Сущность жизни

Вид материала

Документы

Содержание Отличия ( особенности ) митоза от мейоза Второй спермий сливается с центральной диплоидной клеткой , образуя триплоидную клетку Оплодотворение у животных Механизм оплодотворения у животных Нерегулярные типы полового размножения Факультативный партеногенез – Диплоидный партеногенез – Гаплоидный партеногенез – Циклический партеногенез Искусственный партеногенез Онтогнез , его типы и периодизация

Подобный материал:

• В. П. Крючков Рассказы и пьесы, 957.62kb.
• Тематическое планирование курса «Обществознание», 10-11 классы, 470.24kb.
• Мировоззрение, его сущность, роль в жизни людей, 1231.6kb.
• Экзаменационные вопросы по философии, 16.84kb.
• Г. А. Василевич, доктор юридических наук, профессор сущность конституции, 68.32kb.
• Мы представляем фрагменты книги ш. А. Амонашвили «школа жизни» (М.: Издательский дом, 882.19kb.
• Прогнозирование и планирование: основные понятия, сущность и сфера применения. Изучив, 994.42kb.
• Программа для поступающих на направление подготовки магистратратуры 080200 «менеджмент», 256.74kb.
• Размножение и индивидуальное развитие организмов, 44.8kb.
• Закономерности возникновения жизни в космосе., 3156.97kb.

Отличия ( особенности ) митоза от мейоза

Митоз	Мейоз
1. Осуществляется при делении соматических клеток 2 Осуществляется во всех клетках и тканях организма 3. Одно деление клетки 4. Одна интерфаза 5. Ведёт образованию двух дочерних клеток ( соматических ) 6. Дочерние клетки идентичны материнской и имеют набор хромосом ( кариотип ), равный материнской клетке 7. В профазе конъюгация и кроссинговер не осуществляются 8. В метафазе к хромосомам гомологичной пары нити веретена деления прикрепляются с двух сторон 9. В анафазе к полюсам клетки расходятся дочерние хромосомы ( однохроматидные ) 10. Комбинации хромосом во всех клетках одинаковые 11. Рекомбинации родительских хромосом не происходит; уровень мутационной изменчивости незначителен 12 Не имеет значения в эволюции организмов	1. Осуществляется при гаметогенезе и спорогенезе 2. Осуществляется только в гаметангиях и спорангиях 3. Осуществляется два деления ( редукционное и эквационное ) 4. Две интерфазы 5. Ведёт к образованию четырёх дочерних клеток ( гамет или спор ) 6. Дочерние клетки не идентичны материнской и имеют набор хромосом вдвое меньший чем в материнской клетке 7. В профазе I осуществляются процессы конъюгации и кроссинговера 8. В метафазе I к хромосомам гомологичной пары нити веретена деления прикрепляются только с одной стороны 9. В анафазе I к полюсам клетки расходятся целые ( двухроматидные ) гомологичные хромосомы . 10. В каждой клетке комбинации родительских хромосом различно – осуществляется независимое расхождение родительских хромосом 11. Осуществляется значительная рекомбинация родительских хромосом ( комбинативная наследственная изменчивость ) и мутационная изменчивость 12. Имеет большое значение в эволюции организмов ( поставляет материал для естественного отбора в виде мутаций и генетических рекомбинаций )

Сходства митоза и мейоза

5. Образуются дочерние клетки
   
6. Одинаковые фазы ( про-, мета-, ана- и телофаза )
   
7. Редупликация ДНК осуществляется только один раз
   
8. Вызывают мутации ДНК, образование аномальных клеток
   

Развитие половых клеток у покрытосеменных растений

• Состоит из двух этапов : спорогенеза и гаметогенеза
  

• при формировании мужских гамет – микроспорогенез и микрогаметогенез
  
• при формировании женских гамет – макроспорогенез и макрогаметогенез
  

• В основе спорогенеза лежит мейоз
  

Образование мужских гамет

• Микроспорогенез происходит в специальной ( археспориальной ) ткани пыльника тычинок
  

• Клетки археспориальной ткани пыльника многократно делятся путём митоза –образуются многочисленные материнские клетки микроспор – микроспороцисты (2n 2c )
  
• Первичные клетки пыльцы осуществляют мейоз ; после двух мейотических делений образуются четыре гаплоидных микроспоры – пыльцевые зёрна ( n c )
  

• Каждое пыльцевое зерно покрыто двумя оболочками : внутренней ( интина ) и наружной ( экзина )
  

• Внутри пыльцевого зерна начинается микрогаметогенез , состоящий из двух последовательных митотических делений :
  

• После первого деления образуются две клетки – вегетативная и генеративная ( ♂ гаметофит покрытосеменных растений )
  
• Второе деление осуществляет только генеративная клетка , при её делении образуются две собственно половые клетки – спермии
  

Образование женских гамет

• Макроспорогенез происходит в тканях семяпочки , расположенной в завязи пестика цветка ; в ней обособляется одна археспориальная клетка которая усиленно растёт и становиться крупнее всех других клеток
  

• Крупная клетка делится путём митоза несколько раз , образуя первичные клетки макроспор
  
• Первичные клетки макроспор осуществляют мейоз ; после двух мейотических делений образуются четыре гаплоидных клетки – макроспоры , из которых три погибают , а одна ( самая крупная ) приступает к макрогаметогенезу
  

• При макрогаметогенезе макроспора осуществляет три последовательных митотических деления
  
• В результате образуется восемь клеток (♀ гаметофит покрытосеменных растений) , которые распределяются следующим образом :
  

16. одна клетка трансформируется в яйцеклетку и располагается у входа в семяпочку – микропиле - месте , где происходит проникновение спермиев
    
17. 5 клеток образуют зародышевый мешок ( 2 из них – синергиды – локализуются около яйцеклетки , а 3 клетки – антиподы - располагаются на противоположном конце семяпочки )
    

• Синергиды , расположенные у микропиле содержат ферменты , растворяющие оболочки пыльцевых трубок со спермиями
  
• Антиподы выполняют функцию передатчика питательных веществ из семяпочки в зародышевый мешок
  

18. 2 оставшиеся клетки располагаются в центре зародышевого мешка и сливаются , образуя диплоидную центральную клетку
    

Семяпочка







2 синергиды 3 антиподы







Яйцеклетка Центральная клетка ( диплоидная )

Микропиле

( пыльцевход )


Схема строения женского гаметофита покрытосеменных растений

Двойное оплодотворение у покрытосеменных растений (открыто С. Г. Навашиным в 1898 году )

• Оплодотворению предшествует опыление – перенос пыльцы из пыльников тычинок на рыльце пестика ( пыльца может переноситься насекомыми , птицами , ветром , водой )
  
• Попав на рыльце пестика пыльцевое зерно прорастает , т.е. за счёт деления вегетативной клетки образуется пыльцевая трубка , которая дорастает до завязи и входа в семяпочку – микропиле ( из генеративной клетки к этому времени образуются два спермия , которые спускаются в пыльцевую трубку )
  
• Пыльцевая трубка входит в семяпочку через микропиле ( пыльцевход ) , кончик трубки разрывается освобождая спермии
  

• Первый сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку с образованием диплоидной зиготы , из которой развивается зародыш семени
  
• Второй спермий сливается с центральной диплоидной клеткой , образуя триплоидную клетку , от деления которой возникает питательная ткань семени – эндосперм ( обеспечивает питательными веществами развивающийся зародыш ) ; т. о. клетки эндосперма триплоидны
  

• Из стенки семяпочки формируется семенная кожура , из разрастающейся стенки завязи образуется околоплодник , внутри которого находятся семена
  

• Двойное оплодотворение является уникальной особенностью покрытосеменных растений
  

• Биологическое значение двойного оплодотворения заключается в возникающей благодаря ему возможности очень быстрого образования питательной ткани и значительном ускорении образования семян
  

Оплодотворение у животных


Оплодотворение ( или сингамия ) – это процесс слияния мужских и женских половых клеток , сопровождающийся объединением геномов , в результате которого образуется оплодотворённая яйцеклетка ( зигота )

• Зигота – клетка , представляющая собой дочернюю особь на наиболее ранней стадии развития
  
• Оплодотворение влечёт :
  

активацию яйца , т. е. побуждение его к развитию ( является следствием значительных сдвигов в обмене веществ яйцеклетки , которые сопутствуют оплодотворению )

кариогамию – образование диплоидного ядра зиготы в результате слияния гаплоидных ядер гамет, несущих генетическую информацию двух родительских организмов

• Выделяют несколько типов оплодотворения :
  

• Изогамия – зигота образуется в результате слияния гамет , морфологически неотличимых ( равных )
  
• Гетерогамия – зигота образуется в результате слияния отличающихся по ряду морфологических и функциональных признаков гамет
  

Механизм оплодотворения у животных ( млекопитающих , человека )

• Процесс оплодотворения происходит в маточной ( фаллопиевой ) ,трубе куда после овуляции из яичника попадают овоциты II порядка и многочисленные сперматозоиды
  

• Процесс оплодотворения начинается с акросомальной реакции , которая осуществляется в момент соприкосновения головки сперматозоида с поверхностью вторичного овоцита ( при соприкосновении акросома разрывается , а её содержимое , включающее ряд ферментов , в частности протеазу , высвобождается и разрушает фолликулярные клетки , окружающие яйцо и оболочки яйца
  
• Акросома вытягивается , образуя акросомальный отросток , сливающийся с цитоплазматической мембраной овоцита II
  
• По акросомальному отростку сперматозоид проникает во вторичный овоцит ( вторичный овцит после проникновения в него сперматозоида претерпевает второе мейотическое деление , в результате которого образуется яйцеклетка и вторичный полоцит )
  
• После проникновения сперматозоида яйцеклетка формирует ( отслаивает ) на поверхности толстую непроницаемую оболочку оплодотворения , препятствующую проникновению других сперматозоидов
  

• В оплодотворении участвуют огромное число сперматозоидов ( десятки и сотни миллионов ) , поскольку только их значительное их число даёт достаточное количество ферментов , необходимых для проникновения сперматозоидов в яйцеклетку
  

• В оболочке яйцеклетки некоторых животных существует число крошечное отверстие – микропиле , через которое проникает сперматозоид
  
• Встрече гамет способствует выделение яйцеклетками растений и животных в окружающую среду химических веществ – гомонов , активизирующих сперматозоиды к направленному движению
  

• Различают :
  

моноспермию , при которой в яйцо проникает только один сперматозоид ( у водных животных и позвоночных )

полиспермию , в результате которой в яйцо проникают множество сперматозоидов , но только один из них осуществляет кариогамию ( слияние ядер ) ; характерна для части птиц и рептилий , насекомых , рыб

• Клеточная оболочка сперматозоида разрушается , или встраивается в мембрану яйцеклетки , образуя мозаичную мембрану зиготы , а его ядро высвобождается
  
• Гаплоидные ядра яйцеклетки и сперматозоида набухают , образуя мужской и женский пронуклеусы
  
• Происходит слияние мужского и женского пронуклеусов ( кариогамия ) с образованием диплоидного ядра –зиготы ( именно этот момент можно назвать собственно оплодотворением )
  
• В результате из двух гаплоидных гамет образуется одна диплоидная клетка – зигота
  
• Процесс , обеспечивающий встречу гамет называется осеменением ; различают наружное , внутреннее и смешаное осеменение
  

• Наружное осеменение ( оплодотворение ) – осуществляется во внешней среде , куда попадают мужские и женские гаметы и где происходит их взаимодействие и , в значительной мере , случайное оплодотворение (лучше всего для этой цели подходит водная среда – так осуществляется оплодотворение у рыб и бесхвостых амфибий ) ; это примитивный и довольно ненадёжный способ соединения гамет , осуществляющийся по типу моноспермии и характерный для большинства видов , обитающих и размножающихся в воде
  
• Внутреннее осеменение ( оплодотворение ) – выделяемая самцом семенная жидкость , содержащая сперматозоиды , вводится в половые пути самки ( этот тип характерен для всех наземных позвоночных животных _ рептилий , птиц и млекопитающих , членистоногих
  

• Оплодотворение яйцеклеток млекопитающих , включая человека , возможно в пробирке , а развившиеся зародыши могут быть имплантированы в матку женщины , где они подвергаются дальнейшему нормальному развитию ; известно немало случаев рождения « пробирочных детей »
  

• Смешанное , или сперматофорное осеменение ( оплодотворение ) - спермии , заключённые в специальном « пакете » - сперматофоре , откладываются самцом во внешнюю среду , а затем самки клоакой или другим путём захватывают их и вводят внутрь тела ( этот тип характерен для некоторых хвостатых амфибий - тритоны , саламандры и членистоногих
  

• Различают также :
  

• перекрестное оплодотворение – процесс слияния половых клеток разных особей
  
• самооплодотворение – слияние гамет , продуцируемых одним и тем же организмом ( встречается среди гермафродитов , да и то в исключительных случаях )
  

Значение оплодотворения

1. Образование зиготы – одноклеточного зародыша

2. Поддержание постоянства кариотипа вида - формирование в зиготе ( и будущем организме ) диплоидного набора хромосом

2. Объединение гаплоидных геномов отцовского и материнского организмов и формирование уникальной комбинации генов в генотипе диплоидной зиготы потомка , т. е. основа для возникновения комбинативной наследственной изменчивости , являющейся элементарным эволюционным фактором ( материал для естественного отбора )


Нерегулярные типы полового размножения


Партеногенез ( гр. parthenos – девственница , genos – рождение ) – развитие организма из неоплодотворённого яйца ( без слияния её со сперматозоидом )

• В настоящее время различают естественный и искусственный партеногенез
  

Естественный партеногенез

• Существует у ряда растений , червей , насекомых ( муравьи , пчёлы , термиты , тли ) , низших ракообразных ( дафнии )
  

• Факультативный партеногенез – любое яйцо способно развиваться как без оплодотворения , так и после него ( встречается у пчёл , муравьёв , коловраток , у которых из оплодотворённых яиц развиваются самки , а из неоплодотворённых – самцы ) ; является приспособлением к регуляции численного соотношения полов в популяции
  

• Факультативный партеногенез бывает женским и мужским :
  

женский партеногенез часто встречается у пчёл , муравьёв , коловраток , у которых самцы развиваются только из неоплодотворённых яиц

мужской партеногенез – наблюдается у некоторых изогамных водорослей

• Облигатный , т. е. обязательный партеногенез – все яйцеклетки развиваются только без оплодотворения ( наблюдается для кавказской ящерицы , у которой известны только самки )
  
• Диплоидный партеногенез – в ядрах соматических клеток особей , развившихся из неоплодотворённых яиц имеется диплоидный набор хромосом ( дафнии , тли , кавказские скальные ящерицы ) ; при этом яйцеклетка , как и соматические клетки диплоидна , что обеспечивается слиянием её с полярным тельцем
  
• Гаплоидный партеногенез – в ядрах соматических клеток гаплоидный набор хромосом , т. к. они развиваются из гаплоидной яйцеклетки ( у медоносной пчелы и некоторых ос и коловраток из оплодотворённых яиц развиваются самки - матки , рабочие пчёлы , неоплодотворённые дают самцов - трутней , которые гаплоидны , как и образующиеся сперматозоиды )
  

• Циклический партеногенез - у многих видов партеногенез носит циклический характер ( дафнии , коловратки тли ) – в летнее время существуют лишь самки , размножающиеся партеногенетически а осенью партеногенез сменяется размножением с оплодотворением ( зигогенез ) с помощью появляющихся самцов ( это явление получило название гетерогении – чередование партеногенеза с зигогенезом )
  

• Установлено существование партеногенеза у птиц ( у одной из пород индеек многие яйца развиваются партеногенетически ; из них появляются только самцы )
  

Биологический смысл партеногенеза

• Приспособление к размножению у видов организмов , которые погибали в большом количестве ( дафнии, тли ) или у которых была затруднена встреча особей различного пола
  
• Широко распространён партеногенез у у личиночных стадий сосальщиков и других паразитов , что обеспечивает им интенсивное размножение и выживание несмотря на массовую гибель на различных этапах жизненного цикла
  

Искусственный партеногенез

• Был описан А. А. Тихомировым в 1885 г. на тутовом шелкопряде ( неоплодотворённые яйца раздражали кисточкой или обрабатывали в течение нескольких секунд серной кислотой )
  

• Для развития яйца необходима активация , которая является тех сдвигов в обмене веществ , которые в естественных условиях возникают в результате оплодотворения ( обмен веществ в неоплодотворённой яйцеклетке практически заторможён )
  
• В эксперименте активация достигается разнообразными воздействиями ( химическими , механическими , электрическими , термическими и др. ) ; все они влекут за собой обратимые повреждения протоплазмы яйцеклетки , что изменяет её метаболизм и оказывает активирующее действие
  
• Оказалось , что сравнительно легко поддаются активации яйца иглокожих , червей , моллюсков , амфибий и даже млекопитающих ( извлечённые из тела неоплодотворённые яйца кролика были активированы воздействием пониженной температуры , пересажены в матку другой крольчихи и развились в нормальных крольчат ) ;
  

Предпринимались опыты по активированию неоплодотворённого яйца человека ; получены ранние стадии развития зародыша

• Б. Л. Астауров в 1940 –1960 гг. Разработал промышленный способ получения партеногенетического потомства у тутового шелкопряда
  

Андрогенез ( греч. аndros – мужчина , genesis – зарождение )

• Является одной из форм партеногенеза – если в яйцеклетку с инактивированным или редуцированным ядром проникают несколько сперматозоидов, то из такой яйцеклетки в результате слияния мужских (сперматозоидных) ядер разовьётся мужской организм без участия материнского набора хромосом ( например , у тутового шелкопряда )
  

Гиногенез ( псевдогамия )

• Сперматозоид проникает в яйцеклетку и активирует её ( стимулиреют начало дробления ) , но не оплодотворяет её , а погибает ( не происходит кариогамии ) ; развитие яйцеклетки происходит без участия ядра сперматозоида , а появляющееся потомство состоит только из женских особей ( свойственен для некоторых рыб , круглых червей – нематод )
  

• Так , например , у серебристого карася самцы отсутствуют , а самки мечут икру в тех же местах , где и другие карповые рыбы ; сперматозоиды других видов рыб активируют яйцеклетки карася
  
• Гиногенез можно вызвать искусственно у тутового шелкопряда , рыб и амфибий
  

Апомиксис

• Является нерегулярным типом полового размножения у растений
  
• Под апомиксисом понимают либо развитие из неоплодотворённой яйцеклетки , либо возникновение зародыша вообще не из гамет( например , у цветковых , из различных клеток зародышевого мешка )
  

Онтогнез , его типы и периодизация


Основные закономерности эмбрионального развития


Онтогенез ( от греч . ontos – существо , genesis- развитие ) – цикл индивидуального развития организма ( животного или растения ) , начинающийся с образования зиготы ( при половом размножении ) и заканчивающийся его смертью

• Онтогенез есть категория индивидуальная
  

• В основе онтогенеза лежит реализация наследственной информации особи , на всех стадиях её существования
  
• Онтогенез особи обусловлени длительным процессом филогенетического развития данного вида ( см биогенетический закон Э . Геккеля и Ф . Мюллера и учение А . Н . Северцова о филэмбриогенезах )
  
• У видов , размножающихся бесполым путём , онтогенез начинается с обособления одной или группы клеток материнского организма ; у видов с половым размножением он начинается с оплодотворения яйцеклетки ; у прокариот и одноклеточных организмов – представляет собой клеточный цикл , завершающийся делением или гибелью клетки