Биология. Экзамен. 1. Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для медицины. Фундаментальные свойства живого
 Скачать 1.81 Mb.
|
|
11. Размножение - универсальное свойство живого. Эволюция форм размножения. Классификация форм размножения. Партеногенез. Размножение – это способность организмов производить себе подобных особей того же вида. Существует два типа размножения: половое и бесполое. В его основе лежит передача генетической информации от одного поколения клеток или организмов к другому. Направление эволюции размножения: от бесполых форм к половым от изогамии к анизогамии от участия всех клеток в размножении к разделению клеток на соматические и половые от наружного оплодотворения к внутреннему с внутриутробным развитием и заботой о потомстве   12. Мейоз: цитологическая и цитогенетическая характеристика. Мейоз — это способ деления клеток, в результате которого из одной диплоидной материнской клетки образуются четыре гаплоидные дочерние клетки. Подготовка клетки к мейозу происходит в интерфазу: удваивается ДНК, накапливается АТФ, синтезируются белки веретена деления. Мейоз включает два следующих друг за другом деления. Первое деление мейоза (мейоз I) приводит к уменьшению хромосомного набора и называется редукционным. Оно включает четыре фазы. Профаза I Состоит из 5 стадий: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена, диакинез Происходит скручивание молекул ДНК и образование хромосом. Каждая хромосома состоит из двух гомологичных хроматид — 2n4c. Гомологичные (парные) хромосомы сближаются и скручиваются, т. е. происходит конъюгация (зиготена) хромосом. Затем гомологичные хромосомы начинают расходиться. При этом образуются перекрёсты и происходит кроссинговер (в пахитене) — обмен участками между гомологичными хромосомами. Растворяется ядерная оболочка. Разрушаются ядрышки. Формируется веретено деления. Метафаза I Спирилизация хромосом достигает максимума. Пары гомологичных хромосом (четыре хроматиды) выстраиваются по экватору клетки. Образуется метафазная пластинка. Каждая хромосома соединена с нитями веретена деления. Хромосомный набор клетки — 2n4c. Анафаза 1 Гомологичные хромосомы, состоящие из двух хроматид, отходят друг от друга. Нити веретена деления растягивают хромосомы к полюсам клетки. Из каждой пары гомологичных хромосом к полюсам попадает только одна. Происходит редукция — уменьшение числа хромосом вдвое. У полюсов клетки оказываются гаплоидные наборы хромосом, состоящих из двух хроматид. Хромосомный набор к концу анафазы: у полюсов — 1n2c, в клетке — 2n4c. Телофаза I Происходит формирование ядер. Делится цитоплазма. Образуются две клетки с гаплоидным набором хромосом. Каждая хромосома состоит из двух хроматид. Хромосомный набор каждой из образовавшихся клеток — 1n2c. Через короткий промежуток времени начинается второе деление-ЭКВАЦИОННОЕ мейоза. В это время не происходит удвоения ДНК. Делятся две гаплоидные клетки, которые образовались в результате первого деления. Профаза II Ядерные оболочки разрушаются. Хромосомы располагаются беспорядочно в цитоплазме. Формируется веретено деления. Хромосомный набор клетки — 1n2c. Метафаза II Хромосомы располагаются в экваториальной плоскости. Каждая хромосома состоит из двух хроматид. К каждой хроматиде прикреплены нити веретена деления. Хромосомный набор клетки — 1n2c. Анафаза II Нити веретена деления оттягивают сестринские хроматиды к полюсам. Хроматиды становятся самостоятельными хромосомами. Дочерние хромосомы направляются к полюсам клетки. Хромосомный набор у каждого полюса — 1n1c (в клетке — 2n2c). Телофаза II Формируются ядра. Делится цитоплазма. Образуются четыре гаплоидные клетки — 1n1c. Хромосомные наборы образовавшихся клеток не идентичны. 13. Характеристика сперматогенеза. Строение сперматозоида. 14. Характеристика овогенеза. Строение и типы яйцеклеток у животных и человека. Оболочки яйцеклеток: Первичные — производные цитоплазматической мембраны. В частности, у млекопитающих эта оболочка называется блестящей. Вторичные (хорион) — продукт выделения фолликулярных клеток. Третичные — выделяются железами яйцевода. Классификация яйцеклеток: По количеству желтка Полилецитальные — содержат большое количество желтка (членистоногие, рыбы, кроме осетровых, рептилии, птицы). Мезолецитальные — содержат среднее количество желтка (осетровые рыбы, амфибии). Олиголецитальные — содержат мало желтка (моллюски, иглокожие). Алецитальные — не содержат желтка (млекопитающие, человек). По расположению желтка Телолецитальные — желток смещён к вегетативному полюсу яйцеклетки. Противоположный полюс называется анимальным. Сюда относятся некоторые полилецитальные (рыбы, кроме осетровых, рептилии, птицы) и все мезолецитальные яйца (осетровые рыбы, амфибии). Гомо (изо)- лецитальные — желток распределён равномерно. Сюда относятся олиголецитальные ядра (моллюски, иглокожие, млекопитающие). Из гомолицетальных яйцеклеток, в ходе эволюции появились алецитальные яйцеклетки — без желтка. Такие клетки характерны для человека. Центролецитальные — желток расположен в центре яйцеклетки. Сюда относятся некоторые полилецитальные яйца (членистоногие). Это совершенно особый тип яиц. Анимально-вегетативная полярность этих яиц не выражена. В центре яйца расположено ядро, а по периферии — ободок свободной от желтка цитоплазмы. 15. Отличие овогенеза от сперматогенеза. Морфология семенников и яичников. 1) В отличие от сперматогенеза в овогенезе выделяют 3 стадии: стадия размножения, роста и созревания, т.е отсуствует стадия постмейотического формирования, которая характерна для сперматогенеза. 2) Стадия размножения происходит в период эмбриогенеза на 4-7 месяцу и заканчивается образрванием овоцита 1 порядка на стадии диплотены профазы мейоза 1., который пойдет в стадию большого роста после периода полового созревания, когда начнут действовать гонадотропные гормоны гипоталамуса. 3) Неравноценность продуктов митоза. Из одного овоцита 1 порядка образуется 1 яйцеклетка, а при сперматогенезе из 1 сперматогонии образуется 4 сперматозоида. 4)Низкая продуктивность овогенеза. У женщин в месяц созревает только одна яйцеклетка, а у мужчин миллионы сперматозоидов. 5) Яйцеклетка в точном смысле этого слова (т.е. женская половая клетка с гаплоидным набором по ДНК) на самом деле не образуется и никогда не существует. Овоцит 2 порядка после оплодотворения и окончания мейоза сразу превращается в зиготу, в то время как сперматозоид существует с гаплоидным набором хромосом. Семенник подвешен на семенном канатике и сращен с придатком семенника, являющимся частью отводящих путей. Семенник имеет яйцевидную форму, снаружи покрыт серозной оболочкой, под которой расположена плотная соединительнотканная оболочка. На семеннике различают головчатый и хвостатый концы, придатковый и свободный края, латеральную и медиальную поверхности. На головчатом конце располагается головка придатка семенника. Сюда вступают сосуды и нервы, участвующие в образовании семенного канатика. Хвостовой конец несёт на себе хвост придатка, из которого выходит семяпровод. Яичко (семенник) – парный орган мужчин, расположенный в мошонке. В его паренхиме кроме образования сперматозоидов происходит синтез андрогенов (тестостерон). Яичник представляет собой прилежащее к боковой стенке малого таза овальное образование, подвешенное к широкой связке матки складкой брюшины — брыжейкой. Большая часть яичников не покрыта брюшиной. Средние размеры яичников у женщины детородного возраста: длина 30- 40 мм, ширина — 20-25 мм, толщина 10-15 мм; масса около 5 г. Яичник имеет два придатка: околояичниковый и надъяичниковый. Они состоят из тонких канальцев. Яичник окружен тонкой капсулой (белочной оболочкой). Под капсулой расположены корковый (наружный) и мозговой (внутренний) слои. Мозговой слой яичников состоит из соединительной ткани, содержащей сосуды и нервы. Яичник – парная женская половая железа, находящаяся в полости малого таза. В яичниках созревают женские половые клетки - яйцеклетки, а также продуцируются различные гормоны. Данная железа состоит из коркового и мозгового вещества. В корковом веществе находятся яичниковые фолликулы, которые постепенно созревают. На месте разорвавшегося после овуляции фолликула развивается, так называемое желтое тело – временная добавочная эндокринная железа, которая продуцирует гормон – прогестерон. Эстрогены вырабатываются в мозговом веществе. Они обеспечивают половое созревание и развитие первичных и вторичных женских половых признаков. Прогестерон - гормон сохранения беременности - создает условия для оплодотворения яйцеклетки, ее имплантации (внедрение в стенку матки) и последующего развития плода. 16. Характеристика основных этапов оплодотворения. Биологическое значение оплодотворения. Оплодотворение — это процесс слияния мужских и женских половых клеток, в результате которого образуется зигота. Из зиготы развивается зародыш, который даёт начало новому организму. Начало оплодотворения – момент слияния мембран сперматозоида и яйцеклетки, окончание оплодотворения – момент объединения материала мужского и женского пронуклеусов. I стадия – дистантное взаимодействие, включает в себя 3 механизма: • хемотаксис – направленное движение сперматозоидов навстречу к яйцеклетке; • реотаксис – движение сперматозоидов в половых путях против тока жидкости; • капацитация – усиление двигательной активности сперматозоидов, под воздействием факторов женского организма (рН, слизь и другие). II стадия – контактное взаимодействие, за 1,5–2 ч сперматозоиды приближаются к яйцеклетке, окружают ее и приводят к вращательным движениям, со скоростью 4 оборота в минуту. Одновременно из акросомы сперматозоидов выделяются сперматозилины, которые разрыхляют оболочки яйцеклетки. В том месте где оболочка яйцеклетки истончается максимально происходит оплодотворение, оволемма выпячивается и головка сперматозоида проникает в цитоплазму яйцеклетки, занося с собой центриоли, но оставляя снаружи хвостик. III стадия – проникновение, самый активный сперматозоид приникает головкой в яйцеклетку, сразу после этого в цитоплазме яйцеклетки образуется оболочка оплодотворения, которая препятствует полиспермии. Затем происходит слияние мужского и женского пронуклеусов, этот процесс носит название синкарион. Этот процесс (сингамия) и есть собственно оплодотворение, появляется диплоидная зигота (новый организм, пока одноклеточный). Биологическое значение оплодотворения при слиянии гамет восстанавливается диплоидный набор хромосом, а новый организм приобретает генетическую информацию и признаки обоих родителей. 17. Биология развития. Жизненные циклы организмов как отражение их эволюции. Онтогенез и его периодизация. Прямое и непрямое развитие. Биология развития – раздел современного биологического учения о процессах индивидуального развития организма от оплодотворения и эмбрионального развития до рождения и смерти. Жизненный цикл (цикл развития) - это совокупность всех фаз развития, начиная от оплодотворённой яйцеклетки (зиготы) и заканчивая той фазой, на которой организм способен дать начало следующему поколению. Биогенетический закон (Э. Геккель): онтогенез всякого организма есть краткое и сжатое повторение филогенеза данного вида. Закон зародышевого сходства или Закон Бэра — закон, согласно которому на начальных этапах эмбрионального развития зародыши животных разных видов сходны по своему строению, что отражает единство происхождения животного мира.  Онтогенез – процесс индивидуального развития особи (от зарождения до смерти). Периоды онтогенеза: 1. Эмбриональный – с зиготы до рождения или выхода из яйцевых оболочек 2. Постэмбриональный – с рождения и до смерти: формирование и рост (дорепродуктивный), половая зрелость (репродуктивный) и старость (пострепродуктивный). 18. Общая характеристика эмбрионального развития: зигота, дробление, гаструляция, гисто- и органогенез. Зародышевые оболочки. Взаимоотношение материнского организма и плода. Онтогенез — индивидуальное развитие организма от начала существования до конца жизни. Эмбриональное (зародышевое) развитие охватывает процессы от первого деления зиготы до выхода из яйца или рождения и у большинства животных включает три основных этапа: дробление, гаструляцию и органогенез. Дробление — это семь-восемь последовательных митотических делений зиготы. При дроблении дочерние клетки (бластомеры) не расходятся и не увеличиваются в размерах. С каждым следующим делением их размеры уменьшаются. Яйцеклетки с небольшим запасом питательных веществ делятся полностью, т. е. происходит полное дробление. Завершается дробление образованием однослойного многоклеточного зародыша — бластулы. Бластула — это шарообразный зародыш, стенка которого (бластодерма) образована одним слоем клеток, а внутри — полость (бластоцель). После дробления идёт процесс гаструляции, который характеризуется перемещением части клеточного материала с поверхности бластулы внутрь, на места будущих органов. В результате этих перемещений образуется гаструла. Гаструла — двухслойный зародыш, состоящий из двух зародышевых листков: наружного (эктодермы) и внутреннего (энтодермы). Внутренняя полость гаструлы называется первичной кишкой. Её связывает с внешней средой отверстие (бластопор), которое становится первичным ртом. На стадии двух зародышевых листков заканчивается развитие губок и кишечнополостных. У всех остальных животных развитие продолжается, и образуется третий зародышевый листок — мезодерма. Она формируется из энтодермы и всегда расположена между экто- и энтодермой в первичной полости тела. Дальнейшая дифференцировка клеток каждого зародышевого листка приводит к образованию тканей и органов, т. е. к гисто- и органогенезу. Из энтодермы образуется хорда — внутренний скелет в виде гибкого тяжа, расположенный на спинной стороне. Впоследствии хорда у позвоночных замещается позвоночником, и только у некоторых животных (например, у хрящевых рыб) её остатки сохраняются в течение всей жизни. Из эктодермы, расположенной над самой хордой, выделяется нервная пластинка. Затем края пластинки поднимаются и смыкаются. Образуется нервная трубка — зачаток центральной нервной системы. Формируется нейрула. Ранняя нейрула: нервная трубка, хорда и кишечник создают осевой комплекс органов зародыша, который определяет двустороннюю симметрию тела. Поздняя нейрула: ткани и органы развиваются одинаково у всех трёхслойных животных. Из эктодермы у позвоночных животных образуется нервная система, органы чувств, покровный эпителий с его железами и производными структурами (волосы, перья, копыта, когти и т. п.). Из энтодермы формируются органы пищеварительной и дыхательной системы: эпителий средней кишки, печень и поджелудочная железа, жабры, лёгкие, плавательный пузырь, а также щитовидная железа. Из мезодермы образуются мышечная ткань, все виды соединительной ткани (например, дерма кожи, тела позвонков), кровеносная система, органы выделения, половые железы. Зародыш развивается как единый организм, в котором все клетки, ткани и органы находятся в тесном взаимодействии.  Находясь в чреве матери, плод не испытывает нужды самостоятельно поглощать пищу и кислород, защищаться от атмосферных осадков или заботиться о поддержании температуры своего тела. Все это обеспечивает ему материнский организм. Однако благодаря развитию плода в его организме постепенно созревают все те физиологические механизмы, которые необходимы ему с первой минуты самостоятельной жизни. Отношения в системе мать - плод строятся так, чтобы не только защитить плод от неблагоприятного воздействия факторов окружающей среды, но и создать дополнительный внешний стимул для его развития. Значительная роль в формировании иммунологических отношений в системе мать-плод принадлежит плаценте, где создаются различные условия для прохождения антигенов и иммуноглобулинов в обоих направлениях. Плацента - достаточно надёжный барьер, препятствующий взаимному проникновению клеток матери и плода, что является определяющим фактором в комплексе естественных механизмов, создающих иммунологическую защиту плода и норм, течение беременности. 19. Общие закономерности онтогенеза многоклеточных. Реализация наследственной информации в становлении фенотипа. В ходе онтогенеза многоклеточных организмов происходит рост, дифференцировка и интеграция частей организма. У высших многоклеточных организмов онтогенез обычно делят на два периода – эмбриональное развитие (до перехода к самостоятельному существованию) и постэмбриональное развитие (после перехода к самостоятельному существованию). Эмбриональный период онтогенеза многоклеточных животных включает следующие стадии: зиготы, ее дробления, образования бластулы (однослойного зародыша), гаструлы (двухслойного зародыша) и нейрулы (трехслойного зародыша). Зигота представляет собой оплодотворенную яйцеклетку (яйцо). Оплодотворение представляет собой процесс слияния сперматозоида с яйцеклеткой. Зигота содержит всю генетическую информацию будущего организма, цитоплазму с органоидами клетки и запас питательных веществ (желток). Вскоре после образования зиготы начинается ее дробление. Дробление – это ряд митотических делений яйца, в ходе которых оно, не увеличиваясь в размерах, разделяется на всё более мелкие клетки – бластомеры. Существует множество типов дробления. Характер дробления зависит от таксономической принадлежности организмов. У многих организмов в результате дробления образуется морула – шаровидное скопление бластомеров. Иногда морулу рассматривают как отдельную стадию эмбрионального развития, а иногда как разновидность следующей стадии – бластулы. Поздние фазы дробления (бластуляция) завершаются образованием бластулы – однослойного зародыша. Затем в ходе гаструляции бластула превращается в двуслойный зародыш – гаструлу. В простейшем случае гаструла представляет собой полый шар, стенки которого образованы двумя слоями клеток. Наружный слой клеток называется эктодерма, а внутренний – энтодерма. У ряда организмов между эктодермой и энтодермой сохраняется первичная полость тела. Центральная же полость гаструлы (гастроцель, илипервичная кишка) сообщается с внешней средой с помощью бластопора, или первичного рта. В ходе нейруляции гаструла превращается в трехслойный зародыш, который у хордовых называется нейрула. Сущность нейруляции заключается в образовании мезодермы – третьего зародышевого листка. Мезодерма представляет собой клеточные пласты, расположенные между энтодермой и эктодермой. После появления всех трех зародышевых листков начинаются процессы гистогенеза (дифференцировки тканей) и органогенеза (закладки органов). Эмбриональное развитие завершается выходом организма из яйца или его рождением. Постэмбриональный период продолжается от перехода организмов к существованию вне яйца или зародышевых оболочек до смерти. В постэмбриональном периоде завершаются процессы органогенеза, роста и дифференцировки. Фенотип можно определить как результат реализации генотипа в ходе онтогенеза при определенных условиях внешней среды.тРеализация генотипа в фенотипе обусловлена особенностями онтогенеза и конкретными условиями внешней среды. Изменения внешней среды или гено-типа могут вызвать отклонения от нормального фенотипа, т. е. степень изменения фенотипа находится в зависимости от степени изменения среды и генотипа. |