Эволюция дыхательной системы позвоночных. Онтофилогенетическая обусловленность ВПР органов дыхательной системы у человека.

Легкие представлены:

Амфибии – легочные мешки

Рептилии – бронхи, перегороки

Млекопитающие - бронхи, бронхиолы, ацинус.

Филогенез дыхательной системы:

Класс	Характеристика дыхательной системы
Воздухоносные пути	Респираторный отдел
Нацетники	-	Жаберные щели (перегородки)
Рыбы	-	Жаберный аппарат
Амфибии	Ноздри, ротоглотка, гортань, тр. камера.	Полые мешки
Рептилии	Трахея, бронхи, нос, гортань	Мешковидные **** с перегородками
Млекопитающие	Носовая полость, носоглотка, глотка, гортань, трахеи, бронхи, внутренние бронхиолы.	Альвеолярный легкие

Функции дыхательной системы

1. Газообмен между организмом и окружающей средой.

2. Экскреторная функция — выведение из организма продуктов диссимиляции СО2, Н2О.

3. Очищение, согревание, увлажнение воздуха в верхних от­делах дыхательных путей у млекопитающих.

4. Участие в звукообразовании у позвоночных.

5. Участие в обонятельной рецепции у позвоночных.

Эволюционные преобразования в дыхательной системе хордовых

1. Усиление главной дыхательной функции:

а) увеличение поверхности газообмена;

б) дифференцировка воздухоносных и респираторных отде­лов;

в) совершенствование механизмов дыхания: появление грудной клетки, дыхательной мускулатуры.

2. Расширение количества выполняемых функций: очище­ние, согревание, увлажнение воздуха; терморегуляция, звуко­образование.

3. Субституция функций: дыхание с помощью жабр у назем­ных позвоночных замещается газообменом в легких.

4. Смена функций: плавательный пузырь древних кистеперых рыб преобразуется в орган дыхания.

5. Разделение функций и органов:

а) у наземных позвоночных отделение дыхательных путей от первичной пищеварительной трубки;

б) в легких позвоночных разделение воздухоносных и респи­раторных отделов.

Онтофилогенетические пороки развития дыхательной системы:

1. Пороки, отражающие первоначальную общность пищева­рительной и дыхательной систем:

а) незаращение твердого неба;

б) эзофаготрахеальные свищи — каналы, соединяющие пи­щевод и трахею;

в) бранхиогенные свищи и кисты.

2. Пороки легких человека, базирующиеся на остановке раз­вития легких на различных этапах органогенеза и отражающие филогенез легких позвоночных:

а) агенезия — остановка роста бронхолегочных почек на 3—4-й неделе эмбриогенеза, при этом легкое не развивается;

б) аплазия — есть только слепо заканчивающийся главный бронх. Бронхиальное дерево и паренхима легкого не развиваются;

в) гипоплазия — недоразвитие или неправильное формиро­вание структур легкого: пороки ветвления, редукция части бронхов и легочной паренхимы При остановке ветвления бронха возможно образование бронхолегочных кист.

11.Эволюция кожи и опорно-двигательного аппарата Позвоночных. ВПР скелета, мышц и кожи человека.

Эволюция кожи:

Характерная черта наличие коже двух слоев: верхнего (эктодермального) эпидермиса и ниж­него(мезодермального) — кориума. Эволюция кожных покровов у хордовых шла по пути перехода от однослойного эпителия к многослойному.

У ланцетника тело покрыто однослойным эктодермальным цилиндрическим эпителием и кутикулой. Под эпидермисом лежит тонкая опорная пластинка, а под ней слабо выраженный слой студенистой соединительной ткани.

Эпидермис, в свою очередь, делится на два слоя. Нижний, камбиальный, служит для воспроизведения ' новых слоев клеток, верхний выполняет защитную функцию. Верхний слой большинства наземных форм за счет ороговевающих клеток образует роговые щитки, чешуйки, перья, волосы, ногти, когти, копыта и полые рога.

Эволюция опорно-двигательного аппарата:

Функция скелета хордовых заключается, во-первых, в защите органов от механических воздействий и, во-вторых, в том, чтобы служить опорой для органов передвижения. Скелет составляют три основные части: осевой скелет, скелет конечностей, скелет головы.

Осевой скелет

В Процессе эволюции осевой скелет позвоночных претерпел изменения Первоначальным осевым скелетом явилась хорда, кото­рая, по мере усложнения строения животных, вытеснилась развивающимися позвонками. Низшим этапом развития осевого ске­лета является сохранение хорды в течение всей жизни животного. Так, у бесчерепных скелет представлен хордой и многочисленными стержнями из плотной студенистой ткани, образующей скелет непарных плавников и опору жаберного аппарата. У большинства позвоночных хорда сохраняется лишь в ранних стадиях развития. В более поздних ее заменяет позвоночный столб, состоящий из позвонков. В позвонках различают тело, верхние и нижние дуги. У круглоротых хорда сохраняется на протяжении всей жизни, но появляются закладки позвонков, представляющие собой небольшие парные хрящевые образования, метамерно расположенные над хордой. Они называются верхними дугами. У примитивных рыб кроме верхних дуг появляются и нижние дуги, а у высших рыб и тела позвонков. Тела по­звонков у большинства рыб и животных вышестоящих классов формируются из ткани, окружающей хорду, а также из оснований дуг. С телами позвонков срастаются верхние и нижние дуги. Концы верхних дуг срастаются между собой, образуя канал, в котором находится спинной мозг. На нижних дугах возникают отростки, к которым прикрепляются ребра.

Остатки хорды сохраняются у рыб между телами позвонков. У рыб различают два отдела позвоночного столба: туловищный и хвостовой. Функция первого — поддержание внутренних органов, второго — участие в передвижении тела.

У земноводных уже на ранних стадиях развития хорда замещается позвонками. В позвоночном столбе появляются два новых отдела — шейный и крестцовый. Шейный отдел составляет всего один позвонок, грудной стоит из 5 позвонков, снабженных ребрами. Но ребра невелики, не доходят до грудины и заканчиваются свободно. Крестцовый отдел состоит из одного позвонка, являющегося опорой для костей таза и задних конечностей. Хвостовой отдел у хвостатых амфибий состоит из большого числа позвонкова у бесхвостовых они срастаются в одну кость.

У рептилий в позвоночном столбе имеется 5 отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой

В шейном отделе у различных видов число позвонков колеблется, достигая у некоторых восьми; первый шейный позвонок (атлант) приобретает форму кольца, а второй имеет зубовидный отросток, на котором свободно вращается первый. Этим обеспечивается подвижность головы. В грудном отделе число позвонков непостоянно. К ним при­креплены хорошо развитые ребра, большинство которых соединено с грудиной. Таким образом, у рептилий появляется грудная клетка, обеспечивающая лучшую вентиляцию легких. К позвонкам поясничного и крестцового отделов также прикрепляются ребра. В крестцовом отделе имеются 2 позвонка. В хвостовом отделе число позвонков варьирует.

У птиц позвоночный столб сходен с таковым у пресмыкающихся, но в нем сильно выражены черты специализации. Хорошо развит шейный отдел. Число позвонков в нем может достигать 25, чем обеспечивается большая его подвижность.

У млекопитающих хорда сохраняется лишь в виде участков внутри меж­позвонковых хрящей. Иногда остатки головного конца хорды сохраняются вблизи глотки и могут давать начало особой опухоли – хордоме. В позвоночном столбе 5 отделов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой. В шейном отделе постоянное число позвонков — 7. В грудном отделе число их непостоянно от 9 до 24, чаще 12-13. К грудным позвонкам прикрепляются ребра, большинство из них соединено с грудиной. В поясничном отделе от 3 до 9 позвонков. Крестец образуют сросшиеся позвонки. Число позвонков в хвостовом отделе очень изменчиво.

В соответствии с филогенезом позвоночных у человека в период эмбрионального развития во всех отделах позвоночного столба происходит закладка ребер. В последующем они сохраняются и развиваются только в грудном отделе, а в других происходит ихредукция. Например, в шейных по­звонках имеются поперечно-реберные отростки, образованные слившимися поперечными отростками и рудиментами ребер. Между ними сохраняются отверстия, в которых проходит позвоночная артерия, идущая в головноймозг. Иногда у человека проявляются атавистические признаки: развитие ребер у нижнего шейного позвонка, наличие добавочных ребер, отходящих от первого поясничного позвонка.

У 1,3-3 месячного эмбриона человека имеется развитый хвостовой отдел, состоящий из зачаточных позвонков, которые затем редуцируются, а оставшиеся 4-5 недоразвитых позвонков образуют копчик. Процесс развития позвонков у большинства рыб и других вышестоящих форм происходит таким образом, что вначале из мезодермы образуется тело позвонка, а затем к нему прирастают дуги. Концы верхних дуг срастаются между собой, образуя каналы для спинного мозга, а нижние дуги образуют разрастания в виде боковых выростов (отростки прикрепления ребер).

В процессе эмбрионального развития человека происходит принципиально

Преобразование плавников рыбы в пятипалую конечность: — строение плавников у ископаемой кнстеперойрыбы; 6 — строение конечностей у примитивных наземных такой же процесс формирования позвонка из нескольких элементов. Иногда срастание может не произойти. Такой дефект, чаще встречающийся в пояснично-крестцовой области, называется spinabifida. Это не столь редкая аномалия, в зависимости от протяженности и глубины расщепления она может иметь различное значение, при малой выраженности считается вариантом нормы, а при значительной — патологией.

Скелет конечностей.

Существуют два типа свободной конечности: плавник рыбы и пятипалая конечность

наземных позвоночных. В разных классах позвоночных и в пределах каждого класса конечности животных отличаются особенностями строения, что связано с выполнением ими различных функций. Достаточно привести при­меры конечностей крота, лошади, тюленя, обезьяны. Однако, несмотря на различия, конечности у всех наземных позвоночных животных имеют общий тип строения иявляются гомологичными иными органами, происходящими от общей предковой формы Среди позвоночных конечности впервые возникли у рыб в виде парных плавников — грудных и брюшных. В состав плавников входит большое количество радиально расположенных тонких костных лучей. У большинства рыб плавники не служат опорой тела, а используются для изменения направления движения при плавании. Имеющиеся палеонтологические данные свидетельствуют о том, что у одной изгрупп ископаемых кистеперых рыб парные плавники отличались укрупнением лучей за счет их слияния, хорошо развитой мускулатурой и высокой подвижностью. Благодаря этому они могли использоваться для новой функции — передвижения по твердому основанию дна мелких пересыхающих водоемов. Появление добавочных органов дыхания и возможность передвижения способствовали выживанию этой группы в изменившихся условиях сокращения водной поверхности, что позволило имосвоить новую среду обитания — сушу. Плавники древних кистеперых рыб явились основой для развития конечностей наземных позвоночных. При этом происходило дальнейшее уменьшение числа лучей и укрепление костных элементов за счет их слияния. Важной чертой преобразования плавников при образовании конечностей наземных позвоночных явилась замена

прочного соединения скелетных элементов подвижным сочленением в виде суставов. Таким образом, конечность превратилась в сложный рычаг, в котором составляющие его части (плечо, предплечье, кисть) подвижны по отношению друг к другу. Имеется два пояса конечностей: плечевой и тазовый. В процессе эволюции наземных позвоночных происходили дальнейшие изменения: удлинение плечевого отдела и предплечья, укорачивание среднего отдела (запястье) и уменьшение количества костей в этом отделе (у амфибий — 3 ряда, у млекопитающих — 2 ряда) и удлинение дистальных отделов — фаланг пальцев. Скелет руки человека также характеризуется общим планом строения с передними конечностями наземных позвоночных, но наряду с этим имеются и важные различия, поскольку рука человека является органом труда и способна выполнять многообразные действия

Скелет головы.

Череп расположенна переднем конце лицевого скелета. Он состоит из двух частей, отличающихся по происхождению и выполняемым функциям: черепной коробки, которая служит вместилищем для головного мозга и висцерального скелета, дающего опору органам передней части пищеварительного канала. В процессе эволюции наиболее значительные преобразования происходят в висцеральном скелете. У зародышей всех позвоночных, а у низших в течение всей жизни висцеральный скелет со­стоит из дуг, охватывающих переднюю часть пищеварительной трубки. У рыб они дифференцируются на челюстную дугу, которая предназначена для захвата пищи; подъязычную — для прикрепления к черепной коробке и жаберную для прикрепления жаберных лепестков.

У наземных позвоночных висцеральный скелет сильно редуцируется: верхняя часть челюстной дуги срастается с дном черепной коробки, из подъязычной дуги образуются небольшие косточки, входящие в состав среднего уха. Вторая и третья жаберные дуги у млекопитающих образуют щитовидный хрящ, а из четвертой и пятой дуг формируются остальные хрящи гортани.

12.Гомеостаз на клеточном и организменном уровнях. Регенерация и трансплантация, их виды.

ГОМЕОСТАЗ - свойство живого организма сохранять относительное динамичное постоянство внутренней среды. Гомеостаз выражается в относительном постоянстве химического состава, осмотическом давлении, устойчивости основных физиологических функций. Гомеостаз специфичен и обусловлен генотипом.

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГОМЕОСТАЗА

1. Способность сохранять гомеостаз - свойство живой системы, находящейся в состоянии динамического равновесия с условиями внешней среды.

2. Молекулярно-генетический уровень гомеостаза обеспечивается процессами редупликации ДНК, репарации на уровне клетки - компенсаторное восстановление ряда органоидов при повышении функции.

3. Контроль за генетическим постоянством осуществляется иммунной системой.

4. В системных механизмах гомеостаза действуют кибернетические принципы отрицательной обратной связи: при любом возмущающем воз действии - влияние нервных и эндокринных механизмов.

5. Нормализация физиологических показателей осуществляется на основе свойства раздражимости, у высших организмов - инстинкты, условные рефлексы, элементы рассудочной деятельности, абстрактное мышление.

6. Каждый возрастной период характеризуется специфическими особенностями обмена вещества, энергии, механизмами гомеостаза:

- ювенильный период - механизмы гомеостаза не созрели - на рушение физиологических процессов, болезненные процессы;

- зрелый - совершенствование обменных процессов. Система восстановления гомеостаза обеспечивает компенсацию;

- старческий - надежность механизма поддержания гомеостаза ослабляется.

7. На поддержание гомеостаза направлены адаптивные реакции организма к окружающим условиям

8. Биоритмы - ритмичные процессы жизнедеятельности.

Регенерация — процесс восстановления организмом утраченных или поврежденных структур. Регенерация поддерживает строение и функции организма, его целостность. Различают:физиологическую, репаративную и патологическую

Физиологическая регенерация - восстановление органов, тканей, клеток или внутриклеточных структур после разрушения их в процессе жизнедеятельности организма.

Репаративная регенерация — восстановление структур после травмы или действия других повреждающих факторов. При регенерации происходят такие процессы, как детерминация, дифференцировка, рост, интеграция и др., сходные с процессами, имеющими место в эмбриональном развитии..

Физиологическая регенерацияпредставляет собой процесс обновления функционирующих структур организма. Поддерживается структурный гомеостаз, обеспечивается возможность постоянного выполнения органами их функций. Является проявлением свойства жизни, как самообновление (обновление эпидермиса кожи, эпителия слизистой кишечника). В физиологической регенерации выделяют две фазы: разрушительную и восстановительную. Полагают, что продукты распада части клеток стимулируют пролиферацию других. Большую роль в регуляции клеточного обновления играют гормоны.Физиологическая регенерация присуща организмам всех видов, но особенно интенсивно она протекает у теплокровных позвоночных, так как у них вообще очень высока интенсивность функционирования всех органов по сравнению с другими животными.

В регуляции процессов Регенерации участвуют многочисленные факторы эндо- и экзогенной природы. Наиболее изучено влияние гормонов. Регуляция митотической активности клеток различных органов осуществляется гормонами коры надпочечников, щитовидной железы, половых желез и др.