Биология развития и старения

Цель занятия: Ознакомиться с основными закономерностями и этапами эмбрионального (на примере амфибий), постэмбрионального развития, а также старения человеческого организма. Научиться объяснять взаимосвязь между происходящими в организме на разных этапах онтогенеза структурно-функциональными изменениями и их генетическими предпосылками.

Знать: Основные этапы пре- и постнатального онтогенеза человека и других хордовых животных. Принципы возникновения структурно-функциональной дифференцировки клеток. Сущность основных современных теорий старений.

Уметь: Узнавать этапы эмбрионального периода хордовых животных на примере амфибий, классифицировать возрастные изменения функциональных показателей человека.

Вопросы для самоподготовки

1. Понятие «онтогенез».Биогенетический закон Геккеля-Мюллера.

2. Основные этапы эмбрионального развития хордовых животных (бластула, гаструла, нейрула).

3. Критические периоды эмбрионального развития человека.

4. Периодизация постэмбрионального онтогенеза человека.

5. Современные теории старения (2-3 примера).

6. Основные закономерности динамики функциональных показателей в онтогенезе. Гетерохронность, гетеротопность и гетерокатефтетность.

Основная: Учебник по биологии. Под ред. В.Н. Ярыгина, 2008, 1 т,c.288-330, 412-426, 439-453

Дополнительная: 1.Руководство к лабораторным занятиям, с.26-30

Рекомендуемая: 1. Учебник по биологии. Под ред. В.Н. Ярыгина, 1984, с.149-201

2. Учебник по биологии А.А. Слюсарева, с. 142-159.

Перечень микропрепаратов:

1. Дробление яйцеклеток лошадиной аскариды

2. Дробление яйца лягушки;

3. Бластула лягушки;

4. Гаструла лягушки;

5. Нейрула лягушки.

 

РАБОТА В АУДИТОРИИ

Работа № 1: Дробление яйцеклеток лошадиной аскариды (окраска железным гематоксилином)

Дробление у аскариды полное, почти равномерное, билатерально - симметричное и имеет детерминированный характер. На малом увеличении хорошо видны зародыши на стадии 2-х и 4-х бластомеров. Необходимо найти и зарисовать начальные этапы дробления.

Фото №1 Дробление яйцеклетки аскариды

Рис. 1 Дробление яйцеклетки 1,2 – бластомеры 3,4 – яйцеклетки

лошадиной аскариды:

1 – эпителий матки

2 – оболочка оплодотворения

3 – стадия 2-х бластомеров

4 – стадия 4-х бластомеров

Работа № 2: Дробление яйца лягушки (окраска гематоксилин – пикрофуксином)

На препарате представлен меридиональный срез икринки, находящейся на ранних стадиях дробления. Рассматривать данный препарат следует на малом увеличении, ориентируя анимальным (пигментированным) полюсом вверх. Первые две борозды дробления проходят меридионально, разделяя яйцо на четыре одинаковые клетки. При этом борозды врезаются в поверхность яйца не одновременно на всем протяжении, а распространяются постепенно от анимального полюса к вегетативному, что связано с неравномерным распределением желтка. Третья борозда проходит по экватору и разделяет яйцо на микромеры и макромеры. С этого момента дробление становится неравномерным. Зарисовать дробление яйца лягушки, отметив неравномерное дробление бластомеров.

 

Рис. 2 Дробление яйца лягушки: 1 – анимальный полюс, 2 – вегетативный полюс,

3 – борозда дробления.

Работа № 3: Бластула лягушки (окраска гематоксилин – пикрофуксином)

На стадии 32 бластомеров появляется бластоцель - это ранняя бластула. Из - за неравномерности дробления бластоцель смещена к анимальному полюсу. Клетки ранней бластулы закруглены и местами неплотно соприкасаются между собой. Ранняя бластула называется бластомерной. Со стадии 128 бластомеров дробление становится беспорядочным. Вследствие этого стенка бластулы становится многослойной. В такой бластуле видна пигментированная часть зародыша - крыша. Обычно она состоит из 1 - 3 слоев клеток. Клетки здесь утрачивают округлую форму и плотно прилежат друг к другу по типу эпителиальных, поэтому данная бластула называется эпителиальной. Вегетативная часть бластулы - дно - представлена крупными клетками с большим содержанием желтка. Между анимальными и вегетативными частями располагается экваториальная (краевая) зона. Здесь стенка бластулы образована клетками средней величины, содержащими небольшое количество пигментных зерен и желточных включений. Зарисовать бластулу лягушки, отметив бластоцель, бластомеры, вегетативный и анимальный полюс.

Рис. 3 Бластулу лягушки: 1 – бластоцель, 2 – бластомер, 3 – анимальный полюс,

4 – вегетативный полюс, 5 – крыша бластулы, 6 – дно бластулы,

7 –бластодерма, 8 – краевая зона.

 

Фото №2 Бластула амфибий: 1 – бластоцель, 2 – бластодерма, 3 – крыша бластулы,

4 – дно бластулы, 5 – краевая зона

Работа № 4: Гаструла амфибий (сагиттальный срез) окраска гематоксилин – пикрофуксином.

На данном препарате представлен срез зародыша на стадии средней или поздней гаструлы. На срезе средней гаструлы видна возникшая вследствие удлинения и углубления серповидной бороздки полость первичной кишки (архентерон) - гастроцель, которая на этой стадии еще слабо выражена. Крыша гастроцеля образована подвернувшимся через дорсальную губу бластопора материалом серого серпа, представляющим зачаток хорды. Дно первичной кишки образовано клетками вегетативного полюса бывшей бластулы. В этой области формируется вентральная губа бластопора. На данном препарате хорошо выражена бластоцель, которая постепенно будет вытесняться формирующейся гастроцелью. Зарисовать гаструлу лягушки, отметив эктодерму, энтодерму, зачаток хорды, бластоцель.

А) средняя гаструла

Рис. 3 Гаструла лягушки: 1 - эктодерма 2 - зачаток хорды 3 - серповидная бороздка 4 - бластоцель 5 - энтодерма 6 - желточная пробка

Работа № 5: Нейрула лягушки (поперечный срез) окраска гематоксилин - эозином

При просмотре необходимо ориентировать срез спинной стороной кверху и изучить при малом увеличении. На спинной стороне эктодерма несколько утолщена, образует нервную пластинку, края которой приподнимаются в виде складок - нервных валиков. Нервная пластинка прогибается, принимая вид желобка, а нервные валики сближаются друг с другом. Остальная часть эктодермы является кожной. Она в основном однослойна, образована мелкими темноокрашенными клетками кубической формы, цитоплазма содержит пигментные зерна. Под нервным желобком находится хорда, состоящая из плотнорасположенных клеток с четко выраженными границами, цитоплазмой, содержащей небольшое количество пигментных зерен и желточных включений. Под хордой видна полость первичной кишки (гастроцель), которая затем преобразуется в полость вторичного кишечника. Нижняя стенка первичной кишки - более толстая и состоит из крупных клеток богатых желточными включениями. Верхняя стенка - тонкая, состоит из клеток, относящихся к кишечной энтодерме. Мезодерма, образовавшаяся из материала 'краевой зоны' бывшей бластулы, представлена плотным пластом однородных клеток и имеет вид двух клиньев, соединяющихся на брюшной стороне зародыша. Широкие основания этих крыльев располагаются по бокам от хорды, а их узкие вершины располагаются вентрально между экто- и энтодермой. Зарисовать (схематично) нейрулу лягушки, отметив нервный желобок, эктодерму, энтодерму, мезодерму.

Рис. 4 Нейрула лягушки: 1 – нервный желобок, 2 – эктодерма, 3 – энтодерма,

4 – гастроцель, 5 – хорда, 6 – мезодерма.