Сущность жизни



жүктеу 12.9 Mb.
бет13/47
Дата04.09.2018
өлшемі12.9 Mb.
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   47

Эндорепродукция

  • Происходит многократная репликация хромосом без их расхождения , без деления ядра и клетки

  • В клетке возникают крупные ядра , в которых содержится множество гаплоидных наборов хромосом ( ДНК ) , так в гигантских нейроцитах моллюска тритонии содержится более 2  105 гаплоидных наборов ДНК

  • Приводит к образованию полиплоидных клеток , отличающихся кратным гаплоидному увеличением количества ДНК ; прапорционально увеличению количества ДНК ( генов ) увеличивается масса клеток , что повышает функциональные возможности органа

  • Различают эндомитоз и политению

Эндомитоз

  • При эндомитозе после репликации хромосом деления ядра и клетки не происходит ( хромосомы спирализуются , начинается митоз , но нарушается веретено деления , сохраняется ядерная оболочка , хромосомы не расходятся и деспирализуются внутри ядерной оболочки)

  • Приводит к увеличению размеров клетки и числа хромосом в ней , иногда в десятки раз по сравнению с диплоидным набором , т. е. возникновению полиплоидных клеток

  • Встречается в интенсивно функционирующих клетках различных тканей , например в клетках печени

Политения

  • Выпадают все фазы митотического цикла , кроме редупликации первичных нитей хромосом ( хроматид , или хромонем )

  • Хромосомы остаются деспирализованными и многократно редуплицируются . не расходясь

  • Приводит к образованию многонитчатых ( политенных ) хромосом ( количество хроматид , или хромонем в одной такой хромосоме может достигать 1000 и более , но увеличения диплоидного числа хромосом при этом не происходит ) ; хромосомы приобретают гигантские размеры и состоят из дисков , междисковых участков и пуфов ( утолщений из разрыхлённых нитей ДНК , на которых происходит транскрипция , т. е. синтез РНК )

  • Политения наблюдается в клетках слюнных желёз двукрылых ( дрозофил ) , что используется для построения цитологических карт генов в хромосомах


Мейоз ( редукционное деление )
Мейоз – это деление клетки , приводящее к образованию дочерних клеток с уменьшенным вдвое , по сравнению с материнской , числом хромосом в ядре

Мейоз – совокупное название двух делений созревания( редукционного и эквационного ) , происходящих в зоне созревания половых желёз при гаметогенезе ( в спорангиях при спорогенезе ) и приводящих к образованию четырёх дочерних клеток ( гамет или спор )с числом хромосом вдвое меньшим чем в материнской клетке

  • Мейоз является центральным процессом гаметогенеза у животных и спорогенеза у растений

  • происходит в специализированных клетках репродуктивных органов ( гонадах животных , архегониях и антеридиях растений , при спорогенезе – в спорангиях растений )

  • Мейоз состоит из двух быстрых последовательных ядерных и клеточных делений ( редукционного и эквационного ) и включает соответственно две интерфазы – интерфаза I и интерфаза II ( редупликация ДНК происходит только один раз в интерфазу I )

  • В результате из каждой клетки с диплоидным набором хромосом образуются четыре гаплоидные клетки

  • Как и митоз , каждое из двух мейотических делений подразделяется на четыре фазы – профазу , метафазу , анафазу и телофазу

Интерфаза I

  • Аналогична интерфазе митоза :

- происходит редупликация ДНК репликация хромосом ( формула ядра 2n4c , хромосомы становятся . двухроматидными )

  1. запас энергии ( АТФ ) и необходимых веществ ( белков , РНК и проч. )

Первое мейотическое деление ( мейоз I , редукционное деление )

  • Приводит к уменьшению вдвое числа хромосом , в результате из одной диплоидной клетки (2n4c) образуется две гаплоидные (n2c) клетки

Профаза I

  • Аналогична профазе митоза ( спирализация хромосом , растворение ядерной оболочки , исчезновение ядрышка , удвоение и расхождение центриолей , образование веретена деления и прикрепление нитей веретена к центромерам гомологичных хромосом )

  • Происходит конъюгация , или синапсис гомологичных хромосом и кроссинговер ( исключительно важны в биологическом отношении )

Конъюгация ( или синапсис ) процесс тесного сближения и переплетения гомологичных хромосом по всей длине

  • две полностью проконьюгировавшие гомологичные хромосомы образуют бивалент ( в диплоидной клетке образуется n бивалентов ) ; после коньюгации формула клетки приобретает вид n4c

  • совокупность хроматид бивалента ( их четыре – по две в каждой гомологичной хромосоме ) образует тетраду

  • в биваленте не дочерние хроматиды связаны X- образными соединениями , называемыми хиазмами или перекрёстами

  • во время конъюгации в хиазмах обычно осуществляется обмен гомологичными генами - кроссинговер

Кроссинговер – процесс разрыва , перестройки и восстановления гомологичных хромосом , во время которого происходит обмен гомологичными фрагментами (генами)

  • в результате кроссинговера образуются новые ( уникальные ) комбинации отцовских и материнских генов в хромосомах будущих гамет ( важнейший механизм наследственной изменчивости )

  • в разных клетках кроссинговер происходит в различных участках хромосом , что приводит к большому разнообразию сочетаний родительских генов в рекомбинантных хромосомах

  • кроссинговер может происходить в нескольких местах гомологичных хромосом ( множественный кроссинговер ) , что обеспечивает высокую степень рекомбинации генов в хромосомах гамет




  • В профазе I выделяют пять стадий ( лептотена , зиготена , пахитена , диплотена и диакинез )

  • Лептотена – спирализация хромосом ; двухроматидные хромосомы имеют вид нитей с утолщениями по длине и не раз-. .. .. личимы в световой микроскоп

  • Зиготена гомологичные двухроматидные хромосомы сближаются и тесно примыкают друг к другу , т. е. происходит . .. их конъюгация , или синапсис

  • Пахитена образование бивалентов ( каждый из них представляет собой совокупность 4 хроматид – тетраду )

- максимальная конденсация хромосом , которые становятся хорошо различимыми

- формирование рекомбинационных узелков – структур , обеспечивающих рекомбинацию ( обмен участками .. между гомологичными хромосомами )



  1. Диплотена неполное разъединение гомологичных хромосом , в местах расположения рекомбинационных узелков обра- .. зуются соединения –хиазмы или перекрёсты

- кроссинговер обмен гомологичными участками между разными хроматидами гомологичных хромосом , .. .. который осуществляется в хиазмах ( происходит благодаря разрывам и восстановлению нуклеотидной по.. .. следовательности в молекуле ДНК )

- частичная деконденсация ( деспирализация )хромосом , они становятся активными в отношении синтеза РНК



- Диакинез - хромосомы вновь максимально конденсируются и отделяются от ядерной мембраны ( гомологичные хромо - . .. сомы соединены хиазмами , которые возникают между их разными хроматидами и хорошо различимы )
Метафаза I

  • Формируется метафазная пластинка ( центромеры бивалентов устанавливаются в экваториальной плоскости клетки

  • Нити веретена деления от каждого полюса прикрепляются к центромере только одной из гомологичных хромосом бивалента

Анафаза I

  • Сокращение нитей веретена , биваленты разрушаются ( разрываются в местах хиазмов )

  • Гомологичные хромосомы , состоящие из двух дочерних хроматид , соединённых одной центромерой , расходятся к противоположным полюсам клетки ( отцовские и материнские гены в хроматидах перекомбинированы , вследствие кроссинговера )

  • На полюсах клетки собирается по одной из гомологичных хромосом каждой пары ( т. к. они состоят из двух хроматид , их называют диадами )

  • В связи с тем , что ориентация бивалентов по отношению к полюсам веретена в метафазе I случайна в анафазе I в каждом отдельном случае ( хромосомы разных пар – бивалентов и разных клеток ) к полюсам отходит гаплоидный набор хромосом , содержащий разные ( уникальные ) комбинации отцовских и материнских хромосом , т. е. биваленты в момент расхождения хромосом ведут себя независимо друг от друга в каждом отдельном случае ( принцип независимого поведения бивалентов в анафазе I мейоза )

  • Независимое поведение бивалентов в анафазе I обуславливает разнообразие комбинаций родительских хромосом в гаплоидном наборе будущих гамет ( оно тем больше , чем больше хромосом в геноме данного вида )

  • Количество разных гамет , отличающихся комбинациями родительских хромосом выражается формулой 2n , где n – число хромосом в гаплоидном наборе ( так , у дрозофилы n=4 и количество разных типов гамет , отличающихся рекомбинацией родительских хромосом будет равно 24 = 16 ; у человека n=23 ,и количество гамет c разными сочетаниями родительских хромосом соответствует 223= 838 86 08

  • Формула клетки 2n4c , по n2c у полюсов ( хромосомы двухроматидные )

Телофаза I

  • Обособление ядер ( завершение кариокинеза )

  • Цитокинез ( деление цитоплазмы )

  • Образование двух дочерних клеток , содержащих гаплоидный набор хромосом : 2n4c--> n2c ( клеточная формула дочерних клеток - n2c ) ; каждая из образовавшихся клеток подвергается второму мейотическому делению


Интерфаза II ( интеркинез )

  • Очень короткая , неясно выраженная ( часто редуцирована и телофаза I прямо переходит в профазу II , или даже метафазу II )

  • Хромосомы часто не деспирализуются

  • Отсутствует синтетический период (S) , т. е. не происходит редупликации ДНК и удвоения хромосом )

Второе мейотическое деление ( мейоз II , эквационное деление )

  • Протекает как типичный митоз ( клетки вступающие в мейоз II гаплоидные )

Профаза II

  • Аналогична профазе митоза

Метафаза II

  • Образование метафазной пластинки ( по экватору выстраивается гаплоидное число хромосом )

  • Клеточная формула - n2c


Анафаза II

  • Центромера каждой из двухроматидных хромосом делится , обеспечивая каждую новую хромосому собственной центромерой ( хроматиды , обладающие собственной центромерой , называются дочерними хромосомами )

  • В результате сокращения нитей веретена дочерние хромосомы отходят к разным полюсам клетки

  • Клеточная формула 2n2c , по nc у полюсов ( n двухроматидных хромосом ( n2c) , расщепляясь , образуют n однохроматидных хромосом (nc)

Телофаза II

  • Аналогична телофазе митоза

  • Обособление дочерних ядер ( завершение кариокинеза )

  • Цитокинез ( разделение клеток )

  • Образование двух гаплоидных дочерних клеток (nc)

  • В результате двух последовательных мейотических делений из одной клетки с диплоидным набором двухроматидных хромосом (2n4с) образуются четыре клетки с гаплоидным набором однохроматидных хромосом (nc)

Биологическое значение мейоза

  1. Образование гаплоидных клеток с редуцированным вдвое , по сравнению с материнской клеткой , числом хромосом ( гамет или спор )

  2. Поддержание постоянства кариотипа вида в ряду поколений организмов ( регулятор , препятствующий непрерывному увеличению числа хромосом при слиянии гамет )

  3. Обеспечивает чрезвычайное генетическое разнообразие гамет в результате рекомбинации генетического материала ( генов ) путём кроссинговера и независимого расхождения гомологичных хромосом в анафазе первого деления ( основа комбинативной наследственной изменчивости , как элементарного фактора эволюци )

  4. Возможно образование аномальных гамет , приводящих к гибели организма или развития у потомков ряда хромосомных заболеваний ( синдромов )

  5. Чередование поколений жизненного цикла ( диплофазы и гаплофазы )

  • Мейоз сопровождается редукцией ( уменьшением вдвое ) числа хромосом ; выделяют следующте типы редукции числа хромосом

  • гаметическая редукция – редукционное деление ( мейоз ) предшествует образованию гамет ( подавляющее большинствоживотных организмов , жизненном цикле которых преобладает диплоидная фаза – диплофаза , а гаплоидная стадия – гаплофаза , представлена лишь гаметами )

  • зиготическая редукция – редукция числа хромосом ( мейоз ) осуществляется сразу после образования зиготы ( например , у споровиков ) ; в их жизненном цикле преобладает гаплоидная фаза жизненного цикла , а диплоидная представлена зиготой

  • спорическая ( смешанная ) редукция – редукция числа хромосом происходит перед образованием спор , а не гамет ( характерна для всех высших растений , т. к. диплоидная и гаплоидная фазы жизненного цикла существуют длительное время , при этом у моховидных преобладает гаплоидная стадия , называемяая гаметофитом , а у всех других высших растений – диплоидная , называемая спорофитом )



Отличия ( особенности ) митоза от мейоза

МитозМейоз

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

  1. Образуются дочерние клетки

  2. Одинаковые фазы ( про-, мета-, ана- и телофаза )

  3. Редупликация ДНК осуществляется только один раз

  4. Вызывают мутации ДНК, образование аномальных клеток

Размножение и индивидуальное развитие организмов

Размножение общее и обязательное свойство всех живых организмов воспроизведения себе подобных

  • В известном смысле существование организма ( все процессы жизнедеятельности ) является подготовкой к участию в размножении – главной биологической задачи

  • Размножение возникло в ходе исторического развития организмов на самом раннем этапе вместе с клеткой

Значение размножения

  1. Увеличение числа особей , компенсация снижения численности популяций и видов вследствие естественной гибели особей ( замещение умерших вновь родившимися )

  2. Сохранение складывающихся в эволюции типов структурно - функциональной организации ( при размножении осуществляется передача в ряду поколений генетического материала – ДНК , т. е. специфической для данного вида биологической информации )

  3. Биологическая роль размножения состоит в обеспечении смены и преемственности поколений

  • Продолжительность жизни особи короче продолжительности существования вида , поэтому история вида – это история сменяющихся поколений организмов . Очередное ( дочернее ) поколение образуется в результате размножения особей предшествующего ( родительского ) поколения

  1. Сохранение биологических видов во времени , непрерывности и преемственности жизни как таковой

  2. Поддержание достаточного для адаптациогенеза уровня внутривидовой изменчивости ( в ходе размножения создаются уникальные комбинации наследственного материала и закрепление их адаптивных вариантов в процессе дальнейшей эволюции )

  3. Территориальная экспансия ( захват и освоение новых сред обитания , территорий и экологических ниш )

  4. Смена поколений жизненного цикла ( гаметофит и спорофит , гаплофаза и диплофаза )

Формы размножения организмов

  • Различают два основных типа размножения : бесполое и половое

Общая характеристика бесполого и полового размножения


  1. БесполоеПоловоеРодители – только одна особь

  2. Потомство – генетически точная копия родителей , т.е. в отсутствие мутаций клон организмов

  3. Клеточный механизм – митоз

  4. Клеточные источники наследственной информации для развития потомков – одна или несколько соматических клеток родителя ( возможно образование специализированных соматических клеток – спор в спорангиях )

  5. Оплодотворения не происходит



  1. Источник генетической ( наследственной ) изменчивости являются случайные соматические мутации



  1. Менее энергоёмкое

  2. Большая продуктивность процесса размножения

  3. Осуществляется преимущественно в благоприятных условиях внешней среды

  4. Возникло первым в процессе эволюции

  5. Менее выгодно с позиции эволюционного процесса



  1. Эволюционное значение – способствует поддержанию приспособленности в маломеняющихся условиях обитания ; усиливает роль стабилизирующего естественного отбора

  2. Характерно для многих систематических групп растений и животных , прокариот , грибов ( не для всех )Обычно две физиологически различные особи

  3. Генетически отличны от обоих родителей и друг от друг

3. Мейоз

4. Родители образуют половые клетки ( гаметы ) в гаметангиях ( гонадах ) и специализированные к выполнению функции размножения . Родитель представлен в потомке исходно одной клеткой

5. Новая особь возникает в результате слияния гамет и образования зиготы ( оплодотворения )

6. Источником наследственной изменчивости является особый механизм генетической рекомбинации ( кроссинговер ) и рекомбинации , возникающие в результате оплодотворения , а также генеративные и соматические мутации

7.Высокоэнергоёмкое


  1. Меньшая продуктивность



  1. Возможно в любых условиях

10. Возникло позже ( около 3 млрд. лет назад )

11. Более выгодно с позиции эволюции , т.к. является источ . .. ником материала для движущего естественного отбора

12.Эволюционно создаёт предпосылки к освоению разнообразных условий обитания ; способствует осуществлению творческой роли естественного отбора – адаптивные и экологические перспективы

13. Половой процесс характерен практически для всех организмов



  • Бесполое и половое размножения могут проходить параллельно ( так , картофель одновременно с половым размножением семенами может размножаться клубнями , плодовые деревья – семенами и одновременно корневой порослью )


Чередование форм размножения ( гаплоидной и диплоидной фазы жизненного цикла )

  • В жизненных циклах организмов , размножающихся половым путём , выделяются две фазы – гаплоидная и диплоидная ( гаплоидная – гаплофаза и диплоидная – диплофаза )




  1. Гаплоидная фаза ( гаплофаза )Диплоидная фаза ( диплофаза )Клетки имеют гаплоидный набор хромосом (n)

2. Поколение ( фаза ) размножающееся половым путём

  1. Имеются органы гаметогенеза – гаметангии ( гонады и половые железы , антеридии и архегонии у растений )

  2. В результате мейоза образуют гаплоидные гаметы

5.У растений образуется в результате прорастания ( деления ) гаплоидной споры

6.Менее устойчива к неблагоприятным условиям среды

7. Эволюционно менее продвинутое

8. У растений образует гаметофит , у животных – гаплофазу



  1. 9. Преобладает в жизненном цикле простейших , грибов , зелёныз водорослей и мохообразных Клетки имеют диплоидный набор хромосом (2n)

  2. Поколение ( фаза ) размножающееся бесполым путём

  3. Имеются органы спорогенеза ( спорангии ) у растений



  1. В результате мейоза у растений образуются гаплоидные споры

  2. Образуется в результате деления диплоидной зиготы , образующейся при слиянии гамет ( оплодотворении )

  3. Более устойчива к действию неблагоприятных факторов

  4. Эволюционно более продвинутое

  5. У растений образует спорофит , у животных – диплофазу

9. Преобладает в жизненном цикле животных и высших .. . .. растений

  • Для многих организмов , включая и млекопитающих , характерно чередование гаплоидной и диплоидной фаз и часто это чередование имеет регулярный ( циклический ) характер

  • При этом ряд поколений особей с бесполым размножением сменяется поколением особей , размножающихся с помощью гамет или осуществляющих половой процесс , вслед за этим вновь наблюдается бесполое размножение

Первичная смена поколений явление смены поколения особей , размножающихся бесполым путём , поколением особей , размножающихся половым путём с образованием гамет ( имеет регулярный характер ) ; характерно для простейших и большинства растений

Вторичная смены поколений ( гетерогония ) чередование полового размножения с партеногенезом ( например , у трематод )

  • Преобладание ( удлиннение ) диплофазы в историческом развитии ( у большинства современных организмов ) объясняется тем , что :

  • благодаря гетерозиготнотси и рецессивности в диплоидном состоянии укрываются от естественного отбора , сохраняются и накапливаются в генофонде популяций разнообразные наследственные изменения ( мутацим , новые аллели )

  • накопление мутаций ведёт к образованию резерва наследственной изменчивости и эволюционным перспективам вида

  • Гаплоидное поколение ( гаплофаза ) у позвоночных животных и у цветковых растений в процессе эволюционного развития сокращается до нескольких клеток и не существует в виде отдельных особей ( у цветковых гаплоидный гаметофит представляет собой группу клеток , дающих начало зародышевому мешку и пыльцевым зёрнам ; у позвоночных животных гаплофаза представлена гаплоидными гаметами )

  • Биологический смысл чередования поколений с половым и бесполым размножением заключается в увеличении комбинативной и мутационной наследственной изменчивости , необходимой для преодоления генетического однообразия особей , размножающихся бесполым путём , расширении эволюционных и экологических перспектив группы , а также повышении адаптивных возможностей в разные сезоны ( зимовка , высокая скорость размножения и распространения в благоприятный период )

Деление


Эндогония

У одноклеточных Шизгония

Почкование

Бесполое Спорообразование


Вегетативное размножение

Фрагментация

Размножение У многоклеточных Почкование

Полиэмбриония

Спорообразование
У одноклеточных Конъюгация

Половое Копуляция

У многоклеточных Без оплодотворения

С оплодотворением




Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   47


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет