ŘÍŠE: ŽIVOČICHY VÝVOJOVÁ BIOLOGIE gmail · 2020. 11. 27. · Obecná charakteristika...
Transcript of ŘÍŠE: ŽIVOČICHY VÝVOJOVÁ BIOLOGIE gmail · 2020. 11. 27. · Obecná charakteristika...
Obecná charakteristika živočichů
Živočichy (animalia): většinou mnohobuněčnéprimárně pohyblivépohlavně i nepohlavně se rozmnožujícíeukaryotickéchemoheterotrofní
Systém živočichů – samostatná prezentace
2
Obecná charakteristika živočichů
Dělení na skupiny dle různých znaků (ne taxonomicky):
mnohobuněční (metazoa) – specializované buňky, min dva listy
asymetrické – bez roviny souměrnosti, bez pravých tkání, buňky
spolu nesouvisí morfologicky ani funkčně = vícebuněční
vločkovci, houby1
1
2
23
Obecná charakteristika živočichů
symetrické – pravé tkáně, bb morfologicky i funkčně spolu souvisejí
paprsčitá = radiální souměrnost (radialia)
– buňky tvoří dva listy (endo a ektoderm) = dvojvrství = diblastika
žahavci, žebernatky
bilaterální souměrnost = bilateralia
– buňky tvoří tři listy (endo, mezo a ektoderm) = triblastika
1 1 2
4
Obecná charakteristika živočichů
symetrické - bilateralia – triblastica další dělení dle tělních dutin:
schizocoel
• prostor vyplňuje houbovitá tkáň
• ne jednotní dutina = acelní
• ploštěnci, pásnice, mechovnatci, morulovci
1
1
3
2
5
Obecná charakteristika živočichů
pseudocoel
• jednotní dutina s orgány, bez vnitřní výstelky
• „hlísti“ – proteinová kutikula na povrchu těla
- průchodná trávicí soustava, protonefridie
- obhltanový prstenec + pruhy dozadu
• hlístice, vířníci, břichobrvky, strunovci, rypečky, hlavatci, vrtějši
1
2
3
5
7
6
Obecná charakteristika živočichů coelom – mezoderm tvoří buněčnou vrstvu vystýlající tělní dutinu
• dutina vsunuta do prvotní = druhotní tělní dutina
• dala vznik dalším orgánovým soustavám
• měkkýši, sumýšovci, rypohlavci, kroužkovci, bradatice, želvušky,
drápkovci, členovci, chapadlovky, ramenonožci, mechovky, ploutvenky,
ostnokožci, polostrunatci, strunatci 1
4
15
13 8
7
Obecná charakteristika živočichů
Dalším kritériem může být dělení podle embryonálních úst:
prvoústí (protostomia)
- teloblasticky
druhoústí (deuterostomia)
- enterocelně
• ploutvenky,
• ostnokožci,
• polostrunatci,
• strunatci8
Obecná charakteristika živočichů
somatologie – o funkci a stavbě organismu člověka
anatomie – popis stavby těla
fyziologie – popis funkci jednotlivých částí a procesů
biochemie a biofyzika – popis chemické a fyzikální podstaty dějů
genetika – dědičnost a proměnlivost
antropologie – věda o člověku v nejširším smyslu9
Obecná charakteristika živočichů
cytologie – věda o buňce (cellula) – 1x použil pojem Robert Hook
– buněčná teorie – M.J.Schleiden a T. Schwam – „všechno je z buněk“
– R. Wirchov – „Omni cellula, cellula est“ = buňka jen z buňky
10
Obecná charakteristika živočichů
histologie – věda o tkáních
• u živočichů jsou 4 základní typy tkání:
– epitelová tkáň
– pojivová tkáň
– svalová tkáň
– nervová tkáň
• Epitel – slouží ke krytí povrchu a jako výstelka dutin
– buňky jsou hustě nahloučený a nasedají na bazální laminu (BZ
zabezpečuje výměnu látek mezi tkáněmi, regeneraci a orientaci)
11
Obecná charakteristika živočichů
Epitel:
1. jednovrstevný
a) plochý (dlaždicový) – výstelka cév
b) krychlový (kubický) – renální tubuly
c) válcovitý (cylindrický) – výstelka střeva
2. vícevrstevný
a) plochý (dlaždicový) - pokožka
b) krychlový (kubický) – výstelka močové trubice
c) válcovitý (cylindrický) – výstelka dýchacích cest
12
Obecná charakteristika živočichů
Epitel:
1. jednovrstevný
a) plochý (dlaždicový) – výstelka cév
b) krychlový (kubický) –renální tubuly
c) válcovitý (cylindrický) – výstelka střeva
2. vícevrstevný
a) plochý (dlaždicový) - pokožka
b) krychlový (kubický) – výstelka močové trubice
c) válcovitý (cylindrický) – výstelka dýchacích cest
13
Obecná charakteristika živočichů
Epitel podle funkce:
a) krycí a výstelkový – pokožka, výstelka střeva
b) žlázový – bb vylučují produkt – základ žláz
c) resorpční – přijímá látky a transportuje je do cév
d) respirační – plicní sklípky
e) smyslový – citlivý na fyzikální a chemické podněty
14
Vývojová biologie - Historie
Aristoteles – 1. experimenty o vývojových stádiích – preparoval vejce
William Harvey – ne jen metamorfóza, ale i epigeneze, „ovo omni“
Antoni van Leeuwenhoek – teorie preformace a mechanicizmu
Carl Ernst von Baer – ontogeneze je zkrácenou fylogenezí
Thomas Hunt Morgan – zavedl Drosophylu jako model vývojové biol
Hans Driesch – vyvrátil mechanistickou teorii – separací 2 blastomer
Sydney Brenner – zavedl Caenorhabditis jako model vývojové genetiky
15
Vývojová biologie – základní procesy
Život začíná fúzí 2 haploidních generativních buněk → vznikem zygoty
Embryogeneze – oplození (tvorba zygoty)
– rýhování (vznik blastuly)
– gastrulace (vznik gastruly, 2—3 vrstev buněk)
– organogeneze (př. neurulace)
– histogeneze (funkční specializace)
16
Základní procesy vývoje
Rýhování = za sebou jdoucí mitotické dělení • dělení rychle, potlačena interfáze (jenom S fáze)• bez vzrůstu objemu a hmoty• buňky stále menší a menší• nejdřív synchronně, • pak někde rychlejší = asynchronně• výsledkem je morula • bez transkripce – všechna mRNA z oocytu• ve dvou formách:
holoblastické (totální)o ekvální – dceřiné buňky stejně velikéo neekvální - dceřiné buňky různé
meroblastické (parciální) – dělí se jen jádra17
Základní procesy vývoje
Blastogeneze
• pokračování rýhování do stadia blastuly
• blastula = dutá koule s dutinou vyplněnou tekutinou/žloutkem
• blastocoel = dutina
• blastoderm = epitelová stěna
• u savců je to blastocysta, u které se záhy buňky rozdělují na:
trofoblast
zárodeční masu
18
Základní procesy vývoje
Gastrulace = přemísťování buněk z povrchové vrstvy dovnitř blastuly
• vytváří se trojrozměrné prostorové uspořádání vícevrstevného těla
• od slova „gaster“ = žaludek – vznik primordiálního střeva
• ukončení využívání informací maternálního původu – využití
vlastní genetické výbavy – rychlá transkripce RNA
19
Gastrulace = přemísťování buněk z povrchové vrstvy dovnitř blastuly
• vytváří se trojrozměrné prostorové uspořádání vícevrstevného těla
• od slova „gaster“ = žaludek – vznik primordiálního střeva
• ukončení využívání informací maternálního původu – využití
vlastní genetické výbavy – rychlá transkripce RNA
Základní procesy vývoje
20
Základní procesy vývoje
vchlípené vrstvy pokrývající vnitřní dutinu se stávají endodermem
výsledkem gastrulace je embryo s 2—3 zárodečnými listy
– (diblastica / triblastika)
ektoderm
endoderm
mezoderm
21
Základní procesy vývoje
vchlípené vrstvy pokrývající vnitřní dutinu se stávají endodermem
výsledkem gastrulace je embryo s 2—3 zárodečnými listy
– (diblastica / triblastika)
ektoderm – vnější vrstva, z něj: pokožka a její deriváty, vzdušnice u hmyzu, exkreční orgány u bezobratlých, periferní části trávicí soustavy, nervová soustava a smyslové buňky, část kostry obličeje, dřen nadledvin
endoderm – vnitřní vrstva, z něj: trávicí soustava a žlázy z něj, štítná žláza, příštítné tělíska, brzlík, plíce u obratlovců
mezoderm – vrstva vmezeřena mezi zárodek střeva a ektoderm, z něj: kosti, svaly, škára, exkreční orgány obratlovců, oběhová soustava, gonády, pravá tělní dutina
22
Základní procesy vývoje
organogeneze – výsledkem je zárodek s orgánovými základy
u savců - plod = fetus (u člověka od 8. týdne vývoje)
23
Výživa a ochrana zárodku
žloutek – živiny, žloutková rezerva ve vajíčku, od matky
• podle objemu zárodek různého stupně dokonalosti:
- malý obsah – larva u hmyzu
- hodně žloutku – ptáci, plazy – postačí na celý vývoj
- téměř nic u savců – výživa matkou
24
zárodeční obaly
• potřeba vývoje ve vodě – vysychání
• hmyz - kutikula
• vejcorodí obratlovci – bílek
• vznik obalů (u skupiny blanatí = amniota → plazi, ptáci, savci):
amnion – uzavře zárodek do amniové dutiny a amniovou tekutinou
chorion – obaluje zárodek i s amnionem a žloutkem
alantois – ze zadní časti střeva, plochý vak, hromadí se tady
metabolická voda
Výživa a ochrana zárodku
25
Výživa a ochrana zárodku
placenta (u placentárních savců)
• na stavbě se podílí alantois, chorion a žloutkový vak
• výživa z mateřské krve (3 týden iuv– bije srdce, komplet výživa)
26
Diferenciace
proliferace – dělení, mitóza
diferenciace – rozlišování buněk – v správní čas a na správním místě
na různé typy podle tvaru a funkce
• geneticky řízená aktivací a blokací skupin genů
• vývoj začíná pluripotentní základní buňkou (≠ multipotentní)
• -blast = buňka determinovaná, naprogramovaná ale dělí se
• -cyt = po terminální diferenciaci k plnění specifické funkce, nedělí se
→ osud diferencované buňky možno zvrátit – princip klonování
27
Diferenciace
28
Pluripotence – princip klonování
29
Larvální vývoj a metamorfóza
• přímý vývoj – z vajíčka jedinec podobný dospělci
• nepřímý vývoj – vloženo stadium larvy – často jiná strava a prostředío proměna nedokonalá – nymfa podobná dospělci, svlékáním se mu stále více
přibližuje
o proměna dokonalá – stadium kukly → rozmnožování schopný jedinec
30
Larvální vývoj a metamorfóza
Metamorfóza = přeměna larvy v dospělce
• řízená hormony
• dle stavu organizmu a prostředí
hmyz:
- corpus allatum → juvenilní hormon → zabraňuje metamorfóze
- vnější podmínky → corpus allatum →prothorakotropní hormom
→uvolňování ekdyzonu z prothorakální žlázy → metamorfóza
žába:
- metamorfóze bráni prolaktin
- hypotalamus → adenohypofýza → TSH → štítná žláza → tyroxin31
Larvální vývoj a metamorfóza
hmyz:
32
Larvální vývoj a metamorfóza
žába:
33
Regenerace
= schopnost nahradit část těla růstem / přestavbou tkání
zárodek – může doplnit i značnou část těla
NE s mozaikovým vývojem – části definované již ve vajíčku (pláštěnci)
hvězdice, ploštěnci, žahavci – velká regenerační schopnost, můžou obnovit
kompletní tělo z poměrně malých částí (nepohlavní rozmnožování)
34
Regenerace
Fyziologická regenerace
obnova tkání dělením buněk, téměř u všech živočíchů
hlístice – bez regenerace – buňky od počátku určený svůj osud
člověk – ne orgány, ale některé buňky ano (jiné ne)
Reparativní regenerace
náhrada ztracených částí těla, zejména končetin
huby, žahavci, ploštěnky, ocasatí obojživelníci, hmyz
Autotomie – schopnost oddělit část těla (obrana, útěk)
• konec ocasu u ještěrky, končetiny hmyzu…35
Regenerace
Fyziologická regenerace
obnova tkání dělením buněk
hlístice – bez regenerace
člověk – ne orgány, ale některé buňky ano (jiné ne)
Repatarivní regenerace
náhrada ztracených částí těla
huby, žahavci, ploštěnky, ocasatí obojživelníci, hmyz
Autotomie – schopnost oddělit část těla (obrana, útěk)
• konec ocasu u ještěrky, končetiny hmyzu…36
Regenerace
Rekonstituce – znovuvýstavba celého těla nebo jeho části
a) multipotentní bb schopné diferencovat
b) diferencované schopné dediferenciace → regenerační
blastém → proliferace → rediferenciace
37
Larvální vývoj a metamorfóza
38
Růst a stárnutí
• velikost druhově specifická a geneticky daná (telomery)
• růst jen omezenou dobu vs. celý život (ryby)
a) zvyšování hmoty dělením buněk• novorozenec 2x1012, dospělý 6x1013, háďátko 959, vířník 32
b) růst stávajících buněk bez dělení
c) zvyšováním mezibuněčné hmoty• kosti, chrupavky
39
• růstové faktory
• u obratlovců – růstový hormon hypofýzy –
• u člověka somatotropní STH (epifyzární štěrbiny)
o gigantizmus (Sultan Kösen - 251 cm, 2009)
o nanizmus (Khágendra Magar – 54,6 cm, 2012, † 2015)
o akromegalie
Růst a stárnutí
40
Růst a stárnutí
• růst musí být dokonale regulovaný
• nekoordinované dělení buněk → nádorové bujnění
• protoonkogeny → onkogeny
• nádorové supresory
• zhoubný = maligní nádor → metastáze
• nezhoubný = benigní nádor
• karcinogenní látky a vlivy → mutace (p53, telomeráza)
41
Růst a stárnutí
Stárnutí = senescence
• délka života druhově specifická, geneticky daná (+způsob života)o nejstarší člověk Japonka Kane Tanakaová - 116 let, 2019, *1903
• opravy genetických chyb → účinnost klesá → hromadění chyb
• zkracování telomer → zastavení dělení, regenerace
• pokles funkce orgánů (ledviny 1% / rok)
Apoptóza
programovaná, fyziologická smrt buňky (≠ nekróza)
vývoj – vznik dutin, oddělení prstů…)
Smrt organizmu – odstranění „opotřebovaných“ jedinců, uvolnění prostoru42