BIOLOGICZNY (PROMEDYCZNY) ROZWÓJ CZŁOWIEKA
TEMATY ZAJĘĆ:
Zagadnienia wstępne oraz czynniki rozwoju osobniczego - endogenne.
Czynniki rozwoju osobniczego endogenne i egzogenne.
Budowa i podstawowe funkcje komórki.
Rozwój struktury i funkcji w ontogenezie (aparat ruchu) i jego charakterystyka.
Postawa ciała oraz zaburzenia w rozwoju somatycznym człowieka.
Okresy rozwoju ontogenetycznego.
Metody kontroli i oceny rozwoju ontogenetycznego człowieka.
LITERATURA:
Jopkiewicz A., Suliga E. Biologiczne podstawy rozwoju człowieka
Gajewski A.K., Skierska E. Biologia - podręcznik dla studentów wf
Kuśka A. Biologia rozwoju człowieka
Wolański N. Rozwój biologiczny człowieka
Czapska M., Czapski Z. Wskaźniki do ćwiczeń z biologii
Ignasiak Z. Anatomia człowieka T. I i II
Biologia jest to nauka o życiu (bios - życie, logos - nauka).
Życie to zespół procesów fizykochemicznych przebiegających w organizmach żywych (przemiana materii, wzrost, rozmnażanie się, pobudliwość, zdolność przystosowania się do warunków środowiskowych itp.).
Życie może być widziane w:
aspekcie biologicznym jako całokształt procesów biologicznych jakie zachodzą w rozwijającym się organizmie z wyłączeniem sfery psychicznej;
aspekcie fizykochemicznym jako zespół fizycznych i chemicznych procesów przebiegających w organizmach żywych na różnym poziomie organizacji;
aspekcie funkcjonalnym jako badanie procesów związanych z wzajemnym oddziaływaniem na siebie komórek, tkanek, organizmów itp.
Cecha rozwoju:
stały postęp o charakterze progresywnym.
Rozwój możemy rozpatrywać jako:
filogenezę - ewolucyjne zmiany w długo trwających procesach międzypokoleniowych;
ontogenezę - stopniowy rozwój organizmu, obejmujący wszystkie zmiany zachodzące w nim od chwili powstania zaczątka nowego osobnika do rozpoczęcia rozrodu; niekiedy włącza się także okres dojrzałości i starzenia się; rozwój osobniczy od momentu zapłodnienia do śmierci.
ASPEKTY ROZWOJU OSOBNICZEGO (ONTOGENEZY)
Czynniki rozwoju osobniczego:
Endogenne (wewnętrzne) genetycznie - wiążą się z właściwościami poszczególnych genów, które posiada osobnik. Są determinantami, które w sposób jednoznaczny i nieodwracalny, określają przebieg rozwoju człowieka już w chwili zapłodnienia.
Endogenne paragenetycznie - wiążą się z czynnikami rozwojowymi jakim podlega zarodek i płód; rozwój nowego organizmu w ciele matki w zasadniczy sposób jest determinowany przez właściwości jej organizmu. Zauważono że w zakresie cech ilościowych w większym stopniu występuje podobieństwo do matki niż do ojca. Rozwój zarodka i płodu zależy od genów matki, od wieku ojca i matki, kolejności ciąży matki, właściwości organizmu matki w czasie rozwoju zarodka i płodu (metaboliczne właściwości środowiska śródmacicznego) i trybu jej życia. Właściwości organizmu matki wpływają w sposób zasadniczy na rozwój dziecka ponieważ zauważono, że w zakresie cech ilościowych (kinetyka, dynamika i rytmiczność rozwoju) w większym stopniu występują podobieństwa do matki, niż do ojca. Podobieństwo cech między matka a dzieckiem:
cechy kości (wysokość ciała, kształt głowy),
kształt części miękkich (nosa, uszu),
rozkład pigmentu (barwa włosów, oczu),
predyspozycje ruchowe,
cechy fizjologiczne (ciśnienie tętnicze krwi).
Egzogenne (zewnętrzne) - to czynniki istniejące na zewnątrz organizmu, które wpływają i kształtują rozwój. Składają się z:
elementów biogeograficznych (modyfikatory naturalne):
fauna i flora otoczenia,
zasoby mineralne i wodne w otoczeniu oraz skład powietrza,
klimat,
ukształtowanie terenu,
radiacje oraz pole elektryczne i magnetyczna,
siły grawitacji i przyspieszeń;
elementów społeczno-ekonomicznych (modyfikatory kulturowe):
wysokość dochodu (zamożność),
poziom wykształcenia oraz kultury rodziców,
wielkość i charakter środowiska społecznego,
tradycje i zwyczaje społeczne.
czynników związanych z żywieniem.
Tryb i styl życia - czynnik ten wiąże się z tym w jaki sposób człowiek żyje np. rozkład zajęć, odpoczynek, sen, posiłki itp.
Homeostaza polega na utrzymaniu równowagi dynamicznej między czynnikami wewnętrznymi organizmu a czynnikami środowiska zewnętrznego.
Czynniki sterujące procesami samoregulacji w ontogenezie:
rozwój organizmu zgodnie z informacją genetyczną,
rozwój zależy od środowiska zewnętrznego,
regulacja rozwoju (korygowanie odchyleń).
Rozwój organizmu pod względem jakościowym to następujące elementy:
Wzrastanie czyli powiększanie ciała przez:
rozplem - zwiększenie liczby komórek przez podział komórkowy;
rozrost - powiększa się wielkość i masa komórek i tkanek oraz zwiększa się ilość substancji międzykomórkowej.
rozplem + rozrost = wzrastanie
2. Różnicowanie czyli doskonalenie organizmu ludzkiego:
Cytogeneza - przebudowa struktury komórek.
Histogeneza - przebudowa struktury tkanek.
Organogeneza - grupowanie tkanek w określone układy i narządy.
Typogeneza - dostrajanie się poszczególnych układów i narządów do pozostałych i formowanie się ogólnych kształtów i proporcji organizmu.
3. Dojrzewanie czyli doskonalenie funkcji organizmu ludzkiego poprzez:
Specjalizację - narządy i układy ulegają doskonaleniu w zakresie pełnionych funkcji.
Integrację - narządy i układy dostrajają się do funkcji innych układów w ramach całego ustroju.
4. Postęp - doskonalenie organizacji organizmu jako systemu.
Cechy rozwoju osobniczego (cechy organizmu, które ulęgają rozwojowi):
cechy jakościowe - zdeterminowane genetycznie, są one stałe i niezmienne (nie mają na nie wpływ czynniki paragenetyczne i środowiskowe), np.: grupa krwi, liczba palców, kolor tęczówki itp.;
cechy ilościowe - częściowo zdeterminowane przez słabo działające geny (poligeniczne), w trakcie rozwoju ulegają przemianom i mają na nie wpływ czynniki środowiskowe, np.: wysokość ciała, ciężar ciała, inteligencja itp.
Rozwój fizyczny organizmu pod względem ilościowym:
kinetyka - poziom przebiegu rozwoju człowieka;
dynamika - szybkość i przyspieszenia rozwoju; wzrastanie w funkcji czasu;
rytmiczność - porównujemy tutaj wielkość rozwoju osobniczego do stanu wyjściowego lub maksymalnej wartości cechy;
rozmach - jest to różne tempo rozwoju w poszczególnych etapach ontogenezy.
Rozwój fizyczny organizmu pod względem energetycznym:
energetyka - wykorzystanie źródeł energii w procesach rozwojowych organizmu ludzkiego;
metabolizm - to całokształt zachodzących w komórkach żywego organizmu przemian biochemicznych i związanych z nimi przemian energii, stanowiący podłoże wszelkich zjawisk biologicznych;
informatyka - źródła, charakter i mechanizmy przekazywania informacji;
dystrybucja - ekonomika jako sposób wykorzystania energii i materii.
Etapy rozwoju osobniczego człowieka
Etap rozwoju wewnątrzłonowego (prenatalny)
zygoty (jaja płodowego): trwający od zapłodnienia do około 7-10 dnia ciąży;
zarodkowy (embrionalny): pierwsze 8 tygodni ciąży do chwili utworzenia łożyska;
płodowy (fetalny): od 9 tygodnia do urodzenia.
2. Etap rozwoju zewnątrzłonowego (postnatalny):
noworodka: do 28 dnia życia;
niemowlęcy: do ukończenia 1 r.ż.;
wczesnodzieciecy: od 1 do 7 r.ż.;
późnodziecięcy: od 7 do 15 r.ż.;
młodzieńczy: od 16 - 20 r.ż.;
dorosły: do około 40 r.ż.;
dojrzały: do około 50 r.ż.;
starości: od 50 - 60 r.ż..
PRZEMIANA MATERII
Koniecznym warunkiem przemiany materii jest wymiana materii i energii miedzy organizmem a otoczeniem. Pierwotnymi źródłami energii są promienie słoneczne i związki chemiczne nieorganiczne wykorzystywane przez organizmy samożywne (autotrofizm) do fotosyntezy i chemosyntezy związków chemicznych (przekształcanie ich w składniki własnego organizmu). Powstałe związki chemiczne (w roślinach) stanowią (pokarm) wtórne źródło energii dla wszystkich organizmów, a szczególnie dla organizmów cudzożywnych (jedyne źródło pokarmu). Przemiana materii to wszystkie przemiany chemiczne i energetyczne zachodzące w żywych komórkach.
Przemianami pobranej materii i energii w żywych organizmach, czyli tzw. pośrednia przemiana materii zajmuje się biochemia.
Na pośrednia przemianę materii składają się procesy biosyntezy związków czyli anabolizm (wymagające energii) oraz procesy ich rozkładu - katabolizm.
Anabolizm - przekształcanie pobranego pokarmu w substancje możliwe do przyswojenia przez organizm oraz magazynowanie substancji zapasowych; prowadzi do wytworzenia złożonych związków chemicznych z prostych cząsteczek. Przykładem może być:
translacja - proces wytwarzania białek z aminokwasów; translacja odbywa się w rybosomach;
replikacja - wytwarzanie kopii cząsteczek DNA znajdujących się w komórce;
transkrypcja - proces wytwarzania cząsteczki RNA na matrycy jednego łańcucha DNA;
wytworzenie cukrów złożonych (glikoza, sacharoza) z cukrów prostych (glukoza).
Reakcje te zużywają energię zmagazynowana w ATP (związek energetyczny adynozynotrifosforowy).
Katabolizm - zużywanie składników chemicznych organizmu na procesy energetyczne ustroju. Prowadzi do rozkładu złożonych związków chemicznych do prostych cząsteczek. Przykładem jest glikoza, cykl kwasu cytrynowego, betaoksydacja kwasów tłuszczowych. Reakcje te prowadzą do wytwarzania energii, która jest magazynowana w ATP.
GENETYKA
Genetyka jest nauką zajmującą się badaniem zjawisk dziedziczności i zmienności żywych organizmów.
Gen jest to odcinek DNA zawierający zakodowaną informację genetyczną wystarczającą do syntezy jednego rodzaju białka. Geny znajdujące się w cząsteczkach DNA (kwasu deoksyrybonukleinowego) kontrolują wszystkie procesy życiowe komórki. Gen składa się z części regulujących (promotor, terminator) i części kodujących:
promotor stanowi tę część genu, do której przyłączają się czynniki transkrypcyjne i polimeraza RNA;
terminator to ta część genu, na którym kończy się transkrypcja;
część kodująca genu zawiera informację genetyczna przekazywana na RNA (określone sekwencje aminokwasów stanowiących informację o strukturze białka).
Genotyp - zespół wszystkich genów danego organizmu lub układu alleli jednego locus.
Fenotyp - zespół cech osobnika (morfologicznych, anatomicznych, fizjologicznych itp.) stanowiący czynnik współdziałania genotypu i warunków środowiskowych.
Epigeneza - kształtowanie fenotypu jednostki na podstawie genotypu. następuje dostrajanie funkcjonowania zespołu genów i interakcja miedzy genotypem osobnika a środowiskiem.
Rezystencja - opór stawiany przez rozwijający się organizm w stosunku do czynników środowiskowych działających modyfikująco na struktury biologiczne organizmu osobnika.
Teoria limitowanego ukierunkowanego rozwoju:
rozwój osobnika przebiega według własnego szlaku rozwojowego w określonym genetycznie kanale rozwojowym,
tory rozwojowe przebiegają więc w różny sposób i dla tego wartości końcowe cech u różnych osobników są inne, gdyż uzależnione są od kodu genetycznego, tempa rozwoju oraz czasu wykonywania tempa rozwoju.
W okresie interfazy (faza komórek po zakończeniu podziału a przed następnym podziałem) materiał genetyczny znajduje się w postaci chromatyny.
Chromatyna - występuje w jądrze komórkowym w postaci włókien, które składają się z białka oraz nawiniętego na to biało DNA. W okresie, gdy rozpoczyna się podział komórkowy chromatyna przechodzi w chromosom.
Chromosomy - powstają w skutek skracania włókien chromatynowych w komórkach przygotowujących się do podziału. Każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd połączonych centromem. Każda chromatyda zawiera jedną cząstkę DNA. Obie cząsteczki DNA każdego chromosomu są takie same, ponieważ są wytworzone podczas replikacji macierzystej cząsteczki DNA. Dzięki temu dwie komórki powstające podczas mitozy mają taki sam materiał genetyczny ( każda komórka otrzymuje podczas podziału jedna chromatyde każdego chromosomu). Ilość chromosomów w komórkach somatycznych jest charakterystyczną cechą każdego gatunku. W 1956 r. ustalono liczbę chromosomów w komórkach człowieka i wynosi ona 46 chromosomów (44 autosomy ułożone po 22 pary homologiczne i 2 chromosomy płciowe). Występują trzy rodzaje chromosomów:
Chromosomy metacentryczne - centromer położony jest dokładnie w połowie długości chromatyd.
Chromosomy submetacentryczne - centromer jest położony w pobliżu środka chromatyd i dzieli je na ramię krótsze i dłuższe.
Chromosomy akrocentryczne - centromer położony jest blisko jednego końca chromosomu.
DNA - czyli kwas deoksyrybonukleinowy, to cząsteczka zawierająca zakodowaną informację genetyczną. DNA jest zbudowany z deoksyrybonukuotydów. Największa ilość DNA znajduje się w jądrze komórkowym, ale DNA występuje też w mitochondriach, a w komórkach roślinnych również w chloroplastach. Odcinek DNA zawierający zakodowaną informację genetyczną wystarczającą do syntezy jednego rodzaju białka nazywa się genem. Gdy DNA znajduje się w cząsteczkach kontroluje wszystkie procesy życia komórki (przemianę materii, biosyntezę białek). DNA jest stosunkowo prostą substancja chemiczną o skomplikowanej strukturze przestrzennej, która kieruje procesami przemiany materii. Posiada zapisaną informacje w genach o kolejności ułożenia aminokwasów, która jest wykorzystywana podczas procesów biosyntezy białek
Lokus - miejsce położenia genu w chromosomie; kolejność ułożenia genów w chromosomach.
Allele - para lub więcej genów, które zajmują jednakowe położenie w chromosomach homologicznych i wywołują odmienne wykształcenie określonej cechy, np. różny kolor kwiatów (u wielu roślin);
Przebieg procesu biosyntezy białek:
transkrypcja - przepisywanie informacji genetycznych z DNA na substancje, która będzie przekazywała informację RNA;
składanie genu - zawiera informacje o białku, ale jest niekodowane; uaktywnianie RNA;
translacja - tworzenie samego białka polegające na przyłączeniu aminokwasów do siebie.
Spermatogeneza - tworzenie się dojrzałych komórek rozrodczych męskich (plemników); zachodzi po osiągnięciu dojrzałości płciowej u mężczyzn.
Przebieg oogenezy u kobiet
Oogeneza - tworzenie się i dojrzewanie żeńskich komórek rozrodczych, jaj, u zwierząt i człowieka; przebiega w jajnikach; z pierwotnych komórek płciowych powstają oogonia, które dzielą się podziałami mitotycznymi; ostatnie ich pokolenie, oocyty, dzieli się podziałami mejotycznymi, w których wyniku powstaje dojrzała komórka jajowa (jajo), o haploidalnej liczbie chromosomów, oraz 2 ciałka kierunkowe. Oogonia pochodzą z pierwotnych komórek rozrodczych. Około 3 miesiąca życia płodu oogonia stają się oocytami I rzędu i zaczyna się faza I podziału mejotycznego.
Przebieg procesu zapłodnienia:
Z chwilą wniknięcia plemników do pochwy w okolice macicy, dochodzi do zapłodnienia.
Tylko jeden plemnik wnika do jaja.
akrosom główki plemnika dokonuje rozpuszczenia wieńca promienistego i błony przezroczystej otaczającej oocyt;
z chwilą wniknięcia plemnika do środka błona jaja zamyka się przed innymi plemnikami.
W tym czasie w jaju dochodzi do podziału i wydzielenia II ciałka kierunkowego, a jądro oocytu zmienia się w przedjądrze żeńskie.
Jednocześnie główka plemnika pęcznieje i powstaje przedjądrze męskie.
Następuje kariogamia czyli połączenie się jąder, w efekcie końcowym powstaje diploidalna zygota.
Pierwszy podział zygoty i powstanie dwóch jąder daje początek nowej istocie.
Podstawowa zasada rozwoju osobniczego - człowiek ma pewne predyspozycje wrodzone zawarte w DNA, ale czy one się rozwiną to zależy od czynników towarzyszących rozwojowi organizmu w ontogenezie.
Przebieg procesu genotyp - środowisko:
informacja jak ma wyglądać dana cecha pochodzi od kody genetycznego,
wykształcenie danej cechy na podstawie kodu zależy od środowiska, ponieważ daje ono materiał budulcowy wpływający na rozmiar i tempo rozwijania danej cechy.
Cechy monogeniczne - prawdopodobnie jeden gen wpływa na kształtowanie się danej cechy. Pewne cechy jakościowe mogą być kształtowane przez jeden gen (grupa krwi, kolor tęczówki). Działanie tych genów jest bardzo silne i polega na dominacji nad innymi genami, w związku z czym rozwijająca się cecha jest warunkowana genem dominującym. Tak zdeterminowana cecha nie ulega zmianom w ortogenezie.
Cechy poligeniczne - rozwój danej cechy uzależniony jest od działania wielu genów. Geny takie maja słaby kumulujący wpływ na dana cechę. Cechy ilościowe są uzależnione od działania wielu genów (wielkość ciała). W takich warunkach może dojść do mutacji jednego z genów i wtedy dana cecha jest kształtowana inaczej niż to było przekazane w informacji genetycznej przez rodziców.
Geny kontrolują:
genetyczną powtarzalność materiału w komórkach (replikacje);
zakres i ilość wykonanych białek (biosynteza białek);
tempo procesów biochemicznych i fizjologicznych mających wpływ m.in. na tempo i przebieg procesów rozwoju;
sposób odpowiedzi organizmu na bodźce środowiskowe (czy organizm jest podatny na bodźce środowiskowe, czy nie).
Zmienność organizmów jest spowodowana modyfikującym wpływom środowiska na informacje zawarte w genotypie.
Typy zmienności:
fluktuacyjna - środowiskowa (niedziedziczna);
rekombinacyjna - powstaje w wyniku przetasowania alleli w kolejnych pokoleniach i jest główną przyczyną zmienności w doborze naturalnym i sztucznym. Wyróżniamy tu następujące zjawiska:
crossing - over (wymiana odcinków chromosomów w parach),
niezależna segregacja chromosomowa (losowe rozchodzenie się chromosomów do gamet),
losowe łączenie się gamet,
mutacyjna - polega na skokowych lub nagłych zmianach w genotypie; następuje dziedziczenie nowej informacji w miejsce już istniejących u przodka. Czynnikami mutacji mogą być różne związki chemiczne, promieniowanie, a nieraz pojawia się ona spontanicznie. Mogą to być mutacje genowe (punktowe), mutacje chromosomów strukturalne lub liczbowe.
KOMÓRKA
Komórka to podstawowy element strukturalny i czynnościowy każdego organizmu, zdolny do spełnienia różnych funkcji życiowych, tj. oddychania, odżywiania, rozmnażania, wzrostu.
Komórki dzielimy na:
prokariotyczne - pozbawione typowego jądra komórkowego i nie dzielą się na drodze mitozy np. bakterie, sinice;
eukariotyczne - zawierające jądro komórkowe, dzielą się na drodze mitozy i mejozy. Człowiek (tak jak inne wielokomórkowe organizmy wyższe) składa się z kilkuset miliardów komórek eukariotycznych.
Błona komórkowa - zbudowana jest z białek i fosfolipidów. Niektóre białka umieszczone w tej błonie transportują cząsteczki chemiczne do wnętrza albo na zewnątrz komórki.
Funkcje błony komórkowej:
ograniczenie wymiany materii między różnymi przestrzeniami, w których zachodzą reakcje metaboliczne;
oddziela cytoplazmę od płynu zewnątrzkomórkowego;
bierze udział w transporcie substancji np. w drodze fotosyntezy;
bierze udział w przekazywaniu sygnałów między komórkami;
odpowiada za utrzymanie odpowiedniego kształtu komórki,
utrudnia przenikanie pewnych związków, umożliwia wnikanie innych.
Jądro komórkowe - jest podstawowym składnikiem komórek roślinnych i zwierzęcych, odgrywające rolę w procesach przemiany materii i w dziedziczeniu. Typowe jądro ma kształt kulisty lub owalny. Wnętrze jądra wypełnia nukleoplazma, w której można wyróżnić chromatynę, jąderko i sok jądrowy zwany też kariolimfą. Chromatyna utworzona jest z DNA i białka i stanowi najważniejszy składnik jądra, w którym zawarta jest informacja genetyczna komórki. Głównymi procesami zachodzącymi w jądrze są samopowielanie (replikacja) DNA oraz przekazywanie informacji genetycznej na RNA (transkrypcja). Replikacja DNA jest niezbędnym wstępem do podziału jądra i całej komórki. Natomiast RNA przechodzi do cytoplazmy i bierze udział w syntezie białka. Jądro komórkowe jest magazynem informacji genetycznej. W cząsteczkach jądrowego DNA znajdują się geny, które kontrolują większość procesów życiowych komórki:
eurochromatyna - rozluźniona chromatyna, zawiera geny aktywne transkrypcyjne;
cheterochromatyna - skondensowana chromatyna zawiera dna nie kodujący oraz geny nie wykorzystywane przez komórkę;
kariolimfa - płyn wypełniający jądro komórkowe;
szorstka siateczka śródplazmatyczna - wewnątrzkomórkowy układ rurek i kanalików zbudowanych z pojedynczej błony plazmatycznej, bierze udział w produkcji białek.
Rola jądra komórkowego:
steruje funkcją komórki poprzez biosyntezę białek;
przechowuje informacje genetyczną;
warunkuje i reguluje przemianę materii.
Podział komórkowy to proces zachodzący nieustannie u wszystkich żywych organizmów, w którego wyniku z komórki macierzystej powstają zazwyczaj 2 komórki potomne. Podział komórki zaczyna się od podziału jądra komórkowego (mitoza, mejoza). Następuje wówczas przekazanie informacji dziedzicznej do jąder potomnych.
Schemat podziału komórkowego:
najpierw następuje podział jądra komórkowego, z podziałem i rozdziałem chromosomów przekazujących zakodowaną w DNA informację genetyczną (mitoza, mejoza);
później zachodzi podział cytoplazmy (cytokineza);
liczba podziałów komórek tkankowców jest ograniczona do 70100 (tego ograniczenia nie mają komórki nowotworowe);
komórki wysoko zróżnicowane np. komórki nerwowe nie dzielą się.
Cykl komórkowy dzielącej się mitotycznie komórki składa się z cyklicznie następujących faz. Każdy cykl komórkowy można ogólnie podzielić na:
złożony z fazy pomiędzy podziałami (interfazy);
podziału mitotycznego.
Interfazę można podzielić na:
fazę G1, w której komórka produkuje białka i RNA, występuje wysoka aktywność metaboliczna i wzrost komórki, która przygotowuje się do skopiowania swojego materiału genetycznego, czyli replikacji DNA;
fazę S, w której następuje replikacja DNA;
fazę G2, w której komórka przygotowuje się do podziału.
Przebieg replikacji
W trakcie podziału komórek dwie kopie cząsteczki DNA znajdują się w dwóch chromatydach tego samego chromosomu. Następnie każda z chromatyd wędruje do jednej komórki potomnej i w ten sposób skład genetyczny nie ulega zmianie i jest taki sam jak w komórce macierzystej.
Rodzaje podziałów komórek
Amitoza - podział bezpośredni jądra komórkowego przez przewężenie, które rozbudowuje się i dzieli jądro na dwie części. W czasie amitozy nie ujawniają się chromosomy i wrzeciono podziałowe.
Mitoza - podział jądra komórkowego, w wyniku którego dochodzi do podziału cytoplazmy i powstają komórki potomne o jądrach zawierających taką samą liczbę chromosomów jak jądro komórki macierzystej. Mitoza zachodzi w komórkach somatycznych czyli budujących organizm i prowadzi do ich namnażania. Etapy:
profaza - wstępny etap podziału mitotycznego komórki; polega na skracaniu włókien chromatynowych, które przekształcają się w chromosomy; jednocześnie zanika jąderko i błona jądrowa;
metafaza - chromosomy układają się w płaszczyźnie równikowej komórki, będąc przyczepione do nici wrzeciona kariokinetycznego i dzielą się na dwie chromatydy;
anafaza - chromatydy są odciągane ku biegunom komórki przez kurczenie nici wrzeciona, stając się chromosomami potomnymi; powstaje nowa włóknista struktura zbudowana z mikrotubul, wrzeciono cytokinetyczne, które odgrywa istotną role w podziale cytoplazmy;
telofaza - chromosomy potomne osiągają bieguny i zaczyna się proces tworzenia nowych jąder z błoną jądrową i jąderkami; z jednej komórki macierzystej powstają dwie potomne, identyczne z komórką macierzystą.
Mejoza - podział jądra komórkowego podczas którego redukuje się liczba chromosomów o połowę. Zachodzi w gametach oraz macierzystych komórkach zarodników.
profaza I - z chromatyny powstają chromosomy homologiczne, które układają się w pary i tworzą biwalenty. Następnie chromosomy dzielą się podłużnie na dwie chromatydy, w wyniku czego powstają złożone z 4 chromatyd tetrady. Następnie zachodzi crossing-over czyli wymiana odcinków chromatyd i zanikają jąderka i błona jądrowa, powstaje wrzeciono kariokinetyczne;
metafaza I - tetrady układają się w płaszczyźnie równikowej;
anafaza I - włókienka wrzeciona odciągają ku biegunom całe chromosomy złożone z dwóch chromatyd. Następuje redukcja chromosomów;
telofaza I - wokół dwóch zespołów chromosomów odtwarza się błona jądrowa, a jąderko nie. Powstają dwie komórki o zredukowanym garniturze chromosomowym.
Komórki przechodzą w drugą część mejozy, która ma taki przebieg jak podział mitotyczny.
TKANKI
Tkanka to zespoły komórek o podobnej budowie, wspólnym pochodzeniu (z tego samego listka zarodkowego) i wspólnie spełniających określone funkcje w organizmie. Tkanki powstają w rozwoju zarodkowym w procesie histogenezy i rozwijają się w tkanki: nabłonkowe, mięśniowe, nerwowe, łączne.
Histogeneza - proces powstawania tkanek w rozwoju osobniczym (ontogenezie) człowieka i zwierząt; komórki, które w pierwszych okresach rozwoju zarodka są podobne, po wyodrębnieniu się listków zarodkowych (ektoderma, endoderma, mezoderma) stopniowo różnicują się, przekształcają pod względem morfologicznym i fizjologicznym, tworząc tkanki specyficzne dla różnych narządów; proces ten jest uwarunkowany genetycznie.
Ektoderma - zewnętrzny listek zarodkowy; z ektodermy w dalszym rozwoju tworzy się zawiązek układu nerwowego i naskórka oraz pochodnych naskórka.
Mezoderma - środkowy listek zarodkowy, leżący między ektodermą; i endodermą; z mezodermy tworzą się wszystkie rodzaje tkanek łącznych, tkanka mięśniowa i nabłonki surowicze.
Endoderma - wewnętrzny listek zarodkowy; z endodermy w dalszym rozwoju tworzy się zawiązek przewodu pokarmowego, płuc i niektórych gruczołów dokrewnych;
Tkanka nabłonkowa - nabłonek, tkanka charakteryzująca się zwartym układem komórek, tworzących jedną lub więcej warstw; pokrywa skórę (naskórek) i błony łącznotkankowe wyściełające jamy różnych narządów i przewodów; pełni funkcje wchłaniającą i wydzielniczą oraz odgrywa rolę w odbiorze bodźców; komórki tkanki nabłonkowej są związane ze sobą mechanicznie i czynnościowo połączeniami międzykomórkowymi. Funkcje nabłonka - ochronna, resorpcyjna, wydzielnicza, zmysłowa.
Tkanka łączna - grupa tkanek zwierzęcych, zbudowanych z komórek oraz substancji międzykomórkowej; łączy inne tkanki, pełni funkcję podporową, odżywczą, obronną; do tkanek łącznych należą: tkanka łączna właściwa, tkanka kostna i chrzęstna; swoistą tkanką łączną jest krew.
Włókna tkanki łącznej:
włókna kolagenowe (dawniej zwane klejodajnymi) zbudowane są z fibrylarnego białka kolagenu;
włókna siateczkowe tworzą zrąb narządów;
włókna sprężyste występują w formie sieci budując tętnice, płuca, małżowinę uszną; są elastyczne i rozciągliwe.
Elementy tkanki łącznej: chrząstki, zrąb kolagenowy w kości, więzadła, ścięgna i torebki stawowe.
Układ ruchu - jest to część organizmu odpowiadająca za utrzymanie postawy i wykonywanie ruchów. Ze względu na budowę i właściwości układ narządów ruchu człowieka dzielimy na dwie części:
Układ szkieletowy (część bierna) składający się z:
kości;
połączeń międzykostnych:
wolnych, czyli stawów wraz z ich elementami dodatkowymi;
ścisłych połączeń międzykostnych (więzozrosty, chrząstkozrosty i kościozrosty).
Układ mięśniowy (część czynna - obdarzona zdolnością kurczenia się) czyli mięśnie i ich ścięgna.
Ogólnie można powiedzieć, że oba te układy tworzą w ciele człowieka skomplikowany system dźwigni, dzięki któremu możemy:
zmieniać położenie całego ciała (wykonywać ruchy lokomocyjne);
zmieniać ułożenie części ciała względem siebie, na przykład zgiąć rękę lub nachylić głowę;
utrzymać odpowiednią postawę ciała, co ma dla nas szczególne znaczenie, ponieważ jesteśmy istotami dwunożnymi;
znacznie osłabiać skutki działania rożnego rodzaju przeciążeń, na przykład w trakcie wykonywania gwałtownych ruchów.
Układ kostny
Tkanka chrzęstna:
składa się z podłoża (matrix) i komórek chrzęstnych (chondrocytów);
podłoże (matrix) stanowi żel zawierający białka połączone z węglowodanami (glikoproteidy);
między komórkami chrzęstnymi jest substancja międzykomórkowa składająca się z włókien kolagenowych tworzących gęstą sieć.
Rodzaje tkanki chrzęstnej:
chrząstka szklista : w okresie płodowym stanowi zawiązki większej części szkieletu, a u dorosłych występuje w chrząstce nosa, tchawicy, oskrzeli, żeber oraz pokrywa powierzchnie stawowe kości;
chrząstka włóknista : występuje w krążkach międzykręgowych;
chrząstka sprężysta występuje w drobnych chrząstkach krtani, małżowin usznych w trąbce słuchowej.
Tkanka kostna:
pełni funkcję :
podporową organizmu: tworzy szkielet,
osłania narządy wewnętrzne,
bierze udział w gospodarce mineralnej organizmu,
bierze udział w wytwarzaniu krwinek czerwonych, białych oraz płytek krwi
Kości zbudowane są głównie z:
tkanki kostnej nadającej kształt kości,
szpiku kostnego,
chrząstki,
okostnej lub ochrzęstnej.
W tkance kostnej najważniejsza jest substancja międzykomórkowa składająca się z :
istoty podstawowej,
włókien kolagenowych.
U dorosłych osobników tkanka kostna ma budowę blaszkowatą i dzieli się na :
istotę zbitą - bardzo zwarty układ blaszek kostnych; występują w niej kanały (kanał osteonu), w których przebiegają naczynia krwionośne wnikające do kości z okostnej, każdy kanał otoczony jest kilkoma blaszkami w kształcie cienkościennych rur ułożonych współśrodkowo, ściśle ze sobą zespolonych tworzących osteon
istotę gąbczastą - utworzona jest z cienkich blaszek i beleczek kostnych krzyżujących się ze sobą; zasadniczym jej elementem strukturalnym jest oczywiście osteon który składa się z kilkunastu rurek o malejącej średnicy, umieszczonych jedna w drugiej tworzących sieć, w sieci tej znajdują szpik kostny.
Wyróżniamy następujące rodzaje kości :
kości długie - głównie kości kończyn, składają się z trzonu, końca bliższego i dalszego;
kości płaskie - są wydłużone w dwóch kierunkach i bardzo znacznie spłaszczone w kierunku trzecim (kości sklepienia czaszki, łopatkę, kość biodrową);
kości krótkie - występują tam gdzie silna, masywna budowa łączy się z ograniczoną ruchomością, są one mniej więcej równomiernie rozwinięte we wszystkich trzech wymiarach (kości nadgarstka, kości stępu);
kości różnokształtne;
kości pneumatyczne - zawierają przestrzenie wysłane błoną śluzowa i wypełnione powietrzem (kość sitowa, kość klinowa, kość szczękowa).
Właściwości biologiczne kości :
zdolność do regeneracji;
zdolność do przeszczepiania;
zdolność do dostosowywania się do warunków np.: w zakresie grubości kości.
Okostna - jest błoną włóknistą, składa się z dwóch warstw :
zewnętrznej - bogatej w włókna kolagenowe i sprężyste;
wewnętrznej (rozrodczej) - bogatej w komórki rozrodcze (osteoblasty), które mają zdolność wytwarzania tkanki kostnej, dzięki temu kość może wzrastać na grubość, a również odtwarzać ubytki kostne.
Kości mogą łączyć się ze sobą za pomocą:
połączeń ścisłych (nieruchomych):
kościozrosty - zrośnięcie się kości biodrowej, łonowej i kulszowej w jedną kość miedniczą;
chrzestozrosty - w łukach żebrowych zrośnięciu ulegają chrząstki żeber;
więzozrosty :
połączeń wolnych (ruchomych) czyli stawów.
Budowa stawu :
powierzchnie stawowe pokryte chrząstką stawową dwóch lub więcej sąsiadujących kości;
torebka stawowa;
jama stawowa;
maź stawowa wytworzona przez wewnętrzną część torebki stawowej;
więzadła wewnątrzstawowe i zewnątrzstawowe;
łękotki, obrąbki, kosmki itp.
Rodzaje stawów :
podział ze względu na ilość kości biorących udział w budowie stawu:
stawy proste (dwie kości biorą udział w tworzeniu stawu);
stawy złożone (więcej niż dwie kości);
podział ze względu na kształt powierzchni:
kulisty wolny i panewkowy (staw ramienny i biodrowy);
eliptyczny (promieniowo-nadgarstkowy);
zawiasowy (międzypaliczkowy);
obrotowy (promieniowo-łokciowy bliższy);
śrubowy (szczytowo obrotowy);
siodełkowy (nadgarstkowo-śródręczny kciuka);
płaski (krzyżowo-biodrowy).
Rodzaje ruchów wykonywanych w stawach: ruchy ślizgowe, ruchy toczone i obracanie.
Chrząstka stawowa - składa się z twardych komórek chrzęstnych (chondrocytów) oraz osnowy z miękkich i elastycznych włókien kolagenowych; pokrywa powierzchnię stykających się ze sobą kości, zapobiega ścieraniu się kości, jest odporna na tarcie i ułatwia poślizg. Chrząstka stawowa pozbawiona jest naczyń krwionośnych, a odżywianie jej możliwe jest za pomocą płynu stawowego (mazi stawowej), zawierającego m.in. glukozaminę.
Układ mięśniowy
Tkanka mięśniowa jest czynnym elementem narządu ruchu :
powodują ruch kości oraz ustalają płożenie jednej kości względem drugiej;
komórki tkanki mięśniowej potrafią się aktywnie się kurczyć;
rozkurcz mięśnia następuje na skutek działania sił grawitacji oraz antagonistycznie działających mięśni;
działaniem tych mięsni kierujemy za pomocą naszej woli.
Mięśnie dzielimy ze względu na budowę włókien mięśniowych na:
mięśnie poprzecznie prążkowane (mięśnie szkieletowe), które dzielimy:
ze względu na położenie na: mięśnie powierzchniowe (skórne) np.: niektóre mięśnie twarzy i głowy i mięśnie głębokie (szkieletowe),
podział ze względu na kształt przebiegu pasm włókien mięśniowych i ścięgien na: mięśnie płaskie, wrzecionowate, półpierzaste, pierzaste, dwubrzuścowe.
mięśnie serca - ich praca nie podlega naszej woli; stanowią układy komórek mięśniowych, które w miejscach łączenia się ich rozwidleń z innymi komórkami tworzą tzw. wstawki (podwójna poprzecznie błonka);
mięśnie gładkie - stanowią mięśnie narządów wewnętrznych, np.: żołądka, pochwy, naczyń krwionośnych itp.; ich praca nie podlega naszej woli; komórki mięśni gładkich maja kształt wrzecionowaty a czasami gwiazdowaty; w środku komórki mięśniowej położone jest owalne jądro.
Struktura mięśnia:
mięsień - stanowi zbiór pęczków mięśniowych otoczony tkanką łączną zwaną namięsną;
pęczek mięśniowy - stanowi zbiór komórek mięśniowych, otoczony jest omięsną, która łączy się z namięsną otaczającą cały mięsień;
miocyt - komórka mięśniowa, zawiera zbiór miofibryli (włókien kurczliwych, 500 - 600);
miofibryl - włókno mięśniowe.
Komórka mięśniowa (miocyt) zbudowana jest z:
błony komórkowej (sarkolemy);
protoplazmy (sarkoplazmy) - substancja wewnątrzkomórkowa zawierająca:
substancje energetyczne,
mioglobinę - barwnik koloru czerwonego, posiadający duże powinowactwo do tlenu,
mitochondrii - elementów w kształcie ziaren lub pałeczek, pełniących bardzo ważną rolę w procesach przemiany materii (fosforylacja tlenowa),
siateczkę sarkoplazmatyczną - wypełnia komórkę mięśniową, posiada strukturę kanalikową, pełni ważną rolę w przewodzeniu pobudzeń;
włókien mięśniowych (miofibryli) - kurczliwe włókienko mięśniowe, zbudowane z dwóch rodzajów białek: miozyny i aktyny;
jądra komórkowego.
Rodzaje włókien mięśniowych:
włókna kurczliwe (miofybryla) zbudowane z dwóch rodzajów białek kurczliwych : aktyny i miozyny;
włókna wolno kurczące się (ST), wykorzystywane w sportach wytrzymałościowych;
włókna szybko kurczące się (FT),
typu FT a (wykorzystywane w sportach siłowych),
typu FT b (wykorzystywane w sprintach),
typu FT c ( postać przejściowa między ST a FT);
większość mięśni zawiera obydwa typy włókien lecz w różnej proporcji u różnych ludzi.
Skład mięśnia:
część pierwsza mięśnia zwana brzuścem stanowi kurczliwą masę mięsniową, posiada ciemnoczerwone zabarwienie, zbudowana jest z włókien poprzecznie prążkowanych;
część druga mięśnia stanowi łącznotkankowe ścięgno, znajduje się na końcach mięśnia, łączy mięsień z kośćcem, przenosi na kości pracę mięśnia.
Aparat Golgiego - składa się ze stosu cystern zbudowanych z błon białkowo-lipidowych oraz oddzielających je pęcherzyków. Występuje we wszystkich komórkach eukariotycznych. W strukturach Golgiego odbywa się synteza cukrów (prostych i złożonych). Zadaniem aparatu Golgiego jest modyfikowanie struktury białek produkowanych przez komórkę i wysyłanie tych białek w przeznaczone dla nich miejsca.
Rybosomy to organella uczestniczące w procesie biosyntezy białka (służace do produkcji białek), czyli translacji. Pojedynczy rybosom jest zbudowany z dwóch połączonych ze sobą podjednostek: mniejszej i większej. Każda podjednostka składa się z białek i cząsteczek kwasu rRNA. Rybosomy swobodnie zawieszone w cytoplazmie biorą udział w produkcji białek przeznaczonych na wewnętrzne potrzeby komórki, natomiast rybosomy przyczepione do szorstkiej siateczki środplazmatycznej wytwarzają głównie te białka, które mają być wydzielone na zewnątrz komórki albo wbudowane w błony biologiczne.
Mitochondria - niewielkie, owalne lub cylindryczne organelle komórkowe, w których zachodzi proces oddychania tlenowego czyli uwalnianie energii (utlenianie biologiczne). Mitochondria to komórkowe "generatory" energii. Otoczone są dwiema błonami białkowo-lipidowymi. Błona wewnętrzna wpukla się do wnętrza tworząc grzebienie mitochondrialne w których rozmieszczone są enzymy oddechowe. Wnętrze stanowi macierz, tzw. matrix. Mitochondria, podobnie jak plastydy, zawierają własne DNA i rybosomy. Są więc organellami autonomicznymi.