Сущность жизни

Вид материала

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:

1 ... 13 14 15 16 17 18 19 20 ... 49

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

Образуются дочерние клетки
Одинаковые фазы ( про-, мета-, ана- и телофаза )
Редупликация ДНК осуществляется только один раз
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 :

одна клетка трансформируется в яйцеклетку и располагается у входа в семяпочку – микропиле - месте , где происходит проникновение спермиев
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

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

Blog

Сущность жизни

Содержание