Минеральные соли необходимы для нормального протекания обменных процессов и функционирования всех систем органов, нормального роста и развития. Макроэлементами, количество которых составляет десятки и сотни граммов в организме, являются натрий, калий, кальций, фосфор и магний. Организму человека требуется большое разнообразие микроэлементов, количество которых исчисляется миллиграммами. Как правило, потребность в минеральных солях покрывается продуктами пищи, за исключением поваренной соли и йода, которым бедны воды и почвы некоторых регионов, в том числе и территория Алтайского края. Каждый минеральный элемент выполняет свою важную роль и не может быть замене никаким другим элементом.

Функции некоторых минеральных элементов в организме человека и их суточная потребность

Вопросы для самоконтроля:

1. В чем состоит суть процессов анаболизма и катаболизма?

2. Каковы функции белков, жиров, углеводов и минеральных солей в организме человека?

3. Чем определяется полноценность и неполноценность белков пищи?

4. Почему пища человека должна быть разнообразной?

Задание для самостоятельной работы: Подготовьте сообщение о витаминах, их значении в обмене веществ.

Индивидуальное развитие

Процесс индивидуального развития любого организма носит название онтогенез. Понятие онтогенеза было введено в биологию Эрнстом Геккелем в 1866 году. По современным представлениям онтогенез (греч. ontos - существо, особь, genesis - развитие) - это полный цикл индивидуального развития каждой особи, в основе которого лежит реализация наследственной информации на всех стадиях существования в определенных условиях внешней среды; он начинается образованием зиготы (при половом размножении) и заканчивается смертью. Для биологического вида Homo sapiens характерно прямое внутриутробное развитие.

В зависимости от среды, в которой происходит развитие организма человека, онтогенез распадается на два больших периода, отделенных друг от друга моментом рождения:

1. Внутриутробный (пренатальный, или антенатальный), когда вновь зародившийся организм развивается в утробе матери; этот период длится от зарождения до рождения.
2. Внеутробный (постнатальный), когда новая особь продолжает свое развитие вне организма матери; этот период длится от момента рождения до смерти.

В последнее время предложено также выделить предзиготный период, предшествующий образованию зиготы.

Предзиготный период

Предзиготный период развития связан с образованием гамет (гаметогенез). Образование яйцеклеток начинается у женщин еще до их рождения и завершается для каждой данной яйцеклетки только после ее оплодотворения. К моменту рождения плод женского пола в яичниках содержит около двух миллионов ооцитов первого порядка (это еще диплоидные клетки), и только 350 - 450 из них достигнут стадии ооцитов второго порядка (гаплоидные клетки), превращаясь в яйцеклетки (по одной в течение одного менструального цикла). В отличие от женщин половые клетки в семенниках (яичках) у мужчин начинают образовываться только с началом периода полового созревания. Длительность периода образования сперматозоида составляет примерно 70 суток; на один грамм веса яичка количество сперматозоидов составляет около 100 миллионов в сутки.

Оплодотворением называют процесс слияния яйцеклетки и сперматозоида, приводящий к образованию зиготы. Оплодотворение яйцеклетки происходит в начальном участке маточной трубы, куда проникают лишь около ста сперматозоидов. Способность сперматозоидов к оплодотворению в женских половых путях сохраняется на протяжении двух суток. Сперматозоид имеет в головке акросому, которая содержит фермент для растворения оболочки яйцеклетки. При сближении сперматозоида и яйцеклетки акросома разрывается, и освободившиеся ферменты растворяют оболочку женской гаметы. Сперматозоид проникает внутрь яйцеклетки, после чего она покрывается плотной оболочкой, препятствующей проникновению других мужских гамет. В результате оплодотворения восстанавливается диплоидный набор хромосом. Образовавшийся одноклеточный зародыш - зигота. В ней в течение суток происходят сложные перемещения отдельных участков цитоплазмы и ее органелл.

Внутриутробный период развития человека продолжается 280 суток и делится на:

• начальный период (первая неделя после оплодотворения, в течение которой происходит дробление зиготы, образование бластулы и ее имплантация в стенку матки);
• эмбриональный период (первые два месяца), когда происходит начальное развитие зародыша (эмбриона) и когда совершается основная закладка тканей и органов;
• плодный период (3 -9 месяцы), когда продолжается рост частей, образовавшихся в эмбриональной стадии и дальнейшее формирование органов и систем. С третьего месяца зародыш человека носит название плод.

Начальный период

Начальный период. Дробление - это начальный этап развития оплодотворенного яйца (зиготы). У человека он длится 3 -4 дня (происходит дробление зиготы путем серии последовательных митозов, но без роста дочерних клеток до размеров зиготы). У человека дробление зиготы является полным и неравномерным. Клетки, образовавшиеся в результате дробления, носят название бластомеры. Итогом стадии дробления является образование многоклеточного зародыша - морулы. Дробление и образование морулы происходит по мере продвижения зародыша по маточной трубе. Морула попадает в матку, где происходит процесс бластуляции. Бластомеры в моруле отталкиваются друг от друга, смещаются к периферии и выстраиваются в один слой и к 6-м суткам образуется однослойный зародыш в виде пузырька. Разные бластомеры делятся с неодинаковой скоростью. Одни из них (более светлые) располагаются по периферии, другие (темные) - находятся в центре.

Из светлых клеток образуется окружающий зародыш трофобласт , клетки которого выполняют вспомогательную роль и непосредственно в образовании тела зародыша не принимают участия. Клетки трофобласта способны растворять ткани, благодаря чему зародыш внедряется (имплантируется ) в стенку матки. Далее клетки трофобласта отслаиваются от клеток зародыша, образуя вокруг него пузырек. Полость трофобласта заполняется жидкостью, диффундирующей в нее из тканей матки. Из темных клеток образуется эмбриобласт, имеющий вид узелка. В результате дальнейшего дробления эмбриобласта зародыш принимает форму диска, распластанного на внутренней поверхности трофобласта. Эта стадия развития зародыша, когда выделяются трофобласт и эмбриобласт, называется бластоцистой. Бластоциста, попав в полость матки, имплантируется, получая питательные вещества из стенки матки. Клетки трофобласта дифференцируются на два слоя. Из клеток наружного слоя трофобласта образуются ворсинки трофобласта, которые врастают в эпителий матки. Этот слой с ворсинками образует самую наружную оболочку зародыша - хорион. Хорион играет важную роль в питании развивающегося зародыша и удалении его конечных продуктов обмена. На более поздних стадиях эту функцию выполняет плацента. Во внутреннем слое клеток трофобласта образуется две полости; стенки этих полостей дают начало еще двум зародышевым оболочкам - амниону и желточному мешку. Амнион представляет собой тонкую оболочку, которая покрывает зародыш и выполняет защитные функции; его клетки выделяют амниотическую жидкость, заполняющую амниотическую полость, расположенную между амнионом и зародышем. По мере роста зародыша амнион расширяется, так что он всегда прижат к стенке матки. Амниотическая жидкость поддерживает зародыш и защищает его от механических повреждений. Желточный мешок у зародыша человека не играет существенной роли, это своеобразный рудимент (желточный мешок особенно развит у рептилий и птиц; он поглощает запасенные в желтке питательные вещества и переносит их в среднюю кишку зародыша). У человека желточный мешок практически не содержит желтка, его основная функция - кроветворение. Кроме того, в его стенке формируются первичные половые клетки, затем мигрирующие в зачатки половых желез.

Эмбриональный период

Эмбриональный период заключается в протекании гаструляции и образовании трех зародышевых листков, гистогенеза (закладки тканей) и органогенеза (закладки органов).

Гаструляция - это процесс образования зародышевых листков. Эмбриобласт, имеющий форму диска, называется зародышевым диском. Из него развивается эмбрион. Клетки этого диска на ранней стадии, когда его диаметр не достигает 2 мм, дифференцируются на два зародышевых слоя (листка) - эктодерму и энтодерму. На более поздней стадии образуется мезодерма. Эти три зародышевых листка дают начало всем тканям развивающегося зародыша. В конце гаструляции на 4-ой неделе формируются зачатки нервной пластинки и хорды.

На ранних стадиях развития обмен между зародышем и материнским организмом происходит за счет ворсинок трофобласта, а затем развивается четвертая оболочка - аллантоис. Аллантоис растет в наружном направлении, пока не приходит в соприкосновение с хорионом, образуя богатую сосудами структуру, которая участвует в образовании плаценты. Плацента имеет вид диска, укрепленного в слизистой матки, и с 12-ой недели развития полностью обеспечивает обмен между плодом и матерью. К концу восьмой недели происходит закладка всех внутренних органов. В плаценте кровь матери и плода не смешивается. Между телом зародыша и плацентой образуется пупочный канатик, в котором пролегают две пупочные артерии, несущие венозную кровь от зародыша, и одна пупочная вена, несущая артериальную кровь от плаценты к зародышу. Из клеточного материала эмбриональных зачатков формируются и дифференцируются ткани. Этим завершается зародышевый период. Восьминедельный зародыш имеет длину 3-3,5 см, весит около 4 граммов. У него обособляются шея, намечаются черты лица, формируются конечности и наружные половые органы.

Плодный период начинается с 9-ой недели внутриутробной жизни с преобладанием процессов роста и окончательной тканевой дифференцировки. К концу 3 месяца плод весит около 40 граммов, длина его достигает 8-9см. Почти во всех костях появляются ядра окостенения. На 4-ом месяце формируются индивидуальные особенности лица. На 5-ом месяце кожа покрывается пушком, движения плода ощущаются матерью. Прослушивается сердцебиение плода, которое чаще, чем у матери. В 6 месяцев длина зародыша 30 см и вес 650-700г. В случае преждевременных родов в 7 - 8 месяцев плод жизнеспособен, но нуждается в условиях внутриутробной жизни. К концу 9-ого месяца теряется пушок на коже, но остается слой сыровидной смазки, ногти выступают над кончиками пальцев, руки длиннее ног, у мальчиков яички опускаются в мошонку. Вес плода около 3,5 кг и длина 50 см.

Заканчивается развитие плода родами (изгнание плода и плаценты из матки). Начало родов связано с выделением гипофизом гормона окситоцина, вызывающего сильные сокращения мышц матки и брюшного пресса. Ребенок проталкивается в малый таз и рождается на свет. Первый признак легочного дыхания - крик. Через 15-20 минут плацента с амниотической оболочкой отделяются от стенки матки и выталкиваются наружу.

В процессе эмбриогенеза на развивающийся организм могут воздействовать различные факторы (яды, излучение, авитаминозы, кислородное голодание и др.) и вызывать отклонения развития в виде аномалий и уродств. Особенно опасно нарушение условий жизни, если оно совпадает с периодами повышенной чувствительности зародыша, так называемыми критическими периодами эмбриогенеза.

У человека критическими периодами считаются 7-е сутки,7-ая неделя и роды. Поэтому беременную женщину необходимо оберегать от любых неблагоприятных воздействий с самых первых дней беременности.

Рис. 72. Положение эмбриона и зародышевых оболочек в разные периоды внутриутробного развития человека. А - 2 - 3 недели; Б - 4 недели: 1. полость амниона 2. тело эмбриона (эмбриоблпст) 3. желточный мешок 4. трофобласт. В - 6 недель; Г - плод 4 - 5 месяцев: тело плода амнион желточный мешок хорион пупочный канатик.