе эволюции всего живого, процесс гаструляции усложнился образованием осевого комплекса (нервная трубка, осевой скелет, мускулатура), который закладывается на спинной стороне зародыша из 3-го зародышевого листка.

Четвертый период предполагает обособление основных зачатков органов и тканей, а также их дальнейшее развитие. Вместе с этим происходит усиленное объединение частей в единое целое. Так, из наружного слоя энтодермы происходит образование эпителиальной ткани, выстилающей пищеварительный канал, а также его железы. Из мезодермы – мышцы, а также эпителий мочеполовой системы, серозных оболочек мозга. Из мезенхимы образуется соединительная, хрящевая, костная ткань, сосудистая система.

Перечислив все этапы эмбрионального периода развития, расскажем и том, какие системы и органы образуются на каждой из его недель. Так, процесс дробления при образовании зародыша человека длится примерно 3-4 суток. В течение этого времени происходит продвижение его по маточным трубам к полости. В результате процесса дробления из бластомеров, расположенных на поверхности, происходит формирование оболочки, которая участвует в процессе питания зародыша, - трофобласта. Те бластомеры, которые располагаются непосредственно в центре, формируют эмбриобласт, из которого происходит формирование будущего тела зародыша.

Примерно со второй недели начала процесса развития, происходит погружение зародыша в стенку матки. В это же время наблюдается образование таких структур, как желточный и амниотический пузырьки. После того как они обрастают мезенхимой, формируется амнион. Это по сути водная оболочка, образующая мешок, который в последствии заполняется всем известной амниотической жидкостью.

Примерно на 3 неделе эмбрионального развития со спиной стороны зародыша выделяется плотный тяж растущих клеток. Ее так называемый головной отдел, утолщаясь, образует первичный узелок. Именно данная структура дает начало такому анатомическому образованию, как нервная трубка.

На 4 неделе обособляясь отдельно от внезародышевых оболочек эмбрион в результате усиленного роста претерпевает первичную сегментацию, т.е. образуются отдельные сегменты тела будущего плода. Параллельно с этим происходит начальный этап процесса органогенеза и гистогенеза.

Уже к 5 неделе беременности можно отчетливо определить зачатки рук и ножек, а к 6 неделе происходит разделение конечностей на основные сегменты. Примерно к концу 7 недели при проведении УЗИ можно увидеть зачатки пальцев. Так, на 8 неделе (именно столько длится эмбриональный период) заканчивается закладка зачатков органов зародыша.

Для того чтобы наглядно представить основные этапы эмбрионального периода развития, представим ниже таблицу, в которой они отображены.

"Введение в общую биологию и экологию. 9 класс". А.А. Каменский (гдз)

Эмбриональный и постэмбриональный периоды развития организма. Биогенетический закон

Вопрос 1. Чем начинается и чем заканчивается эмбриональный период развития?
Эмбриональный период (греч. еmbryon - зародыш) начинается с оплодотворения и образования зиготы. Окончание этого периода при разных типах онтогенеза связано с различными моментами развития.
Эмбриональный период делится на следующие стадии:
1) оплодотворение – образование зиготы;
2) дробление – образование бластулы;
3) гаструляция – образование зародышевых листков;
4) гисто- и органогенез - образование органов и тканей зародыша.
При личиночной форме онтогенеза эмбриональный период начинается с образования зиготы и заканчивается выходом из яйцевых оболочек.
При неличиночной форме онтогенеза эмбриональный период начинается с образования зиготы и заканчивается выходом из зародышевых оболочек.
При внутриутробной форме онтогенеза эмбриональный период начинается с образования зиготы и длится до рождения.

Вопрос 2. Чем начинается и чем заканчивается постэмбриональный период развития? Постэмбриональный период начинается рождением (например, у млекопитающих) или выходом организма из яйцевых оболочек (например, у пресмыкающихся, птиц) и длится до конца его жизни. С момента рождения организма или выхода организма из яйцевых оболочек наступает период постэмбрионального развития. Постэмбриональное развитие может быть прямым, когда из яйца или организма матери появляется существо, сходное с взрослым (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие), и непрямым, когда образовавшаяся в эмбриональный период личинка устроена проще, чем взрослый организм, и отличается от него способами питания, движения и др. (кишечнополостные, плоские и кольчатые черви, ракообразные, насекомые, земноводные).
Постэмбриональное развитие животных подразделяется на три периода:
Период роста и формообразования (дорепродуктивный). Этот период характеризуется продолжением начавшегося еще в эмбриональной жизни органогенеза и увеличением размеров тела. К началу этого периода все органы достигают той степени дифференцировки, при которой молодое животное может существовать и развиваться вне организма матери или вне яйцевых оболочек. С этого момента начинают функционировать пищеварительный тракт, органы дыхания и органы чувств. Нервная, кровеносная и выделительная системы начинают свою функцию еще у зародыша. В течение периода роста и формообразования окончательно складываются видовые и индивидуальные особенности организма, и особь достигает характерных для вида размеров. Позже других органов дифференцируются половая система. Когда заканчивается ее формирование, наступает второй этап постэмбрионального развития.
Период зрелости (репродуктивный). В течение этого периода зрелости происходит размножение. Продолжительность этого периода у различных видов животных разная. У некоторых видов (поденки, тутовый шелкопряд) он длится лишь несколько суток, у других - много лет.
Период старости (пострепродуктивный). Характеризуется уменьшением интенсивности обмена веществ и инволюцией органов. Старение приводит к естественной смерти.

Вопрос 3. Какие системы органов образуются из эктодермы; энтодермы; мезодермы?
По окончании периода дробления зародыши всех многоклеточных животных вступают в период образования зародышевых слоев (листков). Этот этап называется гаструляцией.
В процессе гаструляции различают два этапа. Сначала образуется ранняя гаструла, имеющая два зародышевых листка: наружный – эктодерму и внутренний – энтодерму. Затем наступает поздняя гаструла, когда образуется средний зародышевый листок – мезодерма, На этой стадии появляется третий слой клеток - мезодерма, которая закладывается между экто- и энтодермой. Вначале она имеет вид двух карманов, полости которых называются вторичной полостью тела. В зародыше хордовых наступает вслед за этим стадия нейрулы - формируется осевой комплекс, состоящий из хорды и нервной пластинки, расположенных параллельно друг другу. Хорда возникает из энтодермы (точнее из хордомезодермы), а нервная пластинка - из эктодермы. В дальнейшем идет дифференцировка клеток: из эктодермы образуются покровный эпителий, эмаль зубов, нервная система, органы чувств. Из энтодермы - эпителий кишечника, пищеварительные железы, легкие. Из мезодермы - скелет, мышцы, кровеносная система, выделительные органы, половая система. У всех животных и у человека одни и те же зародышевые листки фор¬мируют одни и те же органы и ткани. Это как раз и свидетельствует о том, что зародышевые листки гомологичны и имеют единое происхождение в эволюции.

Вопрос 4. Приведите примеры животных с прямым и непрямым развитием.
Постэмбриональное развитие может быть прямым, когда из яйца или организма матери появляется существо, сходное с взрослым (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие), и непрямым, когда образовавшаяся в эмбриональный период личинка устроена проще, чем взрослый организм, и отличается от него способами питания, движения и др. (кишечнополостные, плоские и кольчатые черви, ракообразные, насекомые, земноводные).

Вопрос 5. В чем значение биогенетического закона?
Биогенетический закон , сформулированный Ф. Мюллером и Э. Геккелем, позволяет использовать данные эмбриологии для воссоздания хода исторического развития вида.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Проверка д/з:

а) дать определение словам: митоз, мейоз, гаметы, зигота, гаметогенез, овогенез, сперматогенез;

б) рассказ учащихся о бесполом размножении;

в) рассказ учащихся о половом размножении.

3. Сообщение темы и цели урока: "Индивидуальное развитие организма".

Слово учителя:

Итак, при половом размножении начало всему организму дает одна клетка - зигота, при бесполом размножении - одна или несколько клеток родительской особи.

Но в любом случае для того, чтобы малое число клеток превращалось в полноценный организм, необходим целый ряд сложных, сменяющих друг друга превращений.

4. Работа над новым материалом.

Онтогенез (индивидуальное развитие организма) - это период развития организма от зарождения и образования зиготы до конца жизни особи.

Онтогенез делится на 2 периода: эмбриональное и постэмбриональное развитие.

5. Эмбриональное развитие (эмбриогенез, на примере ланцетника).

Эмбриогенез - это развитие организма с момента образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек.

Стадии эмбриогенеза:

а) Бластула (дробление) - в ходе которого зигота делится митозом, а клетки, образовавшиеся при дроблении, меньше зиготы.

Дробление завершается образованием бластулы - полого шарика или пузырька; клетки бластулы - бластомеры (располагаются по поверхности).

Полость бластулы называется бластоцелью, а процесс образования однослойного зародыша - бластуляцией.

б) Гаструла (гаструляция) - образование двухслойного зародыша, а двухслойный шарик - гаструла.

Наружный слой клеток (или зародышевый листок) называется энтодерма.

Полость внутри гаструлы является первичной кишкой, а отверстие, ведущее в первичную кишку - первичным ртом (образуются они путем впячивания или перемещения клеток).

в) Нейрула - образование третьего зародышевого листка - мезодермы. Особенность стадии в том, что начинается формирование тканей и органов будущего организма (органогенез).

Производные зародышевых листков.

6. Постэмбриональное развитие.

Это развитие организма с момента рождения и длится до конца жизни особи (выхода из яйцевых оболочек).

Постэмбриональное развитие делится на 3 периода:

1. Дорепродуктивый - рост организма, развитие и половое созревание.

2. Репродуктивный - активное функционирование взрослого организма, размножение.

3. Пострепродуктивный - старение, постепенное угасание процессов жизнедеятельности.

Типы развития:

а) прямое,

б) непрямое (с метаморфозом):

1) полное превращение (кроме стадии личинки есть стадия куколки - бабочки, жуки),

2) неполное превращение (есть личинка, но нет куколки - кузнечики, головастики).

7. Биогенетический закон (сравнение зародышей).

К. Бэр сформулировал закон зародышевого сходства: "В пределах типа эмбрионы, начиная с самых ранних стадий, обнаруживают известное общее сходство".

Мюллер и Геккель сформировал биогенетический закон: "Онтогенез есть краткое повторение филогенеза".

Значение биогенетического закона - он свидетельствует об общих предках животных, относящихся к различным систематическим группам.

8. "Рассказ не родившегося ребенка. Аборты".

Фрагмент фильма: "Развитие зародыша человека по неделям" (обсуждение поступка несостоявшейся мамы и вреда абортов).

9. Посоревнуемся (закрепление).

10. Подведение итогов.

1) Чем начинается и чем заканчивается эмбриональный период развития?

2) Чем начинается и чем заканчивается постэмбриональный период развития?

3) Какие системы органов образуются из эктодермы? энтодермы? мезодермы?

4) Приведите примеры животных с прямым и непрямым развитием.

5) В чем значение биогенетического закона?