BIOLOGICZNY ROZWÓJ CZŁOWIEKA, pedagogika


BIOLOGICZNY (PROMEDYCZNY) ROZWÓJ CZŁOWIEKA

TEMATY ZAJĘĆ:

  1. Zagadnienia wstępne oraz czynniki rozwoju osobniczego - endogenne.

  2. Czynniki rozwoju osobniczego endogenne i egzogenne.

  3. Budowa i podstawowe funkcje komórki.

  4. Rozwój struktury i funkcji w ontogenezie (aparat ruchu) i jego charakterystyka.

  5. Postawa ciała oraz zaburzenia w rozwoju somatycznym człowieka.

  6. Okresy rozwoju ontogenetycznego.

  7. Metody kontroli i oceny rozwoju ontogenetycznego człowieka.

LITERATURA:

  1. Jopkiewicz A., Suliga E. Biologiczne podstawy rozwoju człowieka

  2. Gajewski A.K., Skierska E. Biologia - podręcznik dla studentów wf

  3. Kuśka A. Biologia rozwoju człowieka

  4. Wolański N. Rozwój biologiczny człowieka

  5. Czapska M., Czapski Z. Wskaźniki do ćwiczeń z biologii

  6. 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:

Cecha rozwoju:

Rozwój możemy rozpatrywać jako:

ASPEKTY ROZWOJU OSOBNICZEGO (ONTOGENEZY)

Czynniki rozwoju osobniczego:

  1. 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.

  2. 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:

  1. Egzogenne (zewnętrzne) - to czynniki istniejące na zewnątrz organizmu, które wpływają i kształtują rozwój. Składają się z:

  1. 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 pod względem jakościowym to następujące elementy:

  1. Wzrastanie czyli powiększanie ciała przez:

rozplem + rozrost = wzrastanie

2. Różnicowanie czyli doskonalenie organizmu ludzkiego:

3. Dojrzewanie czyli doskonalenie funkcji organizmu ludzkiego poprzez:

4. Postęp - doskonalenie organizacji organizmu jako systemu.

Cechy rozwoju osobniczego (cechy organizmu, które ulęgają rozwojowi):

Rozwój fizyczny organizmu pod względem ilościowym:

Rozwój fizyczny organizmu pod względem energetycznym:

Etapy rozwoju osobniczego człowieka

    1. 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):

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:

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:

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:

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:

  1. Chromosomy metacentryczne - centromer położony jest dokładnie w połowie długości chromatyd.

  2. Chromosomy submetacentryczne - centromer jest położony w pobliżu środka chromatyd i dzieli je na ramię krótsze i dłuższe.

  3. 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:

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:

  1. Z chwilą wniknięcia plemników do pochwy w okolice macicy, dochodzi do zapłodnienia.

  2. Tylko jeden plemnik wnika do jaja.

  • 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:

    1. informacja jak ma wyglądać dana cecha pochodzi od kody genetycznego,

    2. 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:

    Zmienność organizmów jest spowodowana modyfikującym wpływom środowiska na informacje zawarte w genotypie.

    Typy zmienności:

    KOMÓRKA

    Komórka to podstawowy element strukturalny i czynnościowy każdego organizmu, zdolny do spełnienia różnych funkcji życiowych, tj. oddychania, odżywiania, rozmnażania, wzrostu.

    Komórki dzielimy na:

    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:

    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:

    Rola jądra komórkowego:

    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:

    1. najpierw następuje podział jądra komórkowego, z podziałem i rozdziałem chromosomów przekazujących zakodowaną w DNA informację genetyczną (mitoza, mejoza);

    2. później zachodzi podział cytoplazmy (cytokineza);

    3. liczba podziałów komórek tkankowców jest ograniczona do 70100 (tego ograniczenia nie mają komórki nowotworowe);

    4. 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:

    Interfazę można podzielić na:

    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:

    Mejoza - podział jądra komórkowego podczas którego redukuje się liczba chromosomów o połowę. Zachodzi w gametach oraz macierzystych komórkach zarodników.

    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:

    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:

    1. Układ szkieletowy (część bierna) składający się z: