Экзамен по биологии. Общая биология 22 Определение биологии как науки. Связь биологии с другими науками. Значение биологии для
 Скачать 0.97 Mb.
|
|
часть содержит 2 центральных и 9 пар периферических микротрубочек, окруженных расположенной по спирали митохондрией. От микротрубочек отходят парные выступы, состоящие из белка – динеина, обладающего АТФазной активностью. o Главная часть хвоста по строение напоминает ресничку с характерным набором микротрубочек в аксонеме (9*2)+2, окруженных циркулярно ориентированными фибриллами, придающие упругость, и плазмолеммой. o Терминальная часть содержит единичные сократительные филаменты. 11. Характеристика овогенеза. Строение и типы яйцеклеток у животных и человека. Характеристика овогенеза: Овогенез – процесс образования женских половых клеток – яйцеклеток. Протекает в женских половых железах – яичниках. Период размножения Клетки половых желез делятся митотическим путем, увеличиваясь в количестве, в результате образуются диплоидные овогонии первого порядка. Период роста Ярко выражен в овогенезе: в клетке накапливаются питательные вещества, образуя желток, клетка увеличивается в размерах, образуется овоцит I порядка. Период созревания Клетки делятся мейозом (два деления), в результате из одной диплоидной клетки (2n2chr4c) сначала образуется две гаплоидные клетки (1n2chr2c) после мейоза I – одно направительное тельце и один овоцит второго порядка, а затем, после мейоза II образуются четыре гаплоидные клетки (1n1chr1c), из них одна – яйцеклетка, а три остальные клетки – направительные тельца. Период формирования Практически отсутствует в овогенезе, так как яйцеклетка не сильно отличается от предшественников. Строение яйцеклеток: Яйцеклетка человека имеет диаметр около 130 мкм, неподвижна, округлой формы. Имеется большое количество питательных веществ в цитоплазме – желток. К цитолемме прилежат блестящая, или прозрачная, зона и далее слой фолликулярных клеток. Ядро яйцеклетки имеет гаплоидный набор хромосом с Х-половой хромосомой, хорошо выраженное ядрышко, в кариолемме интенсивные процессы синтеза иРНК, рРНК. В цитоплазме развиты аппарат синтеза белка (ЭПС и рибосомы) и аппарат Гольджи. Количество митохондрий умеренно, они расположены около желточного ядра, где идет интенсивный синтез желтка, клеточный центр отсутствует. Аппарат Гольджи на ранних стадиях развития располагается около ядра, а в процессе созревания яйцеклетки смещается на периферию цитоплазмы. Здесь располагаются производные этого комплекса – кортикальные гранулы, число которых достигает около 4000, а размеры 1 мкм. Они содержат гликозаминогликаны и различные ферменты (в том числе протеолитические), участвуют в кортикальной реакции, защищая яйцеклетку от полиспермии. Цитолемма яйцеклетки имеет микроворсинки, располагающиеся между отростками фолликулярных клеток. Фолликулярные клетки выполняют трофическую и защитную функции. Типы яйцеклеток: Яйцеклетки классифицируют по количеству желтка: Полилецитальные – содержат большое количество желтка (членистоногие, рептилии, птицы). Мезолецитальные – содержат среднее количество желтка (амфибии). Олиголецитальные – содержат мало желтка (моллюски, иглокожие). Алецитальные – не содержат желтка (плацентарные млекопитающие). Яйцеклетки классифицируют по расположению желтка: Телолецитальные – желток смещён к полюсу яйцеклетки – такой полюс называется вегетативным. Противоположный полюс называется анимальным. Сюда относятся некоторые полилецитальные и все мезолецитальные яйца. Изолецитальные – желток распределён равномерно. Сюда относятся олиголецитальные яйца. Центролецитальные – желток расположен в центре яйцеклетки. Сюда относятся некоторые полилецитальные яйца (членистоногие). 12. Отличие овогенеза от сперматогенеза. Морфология семенников и яичников. Отличия овогенеза от сперматогенеза Период размножения: в овогенезе – только в эмбриональном периоде, в сперматогенезе – на протяжении всего жизненного цикла. В овогенезе ярко выражен период роста, чего нет в сперматогенезе: накапливается большое количество питательных веществ – желток, клетка сильно увеличивается в размерах. В периоде созревания из одной клеткив сперматогенезе образуются четыре равные клетки – сперматиды, однако в овогенезе образуются три направительных тельца, которые позже погибают, и одна яйцеклетка, питательные вещества распределяются между ними неравномерно в пользу яйцеклетки. Период формирования ярко выражен в сперматогенезе – сперматиды приобретают хвост, чехлик и т.д., однако в овогенезе данный процесс практически отсутствует. Количество: у мужчин образуются миллиарды сперматозоидов, а у женщин – лишь 400-500 клеток становятся яйцеклетками. Морфология семенников и яичников: Семенники – мужские парные половые железы, в которых происходит образование сперматозоидов и мужских половых гормонов (андрогенов). По своему строению семенники различны у разных животных. У низших позвоночных (рыбы) семенники расположены в полости тела. У плацентарных млекопитающих они вынесены за пределы полости тела и располагаются в особом органе – мошонке из-за того, что для сперматогенеза необходима температура на 3° ниже температуры тела. Каждый семенник подвешен на семенном канатике; с ним тесно связан придаток семенника. Снаружи семенник покрыт плотной и упругой соединительнотканной капсулой, называемой белочной оболочкой. На задней поверхности семенника белочная оболочка образует утолщение, которое носит название средостения яичка. В средостении яичника находятся клетки Лейдига, которые вырабатывают мужские половые гормоны (андрогены). От белочной оболочки в паренхиму отходят многочисленные перегородки, составляющие строму и разделяющие яичко на дольки. В долях яичников располагаются извитые семенные канальцы длиной 70 – 100 см, содержащие сперматогенные клетки, из которых, пройдя ряд стадий, образуются сперматозоиды. Вблизи средостения извитые канальцы сливаются и образуют прямые семенные канальцы. В средостении эти канальцы образуют сеть яичка, а затем переходят в выносящие проточки яичка, выходящие из средостения в его придаток. Яичник – парная женская половая железа, которая служит для развития и созревания женских половых клеток (яйцеклеток) – овогенез, а также продукции женских половых гормонов (эстрагенов). Яичники имеют овоидную форму, длину 2-5 см, массу 6-8 грамм и располагаются в полости малого таза. С поверхности они покрыты мезотелием, под которым располагается белочная оболочка. В яичнике выделяют расположенное снаружи корковое и находящееся в глубине органа мозговое вещество, строму их составляет волокнистая соединительная ткань. Соотношение коркового и мозгового вещества к периоду полового созревания составляет 3:1. При увеличении возраста женщины и сокращении репродуктивного периода происходит атрофия коркового вещества, замещающегося мозговым веществом. К 45-50 годам, когда заканчивается репродуктивный период, соотношение коркового и мозгового вещества составляет 1:3. В строме коркового вещества находятся генеративные элементы: фолликулы на различной стадии созревания, желтые и белые тела. Мозговое вещество образовано рыхлой соединительной тканью с крупными стволами артерий, вен, лимфатических сосудов и нервов. Вокруг кровеносных сосудов в строме мозгового вещества располагаются интерстициальные клетки, вырабатывающие эстрогены и активизирующиеся в пременструальный период и во время беременности. Кроме того, в области ворот яичника в мозговом веществе располагаются клетки, продуцирующие гормоны. Генетика 20/20 13. Особенности морфологического и функционального строения хромосом. Гетеро - и эухроматин. Хромосома (греч. – chromo – цвет, soma – тело) - постоянный компонент ядра, отличающийся особой структурой, индивидуальностью, функцией и способностью к самовоспроизведению, что обеспечивает их преемственность, а тем самым и передачу наследственной информации от одного поколения организмов к другому. Размеры хромосом у разных организмов варьируют в широких пределах. Хромосомы построены из белков – гистонов, окруженных хроматином. Хроматин - основной компонент клеточного ядра. В среднем в хроматине 40% приходится на ДНК и около 60% на белки. В структурном отношении хроматин представляет собой нитчатые комплексные молекулы дезоксирибонуклеопротеида (ДНП), которые состоят из ДНК, ассоциированной с гистонами и иногда еще с негистоновыми белками. Длина хромосом может колебаться от 0,2 до 5,0 мкм, диаметр 0,2 – 2 мкм. Число хромосом у различных объектов также значительно колеблется, но характерно для каждого вида животных или растений. Совокупность числа, величины и морфологии хромосом называется кариотипом данного вида. После синтетического периода хромосома состоит из двух хроматид, которые соединяются центромерой (первичной перетяжкой). Она делит хромосому на два плеча. Метацентрические хромосомы – центромера расположена посередине, и плечи имеют одинаковую длину. В соответствии с местом расположения центромеры выделяют хромосомы: Субметацентрические хромосомы – центромера смещена от центра и плечи имеют разную длину. Акроцентрические хромосомы – центромера сильно смещена от центра и одно плечо очень короткое, второе плечо очень длинное. Отдельные хромосомы имеют вторичные перетяжки. Участок, который они отделяют, называется спутником, а такие хромосомы – спутничными. Вторичная перетяжка, соединяющая спутник с телом хромосомы, способна к участию в процессе формирования и сборки ядрышек. Такая вторичная перетяжка поэтому называется еще ядрышковым организатором. В каждую хроматиду входит одна непрерывная молекула ДНК в соединении с белками-гистонами. Интенсивно окрашивающиеся участки хромосом – это участки сильной спирализации (гетерохроматин). Более светлые участки – участки слабой спирализации (эухроматин). Концевые участки хромосом называются теломеры. Для хромосом всех организмов существует 4 правила: 1. Правило постоянства числа хромосом. В норме организмы определенных видов имеют постоянное, характерное для вида число хромосом. Например, у человека 46, у собаки 78, у мухи дрозофилы 8. 2. Парность хромосом. В диплоидном наборе в норме каждая хромосома имеет парную хромосому – одинаковую по форме и по величине. 3. Индивидуальность хромосом. Хромосомы разных пар отличаются по форме, строению и величине. 4. Непрерывность хромосом. При удвоении генетического материала хромосома образуется от хромосомы. Классификацию хромосом проводят по разным признакам. Хромосомы, одинаковые в клетках мужского и женского организмов, называются аутосомами. У человека в кариотипе 22 пары аутосом. Хромосомы, различные в клетках мужского и женского организмов, называются гетерохромосомами, или половыми хромосомами. У мужчины это Х и Y хромосомы, у женщины – Х и Х. Расположение хромосом по убывающей величине называется идиограммой. Это систематизированный кариотип. Хромосомы располагаются парами (гомологичные хромосомы). Первая пара – самые большие, 22-я пара – маленькие и 23-я пара – половые хромосомы. В 1960г. была предложена Денверская классификация хромосом. Она строится на основании их формы, размеров, положения центромеры, наличия вторичных перетяжек и спутников. Важным показателем в этой классификации является центромерный индекс (ЦИ). Это отношение длины короткого плеча хромосомы ко всей ее длине, выраженное в процентах. Все хромосомы разделены на 7 групп. Группы обозначаются латинскими буквами от А до G. Группа А включает 1 – 3 пары хромосом. Это большие метацентрические и субметацентрические хромосомы. Их ЦИ 38-49%. Группа В. 4-я и 5-я пары – большие метацентрические хромосомы. ЦИ 24-30%. Группа С. Пары хромосом 6 – 12: средней величины, субметацентрические. ЦИ 27-35%. В эту группу входит и Х- хромосома. Группа D. 13 – 15-я пары хромосом. Хромосомы акроцентрические. ЦИ около 15%. Группа Е. Пары хромосом 16 – 18. Сравнительно короткие, метацентрические или субметацентрические. ЦИ 26-40%. Группа F. 19 – 20-я пары. Короткие, субметацентрические хромосомы. ЦИ 36-46%. Группа G. 21-22-я пары. Маленькие, акроцентрические хромосомы. ЦИ 13-33%. К этой группе относится и Y- хромосома. Функция хромосом: хранение, воспроизведение и передача генетической информации при размножении клеток и организмов. Гетеро – и эухроматин. В 1907 году немецкий цитолог С. Гутхерц обнаружил, что некоторые фрагменты хромосом или хромосомы целиком во время клеточного деления интенсивно окрашиваются и выглядят более конденсированными по сравнению со слабоокрашенными участками. Это явление было названо гетеропикнозом, однако термин в дальнейшем не прижился. В ядрах клеток, находящихся в интерфазе, были обнаружены участки, интенсивно окрашиваемые красителями, связывающимися с хроматином, такие участки были названы хромоцентрами. В 1928 году Хайц предложил термины «эухроматин» для участков хромосом, претерпевающих процесс компактизации – декомпактизации в процессе митоза и «гетерохроматин» для участков, постоянно остающихся в конденсированном состоянии. Хайц считал, что гетерохроматиновые участки хромосом являются генетически инертными. Гетерохроматиновые участки функционально менее активны, чем эухроматиновые, в которых и локализована большая часть известных генов, однако, гетерохроматин имеет определенное генетическое влияние. 14. Основные положения хромосомной теории наследственности. Хромосомная теория наследственности – теория, согласно которой передача наследственной информации в ряду поколений связана с передачей хромосом, в которых в определённой и линейной последовательности расположены гены. В 1902-1903 годах Уолтер Саттон и Теодор Бовери независимо друг от друга выявили параллелизм в поведении менделевских факторов наследственности (генов) и хромосом. Эти наблюдения послужили основой для предположения, что гены расположены в хромосомах. Экспериментальное доказательство локализации генов в хромосомах было получено позднее Томас Хант Морганом и его сотрудниками, работавшими с плодовой мушкой Drosophila melanogaster. В 1933 году Т. Моргану за открытие роли хромосом в наследственности была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине. Основные положения хромосомной теории наследственности: Гены находятся в хромосомах. Гены расположены в хромосоме в линейной последовательности. Различные хромосомы содержат неодинаковое число генов. Кроме того, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален. Аллели генов занимают одинаковые локусы в гомологичных хромосомах. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, то есть наследуются преимущественно сцеплено (совместно), благодаря чему происходит сцепленное наследование некоторых признаков. Число групп сцепления равно гаплоидному числу хромосом данного вида (у гомогаметного пола) или больше на 1 (у гетерогаметного пола). Сцепление нарушается в результате кроссинговера, частота которого прямо пропорциональна расстоянию между генами в хромосоме (поэтому сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами). Каждый биологический вид характеризуется определённым набором хромосом — кариотипом. 15. Кодирование и реализация биологической информации в клетке. Кодовая система ДНК и белка. Кодирование и реализация биологической информации в клетке. Принцип кодирования генетической информации заключается в том, что порядок расположенияаминокислот в белке закодирован в порядке расположения кодонов (триплетов нуклеотидов) вДНК гена. Реализация биологической информации в клетке состоит из двух последовательных процессов: синтез РНК на цепи ДНК, которая называется транскрипция, и синтез белка на цепи РНК, которая называется трансляцией. Транскрипция осуществляется в ядре, а трансляция – в рибосомах. Транскрипция — процесс синтеза и-РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, осуществляемой и-РНК полимеразой. ДНК — носитель всей генетической информации в клетке, непосредственного участия в синтезе белков не принимает. К рибосомам — местам сборки белков — высылается из ядра несущий информационный посредник, способный пройти поры ядерной мембраны. Им является и-РНК. По принципу комплементарности она считывает с ДНК информацию при участии фермента, называемого РНК — полимеразой. Трансляция – осуществляемый рибосомой процесс синтеза белка из аминокислот на матрице информационной РНК, то есть перевод последовательности нуклеотидов в молекуле иРНК в последовательность аминокислот в полипептидной цепочке. Синтезированная в процессе транскрипции иРНК выходит через поры ядра в цитоплазму и взаимодействует с малой субъединицей одной или нескольких рибосом. Рибосомы, объединенные одной молекулой иРНК, называют полисомами. Транспортные РНК (тРНК) приносят аминокислоты в рибосому. Молекула тРНК по конфигурации похожа на лист клевера и имеет два активных центра. На одном конце молекулы расположен триплет свободных нуклеотидов, который называется антикодоном и соответствует определенной аминокислоте. Так как многие аминокислоты кодируются несколькими триплетами, то число различных тРНК значительно больше 20 (идентифицировано 60). Второй активный центр-противоположный антикодону участок, к которому прикрепляется аминокислота. На 5'-конце молекулы тРНК всегда находится гуанин, а на 3'-конце- триплет ЦЦА. Каждая аминокислота присоединяется к одной из своих специфических тРНК при участии особой формы фермента аминоацил-тРНК-синтетазы (АРС) и АТФ. АРСазы обеспечивают соответствие нуклеотидным триплетам генетического кода (антикодону тРНК) встраиваемых в белок аминокислот и, таким образом, обеспечивают правильность происходящего в дальнейшем считывания генетической информации с мРНК при синтезе белков на рибосомах. В результате образуется комплекс аминокислоты с тРНК, называемый аминоацил-тРНК, в котором энергия связи между концевым нуклеотидом А (в триплете ЦЦА) и аминокислотой достаточна для образования в дальнейшем пептидной связи. Аминокислоты транспортируются в большую субъединицу рибосом. В каждый данный момент внутри рибосомы находятся два кодона иРНК: один напротив аминоацильного центра, второй - напротив пептидного центра. Если антикодон тРНК и кодон аминоацильного центра являются комплементарными, то тРНК и аминокислота переходят в пептидильный центр (рибосома продвигается на один триплет), аминокислота отсоединяется от тРНК и присоединяется к предшествующей аминокислоте, а тРНК уходит из рибосомы за следующей аминокислотой. То же происходит со второй тРНК и ее аминокислотой. Таким образом, полипептидная молекула собирается в полном соответствии с информацией, записанной на иРНК. |