Части зародыша: Зародыш (ботаника) — это… Что такое Зародыш (ботаника)?

Содержание

Зародыш семени — строение

Семена цветковых и голосеменных растений имеют сходное строение. У всех семенных, а также высших споровых растений зародыш является главным структурным элементом семени, дающим начало новому организму. Кроме этого, в структуре семени различают семенную кожуру, защищающую зародыш от влияния неблагоприятных факторов внешней среды, и эндосперм с запасом питательных веществ для развития зародыша.

Зародыш развивается из зиготы — клетки, образующейся в результате слияния двух гамет при половом пути размножения. Зародыш состоит, в основном, из образовательных тканей.

Созревшие семена покрытосеменных растений отличаются друг от друга по соотношению размеров эндосперма к зародышу, по положению зародыша в семени и его форме. В семенах подавляющего числа видов растений имеется по одному зародышу. Обычно он бесцветный, иногда окрашен, если содержит хлорофилл. У разных систематических групп степень морфологической расчлененности зародышей сильно отличается.

У более примитивных групп растений зародыш обычно недоразвитый, маленький и формируется уже на этапах прорастания семян. У более эволюционно совершенных растений зародыш в созревшем семени прекрасно развит, крупный, в его тканях могут откладываться органические вещества, а особые запасающие ткани могут редуцироваться частично или полностью.

Строение

У всех семенных растений в строении зародыша различают такие части: зародышевый корешок, зародышевый стебелек (гипокотиль), зародышевая почечка, одна или две семядоли (зародышевые листья). Ось зародыша включает зародышевый корешок и стебелек. К верхнему участку на стебельке присоединены семядоли. Та часть стебелька, которая расположена выше семядолей, называется эпикотилем, ниже — гипокотилем. На вершине стебелька находится почечка, являющаяся зачатком главного побега молодого растения. Из корешка впоследствии образуется главный корень нового растения.

У большинства зародышей эпикотиль и гипокотиль при прорастании семени удлиняются и выносят на поверхность грунта семядоли. Первым показывается именно гипокотиль, он выглядит как петелька, которая распрямляясь, поднимает семядоли и почечку.

Семядоли. Количество семядолей в семени отличается у разных видов растений. По этому признаку все цветковые растения разделены на два класса: однодольные с одной семядолей и двудольные с двумя, реже тремя или четырьмя. У голосеменных число семядолей различно — от двух до пятнадцати. Эти структурные элементы зародыша представляют собой первые листья, развивающиеся в семени на недифференцированном зародыше. Они обычно сильно отличаются от последующих листьев по многим признакам.

При прорастании семени под землей в семядолях хранится запас питательных веществ для зародыша. При выходе на поверхность стебелька с семядолями, семядоли приобретают зеленую окраску и способность к фотосинтезу, что также обеспечивает новый организм органическими веществами. У некоторых групп растений, например, у злаков, роль семядолей сводится к поглощению питательных веществ эндосперма и транспортировке их в надземную часть проростка. У других видов однодольных растений семядоля преобразовалась в специализированный орган, основной функцией которого является защита зародышевой почечки от повреждений. Он выглядит как колпачок, и при прорастании семени проросток пробивает почву прочной верхушкой.

Строение семени — Uşaq Bilik Portalı

В 1883 году на острове Кракатау произошло чудовищное извержение вулкана. Когда осел пепел и остыла лава, остров представлял собой безжизненную картину. Но спустя три года на острове появились сначала папоротники, затем цветковые растения, а еще через десять лет он уже был весь покрыт пышной зеленью: пальмами, тростником, орхидеями. Остров Кракатау послужил ученым идеальной лабораторией для изучения процесса расселения растений по поверхности Земли.

 

Строение семени

 

Семя состоит из кожуры, эндосперма и зародыша. Семенная кожура защищает семя от высыхания и механических повреждений. Эндосперм — это группа клеток, содержащая запас питательных веществ. Он обеспечивает питание зародыша семени.

 

Зародыш является зачатком будущего растения. Он состоит из корешка, стебелька, почечки и семядолей. Из корешка формируется главный корень растения. На стебельке расположены остальные части зародыша. У некоторых растений (например, у фасоли) семядоли очень хорошо развиты, поэтому при прорастании они выходят наружу.

 

Из почечки развивается главный стебель растения. Семядоли — это зародышевые листья растения.

 

Однодольные и двудольные растения

 

В зародыше цветковых растений может быть одна или две семядоли. Растения, зародыш которых имеет одну семядолю, называют однодольными, а те, у которых две семядоли, называют двудольными.

 

Двудольные растения. Запас питательных веществ двудольных растений находится в зародыше. У таких растений, как горох, фасоль, питательные вещества содержится в семядолях зародыша, а у дикой редьки и пастушьей сумки во всех частях зародыша, кроме почечки.

 

У лютика и фиалки трехцветной питательные вещества накапливаются не только в зародыше, но и в эндосперме. Поэтому в этих семенах зародыш окружен эндоспермом.

 

Какое строение имеют семена однодольных растений?

 

Однодольные растения. В зародыше пшеницы, ржи, лука, лилии и других однодольных растений нет запаса питательных веществ. Они содержатся только в эндосперме. При прорастании семени питательные вещества из эндосперма в зародыш проходят через семядолю.

07.04.2021

Группа 10. Злаки / КонсультантПлюс

ГРУППА 10

ЗЛАКИ

Примечания:

1. (А) В товарные позиции данной группы должны включаться только зерна, в том числе не отделенные от колосьев или стеблей.

(Б) В данную группу не включается зерно, шелушеное или обработанное любым другим способом. Однако рис шелушеный, обрушенный, полированный, глазированный, пропаренный или дробленый включается в товарную позицию 1006.

2. В товарную позицию 1005 не включается сахарная кукуруза (группа 07).

Примечание к субпозициям:

1. Термин «пшеница твердая» означает пшеницу вида Triticum durum и гибриды, полученные в результате межвидового скрещивания Triticum durum с другими видами, имеющими такое же число хромосом (28).

Дополнительные примечания:

1. Используемые в указанных подсубпозициях термины имеют следующие значения:

(а) «короткозерный рис» (подсубпозиции 1006 10 210, 1006 10 920, 1006 20 110, 1006 20 920, 1006 30 210, 1006 30 420, 1006 30 610 и 1006 30 920) — рис с размером зерен по длине не более 5,2 мм и отношением длины к ширине менее 2;

(б) «среднезерный рис» (подсубпозиции 1006 10 230, 1006 10 940, 1006 20 130, 1006 20 940, 1006 30 230, 1006 30 440, 1006 30 630 и 1006 30 940) — рис с размером зерен по длине более 5,2 мм, но не более 6,0 мм и отношением длины к ширине менее 3;

(в) «длиннозерный рис» (подсубпозиции 1006 10 250, 1006 10 270, 1006 10 960, 1006 10 980, 1006 20 150, 1006 20 170, 1006 20 960, 1006 20 980, 1006 30 250, 1006 30 270, 1006 30 460, 1006 30 480, 1006 30 650, 1006 30 670, 1006 30 960 и 1006 30 980) — рис с размером зерен по длине более 6,0 мм;

(г) «нешелушеный рис (рис-сырец)» (подсубпозиции 1006 10 210, 1006 10 230, 1006 10 250, 1006 10 270, 1006 10 920, 1006 10 940, 1006 10 960 и 1006 10 980) — рис, сохранивший после обмолота зерновую пленку;

(д) «шелушеный рис» (подсубпозиции 1006 20 110, 1006 20 130, 1006 20 150, 1006 20 170, 1006 20 920, 1006 20 940, 1006 20 960 и 1006 20 980) — рис, с которого была удалена лишь зерновая пленка. Примером подпадающего под данное определение риса может служить рис с такими коммерческими названиями, как «неполированный рис», «рис карго», «лунзен» и «рис сбрамато»;

(е) «полуобрушенный рис» (подсубпозиции 1006 30 210, 1006 30 230, 1006 30 250, 1006 30 270, 1006 30 420, 1006 30 440, 1006 30 460 и 1006 30 480) — рис, у которого удалены зерновая пленка, часть зародыша, а также полностью или частично внешние оболочки околоплодника, но оставлены нетронутыми внутренние оболочки;

(ж) «полностью обрушенный рис» (подсубпозиции 1006 30 610, 1006 30 630, 1006 30 650, 1006 30 670, 1006 30 920, 1006 30 940, 1006 30 960 и 1006 30 980) — рис, у которого удалены зерновая пленка, полностью все внешние и внутренние оболочки околоплодника, весь зародыш (у длиннозерного и среднезерного риса) или, по крайней мере, его часть (у короткозерного риса) при возможном сохранении продольных белых бороздок на не более чем 10% зерен;

(з) «дробленый рис» (субпозиция 1006 40) — части зерна, длиной не превышающие три четверти средней длины целого зерна.

┌─────────────┬──────────────────────────────────────────────────┬────────┐

│ Код ТН ВЭД │ Наименование позиции │ Доп. │

│ │ │ ед. │

│ │ │ изм. │

├─────────────┼──────────────────────────────────────────────────┼────────┤

│1001 │Пшеница и меслин: │ │

│ │- пшеница твердая: │ │

│1001 11 000 │— семенная │ — │

│1001 19 000 │— прочая │ — │

│ │- прочие: │ │

│1001 91 │— семенные: │ │

│1001 91 100 │— спельта │ — │

│1001 91 200 │— пшеница мягкая и меслин │ — │

│1001 91 900 │— прочие │ — │

│1001 99 000 │— прочие │ — │

│1002 │Рожь: │ │

│1002 10 000 │- семенная │ — │

│1002 90 000 │- прочая │ — │

│1003 │Ячмень: │ │

│1003 10 000 │- семенной │ — │

│1003 90 000 │- прочий │ — │

│1004 │Овес: │ │

│1004 10 000 │- семенной │ — │

│1004 90 000 │- прочий │ — │

│1005 │Кукуруза: │ │

│1005 10 │- семенная: │ │

│ │— гибридная: │ │

│1005 10 130 │— тройные гибриды │ — │

│1005 10 150 │— простые гибриды │ — │

│1005 10 180 │— прочие │ — │

│1005 10 900 │— прочая │ — │

│1005 90 000 │- прочая │ — │

│1006 │Рис: │ │

│1006 10 │- нешелушеный рис (рис-сырец): │ │

│1006 10 100 │— для посева │ — │

│ │— прочий: │ │

│ │— пропаренный: │ │

│1006 10 210 │—- короткозерный │ — │

│1006 10 230 │—- среднезерный │ — │

│ │—- длиннозерный: │ │

│1006 10 250 │—— с отношением длины к ширине более 2, но │ — │

│ │ менее 3 │ │

│1006 10 270 │—— с отношением длины к ширине, равным 3 или │ — │

│ │ более │ │

│ │— прочий: │ │

│1006 10 920 │—- короткозерный │ — │

│1006 10 940 │—- среднезерный │ — │

│ │—- длиннозерный: │ │

│1006 10 960 │—— с отношением длины к ширине более 2, но │ — │

│ │ менее 3 │ │

│1006 10 980 │—— с отношением длины к ширине, равным 3 или │ — │

│ │ более │ │

│1006 20 │- шелушеный рис (неполированный): │ │

│ │— пропаренный: │ │

│1006 20 110 │— короткозерный │ — │

│1006 20 130 │— среднезерный │ — │

│ │— длиннозерный: │ │

│1006 20 150 │—- с отношением длины к ширине более 2, но │ — │

│ │ менее 3 │ │

│1006 20 170 │—- с отношением длины к ширине, равным 3 или │ — │

│ │ более │ │

│ │— прочий: │ │

│1006 20 920 │— короткозерный │ — │

│1006 20 940 │— среднезерный │ — │

│ │— длиннозерный: │ │

│1006 20 960 │—- с отношением длины к ширине более 2, но │ — │

│ │ менее 3 │ │

│1006 20 980 │—- с отношением длины к ширине, равным 3 или │ — │

│ │ более │ │

│1006 30 │- полуобрушенный или полностью обрушенный рис, │ │

│ │ полированный или неполированный, глазированный │ │

│ │ или неглазированный: │ │

│ │— полуобрушенный рис: │ │

│ │— пропаренный: │ │

│1006 30 210 │—- короткозерный │ — │

│1006 30 230 │—- среднезерный │ — │

│ │—- длиннозерный: │ │

│1006 30 250 │—— с отношением длины к ширине более 2, но │ — │

│ │ менее 3 │ │

│1006 30 270 │—— с отношением длины к ширине, равным 3 или │ — │

│ │ более │ │

│ │— прочий: │ │

│1006 30 420 │—- короткозерный │ — │

│1006 30 440 │—- среднезерный │ — │

│ │—- длиннозерный: │ │

│1006 30 460 │—— с отношением длины к ширине более 2, но │ — │

│ │ менее 3 │ │

│1006 30 480 │—— с отношением длины к ширине, равным 3 или │ — │

│ │ более │ │

│ │— полностью обрушенный рис: │ │

│ │— пропаренный: │ │

│1006 30 610 │—- короткозерный │ — │

│1006 30 630 │—- среднезерный │ — │

│ │—- длиннозерный: │ │

│1006 30 650 │—— с отношением длины к ширине более 2, но │ — │

│ │ менее 3 │ │

│1006 30 670 │—— с отношением длины к ширине, равным 3 или │ — │

│ │ более │ │

│ │— прочий: │ │

│1006 30 920 │—- короткозерный │ — │

│1006 30 940 │—- среднезерный │ — │

│ │—- длиннозерный: │ │

│1006 30 960 │—— с отношением длины к ширине более 2, но │ — │

│ │ менее 3 │ │

│1006 30 980 │—— с отношением длины к ширине, равным 3 или │ — │

│ │ более │ │

│1006 40 000 │- дробленый рис │ — │

│1007 │Сорго зерновое: │ │

│1007 10 │- семенное: │ │

│1007 10 100 │— гибриды │ — │

│1007 10 900 │— прочее │ — │

│1007 90 000 │- прочее │ — │

│1008 │Гречиха, просо и семена канареечника; прочие │ │

│ │злаки: │ │

│1008 10 000 │- гречиха │ — │

│ │- просо: │ │

│1008 21 000 │— семенное │ — │

│1008 29 000 │— прочее │ — │

│1008 30 000 │- семена канареечника │ — │

│1008 40 000 │- росичка (Digitaria spp.) │ — │

│1008 50 000 │- киноа, или рисовая лебеда (Chenopodium quinoa) │ — │

│1008 60 000 │- тритикале │ — │

│1008 90 000 │- прочие злаки │ — │

└─────────────┴──────────────────────────────────────────────────┴────────┘

Биология Строение семян. Изучение строение семян двудольных растений

Тема: Строение семян. Изучение строение семян двудольных растений.

Ход урока

1. Организационный момент. Постановка целей урока

          Здравствуйте, ребята! Я очень рада приветствовать Вас сегодня на уроке биологии.

Сегодня мы продолжим путешествие по удивительному царству растений, отделу  покрытосеменных растений. Познакомимся с понятием двудольных растений.

2. Актуализация знаний

          Но сначала я проверю, как вы усвоили материал домашнего задания.

1. Чем могут размножаться растения?

(Растения размножаются спорами, семенами, вегетативно).

2. Какие группы растений могут размножаться семенами?

(Семенами могут размножаться голосеменные и покрытосеменные растения).

3. Назовите отличие  покрытосеменных растений от голосеменных растений?

(Отличие состоит в расположении семян. У голосеменных растений семена лежат открыто на поверхности шишек, у покрытосеменных семена находятся внутри плода).

4. Какие существуют растения по продолжительности жизни?

(По продолжительности жизни различают однолетние, двулетние и многолетние).

5. Как по-другому называют покрытосеменные растения?

(По – другому покрытосеменные называются цветковые, потому что они имеют органы семенного размножения — цветок).

6. Какие жизненные формы растений вам известны?

 (деревья, кустарники, травы).

7. Назовите покрытосеменные растения, которые произрастают в нашей местности.

(тополь, подорожник, одуванчик).

8. Назовите самое высокое дерево в мире?

 (Секвойя). Её высота – 115,5 метров. Рекорд установлен в 2006 году. В одной СЕКВОЙЕ индейцы прорубили отверстие – девятиметровый туннель.

9. Вспомните, как называется самая высокая в мире трава?

(бамбук). Каждый день молоденький БАМБУК вырастает на 50 см, но прибавляет он в росте не долго, всего 40 дней, а иначе дотянулся бы до облаков. Из стеблей этой травы делают удочки, лыжные палки, мебель, предметы быта. Очень красивый звук издают бамбуковые трубки.

10. Мякоть созревших плодов этого ДЕРЕВА варят, сушат, пекут в золе? (с

 (ХЛЕБНОЕ ДЕРЕВО). 

На нём растут овальные тяжёлые плоды, весом до 30 килограммов каждый. Из их мякоти местные жители пекут в золе лепёшки, похожие по вкусу на настоящий хлеб.

3.Изучение нового материала     

          Вот какие удивительные растения существуют на нашей планете, а как они появляются на свет, это нам и предстоит узнать сегодня на уроке.

          На этом уроке мы начнем изучать семя. Что такое семя?

          Семя – это генеративный орган, предназначенный для размножения и распространения семенных растений.

          Это и есть зародыш будущего растения. В неблагоприятных для растения условиях этот зародыш может долгое время пребывать в состоянии покоя, то есть семя не будет прорастать. Поэтому мы можем хранить семена растений по несколько лет. Но когда мы посадим наши семена, они попадут в благоприятные условия и прорастут.

          Семена растений бывают разные! Вспомните, как выглядят семена гороха и фасоли. Какого они размера? А какие семена поменьше? Ну а совсем маленькие? Семена некоторых растений, например, орхидеи Венерина башмачка, могут весить всего миллионные доли грамма. А семена некоторых растений могут весить до двух килограмм, как, например, семена сейшельской пальмы.

          А какой различной формы могут быть семена! Вспомните, какой формы семена яблока, груши?

          А семена каких растений имеют форму шара? Некоторые семена имеют специальные крючки, как семена череды и лопуха.

          Для чего им нужны эти крючочки?

Предположительные ответы учащихся

          Различные выросты и крючочки им нужны, чтобы прикрепляться к животным и таким образом перемещаться на новые места обитания. А у некоторых растений есть на семенах пуховые выросты. У каких растений семена опушены? А для чего нужны эти выросты? Семена этих растений распространяются ветром. У семян клена и ясеня есть крылышки.

Для чего они нужны семенам?

Давайте рассмотрим семя фасоли.

Лабораторная работа

“Строение семени фасоли”
    Цель работы: изучить строение семени фасоли.
    Материалы и оборудование: на каждую парту – 2 набухших зерна фасоли, 2 препаровальные иглы, 2 ручные лупы.

              Ход работы:
    1. Рассмотрите и устно опишите внешний вид семени фасоли (форма, поверхность, величина). Где расположен рубчик?

             На брюшной стороне хорошо заметен след от семяножки, прикреплявшей семя к стенкам плода. Это рубчик, рядом — маленькое круглое отверстие — семявход. 

          Познакомимся со строением семени фасоли. Оно крупное, и все его части можно легко рассмотреть. Извлечем семя из плода, намочим его в воде и рассмотрим. Семя фасоли почковидное, уплощенное, снаружи покрыто толстой семенной кожурой.

          Кожура — плотный, прочный наружный покров, белая или различно окрашенная (зависит от сорта).

          Она надежно защищает семя от механического повреждения, высыхания, патогенных микроорганизмов и не дает ему прорасти до надежного и устойчивого установления благоприятных условий. Недаром мы поместили семена в мокрую тряпочку за 1,5-2 дня до урока, внимательно следили, чтобы она не высыхала, и содержали их в теплом месте. При мимолетном намокании вода внутрь не пройдет, т.к. сухая кожура плотно охватывает семя. У кожуры есть и другие функции, о них поговорим позже.
    2. Возьмите набухшее семя фасоли и отделите кожуру от зародыша.

          Снимем семенную кожуру. С намоченного семени она снимается легко, а сухого удалить ее очень трудно.

С набухшего семени кожура снимается легко, и обнажаются семядоли — первые, зародышевые, листья, а значит, они являются частью зародыша. Семядоли толстые, мясистые, т.к. содержат много питательных веществ. Раздвигать семядоли начинаем со спинной стороны, медленно и осторожно. Если повезет, обе дольки останутся сидеть на маленьком побеге, но в любом случае легко увидеть места их прикрепления.

          Зародышевый корешок уже приготовился выйти наружу. Осторожно снимаем кожуру.
    3. Прикрепите в тетради снятую кожуру и зародыш (или зарисуйте).
    4. Возьмите  целиком зародыш, рассмотрите его, найдите 2 семяпочки, корешок, стебелек, почечку.
    5. Покажите основные части по схематическому рисунку. Какой вид имеет корешок, почечка, как их отличить? К какому органу зародыша прикрепляются семядоли?

          Без видимой границы корешок плавно переходит в зародышевый стебель, на котором и сидят семядоли. В верхней части стебелек изгибается, унося внутрь семени от щели между семядолями зародышевую почку.
    6. В тетради прикрепите (или зарисуйте) по отдельности 2 семядоли и остальные 3 части зародыша вместе. Подпишите их названия.
    Какой орган зародыша является самым крупным? Почему семядоли толстые и большие? Каково строение зародыша? Для первого знакомства наиболее подходит фасоль. Для удобства назовем слегка выгнутую сторону семени спинной частью, вогнутую — брюшной.

          Через него к зародышевой семяпочке еще в цветке проникают мужские половые клетки — пылинки, и тогда происходит оплодотворение. Он и теперь сослужит хорошую службу. Сжимаем набухшее семя — через семявход выступает капелька воды. Какой можно сделать вывод?

          Через него в семя проникает вода!

— Где остановился корешок?

— Как раз напротив семявхода!

— Да, ему полагается первому выскочить наружу, закрепить семя в почве и начать добывать воду. С какими-то семенами это уже произошло.

— А где же эндосперм? Чем же будет питаться зародыш?

«Упитанный» вид семядолей наводит на мысль:

— А семядоли на что?

          Дело в том, что у фасоли и других ее родственников (бобовых) семядоли оказались особенно трудолюбивыми и заботливыми няньками зародыша. Они заблаговременно перекачали все питательные вещества из эндосперма в себя. Окруженный такой заботой зародыш сформировал зачатки всех вегетативных органов будущего проростка, и при благоприятных условиях прорастание происходит очень быстро.

          На этом их забота о зародыше не заканчивается.

          В плотных дольках, как в люльке, надежно укрылась нежная почка, и во время прорастания именно семядоли пробьют дорогу молодому побегу сквозь грунт, защитив почку от повреждения.

          А молодые листики могут не спешить приступать к своим обязанностям — кормить растение продуктами фотосинтеза. И эту обязанность на первых порах возьмут на себя семядоли. Выйдя на поверхность, они заметно подрастут, позеленеют, и мы увидим на них многочисленные жилки проводящей системы. Они активно будут кормить молодой побег. А когда он войдет в силу, сморщатся, засохнут и отомрут.

          Вспомним, какие еще растения выносят на поверхность свои крупные семядоли. Это огурцы, тыквы, кабачки.

          А вот горох — нет. Его семядоли остаются под землей и поддерживают растущий побег лишь находящимися в них веществами. Не у всех растений семядоли заранее вбирают в себя питательные вещества из эндосперма. Некоторые частично или полностью откладывают эту работу на момент прорастания. Перекачивание питательных веществ — сложный биохимический процесс, подобный перевариванию пищи.

          Семядоли вырабатывают специальные вещества, растворяющие эндосперм, и превращают его в легко усваиваемую пищу для зародыша. Это особое «детское питание», как и полагается малышам! Позже мы узнаем, что эндосперм — это не простое хранилище питательных веществ, он тоже возникает в результате оплодотворения, отчего питательные вещества приобретают особую ценность. Эндосперм самым наилучшим образом способствует закреплению и развитию всех полезных свойств и качеств обоих родителей. Лиши семя эндосперма (как собственно эндосперма, так и семядолей) — и зародыш развиваться не будет, погибнет, и семя не даст потомства. Семядоли есть у всех семенных растений, но их количество, форма и время работы различны.

          Таким образом, зародыш обладает теми же вегетативными органами, что и взрослое растение. У зародыша есть корень и побег. Зародышевый побег состоит из стебелька, двух зародышевых листьев (семядолей) и почечки.

          Растения, зародыш которых имеет две семядоли, относят к двудольным. Это — картофель, томаты, морковь, яблоня, дуб, огурцы и многие другие растения. Большинство двудольных растений имеет семена с эндоспермом.

4.Физкультурная минутка

Вновь у нас физкультминутка,
Наклонились, ну-ка, ну-ка!
Распрямились, потянулись,
А теперь назад прогнулись.
Разминаем руки, плечи,
Чтоб сидеть нам было легче,
Чтоб писать, читать, считать

И совсем не уставать.
Голова устала тоже.
Так давайте ей поможем!
Вправо-влево, раз и два.
Думай, думай, голова.
Хоть зарядка коротка,                     
Отдохнули мы слегка.

5.Закрепление знаний

           Итак, что же мы узнали сегодня  на уроке?

          Мы вспомнили, как могут распространяться семена по планете, познакомились с понятием семя, узнали, какое строение оно имеет, познакомились с понятиями однодольное и двудольное растение, нашли маленькое растение в семени фасоли.

1.Цветок – орган семенного размножения имеют:

А. покрытосеменные растения

Б. голосеменные растения

В. папоротники

Г. лишайники

2. Семена развиваются внутри плода у:

А. голосеменных  растений

Б.  высших споровых растений

В. низших споровых растений

Г. покрытосеменных растений

3. Растения, которые выращивает человек, называются:

А. дикорастущие

Б. культурные

4. Господствующая группа растений на нашей планете:

А. голосеменные и покрытосеменные

Б. покрытосеменные

В. высшие споровые

Г. низшие споровые

5. Тополь, одуванчик, береза, дуб размножаются:

А. спорами

Б. делением клеток

В. семенами

Правильные ответы выделены жирным шрифтом

7. Рефлексия

 «10 баллов» 
Оценить по 10-бальной шкале работу на занятии с позиции: 
„Я“ 0________10 
„Мы“ 0________10 
„Дело“ 0________10 

8. Подведение итогов

Спасибо за внимание! Урок окончен.

Новый Франкенштейн, или как создать чудовище, которое тебя не съест / Хабр

Автор сообщества Фанерозой: врач Артемий Липилин.

В 1874 году вышла небольшая книга немецкого анатома и эмбриолога Гиса «Форма нашего тела и физиологическая проблема её возникновения».

Не соответствует тематике Хабра! Низкий технический уровень материала!

Просим всех людей, кто считает, что Хабр только для для тех кто пишет статьи о программах, как например человек на скриншоте, ознакомьтесь, пожалуйста, с мнением администрации на этот счёт в комментариях под нашей статьёй о слепнях. Если Вас это не удовлетворит, то, пожалуйста, не тратьте своё время на прочтение данной статьи!

Эта статья абсолютно соответствует тематике тех хабов, в которых эта статья находится и той сложности технического материала, которую требуют от статьи данные хабы. Лучше переходите сразу к прочтению других материалов, которые соответствуют вашим потребительским предпочтениям. Открою вам истину капитана: лента хабра настраивается так, как захотите вы! Не нравятся наши статьи, читайте хабы, где пишут исключительно по IT! Не портите себе настроения, уважайте мнение других и хорошего Вам дня! Живите дружно!

Вильгельм Гис 09.07.1831 — 01.05.1904.

Появлением этой книги датируется начало аналитического направления в эмбриологии. Гис утверждал, что топография органов позднего зародыша и развившегося из него сформированного организма является следствием закономерного расположения зачатков этих органов на ранних эмбриональных стадиях.

Имея в виду зародышевый диск куриного зародыша, Гис писал: 

« С одной стороны, каждая точка в эмбриональной области зародышевого диска должна соответствовать будущему органу или части органа. С другой стороны, каждый орган, возникающий из зародышевого диска, имеет преобразованную закладку в каком-либо пространственно определённом участке плоского диска…. Материал для закладки существует уже в плоском зародышевом диске, но морфологически он не отчленён и потому не обнаруживается. На пути ретроспективного прослеживания мы должны прийти к тому, чтобы и в периоде, когда морфологическое расчленение неполно или когда его нет совсем, пространственно определить место каждой закладки. Желая быть последовательными, мы должны распространить это определение и на только что оплодотворённое яйцо. Принцип, согласно которому зародышевый диск содержит преобразованные в распластанном виде закладки органов, которые я называю принципом органообразующих участков зародыша.… Все закладки, имеющиеся в зародышевом диске, растут, но их рост происходит без соответствия с первоначальным отношением размеров. Одни растут быстрее, другие медленнее, одни перестают расти раньше, другие позже, и в результате того, что каждая из них растёт в меру присущего ей особого закона, будущие органы отличаются от первичных закладок не только по взаимному расположению, но и по относительной массе. Этот важный принцип мы называем принципом неравномерного роста».

Так Гис указывал на важность выяснения механических сил, вызывающих изменения формы развивающегося зародыша, то есть процесс морфогенеза. Он стремился исследовать самые ранние стадии зародышевого развития, морфогенез которых, как сейчас известно, происходит на уровне макромолекул. Он хотел выяснить их роль в возникновении зачатков органов на последующих стадиях. Тем самым В. Гис создал основы аналитической эмбриологии, одной из задач которой являлся целенаправленный анализ ранних стадий развития органов и тканей, выявление их ещё не зримых, не оформившихся зачатков. Вильгельм Гис считал, что невидимые предшественники будущих органов локализованы в ещё не дифференцированном зародыше и даже в яйце не беспорядочно, а пространственно упорядоченно, так, что их можно было картировать. Это правило применительно к зародышу он назвал принципом органообразующих участков. Тем самым Гис способствовал возрождению преформистских идей, явившись одним из тех, кто способствовал воскрешению этого направления в новых условиях, то есть появлению неопреформизма. Вместе с тем, говоря, что рост ранних зачатков «…происходит без соответствия с первоначальным отношением размеров», он отступал от крайней формы преформизма.

Сложные формообразовательные процессы Гис стремился объяснить неравномерным ростом, изгибанием клеточных слоёв зародыша и, в конечном счете, сводил все эти изменения к игре механических сил. В сентябре 1867 года А.О. Ковалевский в письме И.И. Мечникову сообщал, что проездом из Парижа в Триест он был в Базеле у Гиса и видел его препараты. К теоретическим выводам Гиса Ковалевский отнёсся с осторожностью.

«Он [Гис] старается, все процессы объяснить механически и делает много весьма удачных выводов, но и увлечения у него также немало. Им введены даже формулы, сделаны модели из воска. Разные приспособления он объясняет посредством гуттаперчевых трубок и пластинок».

Необходимость считаться в развитии организма с физиологической его стороной сделалась особенно очевидной благодаря данным тех опытов, которые проводились при помощи другого метода изучения механики развития, а именно при воздействии изменённой внешней среды на зародыша. Опыты над влиянием высокой температуры, осмотического давления, силы тяжести, изменений атмосферного давления и химического состава морской воды были проведены Дришем, Гербстом, Морганом, О. Шультцем, Ж. Лебом и многими другими, а впоследствии Рунстрёмом, Шпеком, Стоккардом, Браше. Эти опыты показали большую восприимчивость эмбриональных клеток к воздействию различных агентов и их своеобразные ответные реакции.

Исследователь Эдуард Пфлюгер изучал действие силы тяжести на развитие яйца лягушки. 

Эдуард Пфлюгер 07.06.1823 — 16.03.1910

Однако возникновение нового направления в эмбриологии связано с исследованиями и теоретическими взглядами немецкого анатома и эмбриолога Вильгельма Ру. Ему принадлежит первая удачная попытка активного воздействия на ход эмбрионального развития, имевшая целью причинный анализ процессов формирования зародыша.

Согласно представлениям Ру, детерминирующими факторами являются такие компоненты организма или окружающей его среды, от которых зависит направление развития, качественно-специфические особенности его результата. В отличие от них, реализуются факторы, необходимые лишь для обеспечения самого хода процессов развития, направление и исход которых от них не зависит.

Вильгельм Ру 09.06.1850 — 15.09.1924

Исследования, лёгшие в основу этой теории, открываются классическим опытом Ру на яйце лягушки. Желая выяснить вопрос, предопоследованно ли развитие частей зародыша в только что начавшем дробиться яйце, Ру разрушал нагретой иглой один из первых двух бластомеров. При этом он обнаружил, что бластомер, оставшийся неповреждённым, даёт начало половинному зародышу с одним валиком, зачатком глаза и слуховым пузырьком. . Отсюда Ру сделал вывод, что в первых двух бластомерах преформированы правая и левая половины будущего зародыша.

Схема опыта Ру

Основываясь на описанных опытах, Ру сформулировал так называемую «мозаичную теорию» развития. Он писал, что развивающаяся гаструла лягушки и формирующийся из неё зародыш, начиная со второго дробления, представляют собой мозаичное образование, состоящее из четырёх вертикальных, независимо развивающихся частей.

Впрочем, довольно скоро выяснилось, что этот вывод во многих отношениях неверен. Прежде всего, сам Ру убедился, что в ряде случаев при разрушении одного бластомера образуется не только хорошо сформированная половина зародыша, но и в различной степени сформированная другая его половина. Это явление Ру назвал пострегенерацией. Это явление противоречило представлению, согласно которому в правом бластомере заложены материалы только для правой, а в левом – только для левой половины тела.

Ещё более противоречили этому представлению результаты опытов с отделением друг от друга первых бластомеров у кишечнополостных немертина, ланцетника и амфибий. Бластомеры яйца морского ежа, помещённого в морскую воду, лишённую солей кальция, при лёгком встряхивании разделяются и сохраняют способность развиваться дальше.

Ганс Дриш 28.10.1867 — 16.04.1941

В опытах такого рода Ганс Дриш показал, что при делении яиц на стадии двух или четырёх бластомеров из каждого бластомера образуется целый зародыш, размеры которого соответственно в два или четыре раза меньше нормального. Вильсон получил тот же результат на яйцах ланцетника, а Р. Зойя на опытах с яйцами медуз установил, что целые зародыши получаются при изоляции бластомеров даже на стадии шестнадцатиклеточного зародыша. А. Герличка и Г. Шпеман разделяли два первых бластомера у тритона волосяной петлёй и получали в ряде случаев из каждого бластомера целый жизнеспособный зародыш. Если перетяжка не полностью разделяла бластомеры друг от друга, развивались сращенные и в различной степени обособленные двойниковые уроды.

Схема опыта Дриша

Из сопоставления мозаичного раннего развития асцидий и моллюсков с регуляционным развитием медуз, ланцетника и амфибий первоначально был сделан вывод, что одни животные характеризуются мозаичными, а другие – регуляционными яйцами. Однако на многих объектах, прежде всего на яйцах морского ежа, удалось показать, что развитие первоначально имеет регуляционный характер, а затем становится мозаичным. В течение первых двух дроблений составные части протоплазмы яйца, а именно слои, пересекаемые под прямым углом вертикальной осью яйца, располагаются между четырьмя бластомерами поровну. При изоляции этих бластомеров каждый из них, естественно, может дать начало целому зародышу. В результате третьего дробления из образовавшихся восьми бластомеров верхняя четвёрка получает одни протоплазменные материалы, а нижняя – другие. Поэтому при изоляции бластомеров на восьмиклеточной стадии каждый из них уже не в состоянии образовать целый, обладающий всеми частями, организм.

В ходе исследований очень скоро выяснились глубокие противоречия. На новой основе столкнулись уже известные читателю антагонисты – преформизм и эпигенез.

Сама логика развития была ближе к преформизму. Это не удивительно, поскольку научная идеология Ру полностью базировалась на принципах механики обратимых процессов. Появление новых идей в современной ему физике, связанных с термодинамикой, Ру не заметил или не посчитал нужным использовать. Согласно теории Ру, развитие – это «образование видимого разнообразия» из невидимого. Между обоими наличествуют те причинные отношения, которые надлежало выяснить. А что можно сказать про «невидимое разнообразие»? Задано ли оно с самого начала, как утверждали преформисты, или же может возникать заново? Сам Ру колебался между обеими точками зрения, а Гис и английский эмбриолог Рэй Ланкастер заняли определённо переформистскую позицию.

Эдвин Рэй Ланкастер 15.05.1847 — 23.08.1929

Вот их собственные слова:

«Каждый развившийся из бластодермы орган или часть органа имел свой переформированный зачаток в совершенно определённом участке яйца. Материал будущего органа уже имеется, но ещё не доступен непосредственному определению» (Гис, 1874). «Несмотря на то, что вещество яйцеклетки кажется гомогенным даже при самом сильном увеличении, …вполне возможно и даже очевидно, что цитоплазма яйца может содержать уже сформированные и обладающие определённой индивидуальностью разнообразные физиологические молекулы. Видимый процесс сегрегации есть только следствие уже установившейся дифференцировки». (Рэй Ланкастер, 1877).

Аналитическое расщепление целого эмбриологами-экспериментаторами, привело Дриша к мысли о существовании иррационального остатка анализа – нераспознаваемого, внепространственного целедеятельного фактора (энтелехии), которому он приписывал свойство определять целостность и целесообразные свойства развивающегося зародыша. Эта разновидность витализма (энтелехиальный витализм) явилась следствием банкротства механистического понимания жизненных явлений.

Для понятия энтелехии Дриш сформулировал такое определение:

«Энтелехия не энергия, не сила, не константа, не субстанция; она не связана с чем бы то ни было материальным; она внепространственна и может мыслиться только как понятие». 

Определение энтелехии, данное Дришем в книге «Философия органического» (1908г.), достаточно ясно показывает, что это ненаучное понятие, пронизанное идеалистическими представлениями о природе живого.

К области аналитического изучения онтогенеза относятся также исследования, посвящённые закономерностям клеточного и тканевого дифференцирования и роста. Изменение формы зародыша в целом и его частей не может быть сведено к одному элементарному процессу, в частности, к изменению взаимного расположения и формы клеток. Например, при инвагинационной гаструляции происходит не только впячивание одной стенки шарообразной гаструлы, но и характерные внутриклеточные структурные и функциональные изменения.

Попытку объяснить дифференцирование в онтогенезе неравномерным распределением составных частей клеток при их делении впервые сделал в конце XIX века Август Вейсман.

Август Вейсман 17.01.1834 — 05.11.1914

Его идея о дифференциальном, неравнонаследственном делении клеточного ядра не подтвердилась, однако представление о существовании дифференцирующих делений возродилось впоследствии, когда было с несомненностью установлено, что различия в судьбе каждой из двух дочерних клеток могут возникать в результате самого деления произведшей их материнской клетки. К числу явлений этого рода относится, прежде всего, неравномерное распределение материалов протоплазмы дробящегося яйца между отдельными бластомерами.

Для дальнейшего получения информации о развитии зародыша необходимо было разработать методы, позволяющие отслеживать происходящие изменения в режиме реального времени, а не на фиксированных препаратах. И такие методы появились.

В XX веке, особенно начиная с 20-х годов, широко развернулись экспериментальные исследования эмбрионального развития. Стремление преодолеть виталистическое истолкование эпигенеза, связанное, главным образом, с воззрением Дриша, вылилось в попытки представить формообразовательные процессы в онтогенезе как результат взаимного влияния частей развивающегося зародыша. Основателем этого направления в эмбриологии по справедливости считается немецкий эмбриолог Шпеман, разработавший тонкие методы хирургического вмешательства в процессы эмбрионального развития.

Ханс Шпеман 27.06.1869 — 09.09.1941

Объектом исследования Шпемана, его учеников и многочисленных последователей были преимущественно зародыши амфибий на ранних стадиях развития. Используя простые инструменты: тонко отточенные скальпели, микропипетки, волосяные петли и стеклянные иглы, ˗˗ эмбриологи шпемановской школы успешно осуществляли удаление определённых, точно локализованных участков зародыша и пересадки таких участков с одного места на другое место того же или другого зародыша.

Одним из методов, позволяющих обозначить те или участки формирующегося эмбриона, был метод прижизненной окраски, связанный с именем немецкого эмбриолога Вальтера Фогта.

Вальтер Фогт 1888 — 1941

Методика заключалась в нанесении красочных меток на отдельные участки поверхности бластулы амфибий и наблюдении за перемещением этих меток. Таким образом удалось установить, что одни метки на следующих стадиях, прежде всего, во время гаструляции, оставались на поверхности, входя в состав покровов и закладки нервной системы, другие погружались вглубь зародыша, образуя закладки хорды и осевой мезодермы.

Схема метода Фогта

Если на стадии бластулы или ранней гаструлы пересадить участок будущей спинной эктодермы одного зародыша на брюшную или боковую сторону другого, то пересаженный участок развивается не так, как он развивался бы, будучи оставлен на месте. Этот участок даёт начало не той или иной области головного или спинного мозга, а, ассимилируясь окружающей покровной эктодермой, принимает участие в образовании кожи. Другими словами, пересаженный участок эктодермы развивается не в соответствии с его происхождением, а в соответствии с местом, где он оказывается после операции. Равным образом, участок будущей покровной эктодермы, взятый с брюшной или боковой области бластулы или ранней гаструлы и пересаженный на спинную сторону, превращается не в кожу, которая должна была бы развиться на месте, откуда этот участок был изъят, а в часть нервной системы хозяина.

Схема опыта Шпемана

Достоверность таких результатов обеспечивалась, в частности, применением гетеро — и ксенотрансплантации, то есть пересадкой указанных участков от одного вида хвостатых земноводных другому.

Однако если аналогичный опыт провести на стадии поздней гаструлы, то результат получается иным. В этом случае участок спинной эктодермы образует на брюшной или боковой стороне включенную в кожу часть центральной нервной системы, а участок брюшной или боковой эктодермы, пересаженный на спинную сторону, даёт в центральной нервной системе начало тканям кожных покровов. Иначе говоря, пересаженные в этой стадии на другое место участки зародыша развиваются уже не в соответствии с новым местоположением, а в соответствии с их происхождением. Из этих экспериментов был сделан вывод, что при переходе к стадии поздней гаструлы у зародыша утрачивается способность изменять направление развития под влиянием нового окружения, и, наоборот, закрепляется способность развиваться в одном определённом направлении. Это закрепление нормативных свойств эмбрионального материала получило название детерминации.

Если вырезать на стадии поздней гаструлы фрагмент верхней губы бластопора и пересадить его другому, несколько более молодому зародышу в бластоцель (полость бластулы или ранней гаструлы), то из трансплантата на новом месте разовьются хорда и органы, в норме образующиеся из осевой мезодермы (мышцы, скелет и каналы предпочки). Под влиянием этого трансплантата прилежащая к нему эктодерма боковой или брюшной области зародыша изменит направление развития и даст начало не кожным покровам, а добавочной центральной нервной системе. У оперированного таким образом зародыша, помимо осевых органов, развивающихся в норме на спинной стороне, образуется совокупность осевых органов на необычном месте. Подопытный зародыш имеет вид как бы двух соединённых вместе зародышей – первичного и вторичного. Из этих опытов Шпеман сделал вывод, что верхняя губа бластопора и развивающийся из неё хордомезодермальный зачаток обладают способностью воздействовать на прилежащую эктодерму не только в эксперименте, но и в нормальных условиях, побуждая её к превращению в мозговую ткань. Шпеман назвал верхнюю губу бластопора организатором, или организационным центром, а её формообразующее воздействие на эктодерму – эмбриональной индукцией. За открытие этого явления в 1935 году Шпеман удостоился Нобелевской премии по физиологии и медицине.

По представлениям Шпемана и его последователей, всё эмбриональное развитие следует рассматривать как цепь индукционных процессов. Однако не следует думать, что этот организатор возникает только тогда, когда во время гаструляции образуется спинная губа. Он существует у зародыша, вероятно, в ещё не начавшемся дробиться оплодотворённом яйце в виде определённого участка яйцевой протоплазмы, называемой у амфибий серым серпом. Наложением волосяной лигатуры можно отделить друг от друга два бластомера. Результаты такой изоляции оказываются не всегда одинаковыми. Если при первом дроблении борозда, разделяющая яйцо на два бластомера, проходит через середину «серого серпа», то есть разделяет яйцевой материал на части, соответствующие правой и левой половинам зародыша, то из каждого бластомера при их изоляции разовьется целый, нормально сформированный зародыш. Если же положение борозды первого дробления таково, что она проходит на границе между будущими спинной и брюшной половинами, то результатом изоляции станет то, что из бластомера, соответствующего спинной стороне зародыша, разовьется целый организм, а из бластомера, соответствующего брюшной стороне, – бесформенное скопление клеток, которое дальше не разовьётся. Следовательно, в первом случае организатора распределяют между бластомерами поровну, а во втором он оказывается только в одном из изолированных бластомеров.

Все эти наблюдения привели Шпемана к мысли, что индукционное действие организатора зависит от каких-то вырабатывающихся в нём веществ. Шпеман и его сотрудники показали, что организатор сохраняет индукционную способность даже после механического разрушения составляющих его клеток и после интенсивного воздействия наркотизирующими веществами. Оставалось только не вполне ясным, были ли клеточные элементы организатора разрушены в этих опытах раздавливанием или наркотиком. Тем не менее, уже со следующего года экспериментаторы школы Шпемана начали публиковать работы, в которых описывали индукцию посредством несомненно убитых организаторов. Они нагревали материал до 60*, затем даже до 145*, замораживали его, погружали в спирт, проводили через спирты и ксилол в парафин, а затем через ксилол и спирты — снова в воду. Несмотря на все эти процедуры, после которых в организаторе не оставалось, естественно, ни одной живой клетки, пересадка этого материала в бластоцель приводила к возникновению добавочных медуллярных пластинок. Убитые организаторы вызывали индукцию нервной ткани не только в эктодерме целого зародыша, но и в изолированных кусочках этого листка.

И. Гольфретер в 1933 году показала, что лоскуты эктодермы ранней гаструлы, помещённые в физиологический раствор, остаются неизменными. Если же в такой участок эктодермы завернуть фрагмент убитого организатора, в ней образуется медуллярная пластинка. Индукционный эффект в подобном опыте можно получить не только от убитого организатора, то есть верхней губы бластопора, но и от любой убитой ткани, взятой от зародыша, взрослого животного и из человеческого трупа. Впрочем, различные ткани взрослых животных, как показали исследования, обладают качественно различной индукционной способностью: одни из них дают начало одним, другие – другим отделам центральной нервной системы. Кроме того, они индуцируют не только нервную ткань, но и другие образования, развивающиеся из мезодермы.

Для выяснения способа действия индуцирующих веществ практиковалось отделение компетентной эктодермы от источника индукции при помощи фильтров различной толщины и с различным диаметром пор. Первоначальное представление о переходе активных веществ из индуктора в реагирующую ткань при отсутствии их непосредственного контакта противопоставлялось взгляду, согласно которому для осуществления индукции необходим контакт, не связанный с переходом индуцирующих веществ.

Одно из важных направлений эмбриологии, возникшее в СССР, связано с именем Д.П. Филатова.

Дмитрий Петрович Филатов 31.01 (12.02)1876 — 18.01.1943

Он обосновал сравнительно-морфологический подход в экспериментальной эмбриологии, который был направлен на устранение накопившихся к тому времени противоречий между сравнительно-эволюционной и экспериментальной эмбриологией. Он ввел представление о «формообразовательном аппарате» как о системе двусторонних взаимодействий между индуктором и реагирующей тканью, первым отметил неспецифичность ранних этапов детерминационного процесса, обосновал (одновременно с Г. Шпеманом и Ф. Леманом) принцип комплексности развития.

Так, в своих работах Филатов приводил как пример индукции образование зачатка внутреннего уха – слухового пузырька – и развитие вокруг него хрящевой капсулы. Индуктором слухового пузыря является средний мозг, а индуктором слуховой капсулы – слуховой пузырёк. Последний факт был установлен на основании опыта, в котором удаление одного слухового пузырька у зародыша жабы приводило к отсутствию хрящевой капсулы на соответствующей стороне тела. Пересадка же слухового пузырька, освобожденного от окружающих его мезенхимальных клеток в другое место головы зародыша, влекло за собой образование вокруг пересаженного пузырька хрящевой капсулы из мезенхимы, которая в норме в хрящевую ткань не превращается.

Ученик Филатова В.В. Попов своими исследованиями на функционирующих глазах развивающихся позвоночных и на зачатке внутреннего уха обосновал функциональное направление в экспериментальной эмбриологии. Было установлено, что различные условия освещения влияют на функциональное состояние сетчатки, а это отражается на её способности к «индукции» роговицы и контролю роста и дифференциации хрусталика. Попов считал доказанным влияние на процесс онтогенеза «условного раздражения» (сочетание светового раздражения как «индуктора» нового хрусталика с вибрационным раздражением).

Большинство эмбриологов второй половины ХХ века склонялось к мнению, что для осуществления индукции имеют значение свойства (компетенция) реагирующей ткани. Однако для истинного понимания индукционных взаимодействий требовались гипотезы, исходящие из представлений о наличии в целом организме или его частях интеграционных механизмов, поддерживающих определённое состояние целостности. Эти очень важные для эмбриологии данные привели к формированию представления о полях, физиологических градиентах или полях-градиентах. Позднее стали разрабатываться более частные вопросы эмбриональных и постэмбриональных регуляций – такие, как, например, «плюс-минус взаимодействия» М.М. Завадовского, многочисленные работы о гормональных регуляциях и других морфогенетических процессах.

Завадовский Михаил Михайлович 17(29).07.1891 — 28.03.1957

В 50 – 60-х годах развитие эмбриологии как науки, изучающей закономерности морфогенеза, продолжилось. Однако в связи с общей ориентацией биологических исследований в сторону познания интимных механизмов жизненных явлений, протекающих на молекулярном уровне, внимание эмбриологов всё более сосредотачивалось на тех молекулярных процессах, которые лежали в основе реализации наследственной информации в виде свойств и признаков развивающегося информированного организма. В результате синтеза ряда дисциплин сложилось новое комплексное направление – биология развития, которое стало ключевым в раскрытии закономерностей индивидуального развития.

Одной из центральных проблем биологии развития с самого момента зарождения этой дисциплины была проблема активации яйца. Ещё в 70-х годах XIX века не отличали активацию яйца от кариогамии, так как считали, что именно слияние протонуклеусов (ядер мужской и женской гамет) и являлось причиной дробления яйца.

Теодор Бовери,основываясь на цитологических наблюдениях, возражал против такого понимания источника активации.

Теодор Бовери 18.10.1862 — 15.10.1915

Соображения Бовери подтверждались, прежде всего, фактами естественного и экспериментального партеногенеза (развитие яйца без оплодотворения), когда активация яйца осуществляется без участия сперматозоида, то есть независимо от кариогамии, а также возможностью оплодотворения и последующего развития безъядерных фрагментов яйца.

Исходя из этих соображений, Бовери выдвинул теорию, согласно которой яйцо побуждает к дроблению вносимая сперматозоидом центросома. По мнению Бовери, яйцо содержит все структурные компоненты, необходимые для начала дробления, кроме центросомы, а сперматозоид, в котором и имеется центросома, практически лишён цитоплазмы, которая могла бы реагировать на наличие центросомы образованием ахроматической фигуры деления. Иными словами, яйцо и сперматозоид взаимно дополняют друг друга. И после их соединения образуется система, способная к осуществлению начальных процессов эмбрионального развития.

После того как было установлено, что дробление неоплодотворённых яиц может быть пущено в ход различными агентами: термическим воздействием, электрическим или механическим раздражением (например, уколом), действием гипотонических растворов, жирных кислот (в частности, масляной кислотой), ˗˗ выяснилось, что в большинстве случаев эти воздействия приводят к нарушению нормального хода развития. Все эти агенты вызывают лизис поверхностного слоя яйца за счёт освобождающихся протеолитических ферментов и стимуляции окислительных процессов. Лёб показал, что вызванные при этом нарушения нормального состояния яйца могут быть устранены, если яйца морского ежа вслед за воздействием масляной кислоты поместить на некоторое время в гипертоническую морскую воду. 

Жак Лёб 07.04.1859 — 11.02.1924

По аналогии с наблюдениями, сделанными на искусственно активированных яйцах, Лёб предположил, что и в норме активация начинается с лизиса кортикального слоя яйца и стимуляции его дыхания. Затем следуют нормализация нарушенного состояния яйца и стимуляция его дыхания, а потом нормализация нарушенного состояния яйца пока ещё неизвестным фактором.

Мари Жозеф Эдуард ван Бенеден 05.03.1846 — 28.04.1910

Эдуард ван Бенеден в 1883 году впервые на яйцах лошадиной аскариды установил, что каждый из пронуклеусов – мужской и женский – содержит гаплоидное число хромосом. Вильсон назвал это открытие законом ван Бенедена. Бовери в 1890 году установил справедливость этого закона на морских ежах, червях, медузах и брюхоногих моллюсках, подсчитав количество хромосом в семенных и яйцевых пронуклеусах до слияния.

Закон ван Бенедена подтверждается, кроме того, следующими фактами: число хромосом в зиготе и бластомерах, образовавшихся в результате её деления, равно сумме числа хромосом, содержащихся в пронуклеусах; при скрещивании форм, обладающих неодинаковым числом хромосом, у гибридов число хромосом в зиготе равно сумме гаплоидных количеств хромосом родительских форм; при оплодотворении безъядерного фрагмента яйца и при развитии в результате искусственного партеногенеза сохраняется гаплоидное число хромосом: в диспермичных яйцах имеется триплоидный набор хромосом; при развитии после разрушения мужского (гиногенез) или женского (андрогенез) ядра число хромосом гаплоидное.

Было установлено, что нормальное (диплоидное) число хромомсом после оплодотворения обеспечивается соединением яйцевого ядра только с одним семенным, что имеет место как при физиологической моноспермии, так и при физиологической полиспермии.

В оплодотворённом яйце с известной условностью можно различать два компонента наследственной информации. Первым и основным носителем этой информации являются хромосомы женского ядра и сперматозоида, содержащие весь набор генов. Для того чтобы это установить, Гердон поставил эксперимент: было взято два подвида американской шпорцевой лягушки, отличные по размерам, окраске и другим признакам. 

Джон Гердон род. 02.10.1933

В результате пересадки ядра из клетки бластулы одного подвида в энуклированное яйцо другого подвида развивались нормальные головастики и лягушки, по всем признакам похожие на подвид, из которого брались ядра. И в этом случае подвидовые признаки целиком определялись ядром, а не цитоплазмой.

Схема опыта Гердона

Современное изучение индивидуального развития, или, как теперь часто говорят, биологии развития связано, прежде всего, с выяснением механизмов реализации наследственной информации, проводимых на всех уровнях биологической организации и, в первую очередь, на молекулярном уровне. Поскольку аппарат наследственности передаёт яйцу и каждой клетке зародыша всю генетическую информацию, а в каждом типе тканей и органов реализуется только небольшая часть, главной задачей стало исследование механизма дифференциальной активности генов, то есть того, как включаются и выключаются отдельные гены, характерные для каждого типа клеток.

Список использованной литературы
  1. Белоусов Л.В. Основы общей эмбриологии. − М: Наука, 2005.

  2. . Белоусов Л.В. Газарян К.Г. Биология индивидуального развития животных. − М: Высшая школа, 1983.

  3. Голиченков В.А., Иванов Е.А., Никерясова Е.Н. Эмбриология. − М: ACADEMIA, 2005.

  4. Иванов П.П. Сравнительная эмбриология. − М-Л: Биомедгиз, 1937.

  5. История биологии с древнейших времен до начала ХХ века / Академия наук СССР, Институт истории естествознания и техники/ ред. С. Р. Микулинский. – Москва: Наука, 1972.

  6. История биологии с начала ХХ века до наших дней / Академия наук СССР, Институт истории естествознания и техники/ ред. С. Р. Микулинский. – Москва: Наука, 1975.

  7. Токин Б.П. Общая эмбриология. − М: Высшая школа, 1987.

  8. Шмидт Г.А. Эмбриология животных. Ч. I. Общая эмбриология. − Москва: Советская наука, 1951.

Пороки развития

\n
    \n
  • развития и укрепления систем регистрации и эпиднадзора;
  • \n
  • накопления опыта и создания потенциала;
  • \n
  • укрепления научных исследований и научных работ в области этиологии, диагностики и профилактики;
  • \n
  • укрепления международного сотрудничества.
  • \n
\n

Определение

\n

\nВрожденные пороки развития именуются также врожденными пороками, врожденными нарушениями или врожденными деформациями. Врожденные пороки развития можно определить как структурные или функциональные отклонения от нормы (например, метаболические расстройства), которые проявляются в период внутриутробного развития и могут быть выявлены до рождения, во время рождения или на более поздних этапах жизни.

\n

Причины и факторы риска

\n

\nПримерно 50% всех пороков развития нельзя связать с какой-либо конкретной причиной, однако некоторые причины или факторы риска известны.

\n

Социально-экономические факторы

\n

\nНесмотря на то, что низкий доход может оказаться косвенной детерминантой, пороки развития чаще проявляются в семьях и странах с недостаточными ресурсами. Согласно подсчетам, примерно 94% тяжелых пороков развития наблюдаются в странах со средним и низким уровнем дохода, где женщины зачастую не имеют доступа к достаточному количеству и достаточно хорошей пище и могут подвергаться воздействию какого-либо агента или фактора, например, инфекции или алкоголь, который провоцирует или усиливает отклонения от нормы в предродовом развитии. Более того, материнство в зрелом возрасте повышает риск хромосомных аномалий, включая синдром Дауна, в то время как материнство в молодом возрасте повышает риск некоторых врожденных пороков развития.

\n

Генетические факторы

\n

\nКровосмешение (кровное родство) повышает распространенность редких генетических врожденных пороков и почти удваивает риск неонатальной и детской смертности, умственной отсталости и тяжелых врожденных пороков у детей, рожденных парами, являющимися двоюродными родственниками. У некоторых этнических групп, например у евреев-ашкенази и у финнов, наблюдается сравнительно высокая распространенность редких генетических мутаций, приводящих к повышенному риску пороков развития.\n

\n

Инфекции

\n

\nПрисутствие у матерей таких инфекций, как сифилис или корь, является распространенной причиной врожденных пороков в странах с низким и средним уровнем дохода.

\n

Питание матери

\n

\nДефицит йода, солей фолиевой кислоты, ожирение или такие состояния, как сахарный диабет, связаны с некоторыми пороками развития. Например, дефицит фолиевой кислоты повышает риск рождения ребенка с дефектом нервной трубки. Кроме того, повышенное потребление витамина А может повлиять на нормальное развитие эмбриона или плода.

\n

Экологические факторы

\n

\nВоздействие на материнский организм некоторых пестицидов и других химических веществ, а также некоторых лекарственных средств, алкоголя, табака, психоактивных веществ или радиоактивного излучения во время беременности может повышать риск развития у плода или новорожденного ребенка врожденных пороков. Работа или проживание вблизи или непосредственно в месте расположения мусорных свалок, металлургических предприятий или шахт также может быть фактором риска, особенно при воздействии на организм матери других экологических факторов риска или при недостаточности питания.

\n

Профилактика

\n

\nПрофилактические медико-санитарные меры, принимаемые в период подготовки к беременности и в период зачатия, а также дородовое медицинское обслуживание снижают частоту появления некоторых врожденных пороков развития. Первичная профилактика пороков развития включает следующие меры:

\n
    \n
  • Улучшение питания женщин на протяжении репродуктивного периода посредством обеспечения надлежащего потребления витаминов и минералов, в особенности фолиевой кислоты, в результате ежедневного перорального приема пищевых добавок или обогащения основных продуктов питания, таких как пшеничная или кукурузная мука.
  • \n
  • Наблюдение за тем, чтобы беременная женщина не употребляла или употребляла в ограниченном количестве вредные для здоровья продукты, в особенности, алкоголь.
  • \n
  • Предупреждение диабета в период подготовки к беременности и во время беременности при помощи консультирования, борьбы с излишним весом, правильного питания и, в необходимых случаях, введения инсулина.
  • \n
  • Предупреждение во время беременности воздействия содержащихся в окружающей среде опасных веществ (например, тяжелых металлов, пестицидов, некоторых лекарственных препаратов).
  • \n
  • Контроль за тем, чтобы любое воздействие на организм беременной женщины лекарственных средств или облучения в медицинских целях (например, рентгеновскими лучами) было оправданным и было основано на тщательном анализе рисков и пользы для здоровья.
  • \n
  • Расширение охвата вакцинацией женщин и детей, особенно против вируса краснухи. Эту болезнь можно предотвратить путем вакцинации детей. Вакцина против краснухи может также вводиться по меньшей мере за один месяц до наступления беременности женщинам, не получившим вакцины или не переболевшим краснухой в детстве.
  • \n
  • Расширение охвата вакцинацией женщин и детей, особенно против вируса краснухи. Эту болезнь можно предотвратить путем вакцинации детей. Вакцина против краснухи может также вводиться женщинам, не имеющим иммунитета против этой болезни, по меньшей мере, за один месяц до наступления беременности.
  • \n
  • Расширение масштабов и усиление учебной работы с медработниками и другими сотрудниками, причастными к укреплению профилактики пороков развития.
  • \n
\n

Выявление

\n

\nМедицинская помощь до зачатия (в предзачаточный период) и около времени зачатия (в околозачаточный период) включает основные меры по охране репродуктивного здоровья, а также медицинский генетический скрининг и консультирование. Скрининг можно проводить в течение трех периодов, перечисленных ниже.

\n
    \n
  • Скрининг в период подготовки к беременности предназначен для выявления людей, подверженных риску появления определенных нарушений здоровья или риску передачи каких-либо нарушений здоровья своим детям. Скрининг включает изучение медицинской истории семьи и скрининг на выявление переносчика инфекции. Скрининг особенно важен в странах, где широко распространены кровосмесительные браки.
  • \n
  • Скрининг в предзачаточный период: особенности материнского организма могут повышать риск, и результаты скрининга следует использовать для предоставления надлежащей медицинской помощи в зависимости от риска. В этот период можно проводить скрининг матерей молодого и зрелого возраста, а также скрининг на употребление алкоголя, табака и других психоактивных веществ. Для выявления синдрома Дауна в течение первого триместра беременности и тяжелых пороков развития плода в течение второго триместра можно использовать ультразвуковые методы исследования. Проведение дополнительных тестов и амниоцентеза помогает выявлять дефекты формирования нервной трубки и хромосомные нарушения в течение первого и второго триместров беременности.
  • \n
  • Скрининг новорожденных предусматривает проведение клинического обследования, а также скрининга на гематологические, метаболические и гормональные нарушения. Проверка на глухоту и пороки сердца, а также своевременное выявление врожденных пороков может способствовать лечению, направленному на спасение жизни, и предотвратить прогрессирование порока, который может привести к какой-либо форме физической или умственной инвалидности или к инвалидности, связанной со зрением или слухом. В некоторых странах все новорожденные дети перед выпиской из родильного отделения проходят скрининг на выявление патологий щитовидной железы и надпочечников.
  • \n
\n

Лечение и медицинская помощь

\n

\nВ странах с надлежащими службами здравоохранения структурные врожденные пороки можно корректировать при помощи педиатрической хирургии и обеспечивать своевременное лечение детей с функциональными проблемами, такими как талассемия (наследуемое по рециссивному типу заболевание крови), серповидно-клеточные нарушения и врожденный гипотиреоз.

\n

Деятельность ВОЗ

\n

\nВ 2010 году Всемирная ассамблея здравоохранения опубликовала доклад о врожденных пороках. В докладе излагаются основные компоненты создания национальных программ по профилактике и медицинской помощи в случае врожденных пороков, осуществляемых до и после рождения. В докладе также рекомендованы первоочередные действия для международного сообщества по оказанию помощи в создании и укреплении таких национальных программ.

\n

\nГлобальная стратегия охраны здоровья женщин и детей, объявленная в сентябре 2010 года Организацией Объединенных Наций в сотрудничестве с руководящими деятелями правительств и другими организациями, такими как ВОЗ и ЮНИСЕФ, играет решающую роль в осуществлении результативных и эффективных с экономической точки зрения действий по укреплению здоровья новорожденных и детей.\n

\n

\nВОЗ работает также с Национальным центром по врожденным порокам и проблемам развития, входящим в состав Центров США по борьбе с болезнями и профилактике болезней (ЦББ), и другими партнерами по выработке глобальной политики, направленной на обогащение пищевых продуктов солями фолиевой кислоты на уровне стран. Кроме того, ВОЗ работает с партнерами над предоставлением необходимого технического опыта для проведения эпиднадзора в отношении дефектов нервной трубки, мониторинга усилий по обогащению пищевых продуктов солями фолиевой кислоты и по укреплению лабораторного потенциала для оценки рисков в отношении врожденных пороков, предупреждаемых с помощью солей фолиевой кислоты.

\n

\nМеждународный справочно-информационный центр по эпиднадзору и исследованиям в области врожденных пороков является добровольной некоммерческой международной организацией, состоящей в официальных отношениях с ВОЗ. Эта организация собирает данные эпиднадзора в отношении врожденных пороков и программ исследований, проводимых во всем мире, с тем чтобы изучать и предупреждать врожденные пороки, а также смягчать их последствия.

\n

\nДепартаменты ВОЗ по репродуктивному здоровью и научным исследованиям и по питанию для здоровья и развития в сотрудничестве с Международным справочно-информационным центром по эпиднадзору и исследованиям в области врожденных пороков и Национальным центром CDC по врожденным порокам и проблемам развития организуют ежегодные семинары по эпиднадзору и предупреждению врожденных пороков и преждевременных родов. Департамент ВОЗ по ВИЧ/СПИДу сотрудничает с этими партнерами в целях усиления эпиднадзора за пороками развития среди женщин, получающих антиретровирусные препараты во время беременности, в качестве неотъемлемой части мониторинга и оценки национальных программ по борьбе с ВИЧ.

\n

\nАльянс ГАВИ, в число партнеров которого входит ВОЗ, оказывает помощь развивающимся странам в активизации борьбы и ликвидации краснухи и синдрома врожденной краснухи путем иммунизации.

\n

\nВОЗ разрабатывает нормативные инструменты, в том числе руководящие принципы и глобальный план действий по укреплению служб медицинской помощи и реабилитации в поддержку осуществления Конвенции о правах инвалидов. Аналогичным образом ВОЗ оказывает помощь странам в деле включения служб медицинской помощи и реабилитации в общую систему первичной медико-санитарной помощи, поддерживает разработку программ реабилитации на уровне отдельных сообществ и способствует укреплению специализированных центров реабилитации, а также их связей с центрами реабилитации на уровне отдельных сообществ.

\n

Конвенция ООН о правах инвалидов

\n

\nДепартамент ВОЗ по общественному здравоохранению и окружающей среде ведет работу по целому ряду направлений деятельности и разрабатывает меры вмешательства для решения вопросов, связанных с экологическими и социальными детерминантами развития детей. В их число входят: свойственная только детям уязвимость к загрязнению воздуха внутри и вне помещений, загрязнению воды, отсутствию элементарной гигиены, токсичным соединениям, тяжелым металлам, компонентам отходов и радиационному излучению; смешанное воздействие факторов, связанных с социальной средой, профессиональной деятельностью и питанием, а также условия проживания детей (дом, школа).

\n

 

«,»datePublished»:»2022-02-28T22:52:00.0000000+00:00″,»image»:»https://www.who.int/images/default-source/imported/preterm-birth-mother-jpg.jpg?sfvrsn=c5c1adf1_0″,»publisher»:{«@type»:»Organization»,»name»:»World Health Organization: WHO»,»logo»:{«@type»:»ImageObject»,»url»:»https://www.who.int/Images/SchemaOrg/schemaOrgLogo.jpg»,»width»:250,»height»:60}},»dateModified»:»2022-02-28T22:52:00.0000000+00:00″,»mainEntityOfPage»:»https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/congenital-anomalies»,»@context»:»http://schema.org»,»@type»:»Article»};

Институт «Медицинская академия имени С.И. Георгиевского». Общая и сравнительная эмбриология.

Общая и сравнительная эмбриология.

Эмбриология — это наука, которая изучает законы образования зародыша и процесс его развития. В развитии зародыша наблюдается несколько стадий: 1.оплодотворение;2. дробление и образование бластулы; 3. гаструляция ; 4. гистогенез; 5.органогенез и системогенез.

Сперматозоид — это мужская гамета, которая благодаря наличию жгутика, обладает способностью к активному самостоятельному движению. Строение:
Головка Ядро с гаплоидным набором хромосом
Чехлик, а к нем акросома — производные комплекса Гольджи, содержат набор протеолитических ферментов – спермолизинов (гиалуронидаза, протеазы)
Хвост Связующая часть или шейка включает проксимальную центриоль и половину дистальной, от которой отходит осевая нить – аксонема.
промежуточная часть — тело; содержит аксонему и митохондрии. Аксонема имеет вид цилиндра из 2 центральных и 9 пар (дублетов) микротрубочек. Митохондрии в виде двух спиралей, покрытых митохондриальным влагалищем.
Главная часть Набор микротрубочек (9х2)+2, циркулярно-расположенные фибриллы и плазмолемма
Концевая часть
(терминальная).
Единичные сократительные филаменты
 Яйцеклетки или овоциты имеют округлую форму, большой объем цитоплазмы и ядра, не обладают способностью к активному движению и имеют в цитоплазме белково — липидные включения желтка. Отмечается полярность, которая выражена тем сильнее, чем больше желтка в яйцеклетке. Та часть цитоплазмы, где находится большинство органелл и ядро, и в которой мало желтка — составляет анимальный полюс. Часть, в которой накапливается желток, образует вегетативный полюс. Ядро содержит гаплоидный набор хромосом. Классификация яйцеклеток по количеству желтка:1.алецитальные (безжелтковые), олиголецитальные (маложелтковые), мезолецитальные (со средним количеством желтка) и полилецитальные (многожелтковые).
 .По распределению желтка:
изолецитальные желток распределен равномерно
телолецитальные желток распределен неравномерно умеренно телолецитальные, нет резкого смещения ядра и органелл к анимальному полюсу
резко телолецитальные, в которых ядро и органеллы резко смещены к анимальному полюсу
центролецитальные желток находится в центре.
Оплодотворение (fertilisatio) — это процесс слияния мужской и женской половых клеток, в результате которого восстанавливается диплоидный набор хромосом, осуществляется детерминация генетического пола зародыша и образуется одноклеточный зародыш – зигота, который вступает в следующую стадию эмбрионального развития – дробление.
Дробление — это митотические деления зиготы и раннего зародыша, в результатете которого зародыш становится многоклеточным, и образуются клетки- бластомеры. В интерфазе дробления не выражен период G1 (период роста), поэтому образующиеся клетки уменьшаются в размерах после каждого деления. Тип дробления зависит от типа яйцеклетки. Первые бластомеры тотипотентны – из каждого может развиться самостоятельный зародыш. В результате блокирования отдельных компонентов генома происходит дифференцировка клеток — они приобретают характерые для них морфологические, биохимические и функциональные особенности. Дробление бывает: полное или голобластическое, когда делится весь материал зиготы, и неполное или меробластическое, при котором вегетативный полюс, перегруженный желтком, не делится.. Дробление может быть также: равномерное — бластомеры имеют одинаковую величину, а их количество четное (2, 4, 8, 16, 32 и т.д.) и неравномерное, при котором клетки анимального полюса делятся быстрее и образуются мелкие клетки – микробластомеры, а клетки вегетативного полюса дробятся медленее, поэтому образуются более крупные клетки — макробластомеры. Различают дробление синхронное — бластомеры дробятся одновременно,их количество четное, и асинхронное — дробление на вегетативном полюсе немного задерживается, образуется и четное и нечетное количество бластомеров (2, 3, 4, 8 и т.д.).
В результате дробления образуется — морула (morula — тутовая ягода). Бластомеры секретируют или всасывают из окружающей среды жидкость, которая накапливается между ними и морула превращается в зародыш с полостью — бластулу. Стенка бластулы носит название бластодермы, полость — бластоцель. Гаструляция — это стадия эмбриогенеза, в которой образуются зародышевые листки: наружный — эктодерма, внутренний — энтодерма и средний — мезодерма. Как правило, сначала образуется экто- и энтодерма, и зародыш становится двуслойным, а затем образуется мезодерма, и зародыш приобретает трехслойное строение.
Таблица: Зависимость хода эмбриогенеза от типа яйцеклетки в ряду хордовых животных
Тип яйцеклетки
А. Ланцетник первичная олиголецитальная, изолецитальная. Ядро и органеллы в центре, желтка мало, его небольшие гранулы распределены равномерно.
Б. Амфибиимезолецитальная, умеренно телолецитальная. Ядро и органеллы смещены к анимальному полюсу. Желтка среднее количество, он имеет вид более крупных гранул и шаров
В. Птицы полилецитальная, резко телолецитальная.. Размеры яйцеклетки достигают нескольких сантиметров и даже десятков см. Ядро и органеллы находятся на поверхности желтка в виде небольшого пятна величиной с булавочную головку — это анимальный полюс. Весь остальной желток яйца составляет вегетативный полюс. Желток имеет вид крупных шаров и пластинок.
Г. Млекопитающие — вторичная олиголецитальная, изолецитальная Размеры в среднем 105 — 110 мкм, ядро почти в центре, желточные гранулы мелкие и распределены практически равномерно
Тип дробления
Ланцетник — полное (голобластическое) равномерное
Амфибии — полное (голобластическое) неравномерное
Птицы — неполное (меробластическое) неравномерное или дискоидальное,
.Млекопитающие — полное (голобластическое) асинхронное, неравномерное
Бластула
Ланцетник — однослойная целобластула, в которой бластодерма состоит из одинаковых бластомеров, а бластоцель находится в центре
Амфибии — многослойная амфибластула, в крыше которой находятся микробластомеры, на дне — макробластомеры, а бластоцель смещена к анимальному полюсу
Птицы — Многослойная дискобластула представляет собой зародышевый диск, расположенный на поверхности нераздробленного желтка. Бластоцель резко смещена к анимальному полюсу и находится между диском и желтком.
Млекопитающие. Бластоциста — стадия, аналогичная бластуле, Она отличается от бластулы тем, что из стенки бластоцисты образуется не только тело зародыша, а  и внезародышевые органы
Тип гаструляции
Ланцетник Инвагинация (впячивание). Дно бластулы впячивается в ее полость и превращается в энтодерму, а крыша бластулы становится эктодермой зародыша
 Амфибии Эпиболия  (обрастание). Быстро делящиеся бластомеры анимального полюса образуют эктодерму и нарастают на поверхность медленно дробящихся бластомеров вегетативного полюса, образующих энтодерму
Птицы .Деляминация  (расслоение) и иммиграция (вселение).Зародышевый материал расщепляется на наружную пластинку — первичную эктодерму или эпибласт и внутреннюю — первичную энтодерму или гипобласт. Клеточный материал вселяется между экто — и энтодермой и образует мезодерму
Млекопитающие. Деляминация (расслоение) и иммиграция (вселение).Так же, как у птиц

Куратор темы – доцент Л.С. Георгиевская.

Семена и фрукты для развития | Биология для специальностей II

Результаты обучения

  • Опишите процесс, ведущий к развитию семени
  • Опишите процесс, ведущий к развитию плода

Развитие семени

Зрелая семяпочка превращается в семя. Типичное семя содержит семенную оболочку, семядоли, эндосперм и один зародыш (рис. 1).

Рисунок 1. Показаны структуры семян двудольных и однодольных растений.Двудольные (слева) имеют две семядоли. Однодольные, такие как кукуруза (справа), имеют одну семядолю, называемую щитком; он направляет питание растущему эмбриону. Зародыши как однодольных, так и двудольных растений имеют перышко, образующее листья, гипокотиль, образующий стебель, и корешок, образующий корень. Эмбриональная ось включает в себя все, что находится между перышком и корешком, за исключением семядолей.

Практический вопрос

Какое из следующих утверждений верно?

  1. И однодольные, и двудольные растения имеют эндосперм.
  2. Корень развивается в корень.
  3. Перышко является частью эпикотиля
  4. Эндосперм является частью зародыша.
Показать ответ

Утверждение b верно.

Сохранение пищевых запасов в семенах покрытосеменных различается у однодольных и двудольных растений. У однодольных, таких как кукуруза и пшеница, одна семядоля называется щитком ; щитик соединяется непосредственно с зародышем через сосудистую ткань (ксилему и флоэму). Запасы пищи хранятся в большом эндосперме.При прорастании ферменты секретируются алейроном , единственным слоем клеток внутри семенной оболочки, которая окружает эндосперм и зародыш. Ферменты расщепляют запасенные углеводы, белки и липиды, продукты которых поглощаются щитком и транспортируются через сосудистую нить к развивающемуся эмбриону. Следовательно, щиток можно рассматривать как орган всасывания, а не запасающий орган.

Две семядоли в семени двудольных также имеют сосудистые соединения с зародышем.У эндоспермных двудольных запасы пищи хранятся в эндосперме. Таким образом, во время прорастания две семядоли действуют как поглощающие органы, чтобы поглощать высвобождаемые ферментами пищевые запасы, как и у однодольных (у однодольных, по определению, также есть эндоспермные семена). Табак ( Nicotiana tabaccum ), томат ( Solanum lycopersicum ) и перец ( Capsicum annuum ) являются примерами эндоспермных двудольных растений. У неэндоспермных двудольных триплоидный эндосперм развивается нормально после двойного оплодотворения, но пищевые запасы эндосперма быстро ремобилизуются и перемещаются в развивающиеся семядоли для хранения.Две половинки семени арахиса ( Arachis hypogaea ) и горох ( Pisum sativum ) горохового супа представляют собой отдельные семядоли, загруженные пищевыми запасами.

Семя вместе с семязачатком защищено семенной оболочкой, которая образуется из покровов семязачаточного мешка. У двудольных семенная оболочка далее делится на внешнюю оболочку, известную как тесты , и внутреннюю оболочку, известную как тегмен .

Ось зародыша состоит из трех частей: перышка, корешка и гипокотиля.Часть зародыша между точкой прикрепления семядолей и корешком известна как гипокотиль (гипокотиль означает «ниже семядолей»). Зародышевая ось заканчивается корнем (эмбриональный корень), который представляет собой область, из которой разовьется корень. У двудольных гипокотильи выступают над землей, образуя стебель растения. У однодольных гипокотиль не виден над землей, потому что у однодольных нет удлинения стебля. Часть зародышевой оси, выступающая над семядолями, известна как эпикотиль .Перышко состоит из эпикотиля, молодых листьев и апикальной меристемы побега.

При прорастании семян двудольных эпикотиль имеет форму крючка с пером, направленным вниз. Эта форма называется перьевым крючком, и она сохраняется до тех пор, пока прорастание происходит в темноте. Поэтому, когда эпикотиль проталкивается через жесткую и абразивную почву, перышко защищено от повреждений. При воздействии света крючок гипокотиля расправляется, молодые лиственные листья обращены к солнцу и расширяются, а эпикотиль продолжает удлиняться.В это время корень также растет и дает первичный корень. По мере того, как он растет вниз, образуя стержневой корень, боковые корни разветвляются во все стороны, образуя типичную стержневую корневую систему двудольных растений.

Рисунок 2. При прорастании этого семени однодольной травы первым появляется первичный корень, или корешок, за которым следуют первичный побег, или колеоптиль, и придаточные корни.

У семян однодольных растений (рис. 2) раковина и надкрылье семенной кожуры сливаются. По мере прорастания семени появляется первичный корень, защищенный покрытием кончика корня: coleorhiza .Затем появляется первичный побег, защищенный колеоптилем : покрытием кончика побега. При воздействии света (т. е. когда перышко вышло из почвы и защитный колеоптиль больше не нужен) удлинение колеоптиля прекращается, а листья расширяются и разворачиваются. На другом конце зародышевой оси первичный корень вскоре отмирает, а из основания стебля появляются другие, придаточные корни (корни, не возникающие из обычного места — т. е. корня). Это дает однодольным растениям мочковатую корневую систему.

Прорастание семян

Многие зрелые семена вступают в период бездействия или чрезвычайно низкой метаболической активности: процесс, известный как покой , который может длиться месяцы, годы и даже столетия. Покой помогает сохранить жизнеспособность семян в неблагоприятных условиях. При возвращении к благоприятным условиям происходит прорастание семян. Благоприятные условия могут быть такими разнообразными, как влажность, свет, холод, огонь или химическая обработка. После сильных дождей появляется много новых всходов.Лесные пожары также приводят к появлению новых саженцев. Некоторым семенам требуется яровизация (обработка холодом), прежде чем они смогут прорасти. Это гарантирует, что семена, произведенные растениями в умеренном климате, не прорастут до весны. Растения, произрастающие в жарком климате, могут иметь семена, которые нуждаются в термической обработке для прорастания, чтобы избежать прорастания в жаркое и сухое лето. У многих семян наличие толстой семенной кожуры замедляет прорастание. Скарификация , которая включает механические или химические процессы для смягчения оболочки семян, часто применяется перед прорастанием.Также можно использовать предварительное замачивание в горячей воде или прохождение через кислую среду, например пищеварительный тракт животного.

В зависимости от размера семян время появления всходов может варьироваться. У видов с крупными семенами достаточно запасов пищи, чтобы прорасти глубоко под землей, и при этом их эпикотиль простирается до поверхности почвы. Семена мелкосеменных видов обычно требуют света в качестве сигнала прорастания. Это гарантирует, что семена прорастут только на поверхности почвы или рядом с ней (где больше света).Если бы они прорастали слишком глубоко под поверхностью, у развивающегося ростка не было бы достаточных запасов пищи, чтобы добраться до солнечного света.

Развитие фруктов и видов фруктов

После оплодотворения завязь цветка обычно развивается в плод. Фрукты обычно ассоциируются со сладким вкусом; однако не все фрукты сладкие. Ботанически термин «плод» используется для обозначения созревшей завязи. В большинстве случаев цветки, у которых произошло оплодотворение, разовьются в плоды, а цветы, у которых не произошло оплодотворение, — нет.Некоторые плоды развиваются из завязи и известны как настоящие плоды, тогда как другие развиваются из других частей женского гаметофита и известны как дополнительные плоды. Плод заключает в себе семена и развивающийся зародыш, тем самым обеспечивая ему защиту. Плоды бывают разных видов, в зависимости от их происхождения и текстуры. Сладкая ткань ежевики, красная мякоть помидора, скорлупа арахиса и скорлупа кукурузы (твердая, тонкая часть, которая застревает у вас в зубах, когда вы едите попкорн) — все это фрукты.По мере созревания плода созревают и семена.

Плоды могут быть классифицированы как простые, собранные, множественные или дополнительные, в зависимости от их происхождения (рис. 3). Если плод развивается из одного плодолистика или сросшихся плодолистиков одной завязи, он известен как простой плод , как у орехов и бобов. Совокупный плод — это плод, который развивается более чем из одного плодолистика, но все они находятся в одном цветке: зрелые плодолистики сливаются вместе, образуя цельный плод, как это видно на примере малины. Множественные плоды развиваются из соцветия или соцветия. Примером может служить ананас, у которого цветы сливаются вместе, образуя плод. Дополнительные плоды (иногда называемые ложными плодами) происходят не из завязи, а из другой части цветка, такой как цветоложе (земляника) или гипантий (яблоки и груши).

Рисунок 3. Существует четыре основных типа фруктов. Простые плоды, такие как эти орехи, образуются из одной завязи. Совокупные плоды, такие как малина, образуются из множества сросшихся плодолистиков.Множественные плоды, такие как ананас, формируются из группы цветов, называемых соцветиями. Дополнительные плоды, такие как яблоко, образуются из части растения, отличной от завязи. (кредит «орешки»: модификация работы Петра Кратохвила; кредит «малина»: модификация работы jill111; кредит «ананас»: модификация работы psaudio; кредит «яблоко»: модификация работы Паоло Нео)

Плоды обычно состоят из трех частей: экзокарпия (самая внешняя кожица или покрытие), мезокарпия (средняя часть плода) и эндокарпия (внутренняя часть плода).Вместе все три известны как околоплодник . Мезокарпий обычно представляет собой мясистую съедобную часть плода; однако у некоторых фруктов, таких как миндаль, эндокарпий является съедобной частью. Во многих плодах два или все три слоя срослись и при созревании становятся неразличимыми. Плоды могут быть сухими или мясистыми. Кроме того, плоды можно разделить на растрескивающиеся и нераскрывающиеся типы. Раскрывающиеся плоды, такие как горох, легко высвобождают семена, в то время как нераскрывающиеся плоды, такие как персики, освобождают свои семена от гниения.

Поддержите!

У вас есть идеи по улучшению этого контента? Мы будем признательны за ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

Эмбриональное развитие – биология развития

Эмбриогенез

У растений термин эмбриогенез охватывает развитие с момента оплодотворения до наступления покоя. Основной план тела спорофита устанавливается во время эмбриогенеза; однако этот план повторяется и дорабатывается после выхода из состояния покоя.Основные проблемы эмбриогенеза:

1.

Установить основной план тела. Радиальное формирование паттерна создает три системы тканей, а осевое паттернирование устанавливает апикально-базальную (отросток-корень) ось.

2.

Для выделения меристематической ткани для постэмбрионального развития строения тела (листья, корни, цветки и т.д.).

3.

Для создания доступного запаса пищи для прорастающего эмбриона до тех пор, пока он не станет автотрофным.

Эмбриогенез сходен у всех покрытосеменных с точки зрения установления основного плана тела (Steeves and Sussex 1989) (см. ). Однако существуют различия в разработке паттерна, в том числе различия в точности паттернов клеточного деления, степени развития эндосперма, развития семядолей и степени развития меристемы побега (Esau 1977; Johri et al. 1992).

Рисунок 20.15

Эмбриогенез покрытосеменных. Показан репрезентативный двудольный; однодольное растение разовьет только одну семядолю.Хотя у покрытосеменных существуют основные модели эмбриогенеза, между видами существуют огромные морфологические различия.

Полярность устанавливается при первом клеточном делении после оплодотворения. Установление полярности было исследовано с использованием бурых водорослей в качестве модельной системы (Belanger and Quatrano 2000). Зиготы этих растений не зависят от других тканей и поддаются манипуляциям. В результате первоначального клеточного деления образуется одна меньшая клетка, которая образует ризоид (гомолог корня) и закрепляет остальную часть растения, и одна большая клетка, дающая начало слоевищу (основному телу спорофита).Точка входа спермия фиксирует положение ризоидного конца апикально-базальной оси. Эта ось перпендикулярна плоскости первого клеточного деления. F-актин накапливается на полюсе ризоида (Kropf et al. 1999). Однако свет или гравитация могут отменить эту фиксацию оси и установить новое положение для клеточного деления (Alessa and Kropf 1999). Как только апикально-базальная ось установлена, секреторные везикулы направляются к ризоидному полюсу зиготы. Эти везикулы содержат материал для разрастания ризоидов с клеточной стенкой определенного макромолекулярного состава.Целенаправленная секреция может также помочь сориентировать первую плоскость клеточного деления. Поддержание судьбы ризоидов и талломов на ранних стадиях развития зависит от информации в клеточных стенках (Brownlee and Berger 1995). Информация о клеточных стенках также важна для покрытосеменных растений (rev. Scheres and Benfey 1999).

Рисунок 20.13

Формирование оси у бурой водоросли Pelvetia Compressa. (A) Пятно F-актина (оранжевое) сначала образуется в месте входа сперматозоида (синее пятно отмечает пронуклеус сперматозоида).(B) Позже в направлении стрелки засиял свет. Ось, индуцированная сперматозоидами (подробнее…)

Рисунок 20.14

Асимметричное деление клеток у бурых водорослей. Временная динамика от 8 до 25 часов после оплодотворения, показывающая клетки водорослей, окрашенные жизненно важным мембранным красителем, чтобы визуализировать секреторные пузырьки, которые появляются первыми, и клеточную пластинку, которая начинает появляться примерно (подробнее…)

Основной план тела заложенных в эмбриогенезе покрытосеменных также начинается с асимметричного * деления клеток, дающего начало терминальной клетке и базальной клетке ().Терминальная клетка дает начало собственно эмбриону . Ближайшая к микропиле форма базальной клетки дает начало суспензору . Гипофиз находится на границе между суспензором и собственно зародышем. У многих видов он дает начало некоторым корневым клеткам. (Суспензорные клетки делятся с образованием нитевидного или сферического органа, который дегенерирует позже в эмбриогенезе.) И у голосеменных, и у покрытосеменных суспензор ориентирует абсорбирующую поверхность зародыша в сторону источника пищи; у покрытосеменных он также, по-видимому, служит проводником питательных веществ для развивающегося эмбриона.Культивирование изолированных зародышей фасоли алой побеги с суспензором и без него продемонстрировало потребность в суспензоре на стадии сердцевины у двудольных (Yeung and Sussex 1979). Эмбрионы, культивированные с суспензором, имеют в два раза больше шансов выжить, чем эмбрионы, культивированные без прикрепленного суспензора на этой стадии. Суспензор может быть источником гормонов. У алой побеговой фасоли более молодые зародыши без суспензора могут выжить в культуре, если к ним добавить гормон роста гибберелловую кислоту (Cionini et al.1976).

Рисунок 20.16

Роль суспензора в эмбриогенезе двудольных. Культивирование зародышей фасоли алой с суспензором и без него показало, что суспензор необходим на стадии сердцевидной формы, но не позже. (After Yeung and Sussex 1979.)

Поскольку установление апикально-базальной полярности является одним из ключевых достижений эмбриогенеза, полезно рассмотреть, почему собственно суспензор и зародыш развивают уникальные морфологии. Здесь особенно полезным оказалось изучение эмбриональных мутантов кукурузы и Arabidopsis .Исследования суспензорных мутантов ( sus1, sus2, и raspberry1 ) из Arabidopsis предоставили генетические доказательства того, что суспензор обладает способностью развивать эмбрионоподобные структуры (Schwartz et al. 1994; Yadegari et al. 1994). У этих мутантов аномалии собственно эмбриона появляются до аномалий суспензора. Более ранние эксперименты, в которых удаляли собственно эмбрион, также продемонстрировали, что суспензоры могут развиваться подобно эмбрионам (Haccius 1963).Сигнал от эмбриона, свойственный суспензору, может быть важен для поддержания идентичности суспензора и блокирования развития суспензора как эмбриона. Молекулярный анализ этих и других генов позволяет понять механизмы коммуникации между суспензором и собственно эмбрионом.

Рисунок 20.17

Ген SUS подавляет эмбриональное развитие в суспензоре. (A) Эмбрион дикого типа и суспензор. (B) sus мутант с суспензором, развивающимся как эмбрион (стрелка).(C) Модель, показывающая, как собственно эмбрион подавляет эмбриональное развитие в суспензоре (подробнее…)

Гены материнского эффекта играют ключевую роль в установлении эмбрионального паттерна у животных (см. главу 9). Роль экстразиготных генов в эмбриогенезе растений менее ясна, и вопрос осложняется как минимум тремя потенциальными источниками влияния: спорофитной тканью, гаметофитной тканью и полиплоидным эндоспермом. Все эти ткани тесно связаны с яйцеклеткой/зиготой (Ray 1998).На развитие эндосперма также могут влиять материнские гены. Гены спорофитного и гаметофитного материнского эффекта были идентифицированы у Arabidopsis, , и вполне вероятно, что геном эндосперма также влияет на зиготу. Первый идентифицированный ген материнского эффекта, SHORT INTEGUMENTS 1 ( SIN1 ), должен экспрессироваться в спорофите для нормального эмбрионального развития (Ray et al. 1996). Два фактора транскрипции (FBP7 и FBP11) необходимы в спорофите петунии для нормального развития эндосперма (Columbo et al.1997). Ген материнского эффекта женского гаметофита, MEDEA (в честь Медеи Еврипида, убившей своих собственных детей), имеет белковые домены, сходные с доменами гена материнского эффекта дрозофилы (Grossniklaus et al. 1998). Любопытно, что MEDEA находится в группе генов Polycomb (см. главу 9), продукты которых прямо или косвенно изменяют хроматин и влияют на транскрипцию. MEDEA воздействует на импринтированный ген (см. главу 5), который экспрессируется женским гаметофитом и аллелями, унаследованными от матери в зиготе, но не аллелями, унаследованными от отца (Vielle-Calzada et al.1999). Насколько значимы гены материнского эффекта в установлении плана тела спорофита, все еще остается без ответа.

Радиальные и осевые паттерны развиваются по мере продолжения клеточного деления и дифференцировки (см. также Bowman 1994 для подробных световых микрофотографий эмбриогенеза Arabidopsis ). Клетки собственно зародыша делятся в поперечной и продольной плоскостях, образуя зародыш глобулярной стадии с несколькими ярусами клеток. Внешне эта стадия имеет некоторое сходство с дроблением у животных, но ядерно-цитоплазматическое отношение не обязательно увеличивается.Формирующаяся форма зародыша зависит от регуляции плоскостей клеточного деления и расширения, так как клетки не способны двигаться и изменять форму зародыша. Плоскости клеточного деления во внешнем слое клеток становятся ограниченными, и этот слой, называемый протодермой , становится отчетливым. Радиальный паттерн появляется на глобулярной стадии, когда инициируются три тканевые системы (дермальная, основная и сосудистая) растения. Кожная ткань (эпидермис) будет формироваться из протодермы и вносить вклад в внешние защитные слои растения. Основная ткань (кора и сердцевина) образуется из основной меристемы, лежащей под протодермой. Прокамбий , который формируется в сердцевине зародыша, даст начало сосудистой ткани (ксилеме и флоэме), которая будет функционировать в качестве поддержки и транспорта. Дифференцировка каждой тканевой системы по крайней мере частично независима. Например, у мутанта keule Arabidopsis, кожная система дефектна, в то время как внутренние системы тканей развиваются нормально (Mayer et al.1991).

Рисунок 20.18

Радиальное и осевое формирование. (A) Радиальное формирование паттерна у покрытосеменных начинается на глобулярной стадии и приводит к установлению трех тканевых систем. (B) Осевой паттерн (ось отростка-корня) устанавливается стадией сердца.

Шаровидная форма зародыша утрачивается, когда начинают формироваться семядоли («первые листья»). Двудольные имеют две семядоли, которые при формировании зародыша придают ему форму сердца. Осевой план тела очевиден на этой сердечной стадии развития.Гормоны (в частности, ауксины) могут опосредовать переход от радиальной к билатеральной симметрии (Liu et al. 1993). У однодольных, таких как кукуруза, появляется только одна семядоля.

У многих растений семядоли помогают питать растение, становясь фотосинтезирующими после прорастания (хотя у некоторых видов семядоли никогда не появляются из земли). В некоторых случаях, например у гороха, пищевые запасы в эндосперме расходуются еще до прорастания, и источником питания для прорастающего проростка служат семядоли. Даже при наличии стойкого эндосперма (как у кукурузы) семядоли хранят запасы пищи, такие как крахмал, липиды и белки. У многих однодольных семядоля вырастает в большой орган, прижатый к эндосперму, и способствует переносу питательных веществ к проростку. Вертикальные семядоли могут придавать зародышу торпедообразную форму. У некоторых растений семядоли вырастают настолько длинными, что им приходится изгибаться, чтобы поместиться в пределах семенной кожуры. Тогда эмбрион выглядит как трость.К этому моменту подвеска дегенерирует.

Апикальная меристема побега и апикальная меристема корня представляют собой скопления стволовых клеток, которые сохраняются в постэмбриональном растении и дают начало большей части тела спорофита. У некоторых видов корневая меристема частично происходит из гипофиза. Все остальные части тела спорофита происходят от собственно зародыша. Генетические данные указывают на то, что образование побегов и корневых меристем регулируется независимо.Эта независимость демонстрируется мутантом dek23 кукурузы и без побегов ( STM ) мутантом Arabidopsis, , оба из которых образуют корневую меристему, но не могут инициировать меристему побега (Clark and Sheridan 1986; Barton and Poethig). 1993). Ген STM , который был клонирован, экспрессируется на поздней глобулярной стадии, до образования семядолей. Также были идентифицированы гены, которые специфически влияют на развитие корневой оси во время эмбриогенеза.Мутации гена HOBBIT у Arabidopsis (Willemsen et al. 1998), например, влияют на производные гипофиза и устраняют функцию корневой меристемы.

Верхушечная меристема побега будет инициировать листья после прорастания и, в конечном итоге, перехода к репродуктивному развитию. У Arabidopsis, семядоли образуются из общей эмбриональной ткани, а не из меристемы побега (Barton and Poethig 1993). У многих покрытосеменных растений во время эмбриогенеза закладывается несколько листьев.В случае арабидопсиса клональный анализ указывает на наличие листьев у зрелого зародыша, даже если они морфологически недостаточно развиты (Irish and Sussex 1992). Клональный анализ показал, что семядоли и два первых настоящих листа хлопчатника происходят из эмбриональной ткани, а не из организованной меристемы (Christianson 1986).

Эксперименты по клональному анализу предоставляют информацию о судьбе клеток, но не обязательно указывают, определены ли клетки для конкретной судьбы.Показано, что клетки, ткани и органы детерминируются, когда они имеют одинаковую судьбу in situ, изолированно и в новом положении в организме (дополнительную информацию о стадиях развития растений см. в McDaniel et al., 1992). Клональный анализ показал, что клетки, которые делятся не в той плоскости и «переходят» в другой слой ткани, часто дифференцируются в соответствии со своим новым положением. Положение, а не клональное происхождение, по-видимому, является критическим фактором в формировании паттерна эмбриона, указывая на некоторый тип межклеточной коммуникации (Laux and Jurgens 1994).Микрохирургические эксперименты на соматических зародышах моркови демонстрируют, что изолированные части зародыша часто могут заменить отсутствующий набор частей (Schiavone and Racusen 1990; Scheres and Heidstra 1999). Семядоли, удаленные с верхушки побега, будут заменены. Изолированные зародышевые побеги могут регенерировать новый корень; изолированная ткань корня регенерирует семядоли, но с меньшей вероятностью регенерирует ось побега. Хотя большинство эмбриональных клеток плюрипотентны и могут образовывать такие органы, как семядоли и листья, только меристемы сохраняют эту способность в постэмбриональном теле растения.

Как эмбрион делает все свои части в нужные моменты?

ПЯТЬ БОЛЬШИХ ВОПРОСОВ: Если события не будут правильно рассчитаны по времени, начнется столпотворение. Исследователи выясняют внутренние часы, которые контролируют последовательность и планирование развития.

У всех видов животных, от плодовых мушек до мышей и слонов, клетки проходят довольно схожий набор шагов, чтобы вырасти от эмбриона до взрослой особи. Но хотя эти этапы следуют одному и тому же порядку и часто включают одни и те же виды генов и молекулярных сигналов, они протекают с разной скоростью от вида к виду.

Мышь беременеет примерно через 20 дней; человеку требуется около девяти месяцев. Африканский слон остается в утробе почти два года. И в ногу с их размерами — говоря в широком смысле — идет скорость, с которой развиваются клетки в их телах.

Так что же такое таймеры, которые заставляют все двигаться вперед с нужной скоростью для любого данного организма, гарантируя, что он вырастет до нужного размера и все его части будут на месте? На этот вопрос хотел бы ответить Джеймс Бриско, биолог-эволюционист из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне.

Возьмем один-единственный пример из многих: двигательные нейроны, нервы, которые заставляют мышцы сокращаться. Они развиваются из клеток-предшественников в течение нескольких дней у мышей и недели или двух у людей — и то же самое происходит, когда клетки выращивают в чашке. «Мы можем внимательно посмотреть на это и продемонстрировать, что это один и тот же генетический процесс, одна и та же активность генов, одни и те же задействованные механизмы, просто у людей он протекает медленнее, чем у эмбрионов мышей», — говорит Бриско. «Мы пытаемся решить эту проблему.

В обзоре 2018 года, опубликованном в журнале Development , Бриско и специалист по биологии развития Мики Эбисуя, в настоящее время работающие в EMBL Barcelona, ​​исследовали, каково в настоящее время понимание «времени развития» в этой области. Это вопрос из двух частей, объясняет Бриско.

Во-первых, для правильного формирования тел события должны разворачиваться в правильной последовательности: А до В, и В до С, и так далее, в нужное время по всему развивающемуся телу. Хотя многое еще предстоит узнать, ученые накопили достаточно знаний по этой проблеме, особенно (но не исключительно) в отношении таких тщательно изученных существ, как аскариды Caenorhabditis elegans и плодовые мушки Drosophila melanogaster .

Например, существует четкая последовательность в том, как нейроны дрозофилы развиваются из стволовых клеток в части эмбриона, называемой вентральной нервной цепочкой. Стволовые клетки один за другим производят нейроны с разной идентичностью; все они развиваются из одного и того же пула стволовых клеток, только в разное время, и как только придет время для более поздних типов, уже нельзя вернуться к созданию более ранних. В этом процессе они руководствуются последовательным подъемом и спадом активности набора ключевых генов.

Второй аспект времени гораздо более загадочен: молекулярные процессы задают темп так, что часы идут быстрее или медленнее у разных видов.

Что действительно имеет значение?

Ученые уже определили типы часов в различных тканях. Говоря в общем, такие молекулярные таймеры либо «подсчитывают, неуклонно повышая уровень критического регулятора, пока он не превысит пороговое значение, либо отсчитывают, постепенно уменьшая уровни ингибитора», — пишут Эбисуя и Бриско.

Крысы, например, используют таймер обратного отсчета, чтобы запустить развитие клеток мозга у эмбриона. По мере деления клеток химические вещества, подавляющие клеточное деление, постепенно накапливаются в предшественниках типов клеток мозга, называемых олигодендроцитами. Как только ингибиторы достигают ключевого порогового уровня, мозг крысы перестает создавать новые клетки-предшественники, а существующие клетки начинают принимать свои зрелые формы.

Напротив, африканская когтистая лягушка Xenopus laevis использует таймер «обратного отсчета» на этапе, когда эта будущая лягушка представляет собой крошечный шарик клеток.Вещества, стимулирующие клеточное деление, разбавляются быстрыми делениями до тех пор, пока их не становится настолько мало, что деление замедляется и начинается следующая фаза развития эмбриона.

Некоторые часы работают по петлям обратной связи, в которых белки накапливаются до определенного уровня, а затем прекращают свое производство, создавая циклические колебания, которые клетки могут использовать для управления этапами развития. Позвоночные всех видов зависят от колеблющихся часов этого типа, чтобы создать нужное количество структур, называемых сомитами, которые позже развиваются в кости и мышцы позвоночного столба.(Более подробно об этих часах сегментации, одном из наиболее изученных примеров времени развития, см. в соответствующей статье в нашем специальном отчете.)

В других случаях клетки, кажется, отслеживают, сколько раз они делились, говорит специалист по биологии развития Мубарак Хуссейн Сайед из Университета Нью-Мексико, изучающий время активности генов во время раннего развития мозга дрозофилы . «Клетка может считать: «Хорошо, мы сделали 20 делений, и теперь пришло время для следующего шага», — говорит он.

Какими бы ни были механизмы, внешние сигналы — не только часы внутри одиночных клеток — задействованы, чтобы держать все в порядке. Например, личинки дрозофилы содержат несколько скоплений или дисков ткани, которые развиваются в структуры взрослой мухи: пара дисков для крыльев, другая пара для глаз и так далее. Ученые отмечают, что если один из крыловых дисков поврежден, его развитие задерживается, чтобы дать диску время на восстановление.

Современные технологии, включая возможность культивирования не только клеток, но и мини-органов в чашках, должны дать много подсказок.По словам Сайеда, можно, например, добавить стволовые клетки нейронов одного существа в мини-мозг другого и посмотреть, развивается ли чужеродная ткань со своей скоростью или меняет свой темп, чтобы соответствовать клеткам, которые ее окружают.

Находки продолжают поступать. Команда Бриско недавно опубликовала неопубликованные результаты в онлайн-архиве BioRxiv, предполагая, что разница в темпах эмбрионального развития мышей и людей может быть вызвана различиями в стабильности белков между двумя видами.Различия, по-видимому, продлевают продолжительность клеточного цикла в клетках человека.

Увеличение деталей может привести к расширению обзора. Ученые считают, что изменения в сроках развития — так называемые гетерохронии — сыграли важную роль в эволюции разнообразия форм и пропорций тела, которое мы наблюдаем у современных существ. У змей, например, гораздо больше позвонков, чем у мышей; они достигают этого, запуская свои часы сегментации с более высокой скоростью по сравнению с развитием других частей тела.Длинная шея у жирафов другая: у них такое же количество шейных позвонков, как и у их ближайших родственников, окапи, но этим позвонкам дается больше времени, чтобы стать большими.

Открыв молекулярные часы, которые измеряют время роста, биологи могут начать понимать влияние, которое дало миру мышей, людей и слонов.

Первоначально эта статья была опубликована в Knowable Magazine , независимом журналистском выпуске Annual Reviews.Подпишитесь на рассылку новостей.

Для идентификации различных частей зародыша семени двудольных растений

Чтобы идентифицировать различные части зародыша семени двудольных растений — Практические занятия по науке

Цель

Идентифицировать различные части зародыша двудольного семени (горох, грамм или красная фасоль).

Теория

Семя – это небольшое зародышевое растение, заключенное в семенную оболочку. При половом размножении мужская гамета сливается с женской гаметой и образуется зигота.После некоторого периода покоя зигота делится, снова делится и, наконец, развивается в зародыш. На более ранних стадиях развития зародыша нет различий между однодольными и двудольными, но на более поздних стадиях их развитие различно. Процесс развития зрелого зародыша из зиготы называется эмбриогенезом.


Необходимые материалы
Постоянные слайды зародыша двудольных, показывающие разные стадии, и составной микроскоп.

Процедура
Шаг 1: Наблюдайте за каждым постоянным слайдом в последовательности от начальных стадий до созревание сначала при слабом увеличении, а затем при сильном увеличении Увеличение сложного микроскопа.
Шаг 2: Нарисуйте схемы и определите различные части.
Шаг 3: Назовите различные области эмбриона.

Наблюдения
1. Зигота делится поперечно, образуя базальную клетку по направлению к микропиле и терминальную клетку по направлению к халазе.

2. Базальная клетка делится поперечными делениями и в итоге образует 6-10-клеточные суспензоры.

3. Самая верхняя клетка суспензора набухает, образуя везикулярную клетку, а самая нижняя клетка суспензора называется гипофизом.Гипофиз входит в состав корня и корневого чехлика.

4. Терминальная зародышевая клетка делится поперечным и вертикальным делением и образует 16-клеточный шаровидный зародыш.

5. Шаровидный зародыш позднее приобретает сердцевидную форму за счет его дифференцировки на семядоли.

6. Зародыш и семядоли становятся крупнее и искривляются.


Результаты и обсуждение
На приготовленных постоянных препаратах показаны последовательные стадии развития зародыша двудольных растений.Молодой зародыш двудольных имеет шаровидную форму, но при созревании изменяется на сердцевидную структуру из-за дифференцировки на семядоли.

Меры предосторожности
1. Правильно сфокусируйте слайды.
2. Изучите препараты сначала при малом увеличении, а затем при сильном увеличении составного микроскопа.
3. Нарисуйте диаграммы так, как они видны под микроскопом.

Перейти к списку экспериментов

Эмбриональная дифференциация у животных | Энциклопедия проекта «Эмбрион»

Эмбриональная дифференциация у животных

Эмбриональная дифференциация — это процесс развития, в ходе которого происходит специализация эмбриональных клеток и возникают разнообразные тканевые структуры.Животные состоят из множества различных типов клеток, каждый из которых выполняет определенные функции в организме. Однако во время раннего эмбрионального развития эмбрион еще не обладает этими разнообразными клетками; именно здесь вступает в игру эмбриональная дифференцировка. Дифференцировка клеток во время эмбриогенеза является ключом к идентичности клеток, тканей, органов и организмов.

После оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом образуется зигота. Зигота делится на множество клеток в процессе, известном как расщепление, запуская начало эмбриональной дифференцировки.Во время дробления зигота делится, но при этом сохраняет свой размер. Это зиготическое деление производит бластомеры, которые позже образуют полую сферу, известную как бластула. Клетки мигрируют внутри бластулы в места, которые позже определят структуру эмбриона и последующего организма. В этом процессе, называемом гаструляцией, возникают три зародышевых листка: энтодерма, мезодерма и эктодерма. Клетки этих трех слоев дадут начало различным частям организма. Энтодерма в конечном итоге становится кишечником.Мезодерма развивается в мышцы, скелетную систему, некоторые органы и соединительную ткань. Эктодерма дифференцируется на нервную систему и кожу.

По мере развития эмбриона отдельные клетки продолжают дифференцироваться. Эти дифференцированные типы клеток сделаны из того, что изначально было теми же самыми типами плюрипотентных эмбриональных стволовых клеток. Ассортимент физиологических механизмов направляет определенные клетки по определенным путям развития, создавая различные типы клеток.Это стало возможным благодаря присущей клетке способности контролировать, какие гены экспрессируются и транслируются в белки. Каждая клетка содержит ДНК в ядре, содержащую схему для построения множества различных белков в клетке. Различные сигналы могут заставить эмбриональные клетки выбирать определенные части ДНК, которые затем можно использовать для синтеза белков, в конечном итоге создавая различные типы клеток.

Дифференцировка клеток эмбриона осуществляется как внутренними клеточными факторами, так и внеклеточными факторами, которые воздействуют на клетку извне.Многое еще предстоит понять о точных молекулярных взаимодействиях, которые управляют клеточной дифференцировкой. Понятно, однако, что разнообразие соотношения и типов внутренних и внешних воздействий на определенные клетки позволяет возникать множеству дивергирующих типов клеток.

Существует два основных типа клеточного развития эмбрионов: мозаичное развитие или регулятивное развитие. При мозаичном развитии (что характерно не для млекопитающих, а для таких организмов, как кольчатые черви) дифференцировка происходит поэтапно, в порядке и прогрессии, без ввода между соседними клетками.С другой стороны, регулятивное развитие включает взаимодействие соседних клеток в пределах так называемых эмбриональных полей. Преимущество регулятивного развития заключается в гибкости, которую оно придает дифференциации. Например, путь клетки может меняться в зависимости от клеточного окружения, в котором она находится, а не только от ее внутренних механизмов.

Процесс дифференцировки эмбрионов имеет решающее значение для правильного развития животных. Процессы, связанные с эмбриональной дифференцировкой, продолжают изучаться и имеют отношение к исследованиям, связанным с эмбриональными стволовыми клетками и дифференцировкой клеток in vitro.По мере того как ученые продолжают изучать физиологические механизмы эмбрионального развития, процесс дифференцировки эмбрионов следует понимать все более и более подробно.

Источники

  1. Келлер, Гордон. «Дифференциация эмбриональных стволовых клеток in vitro», Current Opinion in Cell Biology (1995): 862–69.
  2. Маркерт, Клемент Л. «Эмбриональная дифференциация», в AccessScience, McGraw-Hill, 2008 г., http://accessscience.proxy.mpcc.edu/content.aspx?id=230100 (по состоянию на 15 декабря 2010 г.).
  3. Сурани, Азим, Хаяси Кацухико и Петра Хайкова. «Генетические и эпигенетические регуляторы плюрипотентности». Cell 128 (2007): 747–62.

Ли, Сара, «Эмбриональная дифференциация животных».

(03.03.2011). ISSN: 1940-5030 http://embryo.asu.edu/handle/10776/2082.

Университет штата Аризона. Школа наук о жизни. Центр биологии и общества.Энциклопедия проекта «Эмбрион».

© Arizona Board of Regents Лицензия Creative Commons Attribution-NonCommercial-Share Alike 3.0 Unported (CC BY-NC-SA 3.0) http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/

[ Plant Life Фазы цикла

Фаза первая: посадка семян

Когда семя начинает расти, мы говорим это прорастает. семядоли храните пищу для детского растения внутри семени.Когда семя начинает прорастать, первым делом рост является главным корнем. Условия выращивания семян обычно должны быть влажными, теплыми и темными, как весной. почва. Сухое семя будет оставаться в состоянии покоя, пока оно не пропитается водой, после чего оно начнет прорастать.

Существует два разных типа семян: двудольные и однодольные. Двудольные – это семена с двумя частями, а однодольные имеют только одну часть. Вы можете назвать эти типы семян двудольными и однодольные для краткости.

Примером двудольного растения может быть семя фасоли. Семя фасоли, замоченное в воде, имеет мягкое внешнее покрытие. Это внешнее покрытие является семенная кожура. Внутри семени будет крошечное растение, называемое эмбрион. Две большие части семени называются семядолями. Семядоли – запас пищи которые молодое растение будет использовать во время роста.

Однодольные – это семена, имеющие только одну семядолю, например семена кукурузы.Однодольные имеют более толстую семенная оболочка, которая не соскальзывает легко, как семена фасоли. Семена кукурузы не растрескиваются как семя фасоли, оно остается целым. Одна семядола окружает зародыш и называется эндосперм.

Определения лексики первого этапа:

Оболочка семени — защищает внутреннюю часть семени.

Эмбрион — начало нового растения.

Эндосперм — Сохраненная пища в однодольном растении.

Сохраненная пища — растение использует запасенную пищу, пока не вырастет листья, из которых можно приготовить пищу.

Однодольные — вид семян, имеющих только одну семядолю.

Двудольные — вид семян, имеющих две семядоли.

Семядоли — Листовидная структура, которая поглощает и переваривает пищу, хранящуюся в семени.

Прорастание — процесс выращивания нового растения из семени.

Части семени Помощь в выполнении домашнего задания: оболочка семени, эндосперм, зародыш и многое другое

Почему важны семена

Семена повсюду в мире.Они позволяют деревьям расти, растениям плодоносить и даже дают столь необходимую тень, когда на улице слишком жарко. Они переносятся разными способами, например, с помощью ветра, гравитации и даже через других животных.

Несмотря на то, что мы воспринимаем семена как должное, они являются для нас жизненно важным источником пищи, а также украшают наш ландшафт, когда они расцветают. Важно помнить, что это несколько разновидностей семян, и хотя каждая из них уникальна, мы не можем есть все виды семян.Тем не менее, у них примерно одинаковые части, которые позволяют им прорастать и превращаться в растения.

Семя состоит из трех основных частей. Внешняя часть называется семенной оболочкой, которая обеспечивает защиту семян. Есть также две внутренние части семени. Эндосперм дает пищу и питательные вещества всему семени. Последняя часть – зародыш. Вы можете думать об этой части как о миниатюрной части растения, которое ждет своего роста. Многие из этих частей имеют несколько секций и играют роль в развитии растения.

Семенная оболочка

Семена очень просты по своей физической структуре. Семенная оболочка довольно проста, поскольку обеспечивает

защита семян до того, как они прорастут, то есть до того, как они начнут расти. Перед прорастанием семя находится в состоянии покоя, что означает, что оно ожидает прорастания. В это время семенная оболочка защищает внутренние части семени, такие как зародыш и эндосперм.

Эндосперм

Пока семя находится в состоянии покоя, эндосперм служит своей цели, обеспечивая питание для всего семени.Эндосперм, предшественник семядолей зародыша, будет обеспечивать питанием семя до тех пор, пока оно не начнет прорастать. Затем он передает свою функцию семядолям, которые будут служить источником пищи до тех пор, пока зародышевые листья не вырастут из почвы.

Эмбрион и его части

Следующая часть называется эмбрионом. Эмбрион состоит из трех разных частей, которые начинают оживать, когда семя начинает созревать.

прорастают. Прорастание происходит, когда семя находит подходящий источник воды и устанавливает цепь событий, которая позволяет растению ожить.Сначала зародыш поглощает воду и набухает, разрушая при этом семенную оболочку. Затем основной корень (или корешок) прорастает в землю, что позволяет растению начать получать питательные вещества и воду. Эта часть обеспечивает прочную основу для начала роста растения.

После этого в действие вступают две другие части эмбриона. Например, семядоля — это часть зародыша, которая обеспечивает питание растения, пока семя начинает расти. Семядоли будут продолжать снабжать растение пищей до тех пор, пока не появятся зародышевые листья и не положат конец его назначению.

Эмбриональные листья обеспечивают долговременный источник энергии для растения. Это происходит, когда зародышевые листья пробиваются сквозь землю и поддерживаются гипокотилем (который представляет собой просто стебель, поддерживающий зародышевые листья). Когда зародышевые листья достигают поверхности, они используют солнечный свет для фотосинтеза. Фотосинтез обеспечивает питание растения и позволяет ему продолжать расти.

Забавный совет: Замочите лимскую фасоль на ночь в холодильнике с бумажным полотенцем.Утром попросите взрослого разрезать его, чтобы вы могли заглянуть внутрь.

Каталожные номера

Источники:

Изображения:

.

Написать ответ

Ваш адрес email не будет опубликован.