Пособие для слушателей подготовительного отделения факультета иностранных учащихся Гродно 2010
|
|
Скачать 1.01 Mb.
|
^
 2n2c Интерфаза   2n4c    Мейоз In2c   Мейоз II   nc В каждом делении мейоза выделяют такие же фазы, что и при митозе: профаза, метафаза, анафаза, телофаза. В профазе 1 мейоза происходит те же 5 событий, что и в профазе митоза и дополнительно еще коньюгация и кроссинговер. Гомологичные хромосомы попарно соединяются, образуя биваленты (структуры, состоящие из двух хромосом, четырех хроматид). Тесное соединение двух гомологичных хромосом по всей длине называется – конъюгацией. Образуются перекресты конъюгирующих хромосом, что приводит к обмену участками между ними, это явление называется – кроссинговер. Формула наследственного материала клетки - (2n4с). В метафазе 1 мейоза хромосомы максимально спирализованы и располагаются попарно (бивалентами) в плоскости экватора. Нити веретена деления прикреплены к центромерам хромосом (2n4с). В анафазе 1 мейоза биваленты делятся надвое и за счет сокращения нитей веретена деления к полюсам клетки отходят целые хромосомы, состоящие из двух хроматид. Содержание генетического материала в клетке – 2n4с. В телофазе 1 мейоза при формировании ядер и делении цитоплазмы в каждую дочернюю клетку попадает только по одной из каждой пары гомологичных хромосом. Хромосомы полностью не деспирализуются. Содержание генетического материала в каждой образовавшейся клетке - n2с (содержание хромосом уже гаплоидное, но каждая из них содержит двойное количество ДНК, т.е. хромосомы двухроматидные). После первого деления интерфаза очень короткая (в ней не происходит синтез ДНК), и быстро наступает второе деление. Во втором мейотическом делении происходят те же события, что и в митозе. Разница заключается лишь в том, что клетки, вступающие в мейоз 2, имеют гаплоидный набор хромосом (n2c). В профазе 2 мейоза - растворяется ядерная оболочка, и спирализованные хромосомы оказываются в цитоплазме; формируется веретено деления (n2с). В метафазе 2 хромосомы располагаются в плоскости экватора; каждая хромосома состоит из двух хроматид (n2с). В анафазе 2 хромосомы делятся в области центромеры на две хромотиды, которые расходятся к полюсам (2n2с). В телофазе 2 образуются 4 гаплоидные клетки, содержание генетического материала в каждой образовавшейся клетке - nс (гаплоидный набор хромосом, каждая из них состоит из одной хромотиды). ^
а) в профазе 1 происходит кроссинговер, который приводит к перекомбинации генетического материала; б) в метафазе 1 образуется большое число комбинаций негомологичных хромосом (комбинируются в различных сочетаниях материнские и отцовские хромосомы). Типы размножения организмов. Бесполое размножение, его формы. Размножение - свойство живых организмов воспроизводить себе подобных. Размножение обеспечивает непрерывность и преемственность жизни в ряду поколений, что необходимо для поддержания существования вида. Основными типами размножения организмов являются бесполое и половое. При бесполом размножении новая особь: а) образуется из соматических (вегетативных) клеток; б) является потомком одной родительской особи; в) генетически идентична с ней. При половом размножении новый организм: а) образуется из половых гаплоидных клеток; б) образуемых, как правило, двумя родительскими особями (мужской и женской), в) содержит комбинации признаков обоих родителей. ^ У одноклеточных организмов выделяют следующие формы бесполого размножения: 1. Деление. Прокариоты размножаются простым делением надвое. Эукариоты (амеба, инфузория, эвглена) делятся митотически. 2. Шизогония (множественное деление). Материнская клетка образует большое количество дочерних (малярийный плазмодий). 3. Почкование наблюдается у дрожжевых грибов. 4. Спорообразование. Дочерний организм развивается из специализированной клетки-споры (хламидомонада, хлорелла). У многоклеточных организмов различают следующие формы бесполого размножения: 1. Вегетативное размножение встречается у цветковых растений. Новые особи формируются из вегетативных органов материнского организма. 2. Спорообразование наблюдается у водорослей, грибов, мхов, папоротников. 3. Фрагментация встречается у грибов, водорослей, лишайников. Заключается в распаде тела многоклеточного организма на фрагменты, каждый из которых, за счет регенерации, восстанавливает недостающие части. 4. Почкование наблюдается у кишечнополостных. Потомок формируется как вырост на теле родителя. 5. Полиэмбриония встречается на ранних этапах эмбрионального развития млекопитающих. У человека приводит к образованию однояйцевых близнецов. 6. Стробиляция наблюдается у некоторых кишечнополостных, при этом полип поперечными перетяжками делится на дочерние особи (стробилы). Преимущества бесполого размножения заключаются в его простоте – не нужен партнер, потомство может оставить любая особь, не теряется удачное сочетание генов, позволяет в течение короткого времени дать многочисленное потомство. Половое размножение. Половые клетки: яйцеклетки и сперматозоиды, их образование и развитие. Половое размножение - это такой тип размножения, при котором новый организм развивается из зиготы, образовавшейся при слиянии гамет. В основе полового размножения лежит половой процесс, который заключается в обмене генетической информацией между особями (конъюгация у инфузорий) или объединению у потомков генетической информации обоих родителей (копуляция). При половом процессе число особей не увеличивается. Для участия в половом размножении в родительских организмах вырабатываются гаметы. Слияние гамет приводит к возникновению зиготы, из которой развивается дочерний организм. Яйцеклетки вырабатываются в женском организме, а сперматозоиды в мужском. Образование гамет обоих видов в одном организме, называют гермафродитизмом (встречается у плоских червей). Половое размножение может происходить с оплодотворением, когда генетический материал объединяется, и без оплодотворения (партеногенез). Партеногенез – развитие организма из неоплодотворенного яйца. Например, трутни у пчел образуются из неоплодотворенной яйцеклетки. Гаметы - это половые клетки, обеспечивающие передачу наследственной информации от родителей потомкам. Половые клетки образуются в половых органах. Мужские половые органы - у животных – семенники, у растений, грибов – антеридии, в них образуются мужские гаметы - сперматозоиды. Это мелкие, подвижные клетки, состоящие из головки, шейки и хвостика. В головке располагается ядро и акросома (видоизмененный комплекс Гольджи). Акросома содержит ферменты, обеспечивающие проникновение сперматозоида в яйцеклетку. В шейке находятся центриоли и митохондрии. Хвостик дает подвижность сперматозоидам. Сперматозоиды образуются в огромных количествах. При половом акте мужчина выделяет около 200 млн. сперматозоидов. Женские половые органы – у животных - яичники, у растений, грибов – архегонии, в них образуются яйцеклетки. Яйцеклетки неподвижны, могут достигать значительных размеров (у страуса 10-11 см в диаметре), в цитоплазме содержат огромное количество питательных веществ, покрыты оболочками. Яйцеклеток образуется меньше, чем сперматозоидов. Их у женщины в течение жизни созревает около 400. ^ Процесс развития гамет называется гаметогенезом. Развитие сперматозоидов - сперматогенез, развитие яйцеклеток - овогенез. Сперматогенез. Развитие сперматозоидов происходит в стенках извитых канальцев семенников. Развивающиеся клетки проходят четыре периода.
^ из сперматид формируются сперматозоиды. Периоды Сперматогенез Овогенез размно- сперматогонии О О овогонии жения / \ / \ О О 2n2с О О  / \ / \ / \ / \О О О О О О О --- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- р  оста сперматоцит О овоцит1-го порядка 2n4с 1-го порядка -----------------------------------------------/----\-----------------------------------/---------------\---------------   сперматоциты О О n2c овоцит р.т.2-го п. созревания 2-го п-ка / \ / \ / \ / \  сперматиды О О О О nc   яйцеклетка редукционные т. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- формирования сперматозоиды 0 0 0 0 nс Овогенез - происходит в яичниках. Включает три периода:
^ 1. При сперматогенезе из одной исходной клетки (сперматогонии) образуется 4 сперматозоида, а при овогенезе из одной овогонии образуется одна яйцеклетка и три редукционных тельца. 2. При сперматогенезе период размножения длится в течение всей жизни мужчины, а при овогенезе - заканчивается еще до рождения. 3. При сперматогенезе период роста относительно короткий, а при овогенезе - длинный (накапливается запас питательных веществ для будущего зародыша). 4. При сперматогенезе период формирования выражен, при овогенезе – отсутствует. ^ Оплодотворением называется процесс слияния половых клеток. Оплодотворению предшествует осеменение. Осеменение - процесс, обеспечивающий встречу сперматозоидов и яйцеклеток. Различают: 1) наружное осеменение, когда сперматозоиды и яйцеклетки выбрасываются в воду, где происходит их слияние. Характерно для водных животных (рыбы); 2) внутреннее осеменение, при котором самцы с помощью копулятивных органов вводят сперматозоиды в половые пути самки (наземные животные). Оплодотворение приводит: а) к образованию диплоидной зиготы; б) зигота побуждается к развитию. При встрече с яйцеклеткой сперматозоид выделяет ферменты гиалуронидазу и муциназу, которые разрушают оболочки яйцеклетки, и сперматозоид проникает в яйцеклетку. После этого образуется оболочка оплодотворения, препятствующая проникновению других сперматозоидов. Ядро сперматозоида еще некоторое время набухает, достигнув размеров ядра яйцеклетки, они сливаются, восстанавливается диплоидный набор хромосом - образуется зигота. После образования зиготы начинается онтогенез - индивидуальное развитие организма. Онтогенез - процесс развития организма с момента образования зиготы до смерти. Онтогенез подразделяют на два периода: эмбриональный (с момента образования зиготы до выхода из яйцевых оболочек или рождения) и постэмбриональный (от выхода из яйцевых оболочек или рождения до смерти). Эмбриональный период включает три этапа: дробление, гаструляцию, и органогенез.
Дробление – деление, приводящее к увеличению числа клеток без их роста. Процесс дробления характеризуется быстро следующими друг за другом митотическими делениями. Образующиеся клетки носят название бластомеры. Образуется 2 - 4 - 8 - 16 - 32 и т.д. бластомеров. Интерфаза между делениями очень короткая, поэтому клетки не успевают вырастать до прежних размеров, в результате чего происходит постепенное уменьшение размеров бластомеров. Дробление бывает полное, когда дробится вся яйцеклетка (в яйцах, содержащих мало желтка - млекопитающие) и неполное, когда дробится только часть яйцеклетки (в яйцах, содержащих большое количество желтка - птицы). У человека различают два вида бластомеров: мелкие (трофобласт), которые образуют оболочку, обеспечивающую питание зародыша; и более крупные (эмбриобласт), из которых развивается сам зародыш.  Рис. Дробление и развитие яйца ланцетника: а – оплодотворенное яйцо; б-ж – дробление; з – бластула; и – гаструляция; л – образование нервной трубки (нейрула); м – гисто- и органогенез. Бластула - это однослойный многоклеточный зародыш с полостью внутри. Стенка бластулы называется бластодермой (она образована клетками – бластомерами), а полость внутри - бластоцель (первичная полость тела). Следующий этап - образование двуслойного зародыша - гаструляция - у ланцетника осуществляется путем впячивания бластодермы в полость бластоцели. Гаструла имеет два слоя клеток (зародышевые листки): наружный - эктодерма и внутренний - энтодерма. Полость гаструлы называется гастроцель (первичная кишка), а вход в кишку - бластопор (первичный рот). Животные (черви, моллюски), у которых на месте бластопора развивается ротовое отверстие, называются первичноротыми. Хордовых, иглокожих относят ко вторичноротым, поскольку на месте бластопора у них образуется анальное отверстие, а рот развивается на противоположном конце тела. На стадии двух зародышевых листков заканчивают свое развитие двуслойные животные (кишечнополостные). У остальных между экто- и энтодермой образуется третий зародышевый листок- мезодерма. У хордовых это происходит путем отшнуровывания от энтодермы мезодермальных карманов. Каждый зародышевый листок, на этапе гисто- и органогенеза, дает начало только определенным органам. Из эктодермы развиваются: спинной и головной мозг, периферические нервы; эпидермис кожи и его производные (ногти, волосы, сальные и потовые железы, эмаль зубов, воспринимающие клетки органов зрения, слуха и др). Из энтодермы развивается эпителий: полостей тела, пищеварительной и дыхательной систем, печени и поджелудочной железы и др., а также хорда. Хорда у низших хордовых сохраняется в течение всей жизни, а у высших замещается позвоночником. Из мезодермы развиваются: скелетная мускулатура, все виды соединительной ткани, кровеносная, выделительная и половая системы. Органогенез завершается в основном к концу эмбрионального периода развития. Однако дифференцировка и усложнение органов продолжаются в постэмбриональном периоде. ^ Постэмбриональный период начинается от выхода из яйцевых оболочек или рождения и заканчивается смертью. Он может проходить двумя путями. Различают прямое и непрямое постэмбриональное развитие. При прямом развитии появившийся организм похож на взрослую особь, но отличается от нее меньшими размерами и недоразвитием некоторых систем органов (например, половой). Этот тип развития встречается у животных, яйцеклетки которых содержат большое количество желтка (рыбы, пресмыкающиеся, птицы), или при внутриутробном развитии (млекопитающие). Непрямое развитие характеризуется наличием одной или нескольких личиночных стадий. Из яйца выходит личинка, резко отличающаяся по строению от взрослого организма. Она может жить в другой среде обитания, иметь другой тип питания по сравнению с взрослыми животными, что позволяет снизить интенсивность внутривидовой борьбы за существование. Такой тип развития характерен для организмов, яйцеклетки которых содержат малое количество желтка (насекомые, земноводные и др.). В процессе превращения личинки во взрослую особь происходит перестройка всего организма (метаморфоз). У насекомых различают развитие с полным и неполным метаморфозом. Полный метаморфоз у насекомых характеризуется тремя последовательными стадиями: личинка, куколка, взрослая особь - имаго (чешуекрылые, двукрылые, жесткокрылые и др.). При неполном превращении личинки имеют общие черты строения с взрослыми особями, проходят только две стадии: личинка и имаго (клопы, прямокрылые, вши и др.). Стадия куколки отсутствует, личинка в процессе превращения во взрослую особь проходит несколько линек. Перечень вопросов к вступительному экзамену по разделу «Цитология»
^ Генетика - наука о закономерностях наследственности и изменчивости. Наследственность - это свойство живых организмов сохранять и передавать в ряду поколений сходные признаки и особенности индивидуального развития. Процесс передачи наследственной информации в ряду поколений называется наследованием. В основе наследования лежит способность ДНК к репликации. Изменчивость - это свойство живых организмов утрачивать старые и приобретать новые признаки, под влиянием условий внешней среды. К общим задачам генетики относится изучение: 1) материальных носителей, механизмов кодирования, передачи и реализации генетической информации; 2) способов хранения и восстановления (репарации) генетической информации; 3) закономерностей и механизмов изменчивости и наследственности, роли изменчивости в эволюционном процессе; Для решения этих задач используются различные методы исследования (см. далее). ^ – совокупность всех внешних и внутренних признаков организма. Фенотип развивается в результате взаимодействия генотипа с факторами внешней среды. Поэтому организмы, имеющие одинаковый генотип, могут отличаться друг от друга в зависимости от условий их развития и существования. Фенотип – это частный случай реализации генотипа в конкретных условиях среды. Единицами наследственности и изменчивости являются гены. Ген - это участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру белка. Каждый ген существует в нескольких альтернативных формах. Эти формы называются аллельными генами или аллелями. ^ – это гены, которые расположены в одинаковых локусах (местах) гомологичных хромосом и определяют развитие альтернативных признаков. Альтернативные (взаимоисключающие) признаки - например, желтая и зеленая окраска, гладкая и морщинистая форма семян гороха. Гомологичные хромосомы - это хромосомы, одинаковые по размерам, форме, строению и составу генов, но разные по происхождению: одна - от матери, другая - от отца. Аллельные гены обозначают одинаковыми буквами латинского алфавита (А и а, В и в). Если в одинаковых локусах (участках) гомологичных хромосом находятся одинаковые аллели (например: АА, аа), то такой организм называют гомозиготным. Этот организм образует один тип гамет. Если же в гомологичных хромосомах находятся различные аллели (Аа), то такой организм называется гетерозиготным. Он образует два сорта гамет. А††А ; а††а - гомозиготы; А††а - гетерозигота. Признак и соответствующий ему ген, который проявляется в фенотипе гетерозигот, называется доминантным, а который не проявляется – рецессивным. Доминантный ген - подавляет проявление других аллелей и проявляется в гетеро- и гомозиготном состоянии; его обозначают прописной буквой латинского алфавита (A). Рецессивный ген - проявляется только в гомозиготном состоянии; его обозначают строчной буквой латинского алфавита (a). ^ Основные закономерности наследственности были раскрыты чешским исследователем Г. Менеделем. Он применил гибридологический метод, выбрав для своих исследований садовый горох, который легко культивируется, неприхотлив, дает многочисленное потомство. Прежде, чем проводить эксперименты, Мендель путем самоопыления получил чистые линии гороха (гомозиготные организмы). Из всего многообразия признаков он выделил вначале один. Для скрещивания (гибридизации) им выбирались родительские особи, отличающиеся друг от друга альтернативными признаками. Затем проводился точный количественный учет и анализ наследования каждого признака у гибридов на протяжении нескольких поколений. Скрещивание, при котором родительские особи отличаются по одной паре альтернативных (взаимоисключающих) признаков, называется моногибридным. В опытах при скрещивании сортов гороха, которые имели желтые и зеленые семена, все потомство (гибриды первого поколения) оказалось с желтыми семенами. Эта закономерность получила название первого закона Менделя, или закона единообразия гибридов первого поколения: Желтые зеленые Цитологические основы Р: ♀ АА x ♂ аа Р: ♀ А††А x ♂ а††а     G: G: F1: Aa – желтые 100% F1: А††а Аллель желтой окраски семян гороха (А) полностью подавляет аллель зеленой окраски (а), т. е. доминирует, поэтому все первое поколение имеет желтую окраску. При записи скрещиваний образующиеся каждую гамету берут в кружок. ^ : при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по одной паре альтернативных признаков, наблюдается единообразие гибридов первого поколения, как по фенотипу, так и по генотипу. Получив единообразие в первом поколении гибридов, Мендель решил скрестить их между собой. При этом скрещивании было получено расщепление: Желтые желтые Цитологические основы Р: ♀ Аа x ♂ Аа Р: ♀ А††а. x ♂ А††а  G: G: ж ж ж з F1: АА Aa Аа аа F1: А††А; А††а; А††а; а††а ^ (закон расщепления): при скрещивании гетерозиготных особей, отличающихся по одной паре альтернативных признаков, в поколении гибридов наблюдается расщепление по фенотипу 3:1 (3 части желтых и 1 часть зеленых), а по генотипу 1:2:1. Для объяснения цитологических основ 1-го и 2-го законов, Бэтсоном было предложено правило чистоты гамет, согласно которому в каждую гамету попадает один из пары аллельных генов, т.е. гаметы «чисты» по аллельным генам. Аллельные гены в гетерозиготном состоянии не изменяют друг друга и не смешиваются. Цитологически гипотеза чистоты гамет и первые два закона Менделя объясняются анафазой 1-го деления мейоза (расхождением гомологичных хромосом к полюсам клетки), в результате чего каждая гамета получает по одной из пары гомологичных хромосом, а, следовательно, и по одному аллелю из пары. ^ Признаки проявляются в результате взаимодействия генотипа с окружающей средой. Но генотип, это не просто сумма генов, а результат их сложного взаимодействия. Взаимодействуют между собой не гены, а продукты, которые кодируются этими генами. Взаимодействовать могут аллельные и неаллельные гены. Различают следующие типы взаимодействия аллельных генов: полное и неполное доминимирование, сверхдоминирование и кодоминирование. 1) ^ - взаимодействие аллельных генов, при котором один аллель полностью подавляет проявление другого. Фенотипически гетерозиготы не отличаются от доминантных гомозигот. Пример - наследование окраски семян гороха (1- и 2-ой законы Менделя). 2) ^ (промежуточный характер наследования) - взаимодействие аллельных генов, при котором один аллель не полностью, подавляет проявление другого и появляется промежуточная выраженность признака. Пример- наследование окраски цветков растения ночная красавица: Красные белые розовые розовые Р: ♀ АА x ♂ аа Р: ♀ Аа х ♂ Аа G: G: розовые красные розовые розовые белые F1: Aa F2: АА Aa Аа аа При скрещивании гомозиготных растений ночной красавицы с красными (АА) и белыми (аа) цветами, в первом поколении наблюдается единообразие гибридов, но все растения имеют розовые цветки. Во втором поколении, расщепление по фенотипу и по генотипу одинаковое: 1:2:1 (1 часть растений с красными цветками, 2 - с розовыми, 1- с белыми). 3) Сверхдоминирование - взаимодействие аллельных генов, при котором доминантный аллель в гетерозиготном состоянии проявляется сильнее, чем в гомозиготном. Это взаимодействие рассмотрим на примере продолжительности жизни у мушки дрозофилы. А- аллель нормальной продолжительности жизни, а - летальный аллель. Р : ♀ Аа x ♂ Аа АА - нормальная продолжительность жизни;G: Аа - увеличенная продолжительность жизни; аа - летальный исход. F: АА Aa Аа аа 4) Кодоминирование - взаимодействие аллельных генов, при котором в гетерозиготном состоянии в фенотипе проявляются оба аллеля. Рассмотрим данное взаимодействие на примере наследования четвертой (АВ) группы крови человека. вторая группа третья группа   Р: ♀ IА IА x ♂ IВ IВG: четвертая группа F: IА IВ Аллель IА определяет наличие антигена А в эритроцитах, аллель IВ - наличие антигена В. У гомозиготных родителей, когда у одного из них вторая группа крови, а у второго третья, все дети будут иметь четвертую группу крови, так как в эритроцитах будут присутствовать оба антигена: А и В. ^ Скрещивание, при котором учитывают наследование двух пар альтернативных признаков, называют дигибридным, если трех и более признаков - полигибридным. Проводя дигибридное скрещивание, Г. Мендель скрещивал растения гороха, отличающиеся по двум парам альтернативных признаков (скрещивались растения с желтыми гладкими семенами и растения с зелеными морщинистыми семенами). В f1 получено единообразие гибридов, так как желтый цвет (А) доминировал над зеленым (а), а гладкая форма (В) - над морщинистой (в). При скрещивании гетерозиготных гибридов первого поколения между собой, во втором поколении появились не только сочетания признаков исходных форм, но и новые комбинации (желтые морщинистые, зеленые гладкие), поскольку гены цвета и формы семян гороха и определяемые ими признаки свободно комбинировались - цвет не зависел от формы и наоборот. желтые гладкие зеленые морщинистые Р: ♀ ААВВ x ♂ аавв |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям