Биология. 1. Биология как наука. Связь биологии с другими науками. Место и задачи биологии в подготовке врача. Новая биология. Термин биология
 Скачать 113.16 Kb.
|
|
21.Регуляция клеточной активности.Гибель клетки. Гибель клетки — необратимый процесс. Он развивается вследствие её значительного повреждения (некроз) или активации специализированной программы смерти (апоптоз). Некроз — гибель клетки в результате воздействия на неё повреждающего фактора. Этот фактор приводит к изменениям клетки, исключающим её дальнейшее существование. Понятие «некроз» рассматривается как синоним термина «гибель клетки от повреждения». Одним из основных механизмов гибели клетки является лизис. Этот термин обычно применяют в случаях гибели клетки вследствие первичного и массированного повреждения её плазматической мембраны, что приводит к смертельному для клетки, практически мгновенному нарушению её ионного состава (например, лизис инфицированной вирусом клетки; эритроцитов в гипотонической среде; раковой клетки, атакованной цитотоксическими Т-лимфоцитами). Апоптоз— гибель клетки вследствие реализации программы, приводящей к поэтапному прекращению её жизнедеятельности (программа смерти клетки предсуществует; её запускает сигнал, чаще внеклеточный). В отличие от некроза, апоптоз — не обязательно патологический процесс. Существует много физиологических процессов (наблюдающихся в основном в ходе морфогенеза или поддержания нормального состава обновляющихся клеточных популяций), когда клетки, завершившие свой жизненный цикл, удаляются путём апоптоза. Апоптоз широко распространен и типичен для физиологических условий. Наряду с описанными выше делением, сортировкой и миграцией клеток, он способствует достижению характерных для определенного биологического вида черт его морфофункциональной организации. Следовательно, апоптоз является естественным, эволюционно обусловленным и генетически контролируемым механизмом морфогенеза. 22,23.Бесполое размножение. Половое размножение, его эволюционное значение. Бесполое размножение — это размножение без участия половых клеток, в рез-те которого клетки делятся митозом и дочерние клетки несут информацию материнской, т.е. идентичны ей. Причиной разнообразия особей при бесполом размножении являются случайные наследственные изменения, которые могут появиться в процессе индивид. раз-тия организма. Различаются несколько способ бесполого размножения: 1) Деление клетки на две характерны для одноклеточных эукариот. При делении из одной клетки образуются две дочерние, каждый из которых становится новым организмом. Таким способом размножаются все одноклеточные водоросли и простейшие. 2) Спорообразование. Споры — это специализированные клетки гаплоидного набором. Так как образуются результате мейоза. Дочерней особи прорастающие из этой споры идентичны материнским. Например, мхи, папоротники, хвощи, плауны и водоросли. 3) Шизогония. Это множественное деление, при котором одна клетка делится на несколько 1000 дочерних. Например, малярийный плазмодий. 4) Фрагментация. Разделение материнского организма на две части и более, каждая из которых может дать начало новому дочернему организму. Этот способ основан на регенерации – способность организма восстанавливать недостающие части тела. Например, беспозвоночные животные: кишечнополостные, плоские черви, морские звезды. 5) Клонирование. Клонированием называют метод получения нескольких идентичных организмов путём бесполого размножения. Помещают клетку в определённые условия, можно заставить её делиться, что в конечном итоге приведёт к образованию нового самостоятельного организма. 6) Вегетативное размножение. Размножение с помощью вегетативных органов или их частей, когда из группы клеток материнского организма образуются дочерние особи. Они встречаются среди водорослей, например деление спирогиры на части слоевищем. У животных к вегетативному размножения относится почкование, когда на теле из группы клеток образуются небольшой участок – почка. Почка может делиться и существовать самостоятельно, как у гидры и может не отделяться, образуя колонию, как у дрожжей или коралловых полипов. Биологическое значение бесполого размножения состоит в том, что: 1) Обеспечивает стабильность генетического материала, так как дочерние особи этичны материнской. возникла раньше полового. 2) Имеет преимущество перед половым размножение, так как не надо находить полового партнёра. Потомство может оставить любая особи в любом месте. По наследственных признаков полностью копирует материнский. 3) Полезно в постоянных условиях существования. Половое размножение. Оно связано с образованием из особых половых клеток – гамет. Образуются зигота, из которой развивается организм. Конъюгация - это половой процесс, в результате которого гаметы не образуются, слияние не происходит, а происходит обмен наследственной информации между двумя рганизмами. Например, водоросли Спирогира инфузория-туфелька. Партеногенез -.это развития дочерней особи из неоплодотворённые яйцеклетки. Встречается у пчёл, тлей и Дафни. Различают искусственный и естественный Партеногенез. Искусственный был впервые получен путём укалывания иглой яйцеклетки у земноводных. Но сами получившийся в результате слабы и быстро погибают. Естественные Партеногенез встречается у тлей и дафний его значение сводится к тому, что в течение разных сезонов года поддерживается постоянный число особей. Оно обеспечивает появление пусть и небольшого числа потомков, но они имеют новые комбинации генов и признаков родителей, что позволяет им приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды. 24,25.Гаметогенез.Мейоз.особенности сперматогенеза и овогенеза у человека. Гаметогенез – это последовательный процесс, который обеспечивает размножение, рост и созревание половых клеток в мужском организме (сперматогенез) и женском (овогенез). Гаметогенез протекает в половых железах - сперматогенез в семенниках у мужчин, а овогенез в яичниках у женщин. В результате гаметогенеза в организме женщины образуются женские половые клетки - яйцеклетки, а у мужчин - мужские половые клетки сперматозоиды. Именно процесс гаметогенез (сперматогенез, овогенез) дает возможность мужчине и женщине возможность воспроизведения потомства. Мейоз — деление ядра эукариотической клетки с уменьшением числа хромосом в два раза. Мейоз состоит из 2 последовательных делений с короткой интерфазой между ними. Профаза I — профаза первого деления очень сложная и состоит из 5 стадий: 1. Лептотена или лептонема — упаковка хромосом, конденсация ДНК с образованием хромосом в виде тонких нитей (хромосомы укорачиваются). 2. Зиготена или зигонема — происходит конъюгация — соединение гомологичных хромосом с образованием структур, состоящих из двух соединённых хромосом, называемых тетрадами или бивалентами и их дальнейшая компактизация. 3. Пахитена или пахинема — (самая длительная стадия) — в некоторых местах гомологичные хромосомы плотно соединяются, образуя хиазмы. В них происходит кроссинговер — обмен участками между гомологичными хромосомами. 4. Диплотена или диплонема — происходит частичная деконденсация хромосом, при этом часть генома может работать, происходят процессы транскрипции (образование РНК), трансляции (синтез белка); гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой. У некоторых животных в ооцитах хромосомы на этой стадии профазы мейоза приобретают характерную форму хромосом типа ламповых щёток. 5. Диакинез — ДНК снова максимально конденсируется, синтетические процессы прекращаются, растворяется ядерная оболочка; центриоли расходятся к полюсам; гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой. К концу Профазы I центриоли мигрируют к полюсам клетки, формируются нити веретена деления, разрушаются ядерная мембрана и ядрышки Метафаза I — бивалентные хромосомы выстраиваются вдоль экватора клетки. Анафаза I — микротрубочки сокращаются, биваленты делятся и хромосомы расходятся к полюсам. Важно отметить, что, из-за конъюгации хромосом в зиготене, к полюсам расходятся целые хромосомы, состоящие из двух хроматид каждая, а не отдельные хроматиды, как в митозе. Телофаза I — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка. Второе деление мейоза следует непосредственно за первым, без выраженной интерфазы: S-период отсутствует, поскольку перед вторым делением не происходит репликации ДНК. Профаза II — происходит конденсация хромосом, клеточный центр делится и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления, перпендикулярное первому веретену. Метафаза II — унивалентные хромосомы (состоящие из двух хроматид каждая) располагаются на «экваторе» (на равном расстоянии от «полюсов» ядра) в одной плоскости, образуя так называемую метафазную пластинку. Анафаза II — униваленты делятся и хроматиды расходятся к полюсам. Телофаза II — хромосомы деспирализуются и появляется ядерная оболочка. В результате из одной диплоидной клетки образуется четыре гаплоидных клетки. В тех случаях, когда мейоз сопряжён с гаметогенезом (например, у многоклеточных животных), при развитии яйцеклеток первое и второе деления мейоза резко неравномерны. В результате формируется одна гаплоидная яйцеклетка и три так называемых редукционных тельца (абортивные дериваты первого и второго делений).  26.Морфофункциональная организация зрелых половых клеток. Яйцеклетки – неподвижные, округлой формы клетки. Как правило, яйцеклетки — гаплоидные клетки, но могут иметь другую плоидность у полиплоидных организмов. Человеческая яйцеклетка имеет диаметр примерно 150 мкм. Наиболее очевидная отличительная черта яйцеклетки - это ее большие размеры. Типичная яйцеклетка имеет сферическую или овальную форму, а диаметр ее составляет у человека около 100 мкм (величина типичной соматической клетки около 20 мкм). Одной из главных особенностей строения яйцеклеток является формирование у них в процессе овогенеза вторичных, а у птиц и третичных оболочек. Плазмолемма яйцеклеток представляет собой их первичную оболочку, называемую оволеммой. На стадии роста за счет вспомогательных фолликулярных клеток яичников и собственно овоцита образуются вторичные оболочки: неклеточная блестящая (прозрачная) и клеточная – лучистый венец. Ближайшая к оволемме прозрачная оболочка состоит из гликозаминогликанов и белков. Она выполняет защитную функцию, обеспечивает доставку к овоциту питательных веществ, необходимых для осуществления процессов ее жизнедеятельности и формирования желтка; играет важную роль в иммунных взаимодействиях со сперматозоидами и защите яйца от возможного попадания чужеродных антигенов из крови, омывающей фолликулы. Для активизации обменных процессов овоцит и фолликулярные клетки лучистого венца выпячивают в блестящую оболочку, навстречу друг к другу, микроворсинкиУ яиц птиц вторичные оболочки выражены слабо, но зато у них получают особенно сильное развитие третичные оболочки, отсутствующие у млекопитающих. Третичные оболочки формируются за счет активной функции желез разных отделов яйцевода, наслаивающих последовательно свои секреты на уже оплодотворенную яйцеклетку при ее медленном перемещении в клоаку. В результате образуются белковая, наружная и внутренняя подскорлуповые, скорлуповая и надскорлуповая оболочки, выполняющие защитные и трофические функции при развитии птичьих эмбрионов в достаточно экстремальных для них условиях суши. Виды:1. Изолецитальные - микроскопических размеров, содержащая малое количество желтка, который почти равномерно распределен по цитоплазме, ядро располагается примерно в центре; свойственна иглокожим, ланцетнику, живородящим млекопитающим. 2. Телолецитальные -желтка много и он распределён в цитоплазме яйцеклетки неравномерно . Основная масса желтка скапливается у одного из полюсов-вегетативного; противоположный полюс , к которому оттесняется активная цитоплазма называется анимальным. Если желток всё же погружен в цитоплазму и не обособлен от неё в виде отдельной фракции, как у осетровых и земноводных, яйцеклетки называют умеренно телолецитальными. Если желток полностью отделён от цитоплазмы, как у амниот, то это резко телолецитальные. 3. Центролецитальные- желток расположен в центральной части, в связи с чем Я. ц. претерпевает поверхностное дробление; свойственна насекомым и некоторым Другим членистоногим. Сперматозоид - мужская половая клетка животных организмов и многих растений. С. животных (живчик, семенная нить, спермий) у всех позвоночных и большинства беспозвоночных имеет жгутик \ обеспечивающий его поступательное движение; Длина С. у различных видов измеряется десятками и сотнями микрометров, у насекомых достигает нескольких миллиметров. Хвостатые С. имеют сравнительно короткую (округлую, конусовидную, крючковидную и т.д.) головку, в которой расположено ядро, содержащее конденсированный хроматин. На переднем конце головки находится акросома, содержащая лизины. За головкой следует более тонкий промежуточный отдел, переходящий в нитевидный хвост. Промежуточный отдел у С. большинства видов животных короткий и заключает в себе базальное тело (центриоль), состоящее из девяти расположенных кольцом триплетов коротких микротрубочек и окруженное венчиком из 4—10 крупных митохондрии. От базального тела берёт начало осевая нить (осевой комплекс, аксонема), сокращение которой обеспечивает биение жгутика и перемещение С. Ультраструктура осевой нити у разных С. практически одинакова и сходна с таковой у ресничек (рис., б, в); она состоит из фибрилл (микротрубочек, диаметром 200—250 Ǻ), В осевых нитях жгутиков имеются белки, подобные актину и миозину скелетных мышц и обладающие способностью расщеплять АТФ. Жгутик находится на переднем (по направлению движения) конце С. Движение С. к яйцеклетке определяется различными химическими веществами, входящими в состав женских половых клеток и органов. 27.оплодотворение. Оплодотворение — процесс слияния гаплоидных половых клеток, или гамет,приводящий к образованию диплоидной клетки зиготы. Различают несколько форм полового процесса: 6. Изогамия — гаметы не отличаются друг от друга по размерам, подвижны, жгутиковыеили амебоидные; 7. Анизогамия — гаметы отличаются друг от друга по размерам, но оба типа гамет(макрогаметы и микрогаметы) подвижны и имеют жгутики; 8. Оогамия — одна из гамет (яйцеклетка) значительно крупнее другой, неподвижна,деления мейоза, приводящие к её образованию, резко асимметричны (вместо четырёх клетокформируется одна яйцеклетка и два абортивных «полярных тельца»); другая (спермий, илисперматозоид) подвижна, обычно жгутиковая или амебоидная. 28.Партеногенез (гиногенез, андрогенез). Примеры. Некоторые животные (дафнии, скальные ящерицы, часть рыб, тли) в определенные периоды способны размножаться без слияния мужской и женской гамет. Развитие происходит из неоплодотворенной яйцеклетки. Диплоидность, например, у скальных ящериц достигается слиянием яйцеклетки с полярным тельцем. При этом, как правило, образуются особи только женского пола. Эта разновидность полового размножения называется партеногенезом. Пчелиная матка откладывает два вида яиц: оплодотворенные диплоидные и неоплодотворенные гаплоидные. Из неоплодотворенных яиц развиваются трутни, а из оплодотворенных — самки, из которых при хорошем кормлении вырастают матки, а при создаваемом недостатке питания получаются рабочие пчелы. Андрогенез— развитие яйцеклетки с мужским ядром, привнесённым в неё спермием в процессе оплодотворения. Андрогенез наблюдается у отдельных видов животных (шелкопряд) и растений (табак, кукуруза) в тех случаях, когда материнское ядро погибает до оплодотворения, которое при этом является ложным, то есть женское и мужское ядра не сливаютсяи в дроблении участвует только мужское ядро. Гиногенез — частный случай партеногенеза, особая форма полового размножения, при которой после проникновения спермия в яйцеклетку их ядра не сливаются, и в последующем развитии участвует только ядро яйцеклетки, либо не происходит оплодотворения. При этом нет объединения наследственного материала родителей посредством слияния ядер их половых клеток. Роль сперматозоида ограничивается активацией осеменённого яйца к развитию. В природе гиногенез встречается крайне редко. Известен у нескольких видов рыб (голомянка, серебряный карась и др.), земноводных, круглых червей и растения семейства амариллисовых. Апомиксис – партеногенез у растений (одуванчик). 29.Типы определения пола. Существует три типа определения пола в природе: эпигамный, прогамный и сингамный. 1)Прогамный тип. Определение пола у некоторых видов наступает задолго до мейоза и оплодотворения. Пол будущего организма определяется в ходе гаметогенеза у родительских особей. (черви,коловратки). У некоторых червей и коловраток наблюдается прогамное определение Пола. Самки откладывают не оплодотворённые яйца двух сортов: крупные, богатые цитоплазмы, и мелкий, относительно бедные ею. После оплодотворения первый развиваются в самок, а вторые в самцов. 2)Эпигамный Пол будущего организма определяется в процессе онтогенеза. У человека имеет место переопределение пола (при патологии) – хотя истиного нет. Примерм эпигамного оплодотворение является оплодотворению морского четырьмя Бонелли. У бонелли очень мелкий самцы обитают в матке гораздо более крупной самки. Бесполая свободно плавающая личинка боннелии при попадании на хоботок самки под влиянием выделяемых этим хоботком веществ превращается в самца, мигрирующего затем в половые органы самки. Если же личинка не встречает самку, то прикрепляется ко дну и превращается в самку. В редких случаях такое явление встречается у двудомных растений. Так у японской Ариземы растения, выросшие их крупных клубней, образуют женский цветки. Из щуплых клубней развивается растения, дающий мужские цветки. У некоторых животных (крокодил, черепахи) пол потомка определяться температурой, при которой идёт формирование зародыш в яйце, зарытым в песке. 3)сингамный Пол будущего организма определяется в момент слияния половых клеток. У огромного большинства организмов пол определяется в момент оплодотворение и связан с наличием специальных половых хромосом, который в отличии от остальных хромосом (аутосом) обозначаются буквами X и Y. Различают четыре основных типа хромосомного определение Пола. Женский пол гомогаметный (образуют яйцеклетки, одинаковые по половым хромосомы), а мужской пол – гетерогаметный (образуют два вида сперматозоидов: с X и Y игрек хромосомами). |