1. Биология наука о жизни, об общих закономерностях существования и развития живых существ. Место и задачи предмета в системе медицинского образования. Биология
 Скачать 0.58 Mb.
|
|
Раздел 3 1. Размножение – как свойство живых организмов. Способы и формы размножения организмов. Отличия поло-вых и соматических клеток. Биологические преимущества полового размножения. Размножение - это свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающие непрерывность и преемственность жиз-ни. Различают два способа размножения: бесполый и половой. Бесполое размножение – различные формы размножения организмов, при которых новый организм возникает из сома-тических клеток одного родителя, потомки являются точной копией его. I.Формы бесполого размножения у одноклеточных. 1. Деление надвое (митозом) - из одной материнской клетки образуются две дочерние клетки, имеющие одинако-вую наследственную информацию с материнской клеткой (саркодовые). 2. Множественное деление (шизогония) – ряд последовательных делений ядра с последующим делением цито-плазмы и образованием множества одноядерных клеток(споровики). 3. Почкование – формирование дочерней клетки (почки) меньшего размера на материнской клетке. Дочерняя клетка может отпочковываться от материнской клетки(дрожжи). 4. Спорообразование – формирование спор – одноклеточных образований, окруженных плотной оболочкой, слу-жащих для распространения и переживания неблагоприятных условий(плесень мукор). 5. Эндогония – внутреннее почкование, когда ядро делится на 2 части, каждая даёт дочернюю особь (токсоплаз-ма). II Формы бесполого размножения у многоклеточных. 1. Вегетативное размножение – образование новой особи из части родительской, приводящее к появлению гене-тически однородных групп особей. а) у грибов происходит путем отделения специализированных или неспециализированных участков таллома; у рас-тений - черенками, клубнями, листьями, луковицами, усами и др. б) у животных вегетативное размножение осуществляется: - путем обособления частей тела с последующим восстановлением до целого организма – фрагментация (ресничные и дождевые черви); - почкованием – образованием на материнском организме почки – выроста, из которого развивается но-вая особь (гидра). 2. Спорообразование – один из этапов цикла воспроизведения с помощью спор у семенных растений, у высших споровых. 3. Полиэмбриония – развитие нескольких зародышей (близнецов) из одной зиготы (броненосцы, человек). Половое размножение – различные формы размножения организмов, при которых новый организм возникает из специ-ализированных половых клеток или особей, выполняющих эти функции. При половом размножении необходимо, как правило, наличие двух родительских особей. Потомки, как правило, неидентичны. I. Формы полового размножения у одноклеточных. 1. Копуляция – процесс слияния двух половых клеток или особей, не различающихся между собой (изогаметы) – у споровиков, жгутиковых. 2. Конъюгация – половой процесс, заключающийся во временном соединении двух особей и обмене частями их ядерного аппарата, а так же небольшим количеством цитоплазмы (у бактерий, инфузорий). II. Формы полового размножения у многоклеточных 1. С оплодотворением. Оплодотворению предшествует осеменение – процессы, обуславливающие встречу гамет. Оно бывает наружное и внутреннее. Оплодотворение – (сингамия) – слияние мужской половой клетки (сперматозоид, спермий) с женской (яйцо, яйцеклет-ка), приводящее к образованию зиготы, которая дает начало новому организму. Когда в яйцеклетку проникает один спермий, то такое явление называют моноспермией, если несколько – полиспермией. 2.Без оплодотворения. Партеногенез – форма полового размножения, при котором женские организмы развиваются из неоплодотворенной яйцеклетки. Различают естественный и искусственный партеногенез. Естественный партеногенез открыт Ш.Бонне, происходит в природе без вмешательства человека. Он в свою очередь подразделяется на: а)факультативный б)облигатный (а) При факультативном партеногенезе любое яйцо может дробиться как без оплодотворения, так и после него. (б) При облигатном или обязательном партеногенезе развитие яйца возможно только без оплодотворения. Такой вид партеногенеза открыт в 1886г. А.А. Тихомировым. При этой форме партеногенеза развитие организма из неоплодотво-ренного яйца происходит после его механического или химического раздражения в лабораторных условиях. Андрогенез – форма размножения организмов, при которой в развитии зародыша участвуют одно или два ядра, привне-сенные в яйцо сперматозоидами, а женское ядро - не участвует. (встречается у тутового шелкопряда) Гиногенез – форма размножения организмов, при которой сперматозоид стимулирует начало дробления яйцеклетки, но ядро его не сливается с ядром яйца и не участвует в последующем развитии зародыша. Иногда гиногенез рассматрива-ют как одну из форм партеногенеза. Встречается гиногенез у покрытосеменных растений, некоторых видов рыб и зем-новодных, круглых червей. Биологическая роль полового размножения. При половом размножении наблюдается перекомбинация наследственных признаков родителей, поэтому появляются разнообразные генотипически и фенотипически потомки. Таким образом, половое размножение дает источник измен-чивости, благодаря чему появляется возможность лучшего приспособления организмов к среде обитания, к сохранению различных видов организмов. Отличия строения и функции половых клеток от соматических. Половые клетки (гаметы) отличаются от соматических клеток; 1) гаплоидным набором хромосом; 2) резко увеличенными (яйцеклетка) или резко уменьшенными (сперматозо-ид) размерами; это связано с тем, что яйцеклетка накапливает питательные вещества (желток) для развивающегося из зиготы зародыша, а сперматозоид лишь перемещает наследственный материал (гаплоидный набор хромосом) к яйце-клетке; 3) низким уровнем обменных процессов, напоминающим таковой при состоянии анабиоза. 2. Гаметогенез. Характеристика периодов, отличия ово- и сперматогенеза. Особенности гаметогенеза человека. Регуляция гаметогенеза и его возможные нарушения Гаметогенез — процесс образования яйцеклеток (овогенез) и сперматозоидов (сперматогенез). В стадии размножения диплоидные клетки, из которых образуются гаметы, называют сперматогониями и овогониями. Эти клетки осуществляют серию последовательных митотических делений, в результате чего их количество существенно возрастает. Сперматогонии размножаются на протяжении всего периода половой зрелости мужской особи. Размножение овогоний приурочено главным образом к периоду эмбриогенеза. У человека в женском организме этот процесс наиболее интенсивно протекает в яичниках между 2-м и 5-м месяцами внутриутробного развития. К 7-му месяцу большая часть овоцитов входит в профазу I мейоза. Так как способом размножения клеток-предшественниц женских и мужских гамет является митоз, то овогоний и сперматогонии характеризуются диплоидностью. В ходе митотического цикла их хромосомы имеют либо однонитчатую (после митоза и до завершения синтетического периода интерфазы), либо двунитчатую (постсинтетический период, профаза и метафаза митоза) структуру в зависимости от количества биспиралей ДНК. Если в одинарном, гаплоидном наборе число хромосом обозначить как п, а количество ДНК — как с, то генетическая формула клеток в стадии размножения соответствует 2п2с до S-периода и 2n4c после него. На стадии роста происходит увеличение клеточных размеров и превращение мужских и женских половых клеток в сперматоциты и овоциты I порядка, причем последние достигают больших размеров, чем первые. Одна часть накапливаемых веществ представляет собой питательный материал (желток в овоцитах), другая — связана с последующими делениями. Важным событием этого периода является репликация ДНК при сохранении неизменным числа хромосом. Последние приобретают двунитчатую структуру, а генетическая формула сперматоцитов и овоцитов I порядка приобретает вид 2n4с. Основными событиями стадии созревания являются два последовательных деления: редукционное и эквационное, которые вместе составляют мейоз. После первого деления образуются сперматоциты и овоциты II порядка (формула n2с), а после второго — сперматиды и зрелая яйцеклетка (пс).В результате делений на стадии созревания каждый сперматоцит I порядка дает четыре сперматиды, тогда как каждый овоцит I порядка — одну полноценную яйцеклетку и редукционные тельца, которые в размножении не участвуют. Процесс сперматогенеза завершается стадией формирования. Ядра сперматид уплотняются вследствие сверхспирализации хромосом, которые становятся функционально инертными. Пластинчатый комплекс перемещается к одному из полюсов ядра, образуя акросомный аппарат, играющий большую роль в оплодотворении. Центриоли занимают место у противоположного полюса ядра, причем от одной из них отрастает жгутик, у основания которого в виде спирального чехлика концентрируются митохондрии. На этой стадии почти вся цитоплазма сперматиды отторгается, так что головка зрелого сперматозоида практически ее лишена. Нарушения гаметогенеза, например нерасхождение отдельных пар хромосом, могут приводить к возникновению хромосомно аномальных гамет. Гаметогенез – образование половых клеток (гамет) в половых железах (гонадах). Особи, у которых продуцируются как женские, так и мужские гаметы (т.е. имеются половые железы как женские, так и мужские) называют гермафродитами, а такое явление – гермафродитизмом. Различают гермафродитов истинных и ложных. Истинные гермафродиты проду-цируют женские и мужские гаметы (в разное время), а у ложных – функционируют лишь гонады одного вида (или жен-ские, или мужские). В норме истинный гермафродитизм встречается у плоских и дождевых червей, ящериц, некоторых видов рыб. Ложный гермафродизм описан у человека. Различают два вида гаметогенеза: I. Сперматогенез II. Оогенез. I Сперматогенез – образование мужских гамет (сперматозоидов). Он происходит у животных в определённые периоды года, у человека – весь период половой зрелости в стенке семенных канальцев семенников, где различают 4 зоны: раз-множения, роста, созревания, формирования. Различают 4 периода сперматогенеза, каждый из которых происходит в соответствующей зоне семенных канальцев: I. Размножение – диплоидные клетки – сперматогонии, находящиеся в наружном слое стенки семенных канальцев, делятся митозом и содержат 2n 2C. Этот период у человека начинается в эмбриогенезе и продолжается до полового созревания. II. Рост – начинается после полового созревания. Сперматогонии увеличиваются в объёме, растут и превращаются в сперматоциты I-го порядка с набором хромосом и ДНК 2n, 4C. III. Созревание (мейоз) – происходит два быстро следующих друг за другом делений: первое мейотическое(собственно редукционное) и второе – эквационное. В результате первого деления из каждого сперматоцита I-го порядка обра-зуется два сперматоцита II-го порядка, имеющих n 2C, а после второго – четыре одинаковые по размерам сперма-тиды, содержащие n,С. Таким образом, в период созревания на стадии анафазы I происходит редукция (уменьше-ние) числа хромосом вдвое. IV. Формирование. Сперматиды превращаются в сперматозоиды (n,С). В них образуются новые структуры: жгутик, головка, шейка (у млекопитающих), ядра уплотняются, аппарат Гольджи перемещается к одному из полюсов, об-разуя акросомный аппарат, центриоли находятся на полюсах, от одной из них отрастает жгутик, у его основания располагаются митохондрии; головка почти лишена цитоплазмы. II Оогенез – образование женских половых клеток – яйцеклеток. Происходит этот процесс в яичниках и маточных тру-бах (яйцеводах). У хордовых ( в том числе и у человека из клеток желточного мешка образуются первичные половые клетки, которые мигрируют в яичники и называются овогониями. Это мелкие клетки с крупным ядром. Периоды овоге-неза сопоставимы с периодами сперматогенеза: размножение, рост, созревание (нет фазы формирования). В период размножения вступают овогонии, содержащие 2n 2c до S периода. У человека этот период заканчивается до рождения. Образовавшиеся клетки долгие годы сохраняются без изменения. С наступлением половой зрелости периодически от-дельные клетки вступают в период роста – в них накапливается лицитин, жир, пигменты. В цитоплазме и органеллах происходят сложные биохимические и морфологические преобразования. Каждая клетка (овоцит I порядка) окружается фолликулярными клетками (обеспечивают питание). Периоды размножения и роста овогенеза у человека происходят в яичниках в особых образованиях – фолликулах, кото-рые представляют из себя пузырьки, заполненные жидкостью. Во время овуляции стенка фолликула лопается и овоцит I порядка с набором 2n, 4C попадает в брюшную полость, а затем в яйцевод, в просвете которого происходит период со-зревания. В этот период, как и при сперматогенезе происходят два мейотических деления. В результате 1го мейотического деле-ния образуются две клетки с неодинаковым количеством цитоплазмы: крупная клетка – овоцит II порядка с набором n2C и маленькая – первичный полоцит. При втором делении вновь происходит неравномерное распределение цито-плазмы: из овоцита II порядка образуется овотида, содержащая (nC), и вторичный полоцит. Из первичного полоцита образуются два вторичных полоцита. Таким образом, в конце периода созревания овогенеза образуются три полоцита, которые рассасывавются или участвуют в образовании оболочек яйцеклетки и одна овотида. Далее из овотиды образу-ется яйцеклетка с набором nC. 3.Мейоз. Морфологическая и генетическая характеристика фаз. Биологическое значение мейоза. 3. Мейоз. Морфологическая и генетическая характеристика фаз. Биологическое значение мейоза. Мейоз – способ деления первичных половых клеток, в результате которого происходит редукция числа хромосом и пе-реход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное. Мейоз состоит из : 2-х быстро следующих друг за другом собственно делений первого мейотического деления (редук-ционного) - уменьшительного. Интерфазы II, второго мейотического деления (эквационного)-уравнительного. Первое мейотическое деление (редукционное) состоит из профазы I, метафазы I, анафазы I, телофазы I. Профаза I – сложная и продолжительная фаза, в которой выделяют 5 стадий: 1. Лептотена (стадия тонких нитей) – начало спирализации хромосом, хромосомы тонкие, длинные нити, ядра крупные. 2. Зиготена (стадия сливающихся нитей) – происходит конъюгация - временное сближение гомологичных хромо-сом, которые объединяются в бивалент (состоит из 2-х хромосом, или четырех хроматид - тетрады. 3. Пахитена (стадия толстых нитей) – происходит кроссинговер – обмен одинаковыми участками гамологичных хромосом за счет отталкивания хроматид в гомологичных хромосомах. Длится несколько суток. 4. Диплотена (стадия двойных нитей) – происходит отталкивание в биваленте гомологичных хромосом и даль-нейшая спирализация хромосом. Ядрышки исчезают. Длится месяцы и годы. 4а В овогенезе выделяют ещё одну стадию – диктиотену. На этой стадии мейоз прерывается на долгие годы и следующая стадия (диакинез) наступает лишь при половом созревании. 5. Диакинез (стадия обособленных двойных нитей) – наблюдается значительная компактность бивалентов. Ядер-ные оболочки растворяются, формируется веретено деления. Метафаза I. Биваленты выстраиваются по экватору клетки. Анафаза I. Движение гомологичных хромосом к полюсам клетки. Телофаза I. Формируются ядра дочерних клеток и происходит цитокинез. По завершению клетки имеют гаплоидный набор хромосом (n), а количество ДНК 2С. Интерфаза II. Короткая фаза, во время которой синтеза ДНК не происходит. Второе мейотическое деление (эквационное) состоит из фаз: профазы II, метафазы II, анафазы II,телофазы II. ПрофазаII. Растворяются ядерные оболочки, ядрышки, хромосомы спирализуются, погружаются в цитоплазму, форми-руется веретено деления. Метафаза II. Хромосомы выстраиваются по экватору клетки. Анафаза II. Хроматиды направляются к противоположным полюсам клетки. Телофаза II.Хроматиды деспирализуются, достраиваются до полной хромосомы. Появляются ядрышки и ядерные оболочки, происходит цитокинез. По завершению мейоза из одной клетки с диплоидным (2n) набором хромосом образуются четыре клетки с гаплоидным (n) набором хромосом и С – ДНК (nC). Биологическое значение мейоза. 1. Благодаря мейозу образуются гаплоидные клетки и сохраняется постоянное число хромосом у организмов од-ного вида. 2. При мейозе образуются половые клетки с различной комбинацией негомологичных хромосом, за счет произ-вольного их расхождения в анафазу I. 3. В процессе кроссинговера происходит рекомбинация наследственного материал 4. Формы осеменения организмов. Оплодотворение, фазы оплодотворения. Биологическая сущность оплодотворения. Искусственное осеменение и оплодотворение, их использование в медицине. 4. Формы осеменения организмов. Оплодотворение, фазы оплодотворения. Биологическая сущность оплодотво-рения. Искусственное осеменение и оплодотворение, их использование в медицине. Осеменение, процесс, обеспечивающий у животных встречу гамет — яиц и сперматозоидов (спермиев); предшествует оплодотворению. Успеху О. способствуют одновременные созревание и выведение гамет у особей мужского и женско-го пола. Эти процессы часто связаны со сложным комплексом поведенческих реакций и находятся под контролем фак-торов внешней среды: времени года, длины светового дня, температуры и др. О. бывает наружным и внутренним. Наружное О. свойственно большинству животных, обитающих или размножающихся в воде; они вымётывают яйца и спермии в воду, где и осуществляется оплодотворение. Внутреннее О. присуще некоторым водным и всем наземным животным . При внутреннем О. сперма обычно вводится в половые пути самки. Иногда спермии переносятся в виде скоплений, одетых капсулой, — сперматофоров или небольших масс, лишённых специальной оболочки, в которых спермии спаяны между собой. У млекопитающих спермии, взвешенные в спермиальной жидкости, вводятся во влага-лище или в матку и далее перемещаются благодаря мышечным сокращениям стенок половых органов, пока не достиг-нут ампулы яйцевода. Сюда же попадают и овулировавшие яйца, перенесённые из воронки яйцевода мерцательными движениями ресничек эпителия слизистой оболочки. На заключит, этапе сперматозоиды приближаются к яйцу с помо-щью активных поступательных движений. Осеменение искусственное (О. и.), приёмы искусственного сближения половых клеток животных для оплодотворения. При О. и. рыб икру смешивают с молоками, затем подвергают инкубации. У млекопитающих и птиц сперму вводят при помощи специальных инструментов в половые органы самки. Теоретические основы и принципы практических приё-мов О. и. с.-х. животных разработаны советским биологом И. И. Ивановым. Они базируются на возможности получения при помощи искусственной вагины спермы самцов, которая вне организма не теряет своих свойств; на возможности овуляции у самок с.-х. животных без полового акта. Продолжительность жизни спермиев и яйцеклеток в половых орга-нах самки позволяет проводить О. и. в сроки, обеспечивающие оплодотворение. О. и. включает 5 основных технических приёмов: получение спермы от самца, оценку качества спермы, её разбавление, сохранение и введение в половые орга- ны самки. О. и. с.-х. животных проводится с целью интенсивного использования высокоценных племенных производи-телей, проверенных по качеству потомства, для массового улучшения породных и повышения продуктивных качеств животных. Применение О. и. предупреждает также распространение ряда заразных болезней, передающихся при есте-ственном осеменении (вибриоз, трихомоноз, бруцеллёз и др.) и некоторые формы бесплодия. Оплодотворение — это процесс слияния половых клеток. Образующаяся в результате оплодотворения диплоидная клетка — зигота — представляет собой начальный этап развития нового организма. Процесс оплодотворения складывается из трех последовательных фаз: а) сближения гамет(акросомная реакция); б) ак-тивации яйцеклетки(кортикальная реакция); в) слияния гамет, или сингамии. Искусственное оплодотворение – это метод оплодотворения, при котором сперма помещается в женский организм (ли-бо в полость матки, либо в шейку матки – интрацервикально) искусственно, с помощью медицинских инструментов. Применение искусственного оплодотворения показано в тех случаях, если пара не может зачать естественным способом по каким-либо причинам, а консервативное лечение не дало эффективных результатов. |