Размножение и развитие организма человека
Важнейшим жизненным свойством, характерным для всех живых организмов, является размножение, или репродукция (от лат. продукцио — производство), — воспроизведение себе подобных. Человек, как и все млекопитающие, является существом раздельпополым, и для него свойственно размножение при помощи половых клеток — половое размножение. При половом размножении происходит слияние мужской и женской половых клеток, в результате чего новый организм получает от родителей характерную для него генетическую информацию.
Все особенности, делающие нас именно людьми, передаются из поколения в поколение при помощи генов. Каждый ген представляет собой участок сложного химического соединения — дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Она является основой ядерных структур клеток — хромосом.
В ядрах большинства клеток тела человека — соматических клеток — насчитывается 46 хромосом (двойной набор, 2n), из которых 23 он получает от матери и столько же от отца. Половые клетки, которые образуются в половых железах, содержат одинарный, то есть уменьшенный вдвое, набор хромосом (n).
Хромосомы в каждой из 22 пар, получаемых от родителей, одинаковы по своему внешнему виду, а одна пара различается у мужчин и женщин. Эти хромосомы называются половыми. У женщин в каждой клетке содержатся одинаковые половые хромосомы. Их называют Х-хромосомами. У мужчин одна половая хромосома такая же, как и у женщин (Х), а другая имеет иную форму и размеры и называется Y-хромосомой.
И в хромосомах, доставшихся ребёнку от матери, и в хромосомах, доставшихся от отца, есть пары генов, определяющие любой признак человека, например гены, кодирующие цвет глаз. При этом если ребёнку достался от мамы ген кареглазости, а от папы — голубоглазости, то глаза у ребёнка будут, скорее всего, карими, так как ген карих глаз подавляет ген голубых глаз.
|
|
То, что каждый признак закодирован двумя родительскими генами, очень важно. Ведь в случае повреждения генов одного родителя (например, в результате радиационного облучения) признаки, полученные ребёнком, могут нормально развиваться за счёт здоровых генов второго родителя. В случае, когда дефектными являются оба гена, полученные от родителей, возникают различные генетические отклонения. Они часто приводят к развитию заболеваний, которые могут закончиться гибелью нового организма.
Современные микроскопы позволяют хорошо видеть хромосомы в ядрах клеток. Если число хромосом в клетках человека больше или меньше 46 или хромосомы имеют ненормальную форму, то вероятность рождения ребёнка с генетическими заболеваниями очень высока.
Ещё одним методом изучения генетики человека является составление родословной. В процессе составления родословного древа осуществляется сбор информации о заболеваниях, которыми страдали представители нескольких поколений данного семейства. Именно при помощи этого метода было определено, как наследуется гемофилия в королевских семьях Европы.
Органы размножения
Как вам уже известно, пол человека определяется совокупностью анатомических, генетических, физиологических и других признаков, отличающих мужской организм от женского. В норме пол человека определяется по первичным половым признакам, обусловленным особенностями анатомического строения органов размножения. Различают наружные и внутренние органы размножения, составляющие основу репродуктивной системы человека, различающейся у мужчин и женщин.
|
|
В состав мужской половой системы входят половые органы: внутренние (семенники, семявыносящие протоки, предстательная железа, семенные пузырьки) и наружные (половой член и мошонка). Мужские половые железы — семенники (яички) являются парными органами и расположены в мошонке — кожно-мускульном мешочке.
Расположение яичек вне полости тела связано с тем, что нормальное созревание сперматозоидов происходит только при пониженной температуре (- 35 °С). Семенник состоит из семенных канальцев, в которых с периода половой зрелости и практически до конца жизни мужчины в огромных количествах образуются сперматозоиды. Зрелые сперматозоиды выталкиваются сокращением гладких мышц из семенника в семявыводящий проток, а затем смешиваются с веществами, вырабатываемыми простатой и семенными пузырьками, образуя сперму, или семенную жидкость. Наружу сперма поступает по мочеиспускательному каналу, проходящему внутри полового члена. Сперматозоиды очень малы и состоят из головки, шейки и жгутика.
Женская половая система включает в себя внутренние (яичники, яйцеводы, матка и влагалище) и наружные (большие и малые половые губы, клитор) половые органы. Женские половые железы — яичники — парные и расположены в брюшной полости.
Предшественники яйцеклеток закладываются в организме будущей девочки ещё во время её эмбрионального развития, а их созревание происходит в граафовых пузырьках яичников. Полной зрелости достигают лишь 300—400 яйцеклеток. Период, в течение которого женщина способна к размножению, длится около 30 лет, после чего активность яичников постепенно прекращается.
|
|
В среднем раз в 28 дней стенка яичника разрывается в том месте, где изнутри к ней прилежит граафов пузырёк, и яйцеклетка выходит в брюшную полость, откуда через бахромчатую воронку попадает в яйцевод (маточную трубу). Этот процесс называется овуляцией. Момент овуляции сопровождается повышением температуры в прямой кишке на 0,5 °с. Обычно овуляция происходит поочерёдно то в левом, то в правом яичнике.
В то же время на месте лопнувшего пузырька развивается временная железа внутренней секреции — жёлтое тело, которая вырабатывает гормон прогестерон. Если яйцеклетка будет оплодотворена, то есть наступит беременность, то прогестерон будет обеспечивать протекание беременности. Если же беременность не наступила, то жёлтое тело на 13—14-й день после овуляции прекращает выделение прогестерона и разрушается. В это время разросшаяся под действием прогестерона слизистая оболочка матки отторгается, при этом лопаются довольно крупные кровеносные сосуды, начинается менструация.
Яйцеклетка, попав в яйцевод, начинает продвигаться по направлению к матке за счёт сокращения гладких мышц яйцевода, а также движения ресничного эпителия его стенок. В яйцеводе происходит окончательное созревание яйцеклетки, и здесь она может быть оплодотворена сперматозоидом. Если оплодотворения не происходит, то яйцеклетка выходит в полость матки, где разрушается.
Оплодотворение
Оплодотворение — процесс, в результате которого сперматозоид сближается с яйцеклеткой и их ядра, в каждом из которых находится по 23 хромосомы, сливаются в единое целое. Клетку, образовавшуюся в результате оплодотворения, называют зиготой. Её ядро содержит 46 хромосом. Зигота, многократно делясь, даёт начало новому организму.
Оптимальные сроки для оплодотворения — 12 часов после овуляции. При одном выбросе сперматозоидов (эякуляции) во влагалище попадает около 200 млн. сперматозоидов, однако в полость матки их проникает гораздо меньше, и лишь несколько сотен доходят по яйцеводу до спускающейся им навстречу яйцеклетки. Множество сперматозоидов окружают яйцеклетку, и поверхность их головок вступает в контакт с её оболочками. При этом сперматозоиды выделяют фермент, увеличивающий проницаемость оболочек яйцеклетки. Наконец ядро одного сперматозоида проникает в цитоплазму яйцеклетки и вокруг неё образуется особая оболочка, препятствующая проникновению ядер других сперматозоидов.
Беременность
Наступление беременности неразрывно связано с целым рядом физиологических изменений, происходящих в организме будущей матери, что и формирует признаки беременности. Принято различать объективные и субъективные, достоверные и косвенные признаки беременности. Субъективные, то есть основанные на внутренних ощущениях, признаки принято считать вероятными, так как они могут свидетельствовать о некоторых заболеваниях и других состояниях организма женщины. Наиболее точную информацию можно получить только во время консультации врача-гинеколога.
Беременность — это состояние женщины, в организме которой развивается будущий ребёнок. На время беременности прекращается созревание новых яйцеклеток и менструация. В организме женщины происходят гормональные перестройки, значительные изменения во всех процессах обмена веществ, вырабатываются вещества, необходимые для нормального развития зародыша. Во время беременности возрастают нагрузки на все системы органов женщины: опорно-двигательную, кровеносную, выделительную и др. Поэтому в этот период будущая мать должна избегать тревог, повышенных нагрузок, хотя ходьба, длительное пребывание на свежем воздухе очень полезны и для женщины, и для ребёнка, которого она вынашивает. Пища должна быть легкоусвояемой и не вызывать сильного брожения в кишечнике. Исключается употребление в пищу алкоголя, острых приправ и других веществ, которые могут, проникая через плаценту в зародыш, привести к нарушениям или замедлению его развития. Беременным категорически противопоказано курение, которое может привести к появлению на свет новорождённого с развитой уже в утробе матери тягой к курению. У курящих матерей дети рождаются ослабленными, страдающими рядом расстройств нервной деятельности, сердечно-сосудистой и других систем. В дальнейшем такие дети начинают отставать в развитии от своих сверстников.
Развитие зародыша человека
Период развития зародыша человека внутри материнского организма называют эмбриональным. Этот период продолжается от момента оплодотворения до рождения ребёнка и составляет около 280 суток (40 недель). После оплодотворения зигота с двойным набором хромосом примерно сутки «отдыхает». Затем прямо в маточной трубе начинается процесс дробления. Зигота начинает делиться, но таким способом, при котором число хромосом в ядре каждой клетки не уменьшается, а остаётся равным 46. К моменту выхода из яйцевода в полость матки (через 6 суток после оплодотворения) микроскопический зародыш состоит из 30—32 клеток. Ещё через сутки он прикрепляется к стенке матки, происходит так называемая имплантация. Там, где зародыш прикрепился к матке, начинается образование плаценты. Плацента представляет собой диск, часть которого образуется из слизистой оболочки матки (материнская часть), а часть — из клеток зародыша (детская часть). В плаценте кровь матери и плода не смешивается, и обмен происходит через тончайший эпителий сосудов. Через 8 недель зародыш становится плодом, связанным с плацентой и организмом матери через пупочный канатик, или пуповину.
Всё время внутриутробного развития плод получает из крови матери питание, кислород, гормоны и т. п.; в обратном направлении, из плода в организм матери, проходят продукты обмена, предназначенные для выделения. Кроме того, плацента является временной железой внутренней секреции: её клетки выделяют гормоны, необходимые для нормального течения беременности.
Далеко не сразу эмбрион становится похожим на маленького человечка. Ведь во время внутриутробного развития человек, как и все другие млекопитающие, проходит путь развития своего биологического вида: сначала он похож на ланцетника, затем напоминает маленькую рыбку, потом появляются черты земноводных и рептилий. Но эти превращения происходят довольно быстро, и к началу шестой недели с момента оплодотворения эмбрион выглядит как маленький человечек, хотя его длина лишь немного превышает 1 см. Позвоночник пока ещё хрящевой, но на ручках и ножках уже есть пальцы, сердце начинает биться. К концу восьмой недели заканчивается закладка всех органов, начинается образование всех систем: кровеносной, пищеварительной, нервной, выделительной. В этот период зародыш имеет массу 5 г и длину около 4 см. Начиная с девятой недели и до сороковой, когда беременность заканчивается родами, происходит развитие и рост всех систем плода. На пятом месяце беременности мать уже ощущает движения плода, хотя двигаться он начинает несколько раньше. К моменту завершения эмбрионального периода, то есть к родам, плод имеет массу около 3 кг и длину около 50 см. Период внутриутробного развития заканчивается родами.
Растущий плод постоянно растягивает стенки матки, а к концу беременности он обычно переворачивается и располагается головой вниз. Для того чтобы ребёнок смог появиться на свет, необходимо, чтобы таз женщины несколько расширился, а шейка матки раскрылась. Оболочка, окружающая плод, лопается, и начинаются периодические сокращения матки — родовые схватки. Женщина, которую в этот момент её жизни называют роженицей, помогает схваткам, сокращая мышцы живота и диафрагмы. Эти сокращения называют потугами. В результате напряжённой работы мышц ребёнок проходит шейку матки, влагалище и происходит его рождение. Когда голова ребёнка выходит из родовых путей, происходит первый вдох, лёгкие ребёнка наполняются воздухом, и с этого момента он дышит самостоятельно, а не получает кислород из материнской крови через плаценту. Процесс родов требует от матери огромных усилий и затрат энергии. Вслед за ребёнком выходит и часть плаценты, отсоединяющаяся от стенки матки без разрывов крупных кровеносных сосудов. Пуповину перерезают, и её остаток быстро засыхает и отпадает, оставляя лишь небольшой рубец, который мы называем пупком. В это же время молочные железы матери начинают вырабатывать молоко — самую лучшую пищу для ребёнка, созданную природой в процессе эволюции. Молоко содержит абсолютно все вещества, необходимые для нормальной жизни и быстрого развития ребёнка. Кроме того, вещества, содержащиеся в молоке, предохраняют детский организм от многих инфекционных заболеваний.
Для установления особенностей развития ребёнка после рождения выделяют несколько возрастных периодов. Наиболее целесообразным считается такое деление развития ребёнка на периоды, при котором учитывается совокупность его анатомо-физиологических особенностей и условий жизни, воспитания и обучения.
Различают следующие возрастные периоды: новорождённость (первые 2—3 недели жизни); грудной (до года); ясельный (от 1 года до 3 лет); дошкольный (от 3 до 7 лет); школьный, включающий младший (от 7 до 10 лет), средний (от 11 до 14 лет) и старший — подростковый (от 14 до 18 лет).
Новорожденность
Грудной период. Новорождённым ребёнок считается первые 10—30 дней своей жизни, а затем его называют грудным, подчёркивая этим его зависимость от питания грудным молоком матери. Грудной возраст условно продолжается до года. За это время увеличивается рост и масса тела, объём мозга, в частности мозжечка. Ребёнок овладевает всё более сложными движениями. К трём месяцам он должен держать голову, а к шести — ползать и самостоятельно садиться. Обычно к годовалому возрасту ребёнок овладевает навыками ходьбы. Одновременно он начинает говорить.
Ясельный период. В раннем детстве (1—3 года) скорость роста ребёнка несколько замедляется, но зато активно формируется мышление и речь. К концу этого периода словарный запас может составлять 500—600 слов. Ребёнок стремится во всём подражать находящимся рядом с ним взрослым, он активно исследует окружающий мир. Он становится способным совершать тонкие движения, овладевает довольно сложными двигательными программами. Если период раннего детства протекает в плохих условиях (ребёнком мало занимаются, не обращают на него внимания), то это обязательно приводит к нарушениям его физического и психического развития.
Дошкольный период. Этот период условно продолжается от 3 до 6 лет. В это время дети быстро развиваются, общаясь во время игр со своими сверстниками. Активно развивается мозг, совершенствуется абстрактное мышление и внутренняя речь. Многие дети овладевают чтением и зачатками письма.
Школьный период. Этот возрастной период (7—18 лет) характеризуется очень большими изменениями, ребёнок превращается во взрослого человека. В частности, в период 11—15 лет происходит половое созревание, причём в настоящее время наблюдается значительное ускорение и физического, и полового развития — так называемая акселерация. В среднем человек стал на 10—12 см выше, чем его предки 100 лет тому назад. Да и грудная клетка заметно увеличила свой объём. Доспехи средневекового рыцаря, которые носили сильные и хорошо тренированные взрослые мужчины, с трудом могут надеть 14—15-летние современные школьники. Причины акселерации поняты не до конца, но считается, что люди стали получать больше полноценных пищевых белков, витаминов.
Половое созревание. Половые железы закладываются ещё в эмбриональном периоде, но мальчики и девочки рождаются с ещё незрелыми семенниками и яичниками, то есть их железы ещё не могут выполнять свои функции по продолжению рода человеческого. Половое созревание начинается у различных людей в разное время. Начало созревания зависит от того, к какому народу принадлежит ребёнок, от условий жизни и многих других факторов. В наше время половое созревание у девочек начинается в 11—13 лет, у мальчиков чуть позже — в 12—13 лет. Половое созревание может значительно задержаться, например из-за неправильного питания или длительного инфекционного заболевания. В период полового созревания и мальчики, и девочки очень быстро растут и прибавляют в весе. Например, рост может увеличиваться на 20 см в год! Увеличивается размер внутренних органов, возрастает давление крови. Всё это требует больших затрат энергии. Кроме того, нужен кальций для растущих костей, железо для гемоглобина крови и т. д. Иногда кости рук и ног удлиняются так быстро, что мышцы не успевают расти за ними, растягиваются и могут возникнуть болезненные, но не опасные судороги.
Половое созревание определяется деятельностью нейроэндокринной системы и является очень сложным и многосторонним процессом. В результате этого процесса гормоны мальчиков обеспечивают рост полового члена, утолщается кожа мошонки, а в яичках начинается выработка сперматозоидов. Появляются непроизвольные выделения спермы — поллюции — первый признак полового созревания юношей.
Параллельно изменениям в половой системе происходит формирование вторичных половых признаков. Увеличивается гортань, и голос делается ниже. Начинается рост волос на лице, груди, лобке, подмышечных впадинах. Оволосение у мальчиков происходит по мужскому типу. Кожа делается более жирной, и на ней могут появиться угри, так как протоки сальных желёз забиваются кожным салом. Меняется форма тела: плечи делаются шире, мышцы мощнее, ноги длиннее. Формируется брюшной тип дыхания: вдох происходит в основном за счёт сокращения мышц диафрагмы живота.
У девочек в период полового созревания наряду с развитием мышечной системы равномерно увеличивается подкожный жировой слой, формируется грудной тип дыхания, то есть вдох происходит в основном за счёт сокращения межрёберных мышц. Кроме того, в этот период быстро развиваются молочные железы и происходит становление менструального цикла. Яичники производят зрелые яйцеклетки, способные к оплодотворению, а также гормоны, необходимые для нормальной деятельности женской половой системы. Голос практически не меняется, оволосение происходит по женскому типу. В результате полового созревания яичники и семенники начинают устойчиво вырабатывать половые клетки.