Лекция: Эволюция дыхательной, пищеварительной и половой систем скачать бесплатно

Главная страница >> Лекция >> Медицинская биология >> Эволюция дыхательной, пищеварительной и половой систем

Лекция: Эволюция дыхательной, пищеварительной и половой систем

Тема: Эволюция дыхательной, пищеварительной и половой систем.

Дата добавления на сайт: 15 мая 2024

Скачать работу 'Эволюция дыхательной, пищеварительной и половой систем':

Тема: Эволюция дыхательной, пищеварительной и половой систем.
ПИЩЕВАРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА.
Пищеварительная система обеспечивает организм питательными веществами, строительным материалом и энергией, необходимыми для процессов жизнедеятельности.
1.Процесс пищеварения, впервые появляется у одноклеточных организмов (гетеротрофов и миксотрофов), способных к голозойному способу захвата пищи: фагоцитозом и пиноцитозом.
Это клеточный уровень пищеварения, который осуществляется во вторичных пищеварительных вакуолях, образующихся в результате слияния эндосом (первичных пищеварительных вакуолей) с лизосомами, содержащими гидролитические ферменты. Такой способ питания, появившийся у одноклеточных организмов в архейскую эру, сохраняется во всех эволюционных группах вплоть до человека. С появлением многоклеточности и закладкой пищеварительной системы с полостью внутри в виде трубки появляется полостное (внеклеточное) пищеварение (кишечнополостные, губки). Когда ферменты, выделяемые клетками стенки пищеварительной трубки в полость, гидролизуруют вещества пищи в просвете кишки. Третий тип пищеварения: пристеночное – происходит на мембране клеток стенки пищеварительной трубки, за счет ферментов адсорбирующихся на мембране и является наиболее эффективным т.к. продукты гидролитического расщепления всасываются клетками стенки кишечника. (По А.М. Уголеву).
Все три типа пищеварения, сформировавшись полностью у кишечнополостных, сохраняются у человека (почти в неизменном виде).Тип Простейшие: пищеварительные вакуоли. У инфузорий формируется система органелл пищеварения: клеточный рот, клеточная глотка, пищеварительная вакуоль, клеточный анус (порошица).
1.2.Впервые пищеварительная система появляется у типа Кишечнополостных, которая представлена заканчивающейся слепо пищеварительной трубкой, с началом дифференцировки на переднюю и среднюю кишку. Передняя кишка представлена:
ртом, округженными щупальцами, с расположенными на них и вокруг рта стрекательными клетками. Средняя кишка: гастральной полостью, заканчивающейся слепо.
Непереваренные остатки пищи удаляются через рот. Передний отдел кишечника образуется из эктодермы, средний из энтодермы. Пищеварительная система типа Плоских червей представлена также кишечной трубкой состоящей из 2-х отделов: переднего и среднего. Происходит усложнение и дифференцировка переднего отдела на рот, глотку, пищевод; возможно формирование органов прикрепления вокруг рта, и усложнения строения среднего отдела за счет увеличивается числа ветвей или разветвлений кишечника.
В типе Круглые черви происходит формирование пищеварительной системы состоящей из 3-х отделов кишечника: передняя, средняя, задняя кишка, заканчивающаяся анальным отверстием. Усложняется дифференцировка передней кишки: усложняется ротовой аппарат, возможно образование зоба. Передний отдел кишечника, а также дистальный отдел задней кишки и анус имеют эктодермальное происхождение, средний - энтодермальное.
В типе Кольчатые черви пищеварительная система также имеет 3 отдела, но впервые в пищеварительной системе появляются железы (известковые) и мышечные клетки, обеспечивающие перистальтику пищеварительной трубки.
В типе Членистоногих происходит дальнейшее усложнение пищеварительной системы: усложняется и дифференцируется ротовой аппарат, появляются истинные пищеварительные железы: слюнные,htpatopankrias – железа совмещающая функции печени и поджелудочной железы.
Т.о. эволюция пищеварительной системы беспозвоночных шла в направлении дифференцировки отделов кишки, выполняющих разные функции, и формированию пищеварительных желез.
1.3.Тип Хордовые: эволюция пищеварительной системы идет в направлении дальнейшего удлинения и дифференцировки пищеварительной трубки, увеличение всасывающей поверхности ЖКТ, развитие пищеварительных желез. Пищеварительная система хордовых имеет энтодермальное происхождение за исключением переднего отдела и дистальной трети заднего отдела кишечника.
Часть переднего отдела ЖКТ преобразуется в жаберный аппарат и легкие. В классе Ланцетников (подтип Бесчерепные) как и у других низших хордовых пищеварительная трубка слабо дифференцирована: имеется слепой вырост – печень, жаберные щели пронизывают передний отдел на уровне глотки. Предротовая воронка, окружена щупальцами; рот, глотка (2/3 кишечной трубки с жаберными щелями). Эндостиль.
У подтипа Позвоночных, класс Круглоротые. Пищеварительная система включает рот, глотку (пищевод и жаберный отдел), кишечник; пищеварительные железы: печень (нет желчного пузыря), поджелудочная железа (развита слабо).
Класс Рыбы происходит дифференцировка кишки на ротовую полость, глотку, короткий пищевод,желудок, тонкую и толстую кишку. У рыб с появлением челюстей возникают многочисленные зубы и костные пластинки, дифференцируется печень снабженная желчным пузырем, поджелудочная железа. Желудок (средний отдел кишечника) развит – слабо представляет собой мешковидное расширение кишки. Тонкая и толстая кишка не имеют тонкой дифференцировки, но впервые появляется складчатость внутренней поверхности слизистой оболочки и кишечные ворсинки.
Амфибии: (класс Земноводные)- продолжается усложнение строения и дифференцировки: на костях черепа - челюстях - появляются мелкие, однорядные недифференцированные зубы. Развиваются слюнные железы (в связи с выходом на сушу, необходимы для смачивания пищи), а также печень и поджелудочная железа Хорошо обособляется желудок, дифференцируется отдел тонкого кишечника, толстая кишка заканчивается клоакой.
Класс Пресмыкающиеся (Рептилии) – в большинстве случаев встречаются однородные зубы, но впервые появляется начало дифференцировки: ядовитые зубы (клыки) у змей. Слюнные железы (околоушные) могут преобразовываться в ядовитые железы.
У рептилий начинается дифференцировка толстого кишечника с началом дифференцировки слепой кишки. В остальном строение ЖКТ напоминает Амфибий.
Пищеварительная система в классе Птиц изменяется в связи с приспособлением к полету. Но наряду с чертами редукции, присутствуют признаки ее дальнейшего развития. Признаками упрощения являются: редуцированные челюсти и зубы (вместо них роговой клюв) укорочение заднего отдела кишечника – толстой кишки, редукция желчного пузыря. В тоже время у зерноядных птиц на уровне пищевода дифференцируется зоб, желудок птиц длится на две части: кардинальную (железистую) и мускулистую.
Для класса Млекопитающие: характерно общее усложнение пищеварительной системы во всех ее отделах. Передний отдел представлен ртом, где формируется гетеродонтная зубная система (формируются резцы, клыки, коренные зубы), глоткой, желудком.
Желудок млекопитающих может иметь от 1 до 4 отделов (рубец, сетка, книжка, сычуг – у жвачных). Усложняется строение кишечника: увеличивается общая длина; присутствует дифференцировка тонкого отдела кишечника: двенадцатиперстная, тощая, подвздошная кишка (duodenum; jeinalis). Завершается дифференцировка и усложнение толстой кишки: слепая с червеобразным отростком, ободочная (восходящая, поперечная и нисходящая ветки), сигмовидная и прямая кишка заканчивающая анальным отверстием – происходит полное отделение заднепроходого отверстие от мочевого. Только в подклассе Яйцекладущие дистальный отдел кишечника полностью не дифференцируется и представляет собой клоаку.
Таким образом, в результате полной дифференцировки кишечной трубки удлиняется прохождение пищи по ЖКТ, возрастает степень ее переваривания и увеличивается всасывание, следовательно, повышается эффективность процесса пищеварения.
ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА.
2.1. Процесс дыхания у одноклеточных и беспозвоночных животных, не имеющих органов дыхания, идет через покровы тела по принципу диффузии (тип Простейшие, тип Кишечнополостные, тип Плоские черви, тип Круглые черви, и большинство представителей типа Кольчатые черви). Животные могут поглощать всей поверхностью тела, как растворенный в воде кислород, так и атмосферный кислород, растворяя его в слизи покрывающей их тело. Большая эффективность газообмена достигается при появлении специальных органов и систем для осуществления обмена газов при дыхании.
Существует 2 основных типа органов:
1) водного дыхания (жабры и их разновидности)
2) воздушного дыхания (трахеи и легкие)
В основе строения органов дыхания лежит принцип увеличения площади поверхности взаимодействующей с внешней средой и повышения проницаемости их стенок для газов.
2.2. Впервые органы дыхания появляются в типе Кольчатые (Annelides) класс Многощетинковые (Polychaetae) в виде эктодермальных жабр, развивающихся на выступах кожномускульного мешка – параподиях, являющихся зачатками конечностей.
Дальнейшее усложнение дыхательная система получает у Моллюсков (Molluca): у них встречаются либо жабры производные покровов тела (мантии), либо легочные мешки, образованные ею же. То и другое имеет эктодермальное происхождение. Наиболее развитые органы дыхания в типе Членистоногие (Arthropoda).
В пределах типа отмечается эволюция от жабр (класс Ракообразные – Crustaceae) до листовидных легких – мешочков с разветвлениями внутренней выстилки и трахей – сложной системы трубочек доставляющих кислород до каждой клетки. Все разнообразие дыхательных органов у членистоногих имеет эктодермальное происхождение.
2.3. Уникальной особенностью организации хордовых является филогенетическая, эмбриональная, а также функциональная связь пищеварительной и дыхательной систем. Только у Хордовых дыхательная система развивается на базе пищеварительной и на первых этапах эволюции функционирует совместно с ней. Т.о. дыхательная система хордовых связана своим происхождением и анатомотопографически с пищеварительной системой.У Хордовых, живущих в воде, функцию дыхания выполняют жаберные щели, пронизывающие передний отдел кишечной трубки (глотку). У наземных Хордовых жабры закладываются в эмбриогенезе, но исчезают в постэмбриональном периоде. Функцию дыхания у них выполняют легкие, формирующиеся из выпячивания кишечной стенки.
Жаберный аппарат у Хордовых: Эволюция его проходила в направлении уменьшения числа жаберных целей при одновременном увеличении дыхательной поверхности за счет образования жаберных лепестков.
В классе Ланцетники (подтип Беспозвоночные). Жаберные перегородки формируются в области глотки: образуется 100-150 пар жаберных щелей, (открывающихся в атриальную полость). К жаберным перегородкам подходят приносящие жаберные артерии и уходят – венозные. Общая поверхность газообмена – максимальна.
Подтип Позвоночные
В классе Рыбы уменьшается число жаберных перегородок (дужек) до 4-7 (чаще 5). Жаберные мешки представляют собой щелевидные пространства между жаберными дужками. В них находятся многочисленные жаберные лепестки, пронизанные капиллярами. Тычинки, расположенные на вогнутой поверхности жаберных дужек служат препятствиям для попадания пищи из глотки в жабры.
У некоторых рыб могут формироваться добавочные органы дыхания для использования кислорода воздуха. Например, вспомогательную функцию регуляции газообмена может играть плавательный пузырь (закладывается из дорзального глоточного кармана). У кистеперых рыб плавательный пузырь закладывается из вентрального глоточного кармана, является гомологом легких и более активно участвует в регуляции газообмена.
Класс Земноводные. В личиночной стадии органами дыхания являются жабры, развивающиеся из жаберных дуг смещенных наружу.
Они древовидно ветвятся и образованы из энтодермы. У взрослых амфибий органами дыхания являются парные тонкостенные мешки- легкие. Они закладываются, как парные выросты брюшной стенки глотки кзади от жаберных мешков. Но их работа еще недостаточно эффективная и вспомогательным органом дыхания является кожа, покрытая слизью и пронизанная капиллярами (52%-70%- газообмена).
Класс Пресмыкающиеся. Имеют как верхние дыхательные пути (не полностью отграниченную от ротовой полости полость носа), так и нижние – гортань, трахею и бронхи. Их легкие мелкоячеисты, содержат многочисленные внутренние перегородки и обладают большей дыхательной поверхностью. Механизм дыхания основан на сокращении межреберных мышц, приводящих в движение грудную клетку. В дыхательных путях появляется разветвление бронхиального дерева: трахея - два главных бронха – разветвленные бронхи – легкие. У них впервые появляется структурно-функциональная единица легких высших Хордовых: легочной ацинус – альвеолярный пузырек, оплетенный кровеносным капилляром, формирующихся на верхушке бронхиолы.
Легкие класс Птиц – это губчатые тела, пронизанные разветвлениями бронхов. Полости внутри – полностью исчезают.
Класс Млекопитающие. Происходит дальнейшее усложнение бронхиального дерева, формируются полностью нижние дыхательные пути: трахея, два главных бронха, бронхи 2,3,4 – порядков, бронхиолы и альвеолы, как их окончание. Дыхательные пути полностью отделены от пищеварительной системы и только перекрещиваются с ней в ротоглотке.
Формируется грудобрюшная преграда – диафрагма - принимающая важную роль в дыхании. Она изменяет объем грудной полости.
ПОЛОВАЯ СИСТЕМА.
3.1. Процесс полового размножения появился на уровне одноклеточности. (Тип Простейшие) и представлял собой либо слияние дифференцированных клеток – гамет – копуляция, либо обмен клеток наследственным материалом – конъюгация. В процесс копуляции впервые появилась дифференцировка клеток на мужские и женские половые клетки (эволюция шла в направлении: изогамия – анизогамия – оогамия). У многоклеточных организмов происходит дифференцировка клеток на половые и соматические, формирование половых органов (в основном из мезодермы), появление раздельнополых организмов и усложнение строения половых систем и процесса оплодотворения.
3.2. У низших беспозвоночных (тип Кишечнополостные, тип Губки) в большинстве половые органы и их протоки еще не сформированы.
Половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки) созревают либо в эктодерме, либо в энтодерме и через разрыв стенок тела выходят наружу. Для них типичен гермафродитизм (развитие 2-х типов половых клеток в одном организме).
Для типа Плоские черви также характерен гермафродитный тип половой системы, но формируются не только различные (мужские и женские) половые органы: семенники и яичники – но и формируются изолированные протоки для каждой системы; мужская половая система: семяпроводы, семяизвергательные каналы; женская – яйцеводы, матка и влагалище, иногда семяприемник.
Половые системы хорошо развиты в связи с паразитизмом.
У типа Круглые черви – появляется разделение полов и проявляется половой диморфизм, впервые появляется половые железы трубчатого строения, формируются приспособления для внутреннего оплодотворения (копулятивный аппарат). Женские половые клетки – имеют большее количество питательных веществ и оболочек, для этого возникают вспомогательные половые железы (желточники и др.)
В типе Кольчатые черви половые клетки впервые выделяются во вторичную полость тела, а затем по совместным с выделительной системой протокам выделяются во внешнюю среду.
3.3. В типе Хордовые гермафродитами являются только наиболее низкоорганизованные представители подтипа Оболочники.
Подтип Бесчерепные – уже раздельнополые животные, но еще без выраженного полового диморфизма и с близким строением половых желез.
У класса Ланцетники – половые железы имеют вид пузырьков, расположенных метамерно в околожаберной полости, половые клетки выделяются через разрывы стенок желез. Наружу клетки выходят через атриопор.
В классе Рыб: яичники обычно непарные фолликулярные, а семенники парные; впервые появляются семявыносящие канальцы.
Выводные протоки половых желез у них тесно связаны с выводными каналами почек.Оплодотворение наружное, за редким исключением.
В классе Земноводные выносящие протоки, отходящие от семенников, проникают в передний отдел почки. Здесь они соединяются с мочевыми канальцами и открываются в мочеточник (вольфов канал), функционирующий и как семяпровод, впадает он в клоаку.
У самок, яйца из яичников попадают в полость тела, а затем через извитые (мюллеровы каналы) выводятся в клоаку. Оплодотворение у отряда Хвостатых земноводных - внутреннее, а у отряда Бесхвостых земноводных – наружное.
У всех высших позвоночных (группа Амниот) оплодотворение внутреннее.
У класса Рептилий происходит преимущественное развитие правого яичника (закладываются одновременно как парные органы, но развиваются неравномерно).
У класса Птиц – напротив – происходит преимущественное развитие левого яичника при практически полной редукции правого. Особенностью является: хорошо развитые яйцевод, дифференцированный на отделы: передняя часть выделяет белковые вещества, а задняя – вещества скорлуповой оболочки.
Класс Млекопитающие
В подклассе Яйцекладущие формируется клоака, а половая система напоминает половую систему рептилий. Закладка ее происходит впереди от закладки почки, но потом перемещается в тазовую область.
В классе Сумчатые и Плацентарные – в результате расширения задней части яйцеводов и срастания их в один непарный орган, образуется матка. Противоположные концы яйцеводов открываются воронками непосредственно в брюшную полость, рядом с яичниками.
У самцов семенники выходят за пределы брюшной полости и лежат в мошонке (за редким исключением) формируется сложная система придаточных желез (семенные пузырьки, предстательная железа), копулятивные органы.
Нарушениями закладки и развития половой системы являются следующие патологические состояния: (примеры)
1) крипторхизм – один из семенников не опускается в мошонку, что приводит к атрофии сперматогенного эпителия и нарушение функций семенника.
2) гермафродитизм (истинный и ложный)
3) образование дополнительных половых желез – парадидимия при неполном заращении рудиментарных канальцев туловищной (первичной почки).
4). Различные формы удвоения матки, они развиваются как результат нарушения срастания мюллеровых каналов.
5) неполное зарастании Вольфова канала у женщин приводит к формированию кист широкой связи матки.
Таким образом, в процессе эволюции репродуктивная система Хордовых изменялась: 1) от сходных по строению женских и мужских желез и их специализации, до возникновения связи с различными (для каждого пола), частями выделительной системы, которые становились половыми протоками;2) от осеменения наружного (у низших водных хордовых ) к внутреннему (у высших) и связанному с ним приспособлениями у обоих полов.
Тема: Эволюция кровеносной и выделительной систем.
1.1 Условие и единственный способ существования живых организмов - это постоянный процесс обмена веществ между организмом и средой обитания. Обмен веществ осуществляется при непрерывном транспорте питательных веществ и кислорода к органам и тканям и непрерывного удаления из органов и тканей продуктов метаболизма и углекислого газа.
Транспорт всех этих веществ внутри организма осуществляется разными способами: диффузно или с помощью сосудов, объединяющихся в...

Учебные метериалы

Прочие разделы