Наследственность и развитие организма

Наследственность – способность живых организмов накапливать, хранить и передавать потомству наследственную информацию. Передача и хранение наследственных признаков обеспечивается ДНК и РНК.

Рис. 3. Участки молекул РНК и ДНК, с указанием азотистых оснований.

Ведущее значение в передаче наследственной информации принадлежит ДНК. Большая длина молекулы ДНК дает возможность «записать» определенную информацию.

Участок молекулы ДНК, хранящий информацию определенного признака - ген. Каждая молекула ДНК включает в себя сотни генов и представляет программу развития многих признаков и свойств организма. Объединяясь с особыми белками, молекула ДНК образует в ядре хромосомы.

Рис. 4. Хромосомы. Фото ANDREW SYRED.

Хромосома – это органелла клеточного ядра у эукариот (у прокариот расположена непосредственно в цитоплазме), являющаяся носителем генетической информации (генов), способная к воспроизведению с сохранением структурно-функциональной индивидуальности в ряду поколений; основу хромосомы составляет непрерывная двухцепочечная спирально уложенная (конденсированная) молекула ДНК, связанная с гистонами и негистоновыми белками, образующими хроматин.

Число хромосом постоянно для каждого вида животных и растений. У человека в ядрах соматических клеток содержится 46 хромосом, а в ядрах половых – 23. При слиянии яйцеклетки со сперматозоидом хромосом вновь становится 46.

Рис. 5. Хромосома, находящаяся в ядре клетки, содержащая нити ДНК.

Зародившийся организм получает половину признаков от матери и половину от отца.

Рис. 6. Передача Y-хромосомы по наследству.

Комбинации этих признаков могут быть самые разные. Данная комбинация унаследованных признаков и определяет «генный портрет» человека – его генотип. Совокупность свойств организма, приобретенных в процессе жизни, определяет фенотипический портрет человека – его фенотип. Таким образом, каждому ребенку присуща индивидуальная генетически обоснованная программа развития.

Однако развитие ребенка и реализация генетической программы происходит в конкретных условиях внешней среды. Факторы внешней среды в зависимости от их характера, силы и продолжительности действия могут способствовать выходу за границы индивидуальной программы развития. Большое значение играет возрастной период, так как каждый период отличается различной чувствительностью к факторам внешней среды.

Все факторы внешней среды условно можно разделить на 3 группы: неорганические (температура, свет, парциальное давление газов во вдыхаемом воздухе, уровень радиации и т. д.), органические (воздействие, оказываемое на организм ребенка другими живыми существами) и социальные (воздействия, оказываемые на ребенка членами семьи, которые, в свою очередь, определяются укладом, традициями, социальными ориентирами, материальным достатком семьи и т. д.). К социальным факторам относят также микроклимат, который создается вокруг ребенка в детских учреждениях, учебных заведениях, а затем в рабочих коллективах.

Факторы органической природы могут выступать по отношению к растущему организму как симбионты – бактерии толстого кишечника. Одни из них расщепляют растительную клетчатку, так как в пищеварительных соках человека нет ферментов для ее переваривания. В то же время многочисленные микроорганизмы способны вызывать различные заболевания или паразитировать в организме ребенка.

Большое значение играет социальный фактор. Ребенок может иметь генетически детерминированные музыкальные способности. Но отсутствие необходимых условий не позволяет развиться этим способностям. Или же несовпадение социальных ориентиров родителей с социальными ориентирами ребенка может явиться причиной прекращения посещения спортивной секции.

Низкая материальная обеспеченность семьи является причиной неполноценного питания, плохих жилищных условий и как следствие – отставание в физическом развитии ребенка. Огромное значение играет микроклимат в семье. Воспитание ребенка в состоянии эмоционального дискомфорта (конфликты в семье, отсутствие родительской ласки и заботы) затормаживает его развитие. Такое явление получило название психосоциальная низкорослость, или дефицит материнской ласки. Наиболее ярко это проявляется у детей-сирот.

Кроме того, большинство отечественных физиологов склонны считать, что физические упражнения стимулируют рост скелета как в длину, так и в ширину. Наряду с этим, в литературе накоплен огромный материал о негативном влиянии интенсивных физических нагрузок на растущий скелет. Исследования показывают, что при более ранней интенсивной тренировочной деятельности у детей чаще выявляются хронические заболевания суставов, которые трудно поддаются лечению.

Таким образом, только рациональная программа физического воспитания в сочетании с другими благоприятными факторами (полноценное питание, хорошие социальные условия и т. д.) являются естественными стимуляторами роста.

Вопросы для самоконтроля:

1. На какой стадии онтогенеза любой многоклеточный организм состоит всего из одной клетки?

1. Когда мы можем наблюдать стадию трехслойного зародыша?

2. Назовите известные вам периоды пре- и постнатального онтогенеза, укажите принцип классификации.

3. По каким внешним признакам можно узнать возраст человека?

4. В каком возрастном периоде находятся дети 10 лет?

5. Дайте определения терминам «онтогенез», «зигота», «бластула», «гаструла», «морула», «органогенез», «полипотентные клетки».

6. Сколько пар хромосом у человека?

7. Существует ли взаимосвязь между биологическим и хронологическим возрастом?

8. В чем особенности различных возрастов человека?

Список рекомендуемой литературы по теме:

1. Кузнецов С.Л., Пугачев М.К. Лекции по гистологии, цитологии и эмбриологии.

М.: МИА, 2009

2. Кузнецов С.Л.. Мушкамбаров Н.Н. Гистология, цитология и эмбриология. М.: МИА,

3. Корочкин Л.И. Биология индивидуального развития / Л.И. Корочкин. – РМ: МГУ, 2002.

4. Самусев Р.П., Смирнова А.В. Атлас по цитологии, гистологии и эмбриологии. М.:

Оникс, 2006

5. Слука Б.А., Студеникина Т.М. Эмбриология: учебное пособие. М: Харвест, 2009

Министерство Образования и науки РФ КГБОУ СПО «Красноярский педагогический колледж №1» ВОЗРАСТНАЯ АНАТОМИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ И ШКОЛЬНАЯ ГИГИЕНА Краткое пособие для подготовки к экзамену для специальностей   050146-«Преподавание в начальных классах» 050130-«Музыкальное образование» 050401-«История» базовый/ повышенный уровень среднего профессионального образования ЧАСТЬ 3   Красноярск

Утверждены: научно-методическим советом   __________ Е.А. Чувашева   «» __________2011_г.     Составлены в соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников для специальности   050146-«Преподавание в начальных классах» 050130-«Музыкальное образование» 050401-«История»   Одобрены: Предметно-цикловой комиссией Общих гуманитарных и социально-экономических дисциплин Председатель: Ильина И.В. «» декабря 2011г Составитель: Михеева О.П. Рецензенты: Дубровка И. В.

5. Дайте определения терминам «онтогенез», «зигота», «бластула», «гаструла», «морула», «органогенез», «полипотентные клетки». 6. Сколько пар хромосом у человека? 7. Существует ли взаимосвязь между биологическим и хронологическим возрастом? 8. В чем особенности различных возрастов человека? Список рекомендуемой литературы по теме:   1. Кузнецов С.Л., Пугачев М.К. Лекции по гистологии, цитологии и эмбриологии. М.: МИА, 2009 2. Кузнецов С.Л.. Мушкамбаров Н.Н. Гистология, цитология и эмбриология. М.: МИА, 3. Корочкин Л.И. Биология индивидуального развития / Л.И. Корочкин. – РМ: МГУ, 2002. 4. Самусев Р.П., Смирнова А.В. Атлас по цитологии, гистологии и эмбриологии. М.: Оникс, 2006 5. Слука Б.А., Студеникина Т.М. Эмбриология: учебное пособие. М: Харвест, 2009

Введение. Курс «Возрастная анатомия, физиология и школьная гигиена» входит в число общеобразовательных дисциплин ГОС ВПО по специальности 050401 и участвует в подготовке студентов к профессиональной деятельности. Он разработан для студентов 1 и 2 курса, обучающихся в среднем специальном учебном заведении с повышенным уровнем образования по специальности 050401-«История». Курс «Возрастная анатомия, физиология и школьная гигиена» дает представление о возрастных и половых особенностях строения и функциях организма, об особенностях формирования организма в условиях воздействия различных параметров внешней среды. Программа курса построена с учётом задач обучения, воспитания, охраны и укрепления здоровья учащихся. Целью создания пособия по курсу является закрепление, систематизация и обобщение знаний, полученных в результате аудиторной работы. После каждой темы дается список использованной при написании литературы для более подробного изучения темы студентами. По завершении курса студент должен: знать:

влиянии интенсивных физических нагрузок на растущий скелет. Исследования показывают, что при более ранней интенсивной тренировочной деятельности у детей чаще выявляются хронические заболевания суставов, которые трудно поддаются лечению. Таким образом, только рациональная программа физического воспитания в сочетании с другими благоприятными факторами (полноценное питание, хорошие социальные условия и т. д.) являются естественными стимуляторами роста.   Вопросы для самоконтроля:   1. На какой стадии онтогенеза любой многоклеточный организм состоит всего из одной клетки? 1. Когда мы можем наблюдать стадию трехслойного зародыша? 2. Назовите известные вам периоды пре- и постнатального онтогенеза, укажите принцип классификации. 3. По каким внешним признакам можно узнать возраст человека? 4. В каком возрастном периоде находятся дети 10 лет?

- значение возрастной анатомии и физиологии человека для педагога; - структурно-функциональную организацию органов и физиологических систем организма, возрастные особенности развития; - этапы индивидуального развития человека, закономерности роста и развития детского организма, возрастную периодизацию, сенситивные периоды развития ребенка; - календарный и биологический возраст, их соотношение, критерии определения биологического возраста на разных этапах онтогенеза; - психофизиологические аспекты поведения ребенка, становление коммуникативного поведения. уметь: - анализировать процессы, происходящие со школьниками разных возрастов; - составлять расписание, не причиняющее вреда здоровью учащихся; - организовывать оптимальный режим дня, разрабатывать оптимальный рацион питания школьников;

многочисленные микроорганизмы способны вызывать различные заболевания или паразитировать в организме ребенка. Большое значение играет социальный фактор. Ребенок может иметь генетически детерминированные музыкальные способности. Но отсутствие необходимых условий не позволяет развиться этим способностям. Или же несовпадение социальных ориентиров родителей с социальными ориентирами ребенка может явиться причиной прекращения посещения спортивной секции. Низкая материальная обеспеченность семьи является причиной неполноценного питания, плохих жилищных условий и как следствие – отставание в физическом развитии ребенка. Огромное значение играет микроклимат в семье. Воспитание ребенка в состоянии эмоционального дискомфорта (конфликты в семье, отсутствие родительской ласки и заботы) затормаживает его развитие. Такое явление получило название психосоциальная низкорослость, или дефицит материнской ласки. Наиболее ярко это проявляется у детей-сирот. Кроме того, большинство отечественных физиологов склонны считать, что физические упражнения стимулируют рост скелета как в длину, так и в ширину. Наряду с этим, в литературе накоплен огромный материал о негативном

- определять индивидуально-типологических особенности ребенка и его готовность к обучению; - работать с различными литературными источниками, верно определяя их релевантность. общебиологические закономерности индивидуального развития   Понятие об онтогенезе   Онтогенез (от греч. ontos — существо, genesis — развитие) — это полная история (цикл) развития индивидуального организма (животного или растения), начинающаяся с образования давших ему начало половых клеток и заканчивающаяся его смертью. Представления об онтогенезе (индивидуальной истории развития организма) основаны на данных о росте организма, дифференцировке его клеток и морфогенезе. В онтогенезе выделяют два относительно самостоятельных этапа развития: пренатальный (эмбриональный) и постнатальный (постэмбриональный). Первый начинается с момента зачатия и продолжается до рождения ребенка, второй – от момента рождения до смерти человека. Первый этап в среднем длится 280 дней. Продолжительность второго для всех людей различна.

Однако развитие ребенка и реализация генетической программы происходит в конкретных условиях внешней среды. Факторы внешней среды в зависимости от их характера, силы и продолжительности действия могут способствовать выходу за границы индивидуальной программы развития. Большое значение играет возрастной период, так как каждый период отличается различной чувствительностью к факторам внешней среды. Все факторы внешней среды условно можно разделить на 3 группы: неорганические (температура, свет, парциальное давление газов во вдыхаемом воздухе, уровень радиации и т. д.), органические (воздействие, оказываемое на организм ребенка другими живыми существами) и социальные (воздействия, оказываемые на ребенка членами семьи, которые, в свою очередь, определяются укладом, традициями, социальными ориентирами, материальным достатком семьи и т. д.). К социальным факторам относят также микроклимат, который создается вокруг ребенка в детских учреждениях, учебных заведениях, а затем в рабочих коллективах. Факторы органической природы могут выступать по отношению к растущему организму как симбионты – бактерии толстого кишечника. Одни из них расщепляют растительную клетчатку, так как в пищеварительных соках человека нет ферментов для ее переваривания. В то же время

Пренатальный период. В эмбриональном периоде выделяют три основных этапа: дробление, гаструляцию и первичный органогенез.   Дробление. Оплодотворенная яйцеклетка (зигота) содержит двойной набор хромосом (в отличие от сперматозоида и яйцеклетки, которые несут по половине набора), и является одновременно и клеткой, и организмом на самом раннем этапе его развития. В результате многократных делений одноклеточный организм превращается в многоклеточный. Возникшее при слиянии ядер сперматозоида яйцеклетки ядро зиготы уже через несколько минут начинает делиться, вместе с ним делится и цитоплазма. Образующиеся клетки, еще сильно отличающиеся от клеток взрослого организма, называются бластомерами (от греч. blastos - зародыш, meros - часть). При делении бластомеров размеры их не увеличиваются. Поэтому процесс деления носит название дробления. В период дробления накапливается клеточный материал для дальнейшего развития. По мере увеличения числа клеток деление их становится неодновременным, бластомеры все дальше и дальше отходят от центра зародыша, образуя полость. В конце дробления

Рис. 6. Передача Y-хромосомы по наследству. Комбинации этих признаков могут быть самые разные. Данная комбинация унаследованных признаков и определяет «генный портрет» человека – его генотип. Совокупность свойств организма, приобретенных в процессе жизни, определяет фенотипический портрет человека – его фенотип. Таким образом, каждому ребенку присуща индивидуальная генетически обоснованная программа развития.

зародыш принимает форму пузырька со стенкой, образованной одним слоем клеток, тесно прилегающих друг к другу, а внутренняя полость зародыша становится совершенно изолированной. Эта полость называется первичной полостью тела (бластоцель). Завершается дробление образованием однослойного многоклеточного зародыша – бластулы (греч. blastos - росток). Гаструляция. В процессе развития бластула переходит в новую стадию, называемую гаструлой (от греч. gaster – желудок). В результате гаструляции полая сферическая бластула превращается в трехслойную структуру: внутренний слой, т.е. стенку первичной кишки, называют энтодермой, наружный слой, который так и остался снаружи - эктодермой, а промежуточный рыхлый слой ткани, состоящий из первичной и вторичной мезенхимы - мезодермой. Это три зародышевых листка, характерные для всех высших животных. Зародышевые листки - группы родственных клеток, обособляющиеся в ходе гаструляции и дающие определенные органы. Их три – эктодерма,

содержится 46 хромосом, а в ядрах половых – 23. При слиянии яйцеклетки со сперматозоидом хромосом вновь становится 46.   Рис. 5. Хромосома, находящаяся в ядре клетки, содержащая нити ДНК. Зародившийся организм получает половину признаков от матери и половину от отца.

энтодерма, мезодерма. Организация трехслойного эмбриона в общих чертах соответствует организации взрослого животного с пищеварительной трубкой внутри, эпидермисом снаружи и органами соединительнотканного происхождения между ними.   Рис. 1. Образование бластулы и гаструлы из зиготы. Первичный органогенез.

развития многих признаков и свойств организма. Объединяясь с особыми белками, молекула ДНК образует в ядре хромосомы. Рис. 4. Хромосомы.Фото ANDREW SYRED. Хромосома – это органелла клеточного ядра у эукариот (у прокариот расположена непосредственно в цитоплазме), являющаяся носителем генетической информации (генов), способная к воспроизведению с сохранением структурно-функциональной индивидуальности в ряду поколений; основу хромосомы составляет непрерывная двухцепочечная спирально уложенная (конденсированная) молекула ДНК, связанная с гистонами и негистоновыми белками, образующими хроматин. Число хромосом постоянно для каждого вида животных и растений. У человека в ядрах соматических клеток

После завершения гаструляции у зародыша образуются комплекс осевых органов: нервная трубка, хорда, кишечная трубка. Спинная часть эктодермы, располагающаяся непосредственно под первым зачатком, обособляется от остальной энтодермы и сворачивается в плотный тяж – хорду. Из оставшейся части энтодермы развиваются мезодерма и эпителий кишечника. Дальнейшая дифференцировка клеток зародыша приводит к возникновению многочисленных производных зародышевых листков – органов и тканей. Рост и развитие организма детей и подростков Рост – увеличение длины, объема и массы тела детей и подростков. Рост осуществляется за счет процессов гиперплазии – увеличения числа клеток и количества составляющих их органических молекул, а также за счет гипертрофии – увеличения размеров клеток. Процессы гиперплазии наиболее интенсивно протекают в период внутриутробного развития и менее интенсивно после рождения. В постнатальный период некоторые клетки теряют способность к делению. Так, образование новых мышечных клеток возможно только первые 4 месяца после рождения. Дальнейшее увеличение массы и объема мышечной ткани происходит в основном за счет образования огромного количества нервных отростков и синаптических контактов.

Рис. 3. Участки молекул РНК и ДНК, с указанием азотистых оснований.   Ведущее значение в передаче наследственной информации принадлежит ДНК. Большая длина молекулы ДНК дает возможность «записать» определенную информацию. Участок молекулы ДНК, хранящий информацию определенного признака - ген. Каждая молекула ДНК включает в себя сотни генов и представляет программу

Рис. 2. Пропорции тела человека на разных этапах онтогенеза.   Развитие – качественные изменения, заключающиеся в усложнении строения и функций всех тканей и органов и процессов их регуляции. Рост и развитие организма протекают неравномерно – гетерохронно. В неодновременности роста и развития отдельных систем лежит биологическая целесообразность. В первую очередь, развиваются жизненно необходимые органы, обеспечивающие адаптацию к конкретным условиям внешней среды и выживаемость организма. Данная концепция ускоренного и избирательного развития отдельных структур была выдвинута физиологом П.Анохиным. Исходя из неравномерного темпа роста и развития организма, весь этап достижения функциональной зрелости условно делят на несколько возрастных периодов. Существуют различные схемы возрастной периодизации, но при воспитании детей и подростков часто пользуются схемой,

Хронологический – это количество прожитых лет от рождения до момента обследования. Хронологический возраст имеет четкую временную границу (день, месяц, год). Биологический возраст является также функцией времени, но определяется совокупностью морфофункциональных особенностей организма. Разница между хронологическим и биологическим возрастом может достигать 5 лет.   Наследственность и развитие организма   Наследственность – способность живых организмов накапливать, хранить и передавать потомству наследственную информацию. Передача и хранение наследственных признаков обеспечивается ДНК и РНК.

предложенной на Международном симпозиуме по возрастной физиологии в 1965 году. Сразу после рождения наступает период, называемый периодом новорожденности(1-10 дней).Основанием для этого выделения служит тот факт, что в это время имеет место вскармливание ребенка молозивом в течение 8-10 дней. груднойпериод продолжается до года. Начало этого периода связано с переходом к питанию «зрелым» молоком. Во время грудного периода наблюдается наибольшая интенсивность роста, по сравнению со всеми остальными периодами жизни. Длина тела увеличивается от рождения до года в 1,5 раза, а масса тела – в 3 раза. С 6 мес. начинают прорезываться молочные зубы. В 1-й мес. ребенок начинает улыбаться в ответ на обращение к нему взрослых, в 6 мес. пытается ползать на четвереньках, в 8 – делает попытки ходить, к году ребенок обычно ходит. Период раннего детствадлится от 1 года до 4 лет. В конце второго года жизни заканчивается прорезывание зубов. После 2 лет абсолютные и относительные величины годичных приростов размеров тела быстро уменьшаются. С 4 лет начинается период первого детства,который заканчивается в 7 лет. Начиная с 6 лет появляются первые постоянные зубы: первый моляр и медиальный резец на нижней челюсти. Возраст от 1 года до 7 лет называют также

	периодом нейтрального детства, поскольку мальчики и девочки почти не отличаются друг от друга размерами и формой тела. Период второго детствадлится у мальчиков с 8 до 12 лет, у девочек – с 8 до 11 лет. В этот период выявляются половые различия в размерах и форме тела, а также начинается усиленный рост тела в длину. Темпы роста у девочек выше, чем у мальчиков, так как половое созревание у девочек начинается в среднем на два года раньше. Усиление секреции половых гормонов (особенно у девочек) обусловливает развитие вторичных половых признаков. Следующий период – подростковый– называется также периодом полового созревания, или пубертатным периодом. Он продолжается у мальчиков с 13 до 16 лет, у девочек – с 12 до 15 лет. В это время наблюдается дальнейшее увеличение скоростей роста – пубертатный скачок, который касается всех размеров тела. Наибольшие прибавки в длине тела у девочек имеют место между 11 и 12 годами, по массе тела – между 12 и 13 годами. У мальчиков прибавка в длине наблюдается между 13 и 14 годами, а прибавка в массе тела – между 14 и 15 годами. В подростковый период происходит интенсивное половое созревание мальчиков. Умальчиков, по сравнению с девочками, более продолжителен пубертатный период и сильнее выражен пубертатный скачок роста.		Юношеский возрастпродолжается у юношей от 18 до 21 года, а у девушек – от 17 до 20 лет. В этот период в основном заканчиваются процесс роста и формирование организма и все основные размерные признаки тела достигают дефинитивной (окончательной) величины. Взрелом возрасте, который продолжается у мужчин от 22 до 60 лет, а у женщин от 21 до 55 лет,форма и строение тела изменяются мало. Между 30 и 50 годами длина тела остается постоянной, а потом начинает уменьшаться. В пожилом(мужчины – 61-74 года, женщины – 56-74 года)и старческом(75-90 лет)возрастепроисходят постепенные инволютивные изменения организма. Выделяют еще один возрастной период – долгожительство (свыше 90 лет). Любая возрастная группа для отдельно взятого ребенка довольно условна. Так как рост и развитие имеют индивидуальные особенности, т.е. та или иная фаза появляются раньше или позднее по сравнению со средними показателями для популяции. Встречаются дети, индивидуальное развитие которых значительно опережает хронологический (паспортный) возраст. В связи с этим необходимо конкретизировать понятие «возраст ребенка», имея в виду хронологический или биологический возраст.