Документ DOC. Размножение универсальное свойство, обеспечивающее материальную непрерывность живого. Размножение
 Скачать 79.5 Kb.
|
|
Вопрос 1. Размножение – универсальное свойство, обеспечивающее материальную непрерывность живого. Размножение – это способность организмов производить себе подобных особей того же вида. Вопрос 2. Бесполое размножение. Бесполое размножение происходит без образования специальных клеток, в нём участвует один организм, одна особь, при этом размножении образуются идентичные потомки. Единственным источником генетической изменчивости являются случайные мутации. Цитологической основой бесполого размножения является митоз. Молекулярной основой бесполого размножения является репликация ДНК. Бесполое размножение у различных живых организмов может происходить по-разному. Формы бесполого размножения: 1. Почкование – это форма бесполого размножения при которой новая особь образуется в виде выростов (почки) на теле родительской особи, а затем отделяется от неё и превращается в самостоятельную особь (гидра, дрожжи). 2. Фрагментация – это разделение особи на две или более частей, каждая из которых растёт и образуется отдельная особь (высшие растения, губка, дождевой червь). 3. Образование спор. Спора – это одноклеточная репродуктивная единица, состоящая из ядра и небольшого количества цитоплазмы под плотной оболочкой. Из споры образуется новая особь (низшие растения). 4. Деление. Бинарное деление клетки на две части. Ядро родительской особи один или несколько раз делится митозом, при этом образуется два или несколько дочерних ядер. Каждое из них окружается цитоплазмой и развивается в самостоятельный организм. 5. Шизогония – это множественное деление клетки. Сначала в клетке многократно делится ядро, затем вокруг каждого ядра обособляется участок цитоплазмы, который окружается плазматической мембраной. Затем происходит распад на отдельные клетки (малярийный плазмодий). 6. Вегетативное размножение. Осуществляется формирование дочернего организма из группы клеток материнского организма. У растений это размножение происходит за счёт вегетативных органов: корневищ, луковиц, клубней, усов. В результате бесполого размножения образуются генетически идентичные особи. Скорость размножения очень высокая и в постоянных условиях организма быстро захватывают экологическую нишу. 2) Половое размножение. Появилось половое размножение более 3 млрд. лет назад. Сущность полового размножения в перекомбинации генетического материала родительских особей. В результате дочерние особи становятся более разнообразными, и естественный отбор выбирает из них наиболее приспособленные. При половом размножении потомство получается в результате слияния гаплоидных клеток – гамет. При оплодотворении образуется зигота. Из которой развивается новый организм. Оплодотворение – это процесс слияния сперматозоида с яйцеклеткой с последующим слиянием их ядер и образованием диплоидной зиготы. Биологическое значение этого процесса состоит в том, что при слиянии мужских и женских гамет образуется новый организм, несущий признак обоих родительских организмов. Гаметы гаплоидны, они содержат половинный набор хромосом и образуются в результате мейоза. Одной из модификаций полового размножения является партеногенез. Партеногенез – это процесс, при котором женская гамета развивается в новую особь без оплодотворения (встречается у животных (пчёлы) и растений). Преимущество в том, что увеличивается скорость размножения. Вопрос 3. Половой процесс, как механизм обмена наследственной информации внутри вида.Половое размножение обеспечивает значительное генетическое разнообразие и, следовательно, фенотипическую изменчивость потомства. Этим достигаются большие эволюционные и экологические (расселение в разные среды) возможности. В основе полового размножения лежит половой процесс, суть которого сводится к объединению в наследственном материале для развития потомка генетической информации от двух разных источников — родителей (т.о., в частном случае для человека, являющегося представителем своего вида «Homo sapiens», половой процесс является важнейшим механизмом обмена наследственной информации внутри вида). Представление о половом процессе дает явление конъюгации, например инфузорий. Он заключается во временном соединении двух особей с целью обмена (рекомбинации) наследственным материалом. В результате появляются особи, генетически отличные от родительских организмов. В дальнейшем они осуществляют бесполое размножение. Поскольку количество инфузорий после конъюгации остается неизменным, говорить о размножении в прямом смысле нет оснований. У простейших половой процесс может осуществляться в виде копуляции, которая заключается в слиянии двух особей в одну, объединении и рекомбинации наследственного материала. Далее такая особь размножается делением. На определенном этапе эволюции у многоклеточных организмов половой процесс как способ обмена генетической информацией между особями в пределах вида оказался связанным с размножением. Для участия в половом размножении в родительских организмах вырабатываются гаметы — клетки, специализированные к обеспечению генеративной функции. Слияние материнской и отцовской гамет приводит к возникновению зиготы — клетки, представляющей собой дочернюю особь на первой, наиболее ранней стадии индивидуального развития. Вопрос 4. Цитологические механизмы размножения (мейоз и его цитологическая характеристика).Мейоз состоит из двух быстро следующих одно за другим делений, происходящих в периоде созревания. Первое мейотическое деление называют редукционным, так как оно приводит к образованию из диплоидных клеток (2n2с) гаплоидных клеток n2c. Такой результат обеспечивается благодаря особенностям профазы первого деления мейоза. В профазе 1 мейоза, так же как и в обычном митозе, наблюдается компактная упаковка генетического материала (спирализация хромосом). Гомологичные хромосомы конъюгируют друг с другом, т.е. тесно сближаются соответствующими участками. В результате конъюгации образуются хромосомные пары, или биваленты, числом n. Так как каждая хромосома, вступающая в мейоз, состоит из двух хроматид, то бивалент содержит четыре хроматиды. Формула генетического материала в профазе 1 остается 2n4с. К концу профазы хромосомы в бивалентах, сильно спирализуясь, укорачиваются. Так же как в митозе, в профазе 1 мейоза начинается формирование веретена деления, с помощью которого хромосомный материал будет распределяться между дочерними клетками. Процессы, происходящие в профазе 1 мейоза и определяющие его результаты, обуславливают более продолжительное течение этой фазы деления, по сравнению с митозом и дают возможность выделить несколько стадий в ее пределах. Одна из главных задач мейоза – создание клеток с гаплоидным набором однонитчатых хромосом – достигается благодаря однократной редупликации ДНК для двух последовательных делений мейоза, а также благодаря образованию в начале первого мейотического деления пар гомологичных хромосом и дальнейшего их расхождения в дочерние клетки. Процессы, протекающие в редукционном делении, обеспечивают также не менее важное следствие – генетическое разнообразие гамет, образуемых организмом. К таким процессам относят кроссинговер, расхождение гомологичных хромосом в разные гаметы и независимое поведение бивалентов в первом мейотическом делении. Кроссинговер обеспечивает перекомбинацию отцовских и материнских аллелей в группах сцепления. Ввиду того что перекрест хромосом может происходить в разных участках, кроссинговер в каждом отдельном случае приводит к обмену разным по количеству генетическим материалам. Расхождение гомологичных хромосом в разные гаметы в случае гетерозиготности приводит к образованию гамет, различающихся по аллелям разных генов. Случайное расположение бивалентов в плоскости экватора веретена деления и последующее их расхождение в анафазе 1 мейоза обеспечивает перекомбинацию родительских групп сцепления в гаплоидном наборе гамет. Мейоз – один из ключевых биологических процессов. Его значение состоит в поддержании в поколениях постоянства хромосомных наборов (кариотипов), т. е. в обеспечении наследственности, и в создании новых сочетаний отцовских и материнских генов, т. е. в обеспечении генотипической изменчивости. Вопрос 5. Закономерности овогенеза и сперматогенеза.Гаметогенез в организме женской особи сводится к образованию женских половых клеток (яйцеклеток) и носит название овогенеза. Он протекает он в половых железах (в яичниках у самок). Его функциями являются обеспечение гаплоидного набора хромосом в ядре яйцеклетки и обеспечение питательных потребностей зиготы Стадии овогенеза 1.Стадия размножения. Первичные половые клетки многократно делятся митозом, в результате чего их количество существенно возрастает. Размножение оогоний происходит главным образом в эмбриональном периоде. 2. Стадия роста. Kлетки увеличиваются в размерах (за счет увеличения объема цитоплазмы) и превращаются в овоциты I порядка. Эта стадия соответствует интерфазе I мейоза. Важное событие этого периода — репликация молекул ДНК при неизменном количестве хромосом. Они приобретают двунитчатую структуру: генетическая формула клеток в этот период выглядит как 2n4c. В течение дифференциации яйцеклеток формируются мембраны, уменьшается в размере их ядро. Стадия созревания. Происходят два последовательных деления — редукционное (мейоз I) и эквационное (мейоз II), которые вместе составляют мейоз. Ко времени рождения девочки все первичные ооциты уже находятся в профазе первого мейотического деления. Ооцит в состоянии покоя окружен одним слоем уплощенных фолликулярных клеток и образует вместе с ними примордиальный фолликул. Ооциты, не окруженные фолликулами, дегенерируют. Некоторые из фолликулов периодически начинают развитие-фолликулогенез. Сначала клетки фолликула делятся, образуя многослойную оболочку ооцита; сам ооцит растет, вокруг него образуется прозрачная многослойная зона-формируется развивающийся фолликул. Затем в некоторых фолликулах образуется зона-формируется развивающийся фолликул. Затем в некоторых фолликулах образуется наполненная жидкостью полость-антриум, и развивающийся фолликул превращается в антральный. Внутри фолликула ооцит постепенно окружается клеточной массой яйценосного бугорка. До достижении половой зрелости процессы развития фолликулов завершаются дегенерацией. С наступлением половой зрелости также одновременно развиваются многие фолликулы, однако лишь некоторые высвобождают находящиеся в них ооциты в процессе овуляции. Большая часть фолликулов дегенерирует на той или иной стадии. Продолжительность роста фолликула составляет приблизительно 6 месяцев. В соответствии с менструальным циклом раз в месяц происходит повышение уровня лютеинизирующего гормона, выделяемого гипофизом, что побуждает примерно 20 антральных фолликулов к ускоренному росту. Однако завершает созревание и претерпевает овуляцию лишь один из фолликулов. Ооцит первого порядка, находящийся в этом фолликуле, завершает первое деление мейоза, образуя полярное тельце и превращаясь в ооцит второго порядка. Ооцт второго порядка, развитие которого останавливается на стадии метафазы второго деления мейоза, освобождается вместе с полярным тельцем и часть окружающих его клеток в момент разрыва фолликула на поверхности яичника. Ооцит второго порядка завершает второе мейотическое деление только в том случае, если он будет оплодотворен. После овуляции опустевший фолликул превращается в эндокринное образование-желтое тело. Оно секретирует прогестерог, готовя матку к приему оплодотворенного ооцита. Если оплодотворение не происходит, желтое тело деградирует, а слизистая оболочка матки отслаивается и выводится из организма во время менструации. Отличительные особенности Питательный материал (желток) первичного ооцита не распределяется поровну между четырьмя клетками.. Основное количество желтка сохраняется в одной большой клетке. Первые и вторые полярные тельца получают в результате делений те же самые хромосомные наборы, что и вторичные ооциты, но они не становятся половыми клетками. Яйцеклетки млекопитающих имеют овальную или несколько вытянутую форму и характеризуются типичными чертами клеточного строения. Они содержат все структуры, характерные для соматических клеток. Одна из характерных особенностей яйцеклеток заключается в сложности строения их оболочек. Различают первичную, вторичную и третичную оболочки яйцеклеток. Первичная оболочка (внутренняя) формируется на стадии ооцита и представляет собой поверхностный слой ооцита. Вторичная (средняя) оболочка полностью сформирована фолликулярными клетками, а третичная (наружная) образована веществами, представляющими собой продукты секреции желез яйцеводов, через которые проходят яйцеклетки. Различия в ходе овогенеза и сперматогенеза имеют определенный биологический смысл, связанный с разным функциональным назначением мужских и женских гамет (помимо переноса генетической информации). Накопление в цитоплазме яйцеклетки большого количества запасных питательных веществ необходимо, так как на этой «базе» осуществляется развитие дочернего организма из оплодотворенного яйца. Неравномерное клеточное деление при овогенезе и обеспечивает формирование крупной яйцеклетки. Функция же сперматозоидов заключается в отыскании яйцеклетки, проникновении в нее и доставке своего хромосомного набора. Их существование кратковременно, а поэтому нет необходимости в запасании большого количества веществ в цитоплазме. А поскольку сперматозоиды в массе гибнут в процессе поиска яйцеклетки, их образуется огромное количество. Наследственный материал, приносимый яйцеклеткой и сперматозоидом по размеру одинаков. Процесс образования яйцеклеток в яичниках овогенез, оогенез. Сперматозоиды образуются в семенниках, процесс носит название сперматогенеза. Те и другие клетки образуются по-разному, но есть некоторые общие черты. Сперматогенез. Морфологически семенник состоит из множества семенных канальцев. Дольчатое строение. Между семенными канальцами – клетки Лейдинга (начинают работу в 12-14 лет) синтезируют тестостерон – развитие вторичных половых признаков. Семенник очень рано становится эндокринным органом, под влиянием андрогенов происходит формирование мужских половых органов. Семенной каналец имеет зоны: -размножения, -роста, -созревания и формирования. Существуют одноименные периоды роста. Зона размножения в наружной части семенника. Клетки округлые, цитоплазмы много, ядро большое – сперматогонии. Они размножатся митозом, и семенник увеличивается в размерах до полового созревания, после – делятся только стволовые клетки. Запас клеток не уменьшается и семенник тоже не уменьшается. В зоне размножения 2n2c.следующая фаза – роста. Увеличивается размер ядра, цитоплазмы, идет репликация ДНК (интерфаза 1), клетки – сперматоциты первого порядка 2n4c. Эти клетки вступают в зону формирования и созревания у семенных канальцев. Мейоз состоит из 2 митотических делений, после первого деления n2c, после второго – nc. Овогенез (яичники). Половые железы закладываются на 2м месяце эмбрионального развития. У человека очень рано закладывается желточный мешок (функция формирования первичных половых клеток, обеспечение питательными веществами). Половые клетки (первичные) мигрируют в развивающуюся половую железу, а желточный мешок дегенерирует. В эмбриогенезе яичники не активны. Формирование женских половых клеток пассивное. Первичные половые клетки – овогонии, они делятся. Формируются овоциты первого порядка. Период деления оканчивается к 7му месяцу эмбриогенеза – 7000000 первичных клеток. 400-500 созревают в течение жизни, остальные невостребованы. Развитие яйцеклеток у человека блокируется в профазе первого мейотического деления (на стадии диплотены). С наступлением половой зрелости овоцит увеличивается в размере, растет и размер желтка. Накапливаются пигменты, происходят биохимические и морфологические изменения. Каждый овоцит окружается мелкими фолликулярными клетками, созревающими в фолликуле. Яйцеклетка, созревая, приближается к периферии. Фолликулярная жидкость окружает её на всех этапах. Фолликул разрывается. Яйцеклетка попадает в брюшную полость. Затем в воронку яйцевода. Продолжение мейоза в 2/3 яйцевода в результате контакта яйцеклетки со сперматозоидом. При мейозе идет распределение хромосом. В результате 4 ядра. Происходит конъюгация хромосом (за счет высоко повторяющихся последовательностей ДНК в 1ген). Каждое из 4х ядер при гаметогенезе получает только 1 хроматиду из пары. В результате мейоза при сперматогенезе из каждого спермацита первого порядка получаются 4 хроматиды и формируются 4 сперматозоида. Из одного овоцита первого порядка образуются 2 ядра с гаплоидным набором хромосом. Одно из них, с большим количеством цитоплазмы (т.к. при цитокинезе разделение идет неравномерно) и другое – редукционное (направляющее) тельце. При последующем делении образуются яйцеклетка и направляющее тельце. При овогенезе из каждого овоцита формируется 1 яйцеклетка и 3 направляющих тельца, которые дегенерируют и исчезают. В яйцеклетке есть все необходимые запасы питательных веществ. Вопрос 6. Влияние никотина, алкоголя и наркотиков на наследственность человека.Влияние алкоголя на наследственность человека (выборка из статьи): В семьях алкоголиков случаи рождения недоношенных и мертвых детей встречаются в 2 раза чаще, чем у непьющих людей. Смертность младенцев, рожденных от алкоголиков, в раннем возрасте выше в 3 раза. По данным одного исследования, в котором приняли участие 18 женщин-алкоголичек, было установлено, что из 98 беременностей 51 была прервана абортами, 5 завершились выкидышами. Дети рожденные от алкоголиков, с раннего возраста страдают повышенной возбудимости вегетативной нервной системы, двигательным беспокойством, плохим сном, частыми приступами громкого плача, вплоть до «закатывания». У детей, рожденных от матери, алкоголизм которой достиг 2 или 3 стадии, возникают более серьезные нарушения центральной нервной системы, носящие органический характер. В 6,7% случаев наличия алкоголизма у родителей дети страдают судорожными припадками. Более чем в 10% случаев возникновения эпилепсии в раннем возрасте виновны родители-алкоголики. В школьном возрасте у детей зависимых от алкоголя родителей наблюдается повышенная утомляемость, головные боли, нарушение сна, снохождение, ночные страхи. Они пугливы, эмоционально неустойчивы, часто бывают в подавленном настроении. У многих детей отмечаются физические нарушения – плохое развитие мускулатуры, бедность подкожной жировой ткани и др. Дети алкоголиков нередко страдаютслабоумием разной степени выраженности, поэтому не могут нормально учиться в школе. У детей из семей алкоголиков наблюдаются такие черты характера, как упрямство, конфликтность, склонность к неадекватным поступкам. Они часто уходят из дома и рано начинают употреблять спиртные напитки. Влияние никотина на наследственность человека (выборка из статьи): Влияние курения на детейБлиже к концу XX века были опубликованы новые данные о том, как курение влияет на беременность, и эти данные просто повергли в шок весь медицинский мир. Эти данные говорили не только о том, что курение оказывает негативное влияние на физическое состояние ребенка, но и на психическое здоровье будущего ребенка. Немецкими учеными было полностью доказано, что у детей, чьи матери курили во время беременности, уже в раннем возрасте наблюдалась невнимательность, импульсивность, бестолковая сверхактивность, а также умственное развитие находилось ниже среднего. Стоит заметить, что такие дети чрезмерно агрессивные и в несколько раз больше склонны к обману, чем дети, чьи матери не курили в период беременности. Английским врачам удалось сделать вывод, что у детей, чьи матери курили в период беременности, дети рождаются на 40 % чаще с таким отклонением, как аутизм. (!) Виной тому является тот факт, что при курении матери плод в утробе страдает от кислородного голодания, также врачи объясняют это тем, что никотин оказывает негативное влияние на особые гены, которые отвечают за психомоторные функции организма. Последние данныеДети, рожденные от курящих матерей, рискуют к 16 годам заболеть сахарным диабетом или ожирением. У мальчиков, чьи матери курили во время беременности, яички меньшего размера, а также концентрация сперматозоидов в сперме на 20 % меньше, чем у мальчиков, чьи матери не курили. Дети матерей, которые курили в период беременности, во много раз больше имеют вероятность того, что начнут курить сами в старшем возрасте, чем те дети, чьи матери не были подвержены этой пагубной привычке. Это доказано! Дополнительно: МУТАГЕНЫ ТАБАЧНОГО ДЫМА. Никотин является сильным мутагеном. Из генотоксичных веществ, содержащихся в табачном дыме никотин далеко не самый страшный. В табачном дыме в незначительном количестве, но содержатся радиоактивные компоненты такие, как полоний-210, свинец-210, а также радий-226, торий-228 и калий-40. Пожалуй, нет сильнее мутагенов, чем радиоактивные вещества. Содержится, также, некоторое количество тяжелых металлов, в т. ч. свинец и кадмий – сильнейший мутаген и канцероген. Свободные радикалы табачного дыма повреждают клетки организма, каждая поврежденная клетка сама становится свободным радикалом – происходит цепная реакция постепенного разрушения организма на клеточном уровне. В табачном дыме много и других мутагенов. Все они в совокупности представляют огромную угрозу человеческому генофонду. Следует отметить такой сильнейший мутаген, как бензпирен (бензапирен), содержащийся в смоле табачного дыма. Бензпирен образует прочные молекулярные комплексы с ДНК. Далее молекула безприрена способна распирать двойную альфа-спираль ДНК и нити этой спирали, в конце концов, раскручиваются и разъединяются. Потом нити этой альфа-спирали скручиваются в уже иные двойные спирали. Такое изменение молекулы ДНК приводит к серьезным генетическим повреждениям (мутациям) и наносят, таким образом, огромный ущерб здоровью курильщика. Поврежденный генофонд передастся по наследству будущим детям курящих людей. Да, курение способно нанести серьезный ущерб здоровью человека. Воздействие на молекулы ДНК мутагенами табачного дыма приводит к серьезным мутациям генов. Эти мутации сильно способствуют возникновению новообразований в организме человека и не только в органах, непосредственно соприкасающихся при курении с табачным дымом. Влияние наркотиков на наследственность человека (выборка из статьи): Яркий образ, когда дети вынуждены расплачиваться за грехи родителей – дети наркоманов. Они представляют собой одну из основных групп риска рождения малышей с серьезными отклонениями. Практикам пока не известны варианты с положительным исходом. Поэтому даже бывшим наркоманам, отказавшимся от вредных привычек, врачи не рекомендуют в ближайшие десять лет даже после лечения планировать ребенка. У некоторых родительские чувства преобладают над рекомендациями специалистов, и они решаются рискнуть. Чем это может обернуться? В некоторых странах легкие наркотические средства, например, на основе конопли, легализованы. Но даже они вносят коррективы на развитие плода, и малыш рождается с какими-то патологиями. У них часто возникает синдром, который получил определение, как «внезапная смерть». Она может напомнить о себе в первый же год жизни ребенка. Часто дети рождаются мертвыми от того, что будущие мамы в период или во время беременности курили травку. Дистрофия – типичная картина «развития» ребенка от родителей, предпочитавших марихуану. У детей наркоманов находят огромные «букеты» заболеваний. Врожденные уродства родившихся малышей чаще представляют картинки из фильмов ужасов. Глядя на них, невольно возникает вопрос, дети ведь не виноваты, что у них такие родители, за что им эти муки? Врачи ищут способы помочь таким детям, но результатами пока никто не обрадовал. Недавно появилась первая ласточка надежды: израильские учены заявили о возможностях восстанавливать мозг, разрушенный героином. Пример единственный, к тому же находится в стадии научного эксперимента, опыты ставились пока только на мышах. Когда эксперимент перерастет в стадию клинических испытаний, могут предполагать пока только сами ученые. Угроза чудовищных последствий наркотиков преследует женщину долго. даже после прекращения приема наркопрепаратов еще в течение 10 лет. У токсикоманок дети рождаются с тяжелыми генетическими мутациями и умственно неразвитые. Многие девушки считают безвредным курение наркотических средств. Если обычное курение вредит плоду, то, как может быть безвредным вдыхание наркотических веществ! У девушек, которые курят гашиш и марихуану, рождаются дистрофики, окружность головы не соответствует норме. Часто роды бывают преждевременными. Дети, рожденные от мам наркоманок, как правило, живут чуть больше года. В случаях успешных родов, они обречены на страдания от церебрального паралича, нарушений слуха и зрения. Употребление кокаина в период беременности может сопровождаться инсультом или поражением мочевыводящей системы. Но чаще дети умирают при родах. «Амфетаминовые» дети выглядят умственно и физически отсталыми по сравнению со своими сверстниками. Это вызвано отклонениями от нормы кровообращения в организме матери в период вынашивания плода. Выкидыши, преждевременные роды и отслойку плаценты может вызывать употребление лизергиновой кислоты (ЛСД). |