КВАНТОВАННЫЙ ТЕКСТ ПО ТЕМЕ «ОНТОГЕНЕЗ» Куандыков Е.У.,Альмухамбетова С.К.,Нуртаева К.С.,Кашаганова Ж.А.

Казахский национальный медицинский университет имени С.Д. Асфендиярова


Номер: 3-3
Год: 2016
Страницы: 97-103
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

онтогенез, оплодотворение, ранние этапы онтогенеза, механизмы онтогенеза, Ontogenesis, fertilization, early stages of ontogenesis, mechanisms of ontogenesis

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье подготовлены кванты и тестовые задания по теме «Онтогенез». Эта тема является одной из наиболее сложных тем молекулярной биологии и генетики, изучаемой в медицинском университете на первом курсе. Считается, что проблема реализации генетической информации на различных стадиях онтогенеза - ключевая в современной биологии. На ранних этапах онтогенеза формируется и реализуется индивидуальный геном, нарушение которого приводит к возникновению врожденных пороков развития и наследственных заболеваний. Поэтому неслучайно данная тема выбрана для квантования. Большой по объему и трудный для восприятия материал темы переработан, дополнен, разделен на кванты с соблюдением при этом научной достоверности, логичности, четкости, последовательности изложения. К квантованным текстам подготовлены задания в тестовой форме для самоконтроля и для подготовки к экзамену. Квантование учебных текстов это одна из новых образовательных, педагогических технологий обучения. В Казахском национальном университете имени С.Д. Асфендиярова активно разрабатываются и внедряются в учебный процесс квантованные тексты.

Текст научной статьи

Онтогенез - индивидуальное развитие особи или развитие особи с момента образования зиготы до естественного завершения ее жизненного цикла (до смерти). Онтогенез осуществляется на основе наследственной программы, получаемой через вступившие в оплодотворения половые клетки родителей. Онтогенез человека делится на: 1. Прогенез или эмбриональный 2. Антенатальный или дородовый 3. Постнатальный или послеродовый Прогенез или преэмбриональный онтогенез включает гаметогенез и оплодотворение. Гаметогенез - это процесс образования яйцеклеток (овогенез) и сперматозоидов (сперматогенез). Жизнеспособность гамет ограничена во времени и возраст половых клеток имеет большое знание для успешного оплодотворения. Яйцеклетка через 24 часа после овуляции становится перезрелой и не может быть оплодотворена. Сперматозоиды могут сохранять подвижность в половых путях до 6-7 суток, но оплодотворяющей способностью обладают не более суток. Слияние перезревших гамет приводит к гаметопатиям: это остановка развития, невозможность имплантации, раннее спонтанное прерывание беременности. Оплодотворение - это слияние половых клеток с образованием диплоидной клетки - зиготы. При оплодотворении последовательно происходит сближение гамет, активация яйцеклеткок, слияние гамет (сингамия) с образованием синкариона. Синкарион - слияние 2-х пронуклеусов: сперматозоида и яйцеклетки. Каждый пронуклеус содержит наследственный материал в объеме nc. Зигота содержит 2n2c. Первое митотическое деление зиготы приводит к образованию 2-х клеток зародыша (бластомеров) с набором хромосом 2n2c в каждой. Антенатальный или дородовый онтогенез делится на периоды: начальный, эмбриональный, фетальный. Начальный период - первая неделя беременности. В зиготе идет активация генов, отвечающих за синтез белков, необходимых на ранних этапах онтогенеза. Эмбриональный период - со второй по восьмую неделю беременности. Зародыш называется эмбрионом. В этот период идут процессы органогенеза, рост клеток, их миграция, дифференцировка ткани и органов, морфогенез, то есть каждая часть тела приобретает определенные очертания. Формируются все внутренние органы, есть четырехкамерное сердце, почки, зачатки гонад, глаз, верхние и нижние конечности, отделы мозга с первыми извилинами. Фетальный период - с девятой по сороковую неделю беременности. Зародыш называется плодом. В этот период завершается формирование внутренних органов, идет их дозревание с увеличением в объеме. Постнатальный онтогенез - период от рождения до смерти. Различают дорепродуктивный, репродуктивный, пострепродуктивный периоды. Между антенатальным и постнатальным онтогенезом есть роды - интранатальный период, то есть время родов от начала родов до рождения. Ранние этапы онтогенеза: полярность яйцеклетки, ооплазматическая сегрегация, позиционная информация, детерминация, дифференциация, эмбриональная индукция. Полярность яйцеклетки. Яйцеклетка - самая крупная клетка человека, неподвижная, покрыта оболочкой. Яйцеклетка человека алецитальная (с ничтожно малым количеством желтка) и содержит вещества, богатые энергией и мРНК для синтеза белков, необходимых на самых ранних стадиях эмбрионального развития. Распределены эти вещества в цитоплазме яйцеклеток неравномерно, что приводит к полярности яйцеклеток. В свою очередь полярность яйцеклетки имеет большое значение, так как определяет будущую пространственную организацию зародыша. Ооплазматическая сегрегация. Разные участки цитоплазмы имеют разный химический состав или внутренную разнокачественность. Возникновение локальных различий в свойствах цитоплазмы яйцеклетки на основе гетерогенности цитоплазмы, называется ооплазматической сегрегацией. Ооплазаматическая сегрегация усиливается после оплодотворения и является основой для начальной дифференцировки зародыша. После проникновения в яйцеклетку сперматозоида происходит перераспределение компонентов цитоплазмы и поэтому при дроблении зиготы в бластомерах оказывается цитоплазма с разным химическим составом. Способность бластомеров развиваться в определенном направлении зависит от наследования ими веществ, концентрирующихся в разных участках цитоплазмы. В процессе ооплазматической сегрегации намечается план строения будущего организма и создается основа для последующей дифференциальной экспрессии генов или дифференциации клеток. Позиционная информация содержится в цитоплазме неоплодотворенной яйцеклетки. Она играет большую роль в процессе детерминации клеток будущего зародыша. Каждая клетка имеет свое местоположение и затем дифференцируется в соответствии с этим положением. Позиционная информация реализуется в ходе экспрессии генов неоплодотворенной яйцеклетки. Эти гены называются генами с материнским эффектом, а продукты этих генов - морфогенами. Морфогены распределены цитоплазме яйцеклетки неравномерно. После оплодотворения и начала дробления морфогены начинают взаимодействовать с генами зиготы и если клетка окажется рядом с морфогеном, она будет под его влиянием и развитие пойдет в одном направлении, если клетка будет вне зоны морфогена, то развитие пойдет в другом направлении. Детерминация - возникновение качественных различий между частями развивающегося организма. В основе детерминации лежит активация тех или иных генов и синтез разных м-РНК и белков. Различают детерминацию неустойчивую (лабильную) и необратимую (стабильную) . Дифференциация - формирование специализированных клеток в результате появления различий между однородными клетками и тканями. Эмбриональная индукция - взаимодействие между частями развивающегося организма, в процессе которого одна часть - индуктор, приходя в контакт с другой реагирующей системой, определяет направление развития последней [1,219;3,211-218] Клеточные механизмы онтогенеза. К ним относятся пролиферация, миграция, сортировка, апоптоз. Пролиферация (размножение, деление) клеток - важный процесс в онтогенезе, благодаря делению из одноклеточной зиготы развивается многоклеточный зародыш. Деление обеспечивает рост организма и морфогенетические процессы. В постнатальном онтогенезе идет обновление и восстановление утраченных органов, заживление ран. Деление клеток идет с разной интенсивностью в разное время, в разных местах, носит клональный характер и находится под генетическим контролем. Нарушение пролиферации приводит к гипоплазии - уменьшению количества клеток, гиперплазии - увеличению количества клеток или к гипертрофии - увеличению размера клеток, гипотрофии - уменьшению размера клеток. Миграция клеток или клеточные перемещения играют большую роль в онтогенезе и находятся под генетическим контролем. Нарушения миграции клеток приводят к ВПР (врожденным порокам развития) - недоразвитию органов и гетеротопиям (изменениям локализации). Примером нарушения миграции клеток являются микрогирия, макрогирия, полигирия, агирия. Сортировка клеток - способность клеток узнавать друг друга, избирательно прикрепляться только к определенным клеткам. Нарушением избирательной адгезии обеспечивается способность опухолевых клеток к метастазированию. Апоптоз - нормальная, запрограммированная, физиологическая гибель клеток. Нарушения апоптоза приводят к ВПР: синдактилии, непроходимости кишечника (атрезии, стенозы) [3,219,220; 5,375]. Генетические механизмы онтогенеза основаны на процессах активации и репрессии генов. Индуктором для активации регуляторных генов зиготы служит позиционная информация яйцеклетки материнского организма. В онтогенезе животных, также человека есть процесс сегментации или процесс разделения зародыша на сегменты. Контролируют сегментацию два вида генов: сегрегационные гены и гомеозисные гены. Сегрегационные гены определяют количество сегментов. Мутации сегрегационных генов несовместимы с жизгью и приводят к гибели зародыша на ранних стадиях развития. Гомеозисные гены контролируют направление развития каждого сегмента. Мутации гомеозисных генов приводят к изменению направления детерминации, к появлению структур не характерных для данного сегмента. Например, развитие структур головы на грудных сегментах [2,54-63; 4, 301-306]. В процессах детерминации и дифференциации ключевым является дифференциальная экспрессия генов. Активация одних генов запускает экспрессию других. Запускающие гены называют «гены - господа» (master genes), структурные гены называют «гены- рабы» (slaves genes). Между ними находятся регуляторные гены. Гены, транскрибировавщиеся в эмбриональном периоде репрессируются к моменту рождения и активизируются гены характерные для взрослого организма. Примером являются гены гемоглобина: эмбриональный гемоглобин сменяется фетальным, фетальный сменяется гемоглобином взрослого. Различают два вида эукариотических генов: гены «домашнего хозяйства» (house keeping) и гены «роскоши» (genes of luxury). Гены домашнего хозяйства имеются во всех типах клеток и выполняют функцию поддержания универсальных клеточных функций и обеспечивают предварительную дифференциацию. Гены роскоши имеются в отдельных типах клеток и выполняют специализированные клеточные функции, обеспечивают окончательную дифференциацию клеток. Гены онтогенеза представляют сложную систему, работающую по иерархическому принципу: гены с материнским эффектом - «гены господа» - регуляторные гены - структурные гены[6,100]. Задания в тестовой форме 1. Онтогенез 1) Историческое развитие вида 2) Историческое развитие особи 3) Эмбриональное развитие особи 4) Индивидуальное развитие вида 5) Индивидуальное развитие особи 1) Со 2 по 8-ю 2) С 9 по 40-ю 3) С 1-ой по 15 4) С 16 по 19-ю 5) С 20 по 30-ю 1) Неонатальный 2) Эмбриональный 3) Плодный 4) Репродуктивный 5) Дорепродуктивный 6) Пострепродуктивный 4. Полярность яйцеклетки 1) Приводит к развитию врожденных пороков развития 2) Обеспечивает тотипотентность клеток 3) Соответствует гомогенности ядра яйцеклетки 4) Вытекает из гетерогенности цитоплазмы яйцеклетки 5) Снижает интенсивность обменных процессов в зиготе 5. Одним из регуляторов генетической активности является разный химический состав цитоплазмы клеток зародыша. Что определяет гетерогенность цитоплазмы клеток зародыша? 1) Детерминация 2) Дифференциация 3) Кортикальная реакция 4) Позиционная информация 5) Ооплазматическая сегрегация 6. Какой из перечисленных клеточных механизмов онтогенеза нарушается при гипоплазии органа? 1) Адгезия 2) Апоптоз 3) Миграция 4) Пролиферация 5) Сортировка клеток 7. Какое из перечисленных нарушений ожидаемо при отсутствии апоптоза? 1) Гиперплазия 2) Синдактилия 3) Крипторхизм 4) Полидактилия 5) Клинодактилия 8. Ребенок родился со спинным мозгом, расщепленным по средней линии. Что из перечисленного является причиной данной патологии? 1) Нарушение апоптоза 2) Мутирование в половых клетках родителей 3) Персистирование эмбриональных структур 4) Торможение и полная остановка пролиферации 5) Переключение генетической программы с материнской ДНК на геном зародыша 9. Какие из клеточных механизмов онтогенеза нарушены при таком пороке развития, как «волчья пасть»? 1) Имплантация 2) Адгезия клеток 3) Апоптоз клетки 4) Пролиферация клеток 5) Мутация в гене фактора транскрипции 10. Какой из клеточных механизмов онтогенеза нарушается при гетеротопии органа? 1) Адгезия 2) Некроз 3) Апоптоз 4) Миграция 5) Пролиферация 11. Какая из перечисленных патологий ожидаема при нарушени миграции клеток? 1) Стеноз 2) Аплазия 3) Гипоплазия 4) Гипотрофия 5) Гетеротопия 12. Ребенок родился с «заячьей губой» или расщелиной губы. Какие из перечисленных клеточных механизмов онтогенеза нарушены в данном случае? 1) Деление 2) Апоптоз 3) Адгезия 4) Пролиферация 5) Избирательная сортировка 13. Какой из перечисленных генов первым активизируется в онтогенезе? 1) Гомеозисный 2) Сегментации 3) Полярности 4) Эмбриональной индукции 5) С материнским эффектом 14. В процессе онтогенеза в клетках организма происходит смена активно функционирующих генов. Примером являются гены гемоглобина. Какой из перечисленных гемоглобинов первым синтезируется в онтогенезе? 1) Зародышевый 2) Плодный 3) Фетальный 4) Эмбриональный 5) Взрослый 15. Гладкий мозг или отсутствие извилин и борозд больших полушарий является врожденным пороком развития. Какой из клеточных механизмов онтогенеза нарушается в данном случае? 1) Адгезия 2) Мутация 3) Апоптоз 4) Миграция 5) Пролиферация 16. Какая из перечисленных функций характерна для гомеозисных генов? 1) Регуляция ростовых процессов 2) Сохранение и увеличение клеточного объема 3) Контроль скорости первых делений дробления 4) Увеличение количества клеток в результате пролиферации 5) Выбор и поддержание определенного пути развития клетки 17. Мутации гомеозисных генов 1) Вызывают морфогенез 2) Нарушают детерминацию 3) Отвечают за дробление зародыша 4) Приводят к развитию крыла из зачатка глаз 5) Контролируют процесс сегментации организма 6) Приводят к замене ткани головы на ткани гениталий 7) Вызывают развитие дополнительных ног на месте антенны 8) Нарушают периодическую смену уровней экспрессии генов 18. Гены «роскоши» 1) Равноценны гомеозисным генам 2) Функционируют во всех клетках 3) Равноценны генам с материнским эффектом 4) Выполняют универсальные клеточные функции 5) Функционируют в отдельных типах клеток 6) Выполняют специализированные клеточные функции 19. Гены домашнего хозяйства 1) Проявляются во всех клетках 2) Приводят к гомеозисным мутациям 3) Выполняют универсальные функции 4) Выполняют специфические функции 5) Образуют гомеобоксы и гомеодомены 6) Проявляются в отдельных типах клеток

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.