Характеристики эпидермиса и дермы

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ТЮМЕНСКАЯ ОБЛАСТЬ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКИЙ АВТОНОМНЫЙ ОКРУГ-ЮГРА

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ХМАО

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКОГО ОКРУГА»

«Утверждаю»_______________

Зав. кафедрой _______________

«____»________________ 200 г.

Методическая разработка

Практического (лабораторного) занятия № 13 для студентов I-курса.

Тема занятия: «Эволюция покровов тела».

Методическую разработку подготовил

Методическая разработка обсуждена и утверждена

На кафедральном совещании №___

«_____»_____________________200 г.

Сургут, 200 г.

Продолжительность изучения темы: «Эволюция покровов тела» составляет три часа; из них занятие три часа, самостоятельная работа 1 ч.20 минут.

Место проведения занятия 533 аудитория

Цель занятия:

Цель:Изучить основные этапы эволюции покровов тела у бес­позвоночных и хордовых животных. Выделить главные направ­ления эволюции покровов у животных. Обосновать возмож­ность формирования у человека онтофилогенетических поро­ков развития покровов.

Содержание занятия:

Хронокарта занятия:

№	Название этапа	Время (мин)
1.	Проверка присутствующих	1-2
2.	Вступительное слово	10-11
3.	Контроль исходных знаний а) программ. контроль ( вводный ) б) фронтальный опрос	3-5 10-15
4.	Самостоятельная работа студентов	70-80
5.	Контроль конечных знаний а) программ. контроль ( итоговый )	5-7
6.	Подведение итогов, просмотр тетрадей	10-12

Итого: 120 минут

( 3-х часовое занятие)

1.Проверка присутствующих.

2.Вступительное слово преподавателя.

Преподаватель называет тему занятия (можно спросить студента), его цели, значение и обоснование темы. Преподаватель знакомит студентов с организацией и правилами ведения учебных тетрадей.

3.Выявление исходного уровня знаний студентов.

3.1.Вводный программированный контроль (выполняется дома). На занятии проверяется правильность ответов.

3.2.Фронтальный опрос.

Вопросы для самоподготовки

1. Производными каких зародышевых листков являются по­кровы беспозвоночных и хордовых животных?

2. Какова роль покровов в жизнедеятельности организма?

3. По какому пути шла эволюция покровов беспозвоночных?

4. Каковы функции производных покровов у беспозвоночных?

5. Какие изменения в строении покровов наблюдаются у бес­позвоночных, ведущих паразитический образ жизни?

6. Каковы эволюционные преобразования покровов у позво­ночных?

7. Каково происхождение плакоидной чешуи, костной чешуи рыб, роговой чешуи рептилий, волос млекопитающих?

8. Какие онтофилогенетические пороки развития покровов мо­гут быть у человека и чем они обусловлены?

Термины:

Покровы тела непосредственно соприкасаются с внешней средой и выполняют разнообразные функции. У беспозвоноч­ных животных эволюция покровов происходила от мерцатель­ного эпителия (ресничные черви) к эпителию, лишенному рес­ничек (сосальщики, ленточные, круглые, кольчатые черви). У многих беспозвоночных эпителий снаружи покрыт много­слойной кутикулой (дополнительная опора и защита). У члени­стоногих хитинизированная кутикула выполняет функцию экзоскелета, с появлением которого они утратили способность ме­нять форму тела. У них развились многоколенные конечности, соединяющиеся с телом при помощи суставов, которые обеспе­чивают сложные движения. Эволюция мышечного компонента опорно-двигательного аппарата у беспозвоночных осуществля­лась от кожно-мускульного мешка (черви) к специализирован­ным группам поперечнополосатых мышц (членистоногие).

У всех хордовых животных покров тела дифференцируется на эпидермис и дерму, которые тесно связаны друг с другом, но различны по происхождению: эпидермис развивается из экто­дермы, дерма - из дерматома мезодермы. Эволюция эпидерми­са происходила в направлении от однослойного цилиндрическо­го эпителия (подтип Бесчерепные) к многослойному плоскому (подтип Позвоночные). У рыб и амфибий эпидермис образован живыми клетками; освоение позвоночными суши обусловило ороговение поверхностных слоев эпидермиса, создалась воз­можность препятствовать неконтролируемой потере воды путем испарения, что важно в условиях постоянного наземного суще­ствования. Переход от внутренней части эпидермиса к наруж­ной у амфибий и рептилий постепенный, а у млекопитающих между ростковым слоем и роговым есть граница (блестящий слой). Производными эпидермиса являются разнообразные спе­циализированные структуры: чешуя, рога, копыта, когти, ногти, волосы (видоизменения рогового слоя), а также многочислен­ные экзокринные железы (слизистые, ядовитые, церуминозные, сальные, потовые, млечные). Эволюция желез происходила в направлении усложнения от одноклеточных к многоклеточным оформленным структурам, которые углубились в дерму.

Эволюция дермы совершалась по пути увеличения волокни­стого компонента (коллагеновых волокон), развития сосудистых сетей и нервных сплетений, формирования подкожно-жировой клетчатки. Следует отметить, что волокнистое строение дермы является вторичным (первично наличие в ней костных образований - у костных рыб дерма состоит из толстых костных че­шуй). Об этом свидетельствуют палеонтологические данные по­следовательных стадий редукции костных чешуй и перехода к современному строению дермы у амфибий и рептилий.

Покровы млекопитающих построены наиболее сложно в связи с расширением количества выполняемых функций. В дерме формируются сосочковый и сетчатый слои; дермальные сосочки обеспечивают более тесный контакт между эпи­дермисом и дермой, приближают кровеносные сосуды к эпи­дермису (интенсификация терморегуляции). Формируется но­вый структурный элемент эпидермиса - волосяной покров. Он различается у разных животных, на разных участках тела, в раз­ное время года, у особей разного возраста. Большое приспосо­бительное значение имеет разнообразная окраска животных: защита, предупреждение, роль в брачном поведении и др.

У млекопитающих развиваются специализированные произ­водные потовых желез - млечные железы, давшие название классу; никаких предшественников этих желез у представите­лей предыдущих классов позвоночных не имеется.

Онтогенез покровов млекопитающих и человека отражает их эволюцию по типу архаллаксиса, который не допускает река­питуляции предкового состояния признака (например, роговых чешуй), в противном случае изменяется весь ход эмбриогенеза. Нарушение раннего эмбриогенеза покровов тела может при­вести к формированию онтофилогенетических пороков, не за­трагивающих, однако, жизненно важных функций организма.

Задание для студентов

Работа 1. Функции покровов тела.

Изучите функции и запишите в рабочую тетрадь.

1. Защита от механических, физических, химических и био­логических (бактерии, вирусы, грибы) воздействий.

2. Опорная.

3. Рецепторная (тактильная, болевая, температурная чувст­вительность).

4. Осязание.

5. Газообмен.

6. Регуляция водно-солевого обмена.

7.Терморегуляция (теплообмен, теплоизоляция).

8. Метаболическая (образование подкожно-жировой клетчатки, витамина D, молока).

9. Экскреторная.

10. Адаптационная (приспособительная окраска; вариабельность волосяного покрова; многообразие придатков; секрет желез определяет поведенческие реакции).

Работа 2.Сравнительная характеристика покровов тела у различных типов беспозвоночных животных.

Используя материалы учебников и предлагаемой табл. 1, изучите особенности строения покровов у разных типов беспо­звоночных животных.

Таблица1

Подцарства и типы беспозвоноч­ных	Морфофункциональная характери­стика покровов	Производные покровов	Функции покровов
Подцарство Одно­клеточные (Простей­шие) Тип Про­стейшие Подцарство Много­клеточные Тип Ки­шечнопо­лостные   Тип Плоские черви: Класс Реснич­ные чер­ви   Класс Сосальщики   Класс Ленточ­ные чер­ви   Тип Круглые черви     Тип Кольчатые черви   Тип Членисто­ногие	Цито плазматиче­ская мембрана     Эктодерма, состо­ит из нескольких видов клеток: эпи­телиально-мус­кульных, стрека­тельных, половых, интерстициальных Кожно - мускульный мешок, со­стоит из эпителия и сложной систе­мы мышечных во­локон. На брюшной стороне тела мерцательный эпителий. Кожно- мускуль­ный, мешок со­стоит из эпителия особого строения - тегумента (лишенно­го ресничек) и трех слоев глад­ких мышц То же     Кожно-мускуль­ный мешок, состоит из многослойной нерастяжимой кутикулы, гиподермы и одного слоя гладких мышц Кутикула, одно­слойный цилинд­рический эпите­лий, сложная сис­тема мышечных волокон. В эпите­лии разветвленная сеть капилляров Многослойная хитинизирован­ная кутикула, од­нослойный эпи­телий. Утрата сплошного кож­но-мускульного мешка	Пелликула; раковины; оболочка цисты.     Статоциты. Наружный известковый скелет.   Железистые клет­ки; рабдитные клетки. Реснички. Статоциты.   Железистые клет­ки; присоски; кутикулярные шипики; оболочка цист, капсул.     Присоски, крючья, ботрии. Чувстви­тельные клетки. Микротрихии. Стенка финнозных стадий Кутикулярные гу­бы; хитиновые зубы; оболочка капсул, яиц     Слизистые, белковые одноклеточные железы. Чувствительные клетки. Хитиновая оболочка; кокон. Кожные жабры. Присоски. Верхняя губа. Жабры, статоциты. Хитиновая выстилка трахей. Чувствительные, покровные, ядовитые волоски. Чешуйки, щетинки, щитки, бугорки, бляшки. Одноклеточные и многоклеточные железы. Крылья. Кокон. присоски	Защитная; постоянство Формы тела. Участие цитоплазматической мембраны в про­цессах пино- и фагоцитоза, в об­разовании псевдоподий, ундулирующей мембра­ны, жгутиков и ресничек; у паразитических форм смена антигенных свойств. Защитная; поражение добычи, изменение формы тела, равновесие, размножение.     Защитная, осяза­тельная, захват пищи, рецепторная, равновесие     Защита от перева­ривания фермен­тами хозяина; фиксация; анти­генная маскиров­ка   Защита от перева­ривания фермен­тами хозяина; фиксация; рецепторная; всасыва­ние питательных веществ; бесполое размножение - почкование боль­шого количества мелких финн Опорная; защит­ная; фиксация     Защитная, рецепторная, газо­обменная; фик­сация     Защитная, двига­тельная, рецепторная. Железы: пахучие, линочные, восковые паутинные. У паразитических форм: фиксация увеличение объе­ма тела при кровососании.

Работа 3.Эволюционные преобразования покровов у хор­довых животных.

Изучите преобразования и запишите в рабочую тетрадь.

1. Усиление главной - защитной функции за счет:

а) формирования многослойного эпидермиса;

б) кератинизации верхних слоев эпидермиса;

в) образования специализированных структур (чешуя, ког­ти, ногти);

г) приспособительной окраски;

д) разрастания соединительной ткани в дерме.

2. Усиление функции терморегуляции за счет:

а) обильной кровеносной сети дермы;

б) быстрого изменения диаметра артериальных сосудов.

3. Расширение количества выполняемых функций:

а) участие в теплообмене;

б) теплоизоляционная;

в) водно-солевой обмен;

г) рецепторная;

д) сигнальная;

е) метаболическая.

4. Смена функций:

а) деление эпидермиса на два слоя: ростковый и роговой;

б) формирование зубов позвоночных из плакоидной чешуи хрящевых рыб;

в) особый тип волос - вибриссы выполняют функцию ося­зания.

5. Формирование у млекопитающих новых структурных эле­ментов кожи - волосяного покрова, подкожной жировой клет­чатки, желез нового типа: сальных, потовых, млечных.

Работа 4.Сравнительная характеристика покровов тела у животных типа Хордовые.

Используя приведенные ниже характеристики эпидермиса и дермы, проведите сравнительный анализ строения покровов бесчерепных и различных классов позвоночных животных. Ра­боту оформите в виде табл. 2.

Таблица 2

Подтипы, классы	Особенности строения эпидер­миса и дермы	Производ­ные эпидер­миса	Производ­ные дермы
Подтип Бесчерепные Класс Ланцетники Подтип Позвоночные: Класс Хрящевые рыбы Класс Костные рыбы Класс Земноводные Класс Рептилии Класс Млекопитающие

Характеристики эпидермиса и дермы

Эпидермис (эпителиальная ткань):

а) многослойный плоский неороговевающий;

б) однослойный цилиндрический;

в) четко разделен на два слоя: верхний роговой и нижний рост­ковый;

г) многослойный плоский ороговевающий;

д) многослойный плоский. В нем развиваются многообразные придатки в зависимости от образа жизни и уровня организа­ции, а также одноклеточные и многоклеточные железы, вы­полняющие различные функции;

е) смена рогового слоя путем линьки;

ж) отсутствие чешуи.

Дерма (соединительная ткань):

а) плотная волокнистая;

б) развита слабо, рыхлая, волокнистая;

в) тонкая, обильно снабжена капиллярами;

г) содержит немного рыхлой соединительной, ткани, но в ос­новном замещена костными чешуями;

д) толще эпидермального слоя, состоит из двух слоев: сосочкового и сетчатого; нижнюю часть ее составляет подкожная жировая клетчатка;

е) под дермой много лимфатических полостей, и кожа прикре­плена к мышцам лишь в отдельных, местах, что делает ее очень подвижной;

ж) развита хорошо за счет разрастания волокнистого компонен­та соединительной ткани, снабжена сосудами и нервными окончаниями, содержит обособленные пигментные клетки. В ней возникают покровные скелетные образования.

Производные эпидермиса:

а) тонкая кутикула;

б) многоклеточные слизистые железы;

в) одноклеточные слизистые железы;

г) эмалеобразующие клетки;

д) эмаль плакоидной чешуи;

е) роговые придатки: чешуи, чешуйки, щитки; панцирь, «боро­давки», роговые чехлы, когти, копыта, ногти, вибриссы, по­лые рога, волосы;

ж) многоклеточные железы: ядовитые, одиночные пахучие, церуминозные, потовые, сальные, млечные. Производные дермы:

а) костный панцирь;

б) пояса грудных плавников;

в) дентиновая часть плакоидной чешуи;

г) костные чешуи незубовидного типа;

д) костные лучи плавников;

е) склеробласты (одонтобласты), продуцирующие дентин плакоидной чешуи;

ж) подкожная жировая клетчатка;

з) покровные кости черепа (теменные, лобные, носовые), ниж­ней челюсти, плечевого пояса.

Работа 5.Онтофилогенетические пороки развития покро­вов у человека.

Изучите пороки и запишите их в рабочую тетрадь.

1. Отсутствие потовых желез (ангидрозная дисплазия).

2. Чрезмерное оволосение кожи (гипертрихоз).

3. Многососковость (полителия).

4. Увеличенное количество млечных желез (полимастия).

Основная литература

1. Биология / Под ред. В.Н. Ярыгина. - М.: Высшая школа, 2001. - Кн. 2. - С. 56-91.

2. Пехов А.П. Биология и общая генетика. - М: Изд-во РУДН, 1993. - С. 370-371.

3. Руководство к лабораторным занятиям по биологии / Под ред. Ю.К. Богоявленского. - М.: Медицина, 1979. - С. 191-197.

Дополнительная литература

1. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. - М: Мир, 1990. - Т. 3.

2. Догель В.А. Зоология беспозвоночных. - М.: Высшая школа, 1981.

3. Карташев Н.Н., Соколов В.Е., Шилов И.А. Практикум по зоологии по­звоночных. - М.: Высшая школа, 1981.

4. Наумов Н.П., Карташев Н.Н. Зоология позвоночных. - М.: Высшая школа, 1979. - Т. I и 2.

5. РомерА., Парсонс Т. Анатомия позвоночных. - М.: Мир, 1992. - Т. 1.

6. Чебышев Н.В., Козарь М.В., Беречикидзе И.А. Филогенез систем орга­нов. - М.: Издательский дом «Русский врач», 2000.