Постэмбриональное развитие, его периодизация. Генный контроль постэмбрионального развития

Постэмбриональное развитие – это этап онтогенеза, начинающийся моментом выхода зародыша из яйцевых оболочек или рождением и заканчивающийся смертью организма. Встречается два вида постэмбрионального развития: прямое и непрямое.

При прямом развитии, постэмбриональный онтогенез делят на три периода: дорепродуктивный, репродуктивный и пострепродуктивный.

Дорепродуктивный период при прямом развитии называют еще периодом роста и формообразования. Он характеризуется продолжением начинающегося еще в эмбриональной жизни органогенеза и увеличения размеров тела. Новорожденные отличаются размерами, а также созреванием ряда органов и пропорциями тела. К началу этого периода все органы достигают той степени дифференцировки, при которой организм может существовать и развиваться вне организма матери или вне яйцевых оболочек. С этого момента начинают функционировать пищеварительный тракт, органы дыхания и органы чувств. Нервная, кровеносная и выделительная системы начинают свою функцию еще у зародыша. В течение дорепродуктивного периода окончательно складываются видовые и индивидуальные особенности организма, и особь достигает характерных размеров.

Позже других органов дифференцируется половой аппарат. Когда заканчивается его формирование, наступает второй период постнатального онтогенеза – репродуктивный период или период зрелости, во время которого происходит размножение. Продолжительность второго периода у некоторых видов (поденка, тутовый шелкопряд) длится несколько суток, у других – много лет (млекопитающие, человек).

После репродуктивного периода наступает пострепродуктивный период или период старости. Старость – закономерно и неизбежно наступающий заключительный период онтогенеза. Наступление старости связано со старением организма.

После рождения у человека выделяют периоды (условно):

новорожденный - до 10 дней

грудной - до 1 года

детский - до 11-12 лет дорепродуктивный

подростковый - до 15-16 лет

юношеский - до 20-21 год

зрелый - до 55-60 лет репродуктивный

пожилой - до 74 лет пострепродуктивный

старческий - до 90 лет

Детский возраст – период продолжающегося развития и совершенствования функций. Продолжается развитие скелета и его окостенение, мышечной массы, совершенствуется координация движений. Позвоночник сохраняет гибкость, что при неправильном физическом воспитании может привести к деформации. Отмечается высокий уровень обмена веществ и энергии, равномерное физическое развитие. Органы чувств достигают совершенства. Нервные процессы характеризуются силой и уравновешенностью. Хорошо выражены все виды торможения. Однако еще затруднено выполнение мелких и точных движений, активное внимание, сосредоточенность, развивается быстрое утомление, сопровождающееся невротическими нарушениями.

Подростковый – период бурного преобразования организма. Активность гипоталамо-гипофизарной системы обеспечивает процессы полового созревания, формирование вторичных половых признаков, интенсивное развитие всех физиологических систем, завершается развитие скелета, совершенствуется координация движений. Усиливаются подкорковые влияния, регулирующая деятельность коры ослабляется. Происходящие сдвиги гормональной системы и несовершенство нервной регуляции могут быть причиной различных вегетативных нарушений. Происходит формирование характера и личности. Этот возраст характеризует эмоциональность, возбудимость, сниженная работоспособность и утомляемость.

В юношеском возрасте – завершается формирование всех органов и систем организма. Устанавливается гормональный баланс, что благоприятствует работе нервной системы. Возрастает роль коры в регуляции всех функций, усиливаются процессы торможения. Завершается процесс формирования эмоций, самосознания. Прекращается рост, наступает период половой зрелости. Возрастает умственная и физическая работоспособность.

Наиболее характерная черта онтогенеза – рост. Рост – это процесс, сопровождающийся увеличением количества клеток и накоплением массы внеклеточных образований, обусловленный обменом веществ. Масса тела увеличивается до тех пор, пока скорость ассимиляции выше скорости диссимиляции.

Постнатальный рост, в основном, сводится к развитию и увеличению уже существующих клеток, а не образованию новых. Исключение составляет жировая ткань. Число жировых клеток способно постоянно увеличиваться вплоть до пубертатного периода (13-15 лет).

СХЕМА ТИПОВ РОСТА

генотип рост факторы среды

неопределенный определенный

- в течении жизни - до определенного возраста

моллюски, рыбы, рептилии насекомые, птицы, млекопитающие

Константы роста человека в год:

1) 1 год жизни – 1,3;

2) от 1 до 12 – 0,7;

3) половое созревание (12-16 лет) – 1,6;

4) после 16 лет – 0,6.

Самый интенсивный рост наблюдается на 1 году жизни (23-25 см), на втором году 10-11 см, на третьем – 8 см, с 4 до 7 лет – годичный прирост 5‑7 см, с 11-12 лет у девочек, а у мальчиков до 16 лет наблюдается всплеск – 7-8 см в год.

Все ткани и системы органов растут неравномерно.

1. Общий тип тканей: в целом тело, органы дыхания, мышцы, кости. Пик активности – в первый год жизни и период полового созревания.

2. Лимфоидный тип. Интенсивный рост ткани до 12 лет. К 20 годам – ее количество значительно снижается.

3. Мозговой тип. Интенсивно развивается к 10-12 годам и достигает размеров мозга взрослого человека.

4. Репродуктивный тип. Почти нет роста до периода полового созревания, а затем наблюдается быстрый темп.

Исследованиями Ч. Майнота, И.И. Шмальгаузена изучена зависимость роста от дифференцировки тканей организма. Установлено, что эмбриональные и малодифференцированные ткани растут быстрее дифференцированных. С возрастом количество первых прогрессивно уменьшается, что и приводит к падению интенсивности роста. И.И. Шмальгаузен придал этой закономерности математическое выражение:

Cv · t = const,

где: Cv – интенсивность роста; t – возраст.

Факторы роста бывают экзо- и эндогенные.

Экзогенные факторы это: питание, витамины, свет.

Для нормального развития необходимо нормальное питание, наличие витаминов и воздействие солнечного света. Витамин А оказывает влияние на остроту зрения (входит в состав родопсина), развитие эпителия, рост организма. Витамин Д регулирует обмен кальция и фосфора. Витамин Е влияет на гаметогенез, С – на рост организма, прочность сосудистых стенок, витамины В₁ и В₆ – на нервную систему, В₂ и РР – на развитие слизистых оболочек, кожу, В₁₂ – на кроветворение.

Эндогенными факторами являются гормоны, регулирующие ростовые процессы, образующиеся в железах внутренней секреции. Центральной эндокринной железой является гипофиз. Передняя доля вырабатывает тропные гормоны: тиреотропный, регулирующий функцию щитовидной железы, адренокортикотропный – функцию надпочечников, гонадотропные – функцию яичников и семенников (фолликулостимулирующий и лютеинизирующий гормоны). Собственный гормон этой доли – соматотропин влияет на синтез белка, что обеспечивает размножение клеток и, следовательно, рост и накопление биомассы. Гипофункция приводит к возникновению карликовости, гиперфункция – к гигантизму. Гиперфункция в зрелом возрасте приводит к развитию заболевания акромегалии. Гормоны щитовидной железы (тироксин и трийодтиронин) усиливают окислительные процессы в митохондриях. Врожденная недостаточность приводит к кретинизму, гиперфункция вызывает тиреотоксикоз.

Паращитовидные железы продуцируют паратгормон, который влияет на метаболизм кальция и фосфора.

Кора надпочечников продуцирует альдостерон, кортикостерон и глюкокортикоиды, регулирующие диурез, кровяное давление, минеральный и углеводный обмен. Мозговое вещество продуцирует адреналин и норадреналин, которые обеспечивают регуляцию тонуса сосудов.

Островки Лангерганса поджелудочной железы секретируют инсулин и глюкагон, регулирующие углеводный обмен.

Клетки Лейдига семенников продуцируют тестостерон, влияющий на формирование вторичных половых признаков и обеспечивающий регуляцию сперматогенеза.

Тека-клетки яичников секретируют эстрол, эстрадиол, прогестерон, обеспечивающие оогенез, овуляцию, формирование вторичных половых признаков.

Генный контроль постэмбрионального развития.

1. В дорепродуктивный период генный контроль осуществляется за счет следующих процессов изменения наследственного материала:

- синтез ДНК за счет механизма репликации;

- функция специфических генов за счет их избирательной активности;

- регуляция активности генов гормонами;

- групповая репрессия генов одной из Х-хромосом у женщин;

- синтез белков за счет генетической информации соматических клеток.

2. В репродуктивный период:

- синтетические процессы ДНК, белков продолжаются за счет избирательной активности генов;

- гормональная регуляция;

- групповая репрессия генов одной из Х-хромосом у женщин.

3. Пострепродуктивный:

- нарушение синтеза ДНК за счет накопления вредных мутаций;

- синтез нормальных и аномальных белков за счет избирательной активности генов, накопление промежуточных продуктов обмена, которые являются мутагенами;

- ослабление регуляции генов гормонами;

- репрессии и экспрессии определенных генов.