какие зародышевые листки образуются в ходе эмбрионального развития
Эмбриология
Эмбриология человека – это направление науки, занимающееся изучением развития зародыша, то есть организма на ранних стадиях развития до рождения. Знания в области эмбриологии человека необходимы всем врачам, особенно работающим в направлении педиатрии и акушерства.
Знания эмбриологии оказывают помощь при диагностике нарушений в системе мать-плод, выявлении болезней детей после рождения, а также выявлении причин уродств.
На сегодняшний день знания в сфере эмбриологии применяют для выявления и ликвидации причин бесплодия, разработки противозачаточных препаратов, трансплантации фетальных органов. Приобрели актуальность проблемы трансплантации зародыша в матку, экстракорпорального оплодотворения и культивирования яйцеклеток.
Эмбриология изучает несколько стадий развития зародыша:
Внутриутробное развитие делится на три основных периода:
В среднем внутриутробное развитие человека продолжается 280 суток.
Эмбриология: стадия оплодотворения и образования зиготы
Оплодотворение – процесс слияния мужских и женских половых клеток, в результате которого восстанавливается диплоидный набор хромосом и возникает новая клетка – оплодотворенная яйцеклетка (зигота). Для возможности оплодотворения концентрация в эякуляте сперматозоидов должна соответствовать 20-200 млн/мл, а их общее количество – 150 млн/мл.
Процесс оплодотворения состоит из трех фаз:
Сразу после эякуляции происходит процесс капацитации – сперматозоиды под воздействием секрета женских половых путей приобретают оплодотворяющую способность. На механизм капацитации большое влияние оказывают гормональные факторы (например, прогестерон), активизирующие секрецию маточных труб.
Оплодотворение происходит в маточных трубах, ему предшествует осеменение, обусловленное хемотаксисом.
При контактном взаимодействии сперматозоиды приближаются к яйцеклетке, а затем вступают в контакт с ее оболочкой.
Далее происходит процесс проникновения головки и хвоста спермия в овоплазму. На периферии овоплазмы образуется оболочка оплодотворения.
В организме женщины в течение 12 часов после сближения мужского и женского пронуклеусов образуется одноклеточный зародыш – зигота.
Эмбриология: стадия дробления и образования бластоцисты
Дробление – это последовательный процесс деления зиготы без роста бластомеров. У человека дробление полное, асинхронное и неравномерное.
После первого дробления в организме женщины образуются два бластомера. Один из бластомеров обладает более крупными размерами и темной окраской, второй – светлый и более мелкий.
Из крупного бластомера происходит образование зародыша и большинства провизорных органов: плодной части плаценты и соединительной ткани хориона, желточного мешка, амниона, аллантоиса. Из второго бластомера развивается трофобласт.
Образование бластулы
Мелкие клетки в процессе дробления делятся быстрее крупных и обрастают их снаружи. Таким образом, образуется морула – скопление клеток. Внутри нее расположены крупные клетки, названные эмбриобластом, а снаружи мелкие клетки, названные трофобластом.
В ходе деления клеток морула увеличивается в размерах, клетками зародыша начинает секретироваться жидкость и накапливаться под трофобластом.
В дальнейшем объем жидкости увеличивается, образуется полость внутри зародыша, наполненная такой жидкостью, эмбриобласт оттесняется к периферии и прилипает к трофобласту. Образуется бластоциста.
Трофобласт образует выросты – ворсинки, вследствие чего поверхность бластулы неровная. Трофобласт – это первый провизорный орган, образующийся у зародыша. В дальнейшем трофобласт войдет в состав плаценты. Посредством трофобласта происходит имплантация зародыша в слизистую оболочку матки.
Эмбриология: стадия гаструляции
В результате перемещения клеток после образования бластулы образуется гаструла – двуслойный зародыш. Процесс образования гаструлы назван гаструляцией.
В процессе гаструляции происходит интенсивное перемещение клеток – будущие зачатки тканей перемещаются в соответствии с планом структурной организации будущего полноценного организма.
Из эктодермы развиваются:
Из энтодермы развиваются:
Из мезодермы развиваются:
Выделяют несколько способов гаструляции:
Эмбриология: стадия гистогенеза и органогенеза внезародышевых и зародышевых органов
Органогенез – совокупность процессов, приводящих к формированию зачатков органов и их последующей дифференциации в процессе эмбрионального развития.
В органогенезе выделяют:
На сегодняшний день эмбриология стала одним из важнейших направлений науки. В медицине ее применение не ограничивается областью гистологии и анатомии. Эмбриология имеет важное значение в развитии профилактической медицины, направленной на разработку и тестирование новых медицинских препаратов, борьбу с наследственными заболеваниями. Эмбриология имеет большие перспективы, связанные с развитием генетики и ряда других наук.
Также эмбриология тесно связана с ЭКО, так как эмбриологический период является одним из важнейших этапов программы экстракорпорального оплодотворения.
Клиническая эмбриология изучает причины нарушений эмбрионального развития, механизмы развития уродств, а также способы влияния на эмбриогенез.
Разработки в области ЭКО стали возможными благодаря использованию высокотехнологической медицины и развитию клинической эмбриологии. Исход экстракорпорального оплодотворения в большой степени зависит от знаний и опыта специалиста-эмбриолога.
Биология в лицее
Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation
Эмбриональный период онтогенеза (эмбриональное развитие), происходящий внутриутробно в теле матери и оканчивающийся рождением, есть у большинства млекопитающих, в том числе у человека. У яйцекладущих организмов и выметывающих икру эмбриональное развитие происходит вне тела матери и оканчивается выходом из яйцевых оболочек (у рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, а также у многих беспозвоночных животных – иглокожих, моллюсков, червей и др.).
В эмбриональном периоде выделяют три основных этапа: дробление, гаструляцию и первичный органогенез. Эмбриональный, или зародышевый, период онтогенеза начинается с момента оплодотворения и продолжается до выхода зародыша из яйцевых оболочек.
У семенных растений к эмбриональному развитию относят процессы развития зародыша, происходящие в семени.
Дробление — это процесс деления зиготы или неоплодотворённого яйца на бластомеры. Дробление заканчивается образованием бластулы. Различают полное и частичное дробления.
Полное дробление — дробление, при котором цитоплазма яйца целиком разделяется на бластомеры. Обычно полное дробление проходят яйца с небольшим количеством равномерно распределённого в цитоплазме желтка. Различают полное равномерное и полное неравномерное дробления.
Неполное (или частичное) дробление — дробление, при котором часть цитоплазмы яйца остается неразделённой на бластомеры. Различают частичное поверхностное и частичное дискоидальное дробления.
Неполное дробление наблюдается в яйцах с большим содержанием желтка. При этом типе дробления на бластомеры распадается не всё яйцо, а только часть его, в которой содержится ядро, окруженное цитоплазмой.
Бластула (греч. бластос — зачаток) — зародыш многоклеточных животных в период бластуляции. Обычно различают раннюю, среднюю и позднюю бластулу. Строение бластулы зависит от строения яйца и характера дробления.
В яйцах птиц, рыб и некоторых других животных участок, из которого будет развиваться зародыш, расположен на одном из полюсов в виде небольшого диска (такие яйца называются телолецитальными ). При развитии зародыша этот диск дробится на ряд бластомеров, расположенных в один слой, лежащий на массе желтка. В яйцах других животных (например, насекомых) желток обычно занимает среднюю часть (так называемые центролецитальные яйца ). Дробление окружающего желток участка приводит к возникновению периферического слоя бластомеров, к образованию однослойного зародыша — бластулы, внутри которого имеется первичная полость — бластоцель (иногда заполненная желтком).
У животных, яйца которых проходят полное, но неравномерное дробление, верхняя часть бластулы сложена мелкими, а нижняя — более крупными клетками ( блаcтомерами).
Гаструляция — следующий за формированием бластулы этап развития многоклеточного животного, который заключается в превращении однослойной бластулы в двухслойную гаструлу. Гаструляция у разных животных протекает неодинаково. У форм, яйца которых проходят полное и равномерное дробление, бластула имеет вид пузырька с клеточной стенкой примерно одинаковой толщины. В этом случае гаструляция идет путём впячивания нижней части бластулы. В результате образуется зародыш с двумя зародышевыми листками: наружным — эктодермой и внутренним — энтодермой.
Гаструла — это зародыш многоклеточных животных в период гаструляции. Гаструла впервые описана А. О. Ковалевским в 1865 году и названа «кишечной личинкой», термин «гаструла» введён в 1874 году Э. Геккелем. Обычно различают стадии ранней, средней и поздней гаструлы. На стадии поздней гаструлы зародыш образован двумя слоями клеток — наружным (первичной эктодермой) и внутренним (первичной энтодермой). У всех животных, кроме двухслойных (губки и кишечнополостные), образуется третий слой — мезодерма.
Как бы ни шёл процесс гаструляции, он приводит к образованию зародыша, состоящего из двух слоёв клеток: эктодермы и энтодермы. Но у более высокоорганизованных животных между эктодермой и энтодермой образуется средний зародышевый листок — мезодерма.
Зародышевые листки (зародышевые пласты) — слои тела зародыша многоклеточных животных и человека, образующиеся в процессе гаструляции. У большинства организмов три зародышевых листка: наружный — эктодерма, внутренний — энтодерма и средний — мезодерма.
В процессе развития эмбриона зародышевые листки путём дифференцировки образуют ткани и органы. В формировании эпителиальных тканей участвуют все три зародышевых листка. Из эктодермы развиваются кожный эпителий и его железы, передний и задний отделы кишечника, органы дыхания (у насекомых), нервная система; из энтодермы — эпителий среднего (пищеварительного) отдела кишечника, крупные застенные железы (печень и поджелудочная железа), органы дыхания; из мезодермы — скелет, мышцы, кровь, органы выделения и размножения.
Дифференцировка — это процесс, в результате которого клетка становится специализированной, т. е. приобретает химические, морфологические и функциональные особенности. Первые химические и морфогенетические различия между клетками, обусловливаемые самим ходом эмбриогенеза, обнаруживаются в период гаструляции.
Зародышевые листки и их производные являются примером ранней дифференцировки.
| Зародышевый листок | Органы и ткани |
|---|---|
| Эктодерма | Зачатки ЦНС, органов чувств, эпидермиса и его производных, эмаль зубов |
| Энтодерма | Кишечный эпителий с зачатками печени и поджелудочной железы, органы дыхания |
| Мезодерма | Зачатки скелета, мускулатуры, кровеносной системы (включая сердце), половых органов, органов выделения, дермы, серозных оболочек, коркового вещества надпочечников |
Осевые органы — это центральная нервная система (у хордовых — нервная трубка), хорда и пищеварительная трубка, которые начинают формироваться в позднюю стадию гаструляции (нейруляции) и дифференциации клеток. Нервная трубка, кишечник и хорда — комплекс осевых органов зародыша, который определяет двустороннюю симметрию тела.
Стадия развития зародыша, на которой осуществляется закладка осевых органов, называется нейрулой.
Большое влияние на развитие зародыша имеют факторы среды: радиация, токсические вещества (никотин, алкоголь, наркотики), недостаток кислорода, вирусы, паразиты, неудовлетворительное питание и т.п. Их постоянное воздействие может привести или к гибели зародыша, или к нарушению нормального развития (например, к появлению двухголовых ящериц, сиамских близнецов, слабоумию и др.).
Эмбриональное и постэмбриональное развитие организмов. Причины нарушения развития организмов
Содержание:
Эмбриональное и постэмбриональное развитие
Онтогенез подразделяется на два периода:
Эмбриональный (пренатальный) период. Начинается с момента образования зиготы в процессе оплодотворения и заканчивается рождением или выходом из яйцевых оболочек. Эмбриональное развитие, также называющееся эмбриогенезом, состоит из нескольких последовательных стадий: дробление (бластула), гаструляция, гистогенез, органогенез, нейрула и период дифференцированного зародыша.
Рис. 2 Гаструляция и формирование мезодермы
Постэмбриональное (постнатальное) развитие организма.
Данный этап развития организмов делят на:
Связано это со способностью организма к размножению.
Дорепродуктивный (ювенильный) период продолжается с рождения до полового созревания. Для него характерен интенсивный рост и развитие организма. Существует:
Прямое развитие подразумевает под собой появление на свет организма уже похожего на взрослую особь. Развитие здесь характеризуется увеличением линейных размеров организма и в формировании половых органов. 
Непрямое развитие. При данном способе развития организм не похож на взрослую особь. Процесс развития связан с существенной перестройкой организма. Такой способ развития дает возможность снизить внутривидовую конкуренцию, так как способствует расселению неподвижных либо малоподвижных организмов, проникновению паразитов в организм хозяина. Это осуществляется благодаря наличию в жизненном цикле стадии личинки. Рост организма в данном случае происходит вследствие увеличения количества клеток путём деления и увеличения их размеров.
Рост бывает двух типов:
Ограниченный рост характерен для большинства животных и происходит в определённые периоды жизни, до полового созревания. Неограниченный рост продолжается в течение всей жизни организма.
Причины нарушения развития организмов
Способность организма к регуляции жизненных функций и ответной реакции на отрицательное воздействие окружающей среды не приходит сразу с рождения. Наоборот, при появлении на свет, еще толком несформированный зародыш больше всего подвержен влияниям негативных факторов. У животных и растений были выработаны специальные приспособления для защиты эмбриона. Сюда относится питательная ткань, обволакивающая зародыш или непосредственное получение питательных веществ из организма матери. Но, несмотря на это, факторы окружающей среды всё равно влияют на развитие зародыша, останавливая рост или же, наоборот, ускоряя процесс.
Факторы, которые вызывают нарушения в развитии зародыша, называются тератогенными. В зависимости от причины возникновения нарушений различают биологические, физические и химические факторы.
Биологические факторы наиболее вредны для организма. К ним относятся различные заболевания, вызванные вредными макро- и микроорганизмами или нарушением деления клеток. Сюда же относится нарушение обмена веществ. Особенно опасным является воздействие болезней беременной матери на эмбрион.
К химическим факторам относятся вредные химические соединения: тяжелые металлы, фенолы, бензапирен, а также некоторые лекарственные средства, алкоголь, никотин и наркотики.
Особый вред на развитие эмбриона оказывает употребление его матерью алкоголя, наркотиков, никотина, угнетающих клеточное дыхание. Злоупотребление этими веществами часто приводит к необратимым нарушениям у эмбриона, а в некоторых случаях даже к летальному исходу.
Биология. 10 класс
Развитие организма
Онтогенез. Эмбриональное развитие организма
Необходимо запомнить
Онтогенез – индивидуальное развитие организма.
Эмбриональный – от образования зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек.
Постэмбриональный – от выхода из яйцевых оболочек или рождения, до смерти.
Эмбриональный период развития у животных:
Дробление начинается через несколько часов после образования зиготы, образовавшейся в результате оплодотворения. Первое деление происходит в вертикальной плоскости, и образуются две одинаковые клетки – бластомеры. Они не расходятся, а делятся ещё раз, в результате чего образуются уже 4 бластомера. Далее они делятся, но уже в горизонтальной плоскости. Деление бластомеров быстро следуют одно за другим, и они не успевают расти. Поэтому на начальных стадиях дробления комочек бластомеров, который называется морула, не превосходит по своим размерам зиготу. Образуется однослойный зародыш – бластула. Полость внутри бластулы – бластоцель.
Стенки гаструлы состоят из двух слоёв клеток – эктодермы и энтодермы, называемых зародышевыми листками. Полость внутри гаструлы называется первичной кишкой, а отверстие, которое в неё ведёт – первичным ртом.
У вторичноротых животных, к которым относятся все хордовые, на месте первичного рта образуется анальное отверстие, а на противоположном полюсе зародыша – вторичный рот. На этой стадии появляются первые признаки дифференцировки клеток.
Нейрула – трёхслойный зародыш. Из клеток, лежащих между экто – и энтодермой у всех многоклеточных животных за исключением кишечнополостных и губок образуется третий зародышевый листок – мезодерма. На стадии нейрулы начинается первичный органогенез. Дальнейшая дифференцировка клеток зародыша приводит к возникновению многочисленных производных зародышевых листков – органов и тканей. Таким образом, уже на ранних стадиях эмбрионального развития онтогенеза из внешне одинаковых бластомеров развиваются различные по строению и функциям ткани, органы и системы органов. Этот процесс получил название дифференцировки клеток. При дальнейшей дифференцировке клеток, входящих в состав зародышевых листков, образуются органы.
В процессе эмбрионального развития ткани зародыша оказывают влияние друг на друга – эмбриональная индукция.
Производные эктодермы – наружный слой кожи – эпителий и его производные: волосы, ногти, когти, рога, копыта, чешуя рыб, пресмыкающихся, кожные железы, нервная система, эмаль зубов, производные кожи: органы чувств: глаза, уши и др.
Производные энтодермы – эпителий внутренних органов: кишечника, жабр, лёгких. Пищеварительные железы – печень, поджелудочная железа.
Производные мезодермы хрящевая и костная ткань, мышцы, почки, сердечно – сосудистая система, половые железы, дентин зубов.
На развивающийся зародыш оказывает влияние окружающая среда. В большей степени эта зависимость проявляется у беспозвоночных животных. У плацентарных млекопитающих посредником между зародышем и окружающей средой является организм матери, от которого эмбрион получает питание, кислород, тепло.
Основателем современной эмбриологии является российский учёный К. М. Бэр. В 1828 г. он опубликовал сочинение «История развития животных».
Заслуга создания эволюционной эмбриологии также принадлежит замечательным русским учёным А. О. Ковалевскому, И. И. Мечникову, А. Н. Северцову, И. И. Шмальгаузену. Современным представлениям о зародышевых листках, наука обязана А.О. Ковалевскому, который обнаружил эктодерму, энтодерму и мезодерму у всех групп хордовых.
Немецкие учёные Ф. Мюллер и Э. Геккель сформулировали биогенетический закон, согласно которому онтогенез, т. е. индивидуальное развитие вида, есть краткое повторение филогенеза – исторического развития вида которому он относится. В 1866 Геккель вводит понятие онтогенез.
Российский учёный – академик А. Н. Северцов установил, что в индивидуальном развитии животных повторяются признаки не взрослых предков, а их зародышей.
Галерея открытий
Зародышевые листки и их производные
Здоровье матери и ребёнка
На протяжении всего времени внутриутробного развития плод, напрямую связанный с организмом матери через уникальный орган – плаценту, находится в постоянной зависимости от состояния здоровья матери.
В последнее время ведётся много споров на тему, влияет ли курение на развитие плода. Известно, что никотин, попадающий в кровь матери, легко проникает сквозь плаценту в кровеносную систему плода и вызывает сужение сосудов. В результате снижается снабжение плода кислородом и питательными веществами, что вызывает задержку развития. У курящих женщин ребёнок при рождении весит в среднем на 300–350 г. меньше нормы. Существуют и другие проблемы, связанные с курением при беременности. У таких женщин чаще происходят преждевременные роды и выкидыши на поздних сроках беременности. На 30 % выше вероятность ранней детской смертности и на 50 % – вероятность развитие пороков сердце у детей, чьи матери не смогли во время беременности отказаться от сигарет.
Столь же легко через плаценту проходит и алкоголь. Употребление спиртного при беременности может вызвать у ребёнка состояние, известное, как алкогольный синдром плода. При этом синдроме наблюдается задержка умственного развития, микроцефалия (недоразвитости головного мозга), расстройства поведения (повышенная возбудимость, невозможность сосредоточиться), снижение скорости роста, слабость мышц.
Влияние наркотических веществ
Особенно чувствителен плод к вредному воздействию наркотических веществ. Если женщина имеет зависимость от наркотических препаратов, то её ребёнок, как правило, в эмбриональный период развития приобретает такую же зависимость.
Влияние лекарственных препаратов
Применение любых лекарственных препаратов, в том числе безрецептурных, во время беременности возможно только по назначению врача. Большинство лекарственных препаратов проникают через плацентарный барьер. Многие препараты, безопасные для женщины, оказывают повреждающее действие на плод. Действие других препаратов на плод может быть не изучено.
Трагедия, которая потрясла Западную Европу связана с талидомидом. Препарат в начале 60-х гг. ХХ в. выписывали многим беременным, страдающих от постоянных приступаов тошноты. Довольно быстро выяснилось, что это лекарство вызывало нарушения развития конечностей у плода: они либо отсутствовали, либо были недоразвиты. Лекарство было запрещено, но несколько тысяч детей уже родились. Часто у новорождённых, чьи матери принимали талидомид, кисти или стопы росли прямо из туловища. Степень недоразвития конечностей зависела от того, на какой стадии беременности мать принимала лекарство.
Для развития и жизни плода представляют серьёзную опасность вирусные заболевания матери во время беременности. Наиболее опасны грипп, краснуха, гепатит В и ВИЧ-инфекции. В случае заражения краснухой на первом месяце беременности у 50 % детей развиваются врождённые пороки: слепота, глухота, расстройства нервной системы и пороки сердца.