1. Определение биологии как науки. Предмет и методы биологии. Человек как объект биологии. Биосоциальная природа человека
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
32. Гаметогеиез как процесс образования половых клеток. Мейоз: патогенетическая характеристика, Гаметогенез - процесс образования половых клеток, в котором различают 4 стадии: размножения, роста, созревания и формирования. В стадии размножения происходит деление гаметогоний митозом. В стадии роста гаметоциты 1 порядка достигают размеров, характерных для половых клеток. В стадии созревания после редукционного деления образуются гаметоциты 2 порядка, а после эквационного-яйцеклетки и сперматиды, преобразующиеся в сперматозоиды. Мейоз - способ деления соматических клеток, в результате которого из диплоидной материнской клетки образуются 4 гаплоидные дочерние. В мейозе идет рекомбинация наследственного материала между гомологичными хромосомами, устанавливаются разные соотношения хромосом отцовского и материнского происхождения в гаплоидных наборах гамет. Мейоз состоит из 2 последовательных делений, которым предшествует однократная редупликация ДНК, Цитогенетический результат мейоза, который заключается в образовании гаплоидных клеток и рекомбинации наследственного материала, зависит от особенностей первого деления. Мейоз состоит из двух последовательных делений с короткой интерфазой между ними Профаза 1— профаза первого деления очень сложная и состоит из 5 стадий: Фаза лептотены или лептонемы — конденсация ДНК с образованием хромосом в виде тонких нитей, Зиготена или зигонема — конъюгация (соединение) гомологичных хромосом с образованием структур, состоящих из двух соединённых хромосом, называемых тетрадами или бивалентами Похитена или пахинема — кроссинговер (перекрест) обмен участками между гомологичными хромосомами; гомологичные хромосомы остаются соединенными между собой, 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. Диакинез —ДНК снова максимально конденсируется, синтетические процессы прекращаются, растворяется ядерная оболочка; гомологичные хромосомы остаются соединёнными между собой. Метафаза I— бивалентные хромосомы выстраиваются вдоль экватора клетки Анафаза 1—микротрубочки сокращаютсябиваленты 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 Н — происходит конденсация хромосом, клеточный центр делится и продукты его деления расходятся к полюсам ядра, разрушается ядерная оболочка, образуется веретено деления. 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 два так называемых редукционных тельца (абортивные дериваты первого и второго делений). 33. Формы и способы размножения организмов. Ьиологыческин аспект репродукции человека. Размножение - свойство живых организмов воспроизводить себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни в ряду поколений. Размножение происходит на следующих уровнях организации: - молекулярно-генemuческом (репликация ДНК) - клеточном (амитоз, митоз) - органнзменном. • /'Бесполое ; .Половое Бесполое размножение. В воспроизведении участвует одни родительская особь. Источник генетической информации - соматические клетки. Генотипы дочерних особен идентичны родительскому. Быстрое увеличение числа особей. Обеспечивает существование вида в изменяющихся условиях среды. Вегетативное - размножение частью материнского организма. Спорообразование - связано с образованием специализированных клеток — спор, которые являются зачшгком нового организма, Половое размножение - совокупность процессов гаметшнеза, осеменения и оплодотворения, приводящих к воспроизведению. При половом размножении происходит образование половых клеток (гамет) и последующее их слияние. Характеристика полового размножения: - в воспроизведении участвуют 2 родительские особи, - источник генетической информации - половые клетки родителей:> -генотипы дочерних особей отличаются от родительских, вследствие комбинативной изменчивости, - способствует приспособлению организмов в изменяющихся условиях среды. Партеногенез - развитие из неоплодотворенной яйцеклетки. Он обеспечивает рост численности особей в условиях, затрудняющих встречу партнеров противоположного пола. 34. Онтогенез как процесс реализации наследственной информации в определенных условиях среды. Периодизация и типы онтогенеза. Прогенез. Онтогенез (индивидуальное развитие) - совокупность процессов развития организма с момента образования зиготы и до смерти на основе реализации генетической информации с определенных условиях среды. Эколого-эмбриологическая периодизация : - предэмбриональный (прогенезj - совокупность событии, происходящих в организме рооителей и предшествующих собственно онтогенез. -эмбриональный {пренатальный - от зиготы до рождения {выхода из яйцевых оболочек). -постэмбриональный (постнатальныи) - от рождения до смерти. Организм самостоятельно питается, передвигается устанавливает новые связи со средой. Периодизация онтогенеза на основе способности к размножению особи: " -дорепродуктивный период - развитие половозрелого организма (формирование первичных и вторичных половых признаков). - репродуктивный период - происходит половое размножение. - пострепродуктивный период - половое увядание, старение и смерть. Прогенез - предзародышевый период развития, на протяжении которого происходит возникновение и формирование половых меток. Яйцеклетки и сперматозоиды развиваются из первичных половых клеток, которые обособляются на ранних стадиях эмбриогенеза. Образование первичных половых клеток, как правило, связано с наличием особой «половой цитоплазмы», располагающейся обычно на вегетативном полюсе яйцеклетки. Мужские половые метки. Спермин человека образуются в течение всего активного полового периода в больших количествах. Продолжительность развития зрелых сперматозоидов из родоначальных клеток -сперматогонии - составляет около 12 дней Подробное описание процессов сперматогенеза. Сформированный сперматозоид имеет размер около 70 мт и состоит из головки и хвоста В ядре сперматозоида человека содержится 23 хромосомы, одна из которых является половой, остальные-щ:тосомсши. Среди сперлшев 50% содержат Х-хромосот и 50% - У-хромосолт Показано, что масса X-хромосомы больше массы У-хромосомы, поэтому спермин, содержащие Х-хромосому, менее подвижны, чем содержащие У-хромое ому Для обеспечения оплодотворения общее количество сперматозоидов в сперме должно быть не менее 150 млн. а концентрация их в I мл - не менее 60 млн. В половых путях женщины после копуляции их число уменьшается по направлению от влагалища к дистальному концу маточной трубы. Благодаря высокой подвижности сперматозоиды при оптимальных условиях могут через 30 мин - 1ч достигать полости матки, а через /1/2-2 ч находиться в дистальной (ампулярной) части маточной трубы, где происходят встреча с яйцеклеткой и оплодотворение. Спермии сохраняют оплодотворяющую способность до 2 сут. Женские половые клетки Образование женских половых меток (овогенез) совершается в яичниках циклически, при этом в течение овариального цикла каждые 24-28 дней образуется, как правило, один овоцит 1-го порядка. Вышедший из яичника при овуляции овоцит 1-го порядка имеет диаметр около 130 мкм и окружен плотной блестящей зоной, или мембраной, и венцом фолликулярных клеток, число которых: достигает 3- 4 тыс. Он подхватывается бахромками маточной трубы (яйцевода) и продвигается по ней. Здесь а заканчивается созревание половой клетки. При этом в результате второго деления созревания образуется овоцит 2-го порядка {яйцеклетка), который утрачивает цен триоли и тем самым способность к делению, В ядре яйцеклетки человека содержатся 23 хромосомы; одна из них является половой X-хромосомой. Яйцеклетка женщины (как и млекопитающих животных) вторично изолецитального типа, содержит небольшое количество желточных зерен, более или менее равномерно расположенных в ооплаземе. Свой резерв питательных вегцеств яйцеклетка человека обычно расходует в течение 12-24 ч после овуляции, а затем погибает, если не будет оплодотворена. 35. 36. Оплодотворение заключается е соединении сперм am озона а с яйцом. С него начинается эмбриональный период онтогенеза. Важнейшими этапами процесса оплодотворения являются: 1) проникновение сперматозоида в яйцо, 2) активация в яйце разнообразных синтетических процессов, 3) слияние ядер яйца v. сперматозоида с восстановлением дишоионого набора хромосом. Для того чтобы оплодотворение произошло, необходимо слияние женских и мужских половых клеток. Оно достигается благодаря осеменению сперматозоидами самца яйцеклеток самки. Приспособления, обеспечивающие осеменение, разнообразны у разных видов. Продолжительность жизни и способность к оплодотворению у яиц сперматозоидов ограничены. Сперматозоиды сохраняют от од отворяющую способность в половых путях самки в течение нескольких часов. Продолжительность жизни и сохранение сперматозоидами от од отворяющей способности зависит от ряда внешних факторов (температура, освещенность, концентрация углекислого газа, водородных ионов в среде, в которой находятся гаметы). Оплодотворение происходит лишь при определенной концентрации сперматозоидов в стенной жидкости. Процесс эмбриогенеза позвоночных разделяется на три периода: 1. дробление от од отворенного яйца на множество более.мелких клеток, формирующих слой наподобие эпителия, 2. гаструляция и нейруляция, в результате которых происходит образование полости первичной кишки и нервной трубки, 3. органогенез, в результате которого возникают различные органы и части тела. Эти периоды не имеют четких границ. Зигота - диплоидная клетка, которая образовалась в результате оплодотворения. Она существует несколько часов (суток) и вступает в фазу дробления. Дробление-ряд последовательных митотических делений зиготы на 2, 4, 8, 16, 32 бластомера, при котором бластомеры уменьшаются в размерах. Рост клеток не происходит, но обязательно синтезируется ДНК. Все предшественники ДНК и ферменты накоплены при овогенезе. Морула - зародыш на стадии 32 бластомеров, которые плотно прилегают друг к другу. Бластула -многоклеточный однослойный зародыш (обычно 64 бластомера), имеющий бластодерму и бластоцель. Способ дробления зависит кол-ва, плотности и характера распределения желтка в яйцеклетке. Гаструляция - образование двухслойного зародыша (клетка делятся, растут и перемещаются) ' Гаструла имеет 2 слоя клеток (эктодерму и энтодерму гастроцель (полость первичной кишки), бластопор (первичный рот). Гистогенез и органогенез: Из эктодермы:, эпителиальная и нервная ткань, эпидермис, производные колеи, эпителиальная выстилка ротовой полости и влагалища, нервная система и органы чувств. Из мезодермы: соединительная и мышечная ткань, скелетные мышцы, скелет, дерма кожи, дентин, мочевыделительная и половая системы, гладкая мускулатура, сердце, кровеносные сосуды, кровь, лимфатическая систем а. Из энтодермы: эпителиальная выстилка кишечника, мочевого пузыря, легких и дыхательных путей, печень, поджелудочная железа. 37. Характеристика и значение основных этапов эмбрионального развития. Типы дробления зиготы, Способы гаструляции. Первичный (нейруляция) и вторичные органогенезы. Деление клетки включает в себя два этапа - беление яора (митоз, или кариокинез) и деление цитоплазмы (цитокинез). Митоз состоит из четырех последовательных фаз. Фазы митоза: 1)профаза. Центриоли клеточного центра делятся прасходятся к противоположным полюет клетки. Из микротрубочек образуется веретено деления,, которое соединяет центриоли разных полюсов. В начале профазы в клетке еще видны ядро и ядрышки, к концу1 этой фазы ядерная оболочка разделяется на отдельные фрагменты. Начинается конденсация хромосом: они скручиваются, утолщаются, становятся видимыми в световой микроскоп. В цитоплазме уменьшается количество структур шероховатой ЭПС, резко сокращается число полисом; 2)метафаза. Заканчивается образование веретена деления. Конденсированные хромосомы выстраиваются по экватору клетки, образуя метафазиую пластинку. Микротрубочки веретена деления прикрепляются к центромерам, или кинетохорам (первичным перетяжкам), каждой хромосомы, После этого каждая хромосома продольно расщепляется на две хроматиды (дочерние хромосомы) которые оказываются связанными только в участке центромеры; 3)анафаза. Между дочерними хромосомами разрушается связь7 и они начинают перемещаться к противоположным полюсам клетки. В конце анафазы на каждом полюсе оказывается по диплоидному набору хромосом. Хромосомы начинают деконденсироваться и раскручиваться, становятся тоньше и длиннее: 4)телофаза. Хромосомы полностью деспирализуются, восстанавливается структура ядрышек и интерфазного ядра, монтируется ядерная мембрана. Разрушается веретено деления. Происходит цитокинез (деление цитоплазмы). Начинается образование в экваториальной плоскости перетяжки, которая все более углубляется и, в конце концов, полностью делит материнскую клетку на две дочерние. Нетипичные формы митоза: 1.Амитоз - это прямое деление ядра. При этом сохраняется морфология ядра, видны ядрышко и ядерная мембрана. Хромосомы не видны, и их равномерного распределения не происходит. Ядро делится на две относительно равные части без образования мгтютического аггпаратпа. 2.Эндомитоз. При этом типе деления после репликации ДНК не происходит разделения хромосом на две дочерние хроматиды. Это приводит к увеличению числа хромосом в клетке иногда в десятки раз по сравнению с диплоидным набором. Так возникают полиплоидные клетки. 3.Политения. Происходит кратное увеличение содержания ДНК (хромонем) в хромосомах без увеличения содержания самих хромосом. При этом количество хромонем может достигать 1000 _ и более, хромосомы при этом приобретают гигантские размеры. При политении выпадают все фазы митотического цикла, кроме репродукции первичных нитей ДНК. Мейоз - это вид деления клеток, при котором происходит уменьшение числа хромосом вдвое и переход клеток из диплоидного состояния в гаплоидное. Мейоз представляет собой последовательность двух делений. Стадии мейоза: Первое деление мейоза (редукционное) приводит к образованию из диплоидных клеток гаплоидных. В профазу I как и в митозе, происходит спирализация хромосом. Одновременно гомологичные хромосомы сближаются своими одинаковыми участками (конъюгируют), образуя биваленты. Перед вступлением в мейоз каждая хромосома имеет удвоенный генетический материал и состоит из двух хроматид, поэтому бивалента содержит 4 нити ДНК В процессе дальнейшей спирализации может происходить кроссинговер - перекрест гомологичных хромосом, сопровождающийся обменом соответствующими участками между ux хроматидами. В метафазе Завершается формирование веретена деления, нити которого прикрепляются к центромерам хромосом, объединенных в биваленты таким образом, что от каждой центромеры идет только одна нить к одному из полюсов тетки. В анафазе Iхромосомы расходятся к полюсам клетки, при этом у каждого полюса оказывается гаплоидный набор хромосом, * состоящий их двух хроматид. В телофазе восстанавливается ядерная оболочка, после чего материнская клетка делится на две дочерние. Второе деление мейоза начинается сразу после первого у сходно с митозом, однако вступающие в него клетки несут гаплоидный набор хромосом. Профаза II по времени очень короткая. За нейнаступает метафаза II, при этом хромосомы располагаются в экваториальной плоскости, образуется веретено деления. В анафазе II происходит разделение центромеры, и каждая хроматида становится самостоятельной хромосомой, Отделившиеся друг от друга дочерние хромосомы направляются к полюсам деления. Б телофазе II происходит деление клеток, в котором из двух гаплоидных клеток образуется 4 дочерние гаплоидные клетки. Таким образом,, в результате мейоза из одной диплоидной клетки образуются четыре тетки с гаплоидным набором хромосом. В ходе мейоза осуществляются ова механизма рекомбинаг^ии генетического материала. 1.Непостоянный (кроссинговер) представляет собой обмен гомологичными участками межоу хромосомами. Происходит в профазе I на стадии похищены. Результат -рекомбинация отельных генов. 2.Постоянный - случайное и независимое расхождение гомологичных хромосом в анафазе I мейоза. В результате гаметы получают разное число хромосом отцовского и материнского происхождения. Биологическое значение мейоза 1)является основным этапом гаметогенеза; 2)обеспечивает передачу генетической информации от организма к организму при половом, размножении. Способы гаструляции: 1.Гаструляция, в зависимости от вида животных, проходит различными способами. 2.Способ гаструляции во многом определяется типом бластулы, который, в свою очередь, обусловлен типом исходной яйцеклетки. Различают 4 основных способа Г. Инвагинация, или впячивание, когда часть стенки однослойного зародыша постепенно вворачивается внутрь и образует внутренний листок. Эпиболия, или обрастание, когда относительно крупные, богатые желтком клетки обрастают мелкими и оказываются внутри, образуя внутренний листок. Иммиграция, или вселение отдельных клеток внутрь зародыша и размещение их под поверхностным слоем; иммиграция может быть униполярной (вселение из одного места) и мультиполярной (из разных мест). Деламинация, или разделение клеток параллельно поверхности, благодаря чему однослойная стенка зародыша превращается в двухслойную. Путём делаыинации v иммиграции Г. осуществляется главным образом у кишечнополостных. У большинства же животных имеет место комбинация разных способов Г., преимущественно инвагинации и эпиболш, а также иммиграции. Чем больше яйцо содержит желтка, тем относительно дольше продолжается процесс эпиболии. У иглокожих, оболочников, бесчерепных и низших позвоночных (круглоротых, рыб и земноводных) Г. имеет следующие общие черты: материал,, активно вворачивающийся в процессе Г., образует крышу первичной кишки, или спинную часть внутреннего листка, и в дальнейшем, отделившись от остальной его части, образует средний зародышевый листок—мезодерму. Более пассивный материал образует дно первичной кишки. Постепенно клетки дна подрастают под материал крыши первичной кишки и, соединяясь вместе, замыкают полость дефинитивной кишки. Т. о., зародыш из двухслойного превращается в трёхслойный (т. н. энтероцельный способ образования мезодермы). У высших позвоночных (пресмыкающихся, птиц и млекопитающих) энтодерма образуется раньше и не включает в себя материала будугцего среднего листка. Последний вычленяется из наружного листка и располагается между эктодермой и энтодермой. У первичноротых (черви, моллюски, членистоногие) мезодерма образуется за счёт размножения нескольких отдельных клеток — телобластов (т. н. телобластический способ образования мезодермы), производные которых располагаются между экто - и энтодермой. Способы Г., в том числе и образования мезодермы, чрезвычайно варьируют и часто очень сложны. Органогенез — образование и развитие органов. Различают онтогенетический О., изучаемый эмбриологией и биологией развития, и филогенетический О., исследуемый сравнительной анатомией. Нейруляция - образование нервной пластинки и её замыкание в нервную трубку в процессе зародышевого развития хордовых животных и человека. Зародыш на стадии К называется нейрулой. В процессе К происходит вычленение в составе трёх зародышевых листков зачатков отдельных систем органов. Наружный теток — эктодерма —утолщается на спинной стороне зародыша и образует нервную пластинку, по краям которой поднимаются нервные валики. Средняя часть нервной пластинки углубляется, валики сближаются и, соединяясь между собой, образуют нервную трубку — зачаток центральной нервной системы. Оставшаяся эктодерма смыкается над нервной трубкой и преврагиается в покровный эпителий. Внутренний зародышевый листок — энтодерма — у животных с полным дроблением яиц подрастает к спинной стороне зародыша и полносгпъю окружает гастроцель, который, т. о.} превращается, в полость кишечника. У животных с неполным дроблением яиц кишечник на брюшной стороне остаётся незамкнутым; нижней стенкой его служит нераздробивиашся желток. Средний зародышевый листок — мезодерма— расчленяется на средний продольный тяж клеток (зачаток хорды) и пежагцие по бокам от него спинные сегменты (сомиты), сегментные ножки (нефротомы) и боковые пластинки. К концу Н. зародыш приобретает план строения взрослого организма: на спинной стороне, под эпителием, располагается нервная трубка, под ней —хорда под хордой — кишечник; различимы передний и задний отделы тела зародыша. |