вопросы к экзамену Медицинская биология. Пpинципы структуpнофункциональной организации клетки. Сравнительная характеристика про и эукариот
 Скачать 168.89 Kb.
|
|
Классификация форм размножения. Сравнительная характеристика полового и бесполого размножения. Партеногенез. Бесполое: 1)Моноцитогенное (одной клеткой) 1.простое деление(прокариоты) 2.Митоз (эукариоты) 3. Шизогония (малярийные плазмодии) 6. Эндогония (токсоплазма) 4.Почкование (дрожжевые Грибы) 5.Спорообразование (папоротники) 2)Полицитогенное (группой клеток) 1. Вегетативное размножение(растения) 2. Упорядоченное деление (м.звезда) 3. Фрагментация (плоские черви) 4. Почкование (пресноводня гидра) 5. Полиэмбриония (человек) Половое 1)У одноклеточных Конъюгация (инфузории) Копуляция (споровики) 2)У многоклеточных 1. Партеногенез (Гиногенез и Андрогенез)-> Факультативный(естественный и искуственный) и Облигатный 2. Гермафродитизм 3. С оплодотворением Показатель Бесполое размножение Половое размножение Клеточные источники наследственной информации для развития потомстка Многоклеточные: одна или несколько соматических (телесных) клеток родителя; одноклеточные: клетка – организм, как целое. Родители образуют половые клетки (гаметы) специализированные к выполнению функций размножения. Родитель представлен в потомке исходно одной клеткой Родители Одна особь Обычно 2 особи Потомство Генетически точная копия родителя, т.е. в отсутствии соматических мутаций клон организмов Генетический отличны от обоих родителей. Главный клеточный механизм Митоз Мейоз Генетический отличны от обоих родителей. Главный клеточный механизм Митоз Мейоз Эволюционное значение Способствует поддержанию наибольшей приспособленности в маломеняющихся условиях обитания, усиливает роль стабилизирующего естественного отбора. За счет поддержания генетического разнообразия создает предпосылки к освоению разнооьразных условий обитания; дает эволюционные и экологические перспективы; способоствует осуществлению творческой роли естественного отбора.
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. 1. Стадия размножения. Первичные клетки на этой стадии называются сперматогониями и овогониями, из них в последующем образуются мужские и женские половые клетки. Половые клетки несколько раз делятся путем митоза, и количество их значительно возрастает. Сперматогонии размножаются у мужчины в течение всего репродуктивного периода, а размножение овогоний происходит в эмбриональном периоде и наиболее интенсивно происходит во 2 - 5 месяц внутриутробного развития. 2. Стадия роста. В этот период клетки значительно увеличиваются в размерах. Сперматогонии и овогонии превращаются в сперматоциты и овоциты I порядка. Овоциты I порядка достигают больших размеров, поскольку накапливают питательные вещества. 3. Стадия созревания. На этой стадии происходят два следующих друг за другом деления - мейоз I и мейоз II. После первого деления образуются сперматоциты и овоциты II порядка, а после второго деления - сперматиды и зрелые яйцеклетки с тремя полярными тельцами, которые в процессе размножения не участвуют и погибают. При созревании один сперматоцит I порядка дает четыре сперматиды, а один овоцит I порядка образует одну яйцеклетку и три полярных тельца. Эти особенности сперматогенеза и овогенеза имеют биологический смысл, который связан с разным назначением мужских и женских гамет. Неравномерное деление клеток при овогенезе (меньше) обеспечивает формирование крупной яйцеклетки, в ней накапливается большее количество питательных веществ, так как из оплодотворенного яйца будет развиваться новый организм. При сравнительной характеристике овогенеза и сперматогенеза можно заметить, что сперматозоидов образуется значительно больше, и это также имеет биологический смысл. Яйцеклетку достигает только один сперматозоид, проникает в нее и доставляет свой набор хромосом. Остальные же в процессе поиска яйцеклетки массово погибают. При сравнении овогенеза и сперматогенеза становится понятным, почему сперматозоидам нет необходимости в запасании питательных веществ - их существование кратковременно, а подвижность должна быть высокой. 4. Стадия формирования. Она характерна только для сперматогенеза. Незрелая сперматида превращается в сперматозоид, приобретая свойственный ему вид. Образование сперматозоидов у мужчин начинается только в период полового созревания и происходит в течение всего года. Период развития сперматогоний в зрелые сперматозоиды составляет 74 дня. 1 гаметогенез включает стадии размножения, роста и созревания клеток. Сперматогенез включает также стадию формирования (ее нет при овогенезе), в этом заключаются отличия сперматогенеза от овогенеза. Сперматозоиды проходят дополнительную четвертую стадию для того, чтобы приобрести своеобразную форму и сформировать аппарат движения.2. Второе отличие сперматогенеза от овогенеза: из сперматоцита I порядка получается четыре половых клетки, а из ооцита I порядка получается одна полноценная половая клетка.3. Яйцеклетки образуются циклически, процесс повторяется через 21-35 дней (менструальный цикл). После гибели яйцеклетки, что сопровождается кровотечением, изменившийся гормональный фон дает толчок к созреванию другой яйцеклетки. Сравнительная характеристика овогенеза и сперматогенеза показывает, что у женщин мейоз начинается в период внутриутробного развития. Ооциты I порядка у новорожденной девочки останавливаются в фазе мейоз I, и завершается созревание ооцита к моменту полового созревания. У мальчиков процесс образования сперматозоидов идет непрерывно и сохраняется в течение всей половой зрелости мужчины.4. Из характеристики овогенеза и сперматогенеза следует, что существуют значительные различия в количестве образованных половых клеток в женском и мужском организме. Взрослый мужчина производит 30 миллионов спермиев в день, а женщина - порядка 500 зрелых яйцеклеток за всю свою жизнь.5. Различия сперматогенеза и овогенеза заключаются также в том, что стадия размножения при сперматогенезе идет постоянно, а при овогенезе заканчивается после рождения.6. Стадия роста при сперматогенезе короче, чем при овогенезе.7. Стадия созревания при овогенезе имеет особенности, которые заключаются в неравномерности делений при созревании, что приводит к выделению полярных телец, что отсутствует при сперматогенезе.8. Различия сперматогенеза и овогенеза заключаются в том, что сперматогенез более подвержен влиянию внешней среды, нежели овогенез, что связано с различием в расположении половых органов - семенники находятся вне брюшной полости.9. Из сравнительной характеристики овогенеза и сперматогенеза можно увидеть, что, поскольку образование яйцеклеток начинается еще до рождения девочки, а завершается для яйцеклетки только после ее оплодотворения, то неблагоприятные факторы внешней среды могут повлечь генетические аномалии у потомства.
Оплодотворением называется слияния сперматозоида и яйцеклетки с образованием диплоидной зиготы. Выделяют 4 последовательные стадии оплодотворения: 1 – взаимно узнавание и контакт спермия и яйцеклетки 2 – регуляция проникновения спермия в яйцо 3- слияние генетического материала спермия и яйца 4 – активация метаболизма яйца для его вступления на путь развития. Различают дистальные и контактные механизмы взаимодействия сперматозоидов и яйцеклетки. В основе дистальных взаимодействий лежат механизмы хемотаксиса. Миграция сперматозоидов человека к яйцеклетке направляется веществами небелковой и полипептидной природы. Эти вещества, выделяемые ямцеклеткой, называются гиногомоными. Сперматозоиды в свою очередь выделяют андрогомоны, которые способны моделиравть активность своих собратьев. Контактное взаимодействие видоспецифично и обеспечивается рецепторным аппаратом обоих гамет. Например, в сперматозоидах морского ежа содердится белок байндин, обмпечивающий прикрепление спермиев к яицеклеткам только своего вида. Следут отметить, что спермии человека не становятся активными, пока не пройдут капацитации, т.е. не приобретут оплодотворяющей способности. Суть капацитации состоит в необходимости подвергнуть спермии воздействию выделению женских половых путей. Лишь после этого рецепторы спермиев становятся активными. Функции рецептора выполняеь фермент гликозил трансфераза, локализованнй в мембране спермия. 2.К оболочке яйцеклетки одноврем енно прикрепрляется мнложество сперматозоидов. Все они осуществляют акросомную реакцию и по законам конкуренции стремятся к проникновению цитоплазмы яйца Однаеко зигота должна быть диплоидной длч чего яйцкклетка может быть оплодотворенпа лишь одним спермием. В связи с этим природой прелусмотрен механизм предотврвщени полиспермии( проникновение в ооплазму нескрльких спермиев). Быстрый механизм Реализуется за счет изменения электрического заряда на оолемме носле прониковения первого спермптозоида Срабатывает быстро за десятые доли секунды Блокирует возможность полиспермии примерно на 60 секунд Механтзм известен для морских ежей, лягкшек, пока недоказон для млекопитающих Медленный механизм Реализуется за сет экзоцтоза кортикальных гранул яйцеклетки и формирования оболочек оплодотворения. Начинает работать через 30-40 секунжд после проникновения сперматозоида. .Навсегда блокирует возможность полиспермии. Механизм реализуется и у низших животных и у млекопитающих Кортикальная реакция Студенистая оболочка яйцеклетки морского ежа аналогична блестящей оболочке млекопитающих, рецпторы байндина- способны связываться с белком байндином, находящмся на мембране спермиев, и соответственно прикреплять сперматозоиды к оболочек яйцеклетки. Секрет кортикальных гранул уплотняет вителлиновую оболочку яйца, и разрушает рецепторы байндина, что делает невозможным проникновение следующих сперматозоидов в ооплазму. 3.На следующей стадии оплодотворения осуществляется слияние генетического материала яйцеклетки и сперматозоида. 1.Спермий проникает в цитоплазму ооцита 2 порядка. 2. Оболочка сперматического ядра демонтируется , а его хроматин подвергается неполной деконденсации. С этого момента ядро спермия называют мужским пронуклеусом. Одновременно женский пронкуклеус завершает второе деление мейоза и обособляется очередное направительное тельце. После отхождения полярного тельца клетку, содержащую мужской и женский пронуклеусы называют синкарионом. 3. Цитоплазма яйца усиливает деконденсацию хроматина спермия. Размер женского и мужского пронуклеусов увеличивается и вокруг последнего образуется новая оболочка. 4. Мужской пронуклеус совершает поворот на 180 , так , что центриоль спермия оказывается между мужским и женским пронуклеусом. Микротрубочки , отходящие от центриоли достигают обоих пронуклеусов после чего они перемещаются навстречу друг другу . 5. Во время перемещения происходит репликация ДНК. При контакте пронуклеусов их оболочки разрушаются. Хроматин конденсируется с образованием видимых хромосом. Образуется веретено деления и первая телофаза митоза завершается цитокенезом с образованием двух бластомеров.4. Для того, чтобы оплодотворение привело к развитию яйца, должны произойти изменения в его цитоплазме. Их совокупность и составляет события заключительной стадии оплодотворения. Процессы активации метаболизма яйца подразделяют на ранние реакции и поздние реакции. Ранние реакции Повышение концентрации ионов кальция в цитоплазме; Повышение потребления кислорода; Усиление синтеза НАДФ и, как следствие, липидов. Поздние реакции Повышение рН; Активация синтеза ДНК Деблокирование имеющихся в цитоплазме яйцеклетки мРНК; 4 Активация синтеза белка.
Дробление — ряд последовательных митотических делений зиготы, в результате которых она подразделяется на все более мелкие клетки – бластомеры.Дробление может быть полным (голобластическим) или неполным (меробластическим), равномерным (бластомеры более-менее одинаковы по величине) и неравномерным (бластомеры не одинаковы по величине, выделяются две — три размерные группы, обычно называемые макро- и микромерами), наконец по характеру симметрии различают радиальное, спиральное, различные варианты билатеризованных и анархическое дробление. В каждом из этих типов выделяют ряд вариантов. Радиальное: Ось яйца является осью радиальной симметрии. Типично для ланцетника, осетровых, амфибий, иглокожих, круглоротых. Спиральное: В анафазе бластомеры разворачиваются. Отличается лево-правой дисимметрией (энантиоморфизм) уже на стадии четырёх (иногда двух) бластомеров. Типично для некоторых моллюсков, кольчатых и ресничных червей. Билатеральное: Имеется 1 плоскость симметрии. Типично для аскариды. Анархическое: Бластомеры слабо связаны между собой, сначала образуют цепочки. Типично для кишечнополостных. Различают: 1) целобластулу – однослойный пузырек с большим бластоцелем 2) амфибластулу – состоящую из мелких (микромеров) и крупных (макромеров) бластомеров 3)дискобластулу, напомин. формой диск, расположенный вокруг анимального полюса и отделенный от желтка бластоцелем в виде щели 4) перибластулу, однослойная бластодерма которой окружает желток, плотно прилегая к его поверхности, бластоцель отсутствует.
Дробление у млекопитающих имеет ряд особенностей: 1) дробление одно из самых медленных; 2) дробление начинается через сутки после оплодотворения; 3) весь процесс дробления продолжается 3-4 суток; 4) одно деление длится 12-24 часа; 5) первые деления дробления протекают в маточных трубах; 6) дробление асинхронное и чередующиеся; 7) на восьмиклеточной стадии происходит процесс компактизации. Оплодотворение у млекопитающих и человека происходит в маточных трубах, а дробление осуществляется при движении зиготы в матку. Имплантация происходит после образования бластулы типа бластоциста. Существует одна из важнейших особенностей дробления млекопитающих. Видно, что у морского ежа оба бластомера, образовавшиеся после первого меридионального дробления, подвергаются следующему делению в меридиональной плоскости, проходящей перпендикулярно плоскости первого деления. У млекопитающих один бластомер делится меридионально, другой - экваториально. Такой тип дробления называется чередующимся и он сохраняется на протяжении всего процесса дробления. На 8- клеточной стадии между бластомерами устанавливаются плотные контакты, на 16 –клеточной – формируется морула состоящая из темных клеток(внутри) и светлых (снаружи). Далее в процессе кавитации зародыш образует бластоцель, заполненный жидкостью и формируется бластула.
Сущность фазы гаструляции заключается в том, что однослойный зародыш – бластула –превращается в многослойный – двух- или трехслойный, называемой гаструлой. У примитивных хордовых, например у ланцетника, однородная однослойная бластодерма в фазе гаструляции преобразуется в наружный зародышевый листок – эктодерму – и внутренний зародышевый листок-энтодерму. Энтодерма формирует первичную кишку с полостью внутри – гастроцель. Отверстие, ведущее в гастроцель, называют бластопором или первичным ртом. Два зародышевых листка являются определяющими морфологическими признаками гаструляции. Их существование на определенной стадии развития у всех многоклеточных животных, начиная с кишечнополостных и кончая высшими позвоночными, позволяет думать о гомологии зародышевых листков и единстве происхождения всех этих животных. У позвоночных помимо двух упомянутых в фазе гаструляции образуется еще третий зародышевый листок – мезодерма, занимающая место между экто – и энтодермой. Развитие среднего зародышевого листка, представляющего собой хордомезодерму, является эволюционным усложнением фазы гаструляции у позвоночных и связано с ускорением у них развития на ранних стадиях эмбриогенеза. У более примитивных хордовых животных, таких как ланцетник, хордомезодерма обычно образуется вначале следующей после гаструляции фазы - органогенезе. Смещение времени развития одних органов относительно других у потомков по сравнению с предковыми группами является проявлением гетерохронии. Изменение времени закладки важнейших органов в процессе эволюции встречается не редко. Фаза гаструляции характеризуется важными клеточными преобразованиями, таким как, направленные перемещения групп и отдельных клеток, избирательное размножение и сортировка клеток, начало цитодифференцировки и индукционных взаимодействий. Способы гаструляции различны. При гаструляции совершаются 5 типов движения клеток. Инвагинация – впячивание участка бластодермы наподобии вдавливания внутрь стенки резинового мяча, когда на него нажимают. Ингрессия ( иммиграция, выселение) – миграция клеток по отдельности из поверхностного слоя внутрь зародыша. Эпиболия – (обрастание) движение эпителиальных пластов, которые распространяются как одно целое и окружают глубокие слои зародыша. Инволюция – вворачивание внутрь зародыша увеличивающегося в размерах наружнего пласта клеток и его распространение по внутренней поверхности наружних клеток. Деляминация –расщепление единого клеточного пласта на два более или менее параллельных. Наиболее сложно гаструляции протекает у млекопитающих. Это процесс подразделяют на две стадии. Первая протекает на 7 сутки после оплодотворения, вторая начинается на 14 -15 сутки и заканчивается на 17 день. В промежутке между первой и второй стадиями гаструляции формируются провизорные органы, и развивается трофобласт. Внутренняя клеточная масса (эмбриобласт) подвергается деляминации с образованием гипобласта и эпибласта. Гипобласт дает начало – желудочному мешку, а эпибласт совершает вторую деляминацию с образованием выстилки амниона и зародышевого эпибласта. После завершения первой фазы трофобласт развивается с образованием цитотрофобласта (клеточного) и синцитиального трофобласта. Синцитиотрофобласт впоследствии даст начало хориону. Хорион вростая в стенку матки образует плаценту. Во второй стадии гаструляции в зародышевом эпибласте в области первичной полоски начинается интенсивная пролиферация клеток и их миграция на гипобласт. Нижний слой клеток даст начало энтодерме, средний – мезодерме, а сам зародышевый эпибласт по окончании гаструляции преобразуется в эктодерму. |