Постэмбриональный (постнатальный) онтогенез

План

1.Характеристика постэмбрионального развития.

2.Биологические аспекты старения и смерти. Гипотезы старе-

   ния. Клиническая и биологическая смерть.

3.Регенерация органов и тканей, ее виды.

4.Трансплантация.

5.Гомеостаз в живых организмах.

6.Биологические ритмы. Хронобиология

 Характеристика постэмбрионального развития

Постэмбриональный (постнатальный) онтогенез начинается с момента рождения, при выходе из зародышевых оболочек (при внутриутробном развитии) или при выходе из яйцевых оболочек и заканчивается смертью.

Продолжительность постэмбрионального онтогенеза у организмов разных видов колеблется от нескольких дней до нескольких десятков лет и является видовым признаком.

Постэмбриональный онтогенез у всех живых существ подразделяется на следующие периоды:

1) Ювенильный (дорепродуктивный) – от рождения до полового созревания.

2) Пубертатный (репродуктивный) период зрелости, - организм способен к самовоспроизведению.

3) Пострепродуктивный (период старения) – заканчивается смертью.

Ювенильный период характеризуется продолжением начавшегося ещё в эмбриональный период органогенеза и увеличением размеров тела. Уже к началу этого периода все органы достигают той степени дифференцировки, при которой молодой организм может существовать и развиваться вне организма матери или вне яйцевых оболочек.

С этого времени начинают функционировать пищеварительная система, органы дыхания и органы чувств. Нервная, кровеносная и выделительная системы начинают функционировать еще у зародыша. В течение дорепродуктивного периода окончательно складывается видовые и индивидуальные особенности организма, и особь достигает характерных для вида размеров.

Ювенильный период называют прогрессивной стадией, т.к. в этот период продолжается рост и развитие организма в условиях прямого воздействия окружающей среды.

У человека постнатальный онтогенез отличается более длительным периодом детства. Это имеет большое значение, так как в этот период происходит не только физическое и физиологическое развитие организма, но и становление личности.

Пубертатный период (период зрелости) называют стабильной стадией, т.к. организм в этот период функционирует как устойчивая система, способная поддерживать постоянство своего внутреннего состава в изменяющихся условиях внешней среды.

В репродуктивный период осуществляется важная функция организма – размножение, от которого зависит воспроизведение численности вида.

После периода зрелости наступает период старения, он характеризуется уменьшением интенсивности обмена веществ, ослаблением физиологических, биохимических и морфологических функций – это регрессивный период. Старение приводит к естественной смерти особи.

В постнатальном периоде, как и в эмбриональном, выделяют несколько критических периодов:

- новорождение – первые дни после рождения в связи с перестройкой всех процессов жизнедеятельности.

- полового созревания (12-16 лет), когда происходит гормональная перестройка.

- полового увядания (около 50 лет), когда происходит угасание функций эндокринных желез

Причины критических периодов постнатального онтогенеза те же, что и пренатального: изменение гормонального фона, появление новых и исчезновение старых индукторов, включения и выключения разных блоков генов.

    Рост организмов – важная характеристика онтогенеза. Каждое живое существо в процессе онтогенеза, в том числе и постэмбрионального, растет.

    Рост – это увеличение размеров и массы тела. Рост обеспечивается увеличением количества клеток за счет пролиферации клеток, увеличения размеров клеток, увеличением неклеточного вещества, повышения уровня обменных процессов.

    Происходит дифференциация клеток, благодаря которой клетки отличаются и морфологически и функционально.

    Рост и дифференцировка происходит на протяжении всего жизненного цикла организма.

    И. И. Шмальгаузен (русский зоолог, теоретик эволюционного учения) выдвинул теорию зависимости роста от дифференцировки (зависимость обратная).

    Эмбриональные и малодифференцированные ткани растут быстрее дифференцированных. С возрастом количество малодифференцированных клеток уменьшается, что приводит к падению интенсивности роста.

    В филогенезе животного мира отмечается аналогичное явление: максимальная интенсивность постэмбрионального роста животного зависит от уровня его организации. Чем выше уровень организации, тем меньше интенсивность постэмбрионального роста.

    Таким образом, рост является результатом количественных изменений в виде увеличения количества клеток (массы тела) и качественных - в виде дифференцировки клеток

Различают рост организмов: определенный или ограниченный;неопределенный или неограниченный.

При определенном росте он прекращается к определенному возрасту (насекомые, птицы, млекопитающие, человек).

При неопределенном росте организмы растут в течение всей жизни (растения, рыбы, земноводные).

Процесс роста человека протекает неравномерно. Наибольшая интенсивность роста наблюдается на первом году жизни (длина тела увеличивается на 25см) и в период полового созревания (7-8см в год).

 Регуляция развития и роста

   Большую роль в регуляции играют внутренние факторы (нервная система, железы внутренней секреции) и средовые факторы (факторы внешней среды).

У позвоночных нервная система регулирует развитие и рост через железы внутренней секреции (эндокринные железы), в которых вырабатываются биологически активные вещества – гормоны. Они поступают в кровь и разносятся гуморальным путём (через кровь и лимфу) ко всем органам. Гуморальная и нервная регуляция тесно связаны между собой и представляют единую нейрогуморальную регуляцию, в которой ведущую роль играет центральная нервная система.

Из желез внутренней секреции в регуляции развития и роста наибольшее значение имеет гипофиз, щитовидная железа, половые железы. Гормон гипофиза – соматотропин – регулирует рост тела. При его недостатке развиваются карлики, а при избытке – гиганты (рост выше 2м). Обычно прекращение секреции этого гормона совпадает с наступлением полового созревания.

Гормоны щитовидной железы (тироксин и трийодтиронин) усиливают окислительные процессы в митохондриях, что ведет к повышению энергетического обмена.

Половые гормоны влияют на величину основного обмена, синтез и отложение жира и другие.

Из факторов внешней среды на рост организма оказывают влияние для наземных организмов свет, температура, питание.

Свет играет важную роль в синтезе витамина D. Температура изменяет скорость ферментативных реакций, оказывая влияние на рост.

Для нормального роста организма необходимо полноценное и сбалансированное (как по качеству, так и по количеству) питание. Важная роль принадлежит витаминам (D, A, группе B) и микроэлементам (соли калия, кальция, железа и др.).

Для человека важную роль играет весь комплекс социально-экономических факторов.

 Продолжительность жизни организмов

Между систематическим положением растений, животных и продолжительностью жизни связи нет.

Древесные растения живут долго: дуб – до 2000 лет, ель – до 1000 лет, сосна – 600 лет.

Среди животных таких долгожителей нет. Ученые подсчитали, что продолжительность жизни превышает период роста в 5-7 раз.

Например, собака растет 2 года, живет 15 лет; лошадь растёт 5 лет и живет 30-40 лет. Естественная продолжительность человеческой жизни может достигать 120-150 лет, - это возрастные пределы человеческой жизни.

       Биологические аспекты старения и смерти. Гипотезы

       старания. Клиническая и биологическая смерть

Старение – общебиологическая закономерность угасания организма, свойственная всем живым существам.

Старость – это заключительный естественный этап онтогенеза, заканчивающийся смертью.

Наука о старости – геронтология. Она изучает основные закономерности старения, которые проявляются на всех уровнях организации – от молекулярного до организменного.

Задача геронтологии состоит не только в том, чтобы продлить жизнь человека, но и дать возможность людям старших возрастных групп активно участвовать в трудовой и общественной деятельности.

Старость – это не болезнь, которую можно лечить, а этап индивидуального развития.

В процессе старения появляются возрастные изменения, которые начинаются задолго до старости и постепенно приводят к ограничению функций.

Старческие изменения, прежде всего, обнаруживаются во внешних признаках: изменяется осанка и форма тела, появляется седина, теряется эластичность кожи (образуются морщины), ослабляется зрение и слух, ухудшается память.

На органном уровне (изменение внутренних признаков):

-у пожилых людей уменьшается жизненная ёмкость легких,

-возрастает уровень холестерина в крови,

-развивается атеросклероз,

-снижается образование половых гормонов, гормонов щито

видной железы,

-снижается основной обмен,

-ухудшается работа органов пищеварения.

На клеточном уровне уменьшается:

  - количество воды,

  - активный транспорт веществ,

  - активность ферментных систем репликации ДНК, синтеза РНК, репарации ДНК,

  - накапливаются генные и хромосомные мутации.

    В настоящее время выдвинуто около 500 гипотез старения. Некоторые из них имеют чисто исторический интерес.

1. Энергетическая (М. Рубнер, 1908): каждый вид имеет определенный энергетический фонд, растратив который организм стареет и погибает.

2. Гормональная или эндокринная(Ш. Броун-Секар, 1889; С. Воронов, 1924): причина старения – снижение продукции половых гормонов, необратимые изменения в эндокринных железах (гипофиз).

3. Интоксикационная (И.И. Мечников, 1903): причина старения – самоотравление в результате накопления продуктов азотистого обмена и продуктов гниения в толстом кишечнике.

4. Перенапряжение центральной нервной системы (И.П. Павлов, 1912; Г. Селье, 1938): нервные потрясения и перенапряжения вызывают преждевременное старение, изменения в ЦНС, уменьшения количества нервных клеток, уменьшение массы головного мозга.

5. Соединительнотканная (А.А. Богомолец, 1922): изменения в соединительной ткани нарушают межтканевые взаимодействия и приводят к старению. А.А. Богомолец говорил: «Человек имеет возраст своей соединительной ткани».

Большинство современных гипотез старения предполагают, что старение – запрограммированный процесс, находящийся под строгим генетическим контролем. Это генетические или программные гипотезы.

    Согласно генетическим гипотезам в основе старения лежит накопление повреждений в генетическом аппарате, которые возникают в процессе жизнедеятельности организма. Эти повреждения происходят на разных уровнях структурной организации.

    Другое направление гипотез старения – стохастическое (от греч. вероятные, случайные). Старение – результат «износа» биологических систем, т.е. возрастные нарушения обусловлены случайным характером изменений в организме, прежде всего изменения внутриклеточных структур, « износ» их, поэтому происходят расстройства на клеточном, тканевом и органном уровнях.

    Единой теории старения нет.

Механизмы старения – это результат сложных взаимодействий генетических, регуляторных и трофических изменений. Жизнь любого организма заканчивается смертью.

    Различают клиническую и биологическую смерть.

    Признаками клинической смерти служат прекращение дыхания, сердцебиения, потеря сознания.

    Некоторое время после клинической смерти еще сохраняется метаболизм клеток и органов и возможно возвращение к жизни.

В течение 5-6 минут, когда признаки жизни не наблюдаются, но ткани еще живы, то возможна реанимация (возвращение к жизни). Вернуть к жизни можно лишь в тех случаях, когда не повреждены важные органы.

Биологическая смерть связана с прекращением процессов самообновления в клетках и тканях, нарушениями порядка химических реакций, которые приводят к процессам разложения в организме.

Наиболее чувствительными к недостатку кислорода клетки коры головного мозга, изменения в этих клетках начинаются через 5-6 минут после прекращения поступления кислорода._.