Шпаргалка по "Биологии"

Для идентификации хромосом применяют способ окрашивания.

2 способа  окрашивания:

• Простое (рутинное) окрашивание - 2% ацетореином или ацетокормином. Окрашивает хромосому целиком равномерно и интенсивно по всей длине.
• Дифференциальное окрашивание – при этом выявляется в хромосомах чередование тёмных и светлых сегментов, которые оказываются постоянными.

Это сделало возможным  создание в 1971 году в Париже идеограммы хромосом человека. До это в 60^х годах Денвере (США) была создана классификация, где хромосомы располагались и нумеровались согласно их длинны. В Париже добавилось их линейное описание.

Пары нумеруют с 1^ой по 23^ю. Патау предложил разбить их на 8 групп.

Группы:

1. A (с 1^ой по 3^ю пару) – 1^я и 3^я пары большие метацентрические, а 2^я большая субметацентическая.
2. B (с 4^ой по 5^ю пару) – большие субметацентрическте.
3. C (с 6^ой по 12^ю пару) – средние субметацентрические. При рутинной окраске половые хромосомы неотличимы от хромосом этой группы.
4. D (с 13^ой по 15^ю пару) – средние акроцентрики. Все эти хромосомы имеют спутники.
5. Е (с 16^ой по 18^ю пару) – небольшие субметоцентрические хромосомы.
6. F (с 19^ой по 20^ю пару) – малые метацентрики.
7. (23^я пара) – половые хромосомы. Мужская Y-хромосома является средней акроцентрической. У мужчин 11 акроцентрических хромосом.

№14

Размножение организмов: размножение  как фундаментальное свойство живого

Размножение – способность  живых организмов воспроизводить потомство. Обычно выделяют два основных типа размножения – бесполое и половое.

Бесполое  размножение.

Осуществляется при  участии лишь одной родительской особи. Особи дочернего поколения  возникают из оной или группы клеток материнского организма. Наиболее широко бесполое размножение встречается среди прокариот, грибов и растений, но встречается и у различных видов животных. Основными формами бесполого размножения являются деление, спорообразование, фрагментация и вегетативное размножение.

У одноклеточных организмов в благоприятных условиях размножение  осуществляется путём простого или множественного деления. При этом ядро один или несколько раз делится митозом с образованием двух или большего числа дочерних ядер, каждое из которых окружается цитоплазмой и формирует самостоятельных организм.

У многих растений (водоросли, мхи, папоротники), грибов и некоторых  одноклеточных организмов на определённой стадии жизненного цикла образуются споры – мелкие гаплоидные клетки, покрытые плотной оболочкой и  устойчивые к действию неблагоприятных  факторов внешней среды. Большинство  спор неподвижны и расселяются во внешней среде пассивно. Некоторые  водоросли и грибы образуют подвижные  зооспоры. При возникновении благоприятных  условий среды споры прорастают , давая начало новому организму. Сам  процесс называется спорообразованием.

В случаях, когда формирование нового организма осуществляется из группы клеток материнского организма, говорят о вегетативном размножении. Особенно широко встречается среди растений, у которых оно происходит за счёт частей вегетативных органов или специально предназначенных для этого структур – луковиц, корневищ, клубней и тд.

Различают так же почкование и фрагментацию. У некоторых грибов и животных от родительской особи отделяется небольшой участок тела – почка, из которой впоследствии развивается новый организм.

Фрагментацией называют разделение особи на две или несколько частей, каждая из которых растёт и достраивает новый организм. Основу фрагментации составляет способность организмов к регенерации.

Поскольку основным клеточным  механизмом бесполого размножения  является митоз, особи дочернего  поколения являются точными копиями  родительского организма.

Половое размножение

Половое размножение  характеризуется наличием полового процесса, при котором происходит слияние гаплоидных половых клеток (гамет), образовавшихся в результате мейоза. Следствием этого является неповторимость каждой особи в любой  популяции, размножающейся половым  путем. Некоторые одноклеточные  и многоклеточные организмы могут  размножаться бесполым путем. Другие организмы, чтобы не погибнуть, периодически осуществляют половой процесс.

Разнообразны формы полового процесса у одноклеточных. Он может осуществляться по типу конъюгации, при которой не образуются специальные половые клетки, и по типу копуляции, когда особи приобретают половые различия, т.е. превращаются в гаметы и полностью сливаются, образуя зиготу. Конъюгация происходит у инфузорий при неблагоприятных условиях. Инфузории имеют два ядра: макронуклеус и микронуклеус. Макронуклеус отвечает за обменные процессы, микронуклеус принимает участие в половом процессе. При конъюгации две инфузории сближаются, между ними образуется цитоплазматический мостик. Макронуклеус растворяется, микронуклеус делится мейозом. В результате образуются четыре гаплоидных ядра, три из которых растворяются. Оставшееся ядро делится митозом. Образуются гаплоидные стационарное и мигрирующее ядра. Происходит обмен мигрирующими ядрами. После обмена в каждой из инфузорий мигрирующее и стационарное ядра сливаются, образуя синкарион (греч. syn - вместе, karyon - ядро), содержащий диплоидный набор хромосом. После конъюгации инфузории расходятся. Из синкариона формируются макро- и микронуклеусы. В результате конъюгации произошел обмен наследственной информацией, вследствие чего возникли новые комбинации генов, повышающие жизнеспособность особей.

Копуляция - половой процесс  у одноклеточных организмов, при  котором полностью сливаются  копулирующие особи, выполняющие функции  половых клеток (гамет). Копуляция  может быть изогамной (греч. isos - равный, gsmos - брак), если особи, участвующие  в копуляции, имеют одинаковые малые  размеры, обе подвижны. Так размножается представитель колониальных жгутиковых – политома.

В анизогамной копуляции (греч. anisos  - неравный, gamos -брак) участвуют две особи, одна из которых крупная и подвижная, а вторая мелкая и подвижная. Например, анизогамная копуляция характерна для колониальных жгутиковых пандорины. У пандорины могут сливаться при анизогамной копуляции большая и малая гаметы, или малая с малой, как при изогамной копуляции.

У колонии вольвокс из класса Жгутиковых происходит оогамная копуляция, при которой большая  гамета неподвижна, а малая подвижна. У многих животных при половом размножении имеет место оогамная копуляция.

Основные  этапы эволюции полового размножения

Эволюция размножения  шла, как правило, в направлении  от бесполых форм к половым, от изогамии к анизогамии, (Гаметы) от участия  всех клеток в размножении к разделению клеток на соматические и половые, от наружного оплодотворения к внутреннему  с внутриутробным развитием (Половая  система) и заботой о потомстве. Темп размножения, численность потомства, частота смены поколений наряду с другими факторами определяют скорость приспособления вида к условиям среды. Например, высокие темпы размножения  и частая смена поколений позволяют  насекомым в короткий срок вырабатывать устойчивость к ядохимикатам. В эволюции позвоночных - от рыб до теплокровных - наблюдается тенденция к уменьшению численности потомства и увеличению его выживаемости.

№15

Гаметогенез

Гаметогенез – это  процесс образования половых клеток называется гаметогенезом. Сперматозоиды образуются в результате сперматогенеза, яйцеклетки - овогенеза. Клетки зачаткового эпителия половых желез делятся последовательно митозом и мейозом. В результате этих делений образуются мужские гаметы (сперматозоиды) и женские гаметы (яйцеклетки). Они имеют гаплоидный набор хромосом и содержат наследственную информацию, необходимую для развития организма.

Сперматогенез.

Сперматогенез - это процесс образования мужских половых клеток. Происходит в извитых семенных канальцах, стенка которых образованна сперматогенным эпителием. Там находятся клетки на разных стадиях сперматогенеза и сопровождающие их клетки Сертоли.

Функция клеток Сертоли:

1. Трофическая (питание)
2. Гематотестикулярного барьера – пропускают дифференцированные клетки ближе к просвету канальца, препятствуют проникновению токсических веществ из крови к сперматогенному эпителию.
3. Участвуют в сперматогенезе – они синтезируют андроген-связывающий белок, которых переносит мужские половые гормоны к сперматогенным клеткам.

У половозрелых мужчин сперматогоний  около 1 млд.

Различают:

• А–сперматогонии - делятся митозом и остаются для поддержания популяции.
• Б–перматогонии - делятся митозом, затеем дифференцируются в сперматоциты 1^ого порядка (2n4c) и вступают в мейоз. После мейоза I образуется 2^а сперматозоида второго порядка (n2c).

После мейоза II – 4^ре сперматиды (nc). Они вступают в стадию формирования зрелого сперматозоида, при этом уменьшается количество цитоплазмы (она поглощается клетками Сертоли), образуется акросома с комплексом протеолитических ферментов. Появляется жгутик. Сохраняет жизнедеятельность в течении 1-2 суток. В 1 кубическом мм. семенной жидкости содержится около 100 млн. сперматозоидов.

Овогенез.

Овогенез - это процесс образования женских половых клеток. Происходит в корковом слое яичников. Стадия размножения женских половых клеток протекает во внутриутробном периоде с 3 по 7 месяц. При этом образуется примордикальная фолликула, каждая из которых покрыта одним слоем эпителия. Затем овогоний, прекративший размножение становится овоцитом (2n2c). После рождения большинство овоцитов дегенерируют, остальные вступают в мейоз I и после вступают в стадию пахитены (когда хромосомы принимают вид ламповых щёток). На ней мейоз останавливается на многие годы.

В период полового созревания под действие гормона гипофиза овоциты  заканчивают мейоз I. При этом образуется овоцит II (n2c) и одно редукционное тельце. После этого созревающая яйцеклетка разрывает фолликул и выходит в брюшную полость, а от туда в маточную трубу.

Мейоз II завершается в маточной трубе при одном условии – если произойдёт оплодотворение.

В яичниках новорожденной  девочки содержится около 2 млн. овоцитов, к периоду полового созревания их остаётся около 300 тыс., за весь репродуктивный период – примерно 400 яйцеклеток.

№16

Мейоз

Мейоз (от греч. meiosis - уменьшение) - процесс деления клеточного ядра с образованием четырех дочерних ядер, каждое из которых содержит вдвое  меньше хромосом, чем исходное ядро. Мейоз состоит из двух слудующих друг за другом делений, сопровождающимися только одним удвоение ДНК. В мейозе I и II выделяют те же стадии, что и в митозу. Особый интерес представляет профаза I мейоза. В зависимости от перестройки её делят на 5 стадий:

1. Лептотена – стадия тонких нитей (хромосомы удвоены, но сестринские хроматиды трудноразличимы).
2. Зиготена – стадия сливающихся нитей. Это стадия прохождения конъюгации гомологичных хромосом (синапсис). При этом 2^е хромосомы сближаются, образуя комплекс бивалент, состоящий из 4^х хроматид. Число бивалент равно числу хромосом в гаплоидном наборе. На этой стадии образуется небольшое количество L-ДНК, состоящей из уникальных последовательностей нуклеотидов. Её специализированные участки имеют способность узнавать друг друга и закрепляют биваленты по типу застёжки молнии.
3. Пахитена – стадия толстых нитей. На это стадии происходит одно из главных событии мейоза – кроссинговер (обмен гомологичными участками между хромосомами). Результатом является рекомбинация скреплённых генов и образование отличных от исходных.

На этой стадии во время овогенеза активируется транскрипционная способность хромосом и они принимают вид ламповых щёток.

4. Диплотена – стадия двойных нитей. Происходит отталкивание гомологов друг от друга и они остаются связанными только в местах кроссинговера (хиазмах).
5. Диакинез – стадия обособления.

В метафазе I биваленты выстраиваются вдоль экватора клетки.

В анафазе I происходит расхождение гомологичных хромосом к противоположным полюсам клетки, причём расхождение гомологов каждой пары есть явление случайное.

Телофаза I. В телофазе первого мейотического деления число хромосом в каждой клетке становится гаплоидным. Хромосомы состоят из двух хроматид. Вследствие кроссинговера при образовании хиазм, хроматиды генетически не однородны. На короткое время образуется ядерная оболочка, хромосомы деспирализуются, ядро становится интерфазным. Затем у животной клетки начинается деление цитоплазмы, а у растительной клетки формирование клеточной стенки. У многих растений нет телофазы I, клеточная стенка не образуется, нет интерфазы II, клетки сразу переходят из анафазы I в профазу II.

Интерфаза II. Эта стадия есть только у животных клеток. Во время интерфазы между первым и вторым делением в S период не происходит редупликация молекул ДНК. Второе мейотическое деление называют эквационным. Оно похоже на митоз. Из хромосом, имеющих две хроматиды, образуются хромосомы, состоящие из одной хроматиды.

Профаза II. В профазе второго мейотического деления хромосомы утолщаются и укорачиваются. Ядрышко и ядерная оболочка разрушаются. Образуется веретено деления.

Метафаза II. В метафазе второго мейотического деления хромосомы выстраиваются вдоль экватора. Нити ахроматинового веретена отходят к полюсам. Образуется метафазная пластинка. Анафаза II. В анафазе второго мейотического деления центромеры делятся и тянут за собой к противоположным полюсам отделившиеся друг от друга хроматиды, называемые хромосомами. Телофаза II. В телофазе второго мейотического деления хромосомы деспирализуются, становятся невидимыми. Нити веретена исчезают. Вокруг ядер формируется ядерная оболочка. Ядра содержат гаплоидный набор хромосом. Происходит деление цитоплазмы и образование клеточной стенки у растений. Из одной исходной клетки образуются четыре гаплоидных клетки.

Значение  мейоза

• Поддержание постоянства числа хромосом. Если бы не возникало редукции числа хромосом при гаметогенезе, и половые клетки имели гаплоидный набор хромосом, то из поколения в поколение возрастало бы их число.
• При мейозе образуется большое число новых комбинаций негомологичных хромосом.
• В процессе кроссинговера имеют место рекомбинации генетического материала.