6696

Эволюция систем органов (пищеварительная, иммунная, эндокринная и дыхательная системы)

Реферат

Биология и генетика

Эволюция систем органов. Эволюция пищеварительной системы. Эволюция иммунной системы. Эволюция эндокринной системы. Эволюция дыхательной системы. Пищеварительная система. С 1880 по 1950г господствовала теория Мечникова. Она б...

Русский

2013-01-07

28.6 KB

78 чел.

Эволюция систем органов.

  1.  Эволюция пищеварительной системы.
  2.  Эволюция иммунной системы.
  3.  Эволюция эндокринной системы.
  4.  Эволюция дыхательной системы.

Пищеварительная система.

С 1880 по 1950г господствовала теория Мечникова. Она была дополнена Иордановым. Пищеварение эволюционирует от внутриклеточного (простейшие) до полостного неклеточного (высшие животные). Пищеварительная первичная кишка формируется у кишечнополостных животных – гаструляция. Кишечнополостные относятся к первичноротым, бластопор у них функционирует всю их жизнь.

Иглокожие и хордовые относятся к вторичноротым. Бластопор у них зарастает, а через некоторое время на противоположном конце появляется впячивание, превращающееся в дальнейшем в ротовую бухту и вторичный рот. Чуть позднее на месте бластопора прорывается анальное отверстие.

У кишечнополостных внутриполостное пищеварение замещается внутриклеточным. Пища поступает в рот, выделяются ферменты, пища измельчается, и клетки энтодермы захватывают питательные вещества.

Плоские черви. У трематод есть рот с глоткой и 2 кишечные ветви (в виде трубочек или разветвленные), состоящие из переднего (эктодермальное происхождение) и среднего отделов (энтодермальное происхождение). Есть внутриклеточное и полостное пищеварение. Кишечник замкнут слепо.

Круглые черви. Появляется задний отдел (впячивание эктодермы). На заднем конце тела появляется анальное отверстие. Пища передвигается в одном направлении, что обеспечивает более качественное переваривание.

Кольчатые черви. В стенке кишки появляются мышечные структуры, возможна перистальтика.

Членистоногие. Кишечная стенка более дифференцирована. Появляются челюсти, исполняющие функцию измельчения пищи. Возникают также и пищеварительные железы, выделяемые ими ферменты, способствуют более качественному перевариванию пищи.

Круглоротые (миксины и миноги) – полупаразиты. Отсутствуют челюсти, вместо ротовой полости – ротовая воронка, на дне которой находится рот: язык с зубами на нем. Пищеварительная трубка не дифференцирована. Глотка пронизана жаберными щелями. Кишечник является непосредственным продолжением глотки. Печень возникает из выроста начального отдела средней кишки. Печень представляет собой ветвистую трубчатую железы. Возникает зачаток поджелудочной железы.

Рыбы. Ротовая полость, по краю которой располагаются зубы, зубная система - гомодонтная (все зубы имеют одинаковое строение и функции). Зубы гомологичны плакоидной чешуе хрящевых рыб. Есть примитивный язык – двойная складка. Желез в ротовой полости нет. За ротовой полостью располагается глотка, далее – пищевод, желудок и кишечник, заканчивающийся анальным отверстием. Кишечник есть тонкий и толстый. Кишечник образует многочисленные петли. Есть печень, поджелудочная железа и желчный пузырь.

Амфибии. Ротовая полость и глотка перестают быть отдельными образованиями, образуется единая ротоглоточная полость. Имеются слюнные железы, секрет которых служит только для смачивания пищи, химическое же воздействие на пищу не оказывается. Гомодонтная зубная система. Имеются евстахиевы трубы, гортань, хоаны. Кишечник состоит из 2 отделов. Толстый кишечник открывается клоакой. Есть большая печень и поджелудочная железа.

Рептилии. Гомодонтная система зубов. Однако у некоторых представителей появляется дифференцировка зубов. Ротовые слюнные железы хорошо развиты, особенно подъязычные, губные, зубные. У ядовитых змей задняя пара зубных желез преобразована в ядовитые зубы. Строение пищевода и кишечника сохраняется то же. На границе тонкого и толстого кишечника есть небольшой слепой вырост. Длина кишечника гораздо больше, чем у амфибий, поэтому он образует многочисленные петли. Кишечник заканчивается клоакой.

Пищеварительный тракт млекопитающих начинается преддверием полости рта, предротовой полостью. Мясистые губы служат для захвата пищи, зубная система гетеродонтная. Для млекопитающих характерны хорошо развитые слюнные железы, наиболее крупными из которых являются околоушная, поднижнечелюстная, подъязычная.

1958г – после работ Уголева добавлено мембранное пищеварение. Расщепление пищи происходит под действием ферментов, выбрасываемых в полость их клеток – экзоцитоз. Ферменты расщепляют крупные молекулы и надмолекулярные комплексы, обеспечивая начальные этапы пищеварения. В тонком кишечнике полостное, мембранное и внутриклеточное пищеварение идут одновременно. Внутриклеточное пищеварение реализуется следующим образом: вн6утри клетки питательные вещества гидролизуются ферментами в цитоплазме. В клетку обычно проникают ди - и олигомеры.

Мембранное пищеварение имеет место на всех этапах развития живой природы. Оно происходит в тонкой кишке человека и связано с ферментами и мембранами клеток. Активные центры ферментов обращены в сторону кишки (водной фазы).

Филогенез иммунной системы.

Эволюция живого мира состояла в образовании таких форм жизни, которые активно взаимодействуют с другими живыми организмами. Биологические организмы существуют в биотическом окружении. Они взаимодействуют с другими организмами, в биоценозе существует круговорот.

Абиотические факторы менее сильно воздействуют на организм. Эволюция живой материи привела к возникновению динамической системы взаимозависимых организмов, не могут существовать без биотического взаимодействия. Такие взаимодействия проявляются в питании и обмене веществ. Существует тенденция к усложнению связей. Современные многоклеточные организмы во многом утратили возможность синтезировать даже простые органические вещества, но научились добывать их в готовом виде. Это консументы (в том числе человек). Жизнь основана на питании продуктами биосинтеза, создание которых осуществляется продуцентами (зеленые растения). Жизнь консументов напрямую зависит от биологической продуктивности растений и от развитости растениеводства. Растениеводство- источник пищи и сырья для промышленности (в том числе фармацевтической промышленности). 40% лекарственных средств в мировой фармацевтической промышленности растительного происхождения, снижение продуктивности растений приводит к голоданию, недоеданию, ухудшению качества жизни, снижению производства и уровня общественного здоровья. Важнейший фактор, понижающий урожайность растений – микроорганизмы, грибы, бактерии. Они приспособлены к паразитизму на разных растениях, животных и человеке. Пандемия гриппа – «испанки» унесла жизни 20 млн. человек. Жертвы микробного паразитизма - все живые организмы, в том числе и сами микробы.

Почему земле до сих пор не населена одними микроорганизмами?

Почему жестокий антагонизм между живыми существами не привел к гибели живой материи еще на заре эволюции?

Почему эволюция не остановилась?

Ответы на эти и многие другие вопросы дает иммунология.

Иммунитет – невосприимчивость, устойчивость, резистентность, толерантность – способность организма противостоять агрессии со стороны других биологических видов.

1902 г. Мечников и Зильбер основали учение об иммунитете.

«Иммунитет – это совокупность всех наследственных полученных и индивидуально приобретенных организмом свойств, которые препятствуют проникновению и размножению микроорганизмов, вирусов и других патогенных объектов и действию выделяемых ими продуктов».

Наследственный иммунитет – свойства невосприимчивости, полученные от предков. Он определяется генотипом.

Индивидуальный иммунитет - приобретенный иммунитет, который вырабатывается на протяжении жизни организма.

Выделяют следующие группы факторов иммунитета:

- фагоцитарные;

- конституциональные;

- лимфоидные.

Лимфоидные факторы – наследственная способность организмов создавать иммунитет.

Конституциональные – имеют общебиологическое значение. Они присутствуют у всех организмов независимо от таксономического положения.

У беспозвоночных и позвоночных существует система фагоцитоза. У растений и простейших подобная система отсутствует. Растения защищены только наследственными свойствами. Грибы и вирусы тоже не защищены. Только у позвоночных существует приобретенная невосприимчивость благодаря наличию лимфоидной системы. При этом защитные функции лимфатической системы осуществляются специфической активностью антител и иммуноглобулинов.

Антигены – любые вещества, удовлетворяющие требованиям:

- индицируют образование соответствующих антител при введении в организм;

- вступают в реакцию с молекулой комплементарного иммуноглобулина.

Наибольшей антигенной активностью обладают белки, меньшей – полисахариды и нуклеиновые кислоты. Существует большое количество антител.

Антитела вырабатываются комплексом органов:

- вилочковая железа;

- селезенка;

- кровь;

- пейеровы бляшки тонкого кишечника;

- костный мозг;

- сумка Фабрициуса (у птиц).

Изучение иммунитета производится на растениях. Восприимчивость генетически детерминирована (доминантные и рецессивные признаки). Более 50 лет изучается иммунитет иммуногенетикой.

Эндокринная система.

В любом организме вырабатываются соединения, разносящиеся по всему организму, имеющие интегративную роль. У растений есть фитогормоны, контролирующие рост, развитие плодов, цветов, развитие пазушных почек, деление камбия и др. Фитогормоны есть у одноклеточных водорослей.

Гормоны появились у многоклеточных организмов, когда возникли специальные эндокринные клетки. Однако химические соединения, играющие роль гормонов, были и раньше. Тироксин, трийодтиронин (щитовидная железа) обнаружены у цианобактерий. Гормональная регуляция у насекомых изучена плохо.

В 1965 году Вильсон выделил инсулин из морской звезды.

Оказалось, что дать определение гормону очень трудно.

Гормон – это специфическое химическое вещество, выделяемое особыми клетками в определенном участке тела, которое поступает в кровь и затем оказывает специфическое действие на определенные клетки или органы-мишени, расположенные в других областях тела, что приводит к координации функций всего организма в целом.

Известно большое количество гормонов млекопитающих. Они делятся на 3 основные группы.

Феромоны. Выделяются во внешнюю среду. С их помощью животные принимают и передают информацию. У человека запах 14 - окситететрадекановой кислоты четко различают только женщины, достигшие половой зрелости.

Наиболее просто организованные многоклеточные организмы – например, губки тоже имеют подобие эндокринной системы. Губки состоят из 2 слоев – энтодермой и экзодермой, между ними располагается мезенхима, в которой содержатся макромолекулярные соединения, характерные для соединительной ткани более высокоорганизованных организмов. В мезенхиме есть мигрирующие клетки, некоторые клетки способны секретировать серотонии, ацетилхолин. Нервная система у губок отсутствует. Вещества, синтезируемые в мезенхиме, служат для связи отдельных частей организма. Координация осуществляется за счет перемещения клеток по мезенхиме. Есть также и перенос веществ между клетками. Заложена основа химической сигнализации, которая характерна для остальных животных. Самостоятельных эндокринных клеток нет.

У кишечнополостных имеется примитивная нервная система. Первоначально нервные клетки выполняли нейросекреторную функцию. Трофическую функцию, осуществляли контроль роста, развития организма. Затем нервные клетки стали вытягиваться и образовали длинные отростки. Секрет выделялся около органа-мишени, без переноса (т.к. не было крови). Эндокринный механизм возник раньше проводникового. Нервные клетки были эндокринными, а потом получили и проводниковые свойства. Нейросекреторные клетки был первыми секреторными клетками.

Первичноротые и вторичноротые вырабатывают одинаковые стероидные и пептидные гормоны. Принято считать, что в процессе эволюции из одних полипептидных гормонов могут возникнуть новые (мутации, дупликации генов). Дупликации менее подавляются естественным отбором, чем мутации. Многие гормоны могу синтезироваться не в одной железе, а в нескольких. Например, инсулин вырабатывается в поджелудочной железе, подчелюстной железе, 12-перстной кишке и других органах. Существует зависимость генов, контролирующих синтез гормонов от положения.

Дыхательная система.

Большинство животных – аэробы. Диффузия газов из атмосферы посредством водного раствора осуществляется при дыхании. Элементы кожного и водного дыхания сохраняются даже в высших позвоночных животных. В ходе эволюции у животных возникли разнообразные дыхательные приспособления – производные кожи и пищеварительной трубки. Жабры и легкие – производные глотки.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84592. Потенціал спокою, його параметри, механізми походження та фізіологічна роль 49.49 KB
  Формула Нернста для розрахунку величини ПС: де R універсальна газова стала T абсолютна температура F число Фарадея [K і] концентрація іонів К в клітині [K е] концентрація іонів К поза клітиною. Особливостями проникності мембрани клітини в стані спокою вона проникна для іонів К та непроникна для іонів N. Цей білок на внутрішній поверхні мембрани розщеплює АТФ на АДФ та фосфат й використовує енергію що виділилась на транспортування трьох іонів N з клітини та двох іонів К в клітину. Отже за рахунок роботи НКН...
84593. Потенціал дії, його параметри, механізми походження та фізіологічна роль 47.44 KB
  При внутрішньоклітинній мікроелектродній реєстрації ПД окремої клітини має такий вигляд: Спочатку мембранний потенціал різко зменшується до нуля 1 фаза деполяризації ПД; потім заряд мембрани змінюється на протилежний зовні всередині 2 фаза реверсполяризації. Далі мембранний потенціал поступово повертається до вихідного рівня 3 фаза реполяризації ПД. Так розвивається фаза деполяризації ПД. Але вхід іонів N в клітину не припиняється й тепер у клітині створюється надлишок позитивних іонів N а на її поверхні надлишок аніонів...
84594. Збудливість. Критичний рівень деполяризації поріг деполяризації клітинної мембрани 43.2 KB
  Критичний рівень деполяризації поріг деполяризації клітинної мембрани. Пороговий потенціал ΔV різниця між ПС та критичним рівнем деполяризації мембрани Екр. Критичний рівень деполяризації той рівень мембранного потенціалу при зменшені до якого ПС на мембрані виникає ПД. Тобто чим менший поріг деполяризації тим вища збудливість клітини та навпаки.
84595. Зміни збудливості клітини при розвитку одиничного потенціалу дії 46.03 KB
  При розвитку на мембрані місцевого збудження та ПД збудливість клітини змінюється порізному: при розвитку місцевого збудження збудливість збільшується так як ΔV зменшується; при розвитку ПД мають місце закономірні зміни збудливості: поки деполяризація повільно прямує до Екр збудливість збільшується вище вихідного рівня вище 100 фаза супернормальної збудливості; к тільки деполяризація доходить до Екр й починається розвиток піку ПД збудливість клітини падає до нуля та починається фаза абсолютної рефрактерності повної...
84596. Значення параметрів електричних стимулів для виникнення збудження 43.28 KB
  Під анодом виникає гіперполяризація а під катодом деполяризація мембрани внаслідок складання зовнішнього та власного електричного поля. Коли під катодом відбувається деполяризація мембрани й досягає 5075 від величини порогового потенціалу в мембрані відкриваються потенціалчутливі натрієві канали через них в клітину входять іони N збільшення ступеню деполяризації під катодом. Деполяризація під катодом що повязана з відкриттям натрієвих каналів та з входом іонів N в клітину має назву локальної відповіді ЛВ. Таким чином при дії на...
84597. Механізми проведення збудження по нервових волокнам 46.51 KB
  Швидкість збільшення сили відповідає швидкості піку ПД майже відповідає швидкості збільшення сили при дії прямокутних імпульсів електричного струму набагато вища порогу. Отже на збуджену ділянку мембрани нервового волокна діє катодний електричний струм сила час дії та швидкість збільшення сили якого вищі порогу цей струм викличе деполяризацію мембрани до Екр викличе ПД на мембрані незбудженої ділянки. Ці струми в ділянці незбуджених перехватів мають вихідний напрямок; їх сила амплітуда ПД тривалість тривалість ПД швидкість...
84598. Закони проведення збудження по нервовим та м’язовим волокнам 49.29 KB
  Закон фізіологічної неперервності чи фізіологічної цілісності волокна для здійснення проведення необхідним є нормальний функціональний стан мембрани волокна. Якщо його пошкодити обробивши наприклад місцевим анастетиком типу новокаїну проведення припиниться незважаючи на те що морфологічно волокна не пошкоджені місцеві анастетики інактивують натрієві канали мембрани зміщення Екр збільшення порогу деполяризації зменшення швидкості проведення збудження з подальшим припиненням цього проведення. Закон двостороннього проведення в...
84599. Механізми проведення збудження через нервово-м’язовий синапс. Медіатор, мембранні циторецептори та блокатори нервово-м’язових синапсів 45.06 KB
  Нервовомязовий синапс утворений нервовим закінченням аксона мотонейронів та кінцевою пластинкою частина мембрани мязового волокна яка контактує з нервовим закінченням. Механізм передачі збудження через нервовомязовий синапс полягає в тому що ПД іде по мембрані нервового волокна поширюється по пресинаптичній мембрані при цьому відкриваються кальцієві канали пресинаптичної мембрани вхід іонів Са всередину нервового закінчення взаємодія з везикулами міхурці в яких є медіатор ацетилхолін рух везикул до пресинаптичної мембрани...
84600. Спряження збудження та скорочення. Механізми м’язового скорочення 45.74 KB
  Механізми мязового скорочення. Термін спряження збудження із скороченням означає взаєзвязок збудження в скелетних мязах виникнення та поширення ПД по мембрані волокна та його скорочення тобто актоміозинової взаємодії. При русі ПД по мембрані Ттрубочок в мембрані цистерн СПР відкриваються кальцієві канали іони Са2 по градієнту концентрації виходять з цистерн СПР у саркоплазму підвищення концентрації іонів Са2 в саркоплазмі міоцита з 108 до 105 ммоль л дифузія іонів Са2 до протофібрил взаємодія з регуляторним білком тропоніном...